(57)【要約】【課題】研磨ヘッドやドレッサー等の回転体を上下に移動させる際の抵抗をより小さくした加工装置を提供する。【解決手段】本発明に係る加工装置は、ドレッサー７１が回転可能且つ回転軸方向へ移動可能に連結される回転軸ユニット１００を備え、回転軸ユニット１００は、ドレッサー７１と連結された連結軸１１０と、連結軸１１０を回転軸方向へ移動可能に保持する外筒１２０と、外筒１２０を回転可能に保持するハウジング１４０とを備え、連結軸１１０にカムフォロア１１５が設けられるとともに、外筒１２０にカムフォロア１１５が回転軸方向へ移動可能に係合するカム係合部１２６が設けられ、カムフォロア１１５がカム係合部１２６と係合した状態で、外筒１２０と連結軸１１０とがハウジング１４０に一体回転可能に保持されるとともに、連結軸１１０が外筒１２０に回転軸方向へ移動可能に保持されるように構成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する被加工物保持部と、
前記被加工物を加工する加工面を有した加工工具と、
前記被加工物保持部と対向して配設されて前記加工工具を回転可能に且つ回転軸方向へ移動可能に保持する加工工具保持部とを備え、
前記加工工具の前記加工面を前記被加工物の被加工面に当接させながら回転させて前記被加工面の加工を行うように構成された加工装置において、
前記加工工具保持部に、前記加工工具が回転可能に且つ前記回転軸方向へ移動可能に連結される回転軸ユニットが設けられており、
前記回転軸ユニットは、前記加工工具と連結された連結軸と、
前記連結軸を前記回転軸方向へ移動可能に保持する外筒と、
前記外筒を回転可能に保持するハウジングとを備え、
前記連結軸に回転自在軸が設けられるとともに、前記外筒に前記回転自在軸が前記回転軸方向へ移動可能に係合する溝部又は穴部が設けられ、
前記回転自在軸が前記溝部又は穴部と係合した状態で、前記外筒と前記連結軸とが前記ハウジングに一体回転可能に保持されるとともに、前記連結軸が前記外筒に前記回転軸方向へ移動可能に保持されるように構成されていることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記回転自在軸は、前記連結軸の周部に突出して設けられた軸部と、前記軸部に設けられた転動体とからなり、
前記溝部又は穴部は、前記外筒の端部に前記回転軸方向を向くＵ字溝形に形成されており、
前記転動体が前記溝部又は穴部内に前記回転軸方向へ転動可能に位置することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記回転自在軸がカムフォロアであり、前記溝部又は穴部がカム係合部であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記被加工物は研磨対象物であり、前記被加工面は前記研磨対象物の被研磨面であり、前記加工工具は研磨パッド部材であり、
前記加工が前記被研磨面の研磨であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項５】
前記被加工物は研磨パッド部材であり、前記被加工面は前記研磨パッド部材の上面であり、前記加工工具はドレッサーであり、
前記加工が前記研磨パッド部材の上面のドレッシングであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項６】
前記研磨対象物は半導体ウェハであり、
請求項４に記載の加工装置を用いて前記半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体デバイス製造方法により製造されたことを特徴とする半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の被加工物の表面を平坦化する加工装置に関し、さらに詳しくは、加工装置に構成される研磨ヘッドやドレッサー等の回転体を保持する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェハ等の被加工物の表面を平坦化する加工装置として、ウェハをその被研磨面が露出する状態で保持するウェハ保持装置と、このウェハ保持装置に保持されたウェハの被研磨面と対向して研磨パッドが貼り付けられた研磨ヘッドを保持するパッド保持装置とを備え、これら双方を回転させた状態で研磨パッドをウェハの被研磨面に押し付け、且つ研磨体を両者の接触面内方向に揺動させてウェハを研磨する構成の研磨装置が知られている。
【０００３】
研磨ヘッドを保持する手段として、ボールスプラインや、ロータリーボールスプラインが用いられる場合がある。ボールスプラインは、例えば、ＴＨＫ株式会社製ボールスプラインＬＴ形のような構造をしており、スプライン軸のその中心軸と一致する方向への（摺動）運動を可能なように構成された部品である。このようなボールスプラインは、スプライン軸の中心軸を回転軸とする回転部分に使用されることが多く、このような場合、スプライン軸を保持する外筒の外側に玉軸受けを設けて、外筒を回転可能に保持することが一般的に広く行われている。
【０００４】
ロータリーボールスプラインは、例えば、ＴＨＫ株式会社製ボールスプラインＬＴＲ形のような構造をしており、スプライン軸のその中心軸と一致する方向への（摺動）運動と中心軸回りに回転する回転運動とを共に行うことができるようになっている。これにより、外筒の外側に玉軸受けを設けて外筒を回転可能に保持する必要がなく、構造を簡略化することができる。
【０００５】
研磨装置における研磨ヘッドを保持する手段としてボールスプラインが使用される場合の例を図７および図８に示す。図示のような構成の研磨装置５００においては、研磨パッド５１１を有する研磨ヘッド５１０の回転駆動力はモータ５０１の回転により発生し、モータ５０１の回転動力が各プーリ５０２，５０３およびベルト５０４を介してボールスプライン５２０の外筒５２１へ伝達される。そして、外筒５２１とともにスプライン軸５２２が回転し、これによりスプライン軸５２２の下端部に取り付けられた研磨ヘッド５１０が回転する。一方、研磨ヘッド５１０を上下方向（回転軸方向）へ移動させる駆動力はシリンダ５０５の作動により発生し、シリンダ５０５の推力がロードセル５０６および軸受け機構５０７を介してスプライン軸５２２へ伝達される。
【０００６】
ロードセル５０６は、シリンダ５０５の推力を測定するため、シリンダ５０５と軸受け機構５０７との間に設けられている。このロードセル５０６に作用する力は、研磨ヘッド５１０が研磨定盤５１５上のウェハＷ２へ押しつけられる力とほぼ同等であるので、例えば、フィードバック入力等を行って、シリンダ５０５内へ供給されるエアの圧力の補正を行う際に利用されている。軸受け機構５０７は、回転するスプライン軸５２２へ推力を伝達するための機構で、ロードセル５０６の下端に取り付けられるとともに、スプライン軸５２２の上端を回転可能に保持するようになっている。
【０００７】
次に、研磨パッドの表面をドレッシングするドレッシング装置においてロータリーボールスプラインが使用される場合の例を図９に示す。ドレッシング装置５５０では、ドレッサー５６０を研磨ヘッド５６５に貼り付けられた研磨パッド５６６に押しつけた状態で回転させるために、ロータリーボールスプライン５７０が利用されている。
【０００８】
図示のような構成のドレッシング装置５５０においては、ドレッサー５６０の回転駆動力はサーボモータ５５１の回転により発生し、サーボモータ５５１の回転動力がギア５５２，５５３を介してロータリーボールスプライン５７０の外筒５７１へ伝達される。そして、外筒５７１とともにスプライン軸５７２が回転し、これによりスプライン軸５７２の下端部に取り付けられたドレッサー５６０が回転する。一方、ドレッサー５６０を上下方向（回転軸方向）へ移動させる駆動力はシリンダ５５５の作動により発生し、シリンダ５５５の推力がロードセル５５６および軸受け機構５７７を介してスプライン軸５７２へ伝達される。
【０００９】
ロードセル５５６は、シリンダ５５５の推力を測定するため、上述の場合と同様に、シリンダ５５５と軸受け機構５５７との間に設けられている。このロードセル５５６に作用する力は、ドレッサー５６０が研磨パッド５６６へ押しつけられる力とほぼ同等であるので、上述の場合と同様に、例えば、フィードバック入力等を行って、シリンダ５５５内へ供給されるエアの圧力の補正を行う際に利用されている。軸受け機構５５７は、回転するスプライン軸５７２へ推力を伝達するための機構で、上述の場合と同様に、ロードセル５５６の下端に取り付けられるとともに、スプライン軸５７２の上端を回転可能に保持するようになっている。
【００１０】
シリンダによる加圧（推力）制御のコントロール性能をさらに高めようとすると、スプライン軸の摺動抵抗が大きく関わってくる。例えば、ドレッシング装置５５０の例において、スプライン軸５７２の摺動抵抗をＳ、ドレッシング装置５５０において上下に移動する部分の自重をＷ、シリンダ５５５の推力（下方へ押す力）をＴとすると、ドレッサー５６０が研磨パッド５６６に作用する力Ｆ１は式（１）の通りになる。
【００１１】
【数１】
Ｆ１＝Ｗ＋Ｔ−Ｓ                                ・・・（１）
【００１２】
ここで、上下に移動する部分の自重Ｗは、シリンダ５５５のピストン５５５ａ、ロードセル５５６、軸受け部５５７、スプライン軸５７２およびドレッサー５６０の自重を合計したものである。
【００１３】
式（１）に示す力Ｆ１を受けてドレッサー５６０が下方へ移動し研磨パッド５６６に接触した後、研磨パッド５６６の弾性によって、ドレッサー５６０が僅かの距離ではあるが上方へ移動する。この移動の間に研磨パッド５６６とドレッサー５６０との間に作用する力Ｆ２は式（２）の通りになる。
【００１４】
【数２】
Ｆ２＝Ｗ＋Ｔ＋Ｓ                                ・・・（２）
【００１５】
【特許文献１】特開平９−２６７２５９号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、スプライン軸５７２における摺動抵抗Ｓの２倍の値（Ｆ１とＦ２との差）が加圧（推力）制御における最小分解能となってしまう。そのため、ドレッサーや研磨ヘッド等の回転体を上下に移動させる際の抵抗をより小さくするための方策が望まれていた。なお、スプライン軸より下の位置にロードセルを取り付ける方法が考えられるが、スプライン軸より下の部分は回転しておりロードセルが回転方向の力を検知してしまうため、ロードセルの取り付けが非常に困難である。
【００１７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、研磨ヘッドやドレッサー等の回転体を上下に移動させる際の抵抗をより小さくした加工装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、請求項１に係る発明の加工装置は、被加工物を保持する被加工物保持部と、被加工物を加工する加工面を有した加工工具と、被加工物保持部と対向して配設されて加工工具を回転可能に且つ回転軸方向へ移動可能に保持する加工工具保持部とを備え、加工工具の加工面を被加工物の被加工面に当接させながら回転させて被加工面の加工を行うように構成された加工装置において、加工工具保持部に、加工工具が回転可能に且つ回転軸方向へ移動可能に連結される回転軸ユニットが設けられており、回転軸ユニットは、加工工具と連結された連結軸と、連結軸を回転軸方向へ移動可能に保持する外筒と、外筒を回転可能に保持するハウジングとを備え、連結軸に回転自在軸が設けられるとともに、外筒に回転自在軸が回転軸方向へ移動可能に係合する溝部又は穴部が設けられ、回転自在軸が溝部又は穴部と係合した状態で、外筒と連結軸とがハウジングに一体回転可能に保持されるとともに、連結軸が外筒に回転軸方向へ移動可能に保持されるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に係る発明の加工装置は、請求項１に記載の加工装置において、回転自在軸は、連結軸の周部に突出して設けられた軸部と、軸部に設けられた転動体とからなり、溝部又は穴部は、外筒の端部に回転軸方向を向くＵ字溝形に形成されており、転動体が溝部又は穴部内に回転軸方向へ転動可能に位置することを特徴とする。
【００２０】
請求項３に係る発明の加工装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の加工装置において、回転自在軸がカムフォロアであり、溝部又は穴部がカム係合部であることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に係る発明の加工装置は、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の加工装置において、被加工物は研磨対象物であり、被加工面は研磨対象物の被研磨面であり、加工工具は研磨パッド部材であり、加工が被研磨面の研磨であることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に係る発明の加工装置は、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の加工装置において、被加工物は研磨パッド部材であり、被加工面は研磨パッド部材の上面であり、加工工具はドレッサーであり、加工が研磨パッド部材の上面のドレッシングであることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に係る発明の半導体デバイス製造方法は、研磨対象物は半導体ウェハであり、請求項４に記載の加工装置を用いて半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項７に係る発明の半導体デバイスは、請求項６に記載の半導体デバイス製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る加工装置の一例であるドレッシング装置を図１に示している。このドレッシング装置５は、研磨ヘッド保持装置６と、研磨ヘッド保持装置６の上方に対向して配設されたドレッサー保持装置７と、これらが載置される筐体８とを備えて構成される。なお、研磨ヘッド保持装置６は本発明における被加工物保持部となっており、ドレッサー保持装置７は本発明における加工工具保持部となっている。
【００２６】
研磨ヘッド保持装置６は、研磨パッド６２を有した研磨ヘッド６１を回転可能に保持するヘッド保持筒６３と、研磨ヘッド６１を回転駆動するためのヘッド用モータ６５とを主体に構成される。なお、研磨パッド６２は、図２における研磨ヘッド６１の上面側に貼り付けられており、本発明における被加工物となっている。また、研磨パッド６２の上面側が本発明における被加工面となっている。
【００２７】
ヘッド保持筒６３は、上端部で研磨ヘッド６１を回転自在に保持しており、ヘッド保持筒６３の下端部には、ヘッド用モータ６５の回転動力を研磨ヘッド６１に伝達するためのヘッド側プーリ６４が配設されている。ヘッド用モータ６５は、減速機６６を介してモータ側プーリ６７を回転可能に構成されており、ベルト６８を介してモータ側プーリ６７、すなわちヘッド用モータ６５の回転動力がヘッド側プーリ６４に伝達されるようになっている。そして、ヘッド用モータ６５が回転すると、ヘッド用モータ６５の回転動力が減速機６６およびモータ側プーリ６７からベルト６８およびヘッド側プーリ６４を介して研磨ヘッド６１に伝達され、研磨ヘッド６１の上面側に貼り付けられた研磨パッド６２が研磨ヘッド６１と一緒に回転するようになっている。
【００２８】
ドレッサー保持装置７は、表面にダイヤモンド砥粒等が固着されたドレッサー７１を回転可能に保持する回転軸ユニット１００と、ドレッサー７１を回転駆動するためのサーボモータ７３と、これらが載置されるドレッサー保持用筐体７９とを主体に構成される。ドレッサー７１は、ドレッサー取付ヘッド７２を介して回転軸ユニット１００の連結軸１１０と一体回転可能に連結されており、さらに、回転軸ユニット１００に構成されるシリンダ部１５０によって、ドレッサー７１が回転しながら上下に移動できるようになっている。なお、ドレッサー７１は本発明における加工工具となっており、ドレッサー７１の下面側が加工面となっている。
【００２９】
サーボモータ７３には、モータ側ギア７４が回転可能に設けられており、モータ側ギア７４、すなわちサーボモータ７３の回転動力が回転軸ユニット１００のギア部１２４に伝達されるようになっている。そして、サーボモータ７３が回転すると、サーボモータ７３の回転動力がモータ側ギア７４からユニット側ギア１２４を介して回転軸ユニット１００の連結軸１１０に伝達され、連結軸１１０と連結されたドレッサー７１が回転するようになっている。
【００３０】
このように概略構成されるドレッシング装置５において、ドレッサー保持装置７に保持されたドレッサー７１が回転しながら下方へ移動し、ドレッサー７１の研磨面が研磨ヘッド保持装置６に保持された研磨ヘッド６１（研磨パッド６２）に所定の圧力（荷重）で押しつけられる。さらに、研磨ヘッド６１とともに研磨パッド６２も回転し、この状態でドレッサー７１の加工面が研磨パッド６２の被加工面（としての研磨面）を僅かに研磨する。このようにして、ウェハ等を研磨加工することによって研磨パッド６２に生じた目詰まりや目の不揃いを修正する。
【００３１】
次に、回転軸ユニット１００について図２を参照しながら説明する。回転軸ユニット１００は、ドレッサー７１と一体回転可能に連結された連結軸１１０と、連結軸１１０を上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動可能に保持する外筒１２０と、連結軸１１０と外筒１２０との間に設けられたボールゲージ１３０と、外筒１２０を回転可能に保持するハウジング１４０と、連結軸１１０を上下方向へ移動させるシリンダ部１５０とを主体に構成される。
【００３２】
連結軸１１０は、金属丸棒を用いて図示する形状に切り出し形成され、外周部が高精度に仕上げられてボールゲージ１３０の鋼球１３１と接触するようになっている。連結軸１１０の下端には、ドレッサー取付部１１１が形成されており、ドレッサー取付ヘッド７２を介してドレッサー７１が取り付けられるようになっている。連結軸１１０の上部には、カムフォロア取付穴１１２が形成されており、本発明の回転自在軸であるカムフォロア１１５が取り付けられるようになっている。連結軸１１０の上端には、ピストン連結穴１１３が形成されており、ピストン軸１６１が連結されるようになっている。
【００３３】
カムフォロア１１５は、図２および図３に示すように、連結軸１１０のカムフォロア取付穴１１２に取り付けられて連結軸１１０の周部両側（左右）にそれぞれ対向して突出する軸ピン１１６と、軸ピン１１６の両端に回転可能に取り付けられた転動体１１７，１１７と、転動体１１７，１１７を軸ピン１１６に取付固定するための止め輪１１８とを備えて構成される。そして、転動体１１７，１１７が外筒１２０のカム係合部１２６，１２６とそれぞれ係合するようになっている。
【００３４】
外筒１２０は、金属材料を用いて筒状に切り出し形成され、ボールゲージ１３０を介して連結軸１１０を上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動可能に保持するように構成される。外筒１２０の内周部は高精度に仕上げられており、ボールゲージ１３０の鋼球１３１と接触するようになっている。外筒１２０の外周部にはベアリング嵌合部１２１が形成されており、アンギュラボールベアリング１２２の内輪と嵌合するようになっている。なお、２つのアンギュラボールベアリング１２２，１２２は、ベアリングナット１２３を用いて外筒１２０に固定されている。
【００３５】
外筒１２０の下端には、ユニット側ギア１２４がギア取付ネジ１２４ａ，１２４ａを用いて取り付けられており、サーボモータ７３の回転動力がモータ側ギア７４からユニット側ギア１２４に伝達されて、ユニット側ギア１２４とともに外筒１２０が回転するようになっている。外筒１２０の下端内側には、フェルトシール１２５が取り付けられており、塵埃が外部から外筒１２０と連結軸１１０との間隙部に侵入するのを防止している。
【００３６】
外筒１２０の上端には、カムフォロア１１５の転動体１１７，１１７と係合可能なカム係合部１２６，１２６が形成されている。カム係合部１２６は、図４に示すように、外筒１２０の上端において上方（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）を向くＵ字溝形に形成されており、転動体１１７がカム係合部１２６内に上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ転動可能に位置するようになっている。これにより、カムフォロア１１５（転動体１１７，１１７）がカム係合部１２６と係合した状態で、連結軸１１０と外筒１２０とが一体回転可能になるとともに、連結軸１１０が回転したまま上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動可能になる。
【００３７】
ボールゲージ１３０は、鋼球１３１と、鋼球１３１を回転可能に保持する保持器１３２とを備えて構成され、連結軸１１０と外筒１２０との間に配設されることで、連結軸１１０が外筒１２０（ボールゲージ１３０）の内部で上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ滑らかに移動できるようになっている。なお、ボールゲージ１３０として、日本トムソン株式会社製ミニチュアストロークロータリブッシングに構成されるボールゲージを用いることが望ましい。このミニチュアストロークロータリブッシング（ボールゲージ）は、ボールスプラインやロータリーボールスプラインと比較して摺動抵抗が小さく、連結軸１１０の摺動抵抗をより小さくできるからである。
【００３８】
ハウジング１４０は、金属材料を用いて筒状に切り出し形成され、連結軸１１０や外筒１２０等を内部に収容するように構成される。なお、連結軸１１０の下端に形成されたドレッサー取付部１１１や、外筒１２０の下端に取り付けられたユニット側ギア１２４は、ハウジング１４０の外部に位置するようになっている。
【００３９】
ハウジング１４０の内周部には、ベアリング取付部１４１が形成されており、アンギュラボールベアリング１２２の外輪が嵌合して、外筒１２０がアンギュラボールベアリング１２２，１２２を介して回転可能に保持される。これにより、カムフォロア１１５（転動体１１７，１１７）がカム係合部１２６と係合した状態で、連結軸１１０と外筒１２０とがハウジング１４０に一体回転可能に保持されるとともに、連結軸１１０が外筒１２０に上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動可能に保持される。
【００４０】
ハウジング１４０の外周部上下には、上ハウジング固定部１４２および下ハウジング固定部１４３が形成されており、ネジ等の固定手段を用いてドレッサー保持用筐体７９（図１も参照）に取付固定されるようになっている。
【００４１】
シリンダ部１５０は、内部に圧縮空気が供給されるシリンダハウジング１５１と、上下方向へ移動可能なピストン１６０と、シリンダハウジング１５１内に供給された圧縮空気が外部に漏れるのを防ぐラバーダイアフラム１５９とを主体に構成され、シリンダハウジング１５１内に供給された圧縮空気によりピストン１６０が上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動するようになっている。
【００４２】
シリンダハウジング１５１は、金属材料を用いて有底筒状に形成され、ハウジング１４０の上端に取り付けられている。シリンダハウジング１５１の上端には、通気口１５２がネジ溝を有して形成されており、ジョイント１５３（図１を参照）が通気口１５２に取り付けられて、圧縮空気が外部からジョイント１５３および通気口１５２を通過してシリンダハウジング１５１内に供給されるようになっている。シリンダハウジング１５１の下端内周部にはカム収容部１５４が形成されており、ピストン用カムフォロア１６８がカム収容部１５４の内部に位置するようになっている。
【００４３】
ピストン１６０は、上下に延びるピストン軸１６１と、ピストン軸１６１の上端に設けられたピストンヘッド１６６とを備えて構成される。ピストン軸１６１の下端には軸連結部１６２が形成されており、この軸連結部１６２が連結軸１１０のピストン連結穴１１３に挿入されて、ネジ等の固定手段（図示せず）によりピストン連結穴１１３に固定されることで、ピストン軸１６１と連結軸１１０とが一体回転可能に連結される。ピストン軸１６１の上端にはベアリング取付部１６３が形成されており、ピストンベアリング１６４，１６４の内輪と嵌合するようになっている。
【００４４】
ピストンヘッド１６６は、金属材料を用いて有底筒状に形成され、内部でピストン軸１６１の上部を収容保持するとともに、上端でシリンダハウジング１５１内における圧縮空気の押圧力を受け止めるように構成される。ピストンヘッド１６６の内部には、ピストン軸収容部１６７が形成されており、ピストンベアリング１６４の外輪が嵌合して、ピストン軸１６１がピストンベアリング１６４，１６４を介して回転可能に保持される。なお、ピストンベアリング１６４，１６４は、ストップリング１６５を用いてピストン軸収容部１６７に固定されている。
【００４５】
ピストンヘッド１６６の下端周部には、ピストン用カムフォロア１６８が取り付けられており、シリンダハウジング１５１に形成されたカム収容部１５４の内部に位置して上下方向へ移動可能となっている。これにより、ピストンヘッド１６６の回転が規制されるとともに、この状態でピストンヘッド１６６が上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動可能になる。すなわち、ピストン軸１６１が回転した状態で、ピストンヘッド１６６およびピストン軸１６１（すなわちピストン１６０）が、シリンダハウジング１５１内に供給された圧縮空気により上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動可能になる。
【００４６】
このような構成の回転軸ユニット１００において、サーボモータ７３が回転すると、サーボモータ７３の回転動力がモータ側ギア７４からユニット側ギア１２４に伝達されて、ユニット側ギア１２４とともに外筒１２０が回転する。このとき、連結軸１１０に設けられたカムフォロア１１５が外筒１２０のカム係合部１２６と上下方向へ移動可能に係合しているため、連結軸１１０およびピストン軸１６６が外筒１２０とともに回転し、連結軸１１０の下端に取り付けられたドレッサー７１が連結軸１１０とともに回転する。
【００４７】
さらに、連結軸１１０およびピストン軸１６１が回転した状態で、シリンダ部１５０のシリンダヘッド１５１内に圧縮空気が供給されると、ピストンヘッド１６６がこの圧縮空気に押圧されて下方（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動し、ピストンヘッド１６６に回転可能に保持されたピストン軸１６１が下方へ移動するとともに、外筒１２０に上下方向へ移動可能に保持された連結軸１１０およびドレッサー７１が回転したまま下方へ移動する。なお、シリンダヘッド１５１から空気が排出されると、上述と同様にして連結軸１１０およびドレッサー７１が回転したまま上方へ移動する。
【００４８】
この結果、ボールスプラインやロータリーボールスプラインを用いずに、ドレッサー７１を回転可能に且つ上下方向（ドレッサー７１および連結軸１１０の回転軸方向）へ移動可能に保持することができるため、ドレッサー７１を上下に移動させる際の抵抗（すなわち、連結軸１１０の摺動抵抗）をより小さくすることができる。そのため、ドレッサー７１を研磨ヘッド６１（研磨パッド６２）に押しつける際の加圧制御における最小分解能をより小さくすることができ、研磨パッド６２に対するドレッシング精度を向上させることができる。
【００４９】
なお、上述の実施形態において、本発明に係る加工装置の一例としてドレッシング装置５が取り上げられているが、一般の研磨装置に適用することができるのは勿論である。そこで、半導体ウェハの研磨に用いられる研磨装置の概要について図５を参照しながら説明する。この研磨装置２０１は、ウェハＷ１を保持するウェハ保持装置２０２と、ウェハ保持装置２０２の上方に対向して配設されたパッド保持装置２０３と、これらが載置される筐体２０４とを備えて構成される。なお、ウェハＷ１は本発明における被加工物となっており、ウェハ保持装置２０２は本発明における被加工物保持部となっている。
【００５０】
ウェハ保持装置２０２は、ウェハＷ１を保持する研磨定盤２２１と、研磨定盤２２１を回転自在に支持する定盤支持筒２２２と、定盤支持筒２２２を回転駆動するための定盤用モータ２２４とを主体に構成される。研磨定盤２２１は、ウェハＷ１の形状に合わせた円盤状に形成されるとともに、ウェハＷ１を真空吸着可能なチャック装置（図示せず）を有して構成され、ウェハＷ１を真空吸着することにより研磨定盤２２１の上面側に吸着保持できるようになっている。すなわち、ウェハＷ１の上面側を被研磨面としてウェハＷ１が研磨定盤２２１に吸着保持される。
【００５１】
定盤支持筒２２２は、上端部で研磨定盤２２１を回転自在に支持しており、定盤支持筒２２２の下端部には、定盤用モータ２２４の回転動力を研磨定盤２２１に伝達するための定盤側プーリ２２３が配設されている。定盤用モータ２２４は、減速機２２５を介してモータ側プーリ２２６を回転可能に構成されており、ベルト２２７を介してモータ側プーリ２２６、すなわち定盤用モータ２２４の回転動力が定盤側プーリ２２３に伝達されるようになっている。そして、定盤用モータ２２４が回転すると、定盤用モータ２２４の回転動力が減速機２２５およびモータ側プーリ２２６からベルト２２７および定盤側プーリ２２３を介して研磨定盤２２１に伝達され、研磨定盤２２１に吸着保持されたウェハＷ１が研磨定盤２２１と一緒に回転するようになっている。
【００５２】
パッド保持装置２０３は、研磨ヘッド２３１を回転駆動するためのパッド用モータ２３３と、研磨ヘッド２３１を回転可能に保持する回転軸ユニット２３６と、これらが載置されるパッド保持用筐体２３９とを主体に構成される。研磨ヘッド２３１の下面側には研磨パッド２３２が貼り付けられており、研磨パッド２３２の下面側が加工面となっている。研磨ヘッド２３１は、回転軸ユニット２３６の連結軸２３８と一体回転可能に連結されており、さらに、回転軸ユニット２３６に構成されるシリンダ部（図示せず）によって、研磨ヘッド２３１が回転しながら上下に移動できるようになっている。なお、研磨ヘッド２３１および研磨パッド２３２は本発明における加工工具となっている。
【００５３】
パッド用モータ２３３には、モータ側プーリ２３４が回転可能に設けられており、モータ側プーリ２３４、すなわちパッド用モータ２３３の回転動力がベルト２３５を介して回転軸ユニット２３６のパッド側プーリ２３７に伝達されるようになっている。そして、パッド用モータ２３３が回転すると、パッド用モータ２３３の回転動力がモータ側プーリ２３４からベルト２３５およびパッド側プーリ２３７を介して回転軸ユニット２３６の連結軸２３８に伝達され、連結軸２３８と連結された研磨ヘッド２３１（研磨パッド２３２）が回転するようになっている。
【００５４】
このように概略構成される研磨装置２０１において、パッド保持装置２０３に保持された研磨ヘッド２３１が回転しながら下方へ移動し、研磨パッド２３２の研磨面がウェハ保持装置２０２に保持されたウェハＷ１の被研磨面に所定の圧力（荷重）で押しつけられる。さらに、ウェハ保持装置２０２の研磨定盤２２１とともにウェハＷ１も回転し、この状態で研磨パッド２３２の研磨面がウェハＷ１の被研磨面を研磨する。
【００５５】
そして、この研磨装置２０１に構成される回転軸ユニット２３６に前述の実施形態における回転軸ユニット１００を適用すれば、ボールスプラインやロータリーボールスプラインを用いずに、研磨ヘッド２３１（研磨パッド２３２）を回転可能に且つ上下方向（研磨ヘッド２３１および連結軸２３８の回転軸方向）へ移動可能に保持することができるため、研磨ヘッド２３１を上下に移動させる際の抵抗（すなわち、連結軸２３８の摺動抵抗）をより小さくすることができる。そのため、研磨パッド２３２をウェハＷ１に押しつける際の加圧制御における最小分解能をより小さくすることができ、ウェハＷ１の加工精度を向上させることができる。なお、研磨装置２０１に構成される回転軸ユニット２３６には、前述の実施形態におけるユニット側ギア１２４に代わり、パッド側プーリ２３７が設けられる。
【００５６】
また、研磨パッドを回転可能に保持するパッド保持装置と、パッド保持装置の上方に対向して設けられてウェハが回転可能に且つ上下方向（回転軸方向）へ移動可能に保持されたウェハ保持装置とを備え、ウェハを回転させながら下方へ移動させて研磨パッドの研磨面に押しつけるように構成された研磨装置において、前述の実施形態における回転軸ユニット１００を適用しても同様の効果が得られる。
【００５７】
次に、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施例について説明する。図６は半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。半導体製造プロセスをスタートすると、まずステップＳ２００で次に挙げるステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。
【００５８】
ここで、ステップＳ２０１はウェハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶＤ等によりウェハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するＣＶＤ工程である。ステップＳ２０３はウェハに電極を蒸着等により形成する電極形成工程である。ステップＳ２０４はウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。
【００５９】
ＣＶＤ工程（Ｓ２０２）もしくは電極形成工程（Ｓ２０３）の後で、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５はＣＭＰ工程である。ＣＭＰ工程では本発明による加工装置である研磨装置２０１により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨等が行われ、ダマシン（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）プロセスが適用されることもある。
【００６０】
ＣＭＰ工程（Ｓ２０５）もしくは酸化工程（Ｓ２０１）の後でステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトリソグラフィ工程である。この工程ではウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるウェハへの回路パターンの焼き付け、露光したウェハの現像が行われる。さらに、次のステップＳ２０７は現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。
【００６１】
次に、ステップＳ２０８で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップＳ２００に戻り、先のステップを繰り返してウェハ上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全工程が完了したと判断されればエンドとなる。
【００６２】
本発明による半導体デバイス製造方法では、ＣＭＰ工程において本発明にかかる加工装置である研磨装置２０１を用いているため、ＣＭＰ工程の加工精度および歩留まりが向上する。これにより、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造することができるという効果がある。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスのＣＭＰ工程に本発明による研磨装置２０１を用いても良い。また、本発明による半導体デバイス製造方法により製造された半導体デバイスは、歩留まりが高く低コストの半導体デバイスとなる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボールスプラインやロータリーボールスプラインを用いずに、研磨パッド部材を回転可能に且つ回転軸方向へ移動可能に保持することができるため、研磨パッド部材を回転軸方向へ移動させる際の抵抗（すなわち、連結軸の摺動抵抗）をより小さくすることができる。そのため、研磨パッド部材を研磨対象物に押しつける際の加圧制御における最小分解能をより小さくすることができ、研磨対象物の加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加工装置の一例であるドレッシング装置の正面図（断面図）である。
【図２】ドレッシング装置に構成される回転軸ユニットの正面図（断面図）である。
【図３】図１中の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った平断面図である。
【図４】図１中の矢印ＩＶ−ＩＶに沿った側断面図である。
【図５】本発明に係る加工装置の別形態である研磨装置を示す正面図（断面図）である。
【図６】本発明に係る半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。
【図７】従来における研磨装置の構成を示す正面図（断面図）である。
【図８】従来の研磨装置に構成されるボールスプラインの取付付近を示す拡大図（断面図）である。
【図９】従来におけるドレッシング装置の構成を示す正面図（断面図）である。
【符号の説明】
５  ドレッシング装置（加工装置）
６  研磨ヘッド保持装置（被加工物保持部）
７  ドレッサー保持装置（加工工具保持部）
６２  研磨パッド（被加工物）
７１  ドレッサー（加工工具）
１００  回転軸ユニット
１１０  連結軸
１１５  カムフォロア
１１６  軸ピン（軸部）
１１７  転動体
１２０  外筒
１２６  カム係合部
１４０  ハウジング
２０１  研磨装置（加工装置の別形態）
２０２  ウェハ保持装置（被加工物保持部の別形態）
２０３  パッド保持装置（加工工具保持部の別形態）
２３１  研磨ヘッド（加工工具の別形態）
２３２  研磨パッド（加工工具の別形態）
２３６  回転軸ユニット（別形態）
２３８  連結軸（別形態）
Ｗ１  ウェハ（被加工物の別形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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