研磨裝置以及研磨方法
【專利摘要】一種研磨裝置以及研磨方法，研磨裝置具有：基板保持裝置（1），具有將基板W相對(duì)研磨面（2a）按壓的基板保持面（45a）以及配置為包圍基板W且與研磨面（2a）接觸的保持環(huán)（40）；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（13），使基板保持裝置（1）以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)；至少一個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)（110），向保持環(huán)（40）的一部分施加局部負(fù)荷。保持環(huán)（40）能夠和基板保持面（45a）獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)（110）不和基板保持裝置（1）一體旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的研磨裝置以及研磨方法，能夠精密地控制晶片的研磨輪廓、特別是晶片邊緣部的研磨輪廓。
【專利說(shuō)明】研磨裝置以及研磨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種研磨晶片等基板的研磨裝置以及研磨方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，隨著半導(dǎo)體器件的高集成化、高密度化，電路的配線越發(fā)微細(xì)化，多層配線的層數(shù)也在増加。由于為了達(dá)到電路的微細(xì)化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)多層配線，一邊沿襲著下側(cè)的層的表面凹凸一邊使階梯差變得更大，所以，隨著配線層數(shù)増加，薄膜形成時(shí)對(duì)于階梯差形狀的膜覆蓋性(臺(tái)階覆蓋)變壞。因此，用于實(shí)現(xiàn)多層配線，必須改善該臺(tái)階覆蓋，在適當(dāng)過(guò)程中進(jìn)行平坦化處理。另外，由于光刻的微細(xì)化的同時(shí)焦點(diǎn)深度變淺，所以，需要平坦化處理半導(dǎo)體器件表面以使半導(dǎo)體器件的表面的凹凸階梯差收斂于焦點(diǎn)深度以下。
[0003]因此，在半導(dǎo)體器件的制造エ序中，半導(dǎo)體器件表面的平坦化變得越來(lái)越重要。該表面的平坦化中最重要的技術(shù)是化學(xué)機(jī)械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)。該化學(xué)機(jī)械研磨是，將含有ニ氧化娃(Si02)等磨粒的研磨液向研磨墊的研磨面上供給的同時(shí)使晶片滑動(dòng)接觸研磨面進(jìn)行研磨。
[0004]用于進(jìn)行CMP的研磨裝置包括支撐研磨墊的研磨臺(tái)、用于保持晶片的被稱為頂環(huán)或者研磨頭等的基板保持裝置。使用這樣的研磨裝置進(jìn)行晶片研磨的情況下，通過(guò)基板保持裝置保持晶片的同吋，將該晶片相對(duì)研磨墊的研磨面以規(guī)定的壓カ按壓。此時(shí)，通過(guò)使研磨臺(tái)和基板保持裝置相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)使晶片滑動(dòng)接觸研磨面，晶片的表面被研磨。
[0005]研磨中的晶片和研磨墊的研磨面之間的相對(duì)按壓カ在晶片的全部表面為不均勻的情況下，由于施加在晶片的各部分的按壓カ產(chǎn)生研磨不足或過(guò)度研磨。因此，為了使對(duì)于晶片的按壓カ均勻化，在基板保持裝置的下部設(shè)有由弾性膜形成的壓カ室，通過(guò)向該壓カ室供給空氣等流體從而借助弾性膜通過(guò)流體壓カ按壓晶片。
[0006]所述研磨墊由于具有弾性，所以，對(duì)研磨中的晶片的邊緣部(周緣部)施加的按壓カ變得不均勻，有可能引起只有晶片的邊緣部被較多地研磨的、所謂的“塌邊(日文:縁だれ)”的情況。為了防止這樣的塌邊，保持晶片的邊緣部的保持環(huán)相對(duì)頂環(huán)主體(或者支架頭主體)設(shè)置成能夠上下運(yùn)動(dòng)，位于晶片的外周緣側(cè)的研磨墊的研磨面被保持環(huán)按壓。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2002 — 96261號(hào)公報(bào)
[0009]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0010]近年，半導(dǎo)體器件的種類飛躍地增加，對(duì)于每個(gè)器件或每個(gè)CMPエ序(氧化膜研磨或金屬膜研磨等)調(diào)整晶片邊緣部的研磨輪廓的必要性正逐漸變高。該理由的其中之一列舉了，由于各CMPエ序前實(shí)施的成膜エ序因膜的種類而不同故而晶片的初期膜厚分布不同。由于通常在CMP后需要在晶片全部表面上做成均勻的膜厚分布，所以每個(gè)不同的初期膜厚分布所需要的研磨輪廓不同。
[0011]作為其他的理由，也列舉了從成本等觀點(diǎn)來(lái)看研磨裝置中使用的研磨墊或研磨液等種類增加了很多。研磨墊或研磨液等消耗材不同吋，則特別是晶片邊緣部的研磨輪廓有較大的不同。在半導(dǎo)體器件制造中，由于晶片邊緣部的研磨輪廓對(duì)產(chǎn)品的成品率有較大影響，因而精密地調(diào)整晶片邊緣部的研磨輪廓非常重要。
[0012]如所述這樣，一直以來(lái)，為了防止晶片邊緣部的塌邊，使用具有保持環(huán)的基板保持裝置，該保持環(huán)按壓位于晶片的外周緣側(cè)的研磨墊的研磨面。通過(guò)該保持環(huán)壓カ的調(diào)整能夠調(diào)整晶片邊緣部的研磨速度。然而，變更保持環(huán)壓カ吋，不僅晶片邊緣部，在包括其他區(qū)域的比較廣的范圍中研磨速度產(chǎn)生變化。因此，該方法不適用于希望精密地控制在晶片邊緣部的研磨輪廓的情況。
[0013]解決課題的手段
[0014]本發(fā)明發(fā)明人進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)保持晶片的邊緣部的保持環(huán)局部地施加力，從而能夠調(diào)整研磨輪廓，特別是能夠精密地控制晶片邊緣部的研磨輪廓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠精密地控制晶片等基板的研磨輪廓、特別是邊緣部的研磨輪廓的研磨裝置以及研磨方法。
[0016]本發(fā)明的一個(gè)樣態(tài)的研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，包括:基板保持裝置，該基板保持裝置具有將所述基板相對(duì)于所述研磨面按壓的基板保持面、以及配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述基板保持裝置以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)；以及至少ー個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)，該局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)在相對(duì)所述研磨面垂直的方向上向所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷，所述保持環(huán)能夠和所述基板保持面獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)不和所述基板保持裝置一體地旋轉(zhuǎn)。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述基板保持裝置還具有將所述保持環(huán)相對(duì)于所述研磨面按壓的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述基板保持面以及所述保持環(huán)能夠彼此相對(duì)地上下運(yùn)動(dòng)。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述基板保持裝置還具有在所述基板的研磨中接受從該基板對(duì)所述保持環(huán)施加的橫方向的力的支撐機(jī)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)包括用于將所述局部負(fù)荷施加于所述保持環(huán)的一部分的氣缸。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)包括用于將所述局部負(fù)荷施加于所述保持環(huán)的ー部分的磁鐵。
[0022]本發(fā)明優(yōu)選的樣態(tài)，所述磁鐵是電磁鐵，該電磁鐵有選擇地對(duì)所述保持環(huán)的一部分施加向下的局部負(fù)荷或者向上的局部負(fù)荷。
[0023]本發(fā)明優(yōu)選的樣態(tài)，還具有測(cè)量隨著所述局部負(fù)荷變化的力的負(fù)荷測(cè)量元件。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的設(shè)置位置能夠變更。
[0025]本發(fā)明優(yōu)選的樣態(tài)，所述研磨裝置還具有使所述研磨面相對(duì)于所述基板保持裝置相對(duì)地向水平方向移動(dòng)的研磨面移動(dòng)機(jī)構(gòu)，
[0026]所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)在所述研磨面的移動(dòng)方向位于所述基板的下游側(cè)。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述至少ー個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)是多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)。[0028]本發(fā)明的其他的樣態(tài)的研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，包括:基板保持裝置，該基板保持裝置具有配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)；以及局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上向所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的設(shè)置位置能夠變更。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述研磨裝置還具有測(cè)量所述保持環(huán)的高度的保持環(huán)高度傳感器。
[0030]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述研磨裝置根據(jù)所述保持環(huán)的高度的測(cè)量結(jié)果變更所述局部負(fù)荷的大小以及位置中的任一方、或者兩方。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述研磨裝置還具有取得表示所述基板的膜厚的膜厚信號(hào)的膜厚傳感器，
[0032]根據(jù)所取得的所述膜厚信號(hào)變更所述局部負(fù)荷的大小以及位置中的任一方、或者兩方。
[0033]本發(fā)明的其他樣態(tài)的研磨方法，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，ー邊使所述基板旋轉(zhuǎn)ー邊將該基板按壓在所述研磨面，ー邊使配置為包圍所述基板的保持環(huán)旋轉(zhuǎn)一邊使該保持環(huán)與所述研磨面接觸，當(dāng)將所述基板按壓到所述研磨面吋，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上從不和所述保持環(huán)一體地旋轉(zhuǎn)的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)對(duì)所述保持環(huán)的ー部分施加局部負(fù)荷。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，根據(jù)所述基板的研磨結(jié)果變更所述局部負(fù)荷的位置。
[0035]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，通過(guò)保持環(huán)高度傳感器測(cè)量所述保持環(huán)的高度，
[0036]根據(jù)所述保持環(huán)的高度的測(cè)量結(jié)果變更所述局部負(fù)荷的大小以及位置中的任一方、或者兩方。
[0037]通過(guò)膜厚傳感器取得表示所述基板的膜厚的膜厚信號(hào)，根據(jù)所取得的所述膜厚信號(hào)變更所述局部負(fù)荷的大小以及位置中的任一方、或者兩方。
[0038]本發(fā)明的進(jìn)ー步其他樣態(tài)中的研磨方法，一邊使第1基板旋轉(zhuǎn)ー邊將該第1基板按壓在研磨面，ー邊使配置為包圍所述第1基板的保持環(huán)旋轉(zhuǎn)一邊使該保持環(huán)與所述研磨面接觸，當(dāng)將所述第1基板按壓到所述研磨面時(shí)，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上從靜止于規(guī)定的第1位置的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)對(duì)所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷，所述第1基板研磨后，ー邊使所述第2基板旋轉(zhuǎn)ー邊將該第2基板按壓在所述研磨面，ー邊使所述保持環(huán)旋轉(zhuǎn)一邊使該保持環(huán)與所述研磨面接觸，當(dāng)將所述第2基板按壓到所述研磨面時(shí)，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上從靜止于和所述規(guī)定的第1位置不同的規(guī)定的第2位置的所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)對(duì)所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷，取得所述第1基板以及所述第2基板的研磨結(jié)果，根據(jù)所述研磨結(jié)果決定所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的位置。
[0039]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述第2基板的研磨中的所述局部負(fù)荷和所述第1基板的研磨中的所述局部負(fù)荷不同。
[0040]進(jìn)ー步本發(fā)明的其他的樣態(tài)的研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，包括:基板保持裝置，該基板保持裝置具有將所述基板相對(duì)于所述研磨面按壓的基板保持面、以及配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述基板保持裝置以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)；局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)，該局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)產(chǎn)生局部負(fù)荷；以及按壓環(huán)，該按壓環(huán)配置在所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)和所述保持環(huán)之間，所述保持環(huán)能夠和所述基板保持面獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上對(duì)所述按壓環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷，所述按壓環(huán)具有將從所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)接受的所述局部負(fù)荷傳遞給所述保持環(huán)的一部分的負(fù)荷傳遞構(gòu)件，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)以及所述按壓環(huán)不和所述基板保持裝置一體地旋轉(zhuǎn)。
[0041]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述負(fù)荷傳遞構(gòu)件的位置沿著所述保持環(huán)的周向能夠變更。
[0042]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述負(fù)荷傳遞構(gòu)件由滾動(dòng)部構(gòu)成。
[0043]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述基板保持裝置還具有將所述保持環(huán)相對(duì)于所述研磨面按壓的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)。
[0044]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)具有:多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置；接受所述多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的負(fù)荷的橋接件；以及將所述橋接件所接受的負(fù)荷傳遞給所述按壓環(huán)的連接部件。
[0045]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置中的靠近所述連接部件的負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)大的負(fù)荷，遠(yuǎn)離所述連接部件的負(fù)荷產(chǎn)生裝置產(chǎn)生相對(duì)小的負(fù)荷。
[0046]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，所述多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置分別產(chǎn)生負(fù)荷，并使所述多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的負(fù)荷的重心和所述連接部件的位置一致。
[0047]本發(fā)明優(yōu)選的樣態(tài)，所述按壓環(huán)具有負(fù)荷測(cè)量元件，該負(fù)荷測(cè)量元件測(cè)量隨著所述局部負(fù)荷變化的力。
[0048]本發(fā)明的優(yōu)選的樣態(tài)，還具有連接所述按壓環(huán)和真空源的吸引線路。
[0049]進(jìn)ー步本發(fā)明的其他的樣態(tài)的研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，包括:基板保持裝置，該基板保持裝置具有將所述基板相對(duì)于所述研磨面按壓的基板保持面、以及配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述基板保持裝置以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)；多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)，該局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)產(chǎn)生局部負(fù)荷；以及按壓環(huán)，該按壓環(huán)配置在所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)和所述保持環(huán)之間，所述保持環(huán)能夠和所述基板保持面獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)，所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)分別在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上對(duì)所述按壓環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷，所述按壓環(huán)具有多個(gè)負(fù)荷傳遞構(gòu)件，該負(fù)荷傳遞構(gòu)件將從所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)接受的所述局部負(fù)荷分別傳遞給所述保持環(huán)，所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)以及所述按壓環(huán)不和所述基板保持裝置一體地旋轉(zhuǎn)。
[0050]所述多個(gè)負(fù)荷傳遞構(gòu)件由多個(gè)滾動(dòng)部構(gòu)成。
[0051]所述基板保持裝置還具有將所述保持環(huán)相對(duì)于所述研磨面按壓的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)。
[0052]所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)能夠變更施加給所述按壓環(huán)的所述局部負(fù)荷的重心。
[0053]所述按壓環(huán)具有負(fù)荷測(cè)量元件，該負(fù)荷測(cè)量元件測(cè)量隨著所述局部負(fù)荷變化的力。
[0054]進(jìn)ー步本發(fā)明的其他的樣態(tài)的研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，包括:基板保持裝置，該基板保持裝置具有配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)、在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上向所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷的按壓部件、以及產(chǎn)生所述局部負(fù)荷的負(fù)荷產(chǎn)生裝置；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述基板保持裝置以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)；以及位置保持機(jī)構(gòu)，該位置保持機(jī)構(gòu)保持所述按壓部件的位置并使所述按壓部件不和所述基板保持裝置一體旋轉(zhuǎn)，所述基板保持裝置具有將所述基板相對(duì)于所述研磨面按壓的基板保持面，所述保持環(huán)能夠和所述基板保持面獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)，所述位置保持機(jī)構(gòu)不和所述基板保持裝置一體地旋轉(zhuǎn)。所述位置保持機(jī)構(gòu)通過(guò)磁力保持所述按壓部件的位置。
[0055]進(jìn)ー步本發(fā)明的其他的樣態(tài)的研磨方法，使用所述的研磨裝置來(lái)研磨基板。
[0056]進(jìn)ー步本發(fā)明的其他樣態(tài)的研磨方法，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，ー邊使所述基板旋轉(zhuǎn)ー邊將該基板按壓在所述研磨面，ー邊使配置為包圍所述基板的保持環(huán)旋轉(zhuǎn)一邊使該保持環(huán)與所述研磨面接觸，當(dāng)將所述基板按壓到所述研磨面吋，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上從不和所述保持環(huán)一體地旋轉(zhuǎn)的多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)分別對(duì)所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷。
[0057]通過(guò)改變所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)所分別產(chǎn)生的所述局部負(fù)荷，變更所述局部負(fù)荷的重心。
[0058]發(fā)明的效果
[0059]采用本發(fā)明，通過(guò)向保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷，能夠積極地控制保持環(huán)的面壓カ分布、研磨面的變形狀態(tài)、保持環(huán)的變形狀態(tài)等。其結(jié)果，能夠精密地控制和保持環(huán)相鄰的晶片邊緣部的研磨速度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0060]圖1是表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式的研磨裝置的示意圖。
[0061]圖2是表示研磨裝置的詳細(xì)構(gòu)成的圖。
[0062]圖3是頂環(huán)的截面圖。
[0063]圖4是表示保持環(huán)以及連接部件的俯視圖。
[0064]圖5是球面軸承以及連接部件的一部分的放大截面圖。
[0065]圖6中圖6 (a)表示連接部件相對(duì)球面軸承上下運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，圖6 (b)以及圖6(c)表示連接部件和中間環(huán)一起傾斜運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。
[0066]圖7是表示球面軸承的又一構(gòu)成例的圖。
[0067]圖8中圖8 (a)表示連接部件相對(duì)球面軸承上下運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，圖8 (b)以及圖8(c)表示連接部件和內(nèi)環(huán)一起傾斜運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。
[0068]圖9是表示在保持環(huán)設(shè)置旋轉(zhuǎn)罩、并包圍該旋轉(zhuǎn)罩地設(shè)置靜止罩的例子的圖。
[0069]圖10是表不局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的又ー實(shí)施方式的圖。
[0070]圖11是表不局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的又ー實(shí)施方式的圖。
[0071]圖12是表不局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的又ー實(shí)施方式的圖。
[0072]圖13是表示頂環(huán)的又ー實(shí)施方式的圖。
[0073]圖14是表示從研磨面的上方看的位置關(guān)系的圖。
[0074]圖15是表示設(shè)置了局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的例子的圖。
[0075]圖16是表示設(shè)置有保持環(huán)高度傳感器的例子的圖。
[0076]圖17是說(shuō)明局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的按壓位置的決定方法的流程圖。
[0077]圖18是表示用于說(shuō)明局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的按壓位置的決定方法的參考例的圖。[0078]圖19是表示用于說(shuō)明局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的按壓位置的決定方法的參考例的圖。
[0079]圖20是表不局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的又ー實(shí)施方式的圖。
[0080]圖21是表示用于連接保持環(huán)和球面軸承的連接部件的俯視圖。
[0081]圖22是表示頂環(huán)、按壓環(huán)以及局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的立體圖。
[0082]圖23中圖23 (a)是表示測(cè)量從局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)向保持環(huán)施加的局部負(fù)荷的負(fù)荷測(cè)量元件的圖，圖23 (b)是從B — B線看圖23 (a)所示的按壓環(huán)的圖。
[0083]圖24是橋接件的俯視圖。
[0084]圖25是表不各氣缸以及局部負(fù)荷點(diǎn)的位置關(guān)系的俯視圖。
[0085]圖26中圖26 (a)是表示第1吸引線路和按壓環(huán)的連接部的放大圖，圖26 (b)是表示第2吸引線路和按壓環(huán)的連接部的放大圖。
[0086]圖27是表示磁性體以及按壓環(huán)的放大圖。
[0087]圖28是表示安裝環(huán)的俯視圖。
[0088]圖29是表不局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的又ー實(shí)施方式的截面圖。
[0089]圖30中圖30 (a)至圖30 (c)是表示氣缸以及按壓環(huán)的俯視圖。
[0090]圖31是表不頂環(huán)的又ー實(shí)施方式的截面圖。
[0091]圖32中圖32 (a)是表示按壓部件以及位置保持機(jī)構(gòu)的俯視圖，圖32 (b)是按壓部件的側(cè)視圖。
[0092]圖33是表示球面軸承所支撐的軸部的變形例的截面圖。
[0093]圖34是表不頂環(huán)的又一其他實(shí)施方式的截面圖。
[0094]圖35是表不頂環(huán)的又一其他實(shí)施方式的部分截面圖。
[0095]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0096]1 頂環(huán)
[0097]2研磨墊
[0098]3研磨臺(tái)
[0099]5研磨液供給機(jī)構(gòu)
[0100]7膜厚傳感器
[0101]9研磨控制部
[0102]10頂環(huán)主體
[0103]11頂環(huán)軸
[0104]12旋轉(zhuǎn)筒
[0105]13 電機(jī)
[0106]14上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0107]16頂環(huán)頭
[0108]20同步帶輪
[0109]21頂環(huán)頭軸
[0110]25回轉(zhuǎn)接頭
[0111]26 軸承
[0112]27上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0113]28橋接件[0114]29支撐臺(tái)
[0115]30 支柱
[0116]32滾珠絲桿
[0117]38伺服電機(jī)
[0118]39頂環(huán)高度傳感器
[0119]40保持環(huán)
[0120]41 凸緣
[0121]42 隔板
[0122]43 支架
[0123]45彈性膜
[0124]45a基板保持面
[0125]50?53壓カ室
[0126]60保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)
[0127]61 活塞
[0128]62滾動(dòng)隔板
[0129]63保持環(huán)壓カ室
[0130]65壓カ調(diào)整裝置
[0131]70 磁鐵
[0132]75連接部件
[0133]76 軸部
[0134]77 輪轂
[0135]78 輻條
[0136]79螺紋部件
[0137]80驅(qū)動(dòng)銷
[0138]85、100球面軸承
[0139]88貫通孔
[0140]91中間環(huán)
[0141]92、102 外環(huán)
[0142]93、101 內(nèi)環(huán)
[0143]110局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)
[0144]111負(fù)荷傳遞部件
[0145]112導(dǎo)軌環(huán)
[0146]114 氣缸
[0147]115 車輪
[0148]116車輪軸
[0149]120旋轉(zhuǎn)罩
[0150]121靜止罩
[0151]122密封件
[0152]130、140 永磁鐵[0153]131電磁鐵
[0154]133升降機(jī)構(gòu)
[0155]135負(fù)荷測(cè)量元件
[0156]150頂環(huán)基臺(tái)
[0157]155球面軸承
[0158]158驅(qū)動(dòng)凸緣
[0159]160彈性膜
[0160]161壓カ室
[0161]170移動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0162]175保持環(huán)高度傳感器
[0163]200按壓環(huán)
[0164]201支撐環(huán)
[0165]202負(fù)荷傳遞構(gòu)件(輥)
[0166]203 輥軸
[0167]204負(fù)荷板
[0168]211 底罩
[0169]212 上罩
[0170]215環(huán)狀板
[0171]221按壓桿
[0172]222橋接件
[0173]224直線導(dǎo)軌
[0174]225單元基臺(tái)
[0175]231、232、233氣缸(負(fù)荷產(chǎn)生裝置)
[0176]231a ?233a 活塞桿
[0177]239真空源
[0178]240吸引機(jī)構(gòu)
[0179]241第1吸引線路
[0180]242第2吸引線路
[0181]244吸引線路保持部
[0182]247 縱孔
[0183]248環(huán)狀凹部
[0184]249環(huán)狀凸部
[0185]250磁性體
[0186]251上側(cè)永磁鐵
[0187]252下側(cè)永磁鐵
[0188]255安裝環(huán)
[0189]260按壓部件
[0190]260a、260b 上側(cè)輥
[0191]260c、260d 下側(cè)輥[0192]260e輥保持部
[0193]261負(fù)荷產(chǎn)生裝置
[0194]262支撐環(huán)
[0195]263 活塞
[0196]264滾動(dòng)隔板
[0197]265壓カ室
[0198]270位置保持機(jī)構(gòu)
[0199]272密封環(huán)
[0200]273密封片
[0201]275保持目標(biāo)
[0202]276目標(biāo)保持部
[0203]281傳感器目標(biāo)
[0204]282近距離傳感器
[0205]285上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0206]290 流路
[0207]295擋塊銷
[0208]297增強(qiáng)環(huán)
[0209]298 罩環(huán)
[0210]301、3020 型圈
【具體實(shí)施方式】
[0211]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。另外，對(duì)于圖中相同或者相當(dāng)?shù)臉?gòu)件賦予的相同符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0212]圖1是表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式的研磨裝置的示意圖。如圖1所示，研磨裝置包括:保持晶片(基板)w使其旋轉(zhuǎn)的頂環(huán)(基板保持裝置)1、支撐研磨墊2的研磨臺(tái)3、向研磨墊2供給研磨液(漿)的研磨液供給機(jī)構(gòu)5、取得隨著晶片W的膜厚而變化的膜厚信號(hào)的膜厚傳感器7。膜厚傳感器7被設(shè)置在研磨臺(tái)3內(nèi)，研磨臺(tái)3每旋轉(zhuǎn)一次，取得晶片W的包含中心部的多個(gè)區(qū)域的膜厚信號(hào)。作為膜厚傳感器7的例子，能夠列舉光學(xué)式傳感器或渦電流傳感器。
[0213]頂環(huán)1構(gòu)成為在其下表面能夠通過(guò)真空吸附保持晶片W。頂環(huán)1以及研磨臺(tái)3向和箭頭所示相同的方向旋轉(zhuǎn)，該狀態(tài)下頂環(huán)1將晶片w向研磨墊2的研磨面2a按壓。研磨液從研磨液供給機(jī)構(gòu)5的供給到研磨墊2上，晶片W在研磨液存在下通過(guò)和研磨墊2滑動(dòng)接觸被研磨。在晶片W的研磨中，膜厚傳感器7和研磨臺(tái)3—起旋轉(zhuǎn)，如符號(hào)A所示ー邊橫穿晶片W的表面ー邊取得膜厚信號(hào)。該膜厚信號(hào)是直接或者間接地表示膜厚的指標(biāo)值，其隨著晶片W的膜厚的減少而變化。膜厚傳感器7連接在研磨控制部9，膜厚信號(hào)被輸送到研磨控制部9。研磨控制部9在通過(guò)膜厚信號(hào)表示的晶片W的膜厚達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)值吋，使晶片W的研磨終了。
[0214]圖2是表示研磨裝置的詳細(xì)構(gòu)成的圖。研磨臺(tái)3通過(guò)臺(tái)軸3a被連接在配置在其下方的電機(jī)13，能夠繞著其臺(tái)軸3a旋轉(zhuǎn)。研磨臺(tái)3的上表面貼附有研磨墊2，研磨墊2的上表面構(gòu)成有研磨晶片w的研磨面2a。通過(guò)電機(jī)13使研磨臺(tái)3旋轉(zhuǎn)，由此使研磨面2a相對(duì)于頂環(huán)1相對(duì)移動(dòng)。因此，電機(jī)13構(gòu)成有使研磨面2a向水平方向移動(dòng)的研磨面移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0215]頂環(huán)1被連接在頂環(huán)軸11，該頂環(huán)軸11通過(guò)上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)27相對(duì)于頂環(huán)頭16上下運(yùn)動(dòng)。通過(guò)該頂環(huán)軸11的上下運(yùn)動(dòng)，使頂環(huán)1的整體相對(duì)于頂環(huán)頭16升降而進(jìn)行定位。在頂環(huán)軸11的上端安裝有回轉(zhuǎn)接頭25。
[0216]使頂環(huán)軸11以及頂環(huán)1上下運(yùn)動(dòng)的上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)27包括:通過(guò)軸承26能夠旋轉(zhuǎn)地支撐頂環(huán)軸11的橋接件28、安裝在橋接件28的滾珠絲桿32、通過(guò)支柱30被支撐的支撐臺(tái)29、設(shè)置在支撐臺(tái)29上的伺服電機(jī)38。支撐伺服電機(jī)38的支撐臺(tái)29通過(guò)支柱30被固定在頂環(huán)頭16。
[0217]滾珠絲桿32包括被連接在伺服電機(jī)38的螺紋軸32a、旋和該螺紋軸32a的螺母32b。頂環(huán)軸11和橋接件28 —體地上下運(yùn)動(dòng)。因此，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)38時(shí)，橋接件28通過(guò)滾珠絲桿32上下運(yùn)動(dòng)，由此頂環(huán)軸11以及頂環(huán)1上下運(yùn)動(dòng)。在頂環(huán)頭16上設(shè)有和橋接件28相対的頂環(huán)高度傳感器39。該頂環(huán)高度傳感器39測(cè)量從和頂環(huán)1 一體地上下運(yùn)動(dòng)的橋接件28的位置起的頂環(huán)1的高度。
[0218]另外，頂環(huán)軸11通過(guò)鍵(未圖示)被連接在旋轉(zhuǎn)筒12。該旋轉(zhuǎn)筒12在其外周部具有同步帶輪14。在頂環(huán)頭16固定有頂環(huán)用電機(jī)18,所述同步帶輪14通過(guò)同步皮帶19連接在頂環(huán)用電機(jī)18上所設(shè)置的同步帶輪20上。因此，通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂環(huán)用電機(jī)18借助同步帶輪20、同步皮帶19、以及同步帶輪14使旋轉(zhuǎn)筒12以及頂環(huán)軸11 一體地旋轉(zhuǎn)，頂環(huán)1以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)。頂環(huán)用電機(jī)18、同步帶輪20、同步皮帶19、以及同步帶輪14構(gòu)成使頂環(huán)1以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。頂環(huán)頭16由能夠旋轉(zhuǎn)地被支撐在框架(未圖示)的頂環(huán)頭軸21支撐。
[0219]頂環(huán)1構(gòu)成為能夠在其下表面保持晶片W等基板。頂環(huán)頭16構(gòu)成為能夠以頂環(huán)軸21為中心旋轉(zhuǎn)，在下表面保持晶片W的頂環(huán)1通過(guò)頂環(huán)頭16的旋轉(zhuǎn)從晶片W的接收位置向研磨臺(tái)3的上方移動(dòng)。并且，使頂環(huán)1下降將晶片W按壓在研磨墊2的研磨面2a。此吋，分別使頂環(huán)1以及研磨臺(tái)3旋轉(zhuǎn)，從設(shè)置在研磨臺(tái)3上方的研磨液供給機(jī)構(gòu)5向研磨墊2上供給研磨液。這樣，使晶片W滑動(dòng)接觸在研磨墊2的研磨面2a研磨晶片W的表面。
[0220]下面，對(duì)構(gòu)成基板保持裝置的頂環(huán)1進(jìn)行說(shuō)明。圖3是頂環(huán)1的截面圖。如圖3所示，頂環(huán)1包括將晶片w相對(duì)研磨面2a按壓的頂環(huán)主體10、以及包圍晶片W地配置的保持環(huán)40。頂環(huán)主體10以及保持環(huán)40構(gòu)成為通過(guò)頂環(huán)軸11的旋轉(zhuǎn)一體地旋轉(zhuǎn)。保持環(huán)40構(gòu)成為能夠和頂環(huán)主體10獨(dú)立地上下運(yùn)動(dòng)。
[0221]頂環(huán)主體10包括圓形的凸緣41、被安裝在凸緣41的下表面的隔板42、以及被安裝在隔板42的下表面的支架43。凸緣41被連接在頂環(huán)軸11。支架43通過(guò)隔板42被連接在凸緣41上，凸緣41、隔板42、以及支架43—體地旋轉(zhuǎn)，并且上下運(yùn)動(dòng)。由凸緣41、隔板42、以及支架43構(gòu)成的頂環(huán)主體10由工程塑料(例如PEEK)等樹脂形成。另外，凸緣41也可以由SUS、鋁等金屬形成。
[0222]在支架43的下表面，安裝有與晶片W的背面抵接的弾性膜45。弾性膜45的下表面構(gòu)成基板保持面45a。弾性膜45具有環(huán)狀的間隔壁45b，通過(guò)這些間隔壁45b，在弾性膜45和頂環(huán)主體10之間形成4個(gè)壓カ室，即中心室50、波紋室51、外室52、以及邊緣室53。這些壓力室50?53經(jīng)由回轉(zhuǎn)接頭25連接在壓カ調(diào)整裝置65上，從壓カ調(diào)整裝置65供給加壓流體。壓カ調(diào)整裝置65能夠獨(dú)立地調(diào)整該4個(gè)壓カ室50?53內(nèi)的壓力。進(jìn)ー步，壓カ調(diào)整裝置65也能夠在壓力室50?53內(nèi)形成負(fù)壓。彈性膜45在和波紋室51或者外室52對(duì)應(yīng)的位置具有通孔(未圖示)，通過(guò)在該通孔中形成負(fù)壓而使頂環(huán)1能夠在其基板保持面45a上保持晶片W。弾性膜45能夠通過(guò)こ烯ー丙烯橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、硅橡膠等強(qiáng)度以及耐久性優(yōu)良的橡膠材料形成。中心室50、波紋室51、外室52、以及邊緣室53也連接在大氣開(kāi)放機(jī)構(gòu)(未圖示)，中心室50、波紋室51、外室52、以及邊緣室53也能夠處于大氣開(kāi)放。
[0223]保持環(huán)40配置為包圍頂環(huán)主體10的支架43以及彈性膜45。該保持環(huán)40具有接觸研磨墊2的研磨面2a的環(huán)部件40a、以及被固定在該環(huán)部件40a的上部的驅(qū)動(dòng)環(huán)40b。環(huán)部件40a通過(guò)未圖示的多個(gè)螺栓被接合在驅(qū)動(dòng)環(huán)40b。環(huán)部件40a配置為包圍晶片W的外周緣，保持晶片W以便于在晶片W的研磨中避免晶片W從頂環(huán)1飛出。
[0224]保持環(huán)40的上部被連接在環(huán)狀的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60，該保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60對(duì)保持環(huán)40的上表面(更具體地說(shuō)是驅(qū)動(dòng)環(huán)40b的上表面)的整體施加均勻向下的負(fù)荷，由此將保持環(huán)40的下表面(即、環(huán)部件40a的下表面)相對(duì)研磨墊2的研磨面2a進(jìn)行按壓。
[0225]保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60包括被固定在驅(qū)動(dòng)環(huán)40b的上部的環(huán)狀的活塞61、以及被連接在活塞61的上表面的環(huán)狀的滾動(dòng)隔板62。在滾動(dòng)隔板62的內(nèi)部形成有保持環(huán)壓カ室63。該保持環(huán)壓カ室63經(jīng)由回轉(zhuǎn)接頭25連接在壓カ調(diào)整裝置65。從該壓カ調(diào)整裝置65向保持環(huán)壓カ室63供給加壓流體(例如、加壓空氣)吋，滾動(dòng)隔板62將活塞61向下方下壓，進(jìn)ー步活塞61將保持環(huán)40的整體向下方下壓。這樣ー來(lái)，保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60將保持環(huán)40的下表面相對(duì)研磨墊2的研磨面2a進(jìn)行按壓。進(jìn)ー步，通過(guò)壓カ調(diào)整裝置65在保持環(huán)壓カ室63內(nèi)形成負(fù)壓，由此能夠使保持環(huán)40的整體上升。保持環(huán)壓カ室63也連接在大氣開(kāi)放結(jié)構(gòu)(未圖示)，也能夠使保持環(huán)壓カ室63處于大氣開(kāi)放。
[0226]保持環(huán)40可裝拆地連接在保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60。更具體地說(shuō)，活塞61由金屬等磁性材料形成，在驅(qū)動(dòng)環(huán)40b上部配置有多個(gè)磁鐵70。通過(guò)這些磁鐵70吸引活塞61，由此保持環(huán)40通過(guò)磁力被固定在活塞61。作為活塞61的磁性材料，例如能夠使用耐腐蝕性的磁性不銹鋼。另外，也可以用磁性材料形成驅(qū)動(dòng)環(huán)40b，在活塞61上配置磁鐵。
[0227]保持環(huán)40通過(guò)連接部件75連接在球面軸承85。該球面軸承85被配置在保持環(huán)40的半徑方向內(nèi)側(cè)。圖4是表示保持環(huán)40以及連接部件75的俯視圖。如圖4所示，連接部件75包括被配置在頂環(huán)主體10的中心部的軸部76、被固定在該軸部76的輪轂77、以及從該輪轂77放射狀地延伸的多個(gè)輻條78。輻條78的一方的端部被固定在輪轂77，輻條78的另一方的端部被固定在保持環(huán)40的驅(qū)動(dòng)環(huán)40b。輪轂77、輻條78、以及驅(qū)動(dòng)環(huán)40b —體地形成。在支架43固定有多對(duì)驅(qū)動(dòng)銷80、80。各對(duì)驅(qū)動(dòng)銷80、80被配置在各輻條78的兩側(cè)，支架43的旋轉(zhuǎn)通過(guò)驅(qū)動(dòng)銷80、80傳遞到保持環(huán)40,由此頂環(huán)主體10和保持環(huán)40 —體地旋轉(zhuǎn)。
[0228]如圖3所示，軸部76在球面軸承85內(nèi)沿縱方向延伸。如圖4所示，支架43中形成有收納輻條78的多個(gè)放射狀的槽43a，各輻條78在各槽43a內(nèi)沿縱方向移動(dòng)自如。連接部件75的軸部76被配置在頂環(huán)主體10的中央部的球面軸承85支撐成沿縱方向移動(dòng)自如。通過(guò)這樣的構(gòu)成，連接部件75以及被固定于該連接部件75的保持環(huán)40相對(duì)于頂環(huán)主體10沿縱方向能夠移動(dòng)。進(jìn)一歩,保持環(huán)40通過(guò)球面軸承85被支撐成能夠傾斜運(yùn)動(dòng)。
[0229]下面，關(guān)于球面軸承85進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。圖5是球面軸承85以及連接部件75的一部分的放大截面圖。如圖5所示，軸部76通過(guò)多個(gè)螺紋部件79被固定在輪轂77上。在軸部76形成有沿縱方向延伸的貫通孔88。該貫通孔88作為軸部76相對(duì)球面軸承85沿縱方向移動(dòng)時(shí)的空氣排氣ロ發(fā)揮作用，由此保持環(huán)40能夠相對(duì)頂環(huán)主體10沿縱方向順暢地移動(dòng)。
[0230]球面軸承85包括通過(guò)連接部件75連接在保持環(huán)40的中間環(huán)91、從上方滑動(dòng)自如地支撐中間環(huán)91的外環(huán)92、以及從下方滑動(dòng)自如地支撐中間環(huán)91的內(nèi)環(huán)93。中間環(huán)91具有比球殼的上半部分小的局部球殼形狀，該中間環(huán)91被夾持在外環(huán)92和內(nèi)環(huán)93之間。
[0231]在支架43的中央部形成有凹部43b，外環(huán)92被配置在凹部43b內(nèi)。外環(huán)92在其外周部具有凸緣92a，該凸緣92a由螺栓(未圖示)被固定在凹部43b的臺(tái)階部，從而使外環(huán)92被固定在支架43，并且能夠?qū)χ虚g環(huán)91以及內(nèi)環(huán)93施加壓力。內(nèi)環(huán)93被配置在凹部43b的底面上，從下方支撐中間環(huán)91并使中間環(huán)91的下表面和凹部43b的底面之間形成縫隙。
[0232]外環(huán)92的內(nèi)表面92b、中間環(huán)91的外表面91a以及內(nèi)表面91b、以及內(nèi)環(huán)93的外表面93a由以支點(diǎn)0為中心的大致半球面構(gòu)成。中間環(huán)91的外表面91a滑動(dòng)自如地接觸外環(huán)92的內(nèi)表面92b，中間環(huán)91的內(nèi)表面91b滑動(dòng)自如地接觸內(nèi)環(huán)93的外表面93a。外環(huán)92的內(nèi)表面92b (滑動(dòng)接觸面)、中間環(huán)91的外表面91a以及內(nèi)表面91b (滑動(dòng)接觸面)、以及內(nèi)環(huán)93的外表面93a (滑動(dòng)接觸面)具有比球面的上半部分小的局部球面形狀。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，中間環(huán)91能夠相對(duì)于外環(huán)92以及內(nèi)環(huán)93在全部方向(360° )上傾斜運(yùn)動(dòng)，并且作為傾斜運(yùn)動(dòng)中心的支點(diǎn)0位于球面軸承85的下方。
[0233]在外環(huán)92、中間環(huán)91、以及內(nèi)環(huán)93分別形成有軸部76所插入的通孔92c、91c、93b。外環(huán)92的通孔92c和軸部76之間形成有縫隙，同樣地，內(nèi)環(huán)93的通孔93b和軸部76之間形成有縫隙。中間環(huán)91的通孔91c具有比外環(huán)92以及內(nèi)環(huán)93的通孔92c、93b小的直徑，軸部76相對(duì)中間環(huán)91只能夠沿縱方向移動(dòng)。因此，連接在軸部76的保持環(huán)40實(shí)際上不被允許向橫方向移動(dòng)，保持環(huán)40的橫方向(水平方向)上的位置通過(guò)球面軸承85被固定。
[0234]圖6 (a)是表示連接部件75相對(duì)球面軸承85上下運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，圖6 (b)以及圖6(c)是表示連接部件75和中間環(huán)91 一起傾斜運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。如圖6 (a)至圖6 (c)所示，連接在連接部件75的保持環(huán)40能夠和中間環(huán)91 一體地以支點(diǎn)0為中心傾斜運(yùn)動(dòng)，并且相對(duì)中間環(huán)91能夠上下地移動(dòng)。作為傾斜運(yùn)動(dòng)的中心的支點(diǎn)0位于保持環(huán)40的中心軸線上。
[0235]球面軸承85允許保持環(huán)40的上下運(yùn)動(dòng)以及傾斜運(yùn)動(dòng)，另ー方面,該球面軸承85限制保持環(huán)40的橫方向的(水平方向的移動(dòng))。晶片的研磨中，保持環(huán)40從晶片接受由于晶片和研磨墊2的摩擦而引起的橫方向的力(朝向晶片的半徑方向外側(cè)的力)。該橫方向的力由球面軸承85接受。這樣，球面軸承85在晶片的研磨中，接受由晶片和研磨墊2的摩擦引起且是保持環(huán)40從晶片接受的橫方向的力(朝向晶片的半徑方向外側(cè)的力)，并且作為限制保持環(huán)40的橫方向的移動(dòng)(即固定保持環(huán)40的水平方向的位置)的支撐機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用。
[0236]球面軸承85由于設(shè)置在頂環(huán)主體10的內(nèi)部，并且被收容在支架43的凹部43b，因此，來(lái)自球面軸承85的滑動(dòng)接觸面的磨損粉末被封入在頂環(huán)主體10內(nèi)，不會(huì)向研磨面2a落下。
[0237]圖7是表示球面軸承的其他的構(gòu)成例的圖。和圖5所示的部件相同的部件標(biāo)記相同的符號(hào)。圖7所示的球面軸承100包括環(huán)狀的內(nèi)環(huán)101、以及滑動(dòng)自如地支撐內(nèi)環(huán)101的外周面的外環(huán)102。內(nèi)環(huán)101通過(guò)連接部件75被連接在保持環(huán)40。外環(huán)102被固定在支撐部件103，該支撐部件103被固定在支架43。支撐部件103被配置在支架43的凹部43b內(nèi)。
[0238]內(nèi)環(huán)101的外周面具有切削了上部以及下部的球面形狀，其球面形狀的中心點(diǎn)(支點(diǎn))0’位于內(nèi)環(huán)101的中心。外環(huán)102的內(nèi)周面由沿著內(nèi)環(huán)101的外周面的凹面構(gòu)成，外環(huán)102滑動(dòng)自如地支撐內(nèi)環(huán)101。因此，內(nèi)環(huán)101能夠相對(duì)外環(huán)102在全部方向(360° )上傾斜運(yùn)動(dòng)。
[0239]內(nèi)環(huán)101的內(nèi)周面構(gòu)成軸部76所插入的通孔101a。軸部76相對(duì)內(nèi)環(huán)101只能夠在縱方向移動(dòng)。因此，連接在軸部76的保持環(huán)40實(shí)際上不被允許向橫方向移動(dòng)，保持環(huán)40的橫方向(水平方向)的位置通過(guò)球面軸承100被固定。和球面軸承85同樣地,球面軸承100在晶片的研磨中，接受由晶片和研磨墊2的摩擦引起且是保持環(huán)40從晶片接受的橫方向的力(朝向晶片的半徑方向外側(cè)的力)，并且作為限制保持環(huán)40的橫方向的移動(dòng)(即固定保持環(huán)40的水平方向的位置)的支撐機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用。
[0240]圖8 (a)是表示連接部件75相對(duì)球面軸承100上下運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，圖8 (b)以及圖8(c)是表示連接部件75和內(nèi)環(huán)101 —起傾斜運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。連接在連接部件75的保持環(huán)40能夠和內(nèi)環(huán)101 —體地以支點(diǎn)0’為中心傾斜運(yùn)動(dòng)，并且相對(duì)內(nèi)環(huán)101能夠上下地移動(dòng)。
[0241]圖7所示的球面軸承100具有和圖5所示的球面軸承85同樣的功能，而作為球面軸承100的傾斜運(yùn)動(dòng)中心的支點(diǎn)0’位于比球面軸承85的支點(diǎn)0高的位置。更具體地說(shuō)，支點(diǎn)0’位于球面軸承100的內(nèi)部。該構(gòu)成中，球面軸承100也能夠使受到晶片和研磨墊2的摩擦力的保持環(huán)40流暢并且積極地傾斜運(yùn)動(dòng)。由于球面軸承100的支點(diǎn)高度比球面軸承85的支點(diǎn)高度高，所以，通過(guò)晶片和研磨墊2的摩擦力使保持環(huán)40繞支點(diǎn)傾斜的カ矩變大，能夠使研磨中的保持環(huán)40較大地傾斜。因此，通過(guò)采用球面軸承100，能夠使保持環(huán)40的傾斜度的控制范圍變寬，能夠進(jìn)行關(guān)于各種各樣的研磨輪廓的調(diào)整。
[0242]如圖3所示，保持環(huán)40具有從頂環(huán)主體10向半徑方向外側(cè)伸出的上表面。在該保持環(huán)40的上方配置有向保持環(huán)40的一部分施加局部負(fù)荷的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110。圖3表不局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的1個(gè)實(shí)施方式。該局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110被固定在頂環(huán)頭
16。即，研磨中的保持環(huán)40繞其軸心旋轉(zhuǎn)，而局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110不和保持環(huán)40—體地旋轉(zhuǎn)，其位置是固定的。
[0243]在保持環(huán)40的外周部上表面固定有負(fù)荷傳遞部件111。在該負(fù)荷傳遞部件111的上部固定有導(dǎo)軌環(huán)112。局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110通過(guò)導(dǎo)軌環(huán)112以及負(fù)荷傳遞部件111對(duì)保持環(huán)40的一部分施加向下的負(fù)荷。負(fù)荷傳遞部件111可以是環(huán)形狀，也可以是沿著驅(qū)動(dòng)環(huán)40b的圓周方向被設(shè)置的多個(gè)圓柱。局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的向下負(fù)荷是從導(dǎo)軌環(huán)112通過(guò)負(fù)荷傳遞部件111傳遞到保持環(huán)40的。局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的動(dòng)作通過(guò)圖1所示的研磨控制部9被控制。另外，也可以不設(shè)置負(fù)荷傳遞部件111以及導(dǎo)軌環(huán)112，而使局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110直接地向保持環(huán)40施加向下的局部負(fù)荷。
[0244]頂環(huán)1以自身的軸心為中心旋轉(zhuǎn)，但是局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110由于被固定在頂環(huán)頭16因而不和頂環(huán)1 一起旋轉(zhuǎn)。即，在晶片W的研磨中，頂環(huán)1以及晶片W進(jìn)行旋，另一方面，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110在規(guī)定的位置靜止。圖3中表示1個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110，但是也可以是沿著頂環(huán)1的周向設(shè)置多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110。多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110和頂環(huán)1的軸心的在半徑方向上的距離可以互相相同，也可以不同。在頂環(huán)1的周向上的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的設(shè)置位置也可以是可變的。
[0245]在圖3所示的實(shí)施方式中，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110基本地由氣缸114、以及連接在氣缸114的活塞114a的車輪115構(gòu)成。該氣缸114被固定在頂環(huán)頭16。車輪115被安裝在活塞114a的頂端，構(gòu)成為當(dāng)通過(guò)氣缸114使車輪115下降時(shí)車輪115向?qū)к壄h(huán)112施加負(fù)荷。
[0246]車輪115通過(guò)氣缸114構(gòu)成為能夠上下運(yùn)動(dòng)。氣缸114在頂環(huán)1下降、保持環(huán)40抵接研磨面2a時(shí)，使車輪115下降向保持環(huán)40的一部分局部地施加向下的力，在頂環(huán)1上升前使車輪115上升并使其從導(dǎo)軌環(huán)112離開(kāi)。通過(guò)變更向氣缸114供給的氣體的壓力，從而能夠任意地變更車輪115向保持環(huán)40施加的負(fù)荷。車輪115旋轉(zhuǎn)自如地被支撐在配置在該車輪115的中心的不旋轉(zhuǎn)的車輪軸116上，能夠繞車輪軸116平滑地旋轉(zhuǎn)。車輪115用低摩擦材料形成，在車輪軸116和車輪115之間也能夠配置球軸承等軸承。
[0247]晶片W的研磨中，導(dǎo)軌環(huán)112繞頂環(huán)1的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，但是局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110不旋轉(zhuǎn)。因此，導(dǎo)軌環(huán)112相對(duì)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110在相對(duì)地在水平方向上移動(dòng)。通過(guò)向?qū)к壄h(huán)112按壓車輪115從而能夠?qū)Ρ３汁h(huán)40施加相對(duì)研磨面2a垂直方向上的向下的局部負(fù)荷(力)。由于車輪115由低摩擦材料形成，因而能夠使在和導(dǎo)軌環(huán)112之間起作用的摩擦カ極其小。由此能夠?qū)⒂赡Σ亮σ鸬膶?duì)保持環(huán)40的姿勢(shì)變化的影響抑制到極其小。低摩擦材料中，也可以使用尼龍、PTFE (四氟化こ烯)、PEEK (聚醚醚酮)、或者PPS (聚苯硫醚)等樹脂材料?；蛘?，也可以使用添加碳纖維等纖維以及固體潤(rùn)滑材料的樹脂材料。
[0248]如圖9所示，優(yōu)選在保持環(huán)40設(shè)置筒狀的旋轉(zhuǎn)罩120，包圍該旋轉(zhuǎn)罩120地設(shè)置筒狀的靜止罩121。旋轉(zhuǎn)罩120被固定在保持環(huán)40的外周面，靜止罩121被固定在頂環(huán)頭
16。旋轉(zhuǎn)罩120和靜止罩121之間配置有密封件122，在頂環(huán)1的上方的空間和具有研磨面2a的研磨空間之間進(jìn)行隔離。通過(guò)這些罩120、121以及密封件122，能夠防止研磨液等的飛沫附著在車輪115等滑動(dòng)部、或來(lái)自車輪115等的灰塵向研磨面2a等落下的情況。通過(guò)代替使用密封件122而采用罩120、121在半徑方向上重疊在一起的迷宮式結(jié)構(gòu)，從而也可以防止異物向研磨面2a的落下或飛沫向研磨空間的侵入。
[0249]保持環(huán)40能夠通過(guò)被設(shè)置在頂環(huán)1的旋轉(zhuǎn)軸線上的球面軸承85 (或者100)平滑地傾斜運(yùn)動(dòng)，并且被支撐成能夠和頂環(huán)主體10獨(dú)立地上下運(yùn)動(dòng)。研磨中接受晶片W的摩擦力的保持環(huán)40呈現(xiàn)以其傾斜運(yùn)動(dòng)支點(diǎn)為中心傾斜的狀態(tài)。即，研磨面2a上的保持環(huán)40成為如下?tīng)顟B(tài):在晶片W的上游側(cè)(研磨面的流入側(cè))向研磨墊2凹陷、在晶片W的下游側(cè)(研磨面的流出側(cè))向浮起方向傾斜。對(duì)于這樣傾斜的狀態(tài)下的保持環(huán)40，通過(guò)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110施加局部的負(fù)荷從而能夠控制保持環(huán)40的傾斜度。例如，向位于晶片W的下游側(cè)的保持環(huán)40的部位施加局部的負(fù)荷時(shí)，則能夠使研磨中的保持環(huán)40的傾斜度減小。
[0250]通過(guò)這樣控制保持環(huán)40的傾斜度，由此，能夠使保持環(huán)40的表面壓カ分布、研磨墊2的變形狀態(tài)、通過(guò)摩擦力被按壓在保持環(huán)40的晶片W的變形狀態(tài)、接受摩擦力的保持環(huán)40的變形狀態(tài)等產(chǎn)生變化，能夠使晶片邊緣部的研磨輪廓變化。這里，晶片W的邊緣部是指位于晶片W的最外周端的寬度為3mm?10mm的區(qū)域。
[0251]另外，通過(guò)控制保持環(huán)40的傾斜度，也能夠改變從保持環(huán)40和研磨面2a之間向晶片W的下表面供給的研磨液的分布。由此，能夠調(diào)整晶片W全部表面的研磨速度或研磨輪廓。保持環(huán)40的按壓可以是只用局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110進(jìn)行，也可以通過(guò)保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60均勻地按壓保持環(huán)40、進(jìn)ー步通過(guò)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110向保持環(huán)40施加附加的局部負(fù)荷。
[0252]關(guān)于使用局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的研磨輪廓的調(diào)整的一例進(jìn)行說(shuō)明。在以下的例子中，晶片在以下的第1研磨條件以及第2研磨條件下被研磨。第1研磨條件是不使用局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110，只用保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60以表面壓カP1相對(duì)研磨墊2按壓保持環(huán)40。第2研磨條件是用保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60以表面壓カP1相對(duì)研磨墊2按壓保持環(huán)40，進(jìn)ー步用局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110以表面壓カP2相對(duì)研磨墊2按壓保持環(huán)40。
[0253]由于在第2研磨條件下局部負(fù)荷施加于保持環(huán)40，所以和第1研磨條件下的研磨相比，保持環(huán)40的姿勢(shì)被變更，特別是晶片邊緣部的研磨輪廓被變更。第2研磨條件下，作用在研磨面2a的保持環(huán)40的總表面壓カ是PI + P2,比第1研磨條件下的表面壓カP1大。在第2研磨條件中，通過(guò)保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60使表面壓カ從P1變更為P1 — P2時(shí)，作用在研磨面2a的保持環(huán)40的總表面壓カ變?yōu)镻1。該總表面壓カ和在第1研磨條件下的保持環(huán)40的表面壓カP1相同。因此，這種情況下，能夠在維持和第1研磨條件相同的保持環(huán)40的表面壓カ的同時(shí)，在可改變保持環(huán)40的姿勢(shì)的條件下得到研磨輪廓。通常，在調(diào)整晶片的邊緣部的研磨輪廓的情況下，通過(guò)第2研磨條件下的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60的表面壓カ優(yōu)選為P1 — 2.5XP2 ?P1 — 0.5XP2 的范圍，更優(yōu)選為 P1 — 1.8XP2 ?P1 — 1.2XP2 的范圍。
[0254]保持環(huán)40相對(duì)于基板保持面45a以及被保持于該基板保持面45a的晶片W相對(duì)地能夠傾斜運(yùn)動(dòng)以及能夠上下運(yùn)動(dòng)，并且能夠和晶片W獨(dú)立地按壓研磨墊2。因此，即使通過(guò)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110將保持環(huán)40的一部分向下方按壓，晶片W也不會(huì)傾斜運(yùn)動(dòng)，并且從基板保持面45a向晶片W施加的壓カ不變化。因此，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110能夠和晶片W的姿勢(shì)以及作用于晶片W的壓カ獨(dú)立地控制保持環(huán)40的姿勢(shì)。即，從基板保持面45a對(duì)晶片W施加的壓カ保持一定不變，通過(guò)控制保持環(huán)40的姿勢(shì)能夠進(jìn)行研磨輪廓的調(diào)整。
[0255]保持環(huán)40 —邊和被保持在頂環(huán)1的晶片W —體地旋轉(zhuǎn)，ー邊被按壓在研磨墊2。由于像這樣在研磨中保持環(huán)40以及晶片W旋轉(zhuǎn)，所以研磨墊2的研磨面2a接觸保持環(huán)40以及晶片W的區(qū)域在研磨臺(tái)3毎次旋轉(zhuǎn)時(shí)一點(diǎn)一點(diǎn)地變化。由此，能夠回避研磨墊2上的特定區(qū)域只接觸晶片W的特定區(qū)域的情況，作為結(jié)果是能夠均勻地研磨晶片W的表面。同樣的理由，能夠防止保持環(huán)40的磨損不勻。
[0256]保持環(huán)40的內(nèi)徑形成為比晶片W的外徑大。因此隨著頂環(huán)1的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)行星運(yùn)動(dòng)使保持環(huán)40和晶片W的周向上的相對(duì)位置一點(diǎn)一點(diǎn)地變化。由此，能夠使保持環(huán)40的平面度的影響不會(huì)影響到晶片W的特定的周向位置地進(jìn)行平均化，作為結(jié)果能夠在晶片W的表面、特別是整個(gè)周向上均勻地進(jìn)行研磨。
[0257]圖10表不局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的又一實(shí)施方式。由于未特別地說(shuō)明的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是和圖3所示的實(shí)施方式相同的結(jié)果，所以省略其重復(fù)說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110構(gòu)成為在相對(duì)研磨面2a垂直的方向上向保持環(huán)40的一部分施加向上的局部負(fù)荷(力)。如圖10所示，被支撐在負(fù)荷傳遞部件111的導(dǎo)軌環(huán)112具有向頂環(huán)1的半徑方向內(nèi)側(cè)伸出的環(huán)狀突出部112a。局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110具有接觸環(huán)狀突出部112a的下表面的車輪115、以及使該車輪115上升的氣缸114。
[0258]車輪115旋轉(zhuǎn)自如地被支撐在車輪軸116上，車輪軸116被安裝在氣缸114的活塞114a上。車輪115通過(guò)車輪軸116被連接在氣缸114。氣缸114使車輪115上升并將環(huán)狀突出部112a從下向上推，從而對(duì)保持環(huán)40的一部分施加相對(duì)研磨面2a垂直的向上的局部負(fù)荷。該實(shí)施方式所涉及的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110中，也能夠發(fā)揮和圖3所示的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110等同的效果。
[0259]關(guān)于使用圖10所示的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的研磨輪廓的調(diào)整的一例進(jìn)行說(shuō)明。在以下的例子中，晶片在以下的第1研磨條件以及第2研磨條件下被研磨。第1研磨條件是不使用局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110，只用保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60以表面壓カP1相對(duì)研磨墊2按壓保持環(huán)40。第2研磨條件是用保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60以表面壓カP1相對(duì)研磨墊2按壓保持環(huán)
40,進(jìn)ー步用局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110施加向上的局部負(fù)荷以使保持環(huán)40的相對(duì)研磨墊的表面壓カ僅減少表面壓カP2。
[0260]由于在第2研磨條件下局部負(fù)荷施加于保持環(huán)40，所以，和第1研磨條件下的研磨相比，保持環(huán)40的姿勢(shì)被變更，特別地晶片邊緣部的研磨輪廓被變更。第2研磨條件下，作用在研磨面2a的保持環(huán)40的總表面壓カ是P1-P2，比第1研磨條件下的表面壓カP1小。在第2研磨條件中，使通過(guò)保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60的表面壓カ從P1變更為PI + P2吋，則作用在研磨面2a的保持環(huán)40的總表面壓カ變?yōu)镻1。該總表面壓カ和在第1研磨條件下的保持環(huán)40的表面壓カP1相同。因此，這種情況下，能夠在維持和第1研磨條件相同的保持環(huán)40的表面壓カ的同時(shí)，能夠在改變保持環(huán)40的姿勢(shì)的條件下得到研磨輪廓。通常，在調(diào)整晶片的邊緣部的研磨輪廓的情況下，通過(guò)第2研磨條件的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60的表面壓カ優(yōu)選為P1 + 0.5XP2?PI + 2.5XP2的范圍，更優(yōu)選為PI + 1.2XP2?Pl+1.8XP2的范圍。
[0261]圖11表示局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的又ー實(shí)施方式。圖11所示的頂環(huán)1的結(jié)構(gòu)由于和圖3所示的頂環(huán)1的結(jié)構(gòu)相同，所以省略其重復(fù)說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，代替圖3所示導(dǎo)軌環(huán)112設(shè)置永磁鐵130，代替車輪115設(shè)置電磁鐵131。永磁鐵130被固定在保持環(huán)40的負(fù)荷傳遞部件111支撐。電磁鐵131被配置成和設(shè)置在保持環(huán)40上方的永磁鐵130相對(duì)。局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110能夠通過(guò)作用在這些電磁鐵131和永磁鐵130之間的磁力對(duì)保持環(huán)40的一部分施加上下方向上的局部負(fù)荷。
[0262]使電磁鐵131中產(chǎn)生和永磁鐵130相同的磁極的磁力時(shí)能夠?qū)Ρ３汁h(huán)40施加向下的局部的負(fù)荷(排斥力)，使電磁鐵131產(chǎn)生和永磁鐵130相反的磁極的磁力時(shí)能夠?qū)Ρ３汁h(huán)40施加向上的局部的負(fù)荷(吸引力)。這樣，電磁鐵131能夠有選擇地對(duì)保持環(huán)40的一部分施加向下的負(fù)荷以及向上的負(fù)荷。通過(guò)調(diào)整對(duì)保持環(huán)40施加的力能夠變更保持環(huán)40的姿勢(shì)，能夠調(diào)整晶片W的研磨輪廓、特別是晶片邊緣部的研磨輪廓。另外，本實(shí)施方式中在保持環(huán)40的上方設(shè)置永磁鐵130，但是也能夠代替永磁鐵130設(shè)置磁性體、通過(guò)由電磁鐵131吸引磁性體從而對(duì)保持環(huán)40施加向上的局部的負(fù)荷(力)。
[0263]電磁鐵131被支撐在連接于頂環(huán)頭16的升降機(jī)構(gòu)133上。升降機(jī)構(gòu)133中使用了氣缸、或者使用滾珠絲桿和伺服電機(jī)的機(jī)構(gòu)等。在如以下說(shuō)明地那樣精密地控制電磁鐵131的下降位置的情況下，使用滾珠絲桿和伺服電機(jī)的機(jī)構(gòu)較為優(yōu)選。[0264]在保持環(huán)40抵接研磨面2a的狀態(tài)下，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)133使電磁鐵131下降到靠近永磁鐵130的位置,起動(dòng)電磁鐵131對(duì)保持環(huán)40的一部分施加局部的力。對(duì)保持環(huán)40施加的力能夠通過(guò)改變使電磁鐵131產(chǎn)生的磁力、以及/或者改變永磁鐵130和電磁鐵131的距離進(jìn)行變更。通過(guò)預(yù)先取得永磁鐵130和電磁鐵131的距離、輸入到電磁鐵131的電流、以及對(duì)應(yīng)于輸入電流及距離的磁力的關(guān)系，從而能夠由向電磁鐵131的輸入電流、以及永磁鐵130和電磁鐵131的距離決定通過(guò)電磁鐵131產(chǎn)生的磁力的大小。
[0265]在如本實(shí)施方式那樣在局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110中使用磁力時(shí)，為了避免磁性對(duì)其他地方產(chǎn)生影響，在頂環(huán)主體10等頂環(huán)1的各部位使用磁性屏蔽材料，或者也可以將頂環(huán)1的各部位用磁性屏蔽材料涂覆。作為磁性所產(chǎn)生的影響，能夠列舉在晶片的微細(xì)的電配線中流動(dòng)較大的感應(yīng)電流、半導(dǎo)體器件被破壞的情況，對(duì)從研磨面?zhèn)热〉媒饘倌さ哪ず裥盘?hào)的渦電流傳感器的精度產(chǎn)生影響的情況等。
[0266]通常，毎次研磨晶片W時(shí)、進(jìn)行用使用金剛石粒子等的砂輪修整器調(diào)整研磨墊2的研磨面2a。因此每研磨晶片W —次研磨墊2都會(huì)消耗，電磁鐵131和永磁鐵130的距離漸漸地變大。由于保持環(huán)40在晶片W的研磨中也和研磨墊2滑動(dòng)接觸，所以保持環(huán)40的墊接觸面漸漸地磨損。這種情況下電磁鐵131和永磁鐵130的距離也漸漸地増大。由于對(duì)保持環(huán)40施加的局部負(fù)荷較大地依賴于永磁鐵130和電磁鐵131之間的縫隙，所以不論作為消耗品的研磨墊2以及保持環(huán)40的高度如何變化都將該縫隙保持在一定這一點(diǎn)是非常重要的。例如，研磨墊2的高度僅降低ΛΗ時(shí)，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)133使電磁鐵131的位置僅下降ΛΗ。也可以使用日本特開(kāi)2006-128582號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)2006 — 255851號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的研磨墊、保持環(huán)的減少量測(cè)量方法，求出永磁鐵130和電磁鐵131的縫隙的變化。
[0267]隨著研磨墊2的磨損，需要變更晶片W的研磨時(shí)的頂環(huán)1的高度(以下，也稱為研磨位置)。該頂環(huán)1的研磨位置能夠通過(guò)上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)27進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)頂環(huán)1的研磨位置的變更電磁鐵131的下降位置被調(diào)整。
[0268]在本實(shí)施方式中，在頂環(huán)頭16和升降機(jī)構(gòu)133之間設(shè)置有負(fù)荷測(cè)量兀件135。該負(fù)荷測(cè)量元件135能夠測(cè)量隨著施加于保持環(huán)40的局部負(fù)荷而變化的力。隨著局部負(fù)荷而變化的カ是指，從磁鐵130、131間的排斥力減去被懸掛于負(fù)荷測(cè)量元件135的升降機(jī)構(gòu)133或電磁鐵131等機(jī)器的重力所得到的力。機(jī)器的重量預(yù)先被測(cè)量。通過(guò)負(fù)荷測(cè)量元件135所測(cè)量的力以和被施加在保持環(huán)40的局部負(fù)荷相同的變化率進(jìn)行變化。通過(guò)在負(fù)荷測(cè)量元件135的測(cè)量值上加上機(jī)器的重量，從而能夠決定在研磨中實(shí)際上從局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110對(duì)保持環(huán)40施加的負(fù)荷。
[0269]測(cè)量結(jié)果和所希望的負(fù)荷不同時(shí)，能夠控制向電磁鐵131輸入的電流來(lái)調(diào)整磁力。也考慮永磁鐵130的磁力隨著時(shí)間變化的情況。為了補(bǔ)正磁力變化，也能夠在未進(jìn)行研磨的期間使電磁鐵131動(dòng)作，算出此時(shí)對(duì)保持環(huán)40的負(fù)荷，補(bǔ)正用于使被設(shè)定的初期負(fù)荷和現(xiàn)在的負(fù)荷的差消失的對(duì)電磁鐵131的輸入電流，在這以后的晶片W的研磨時(shí)也可以使用補(bǔ)正后的電流值。雖然圖3中未示出負(fù)荷測(cè)量元件，但是圖3中同樣地也可以在頂環(huán)頭16和氣缸114之間設(shè)置負(fù)荷測(cè)量元件，算出實(shí)際的負(fù)荷，基于從負(fù)荷的初始值起的變化量來(lái)補(bǔ)正氣缸114的按壓力。
[0270]圖11所示的實(shí)施方式中，由于局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110能夠以非接觸對(duì)保持環(huán)40施加力，因而不存在圖3的導(dǎo)軌環(huán)112和車輪115那樣的滑動(dòng)構(gòu)件。因此，不需要圖9所示的覆蓋頂環(huán)1的罩120、121，頂環(huán)1的消耗品交換等的維護(hù)變得非常容易。永磁鐵130使用釹磁鐵等。作為永磁鐵130，可以是一體地形成的環(huán)狀的永磁鐵，也可以是將被分開(kāi)的多個(gè)永磁鐵進(jìn)行排列而形成環(huán)狀，也可以是在環(huán)狀的部件中埋設(shè)多個(gè)永磁鐵。永磁鐵130的表面優(yōu)選通過(guò)涂覆或鍍層等進(jìn)行防腐蝕。代替涂覆或鍍層也可以用磁性不銹鋼等耐腐蝕性的磁性體覆蓋永磁鐵130。
[0271]圖12表示代替圖11的電磁鐵131設(shè)置永磁鐵140的實(shí)施方式。永磁鐵140被配置成和被支撐于負(fù)荷傳遞部件111的永磁鐵130相対，以便于在永磁鐵130、140之間產(chǎn)生排斥力。在該實(shí)施方式中，在升降機(jī)構(gòu)133中使用氣缸。氣缸133以比2個(gè)永磁鐵130、140的縫隙變得極小時(shí)的最大排斥力小的力使永磁鐵140下降。這是為了避免上側(cè)的永磁鐵140和下側(cè)的永磁鐵130接觸。
[0272]2個(gè)永磁鐵130、140之間的縫隙較大時(shí)，由于氣缸133的向下的力比永磁鐵間的排斥力大因而上側(cè)的永磁鐵140下降。2個(gè)永磁鐵130、140之間的縫隙變小，則在其排斥力和氣缸133的向下的力平衡時(shí)永磁鐵140的下降停止。此時(shí)，和氣缸133的向下的力相當(dāng)?shù)呢?fù)荷被施加于保持環(huán)40。因此，通過(guò)變更向氣缸133輸入的氣體的壓カ，從而能夠調(diào)整對(duì)保持環(huán)40施加的負(fù)荷。
[0273]雖然圖11以及圖12中表示使用磁力的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的實(shí)施方式，但是局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110不限定于上述的例子，例如也可以在保持環(huán)40的上表面?zhèn)仍O(shè)置電磁鐵、或用電磁鐵和氣缸的組合構(gòu)成局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110。
[0274]圖13表示頂環(huán)1的又ー實(shí)施方式。作為局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110，使用圖3所示的氣缸114和車輪115。代替于此，也能夠使用圖11以及圖12所示的使用磁力的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110。本實(shí)施方式中沒(méi)有特別說(shuō)明的結(jié)構(gòu)是和圖3所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。
[0275]頂環(huán)主體10基本由頂環(huán)基臺(tái)150、以及保持弾性膜45的支架43構(gòu)成。弾性膜45的下表面構(gòu)成保持晶片W的基板保持面45a。球面軸承155被設(shè)置在頂環(huán)基臺(tái)150和驅(qū)動(dòng)凸緣158之間，頂環(huán)基臺(tái)150相對(duì)驅(qū)動(dòng)凸緣158能夠自由地傾斜運(yùn)動(dòng)。球面軸承155由陶瓷等硬質(zhì)的球構(gòu)成。
[0276]保持環(huán)40被固定在頂環(huán)基臺(tái)150，保持環(huán)40能夠和頂環(huán)基臺(tái)150 —體地傾斜運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)凸緣158被固定在頂環(huán)軸11的下端，驅(qū)動(dòng)凸緣158和頂環(huán)軸11 一起旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)凸緣158的旋轉(zhuǎn)通過(guò)被固定于頂環(huán)基臺(tái)150的多個(gè)轉(zhuǎn)矩傳遞銷(未圖示)向頂環(huán)基臺(tái)150傳遞。
[0277]支架43從頂環(huán)基臺(tái)150分離，通過(guò)彈性膜160連接在頂環(huán)基臺(tái)150。支架43相對(duì)頂環(huán)基臺(tái)150能夠上下運(yùn)動(dòng)，并且能夠傾斜運(yùn)動(dòng)。通過(guò)支架43、頂環(huán)基臺(tái)150、以及彈性膜160形成壓カ室161，通過(guò)從壓カ調(diào)整裝置65 (參照?qǐng)D3)向該壓カ室161供給加壓流體，從而能夠使支架43、弾性膜45、以及晶片W下降，此外，通過(guò)由壓カ調(diào)整裝置65在壓カ室161內(nèi)形成負(fù)壓，從而能夠使支架43、弾性膜45、以及晶片W上升。
[0278]頂環(huán)基臺(tái)150以及保持環(huán)40通過(guò)球面軸承155相對(duì)驅(qū)動(dòng)凸緣158能夠在全部方向(360° )上傾斜運(yùn)動(dòng)。該球面軸承155的傾斜運(yùn)動(dòng)中心位于保持環(huán)40的中心軸線上。驅(qū)動(dòng)凸緣158以及頂環(huán)基臺(tái)150優(yōu)選用不銹鋼或鋁等金屬或者陶瓷等相對(duì)地剛性較高的材料形成。
[0279]頂環(huán)軸11的向下的負(fù)荷以及轉(zhuǎn)矩通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸緣158被傳遞到頂環(huán)基臺(tái)150。BP,頂環(huán)軸11的向下的負(fù)荷通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸緣158以及球面軸承155被傳遞到頂環(huán)基臺(tái)150，頂環(huán)軸11的轉(zhuǎn)矩通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸緣158以及轉(zhuǎn)矩傳遞銷(未圖示)被傳遞到頂環(huán)基臺(tái)150。在本實(shí)施方式中，沒(méi)有設(shè)置圖3所示的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60。因此，保持環(huán)40和頂環(huán)基臺(tái)150 —體地傾斜運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)并且上下運(yùn)動(dòng)。
[0280]局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110被配置在保持環(huán)40以及頂環(huán)基臺(tái)150的上方。局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110通過(guò)頂環(huán)基臺(tái)150對(duì)保持環(huán)40的一部分施加向下的局部負(fù)荷。保持環(huán)40和被保持在弾性膜45的基板保持面45a的晶片W —體地旋轉(zhuǎn)，但是能夠和基板保持面45a獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)。因此，即使通過(guò)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110將保持環(huán)40的一部分向下方按壓，被保持在基板保持面45a的晶片W的姿勢(shì)也不變化。
[0281]晶片W的研磨中，向弾性膜45和支架43之間形成的壓カ室，即中心室50、波紋室51、外室52、以及邊緣室53中供給加壓流體。因此，頂環(huán)主體10從這些壓カ室50?53接受向上的反作用力。保持環(huán)40給與研磨墊2的負(fù)荷是從通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸緣158施加給頂環(huán)基臺(tái)150的向下的負(fù)荷減去該向上的反作用力所得到的負(fù)荷。通過(guò)變更從所述上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)27 (參照?qǐng)D2)對(duì)頂環(huán)軸11施加的向下的負(fù)荷，能夠變更對(duì)于保持環(huán)40的研磨墊2的負(fù)荷。在該實(shí)施方式中，作為上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)27，也可以代替滾珠絲桿和伺服電機(jī)的組合使用氣缸。
[0282]在組合圖13所示的頂環(huán)1和圖11或者圖12所示的使用磁力的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的情況下，由研磨墊2以及/或者保持環(huán)40的磨損引起的永磁鐵130和電磁鐵131的縫隙的變化能夠從頂環(huán)1的高度的測(cè)量值求得。具體地說(shuō)，從頂環(huán)1的高度的初始的測(cè)量值和現(xiàn)在的測(cè)量值的相差部分，能夠決定永磁鐵130和電磁鐵131的縫隙的變化。如圖1所示，在頂環(huán)頭16設(shè)有頂環(huán)高度傳感器39。該頂環(huán)高度傳感器39測(cè)量從和頂環(huán)1 一體地上下運(yùn)動(dòng)的橋接件28的位置起的頂環(huán)1的高度。
[0283]和上述的實(shí)施方式同樣地，在研磨中保持環(huán)40所受的橫方向的力(晶片W和研磨墊2的摩擦力)被球面軸承155接受。采用使用球面軸承155的本實(shí)施方式時(shí)，即使在頂環(huán)軸11相對(duì)于研磨面2a的垂直度有一點(diǎn)一點(diǎn)地的偏差的情況下，頂環(huán)基臺(tái)150通過(guò)球面軸承155傾斜運(yùn)動(dòng)而跟從研磨面2a。進(jìn)ー步，受到研磨時(shí)產(chǎn)生的晶片W和研磨面2a的摩擦力，頂環(huán)基臺(tái)150以及保持環(huán)40流暢地傾斜。由于頂環(huán)基臺(tái)150由金屬或陶瓷等相對(duì)剛性較高的材料形成，所以，能夠?qū)㈨敪h(huán)基臺(tái)150的變形的影響抑制為較小，能夠通過(guò)球面軸承155使頂環(huán)基臺(tái)150流暢地傾斜運(yùn)動(dòng)。
[0284]支架43從頂環(huán)基臺(tái)150分離，成為通過(guò)弾性膜160連接在頂環(huán)基臺(tái)150的、即呈所謂的浮動(dòng)的狀態(tài)。采用如上述構(gòu)成的頂環(huán)1，保持環(huán)40能夠和基板保持面45a以及被保持于該基本保持面45a的晶片W獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)，并且能夠獨(dú)立地按壓研磨墊2。因此，即使通過(guò)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110將保持環(huán)40的一部分向下方按壓，晶片W也不會(huì)傾斜，并且從彈性膜45的基板保持面45a向晶片W施加的壓カ也不會(huì)變化。因此，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110能夠和晶片W的姿勢(shì)以及作用于晶片W的壓カ獨(dú)立地控制保持環(huán)40的姿勢(shì)。S卩，從基板保持面45a對(duì)晶片W施加的壓カ保持著一定不變，并通過(guò)控制保持環(huán)40的姿勢(shì)能夠進(jìn)行研磨輪廓的調(diào)整。
[0285]保持環(huán)40 —邊和被保持在頂環(huán)1的晶片W —體地旋轉(zhuǎn)，ー邊被按壓在研磨墊2。由于像這樣地在研磨中保持環(huán)40以及晶片W旋轉(zhuǎn)，所以，研磨墊2的研磨面2a與保持環(huán)40以及晶片W接觸的區(qū)域在研磨臺(tái)3毎次旋轉(zhuǎn)時(shí)一點(diǎn)一點(diǎn)地變化。由此，能夠回避研磨墊2上的特定區(qū)域只接觸晶片W的特定區(qū)域，作為結(jié)果是能夠均勻地研磨晶片W的表面。同樣的理由，能夠防止保持環(huán)40的磨損不勻。
[0286]保持環(huán)40的內(nèi)徑形成為比晶片W的外徑大。因此，隨著頂環(huán)1的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)行星運(yùn)動(dòng)使保持環(huán)40和晶片W的周向的相對(duì)位置一點(diǎn)一點(diǎn)地變化。由此能夠使保持環(huán)40的平面度的影響不影響到晶片W的特定的周向位置地進(jìn)行平均化，作為結(jié)果能夠在晶片W的表面、特別是整個(gè)周向上均勻地進(jìn)行研磨。
[0287]圖14是表示從研磨面2a的上方看的位置關(guān)系的圖。將連結(jié)晶片W的中心和研磨面2a的中心的線定義為假想線VL時(shí)，研磨面2a對(duì)于其旋轉(zhuǎn)方向能夠劃分為假想線VL的上游側(cè)和假想線VL的下游側(cè)。假想線VL的上游側(cè)以及假想線VL的下游側(cè)換言之是對(duì)于研磨面2a的移動(dòng)方向的晶片W的上游側(cè)以及下游側(cè)。圖14中，關(guān)于旋轉(zhuǎn)方式的研磨面進(jìn)行了說(shuō)明，而在傳送帶方式等的晶片W面內(nèi)研磨面的速度一定的研磨裝置中能夠更容易地定義上游側(cè)以及下游側(cè)。
[0288]圖14中所示的圓S表示通過(guò)晶片W的中心的研磨面2a的旋轉(zhuǎn)軌跡。在圓S的晶片中心的切線T和晶片圓的2個(gè)交點(diǎn)中，上游側(cè)的交點(diǎn)作為角度0度，下游側(cè)的交點(diǎn)作為角度180度。假想線VL和晶片圓的2個(gè)交點(diǎn)中的研磨面中心側(cè)的交點(diǎn)作為角度270度、研磨面外周側(cè)的交點(diǎn)作為角度90度。此處，晶片圓是指晶片W的外周緣。
[0289]研磨中，接受晶片W的摩擦力的保持環(huán)40成為在下游側(cè)即角度180度附近浮起的狀態(tài)。相反地，在上游側(cè)、即角度0度附近保持環(huán)40成為向研磨墊2沉下的狀態(tài)。因此，從局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110對(duì)保持環(huán)40的下游側(cè)部分施加向下的局部的負(fù)荷時(shí)，改變保持環(huán)40的姿勢(shì)的效果增大，能夠有效地控制研磨輪廓。另外，在研磨中，由于晶片W受到和研磨面2a的摩擦力成為按壓保持環(huán)40的內(nèi)周面的狀態(tài)，所以在下游側(cè)保持環(huán)40和晶片W的縫隙變得最小。因此，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110通過(guò)使在下游側(cè)對(duì)保持環(huán)40的向下的局部負(fù)荷增カロ，從而將墊反彈的影響顯著地施加于晶片W。與此相反，從局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110對(duì)保持環(huán)40施加向上的局部負(fù)荷時(shí)，在上游側(cè)部分施加向上的局部負(fù)荷時(shí)則改變保持環(huán)40的姿勢(shì)的效果増大，能夠有效地控制研磨輪廓。
[0290]晶片W和研磨面2a的摩擦カ較大的エ序條件下，下游側(cè)的保持環(huán)40的浮起變大，存在晶片W從頂環(huán)1滑出的情況。這樣的問(wèn)題也能夠通過(guò)對(duì)保持環(huán)40的下游側(cè)部分施加局部的向下負(fù)荷、從而使下游側(cè)的保持環(huán)40的浮起減少來(lái)解決。因此，能夠安全地進(jìn)行晶片W的研磨。進(jìn)ー步，即便在以往應(yīng)用困難的向晶片W施加高負(fù)荷的條件、或通過(guò)研磨墊2、研磨液、晶片W等的組合變?yōu)楦吣Σ吝@樣的條件下也能夠安全地進(jìn)行研磨。
[0291]研磨液隨著研磨面2a的旋轉(zhuǎn)，從上游側(cè)流入頂環(huán)1內(nèi)。因此，按壓保持環(huán)40的下游側(cè)部分使上游側(cè)部分的向研磨墊2的凹陷量減少，則研磨液能容易地流入頂環(huán)1內(nèi)，能夠有效地使用研磨液進(jìn)行研磨。由此，研磨速度上升，能夠削減研磨液的使用量，進(jìn)ー步能夠抑制研磨溫度的上升。而且，由于以研磨液更豐富的狀態(tài)研磨晶片W所以能夠減少劃痕等研磨后晶片W的缺陷，進(jìn)ー步能夠使研磨后晶片W的表面階梯差減少。因此，較多情況下施加向下的局部負(fù)荷的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110優(yōu)選為設(shè)置在下游側(cè)，更優(yōu)選為設(shè)置在180度±60度的范圍內(nèi)。
[0292]但是，如所述這樣，近年半導(dǎo)體器件的種類、消耗材的種類飛躍地増加，為了產(chǎn)品的成品率的提高，各種各樣的形狀的研磨輪廓的控制性是必需的。變更對(duì)保持環(huán)40的局部負(fù)荷的位置時(shí)，研磨輪廓的變化的方式產(chǎn)生變化。因此，研磨輪廓根據(jù)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的設(shè)置位置能夠進(jìn)行各種各樣的改變。特定的エ藝中270度±60度或90度±60度、或者0度±60度也可被選擇為更優(yōu)選的設(shè)置位置。
[0293]為了對(duì)應(yīng)于這樣的對(duì)于各種各樣的研磨輪廓的要求，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110也可以被設(shè)置為能夠移動(dòng)。在圖15所示的實(shí)施方式中，通過(guò)被設(shè)置在頂環(huán)頭16的環(huán)狀的移動(dòng)機(jī)構(gòu)170，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110繞頂環(huán)1的旋轉(zhuǎn)中心能夠360度地移動(dòng)。因此，通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)170，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的位置能夠變更到所希望的地方。作為移動(dòng)機(jī)構(gòu)170，可以構(gòu)成為使用例如能夠曲線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)機(jī)構(gòu)、以及驅(qū)動(dòng)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的伺服電機(jī)等。根據(jù)晶片的研磨方法，還能夠設(shè)定、變更局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的位置。
[0294]代替圖15所示的移動(dòng)機(jī)構(gòu)170，也可以通過(guò)螺紋部件等緊固件將局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110安裝在從頂環(huán)頭16上的規(guī)定的多個(gè)地方中被選擇的所希望的地方。該構(gòu)成中，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110通過(guò)緊固件可裝拆地安裝在頂環(huán)頭16。移動(dòng)機(jī)構(gòu)170以及使用緊固件的能夠變更設(shè)置位置的構(gòu)成也可適用于圖11至圖13所示的實(shí)施方式。
[0295]也可以將多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110沿著頂環(huán)1的周向設(shè)置。例如，也可以將局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110設(shè)置在下游側(cè)(角度180度)以及研磨面中心側(cè)(角度270度)2個(gè)地方。這種情況下，能夠繞平行于研磨面2a且互相垂直的2軸控制保持環(huán)40的姿勢(shì)。因此，和局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110為1個(gè)的情況相比，研磨輪廓控制的可適用范圍飛躍地?cái)U(kuò)大。
[0296]使用磁力的排斥カ以及吸引力的組合的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110具有研磨輪廓控制的可適用范圍較廣的優(yōu)點(diǎn)。只使用利用氣缸的向下負(fù)荷或磁鐵的排斥力的情況下，優(yōu)選設(shè)置至少3個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110。在將使用氣缸的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110設(shè)置在下游偵れ角度180度)以及研磨面中心側(cè)(角度270度)2個(gè)地方時(shí)，通過(guò)研磨面中心側(cè)的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110能夠變更保持環(huán)40的姿勢(shì)以使保持環(huán)40向研磨墊2的中心側(cè)區(qū)域凹陷，但是無(wú)法對(duì)保持環(huán)40施加局部負(fù)荷以使其向研磨墊2的外周側(cè)區(qū)域凹陷。在這樣的情況下，除了下游側(cè)(角度180度)以及研磨面中心側(cè)(角度270度)2個(gè)地方外，在研磨面外周側(cè)(角度90度)設(shè)置局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110也較為優(yōu)選。另外，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110也可以是以120度間距設(shè)置在3個(gè)地方。多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110也能夠和圖15的移動(dòng)機(jī)構(gòu)170組合而對(duì)設(shè)置位置進(jìn)行變更。
[0297]通過(guò)調(diào)整局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的設(shè)置位置以及對(duì)于保持環(huán)40的局部負(fù)荷，能夠?qū)崿F(xiàn)各種各樣的研磨輪廓，能夠使非常多種類的半導(dǎo)體器件的成品率提高。
[0298]圖16所示的實(shí)施方式中，除局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110之外，保持環(huán)高度傳感器175被固定在頂環(huán)頭16。通過(guò)該保持環(huán)高度傳感器175能夠測(cè)量保持環(huán)40在鉛垂方向上的移位(即，保持環(huán)40的高度)。圖16中雖未圖示，但是局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110可以是上述的使用氣缸的類型、使用電磁鐵和永磁鐵的組合的類型、使用永磁鐵的相互組合的類型、以及這些以外的類型中的任ー個(gè)。
[0299]導(dǎo)軌環(huán)112的傳感器目標(biāo)面可以是和局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110施加局部負(fù)荷的地方共同的地方，也可以是其他的地方。傳感器目標(biāo)面通常形成為平坦的面。作為保持環(huán)高度傳感器175雖然能夠使用接觸式的移位計(jì)，但是優(yōu)選使用激光移位計(jì)等非接觸地測(cè)量保持環(huán)40的高度的非接觸式移位傳感器。這是由于使用接觸式移位計(jì)時(shí)，存在從傳感器測(cè)量元件和導(dǎo)軌環(huán)112的接觸部產(chǎn)生的灰塵向研磨面2a落下、導(dǎo)致研磨晶片的缺陷的可能性、以及存在傳感器測(cè)量元件接觸導(dǎo)軌環(huán)112、通過(guò)對(duì)保持環(huán)40施加向下的負(fù)荷使保持環(huán)40的姿勢(shì)變化的可能性。
[0300]在上述的圖11以及圖12所示的實(shí)施方式中，研磨墊2以及/或者保持環(huán)40的損耗量使用日本特開(kāi)2006 — 128582號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)2006 — 255851號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的研磨墊或保持環(huán)的損耗量測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。研磨中的保持環(huán)40的高度的變化量通過(guò)研磨控制部9由所測(cè)量的各損耗量被算出。研磨控制部9將保持環(huán)40的高度的變化量向局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的升降機(jī)構(gòu)133反饋，將磁鐵之間的間隙保持為一定。圖16所示的設(shè)置保持環(huán)高度傳感器175的情況下，也可以是研磨控制部9將從傳感器175的測(cè)量值求得的保持環(huán)40的高度變化量反饋給升降機(jī)構(gòu)133。進(jìn)一歩，也可以基于保持環(huán)40的高度的測(cè)量結(jié)果，變更研磨中或者下一個(gè)晶片的研磨中所適用的對(duì)保持環(huán)40的局部負(fù)荷的大小以及/或者局部負(fù)荷的位置(即局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的位置)。變更下一個(gè)晶片的研磨中所適用的局部負(fù)荷的位置時(shí)，優(yōu)選在下一個(gè)晶片的研磨前事先變更局部負(fù)荷的位置。設(shè)置有多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110時(shí)，能夠通過(guò)變更進(jìn)行動(dòng)作的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110來(lái)變更局部負(fù)荷的位置。另外，通過(guò)使多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110動(dòng)作，變更由各個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110產(chǎn)生的局部負(fù)荷的大小的比，從而也能夠得到和變更局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的位置同樣的效果。
[0301]設(shè)置1個(gè)保持環(huán)高度傳感器175的情況下，也可以使局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110動(dòng)作以使保持環(huán)高度傳感器175的測(cè)量值(即，被測(cè)量的保持環(huán)40的高度)在規(guī)定的閾值以下。根據(jù)保持環(huán)高度傳感器175的設(shè)置部位可以使測(cè)量值在閾值以上地進(jìn)行動(dòng)作，也可以使測(cè)量值進(jìn)入規(guī)定的范圍內(nèi)地進(jìn)行動(dòng)作。
[0302]保持環(huán)高度傳感器175優(yōu)選為沿著頂環(huán)1的周向設(shè)置多個(gè)。將保持環(huán)高度傳感器175設(shè)置在2個(gè)地方的情況下，通常將2個(gè)保持環(huán)高度傳感器175配置在相對(duì)于頂環(huán)1的中心軸對(duì)稱的位置。優(yōu)選地，將2個(gè)保持環(huán)高度傳感器175設(shè)置在相對(duì)于頂環(huán)1的中心軸的上游側(cè)和下游側(cè)。這樣ー來(lái)，能夠由從2個(gè)地方的保持環(huán)高度傳感器175所得到的2個(gè)測(cè)量值算出2個(gè)位置的保持環(huán)40的高度差。研磨控制部9控制局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的動(dòng)作以使該高度差在所希望的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，為了研磨控制部9能夠算出保持環(huán)40的傾斜平面，沿著頂環(huán)1的周向設(shè)置至少3個(gè)保持環(huán)高度傳感器175。并且，為了實(shí)現(xiàn)保持環(huán)40所希望的傾斜面，通過(guò)研磨控制部9控制局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的動(dòng)作。被算出的傾斜平面和所希望的傾斜平面不同的情況下，調(diào)整從局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110對(duì)保持環(huán)40施加的力。
[0303]代替將傾斜面控制為所希望的平面，也可以使用從傾斜面算出的其他的指標(biāo)進(jìn)行控制。例如，也可以將最大傾斜量、以及最大傾斜位置調(diào)整到所希望的范圍。這里，最大傾斜量是指在傾斜面內(nèi)保持環(huán)40變?yōu)樽罡叩母叨群妥優(yōu)樽畹偷母叨鹊牟?，最大傾斜位置是指保持環(huán)40變?yōu)樽罡叩奈恢?。例?通過(guò)研磨控制部9檢測(cè)出最大傾斜量是0.05mm、最大傾斜位置是角度180度時(shí)，進(jìn)行1個(gè)或者多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的調(diào)整等以使所希望的的最大傾斜量為0.03mm±0.02mm、最大傾斜位置為角度270度±30度的范圍內(nèi)等。也可以在局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110上附加保持環(huán)高度測(cè)量功能。更具體地說(shuō)，也可以使局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110具有保持環(huán)高度傳感器。
[0304]關(guān)于局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的優(yōu)選的設(shè)置位置(按壓位置)的決定方法記述如下。圖17是表示局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的按壓位置決定的流程圖。步驟1中，ー邊用局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110按壓保持環(huán)40—邊研磨晶片。步驟2中,移動(dòng)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110,在和步驟1不同的位置通過(guò)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110 —邊按壓保持環(huán)40 —邊研磨其他的晶片。將步驟1和步驟2只重復(fù)所需要的次數(shù)。步驟3中，取得各按壓位置的研磨結(jié)果。步驟4中，根據(jù)研磨結(jié)果決定所期望的局部按壓位置。
[0305]作為“研磨結(jié)果”的代表性的例子，能夠列舉研磨速度分布的面內(nèi)均勻性、剰余膜厚分布的面內(nèi)均勻性、晶片邊緣的研磨輪廓、研磨速度、研磨溫度、被研磨晶片上的劃痕或異物等的缺陷、被研磨的晶片的凹陷、侵蝕等所代表的平坦化特性、晶片和研磨面2a的摩擦力、由該摩擦力引起而變化的研磨臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)13的驅(qū)動(dòng)電流等。這樣在“研磨結(jié)果”中，也包含通過(guò)設(shè)置在研磨裝置內(nèi)的傳感器或膜厚測(cè)量器等能夠測(cè)量、算出的項(xiàng)目、或通過(guò)缺陷檢查裝置等設(shè)置在研磨裝置外的測(cè)量器能夠取得的項(xiàng)目。
[0306]圖18是表示用于說(shuō)明局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的按壓位置的決定方法的參考例的圖。該參考例中，表示在90度、180度、270度的各按壓位置使局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110動(dòng)作的例子(對(duì)應(yīng)流程圖的步驟3)。按壓位置也可以比3個(gè)地方少或者多。圖18的“研磨結(jié)果”表示剰余膜厚分布的面內(nèi)均勻性。由圖18可知，在按壓位置180度面內(nèi)均勻性變得最小。由于一般地面內(nèi)均勻性較小的情況較為優(yōu)選，所以在該エ藝中角度180度被定為所期望的按壓位置(流程圖的步驟4)。也可以將研磨結(jié)果用線性插值或曲線近似等進(jìn)行插值來(lái)決定所期望的按壓位置。圖18的例子中也一井表示將研磨結(jié)果用二次式近似而成的曲線。參照該曲線，能夠得出研磨結(jié)果為最小的按壓位置是比角度180度稍微大的角度。這樣也能夠決定所期望的按壓位置。
[0307]圖19是表示用于說(shuō)明局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的按壓位置的決定方法的參考例的圖。圖19所示的參考例中,研磨條件是局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110對(duì)保持環(huán)40施加的局部負(fù)荷,條件1、2、3表示不同的局部負(fù)荷，研磨結(jié)果表示剰余膜厚分布的面內(nèi)均勻性。
[0308]從圖19可知，研磨條件在條件1、2、3中變更時(shí)的研磨結(jié)果的變化量在按壓位置180度處變大。與此相対，在按壓位置90度或270度處，在不同研磨條件下的研磨結(jié)果的變化量變小。更具體地說(shuō)，在90度處研磨結(jié)果整體變大，在270度處研磨結(jié)果整體變小。一般來(lái)說(shuō)由于剩余膜厚分布的面內(nèi)均勻性較小是較為優(yōu)選的，因而可選擇在較小的研磨結(jié)果下穩(wěn)定的按壓位置270度。
[0309]按壓位置180度處根據(jù)研磨條件面內(nèi)均勻性變化較大。這意味著根據(jù)研磨條件研磨輪廓變化較大。因此，在研磨各種各樣的種類的半導(dǎo)體器件的情況下等、希望較大地確保研磨輪廓的能夠調(diào)整范圍的情況下，也可選擇角度180作為所期望的位置。使用上述的插值方法等也能夠?qū)膶?shí)際取得研磨結(jié)果的位置錯(cuò)開(kāi)的位置選擇作為所期望的位置。
[0310]也可以根據(jù)研磨墊2等消耗部件的使用時(shí)間決定所期望的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的按壓位置或負(fù)荷。例如，也可以在研磨墊2的每個(gè)耐用期間的初期階段、中期階段、末期階段預(yù)先決定所期望的按壓位置以及負(fù)荷，根據(jù)研磨墊2的使用時(shí)間變更按壓位置或負(fù)荷。作為研磨裝置的其他的消耗部件能夠列舉保持環(huán)40、弾性膜45、砂輪修整器等。
[0311]有可能在1個(gè)研磨裝置內(nèi)以2個(gè)階段對(duì)晶片進(jìn)行研磨。例如，在第1研磨階段對(duì)晶片施加比較高的壓カ除去晶片的表面階梯差，在接著的第2研磨階段降低壓カ研磨晶片，通過(guò)使凹陷等局部的過(guò)度研磨降低從而減少研磨后的表面階梯差。這種情況下，也可以在第1研磨階段和第2研磨階段變更局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的所期望的按壓位置或負(fù)荷。例如，也能夠在第1研磨階段中在第1按壓位置對(duì)保持環(huán)40施加第1局部負(fù)荷，在第2研磨階段中在和第1按壓位置不同的第2按壓位置對(duì)保持環(huán)40施加和第1局部負(fù)荷不同的第2局部負(fù)荷。
[0312]通常，在研磨開(kāi)始時(shí)保持環(huán)40接觸研磨面2a后，使局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110動(dòng)作按壓保持環(huán)40，研磨結(jié)束后在頂環(huán)1上升前使局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的動(dòng)作停止。頂環(huán)1處于上升位置時(shí)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110按壓保持環(huán)40，則保持環(huán)40呈傾斜狀態(tài)，晶片在傳送上會(huì)產(chǎn)生故障。為了避免這樣的故障，在保持環(huán)40未接觸研磨面2a的頂環(huán)1處于上升位置時(shí)，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110不按壓保持環(huán)40。
[0313]另外，也可以基于晶片的研磨中膜厚傳感器7的測(cè)量結(jié)果，變更研磨中或者下一個(gè)晶片的研磨中所適用的局部負(fù)荷的大小以及/或者局部負(fù)荷的位置(即局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的位置)。變更下一個(gè)晶片的研磨中所適用的局部負(fù)荷的位置時(shí)，優(yōu)選在下一個(gè)晶片的研磨前事先變更局部負(fù)荷的位置。設(shè)置有多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110時(shí)，能夠通過(guò)變更進(jìn)行動(dòng)作的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110來(lái)變更局部負(fù)荷的位置。另外，通過(guò)使多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110動(dòng)作，變更由各個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110產(chǎn)生的局部負(fù)荷的大小的比也能夠得到和變更局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的位置同樣的效果。進(jìn)ー步，也可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果通過(guò)研磨控制部9生成研磨輪廓(S卩，晶片的半徑方向的膜厚分布)，基于其研磨輪廓、特別地晶片邊緣部的研磨輪廓變更局部負(fù)荷、局部按壓位置。此外，也可以基于利用被設(shè)置在研磨裝置內(nèi)的其他的膜厚測(cè)量器的測(cè)量結(jié)果，變更局部負(fù)荷、局部按壓位置。
[0314]圖20是表示局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的又ー實(shí)施方式的圖。未特別地說(shuō)明的頂環(huán)1的構(gòu)成以及動(dòng)作和圖3以及圖4所示的頂環(huán)1的結(jié)構(gòu)相同，省略其重復(fù)說(shuō)明。圖20所示的頂環(huán)1中，使用圖7以及圖8 (a)至圖8 (c)所示的球面軸承100，但是也可以代替其而使用圖5以及圖6 (a)至圖6 (c)所示的球面軸承85。
[0315]保持環(huán)40的上部接觸于環(huán)狀的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60。該保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60對(duì)保持環(huán)40的上表面(更具體地說(shuō)是驅(qū)動(dòng)環(huán)40b的上表面)的整體施加均勻向下的負(fù)荷，由此將保持環(huán)40的下表面(即、環(huán)部件40a的下表面)相對(duì)研磨墊2的研磨面2a進(jìn)行按壓。
[0316]保持環(huán)40構(gòu)成為未固定在保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60且僅接受來(lái)自保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60的負(fù)荷，但是保持環(huán)40也可以被固定在保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60。將保持環(huán)40固定在保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60的情況下，使保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60的活塞61由金屬等磁性材料形成，如圖3所示，在驅(qū)動(dòng)環(huán)40b的上部配置有多個(gè)磁鐵。
[0317]圖21是表示用于連接保持環(huán)40和球面軸承100的連接部件75的俯視圖。圖21所示基本的構(gòu)成和圖4所示的構(gòu)成相同,但是不同點(diǎn)在于圖21中設(shè)置有6根福條78。由于其他的構(gòu)成和圖4的構(gòu)成相同，所以省略其重復(fù)說(shuō)明。
[0318]如圖20所示，保持環(huán)40具有從頂環(huán)主體10向半徑方向外側(cè)伸出的上表面。在該保持環(huán)40的上方配置有向保持環(huán)40的一部分施加局部負(fù)荷的按壓環(huán)200。在按壓環(huán)200的上方配置有局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110。局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110構(gòu)成為向相對(duì)研磨面2a垂直的方向?qū)Π磯涵h(huán)200的一部分施加局部負(fù)荷。按壓環(huán)200具有被配置在保持環(huán)40上方的支撐環(huán)201和被固定在該支撐環(huán)201的下部的負(fù)荷傳遞構(gòu)件202。對(duì)按壓環(huán)200施加的局部負(fù)荷通過(guò)負(fù)荷傳遞構(gòu)件202被傳遞到保持環(huán)40。即，局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110通過(guò)按壓環(huán)200對(duì)保持環(huán)40施加局部負(fù)荷，以使保持環(huán)40對(duì)于基板保持面45a的傾斜度變更。
[0319]構(gòu)成按壓環(huán)200的支撐環(huán)201由工程塑料(例如PEEK、PPS等)等樹脂、不銹鋼或者鋁等金屬形成。在按壓環(huán)200的外周部固定有圓筒狀的底罩211，進(jìn)ー步在底罩211的外周表面固定有上罩212。這些底罩211以及上罩212從按壓環(huán)200向上方延伸，防止研磨液等液體向頂環(huán)1的浸入。
[0320]在圖20所示的實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)自如地被支撐在支撐環(huán)201的輥(滾動(dòng)部)構(gòu)成負(fù)荷傳遞構(gòu)件202。以下，負(fù)荷傳遞構(gòu)件稱為輥。輥202旋轉(zhuǎn)自如地被支撐在輥軸203。輥202內(nèi)配置有未圖示的軸承，由此輥202能夠繞著輥軸203自由地旋轉(zhuǎn)。
[0321]輥202和被固定在保持環(huán)40的上表面(更具體地說(shuō)，驅(qū)動(dòng)環(huán)40b的上表面)的環(huán)狀板215滾動(dòng)接觸。按壓環(huán)200接受來(lái)自局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的局部負(fù)荷，通過(guò)輥202對(duì)保持環(huán)40的一部分施加局部負(fù)荷。環(huán)狀板215 —體地連接在保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60的活塞61。因此，環(huán)狀板215構(gòu)成為接受由保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60產(chǎn)生的均勻的按壓カ和由局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110產(chǎn)生的局部負(fù)荷這兩者。另外，環(huán)狀板215也可以是構(gòu)成為和活塞61有別的構(gòu)件。進(jìn)ー步，也可以省略環(huán)狀板215使輥202直接滾動(dòng)接觸于保持環(huán)40的上表面。
[0322]環(huán)狀板215是由工程塑料(例如PEEK、PPS等)等樹脂、不銹鋼或者鋁等金屬形成的。另外，如上所述在驅(qū)動(dòng)環(huán)40b內(nèi)配置多個(gè)磁鐵的情況下也可以使用磁性體的金屬、或具有磁性的耐腐蝕性不銹鋼。在環(huán)狀板215的上表面即輥202滾動(dòng)接觸的面上，為了提高耐磨損性也可以通過(guò)電鍍形成化學(xué)鍍鎳、硬質(zhì)鉻等硬質(zhì)材料、或者涂覆DLC等硬質(zhì)材料。
[0323]局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110被固定在頂環(huán)頭16，其位置被固定。按壓環(huán)200通過(guò)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110被保持成不和頂環(huán)1 一起旋轉(zhuǎn)。即，在晶片W的研磨中，保持環(huán)40雖然繞其軸心旋轉(zhuǎn)，但是局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110以及按壓環(huán)200不和保持環(huán)40 —體地旋轉(zhuǎn)，其位置是固定的。
[0324]圖22是表示頂環(huán)1、按壓環(huán)200以及局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的立體圖。另外，圖22中，為了說(shuō)明而省略了一部分的構(gòu)件。按壓環(huán)200被配置在頂環(huán)1上，具有和保持環(huán)40同心的形狀。按壓環(huán)200和保持環(huán)40的直徑大致相同。按壓環(huán)200上連接有局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110,局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110構(gòu)成為對(duì)按壓環(huán)200的一部分施加局部的負(fù)荷。
[0325]局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110主要由按壓桿221、橋接件222、多個(gè)氣缸(負(fù)荷產(chǎn)生裝置)231、232、233、多個(gè)直線導(dǎo)軌224、以及單元基臺(tái)225構(gòu)成。單元基臺(tái)225被固定在頂環(huán)頭16，單元基臺(tái)225上安裝有多個(gè)(圖示的例子中為3個(gè))氣缸231?233以及多個(gè)(圖示的例子中為4個(gè))直線導(dǎo)軌224。氣缸231?233的活塞桿231a?233a以及多個(gè)導(dǎo)桿226被連接在共用的橋接件222。多個(gè)導(dǎo)桿226通過(guò)直線導(dǎo)軌224被支撐為以低摩擦自如地上下運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這些直線導(dǎo)軌224，橋接件222能夠不傾斜地平滑地上下運(yùn)動(dòng)。
[0326]各個(gè)氣缸231?233產(chǎn)生的負(fù)荷被傳遞到共用的橋接件222。橋接件222通過(guò)按壓桿(連接部件)221被連接在按壓環(huán)200，按壓桿221將施加于橋接件222的氣缸231?233的負(fù)荷傳遞到按壓環(huán)200。在按壓環(huán)200和按壓桿221的連接位置的下方，配置有作為上述負(fù)荷傳遞構(gòu)件的輥(滾動(dòng)部)202，從按壓桿221對(duì)按壓環(huán)200施加的局部負(fù)荷通過(guò)輥202被傳遞到保持環(huán)40。圖22所示的例子中，2根按壓桿221間的中間點(diǎn)的下方配置有輥軸203。多個(gè)氣缸231?233分別連接在獨(dú)立的壓カ調(diào)整裝置、上下運(yùn)動(dòng)控制裝置、以及大氣開(kāi)放機(jī)構(gòu)(未圖示)，構(gòu)成為能夠彼此獨(dú)立地產(chǎn)生負(fù)荷。[0327]圖23 (a)是表示測(cè)量從局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110向保持環(huán)40施加的局部負(fù)荷的負(fù)荷測(cè)量元件135的圖，圖23 (b)是圖23 (a)所示從B — B線看按壓環(huán)200的圖。按壓環(huán)200在其內(nèi)部具有負(fù)荷測(cè)量元件135。更加具體來(lái)說(shuō)，在按壓環(huán)200的支撐環(huán)201的上表面形成有凹部201a，在該凹部201a設(shè)置有負(fù)荷測(cè)量元件135。負(fù)荷測(cè)量元件135位于輥202的上方。在負(fù)荷測(cè)量元件135上配置有負(fù)荷板204。2根按壓桿221的下端被連接在負(fù)荷板204。由局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110產(chǎn)生的局部負(fù)荷通過(guò)2根按壓桿221以及負(fù)荷板204被傳遞到負(fù)荷測(cè)量元件135,負(fù)荷測(cè)量元件135測(cè)量該局部負(fù)荷。
[0328]為了使按壓環(huán)200的姿勢(shì)穩(wěn)定，按壓環(huán)200優(yōu)選為至少具有3個(gè)輥。在本實(shí)施方式中，按壓環(huán)200除輥202 (以下，適當(dāng)?shù)胤Q為第1輥202)之外，具有未圖示的第2輥以及第3輥。這些第2輥以及第3輥分別被配置在從第1輥202的位置起±150度的位置上。由于第1輥202被配置在按壓桿221的下方，所以來(lái)自局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的負(fù)荷從第1輥202局部地施加于保持環(huán)40，第2輥以及第3輥在實(shí)際上沒(méi)有將來(lái)自局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的負(fù)荷傳遞給保持環(huán)40。按壓桿221被配置在第1輥202的半徑方向內(nèi)側(cè)。這是為了在按壓桿221按壓按壓環(huán)200時(shí)防止按壓環(huán)200傾斜。
[0329]圖24是橋接件222的俯視圖。如圖24所示，橋接件222具有大致圓弧形狀，為了能夠改變按壓桿221的設(shè)置位置而具有沿著橋接件222的周向排列的多個(gè)開(kāi)孔222a。這些開(kāi)孔222a沿著按壓環(huán)200的周向排列。2根按壓桿221可裝拆地被插入到這些多個(gè)開(kāi)孔222a中的任意2個(gè)。按壓桿221也可以是1根。采用這樣的橋接件222，按壓桿221和按壓環(huán)200的連接位置維持著不變的同時(shí)，通過(guò)變更橋接件222和按壓桿221的連接位置而能夠沿著其周向變更對(duì)保持環(huán)40的局部負(fù)荷的位置。
[0330]為了防止液體向頂環(huán)1的浸入，優(yōu)選在使按壓環(huán)200和保持環(huán)40不離開(kāi)的狀態(tài)下使頂環(huán)1動(dòng)作。頂環(huán)1在上升時(shí)，供給給氣缸231?233的壓カ是大氣壓或者較弱的壓力。在研磨開(kāi)始時(shí)等頂環(huán)1下降時(shí)，頂環(huán)1下降的同時(shí)對(duì)氣缸231?233供給壓カ使3個(gè)氣缸231?233的活塞桿231a?233a下降。為了使3根活塞桿231a?233a的下降速度一致，通常使向各個(gè)氣缸231?233的供給壓カ相同。頂環(huán)1到達(dá)下降位置時(shí)變更向各個(gè)氣缸231?233的供給壓力，在后述控制方法下控制氣缸231?233的負(fù)荷。在研磨結(jié)束后等頂環(huán)1上升時(shí)使氣缸231?233內(nèi)處于大氣開(kāi)放，或者使之為較弱的壓力，通過(guò)上升的頂環(huán)1使按壓環(huán)200 —起上升。
[0331]接著，關(guān)于各氣缸231?233產(chǎn)生的負(fù)荷的控制方法參照?qǐng)D25進(jìn)行說(shuō)明。圖25是表示各氣缸231?233以及局部負(fù)荷點(diǎn)(輥202)的位置關(guān)系的俯視圖。如上所述通過(guò)變更按壓桿221向橋接件222的安裝位置，能夠變更對(duì)保持環(huán)40的局部負(fù)荷點(diǎn)Q的位置。氣缸231?233的負(fù)荷能夠基于按壓桿221的安裝位置進(jìn)行控制。具體地說(shuō)，使繞局部負(fù)荷點(diǎn)Q的カ矩平衡地決定氣缸231?233的負(fù)荷平衡。在繞局部負(fù)荷點(diǎn)Q的カ矩不平衡狀態(tài)下各氣缸231?233按壓橋接件222，則橋接件222傾斜，由此活塞桿231a?233a或直線導(dǎo)軌224的滑動(dòng)阻カ増加，結(jié)果對(duì)保持環(huán)40的局部負(fù)荷變得不穩(wěn)定。
[0332]如圖25所示，從氣缸231、232、233到局部負(fù)荷點(diǎn)Q的X方向上的距離分別為xl、x2、x3，垂直相交于X方向的Y方向上的距離分別為yl、y2、y3，氣缸231、232、233產(chǎn)生的負(fù)荷分別為F1、F2、F3，作為目標(biāo)的局部負(fù)荷為F吋，則以下的關(guān)系成立。
[0333]FIXxl + F2Xx2 - F3Xx3 = 0[0334]FIXyl - F2Xy2 - F3Xy3 = 0
[0335]FI + F2 + F3 = F
[0336]Xl、x2、x3、yl、y2、y3的值根據(jù)局部負(fù)荷點(diǎn)Q的位置決定，所以根據(jù)上式能夠算出F1、F2、F3相對(duì)F的比例。多個(gè)氣缸231?233中靠近按壓桿(連接部件)221的氣缸產(chǎn)生相對(duì)較大的負(fù)荷，遠(yuǎn)離按壓桿221的氣缸產(chǎn)生相對(duì)較小的負(fù)荷。優(yōu)選為，多個(gè)氣缸231?233分別產(chǎn)生負(fù)荷并使多個(gè)氣缸231?233產(chǎn)生的負(fù)荷的重心和按壓桿221的位置(局部負(fù)荷點(diǎn)Q的位置)一致?；谶@樣被算出的負(fù)荷平衡控制各氣缸231?233的負(fù)荷。
[0337]在由上述的負(fù)荷測(cè)量元件135所測(cè)量的局部負(fù)荷和所希望的局部負(fù)荷F不同的情況下，也可以發(fā)送警報(bào)、變更氣缸產(chǎn)生的負(fù)荷F1、F2、F3。所測(cè)量的局部負(fù)荷比所希望的局部負(fù)荷小的情況下，分別使負(fù)荷F1、F2、F3増加，所測(cè)量的局部負(fù)荷比所希望的局部負(fù)荷F大的情況下，分別使F1、F2、F3減少。此時(shí)，優(yōu)選地，使通過(guò)上式被算出FI:F2:F3的比值保持著不變地變更負(fù)荷F1、F2、F3。
[0338]局部負(fù)荷點(diǎn)Q的位置即輥202的位置能夠任意地選擇，但是從上述的負(fù)荷穩(wěn)定性的觀點(diǎn)優(yōu)選將輥202設(shè)置在連結(jié)3個(gè)氣缸231、232、233而成的三角形(粗線所示)內(nèi)。通過(guò)將輥202設(shè)置在連結(jié)3個(gè)氣缸231、232、233而成的三角形內(nèi)，由此，輥202能夠在繞局部負(fù)荷點(diǎn)Q的力矩處于平衡的狀態(tài)下局部按壓保持環(huán)40。
[0339]接著，關(guān)于用于從頂環(huán)1吸引液體以及灰塵的吸引機(jī)構(gòu)240進(jìn)行說(shuō)明。如圖22所示，吸引機(jī)構(gòu)240具有被連接在真空源(例如真空泵)239的第1吸引線路241以及第2吸引線路242、以及保持這2根吸引線路241、242的吸引線路保持部244。2根吸引線路241、242的頂端被連接在按壓環(huán)200。
[0340]圖26 (a)是表示第1吸引線路241和按壓環(huán)200的連接部的放大圖，圖26 (b)是表示第2吸引線路242和按壓環(huán)200的連接部的放大圖。第1吸引線路241與形成在按壓環(huán)200的上表面的環(huán)狀凹部248連通。在該環(huán)狀凹部248，寬松地被插入有向下方延伸的環(huán)狀凸部249。環(huán)狀凸部249被固定在頂環(huán)主體10的外周面。通過(guò)該環(huán)狀凸部249和環(huán)狀凹部248形成迷宮式結(jié)構(gòu)，通過(guò)該迷宮式結(jié)構(gòu)使液體不會(huì)進(jìn)入到按壓環(huán)200和頂環(huán)1的縫隙。第1吸引線路241吸引積存在環(huán)狀凹部248內(nèi)的液體。
[0341]如圖26 (b)所示，第2吸引線路242的頂端被連接在形成在按壓環(huán)200的縱孔247。該縱孔247貫通按壓環(huán)200地延伸，且與按壓環(huán)200和保持環(huán)40之間的縫隙連通。第2吸引線路242吸引因作為負(fù)荷傳遞構(gòu)件的輥202的滾動(dòng)接觸而可能引起的粉塵(例如，輥202的磨損粉末)。
[0342]如圖22所示，在吸引線路保持部244固定有延伸到按壓環(huán)200的上表面的磁性體250。圖27是表示磁性體250以及按壓環(huán)200的放大圖。如圖27所示，在按壓環(huán)200內(nèi)埋設(shè)有上側(cè)永磁鐵251以及多個(gè)下側(cè)永磁鐵252。上側(cè)永磁鐵251被配置在對(duì)應(yīng)磁性體250位置的位置，磁性體250的下端和上側(cè)永磁鐵251之間產(chǎn)生相互吸引的磁力。2根吸引線路241、242通過(guò)該磁力可裝拆地被固定在按壓環(huán)200。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，維護(hù)時(shí)能夠容易地將磁性體250以及吸引線路241、242從按壓環(huán)200拆卸。多個(gè)下側(cè)永磁鐵252沿著按壓環(huán)200的周向排列。下側(cè)永磁鐵252和由磁性材料形成的環(huán)狀板215之間產(chǎn)生吸引磁力，通過(guò)該磁力能夠使按壓環(huán)200的位置穩(wěn)定。
[0343]如圖22所示，吸引機(jī)構(gòu)240可裝拆地安裝在安裝環(huán)255。安裝環(huán)255被固定在單元基臺(tái)225。圖28是表示安裝環(huán)255的俯視圖。如圖28所示，安裝環(huán)255具有圓弧狀的形狀，沿著其周向形成有多個(gè)安裝孔255a。吸引線路保持部244通過(guò)在這些安裝孔255a中的至少1個(gè)中所插入的螺紋部件(未圖示)可裝拆地被固定在安裝環(huán)255。因此，被設(shè)置在安裝環(huán)255的吸引機(jī)構(gòu)240的位置能夠變更。
[0344]如上述這樣，局部負(fù)荷點(diǎn)的位置的變更通過(guò)變更按壓桿221對(duì)橋接件222的安裝位置來(lái)實(shí)施。改變按壓桿221向橋接件222的安裝位置時(shí)，需要使吸引線路241、242和按壓環(huán)200 —起沿著按壓環(huán)200的周向移動(dòng)。因此，隨著按壓桿221的安裝位置的變更，吸引機(jī)構(gòu)240的設(shè)置位置也變更。
[0345]圖29是表不局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的又ー實(shí)施方式的截面圖。由于未特別地說(shuō)明的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作和圖20所示的實(shí)施方式相同，故省略其重復(fù)說(shuō)明。在該實(shí)施方式中，多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110被固定在頂環(huán)頭16。作為各局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110使用氣缸。這些多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110被連接在按壓環(huán)200。局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110構(gòu)成為分別對(duì)按壓環(huán)200的一部分施加相對(duì)研磨面2a垂直的方向上的局部負(fù)荷。
[0346]按壓環(huán)200受到來(lái)自多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的局部負(fù)荷，進(jìn)ー步具有作為負(fù)荷傳遞構(gòu)件的將這些局部負(fù)荷傳遞到保持環(huán)40的多個(gè)輥(滾動(dòng)部)202。這些輥202分別被配置在多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的正下方。負(fù)荷傳遞構(gòu)件202也可以為代替輥202而和保持環(huán)40滑動(dòng)的凸形狀等滑動(dòng)部分。
[0347]雖未圖示,但在按壓環(huán)202內(nèi)配置有多個(gè)負(fù)荷測(cè)量元件。這些負(fù)荷測(cè)量元件分別被設(shè)置在輥202和局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110之間。各負(fù)荷測(cè)量元件的配置和圖23 (a)以及圖23 (b)所示的負(fù)荷測(cè)量元件135相同。圖29所示的實(shí)施方式中，多個(gè)負(fù)荷測(cè)量元件分別被設(shè)置在多個(gè)輥的上方。在通過(guò)這些負(fù)荷測(cè)量元件所測(cè)量的負(fù)荷和所希望的值不同的情況下，優(yōu)選地，發(fā)出警報(bào)、分別變更對(duì)應(yīng)的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110所產(chǎn)生的負(fù)荷。
[0348]通過(guò)多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)(本實(shí)施例中為氣缸)110的負(fù)荷平衡，能夠控制對(duì)保持環(huán)40的局部負(fù)荷的重心、即在保持環(huán)40的周向上的壓カ分布。在圖22所示的實(shí)施方式中，雖然通過(guò)變更按壓桿221對(duì)于橋接件222的相對(duì)位置能夠變更局部負(fù)荷點(diǎn)的位置，但是圖29所示的實(shí)施方式中通過(guò)變更多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110的負(fù)荷平衡，能夠更簡(jiǎn)單地變更對(duì)保持環(huán)40的局部負(fù)荷點(diǎn)的位置。圖20所示的頂環(huán)1中，通過(guò)保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60對(duì)保持環(huán)40整體施加均勻的負(fù)荷，通過(guò)按壓環(huán)200對(duì)保持環(huán)40施加局部的負(fù)荷，但是在本實(shí)施方式中也可以不使用保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60而通過(guò)多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)110對(duì)保持環(huán)40施加均勻負(fù)荷以及局部負(fù)荷兩者。
[0349]下面，關(guān)于圖29所示的局部負(fù)荷的控制方法參照?qǐng)D30 (a)至圖30 (c)進(jìn)行說(shuō)明。圖30 (a)至圖30 (c)是表示氣缸以及按壓環(huán)200的俯視圖。圖30 (a)至圖30 (c)所示的角度Θ和圖14中說(shuō)明的角度相當(dāng)。圖30 (a)是表示從2個(gè)氣缸對(duì)按壓環(huán)200施加局部負(fù)荷的例子，圖30 (b)是表示從3個(gè)氣缸對(duì)按壓環(huán)200施加局部負(fù)荷的例子，圖30 (c)是表示從4個(gè)氣缸對(duì)按壓環(huán)200施加局部負(fù)荷的例子。在任一個(gè)例子中，多個(gè)氣缸所產(chǎn)生的局部負(fù)荷的重心從保持環(huán)40的中心離開(kāi)。雖未圖示，但設(shè)置5個(gè)以上的氣缸時(shí)同樣地也能夠適用本發(fā)明。
[0350]圖30 (a)中，2個(gè)氣缸110AU10B被配置為相對(duì)于角度180° (用Θ表示)的線呈軸對(duì)稱。用2個(gè)氣缸110AU10B對(duì)保持環(huán)40施加局部負(fù)荷的情況下，2個(gè)局部負(fù)荷的重心能夠設(shè)定在連結(jié)2個(gè)氣缸110A、110B而成的線段內(nèi)。例如，向角度180°的線上的位置施加局部負(fù)荷的情況下，2個(gè)氣缸110A、110B的負(fù)荷是相同的。
[0351]圖30 (b)中，3個(gè)氣缸110A、110B、110c繞保持環(huán)40的中心(按壓環(huán)200的中心)等間隔地被配置。該例子中，3個(gè)局部負(fù)荷的重心能夠設(shè)定在連結(jié)3個(gè)氣缸110A、110B、110C而成的等邊三角形內(nèi)。例如，向角度180°的線上的位置施加局部負(fù)荷的情況下，使下游側(cè)的氣缸110C的負(fù)荷最強(qiáng)，上游側(cè)的2個(gè)氣缸110AU10B的負(fù)荷相同。進(jìn)ー步，使上游側(cè)的2個(gè)氣缸110A、110B的總負(fù)荷比下游側(cè)的氣缸110C的負(fù)荷小。此時(shí)，上游側(cè)的2個(gè)氣缸110A、110B的負(fù)荷為0吋，對(duì)保持環(huán)40施加傾斜的效果最大。
[0352]圖30(c)中，4個(gè)氣缸110A、110B、110C、110D繞保持環(huán)40的中心(按壓環(huán)200的中心)等間距地被配置。該例子中，4個(gè)局部負(fù)荷的重心能夠設(shè)定在連結(jié)4個(gè)氣缸110AU10B、110CU10D而成的正方形內(nèi)。例如，向角度180°的線上的位置施加局部負(fù)荷的情況下，使下游側(cè)的2個(gè)氣缸110CU10D的負(fù)荷彼此相同，上游側(cè)的2個(gè)氣缸110AU10B的負(fù)荷彼此相同。進(jìn)ー步，使上游側(cè)的2個(gè)氣缸110A、110B的總負(fù)荷比下游側(cè)的2個(gè)氣缸110C、110D的總負(fù)荷小。此時(shí)，上游側(cè)的2個(gè)氣缸110AU10B的負(fù)荷為0吋，對(duì)保持環(huán)40施加傾斜的效果最大。
[0353]圖30 (c)所示的4點(diǎn)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)相比于圖30 (b)所示的3點(diǎn)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)，能夠在更廣的區(qū)域內(nèi)使負(fù)荷重心靠近保持環(huán)40。因此，4點(diǎn)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)相比于3點(diǎn)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)，能夠在更廣的區(qū)域內(nèi)使保持環(huán)40較大地傾斜。例如，使用3點(diǎn)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)按壓角度135°的線上的位置時(shí)，氣缸110A以及氣缸110C以相同的負(fù)荷L按壓保持環(huán)40，氣缸110B的負(fù)荷為0。從保持環(huán)40的中心到各氣缸的距離為R時(shí)，可改變保持環(huán)40的傾斜度地進(jìn)行作用的カ矩是LXR。4點(diǎn)負(fù)荷結(jié)構(gòu)中，只有氣缸110C以負(fù)荷2L按壓保持環(huán)40。負(fù)荷2L是負(fù)荷L的2倍。這種情況下，可改變保持環(huán)40的傾斜度地進(jìn)行作用的カ矩是2LXR。雖然任一情況下作用在保持環(huán)40的總計(jì)的局部負(fù)荷都是2L，但是相比于3點(diǎn)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)4點(diǎn)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生比用于改變保持環(huán)40的傾斜度的力矩更大的カ矩。
[0354]圖31是表示頂環(huán)1的又ー實(shí)施方式的截面圖。在本實(shí)施方式中頂環(huán)1具有將保持環(huán)40的一部分相對(duì)研磨面2a向垂直的方向按壓的按壓部件260、以及對(duì)按壓部件260施加用于將保持環(huán)40向研磨面2a按壓的按壓カ的負(fù)荷產(chǎn)生裝置261。在本實(shí)施方式中，通過(guò)負(fù)荷產(chǎn)生裝置261和按壓部件260，構(gòu)成對(duì)保持環(huán)40的一部分施加相對(duì)研磨面2a垂直方向的局部負(fù)荷的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)。按壓部件260被固定在配置在負(fù)荷產(chǎn)生裝置261和保持環(huán)40之間的支撐環(huán)262。進(jìn)ー步在研磨裝置中設(shè)置有位置保持機(jī)構(gòu)270，該位置保持機(jī)構(gòu)270保持按壓部件260的位置并使按壓部件260和頂環(huán)1不一體旋轉(zhuǎn)。
[0355]負(fù)荷產(chǎn)生裝置261被設(shè)置在頂環(huán)主體10的凸緣41內(nèi)。該負(fù)荷產(chǎn)生裝置261和保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)60同樣地，具有活塞263以及滾動(dòng)隔板264。負(fù)荷產(chǎn)生裝置261通過(guò)變更向由滾動(dòng)隔板264形成的壓カ室265供給的加壓流體的壓力，從而能夠變更向按壓部件260施加的按壓力。
[0356]圖32 (a)是表示按壓部件260以及位置保持機(jī)構(gòu)270的俯視圖，圖32 (b)是按壓部件260的側(cè)視圖。按壓部件260具有從負(fù)荷產(chǎn)生裝置261接受負(fù)荷的上側(cè)輥260a、260b、將該負(fù)荷傳遞給保持環(huán)40的一部分的下側(cè)輥260c、260d、以及保持這些輥260a?260d的輥保持部260e。輥保持部260e被固定在支撐環(huán)262。[0357]頂環(huán)主體10和保持環(huán)40之間的縫隙通過(guò)密封環(huán)272以及密封片273被密封，防止研磨液等飛沫向頂環(huán)1內(nèi)的浸入或異物從頂環(huán)1向研磨面2a的落下。密封環(huán)272具有L字形狀的截面，在其下表面固定有保持環(huán)40。密封環(huán)272和保持環(huán)40 —體地旋轉(zhuǎn)，井能夠和保持環(huán)40 —體地傾斜運(yùn)動(dòng)。上述的下側(cè)輥260c、260d滾動(dòng)接觸于密封環(huán)272的上表面。因此，下側(cè)輥260c、260d通過(guò)密封環(huán)272將負(fù)荷產(chǎn)生裝置261的負(fù)荷傳遞到保持環(huán)40的一部分，使保持環(huán)40相對(duì)基板保持面45a傾斜。另外，使下側(cè)輥260c、260d直接接觸到保持環(huán)40的上表面，下側(cè)輥260c、260d也可以對(duì)保持環(huán)40的一部分直接傳遞負(fù)荷。
[0358]位置保持機(jī)構(gòu)270具有被安裝干支撐環(huán)262的保持目標(biāo)275、以及保持保持目標(biāo)275的目標(biāo)保持部276。在支撐環(huán)262的整個(gè)全周上形成有多個(gè)安裝用孔262a。保持目標(biāo)275可裝拆地被安裝在這些多個(gè)安裝用孔262a中的任ー個(gè)。因此，通過(guò)變更保持目標(biāo)275的安裝位置，從而可將按壓部件260的位置沿著保持環(huán)40的周向改變，即能夠改變被施加于保持環(huán)40的局部負(fù)荷的位置。
[0359]目標(biāo)保持部276被配置為接近保持目標(biāo)275。目標(biāo)保持部276的位置被固定。目標(biāo)保持部276通過(guò)磁力非接觸地保持保持目標(biāo)275的位置。更加具體來(lái)說(shuō)，目標(biāo)保持部276以及保持目標(biāo)275中一方是由永磁鐵構(gòu)成，另一方是由磁性材料構(gòu)成。也可以代替永磁鐵使用電磁鉄。目標(biāo)保持部276和保持目標(biāo)275之間產(chǎn)生相互吸引的磁力，保持目標(biāo)275由目標(biāo)保持部276通過(guò)磁力被非接觸地保持。因此，保持目標(biāo)275所固定的支撐環(huán)262通過(guò)磁力固定其位置，不和頂環(huán)1 一體旋轉(zhuǎn)。
[0360]由于目標(biāo)保持部276和保持目標(biāo)275隔著間隔，如圖31所示，能夠在目標(biāo)保持部276和保持目標(biāo)275之間配置密封環(huán)272以及/或者密封片273。代替該實(shí)施方式，也可以將目標(biāo)保持部276直接連接在保持目標(biāo)275，在接觸狀態(tài)下保持保持目標(biāo)275。
[0361]如圖32 (a)所示，在支撐環(huán)262設(shè)有傳感器目標(biāo)281，優(yōu)選為配置能夠感知該傳感器目標(biāo)281的近距離傳感器282。近距離傳感器282被配置在頂環(huán)1的外側(cè)，不和頂環(huán)1一體旋轉(zhuǎn)。通過(guò)這樣的配置，近距離傳感器282能夠檢測(cè)出支撐環(huán)262的位置是否被位置保持機(jī)構(gòu)270保持、即支撐環(huán)262以及按壓部件260是否和頂環(huán)1 一體旋轉(zhuǎn)。傳感器目標(biāo)281可裝拆地被安裝在支撐環(huán)262的安裝用孔262a中，其設(shè)置位置能夠變更。圖32 (a)所示的例子中，傳感器目標(biāo)281被配置為和保持目標(biāo)275相鄰，但是也可以將傳感器目標(biāo)281配置成和保持目標(biāo)275隔著間隔。作為傳感器目標(biāo)281和近距離傳感器282組合的例子，可列舉有用非磁性材料的金屬形成傳感器目標(biāo)281、且采用渦電流傳感器作為近距離傳感器282的組合。
[0362]優(yōu)選為，目標(biāo)保持部276由于通過(guò)磁力保持支撐環(huán)262的位置故而和頂環(huán)1同步地上下運(yùn)動(dòng)，后者具有比頂環(huán)1的上下運(yùn)動(dòng)距離長(zhǎng)的縱方向尺寸。圖31以及圖32 (a)所示的例子中，目標(biāo)保持部276以及近距離傳感器282被連接在上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)285，通過(guò)該上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)285能夠和頂環(huán)1同步地上下運(yùn)動(dòng)。作為上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)285，例如能夠使用伺服電機(jī)和滾珠絲桿的組合。
[0363]相對(duì)于目標(biāo)保持部276的位置是固定的，保持目標(biāo)275對(duì)于支撐環(huán)262的設(shè)置位置是能夠變更的。因此，通過(guò)變更支撐環(huán)262上的按壓部件260和保持目標(biāo)275的相對(duì)位置，能夠變更對(duì)于保持環(huán)40的局部負(fù)荷點(diǎn)。例如，在從保持目標(biāo)275起180度的位置具有按壓部件260的情況下，按壓部件260能夠?qū)谋３帜繕?biāo)275起180度的位置施加局部負(fù)荷。在從保持目標(biāo)275起90度的位置具有按壓部件260的情況下，按壓部件260能夠?qū)谋３帜繕?biāo)275起90度的位置施加局部負(fù)荷。也可以代替使保持目標(biāo)275的設(shè)置位置可變而使按壓部件260的設(shè)置位置可變。
[0364]圖33是表示球面軸承100所支撐的軸部76的變形例的截面圖。如圖33所示，軸部76被分割為凸緣部76A和軸部76B，該凸緣部76A和軸部76B通過(guò)粘合層76C被粘合。優(yōu)選地，凸緣部76A使用鋁或不銹鋼等金屬，軸部76B使用氧化鋁、SiC、或者氧化鋯等剛性高且耐磨損性優(yōu)良的陶瓷。這樣的軸部76的構(gòu)成在使用渦電流傳感器作為被埋設(shè)在研磨臺(tái)3內(nèi)的膜厚傳感器7時(shí)適用。S卩，在頂環(huán)1的基板保持面45a附近存在金屬吋，則存在對(duì)渦電流傳感器的測(cè)量值產(chǎn)生影響的可能。因此，為了回避這樣的不良影響，優(yōu)選用陶瓷形成軸部76B。圖33所示的變形例也能夠同樣地適用于圖5所示的球面軸承85所支撐的軸部76。
[0365]圖34是表示頂環(huán)1的又ー實(shí)施方式的截面圖。由于未特別地說(shuō)明的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作和圖20所示的實(shí)施方式相同，故省略其重復(fù)說(shuō)明。如圖34所示，凸緣41被連接在頂環(huán)軸11。頂環(huán)軸11以及頂環(huán)主體10內(nèi)形成有多個(gè)流路290，這些流路290分別被連接在壓カ室50?53、以及保持環(huán)壓カ室63。另外，圖34中只圖示多個(gè)流路290中的一部分。這些多個(gè)流路290不是由管子等配管部件構(gòu)成的，而是在頂環(huán)軸11以及頂環(huán)主體10上通過(guò)切削孔而形成的。
[0366]圖35是表不頂環(huán)1的又ー實(shí)施方式的部分截面圖。在驅(qū)動(dòng)環(huán)40b安裝有向半徑方向內(nèi)側(cè)延伸的多個(gè)擋塊銷295。這些擋塊銷295分別插入于形成在支架43外周面的多個(gè)凹部43c中。通過(guò)這樣的構(gòu)成，當(dāng)為了維護(hù)而拆卸支架43、驅(qū)動(dòng)環(huán)40b、以及保持環(huán)40吋，支架43和驅(qū)動(dòng)環(huán)40b不會(huì)完全分離。
[0367]在保持環(huán)40內(nèi)埋設(shè)有增強(qiáng)環(huán)297。該增強(qiáng)環(huán)297被配置在驅(qū)動(dòng)環(huán)40b和環(huán)部件40a之間，被配置為和保持環(huán)40同心。增強(qiáng)環(huán)297是用于防止研磨中接受晶片和研磨墊2的摩擦力的保持環(huán)40的變形的部件。驅(qū)動(dòng)環(huán)40b的外周面設(shè)置有罩環(huán)298。在罩環(huán)298和驅(qū)動(dòng)環(huán)40b之間配置有0型圈301，并且在罩環(huán)298和環(huán)部件40a之間配置有0型圈302。通過(guò)這些0型圈301、302防止研磨液等液體向頂環(huán)1的浸入。
[0368]上述的研磨裝置以及研磨方法的實(shí)施方式能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合。
[0369]到這里，對(duì)本發(fā)明的ー實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，在其技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以實(shí)施各種不同的方式，這是不言而喻的。
【權(quán)利要求】
1.ー種研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，其特征在干， 包括: 基板保持裝置，該基板保持裝置具有將所述基板相對(duì)于所述研磨面按壓的基板保持面、以及配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)； 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述基板保持裝置以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)；以及至少ー個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)，該局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)在相對(duì)所述研磨面垂直的方向上向所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷， 所述保持環(huán)能夠和所述基板保持面獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)， 所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)不和所述基板保持裝置一體地旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述基板保持裝置還具有將所述保持環(huán)相對(duì)于所述研磨面按壓的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述基板保持面以及所述保持環(huán)能夠彼此相對(duì)地上下運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述基板保持裝置還具有在所述基板的研磨中接受從該基板 對(duì)所述保持環(huán)施加的橫方向的力的支撐機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)包括用于將所述局部負(fù)荷施加于所述保持環(huán)的一部分的氣缸。
6.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)包括用于將所述局部負(fù)荷施加于所述保持環(huán)的一部分的磁鐵。
7.如權(quán)利要求6所述的研磨裝置，其特征在于，所述磁鐵是電磁鐵，該電磁鐵有選擇地對(duì)所述保持環(huán)的一部分施加向下的局部負(fù)荷或者向上的局部負(fù)荷。
8.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，還具有測(cè)量隨著所述局部負(fù)荷變化的力的負(fù)荷測(cè)量元件。
9.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的設(shè)置位置能夠變更。
10.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在干， 所述研磨裝置還具有使所述研磨面相對(duì)于所述基板保持裝置相對(duì)地向水平方向移動(dòng)的研磨面移動(dòng)機(jī)構(gòu)， 所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)在所述研磨面的移動(dòng)方向位于所述基板的下游側(cè)。
11.如權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，所述至少ー個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)是多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)。
12.—種研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，其特征在干， 包括: 基板保持裝置，該基板保持裝置具有配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)；以及 局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上向所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷， 所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的設(shè)置位置能夠變更。
13.如權(quán)利要求12所述的研磨裝置，其特征在于，所述研磨裝置還具有測(cè)量所述保持環(huán)的高度的保持環(huán)高度傳感器。
14.如權(quán)利要求13所述的研磨裝置，其特征在于，所述研磨裝置根據(jù)所述保持環(huán)的高度的測(cè)量結(jié)果變更所述局部負(fù)荷的大小以及位置中的任一方、或者兩方。
15.如權(quán)利要求12所述的研磨裝置，其特征在于，所述研磨裝置還具有取得表示所述基板的膜厚的膜厚信號(hào)的膜厚傳感器， 根據(jù)所取得的所述膜厚信號(hào)變更所述局部負(fù)荷的大小以及位置中的任一方、或者兩方。
16.ー種研磨方法，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，其特征在干， ー邊使所述基板旋轉(zhuǎn)ー邊將該基板按壓在所述研磨面， ー邊使配置為包圍所述基板的保持環(huán)旋轉(zhuǎn)一邊使該保持環(huán)與所述研磨面接觸， 當(dāng)將所述基板按壓到所述研磨面時(shí)，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上從不和所述保持環(huán)一體地旋轉(zhuǎn)的局 部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)對(duì)所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷。
17.如權(quán)利要求16所述的研磨方法，其特征在于，根據(jù)所述基板的研磨結(jié)果變更所述局部負(fù)荷的位置。
18.如權(quán)利要求16所述的研磨方法，其特征在干， 通過(guò)保持環(huán)高度傳感器測(cè)量所述保持環(huán)的高度， 根據(jù)所述保持環(huán)的高度的測(cè)量結(jié)果變更所述局部負(fù)荷的大小以及位置中的任一方、或者兩方。
19.如權(quán)利要求16所述的研磨方法，其特征在干， 通過(guò)膜厚傳感器取得表示所述基板的膜厚的膜厚信號(hào)， 根據(jù)所取得的所述膜厚信號(hào)變更所述局部負(fù)荷的大小以及位置中的任一方、或者兩方。
20.ー種研磨方法，其特征在干， 一邊使第1基板旋轉(zhuǎn)ー邊將該第1基板按壓在研磨面， ー邊使配置為包圍所述第1基板的保持環(huán)旋轉(zhuǎn)一邊使該保持環(huán)與所述研磨面接觸， 當(dāng)將所述第1基板按壓到所述研磨面時(shí)，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上從靜止于規(guī)定的第1位置的局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)對(duì)所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷， 所述第1基板研磨后，ー邊使所述第2基板旋轉(zhuǎn)ー邊將該第2基板按壓在所述研磨面， ー邊使所述保持環(huán)旋轉(zhuǎn)一邊使該保持環(huán)與所述研磨面接觸， 當(dāng)將所述第2基板按壓到所述研磨面時(shí)，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上從靜止于和所述規(guī)定的第1位置不同的規(guī)定的第2位置的所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)對(duì)所述保持環(huán)的ー部分施加局部負(fù)荷， 取得所述第1基板以及所述第2基板的研磨結(jié)果， 根據(jù)所述研磨結(jié)果決定所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)的位置。
21.如權(quán)利要求20所述的研磨方法，其特征在于，所述第2基板的研磨中的所述局部負(fù)荷和所述第1基板的研磨中的所述局部負(fù)荷不同。
22.—種研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，其特征在干， 包括: 基板保持裝置，該基板保持裝置具有將所述基板相對(duì)于所述研磨面按壓的基板保持面、以及配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)； 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述基板保持裝置以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)； 局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)，該局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)產(chǎn)生局部負(fù)荷；以及 按壓環(huán)，該按壓環(huán)配置在所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)和所述保持環(huán)之間， 所述保持環(huán)能夠和所述基板保持面獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)， 所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上對(duì)所述按壓環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷， 所述按壓環(huán)具有將從所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)接受的所述局部負(fù)荷傳遞給所述保持環(huán)的一部分的負(fù)荷傳遞構(gòu)件， 所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)以及所述按壓環(huán)不和所述基板保持裝置一體地旋轉(zhuǎn)。
23.如權(quán)利要求22所述的研磨裝置，其特征在干，所述負(fù)荷傳遞構(gòu)件的位置沿著所述保持環(huán)的周向能夠變更。
24.如權(quán)利要求22所述的研磨裝置，其特征在于，所述負(fù)荷傳遞構(gòu)件由滾動(dòng)部構(gòu)成。
25.如權(quán)利要求22所述的研磨裝置，其特征在干，所述基板保持裝置還具有將所述保持環(huán)相對(duì)于所述研磨面按壓的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)。
26.如權(quán)利要求22所述的研磨裝置，其特征在干， 所述局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)具有: 多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置； 接受所述多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的負(fù)荷的橋接件；以及 將所述橋接件所接受的負(fù)荷傳遞給所述按壓環(huán)的連接部件。
27.如權(quán)利要求26所述的研磨裝置，其特征在于，所述多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置中的靠近所述連接部件的負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)大的負(fù)荷，遠(yuǎn)離所述連接部件的負(fù)荷產(chǎn)生裝置產(chǎn)生相對(duì)小的負(fù)荷。
28.如權(quán)利要求26所述的研磨裝置，其特征在干，所述多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置分別產(chǎn)生負(fù)荷，并使所述多個(gè)負(fù)荷產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的負(fù)荷的重心和所述連接部件的位置一致。
29.如權(quán)利要求22所述的研磨裝置，其特征在于，所述按壓環(huán)具有負(fù)荷測(cè)量元件，該負(fù)荷測(cè)量元件測(cè)量隨著所述局部負(fù)荷變化的力。
30.如權(quán)利要求22所述的研磨裝置，其特征在于，還具有連接所述按壓環(huán)和真空源的吸引線路。
31.ー種研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，其特征在干， 包括: 基板保持裝置，該基板保持裝置具有將所述基板相對(duì)于所述研磨面按壓的基板保持面、以及配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)； 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述基板保持裝置以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)； 多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)，該局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)產(chǎn)生局部負(fù)荷；以及 按壓環(huán)，該按壓環(huán)配置在所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)和所述保持環(huán)之間， 所述保持環(huán)能夠和所述基板保持面獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)， 所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)分別在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上對(duì)所述按壓環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷，所述按壓環(huán)具有多個(gè)負(fù)荷傳遞構(gòu)件，該負(fù)荷傳遞構(gòu)件將從所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)接受的所述局部負(fù)荷分別傳遞給所述保持環(huán)， 所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)以及所述按壓環(huán)不和所述基板保持裝置一體地旋轉(zhuǎn)。
32.如權(quán)利要求31所述的研磨裝置，其特征在于，所述多個(gè)負(fù)荷傳遞構(gòu)件由多個(gè)滾動(dòng)部構(gòu)成。
33.如權(quán)利要求31所述的研磨裝置，其特征在于，所述基板保持裝置還具有將所述保持環(huán)相對(duì)于所述研磨面按壓的保持環(huán)按壓機(jī)構(gòu)。
34.如權(quán)利要求31所述的研磨裝置，其特征在干，所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)能夠變更施加給所述按壓環(huán)的所述局部負(fù)荷的重心。
35.如權(quán)利要求31所述的研磨裝置，其特征在于，所述按壓環(huán)具有負(fù)荷測(cè)量元件，該負(fù)荷測(cè)量元件測(cè)量隨著所述局部負(fù)荷變化的力。
36.ー種研磨裝置，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，其特征在干， 包括: 基板保持裝置，該基板保持裝置具有配置為包圍所述基板且與所述研磨面接觸的保持環(huán)、在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上向所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷的按壓部件、以及產(chǎn)生所述局部負(fù)荷的負(fù)荷產(chǎn)生裝置； 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述基板保持裝置以其軸心為中心旋轉(zhuǎn)；以及位置保持機(jī)構(gòu)，該位置保 持機(jī)構(gòu)保持所述按壓部件的位置并使所述按壓部件不和所述基板保持裝置一體旋轉(zhuǎn)， 所述基板保持裝置具有將所述基板相對(duì)于所述研磨面按壓的基板保持面， 所述保持環(huán)能夠和所述基板保持面獨(dú)立地傾斜運(yùn)動(dòng)， 所述位置保持機(jī)構(gòu)不和所述基板保持裝置一體地旋轉(zhuǎn)。
37.如權(quán)利要求36所述的研磨裝置，其特征在干，所述位置保持機(jī)構(gòu)通過(guò)磁力保持所述按壓部件的位置。
38.ー種研磨方法，其特征在于，使用權(quán)利要求22所述的研磨裝置來(lái)研磨基板。
39.ー種研磨方法，使基板與研磨面滑動(dòng)接觸而研磨該基板，其特征在干， ー邊使所述基板旋轉(zhuǎn)ー邊將該基板按壓在所述研磨面， ー邊使配置為包圍所述基板的保持環(huán)旋轉(zhuǎn)一邊使該保持環(huán)與所述研磨面接觸， 當(dāng)將所述基板按壓到所述研磨面時(shí)，在相對(duì)于所述研磨面垂直的方向上從不和所述保持環(huán)一體地旋轉(zhuǎn)的多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)分別對(duì)所述保持環(huán)的一部分施加局部負(fù)荷。
40.如權(quán)利要求39所述的研磨方法，其特征在干，通過(guò)改變所述多個(gè)局部負(fù)荷施加機(jī)構(gòu)所分別產(chǎn)生的所述局部負(fù)荷，變更所述局部負(fù)荷的重心。
【文檔編號(hào)】B24B37/30GK103447939SQ201310216923
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】福島誠(chéng), 安田穗積, 並木計(jì)介, 鍋谷治, 富樫真吾, 山木曉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所