CN105081961A - 研磨装置 - Google Patents

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Abstract

一种研磨装置，具有：保持环，其与头主体一起旋转并按压研磨面；旋转环，其固定于保持环、且与保持环一起旋转；静止环，其配置在旋转环上；以及局部荷载赋予装置，其通过旋转环及静止环而将局部荷载施加于保持环的一部分。旋转环具有与静止环接触的多个辊。采用本发明，可抑制将荷载传递到保持环的辊的磨损，且可防止所产生的磨损粉末向外部流出。

Description

研磨装置
技术领域
本发明涉及一种对晶片等基板进行研磨的研磨装置，尤其涉及具有围住基板周围的保持环的研磨装置。
背景技术
近年来，随着半导体器件的高集成化、高密度化，电路的配线也越来越细微化，多层配线的层数也增加。若要实现电路的细微化和多层配线，则由于承袭了下侧的层的表面凹凸而阶梯变得更大，因此，随着配线层数增加，薄膜形成中的对于阶梯形状的膜包覆性(阶跃式覆盖率)变差。因此，为了进行多层配线，必须改进这种阶跃式覆盖率，并以适当的过程进行平坦化处理。另外，由于焦点深度随着光刻技术的细微化而变浅，因此，需要对半导体器件表面进行平坦化处理，以使半导体器件表面的凹凸阶梯控制在焦点深度以下。
因此，在半导体器件的制造工序中，半导体器件表面的平坦化越来越重要。该表面平坦化中最重要的技术是化学机械研磨(CMP：ChemicalMechanicalPolishing)。这种化学机械研磨，将含有二氧化硅(SiO2)等磨料的研磨液供给到研磨垫的研磨面上，同时使晶片与研磨面滑动接触而进行研磨。
图22是表示进行CMP用的研磨装置的示意图。研磨装置具有：对研磨垫202进行支承的研磨台203；对晶片W进行保持用的研磨头201；以及将研磨液(浆料)供给到研磨垫202上的研磨液供给喷管205。研磨垫202与研磨台203一起旋转，研磨液被供给到旋转的研磨垫202上。研磨头201对晶片W进行保持，并以规定的压力将该晶片W按压到研磨垫202的研磨面202a。晶片W的表面，利用研磨液所含的磨料产生的机械作用和研磨液所含的化学成分产生的化学作用而被研磨。
研磨中的晶片W和研磨垫202的研磨面202a之间的相对的按压力在晶片W的整个面不均匀时，根据赋予晶片W各部分的按压力而会产生研磨不足或过分研磨。因此，为了将针对晶片W的按压力均匀化，在研磨头201的下部设置由弹性膜形成的压力室，通过将空气等的流体供给于该压力室，从而经由弹性膜利用流体压力而按压晶片W。
由于上述研磨垫202具有弹性，因此，施加于研磨中的晶片W的边缘部(周缘部)的按压力就不均匀，有时产生仅晶片W的边缘部被研磨得较多的所谓“塌边”。为了防止这种塌边，将对晶片W的边缘部进行保持的保持环220设成可相对于头主体上下移动，用保持环220来按压位于晶片W外周缘侧的研磨垫202的研磨面202a。
由于保持环220在晶片W的周围按压研磨垫202，因此，保持环220的荷载会影响晶片W的边缘部的外形。为了主动控制晶片W的边缘部的外形，有时也对保持环220的一部分赋予局部荷载。因此，图22所示的研磨装置具有将局部荷载赋予保持环220的一部分的局部荷载赋予装置230。该局部荷载赋予装置230固定于头臂216。
图23是表示局部荷载赋予装置230和研磨头201的立体图。如图23所示，在保持环220上配置有静止环235。局部荷载赋予装置230具有将向下的局部荷载传递给保持环220的按压杆231，按压杆231的下端固定于静止环235。晶片W的研磨中，虽然保持环220旋转，但是，静止环235及局部荷载赋予装置230不旋转。静止环235具有后述的辊，该辊与保持环220的上表面滚动接触。局部荷载赋予装置230将向下的局部荷载从按压杆231通过静止环235而传递到保持环220。
图24是从保持环220的上方看将局部荷载赋予保持环220的一部分的机构的示图。如图24所示，在保持环220的上表面固定有圆环轨道221，在圆环轨道221上配置有三个辊225。在圆环轨道221的上表面形成有环状槽221a，辊225置于该环状槽221a内。
图25是表示圆环轨道221和配置在其上的辊225的立体图。在图25中，保持环220的图示被省略。三个辊225中的一个辊225与局部荷载赋予装置230连结，如图25所示，向下的局部荷载被赋予该辊225。在晶片的研磨中，圆环轨道221与保持环220一体旋转，但是三个辊225的位置是固定的。因此，这些辊225与旋转的圆环轨道221滚动接触。
当圆环轨道221与保持环220一起旋转时，由于圆环轨道221其整体是环状，因此，辊225因各辊225的内侧部分与外侧部分之间的速度差而稍微滑动。另外，当圆环轨道221旋转时，各辊225的侧面与圆环轨道221的环状槽221a接触。辊225因这种辊225的滑动和接触而产生磨损，产生磨损粉末。当磨损进一步发展时，辊225就产生破损。当磨损粉末落下到研磨垫上时，则在晶片的研磨中会对晶片的表面产生损伤，成为晶片缺陷的原因。
旋转的保持环220有时因加工精度和研磨垫202的表面凹凸而产生倾斜。由于按压杆231固定于静止环235，因此，当保持环220倾斜时，按压杆231也倾斜。当按压杆231倾动时，对按压杆231进行支承的线性导向件(未图示)上就产生过大的摩擦阻力，有时就不能将想要的局部荷载施加于保持环220。在这种情况下，不能获得所需的研磨结果，成为尤其在晶片W的周缘部产生膜厚不均的原因。
另外，当将局部荷载赋予装置230组装于头臂216时，局部荷载赋予装置230有时相对于保持环220而稍微倾斜。当局部荷载赋予装置230自身相对于保持环220倾斜时，按压杆231就受到铅直方向以外的方向的应力，上述的线性导向件(未图示)上就会产生过大的摩擦阻力。该情况下，也不能获得所需的研磨结果，成为尤其在晶片W的周缘部产生膜厚不均的原因。
此外，当研磨台203旋转时，研磨台203的表面有时也上下变动。该研磨台203的上下变动，成为使保持环220整体上下振动的原因。由于局部荷载赋予装置230的惯性大，且还有摩擦阻力，因此，不能吸收该振动，作用于保持环220的局部荷载就会变动。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的第1目的是，提供一种研磨装置，能抑制将荷载传递到保持环的辊的磨损。
本发明的第2目的是，提供一种研磨装置，即使在局部荷载赋予装置和保持环产生了相对倾斜的情况下，也能从局部荷载赋予装置将想要的局部荷载施加于保持环。
用于解决课题的手段
本发明的一方式是一种研磨装置，具有：头主体，该头主体使基板旋转并将该基板按压到研磨面；保持环，该保持环围住所述基板地配置，与所述头主体一起旋转并按压所述研磨面；旋转环，该旋转环固定于所述保持环，与所述保持环一起旋转；静止环，该静止环配置在所述旋转环上；以及局部荷载赋予装置，该局部荷载赋予装置通过所述旋转环及所述静止环而将局部荷载施加于所述保持环的一部分，所述旋转环具有与所述静止环接触的多个辊。
本发明的较佳方式是，所述多个辊分别具有：轴承；以及安装于所述轴承的外圈的轮，所述轮由树脂或橡胶构成。
本发明的较佳方式是，所述旋转环具有辊壳体，该辊壳体形成有收容所述多个辊的环状凹部。
本发明的较佳方式其特点是，还具有与所述静止环连接的吸引管线，所述吸引管线与由所述环状凹部形成的空间连通。
本发明的较佳方式是，还具有配置在所述旋转环与所述静止环之间的密封件。
本发明的较佳方式是，所述密封件是迷宫式密封件。
本发明的较佳方式是，所述密封件是将所述旋转环与所述静止环之间的间隙封住的接触式密封件。
本发明的较佳方式是，所述静止环具有与所述多个辊接触的圆环轨道。
采用本发明，多个辊与保持环一起旋转，将荷载传递到保持环的一部分。各辊仅通过荷载的作用点时才受到荷载。因此，各辊受到荷载的时间变短，辊的磨损得到抑制。此外，磨损粉末的产生也得到抑制，辊的寿命变长。
本发明的一方式是一种研磨装置，其特点是，具有：头主体，该头主体使基板旋转并将该基板按压到研磨面；保持环，该保持环围住所述基板地配置，与所述头主体一起旋转并按压所述研磨面；静止环，该静止环配置在所述保持环的上方；以及局部荷载赋予装置，该局部荷载赋予装置通过所述静止环而将局部荷载施加于所述保持环的一部分，所述局部荷载赋予装置具有与所述静止环连结的荷载传递部，所述荷载传递部具有允许所述局部荷载赋予装置和所述保持环的相对倾斜的机构。
本发明的较佳方式的特点是，所述机构是自由倾动接头。
本发明的较佳方式的特点是，所述自由倾动接头，在所述荷载传递部与所述静止环连结的部位仅可向所述保持环的切线方向倾斜。
本发明的较佳方式的特点是，所述荷载传递部具有：与所述静止环连结的按压部件；以及固定于所述按压部件的所述自由倾动接头。
本发明的较佳方式的特点是，所述自由倾动接头可向多个方向倾斜。
本发明的较佳方式的特点是，所述荷载传递部具有：用于传递所述局部荷载的二个按压杆；以及将所述二个按压杆分别支承成倾动自如的二个球面轴承，所述自由倾动接头由所述二个球面轴承构成。
本发明的较佳方式的特点是，所述二个球面轴承具有：二个轴承壳体；以及分别与所述二个轴承壳体点接触的二个突起部。
本发明的较佳方式的特点是，所述荷载传递部还具有振动吸收部件。
本发明的较佳方式的特点是，所述振动吸收部件是弹簧。
本发明的较佳方式的特点是，所述振动吸收部件是橡胶。
即使在局部荷载赋予装置和保持环因研磨垫的表面凹凸等而产生相对倾斜的情况下，也能吸收该倾动。于是，局部荷载赋予装置和保持环上就不会产生不需要的力，局部荷载赋予装置可将目标的局部荷载传递到保持环。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的研磨装置的示意图。
图2是表示局部荷载赋予装置的立体图。
图3是研磨头的剖视图。
图4是旋转环及静止环的剖视图。
图5是表示辊和圆环轨道的立体图。
图6是从下方看到图5所示的辊和圆环轨道的示图。
图7是表示接触式密封件的剖视图。
图8是表示从研磨头吸引磨损粉末用的吸引系统的示图。
图9是吸引管线、静止环及旋转环的放大剖视图。
图10是表示本发明的一实施方式的研磨装置的示意图。
图11是表示局部荷载赋予装置的立体图。
图12是研磨头的剖视图。
图13是表示按压杆、静止环及辊的侧视图。
图14是图13所示的球面轴承的放大图。
图15是表示自由倾动接头的另一实施方式的示图。
图16是表示自由倾动接头倾斜的状态的示图。
图17是表示装入有图15所示的自由倾动接头的局部荷载赋予装置及研磨头的立体图。
图18是表示荷载传递部的又一实施方式的示图。
图19是表示荷载传递部的又一实施方式的示图。
图20是表示荷载传递部的又一实施方式的示图。
图21是表示荷载传递部的又一实施方式的示图。
图22是表示进行CMP用的研磨装置的示意图。
图23是表示以往的局部荷载赋予装置和研磨头的立体图。
图24是从保持环的上方看将局部荷载赋予保持环的一部分的机构的示图。
图25是表示圆环轨道和配置在其上的辊的立体图。
具体实施方式
下面，参照说明书附图来详细说明本发明的实施方式。另外，在附图中，对于相同或相当的结构要素，标上相同的符号并省略重复说明。
图1是表示本发明一实施方式的研磨装置的示意图。如图1所示，研磨装置具有：研磨头(基板保持装置)1，该研磨头1对作为基板的一例的晶片进行保持并使其旋转；研磨台3，该研磨台3对研磨垫2进行支承；以及将研磨液(浆料)供给到研磨垫2的研磨液供给喷管5。研磨垫2的上表面构成对晶片进行研磨的研磨面2a。
研磨头1与研磨头轴11的下端连结。该研磨头轴11利用头臂16而被保持成旋转自如。头臂16内配置有：使研磨头轴11旋转的旋转装置(未图示)；以及使研磨头轴11上升及下降的升降装置(未图示)。研磨头1利用旋转装置而通过研磨头轴11进行旋转，且研磨头1利用升降机构而通过研磨头轴11进行上升及下降。头臂16固定于回旋轴15，可利用回旋轴15的旋转而使研磨头1移动到研磨台3的外侧。
研磨头1构成为，其下表面可通过真空吸附而保持晶片。研磨头1及研磨台3如箭头所示那样向相同方向旋转，在该状态下，研磨头1将晶片按压到研磨垫2的研磨面2a。研磨液从研磨液供给喷管5而被供给到研磨垫2上，晶片在研磨液的存在下利用与研磨垫2的滑动接触而被研磨。
研磨头1具有：将晶片按压到研磨垫2的头主体10；以及围住晶片而配置的保持环20。头主体10及保持环20与研磨头轴11一体旋转。保持环20可独立于头主体10而上下移动。保持环20从头主体10向径向外侧伸出。在该保持环20的上方配置有将局部荷载施加于保持环20的一部分的局部荷载赋予装置30。
局部荷载赋予装置30固定于头臂16。研磨中的保持环20绕其轴心旋转，但局部荷载赋予装置30不与保持环20一体旋转，其位置是固定的。在保持环20的上表面固定有旋转环51，旋转环51的内部配置有多个辊(后述)。此外，在旋转环51上放置有静止环91。静止环91与局部荷载赋予装置30连结。
旋转环51与保持环20一起旋转，而静止环91不旋转，其位置固定。局部荷载赋予装置30通过静止环91及旋转环51而将向下的局部荷载赋予保持环20的一部分。向下的局部荷载通过静止环91及旋转环51而传递到保持环20。保持环20对研磨垫2的研磨面2a进行按压。在晶片的研磨中将向下的局部荷载赋予保持环20的一部分的理由是，主动控制晶片的周缘部(边缘部)的外形。
图2是表示局部荷载赋予装置30的立体图。如图2所示，局部荷载赋予装置30主要包括：二个按压杆31；桥架32；多个气缸(荷载发生装置)33、34、35；多个线性导向件38；多个导杆39；以及单元基座40。
单元基座40固定于头臂16。在单元基座40上安装有多个(图示例子中为三个)气缸33、34、35及多个(图示例子中为四个)线性导向件38。气缸33、34、35的活塞杆33a、34a、35a及多个导杆39与共同的桥架32连接。多个导杆39利用线性导向件38而被支承成以低摩擦上下移动自如。利用这些线性导向件38，桥架32可不倾斜而顺利地上下移动。
气缸33、34、35分别与独立的压力调整装置(未图示)及大气开放机构(未图示)连接，并可互相独立地产生荷载。各气缸33、34、35所产生的荷载传递到共同的桥架32。桥架32利用按压杆(按压部件)31而与静止环91连接，按压杆31将施加于桥架32的气缸33、34、35的荷载传递到静止环91。气缸有三个的理由是，由于局部荷载位于头臂16的下方，其正上方不能配置气缸，因此，通过用三个气缸来改变输出比例，从而使荷载重心与局部荷载的位置一致。另外，虽然在本实施例中，气缸有三个，但是通过强化线性导向件机构，既可仅设置一个气缸，也可在头臂16的下方配置气缸。
虽然研磨头1以自身的轴心进行旋转，但是，局部荷载赋予装置30由于固定于头臂16，因此不与研磨头1一起进行旋转。即，在晶片的研磨中，研磨头1及晶片进行旋转，而局部荷载赋予装置30静止在规定的位置。同样，在晶片的研磨中，旋转环51与研磨头1一起旋转，而静止环91静止在规定的位置。
接着，说明作为基板保持装置的研磨头1。图3是研磨头1的剖视图。研磨头1具有头主体10和保持环20。头主体10具有：与研磨头轴11(参照图1)连结的保持架43；安装在保持架43下表面的弹性膜(薄膜)45；以及允许保持环20相对于保持架43倾动及上下移动且对保持环20进行支承的球面轴承47。保持环20通过连结部件75而与球面轴承47连结，得到支承。连结部件75在保持架43内配置成可上下移动。
弹性膜45的下表面构成圆形的基板接触面，该基板接触面与晶片W的上表面(被研磨面的相反侧的面)接触。在弹性膜45的基板接触面，形成有多个通孔(未图示)。在保持架43与弹性膜45之间形成有压力室46。该压力室46与压力调整装置(未图示)连接。当加压流体(例如加压空气)供给于压力室46时，受到压力室46内的流体压力的弹性膜45就将晶片W按压到研磨垫2的研磨面2a。当压力室46内形成负压时，晶片W就利用真空吸附而被保持在弹性膜45的下表面。
保持环20围住晶片W及弹性膜45地配置。该保持环20具有：与研磨垫2接触的环部件20a；以及固定于该环部件20a上部的驱动环20b。环部件20a利用未图示的多个螺栓而与驱动环20b结合。环部件20a围住晶片W的外周缘地配置。
连结部件75具有：配置在头主体10的中心部的轴部76；以及从该轴部76放射状延伸的多个幅条78。轴部76在配置于头主体10中央部的球面轴承47内向纵向延伸。轴部76向纵向移动自如地支承于球面轴承47。驱动环20b与幅条78连接。利用这种结构，连结部件75及与其连接的保持环20就可相对于头主体10而向纵向移动。
球面轴承47具有内圈48、以及滑动自如地支承内圈48的外周面的外圈49。内圈48通过连结部件75而与保持环20连结。外圈49固定于保持架43。连结部件75的轴部76上下移动自如地支承于内圈48。保持环20通过连结部件75利用球面轴承47而被支承成可倾动。
球面轴承47允许保持环20上下移动及倾动，另一方面限制保持环20横向移动(水平方向的移动)。在晶片W的研磨中，保持环20从晶片W受到因晶片W和研磨垫2的摩擦而产生的横向的力(朝向晶片W的径向外侧的力)。该横向的力由球面轴承47承受。如此，球面轴承47在晶片W的研磨中起到这样的支承机构的作用：承受保持环20因晶片W和研磨垫2的摩擦而从晶片W承受的横向的力(朝向晶片W的径向外侧的力)，且限制保持环20的横向移动(即固定保持环20的水平方向的位置)。
在保持架43上固定有多对的驱动衬套80。各对的驱动衬套80配置在各幅条78的两侧，保持架43的旋转通过驱动衬套80而传递到保持环20，由此，头主体10和保持环20一体旋转。驱动衬套80只与幅条78接触，不妨碍连结部件75及保持环20的上下移动及倾动。
保持环20的上部与环状的保持环按压机构60连结。该保持环按压机构60将均匀的向下的荷载赋予保持环20的整个上表面(更具体地说是驱动环20b的上表面)，将保持环20的下表面(即，环部件20a的下表面)按压到研磨垫2的研磨面2a。
保持环按压机构60具有：固定于驱动环20b上部的环状的活塞61；以及与活塞61上表面连接的环状的起伏式膜片62。在起伏式膜片62的内部形成有压力室63。该压力室63与压力调整装置(未图示)连接。当加压流体(例如加压空气)供给到压力室63时，起伏式膜片62就将活塞61向下方按压，此外，活塞61将保持环20整体向下方按压。如此，保持环按压机构60将保持环20的下表面按压到研磨垫2的研磨面2a。
在保持环20的上表面固定有旋转环51。此外，在旋转环51上配置有静止环91。局部荷载赋予装置30的按压杆31的下端与静止环91连结。局部荷载赋予装置30通过按压杆31而将向下的局部荷载施加于静止环91。在晶片的研磨中，旋转环51与保持环20一起旋转，但局部荷载赋予装置30及静止环91不旋转。
图4是旋转环51及静止环91的剖视图。旋转环51具有：多个辊52；分别对这些辊52进行支承的辊轴54；以及固定辊轴54的辊壳体55。辊壳体55具有环状的形状，且固定于保持环20的上表面。辊52具有安装于辊轴54的轴承57，辊52以辊轴54为中心而旋转自如。
静止环91具有：与辊52的顶部接触的圆环轨道92；以及固定圆环轨道92的环状的轨道基座94。在圆环轨道92的下表面形成有环状槽95，各辊52的顶部与环状槽95接触。在轨道基座94的上部连结有按压杆31。
图5是表示辊52和圆环轨道92的立体图，图6是从下方看图5所示的辊52和圆环轨道92的示图。在本实施方式中，设有24个辊52。在晶片的研磨中，这些辊52与保持环20一体旋转，而圆环轨道92静止。因此，各辊52与圆环轨道92滚动接触。
局部荷载赋予装置30的荷载从圆环轨道92传递到辊52。由于辊52仅在通过荷载的作用点时承受局部荷载赋予装置30的荷载，因此，各辊52受到荷载的时间与辊的位置固定的图24所示的以往结构相比而缩短。于是，可进一步延长各辊52的寿命。
辊52的数量基于辊52的外径和圆环轨道92的直径而决定。为了荷载的顺畅的传递，最好尽量增加辊52的数量而将辊52间的间隔做小。辊52具有圆滑的外周面，并以宽大的接触面积与圆环轨道92接触，从而可传递更大的荷载。圆环轨道92放置于辊52上。辊52与圆环轨道92滚动接触。圆环轨道92的横向位置通过辊52的弯曲截面形状的角部与圆环轨道92的弯曲截面形状的角落的接触而被导向。在该情况下，局部荷载赋予装置30的荷载主要从圆环轨道92传递到辊52的外周面。
如图4所示，贯通辊52的轴承57内圈的辊轴54，支承于辊壳体55的内侧的壁和外侧的壁，且用插入内侧的壁的螺钉58而固定。因此，在辊轴54上形成有内螺纹，内螺纹的相反侧形成有嵌插一字槽螺丝刀的槽54a，以使紧固螺钉58时不空转。旋转环51搁置在保持环20的驱动环20b的上表面。驱动环20b和旋转环51由定位销(未图示)定位，旋转环51成为相对于保持环20不滑动的构造。
辊52包括：安装于辊轴54的轴承57；以及固定于轴承57外圈的轮59。轮59由耐磨损性高的树脂构成，例如由聚缩醛、PET(聚对苯二甲酸乙酯)、PPS(聚苯硫醚)、MC尼龙(注册商标)等材料构成。圆环轨道92的材料最好是不锈钢(SUS304)等耐腐蚀性高的金属。对于轴承57，使用单列深槽滚珠轴承，通过将树脂制的轮59压入轴承57的外圈，从而轮59被安装于轴承57。利用这种结构，辊52可顺畅地旋转，且可传递荷载而不会损伤圆环轨道92。
辊壳体55的内部形成有环状凹部55a，在该环状凹部55a内收容有多个辊52。各辊52的下表面、两侧面由环状凹部55a围住。在旋转环51的辊壳体55与静止环91的轨道基座94之间配置有密封件100A、100B。更具体地说，在圆环轨道92的外侧配置有外侧密封件100A，在圆环轨道92的内侧配置有内侧密封件100B。在构成环状凹部55a的两侧面及底面不存在开口，在静止环91与旋转环51之间配置有密封件100A、100B。因此，由辊52及圆环轨道92产生的磨损粉末被封入到环状凹部55a内，不会落下到研磨垫2上。
在图4所示的实施方式中，外侧密封件100A及内侧密封件100B是迷宫式密封件。外侧密封件100A具有：配置在圆环轨道92外侧的第1周壁101；以及配置在第1周壁101外侧的第2周壁102。第1周壁101从辊壳体55向上方延伸，与辊壳体55形成为一体。第2周壁102从轨道基座94向下方延伸，与轨道基座94形成为一体。在第1周壁101与第2周壁102之间形成有极微小的间隙。内侧密封件100B也同样具有：配置在圆环轨道92内侧的第1周壁101；以及配置在第1周壁101内侧的第2周壁102。
作为另一实施方式，如图7所示，外侧密封件100A也可是将静止环91与旋转环51之间的间隙封住的接触式密封件。该接触式密封件具有：配置在圆环轨道92外侧的周壁104；以及配置在周壁104外侧的唇形密封件105。周壁104从辊壳体55向上方延伸，与辊壳体55形成为一体。唇形密封件105从轨道基座94向下方延伸，且由橡胶、硅酮等弹性材料构成。唇形密封件105的端部与周壁104接触。因此，在周壁104与唇形密封件105之间不形成间隙，完全防止磨损粉末向环状凹部55a外流出。不仅仅外侧密封件100A，内侧密封件100B也可是接触式密封件。
下面，参照图8来说明从研磨头1吸引磨损粉末用的吸引系统。如图8所示，研磨装置具有与真空源(例如真空泵)P连接的吸引管线108。该吸引管线108的顶端与静止环91连接。
图9是吸引管线108、静止环91及旋转环51的放大剖视图。如图9所示，在构成静止环91的环状的轨道基座94及圆环轨道92上，形成有向纵向贯通的通孔109。该通孔109与由辊壳体55的环状凹部55a形成的空间110连通。多个辊52被收容在环状凹部55a内。
吸引管线108与形成于静止环91的上述通孔109连接，因此，吸引管线108与由环状凹部55a形成的空间110连通。如上所述，由于辊52与圆环轨道92滚动接触，因此产生磨损粉末。这种磨损粉末被封入在环状凹部55a内。吸引管线108对存在于环状凹部55a内的磨损粉末进行吸引，从辊壳体55(即旋转环51)去除磨损粉末。
形成于圆环轨道92的通孔109有可能促进辊52磨损。因此，通孔109最好设在圆环轨道92施加于辊52的荷载为最小的位置。理想的是如图8所示，通孔109最好位于按压杆(按压部件)31的相反侧。也可设置多个吸引管线108。为了提高维护保养性，吸引管线108最好可从静止环91上取下。在该情况下，最好设置用于将吸引管线108与静止环91之间的间隙密封的密封件(例如O形圈)。
下面，说明本发明的另一实施方式。不特别说明的本实施方式的结构及动作，由于是与上述的实施方式相同的，故省略其重复说明。
图10是表示本发明的另一实施方式的研磨装置的示意图。如图10所示，局部荷载赋予装置30固定于头臂16。研磨中的保持环20绕其轴心旋转，但局部荷载赋予装置30不与保持环20一体旋转，其位置是固定的。在保持环20的上方配置有静止环91。在保持环20与静止环91之间配置有多个辊53。静止环91与局部荷载赋予装置30连结。
静止环91不旋转，其位置是固定的。多个辊53被保持于静止环91，辊53与旋转的保持环20滚动接触。局部荷载赋予装置30通过静止环91及辊53而将向下的局部荷载赋予保持环20的一部分。向下的局部荷载通过静止环91及辊53而传递到保持环20，保持环20对研磨垫2的研磨面2a进行按压。在晶片的研磨中将向下的局部荷载赋予保持环20的一部分的理由是，主动控制晶片的周缘部(边缘部)的外形。
图11是表示局部荷载赋予装置30的立体图。不特别说明的局部荷载赋予装置30的结构及动作，由于是与图2所示的实施方式相同的，故省略其重复说明。
研磨头1以自身的轴心为中心进行旋转，而局部荷载赋予装置30由于固定于头臂16而不与研磨头1一起旋转。即，在晶片的研磨中，研磨头1及晶片进行旋转，而局部荷载赋予装置30静止在规定的位置。同样，在晶片的研磨中，静止环91静止在规定的位置。
图12是研磨头1的剖视图。不特别说明的研磨头1的结构及动作，由于是与图3所示的实施方式相同的，故省略其重复说明。
局部荷载赋予装置30的按压杆31的下端与静止环91连结。局部荷载赋予装置30通过按压杆31而将向下的局部荷载施加于静止环91。此外，向下的局部荷载通过辊53而传递到保持环20。
使用二根按压杆31有几个理由。第一理由是，为了防止按压杆31倾动而变得不稳定。第二理由是，为了使静止环91不以按压杆31为中心进行旋转。第三理由是，由于二根按压杆31的荷载点位于二根按压杆31的中间点，因此，荷载点位于各个按压杆31的按压点的内侧，使静止环91的按压点的相反侧不上浮。
图13是表示按压杆31、静止环91及辊53的侧视图。如图13所示，二个球面轴承131设在按压杆31与静止环91之间。二个球面轴承131构成为可将二根按压杆31分别支承成倾动自如，起到可向多个方向倾斜的自由倾动接头的功能。在本实施方式中，荷载传递部由二根按压杆31及二个球面轴承131构成。
图14是图13所示的球面轴承131的放大图。各球面轴承131具有：与静止环91的顶部一体形成的轴承壳体132；以及与轴承壳体132点接触的圆筒突起部133。轴承壳体132具有圆筒状的凹陷部132a。圆筒突起部133与按压杆31的下端形成为一体。圆筒突起部133具有球面状的下端面133a，且该球面状的下端面133a与轴承壳体132的凹陷部132a的底面点接触。
圆筒突起部133宽松地嵌入凹陷部132a，在球面状的下端面133a与凹陷部132a的底面点接触的状态下，圆筒突起部133可在凹陷部132a内向所有方向倾斜。因此，与圆筒突起部133连接成一体的按压杆31可向多个方向倾斜。轴承壳体132也可与静止环91分体设置。例如，具有圆筒状的凹陷部132a的轴承壳体132也可固定在静止环91的上表面。
作为可向多个方向倾斜的自由倾动接头的二个球面轴承131，可允许(吸收)局部荷载赋予装置30和保持环20的相对倾斜。因此，即使在局部荷载赋予装置30和保持环20产生倾斜的情况下，在线性导向件38与线性杆39(参照图11)之间也不会产生过大的摩擦阻力，另外按压杆31也不会产生过剩的应力。于是，局部荷载赋予装置30可将想要的局部荷载赋予保持环20。
图15是表示自由倾动接头的另一实施方式的示图。在图15所示的实施方式中，自由倾动接头140装入二根按压杆31。更具体地说，按压杆31分割为上侧按压杆31A和下侧按压杆31B，上侧按压杆31A与桥架32连接，下侧按压杆31B与静止环91连接。自由倾动接头140设在上侧按压杆31A与下侧按压杆31B之间，将上侧按压杆31A与下侧按压杆31B连结成可倾动。在本实施方式中，荷载传递部由二根按压杆31及自由倾动接头140构成。
自由倾动接头140具有：上侧接头部件141；下侧接头部件142；以及将上侧接头部件141和下侧接头部件142连结成互相旋转自如的枢轴143。如图16所示，上侧接头部件141和下侧接头部件142构成为，能够以枢轴143为中心倾斜。
图17是表示装入图15所示的自由倾动接头140后的局部荷载赋予装置30及研磨头1的立体图。枢轴143的轴心沿保持环20的径向延伸，自由倾动接头140仅可向垂直于枢轴143轴心的方向倾斜。更具体地说，自由倾动接头140，在二根按压杆31与静止环91连结的部位仅可向保持环20的切线方向倾斜。
自由倾动接头140可允许(吸收)局部荷载赋予装置30和保持环20的相对倾斜。因此，即使在局部荷载赋予装置30和保持环20产生倾斜的情况下，在线性导向件38与线性杆39(参照图11)之间也不会产生过大的摩擦阻力，另外按压杆31也不会产生过剩的应力。于是，局部荷载赋予装置30可将想要的局部荷载赋予保持环20。
图18是表示荷载传递部的另一实施方式的示图。在本实施方式中，在图15所示的自由倾动接头140上，组合有图13及图14所示的自由倾动接头(球面轴承)131。在本实施方式中，荷载传递部由二根按压杆31、自由倾动接头140及自由倾动接头(球面轴承)131构成。自由倾动接头140，在二根按压杆31与静止环91连结的部位仅可向保持环20的切线方向倾斜，自由倾动接头131可在360度的范围内向所有方向自由倾斜。本实施方式的其它结构，由于是与图15所示的结构相同的，故省略其重复说明。
图19是表示荷载传递部的又一实施方式的示图。在本实施方式中，作为按压部件，使用一个按压块150来代替二根按压杆31。自由倾动接头140装入按压块150。更具体地说，按压块150分割为上侧按压块150A和下侧按压块150B，上侧按压块150A与桥架32连接，下侧按压块150B与静止环91连接。自由倾动接头140设在上侧按压块150A与下侧按压块150B之间，将上侧按压块150A与下侧按压块150B连结成可倾动。本实施方式的其它结构，由于是与图15所示的结构相同的，故省略其重复说明。
图20是表示荷载传递部的又一实施方式的示图。在本实施方式中，在二根按压杆31上，分别装入作为振动吸收部件的弹簧155。本实施方式的其它结构，由于是与图15所示的结构相同的，故省略其重复说明。
弹簧155装入下侧按压杆31B，并构成为，对因研磨垫2的表面凹凸等引起的保持环20的上下方向的振动进行吸收。另外，弹簧155也可装入上侧按压杆31A。采用本实施方式，自由倾动接头140可允许(吸收)局部荷载赋予装置30和保持环20的相对倾斜，且作为振动吸收部件的弹簧155可吸收保持环20的上下方向的振动。因此，局部荷载赋予装置30可将想要的局部荷载赋予保持环20。
图21是表示荷载传递部的又一实施方式的示图。在本实施方式中，组合有：图15所示的自由倾动接头140；图13及图14所示的自由倾动接头(球面轴承)131；以及图20所示的弹簧155。本实施方式的其它结构，由于是与图15所示的结构相同的，故省略其重复说明。
在图20及图21所示的实施方式中，也可代替弹簧155，而将橡胶用作为振动吸收部件。
上述的实施方式，是以本发明所属的技术领域中具有通常知识的人员能实施本发明为目的而描述的。上述实施方式的各种变形例若是技术人员就当然可实施，本发明的技术构思还可适用于其它的实施方式。因此，本发明不限于所描述的实施方式，应由基于权利要求书所定义的技术构思的最大范围来解释。

Claims (18)

1.一种研磨装置，其特征在于，具有：
头主体，该头主体使基板旋转并将该基板按压到研磨面；
保持环，该保持环围住所述基板地配置，与所述头主体一起旋转并按压所述研磨面；
旋转环，该旋转环固定于所述保持环，与所述保持环一起旋转；
静止环，该静止环配置在所述旋转环上；以及
局部荷载赋予装置，该局部荷载赋予装置通过所述旋转环及所述静止环而将局部荷载施加于所述保持环的一部分，
所述旋转环具有与所述静止环接触的多个辊。
2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述多个辊分别具有：轴承；以及安装于所述轴承的外圈的轮，所述轮由树脂或橡胶构成。
3.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述旋转环具有辊壳体，该辊壳体形成有收容所述多个辊的环状凹部。
4.如权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，还具有与所述静止环连接的吸引管线，
所述吸引管线与由所述环状凹部形成的空间连通。
5.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，还具有配置在所述旋转环与所述静止环之间的密封件。
6.如权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，所述密封件是迷宫式密封件。
7.如权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，所述密封件是将所述旋转环与所述静止环之间的间隙封住的接触式密封件。
8.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述静止环具有与所述多个辊接触的圆环轨道。
9.一种研磨装置，其特征在于，具有：
头主体，该头主体使基板旋转并将该基板按压到研磨面；
保持环，该保持环围住所述基板地配置，与所述头主体一起旋转并按压所述研磨面；
静止环，该静止环配置在所述保持环的上方；以及
局部荷载赋予装置，该局部荷载赋予装置通过所述静止环而将局部荷载施加于所述保持环的一部分，
所述局部荷载赋予装置具有与所述静止环连结的荷载传递部，
所述荷载传递部具有允许所述局部荷载赋予装置和所述保持环的相对倾斜的机构。
10.如权利要求9所述的研磨装置，其特征在于，所述机构是自由倾动接头。
11.如权利要求10所述的研磨装置，其特征在于，所述自由倾动接头，在所述荷载传递部与所述静止环连结的部位仅可向所述保持环的切线方向倾斜。
12.如权利要求11所述的研磨装置，其特征在于，所述荷载传递部具有：
与所述静止环连结的按压部件；以及
固定于所述按压部件的所述自由倾动接头。
13.如权利要求10所述的研磨装置，其特征在于，所述自由倾动接头可向多个方向倾斜。
14.如权利要求13所述的研磨装置，其特征在于，所述荷载传递部具有：
用于传递所述局部荷载的二个按压杆；以及
将所述二个按压杆分别支承成倾动自如的二个球面轴承，
所述自由倾动接头由所述二个球面轴承构成。
15.如权利要求14所述的研磨装置，其特征在于，所述二个球面轴承具有：
二个轴承壳体；以及
分别与所述二个轴承壳体点接触的二个突起部。
16.如权利要求10所述的研磨装置，其特征在于，所述荷载传递部还具有振动吸收部件。
17.如权利要求16所述的研磨装置，其特征在于，所述振动吸收部件是弹簧。
18.如权利要求16所述的研磨装置，其特征在于，所述振动吸收部件是橡胶。
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