JP2000094309A - ポリッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転ヘッドとこの回転ヘッドを回転駆動させ
る回転軸の間に生じる抵抗力の軽減を図り、かつ回転駆
動時の姿勢が安定して回転ヘッドへの追従性が向上した
ポリッシング装置を提供すること。 【解決手段】 被研磨材３３を保持する保持手段２２を
有し、この保持手段２２に保持された被研磨材３３を定
盤４０へ押圧して研磨加工を行うポリッシング装置２０
において、保持手段２２に駆動力を伝達する回転軸２１
と、回転軸２１と保持手段２２を連結する軸受手段２３
と、回転軸２１と一体的に設けられ、保持手段２２の周
方向に対向配置される部分を有する取付部材２９と、取
付部材２９と保持手段２２の間に周方向に所定の間隔で
設けられ、この取付部材２９と保持手段２２の間で抗力
を与える弾性部材４２と、を具備することを特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハやガ
ラス基板等に形成された薄膜等を研磨加工するポリッシ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超ＬＳＩ等に使用される半導体ウエハの
表面を平坦にする研磨加工においては、極めて高い品質
が要求されている。この半導体ウエハをポリッシング装
置で研磨加工するためには、定盤等の固定部位に設けら
れた研磨布に対し、被研磨材である半導体ウエハを、例
えば保持手段にワックス等を用いて貼付け或いは真空吸
着して保持し、この保持された半導体ウエハの加工面を
上記研磨布に加圧した状態として、この半導体ウエハの
加工面と研磨布を相対的に移動させ、上記半導体ウエハ
の加工面の研磨加工を行う。

【０００３】この研磨加工において、加工面の高平坦度
を実現するためには、加工面と研磨布面の平行度を高精
度に維持すること、及び加工面への加圧を均一にする必
要がある。

【０００４】加工面と研磨布面との平行度を高精度に維
持する方法としては、図７に示すように、半導体ウエハ
を支持する保持手段１０を球面軸受１１を用いて支持す
る方法があり、また加工面への加圧を均一にする方法と
しては、被研磨材を水や空気のような加圧流体を介在さ
せて保持することで、半導体ウエハに作用する加圧力を
均等にする方法等が知られている。

【０００５】また、近年ＣＭＰ（化学的・機械的研磨）
なる半導体ウエハに形成された導膜の平坦化を行う加工
方法が存在する。このＣＭＰにおいては、上記半導体ウ
エハに形成された薄膜を、より高精度に平坦化すること
が必要とされる。しかしながら、このＣＭＰにおいて
も、基本的には研磨加工であるため、機構的には同様の
ものとなっている。

【０００６】ここで、従来のポリッシング装置の構成を
図６に示す。このポリッシング装置１は半導体ウエハ２
を真空吸着して保持する回転ヘッド３を有している。こ
の回転ヘッド３には、複数の吸引管４が形成されてお
り、この吸引管４が配管５を介して不図示の吸引手段に
連結されている。回転ヘッド３には、回転軸６が回動自
在に取り付けられている。この回転軸６には、その下端
側に軸受７が設けられている。この軸受７は、回転軸６
の下端に形成された凹形状部分７ａと、この凹形状部分
７ａに対して面接触で取り付けられる球形状を為す球体
７ｂとより構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のポリ
ッシング装置１においては、回転軸６に付与された回転
駆動力をトルク伝達ピン８から回転ヘッド３に設けられ
た伝達ピン３ａを介して回転ヘッド３まで伝達してい
る。そして、半導体ウエハ２を加圧し、定盤９上に貼付
された研磨布９ａに対して加圧力Ｎを負荷して回転駆動
させている。

【０００８】しかしながら、上記回転軸６の下端に存す
る軸受７は、面接触を為して接触しているため、加圧力
Ｎを付与すると、球体７ａと凹形状部分７ｂとの間に摩
擦による抵抗を生じさせることになる。そのため、押圧
力Ｎの付与により抵抗が生じた場合には、その抵抗の分
だけ回転ヘッド３がスムーズに動けなくなる。すなわ
ち、仮に回転ヘッド３に速度変化が生じても、この摩擦
によって速度変化に対する応答性が悪化し、回転ヘッド
３の動きが妨げられる。

【０００９】また、回転ヘッド３に対して回転力Ｆを作
用させて回転駆動を行う場合には、トルク伝達ピン８を
介して回転力Ｆが回転ヘッド３に伝達させるが、軸受７
の回動中心は球体７ｂの中心部分Ｏであり、回転力Ｆの
作用点（伝達ピン３ａとトルク伝達ピン８の接する点）
との間には所定間隔ａが存して回転モーメントＦ×ａが
生じる。

【００１０】同様に、回転ヘッド３に保持された半導体
ウエハ２と研磨布９との間に生じる抵抗力をＷ、球体７
ｂの中心部分Ｏと研磨布９ａ上面との距離をｂとする
と、この場合の抵抗力の作用点は研磨布９ａと半導体ウ
エハ２の接触面であるため、回転モーメントＷ×ｂが生
じる。

【００１１】このように、回転力や抵抗力の力の作用点
と、軸受７の回転中心とが一致せずに、上述のように距
離が存していたため余分な回転モーメントが生じ、回転
駆動時のバランスが取れずにその姿勢が不安定になり、
半導体ウエハ２の追従性を悪化させていた。

【００１２】本発明は上記の事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、回転ヘッドとこの回転
ヘッドを回転駆動させる回転軸の間に生じる抵抗力の軽
減を図り、かつ回転駆動時の姿勢が安定して回転ヘッド
への追従性が向上したポリッシング装置を提供しようと
するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、被研磨材を保持する保持手
段を有し、被研磨材を定盤に押圧して研磨加工を行うポ
リッシング装置において、駆動力を伝達する回転軸とこ
れと一体的に回転駆動する取付部材とを有する第１の駆
動力伝達手段と、前記保持手段に一体的に設けられ前記
取付部材からの駆動力を前記保持手段に伝達する第２の
駆動力伝達手段とを有し、前記取付部材と前記保持手段
の間に所定の抗力を与えるべく設けられた弾性部材とを
有することを特徴としている。

【００１４】請求項２記載の発明は、前記回転軸と前記
保持手段との間に設けられた軸受手段を有し、該軸受手
段の回動中心と、前記第２の駆動力伝達手段において前
記取付部材から駆動力が伝達される作用点とが同一平面
上にあることを特徴とする請求項１記載のポリッシング
装置である。

【００１５】請求項３記載の発明は、被研磨材を保持す
る保持手段を有し、被研磨材を定盤に押圧して研磨加工
を行うポリッシング装置において、駆動力を伝達する回
転軸とこれと一体的に回転駆動する取付部材とを有する
第１の駆動力伝達手段と、前記保持手段に一体的に設け
られ前記取付部材からの駆動力を前記保持手段に伝達す
る第２の駆動力伝達手段と、前記回転軸と前記保持手段
との間に設けられた軸受手段とを有し、前記軸受手段の
回動中心と、前記第２の駆動力伝達手段において前記取
付部材から駆動力が伝達される作用点とが同一平面上に
あることを特徴としている。

【００１６】請求項４記載の発明は、被研磨材を保持す
る保持手段を有し、この保持手段に保持された被研磨材
を定盤へ押圧して研磨加工を行うポリッシング装置にお
いて、上記保持手段に駆動力を伝達する駆動力伝達手段
と、上記駆動力伝達手段と一体的に設けられ、上記保持
手段の周方向に対向配置される部分を有する取付部材
と、上記取付部材及び上記保持手段の間に設けられた中
間部材と、上記取付部材と上記中間部材間を連結する１
組以上の第１のリンク機構と、上記保持手段と上記中間
部材とを上記第１のリンク機構とは異なる向きに配置さ
れて連結すると共に、この第１のリンク機構と共に被研
磨材の研磨加工面上の同じ１点を回動中心とする第２の
リンク機構と、上記取付部材と保持手段の間に周方向に
沿って適宜の間隔で設けられ、この取付部材と保持手段
の間で所定の抗力を与える弾性部材と、を具備すること
を特徴としている。

【００１７】請求項５記載の発明は、被研磨材を保持す
る保持手段を有し、この保持手段に保持された被研磨材
を定盤へ押圧して研磨加工を行うポリッシング装置にお
いて、上記保持手段に駆動力を伝達する駆動力伝達手段
と、上記駆動力伝達手段と一体的に設けられ、上記保持
手段の周方向に対向配置される部分を有する取付部材
と、上記取付部材及び上記保持手段の間に設けられた中
間部材と、上記取付部材と上記中間部材間を連結する１
組以上の第１のリンク機構と、上記保持手段と上記中間
部材とを上記第１のリンク機構とは異なる向きに配置さ
れて連結すると共に、この第１のリンク機構と共に被研
磨材の研磨加工面上の同じ１点を回動中心とする第２の
リンク機構と、上記第１のリンク機構と上記中間体の間
に設けられ、この第１のリンク機構に復元力を与えるよ
うに設けられた第１の復元手段と、上記第２のリンク機
構と上記中間体の間に設けられ、この第２のリンク機構
に復元力を与えるように設けられた第２の復元手段と、
を具備することを特徴としている。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項４記載のポ
リッシング装置であって、上記第１のリンク機構と上記
中間体の間に設けられ、この第１のリンク機構に復元力
を与えるように設けられた第１の復元手段と、上記第２
のリンク機構と上記中間体の間に設けられ、この第２の
リンク機構に復元力を与えるように設けられた第２の復
元手段と、を具備することを特徴としている。

【００１９】請求項７記載の発明は、上記研磨面上の１
点は、被研磨材の中心位置であることを特徴とする請求
項４乃至請求項６のいずれかに記載のポリッシング装置
である。

【００２０】請求項８記載の発明は、上記第１のリンク
機構及び第２のリンク機構は互いに直交するように設け
られていることを特徴とする請求項４乃至請求項７のい
ずれかに記載のポリッシング装置である。

【００２１】請求項１の発明によると、第１の駆動力伝
達手段と第２の駆動力伝達手段とが設けられ、取付部材
と保持手段の間に所定の抗力を与えるべく弾性部材が設
けられているため、被研磨材の加工時に押圧力が付与さ
れることで取付部材と保持手段の間で押圧力に応じて増
大する摩擦力を減じることが可能となる。

【００２２】これによって、保持手段の姿勢変化が生じ
た場合でもその保持手段の動きがスムーズになり、よっ
て被研磨材に余分な力を作用させることが無くなる。ま
た、保持手段に速度変化が生じた場合でも、摩擦力が減
じられるため、保持手段の追従性が良好となり、この保
持手段の速度変化を良好に被研磨材に伝達させることが
可能となっている。

【００２３】請求項２の発明によると、前記回転軸と前
記保持手段との間に設けられた軸受手段を有し、該軸受
手段の回動中心と、前記第２の駆動力伝達手段において
前記取付部材から駆動力が伝達される作用点とが同一平
面上にあるため、この支持軸に回転モーメントが生じる
のを防止することが可能となっている。

【００２４】それによって、回転軸に余分な回転モーメ
ントが付与されないため、被研磨材の研磨状態を良好に
することが可能となっている。請求項３の発明による
と、第１の駆動力伝達手段、第２の駆動力伝達手段及び
軸受手段を有し、この軸受中心と第２の駆動力伝達手段
において取付部材から駆動力が伝達される作用点とが同
一平面上にあるため、加工時に押圧力が付与されること
で取付部材と保持手段の間で押圧力に応じて増大する摩
擦力を減じることが可能となっている。

【００２５】それにより、保持手段の姿勢変化が生じた
場合でも、その保持手段の動きがスムーズになり、よっ
て被研磨材に余分な力を作用させることが無く、また速
度変化が生じた場合でも、摩擦力が減じられて保持手段
の追従性が良好となり、保持手段の速度変化を良好に被
研磨材に伝達させることが可能となっている。

【００２６】請求項４の発明によると、中間部材と取付
部材及び保持手段とを連結する第１のリンク機構及び第
２のリンク機構が設けられ、これら第１のリンク機構及
び第２のリンク機構の回動中心が上記被研磨材の研磨加
工面上の１点であると共に、上記取付部材と保持手段の
間に周方向に沿って適宜の間隔で設けられ、この取付部
材と保持手段の間で所定の抗力を与える弾性部材が設け
られた構成のため、第１のリンク機構及び第２のリンク
機構の回動中心が被研磨材の研磨加工面上の１点を中心
として各リンク機構が回動することで被研磨材に生じる
回転モーメントを無くすることが可能となり、被研磨材
の平行度を高精度に維持することが可能となる。これと
共に、弾性部材によって被研磨材の研磨加工時に押圧力
が付与されることで上記第１のリンク機構及び第２のリ
ンク機構で押圧力に応じて増大する摩擦力を減じること
が可能となる。

【００２７】これによって、保持手段の姿勢変化が生じ
た場合でもその保持手段の動きがスムーズとなり、よっ
て被研磨材に余分な力を作用させることが無くなる。ま
た、保持手段に速度変化が生じた場合でも、摩擦力が減
じられるため、保持手段の追従性が良好となり、よって
動きがスムーズとなり、この保持手段の速度変化を良好
に被研磨材に伝達させることが可能となっている。

【００２８】請求項５の発明によると、上記第１のリン
ク機構と上記中間体の間に設けられ、第１のリンク機構
に復元力を与えるように設けられた第１の復元手段と、
上記第２のリンク機構と中間体の間に設けられ、この第
２のリンク機構に復元力を与えるように設けられた第２
の復元手段と、を具備するため、保持手段の姿勢を維持
するための復元力をこれら第１及び第２の復元手段で与
えることが可能となっている。

【００２９】そのため、保持手段が傾斜した状態のまま
研磨加工を行う等の高精度な研磨加工を行う場合の不具
合を防止することが可能となっている。請求項６の発明
によると、上記取付部材と保持手段の間で所定の抗力を
与える弾性部材が設けられると共に、上記第１の復元手
段及び第２の復元手段も具備した構成であるため、弾性
部材によって被研磨材の研磨加工時に押圧力が付与され
ることで上記第１のリンク機構及び第２のリンク機構で
押圧力に応じて増大する摩擦力を減じることが可能とな
り、保持手段の姿勢変化が生じた場合でもその保持手段
の動きがスムーズとなって被研磨材に余分な力を作用さ
せることが無くなる。

【００３０】また、これと共に、保持手段の姿勢を復元
するための復元力を第１及び第２のの復元手段も与える
ことが可能となっている。請求項７の発明によると、上
記研磨面上の１点は、被研磨材の中心位置であるため、
被研磨材を一層良好に研磨加工することが可能となって
いる。

【００３１】請求項８の発明によると、上記第１のリン
ク機構及び第２のリンク機構は互いに直交するように設
けられているため、上記保持手段の回動を良好に行える
ものとなっている。

【００３２】

【発明の実施の形態】（第一の実施の形態）以下、本発
明の一実施の形態について、図１に基づいて説明する。
ポリッシング装置２０は、上端が図示されない駆動源に
連結された回転軸２１を有しており、駆動源で生じる駆
動力を下端側に設けられ、半導体ウエハ（被研磨材）３
３の保持手段である回転ヘッド２２に伝達している。

【００３３】回転軸２１の下端部には、回転ヘッド２２
に対しての摺動を滑らかにするための自動調心タイプの
軸受機構２３が設けられている。この軸受機構２３は、
回転軸２１の下端部で球の一部を構成するように設けら
れた球状部２４、この球状部２４に接触してこの外面を
転動するボール体２５、これら球状部２４及びボール体
２５を外方から覆ってボール体２５が内壁に内接するよ
うに設けられた受け部２６より構成されている。この軸
受機構２３は、この軸受機構２３の中心点Ｏを回動中心
として所定範囲内でいずれの方向にも回動自在な構成と
なっている。

【００３４】受け部２６の外面には、回転ヘッド２０を
連動するように突出部３２が設けられており、さらにそ
の外方に支持ピン２７が径方向外方に向かい突出して形
成されている。この支持ピン２７は、上記受け部２６に
対して周方向に所定間隔で配置され、他方の端部にベア
リング２８を設けている。また、この支持ピン２７の軸
中心の高さは、軸受機構２３の回転中心である中心点Ｏ
と同一高さとなるように構成されている。

【００３５】ここで、上記回転軸２１には、これと一体
的に上部取り付け部材２９が設けられている。この上部
取り付け部材２９は、上記回転ヘッド２２とほぼ同程度
の外径を有して形成されており、図２に示すように、ベ
アリング２８が位置する部分の後述するスカート部３１
には、溝状に切り欠いた切り欠き部３０が形成されてい
る。

【００３６】この上部取り付け部材２９の外周部分に
は、下方に向かいスカート部３１が突出形成されてい
る。このスカート部３１は、回転ヘッド２２の上面と所
定の距離を有して離間対向して設けられている。上記し
た回転軸２１及び上部取り付け部材２９、スカート部３
０により第１の駆動力伝達手段を構成し、受け部２６、
支持ピン２７及び突出部３２により第２の駆動力伝達手
段を構成している。

【００３７】回転ヘッド２２の被研磨材３３を保持する
部分は保持プレート３４となっている。保持プレート３
４は、その下面で被研磨材３３を吸着して良好に保持す
ることが可能となっている。このため、保持プレート３
４の下面側に設けられた保持面３５には、多数の吸引管
３６が形成されており、さらに保持プレート３４の内部
には吸引管３６が連通する空間部３７が形成されてい
る。

【００３８】空間部３７に連通して、バキューム配管３
８が設けられている。バキューム配管３８は、保持プレ
ート３４及び回転軸２１の内部に上下方向に連通して形
成されていて、また回転軸２１と保持プレート３４の間
は回転ヘッド２２の角度変化に対応できるようにフレキ
シブルな配管部材３９となっている。

【００３９】このバキューム配管３８は、不図示の吸引
手段と連通して設けられており、この吸引手段が作動す
ることで保持面３５に被研磨材３３を吸着保持させるこ
とが可能となっている。

【００４０】なお、上記回転ヘッド２２に対向して図示
しない駆動源に連結された回転テーブル４０が設けられ
ており、この回転テーブル４０の上面の被研磨材３３に
対向する面には研磨布４１が設けられている。そして、
被研磨材３３の研磨加工を行う場合には、この研磨布４
１に対して被研磨材３３を押し付けて、その後にこの押
し付けが可能な構成としている。

【００４１】上記回転テーブル４０と上部取り付け部材
２９のスカート部３１の間には、ばね４２がこれらの外
周に沿って適宜の間隔で取り付けられている。このばね
４２は、そのばね定数が被研磨材３３を回転テーブル４
０に押圧する押圧力とほぼ同等に設定している。

【００４２】以上のような構成を有するポリッシング装
置２０の作用について、以下に説明する。被研磨材３３
の研磨加工を行うに際しては、不図示の吸引手段を作動
させて回転ヘッド２２の保持プレート３４に被研磨材３
３を吸着保持させる。そして、この後に回転軸２１を下
方に駆動させて被研磨材３３を研磨布４１に押し付け、
この回転軸２１を回転駆動（自転及び公転）させると共
に回転テーブル４０も回転駆動させる。それによって、
被研磨材３３の研磨加工が行われ、加工面の平坦化が為
される。

【００４３】ここで、被研磨材３３に与えられる押圧力
をＮとすると、この押圧力Ｎが与えられた場合には、複
数箇所に等配して設けられたばね４２がこの押圧力Ｎと
釣り合いを為す。すなわち、押圧力Ｎは上記軸受機構２
３に何等力を作用していない状態に等しくなる。

【００４４】そのため、回転速度の変化などが生じて
も、この軸受機構２３に生じる押圧力の影響が小さくな
るので応答性が良好となり、また摩擦力にともなって発
生するモーメントの影響を小さくすることが可能とな
る。

【００４５】また、支持ピン２７の軸中心と軸受機構２
３の中心点Ｏとが同一直線上に位置するように設けられ
ているので、被研磨材３３の研磨加工時に回転軸２１か
ら支持ピン２７に伝達されることで加わる回転力Ｆによ
る回転モーメントの発生を防止することが可能となって
いる。

【００４６】このような構成のポリッシング装置２０に
よると、上記回転ヘッド２２と上部取り付け部材２９の
間にばね４２が設けられ、このばね４２はそのばね定数
を押圧力Ｎを打ち消すような値を有しているため、押圧
力Ｎが上記軸受機構２３に作用した場合でも、このばね
４２によって押圧力Ｎが打ち消される。

【００４７】そのため、上記軸受機構２３には、この押
圧力Ｎによって増大する摩擦力が存しない状態となり、
よって回転ヘッド２２に姿勢変化が生じても軸受機構２
３に存する摩擦力でこの姿勢変化を維持しようとはせ
ず、スムーズに動いて被研磨材３３に余分な力を与える
ことが無くなる。

【００４８】それによって、より被研磨材３３の研磨加
工を良好に行なうことが可能となっている。また、軸受
機構２３に摩擦力が存しない状態とすることが可能とな
るため、回転軸２１に速度変化が生じた場合でも、回転
ヘッド２２の追従性を良好にすることが可能となる。こ
れにより、速度変化を良好に被研磨材３３に伝達させる
ことが可能となっている。

【００４９】更に、受け部２６から外方に向かって支持
ピン２７が延出して設けられ、軸受機構２３の中心点Ｏ
が支持ピン２７の中心軸線上にあるように設けられてい
るため、支持ピン２７と軸受機構２３の間に距離が存し
ない構成であり、よって支持ピン２７に回転モーメント
が生じるのを防止することが可能となっている。

【００５０】そのため、支持ピン２７に余分な回転モー
メントが付与しなく、回転軸２１に対する回転駆動の追
従性が良好となると共に、被研磨材３３の高精度な研磨
加工を行なうことが可能となる。

【００５１】以上、本発明の第一の実施の形態について
説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっ
ている。以下それについて述べる。上記実施の形態で
は、弾性部材としてばね４２を用いた構成を示したが、
弾性部材はばね４２に限られず、押圧力Ｎと所定の釣り
合いを保つものであれば、如何なる部材であっても構わ
ない。

【００５２】また、上記実施の形態においては、軸受機
構２３として球状部２４、ボール体２５及び受け部２６
からなる構成について述べたが、軸受機構２３もこれに
限られず、他の軸受を構成としても構わない。

【００５３】さらに、軸受機構２３の回動中心の中心点
Ｏと、支持ピン２７の中心軸の高さが等しければ、どの
ような構成であっても構わない。その他、本発明の要旨
を変更しない範囲において、種々変形可能となってい
る。

【００５４】（第二の実施の形態）以下、本発明の第二
の実施の形態について、図３乃至図５に基づいて説明す
る。

【００５５】本実施の形態のポリッシング装置５０は、
上述の実施の形態と同様な回転軸５１を有しており、こ
の回転軸５１は上部取り付け部材５２と一体的に設けら
れている。この上部取り付け部材５２は、後述するリン
ク機構５６をこの下面側で支持するものであり、そのた
めこの上部取り付け部材５２の下面には、リンク機構５
６の一部分を為す、ブロック状に形成されて所定の内径
を有する二組の軸受部５３が、下方へ突出するように設
けられている。

【００５６】二組の軸受部５３は、回転軸５１の中心位
置を挟んで対向するように設けられており、また各々の
軸受部５３は、夫々一対のブロック体５４を有してい
る。このブロック体５４は、所定間隔を有して対向する
ように設けられており、また所定の径を有する貫挿孔５
５が夫々形成され、夫々対になるブロック体５４の貫挿
孔５５の軸線が一致するように設けられている。更に、
二組の軸受部５３の夫々の軸線は、互いに平行でかつ研
磨加工する被研磨材３３の加工面と平行となるように設
けられている。

【００５７】軸受部５３には、図３乃至図５に示すよう
に、所定の長さを有してリンク機構５６を構成する一組
の第１のリンク部材５７ａ，５７ｂが回動自在に設けら
れている。この第１のリンク部材５７ａ，５７ｂは、軸
受部５３の一対のブロック体５４の間隔より若干狭い幅
を有して設けられており、またこの両端部には突出して
形成された係止ピン５８が設けられている。そして、一
端側の係止ピン５８が軸受部５３の貫挿孔５５に挿通さ
れることによって、この第１のリンク部材５７ａ，５７
ｂが回動自在となるように設けられている。

【００５８】他端側の係止ピン５８は、中間体５９の軸
受部６０により軸支されるように設けられている。この
軸受部６０に形成された貫挿孔６１には、第１のリンク
部材５７ａ，５７ｂの他方側の係止ピン５８が挿通さ
れ、この第１のリンク部材５７ａ，５７ｂの回動によっ
て中間体５９が所定方向に揺動可能に設けられている。

【００５９】貫挿孔５５，６１の軸線は互いに平行であ
り、図４はこの平行軸に垂直な面である（すなわち、図
４は図３の矢印Ａの方向から見た図である。）。図４の
リンク部材５７ａ，５７ｂの軸線を含んだ面の交点は、
被研磨材３３の加工面上にある。交点Ｏからリンク部材
５７ａの貫挿孔５５，６１までの距離と、リンク部材５
７ｂの貫挿孔５５，６１までの距離は同一にしている。

【００６０】また、上記第１のリンク部材５７ａ，５７
ｂと直交する方向の中間体５９の長手方向の両端部に
も、第２のリンク部材６３ａ，６３ｂを取り付けるため
の軸受部６２が軸受部５３と同様な構成を有して設けら
れている。この場合、軸受部６２は、中間体５９の上方
に位置するように設けられており、またこの軸受部６２
に形成された貫挿孔６４には、図５に示すように、第２
のリンク部材６３ａ，６３ｂの一端側の係止ピン６５が
軸支されるようになっている。

【００６１】第２のリンク部材６３ａ，６３ｂの他方側
は、回転ヘッド６６に設けられた軸受部６７に軸支され
るようになっている。この軸受部６７の貫挿孔６８に
も、上記第２のリンク部材６３ａ，６３ｂの他方側の係
止ピン６５が軸支されるようになっている。貫挿孔６
４，６８の軸線は互いに平行であり、図５はこの平行軸
に垂直な方向から見た図である（すなわち、図３の矢印
Ｂから見た図。）。図５のリンク部材６３ａ，６３ｂの
軸線を含んだ面の交点も、図４の交点Ｏと同一であり、
被研磨材３３の加工面上に位置する。交点Ｏからリンク
部材６３ａの貫挿孔６４，６８までの距離とリンク部材
６３ｂの貫挿孔６４，６８までの距離は同一にしてい
る。このため、回転ヘッド６６は、中間体５９に対して
所定方向に揺動可能に設けられている。

【００６２】回転ヘッド６６の下方には、これと一体的
に形成された保持プレート６９が形成されている。この
保持プレート６９は、下面で被研磨材３３を吸着または
接着等の方法によって良好に保持するために、この下面
が高精度な平行度を有するように形成されている。そし
てこの下面に被研磨材３３が、例えばワックス等によっ
て貼付されるようになっている。

【００６３】第１のリンク部材５７ａ，５７ｂの互いの
軸線は、非作動時には被研磨材３３の加工面の１点Ｏで
交差するように設けられており、また第２のリンク部材
６３ａ，６３ｂも同様となっている。従って、保持プレ
ート６９に被研磨材３３が貼付された場合、この被研磨
材３３の加工面に被研磨材３３の回転中心が位置するよ
うに設けられている。

【００６４】上部取り付け部材５２の外周側の下面側に
は、下方に向かい突出部７０が適宜の間隔で突出形成さ
れている。この突出部７０は内部に空間部７１を有して
おり、この空間部７１の内部にばね７２が設けられてい
る。ばね７２の下端側は、ロッド体７３の上端側の受け
部７３ａに取り付けられており、この突出部７０の下端
からロッド体７３が突出する構成となっている。このば
ね７２のばね定数は、被研磨材３３を押圧して回転駆動
させるときの押圧力に対応した大きさに形成されてい
る。

【００６５】ロッド体７３の下端側は、回転ヘッド６６
の外周側に取り付けられており、この回転ヘッド６６に
対して外周側で均等に付勢力を与える構成となってい
る。そのため、被研磨材３３の研磨加工時に回転ヘッド
６６の姿勢変化によるこの回転ヘッド６６の傾斜が生じ
ても、この傾斜した状態を修正する付勢力を与える構成
となっている。

【００６６】上記第１のリンク部材５７ａ，５７ｂに
は、第１のリンク付勢手段７４ａ，７４ｂが取り付けら
れている。この第１のリンク付勢手段７４ａ，７４ｂ
は、上記中間体５９の第１のリンク部材５７ａ，５７ｂ
と対向する部分にこの第１のリンク部材５７ａ，５７ｂ
と垂直を為すように形成された孔部７５を有しており、
そしてこの孔部７５の内部にばね７６が設けられてい
る。

【００６７】このばね７６には、孔部７５の端部から突
出して設けられたロッド体７７が付勢されて設けられて
いる。ロッド体７７には、受け部７８が一体的に設けら
れており、この受け部７８でばね７６の付勢力を受け止
める構成となっている。また、ロッド体７７の他端側
は、第１のリンク部材５７ａ，５７ｂに対して回動自在
となるように取り付けられており、それによってばね７
６の付勢力を第１のリンク部材５７ａ，５７ｂに付与し
ている。

【００６８】このばね７６により夫々の第１のリンク付
勢手段７４ａ，７４ｂに対して付勢力を与えており、ポ
リッシング装置５０の回転軸５１の軸線と第１のリンク
部材５７ａ，５７ｂの軸線とが、通常は被研磨材３３の
研磨面上の交点Ｏで交わるようになっている。

【００６９】また、上記第２のリンク部材６３ａ，６３
ｂに対しても付勢力を与えるために、第２のリンク付勢
手段７９ａ，７９ｂが上述の第１のリンク付勢手段７４
ａ，７４ｂと同様に設けられている。すなわち、この第
２のリンク付勢手段７９ａ，７９ｂも中間体５９に孔部
８０を有し、この孔部８０にばね８１を具備すると共
に、受け部８３が形成されたロッド体８２が孔部８０の
ばね８１の付勢力を受け止める構成となっている。

【００７０】それによって、この第２のリンク部材６３
ａ，６３ｂにも夫々付勢力が与えられており、ポリッシ
ング装置５０の回転軸５１の軸線と第２のリンク部材５
７ａ，５７ｂの軸線とが、通常は被研磨材３３の研磨面
上の交点Ｏで交わるようになっている。すなわち、回転
軸５１の軸線、第１のリンク部材５７ａ，５７ｂの軸線
及び第２のリンク部材６３ａ，６３ｂの軸線が、全て被
研磨材３３の研磨面上の交点Ｏで交差する構成となって
いる。

【００７１】以上のような構成を有するポリッシング装
置５０の作用について、以下に説明する。被研磨材３３
の研磨加工を行う場合には、上述の第一の実施の形態と
同様に、不図示の吸引手段を作動させて回転ヘッド６６
の保持プレート６９に被研磨材３３を吸着保持させ、こ
れを回転テーブル４０の上面に貼付された研磨布４１に
押圧する。適宜の押圧力で押圧した後に、回転軸５１を
回転駆動させると共に回転テーブル４０も回転駆動させ
る。それによって、被研磨材３３の研磨加工が為されて
平坦化される。

【００７２】ここで、上述の第一の実施の形態と同様
に、被研磨材３３に与える押圧力をＮとすると、押圧力
Ｎが与えられた場合には、ばね７２が押圧力Ｎと釣り合
いを為し、それによってリンク機構５６に何等力を作用
していない状態に等しくなる。

【００７３】よって、回転速度の変化などが生じた場合
でも、リンク機構５６に生じる押圧力の影響が小さくな
るため応答性が良好となり、よってリンク機構５６に生
じる摩擦抵抗を小さくすることが可能となる。これによ
り、回転駆動時に生じる摩擦力によるモーメントの影響
を小さくすることが可能となっている。

【００７４】また、本実施の形態では、ベアリングでは
なくリンク機構２３を用いており、第１のリンク部材５
７ａ，５７ｂと第２のリンク部材６３ａ，６３ｂの軸線
の交点が、１点Ｏで交差するように設けられており、さ
らにこの交点Ｏが被研磨材３３の加工面上に位置するの
で、被研磨材３３の加工面に所定の力が加わった場合で
も、第１のリンク部材５７ａ，５７ｂ及び第２のリンク
部材６３ａ，６３ｂの回動によって、一部のみへの押圧
力の集中を回避でき、被研磨材３３に均一な力を加える
ことが可能となっている。

【００７５】また、これら第１のリンク部材５７ａ，５
７ｂ及び第２のリンク部材６３ａ，６３ｂにより、回転
中心が交点Ｏに擬制され、それによって被研磨材３３の
加工面に回転モーメントが何等生じさせず、均一な研磨
加工を行うことが可能となっている。

【００７６】このような構成のポリッシング装置５０に
よると、上部取り付け部材５２の空間部７１内部にばね
７２が設けられ、このばね７２のばね定数が上記被研磨
材３３を押圧して回転駆動させるときの押圧力に対応し
た大きさを有しているため、この押圧力の付与によりリ
ンク機構５６に付与される押圧力を低減することが可能
となっている。

【００７７】そのため、リンク機構５６に姿勢変化が生
じた場合でも、このリンク機構５６における摩擦力が減
じられるので、動きがスムーズになり、よって被研磨材
３３に余分な力を作用させることが無く、そのため被研
磨材３３の研磨加工をより高精度に行なうことが可能と
なっている。

【００７８】また、第１のリンク部材５７ａ，５７ｂお
よび第２のリンク部材６３ａ，６３ｂから構成されるリ
ンク機構５６を設け、このリンク機構５６によって被研
磨材３３の研磨面上の１点Ｏに回動中心が擬制されるた
め、この回動中心Ｏとの間に何等距離が存しなく、被研
磨材３３に何等回転モーメントが作用することが無くな
り、被研磨材３３の平行度を高精度に維持して研磨加工
を行なうことが可能となる。

【００７９】これと共に、第１のリンク部材５７ａ，５
７ｂには第１のリンク付勢手段７４ａ，７４ｂが設けら
れ、また第２のリンク部材６３ａ，６３ｂには第２のリ
ンク付勢手段７９ａ，７９ｂが設けられたため、これら
第１のリンク部材５７ａ，５７ｂ及び第２のリンク部材
６３ａ，６３ｂに姿勢変化が生じても、姿勢変化した状
態を維持せずに復元することが可能となっている。

【００８０】このため、一定の姿勢に維持できるので、
被研磨材３３の姿勢を安定させて高精度な研磨加工を行
なうことが可能となっている。更に、回動中心Ｏは、回
転軸５１の軸線上に位置しており、被研磨材３３の回転
中心となっているため、被研磨材３３の研磨加工を一層
良好に行なうことが可能となっている。

【００８１】また、第１のリンク部材５７ａ，５７ｂと
第２のリンク部材６３ａ，６３ｂは、互いに直交するよ
うに設けられているため、回転ヘッド６６に生じる回動
をより良好に行なえるものとなっている。

【００８２】以上、本発明の第二の実施の形態について
述べたが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となって
いる。以下、それについて述べる。上記実施の形態で
は、第１のリンク部材５７ａ，５７ｂ及び第２のリンク
部材６３ａ，６３ｂの二組のリンク部材からなるリンク
機構５６について述べたが、リンク部材は二組以上であ
っても、良好に回動できる構成であれば構わない。

【００８３】また、ばね７２，７６，８１は他の弾性部
材を用いる構成としても構わない。更に、第１のリンク
付勢手段７４ａ，７４ｂ及び第２のリンク付勢手段７９
ａ，７９ｂの第１のリンク部材５７ａ，５７ｂ及び第２
のリンク部材６３ａ，６３ｂへの取り付け位置は、上述
には限られず、中間体５９に設けない構成としても構わ
ない。その他、本発明の要旨を変更しない範囲におい
て、種々変形可能となっている。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
取付部材と保持手段の間に弾性部材を設けることで、被
研磨材の研磨加工時に押圧力が付与されることで上記軸
受手段で押圧力に応じて増大する摩擦力を減じることが
可能となる。

【００８５】これによって、保持手段の姿勢変化が生じ
た場合でもその保持手段の動きがスムーズとなり、よっ
て被研磨材に余分な力を作用させることが無くなる。ま
た、保持手段に速度変化が生じた場合でも、摩擦力が減
じられるため、保持手段の追従性が良好となり、よって
軸受手段の動きがスムーズとなり、この保持手段の速度
変化を良好に被研磨材に伝達させることが可能となる。

【００８６】また、回動部材の回動中心と支持軸の中心
軸線が同一直線となるように設けたため、この支持軸に
回転モーメントが生じるのを防止することが可能となっ
ている。それによって、回動部材に余分な回転モーメン
トが付与されないため、被研磨材の研磨状態を良好とす
ることが可能となる。

【００８７】更に、第１のリンク機構及び第２のリンク
機構の回動中心が上記被研磨材の研磨加工面上の１点で
あると共に、上記取付部材と保持手段の間に周方向に沿
って適宜の間隔で設けられ、この取付部材と保持手段の
間で所定の抗力を与える弾性部材が設けられたポリッシ
ング装置においては、被研磨材に生じる回転モーメント
を無くすることが可能となり、被研磨材の平行度を高精
度に維持することが可能となる。これと共に、弾性部材
によって被研磨材の研磨加工時に押圧力が付与されるこ
とで上記第１のリンク機構及び第２のリンク機構で押圧
力に応じて増大する摩擦力を減じることが可能となる。

【００８８】また、第１のリンク機構に復元力を与える
ように第１の復元手段、及び第２のリンク機構と中間体
の間に、第２のリンク機構に復元力を与えるように第２
の復元手段が設けられたポリッシング装置においては、
保持手段の姿勢を維持するための復元力をこれら第１及
び第２の復元手段で与えることが可能となる。そのた
め、保持手段が傾斜した状態のまま研磨加工を行う等の
高精度な研磨加工を行う場合の不具合を防止することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態に係わるポリッシン
グ装置の構成を示す側断面図。

【図２】同実施の形態に係わるポリッシング装置の構成
を示す側面図。

【図３】本発明の第二の実施の形態に係わるポリッシン
グ装置の構成を示す斜視図。

【図４】同実施の形態に係わるポリッシング装置の図３
のＡ方向から見た側断面図。

【図５】同実施の形態に係わるポリッシング装置の図３
のＢ方向から見た側断面図。

【図６】従来のポリッシング装置の構成を示す側断面
図。

【図７】従来の球面軸受で加圧ヘッドを支持するポリッ
シング装置の構成を示す図。

【符号の説明】

２０，５０…ポリッシング装置 ２１，５１…回転軸 ２２，６６…回転ヘッド ２３…軸受機構 ２７…支持ピン ２９，５２…上部取り付け部材 ３３…半導体ウエハ ３４，６９…保持プレート ４０…回転テーブル ４１…研磨布 ４２，７２，７６，８１…ばね ５３，６０，６２，６７…軸受部 ５５，６１，６４，６８…貫挿孔 ５６…リンク機構 ５７ａ，５７ｂ…第１のリンク部材 ５９…中間体 ６３ａ，６３ｂ…第２のリンク部材 ７０…突出部 ７４ａ，７４ｂ…第１のリンク付勢手段 ７９ａ，７９ｂ…第２のリンク付勢手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被研磨材を保持する保持手段を有し、被
   研磨材を定盤に押圧して研磨加工を行うポリッシング装
   置において、 駆動力を伝達する回転軸とこれと一体的に回転駆動する
   取付部材とを有する第１の駆動力伝達手段と、 前記保持手段に一体的に設けられ前記取付部材からの駆
   動力を前記保持手段に伝達する第２の駆動力伝達手段と
   を有し、 前記取付部材と前記保持手段の間に所定の抗力を与える
   べく設けられた弾性部材とを有することを特徴とするポ
   リッシング装置。
2. 【請求項２】 前記回転軸と前記保持手段との間に設け
   られた軸受手段を有し、該軸受手段の回動中心と、前記
   第２の駆動力伝達手段において前記取付部材から駆動力
   が伝達される作用点とが同一平面上にあることを特徴と
   する請求項１記載のポリッシング装置。
3. 【請求項３】 被研磨材を保持する保持手段を有し、被
   研磨材を定盤に押圧して研磨加工を行うポリッシング装
   置において、 駆動力を伝達する回転軸とこれと一体的に回転駆動する
   取付部材とを有する第１の駆動力伝達手段と、 前記保持手段に一体的に設けられ前記取付部材からの駆
   動力を前記保持手段に伝達する第２の駆動力伝達手段
   と、 前記回転軸と前記保持手段との間に設けられた軸受手段
   とを有し、 前記軸受手段の回動中心と、前記第２の駆動力伝達手段
   において前記取付部材から駆動力が伝達される作用点と
   が同一平面上にあることを特徴とするポリッシング装
   置。
4. 【請求項４】 被研磨材を保持する保持手段を有し、こ
   の保持手段に保持された被研磨材を定盤へ押圧して研磨
   加工を行うポリッシング装置において、 上記保持手段に駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、 上記駆動力伝達手段と一体的に設けられ、上記保持手段
   の周方向に対向配置される部分を有する取付部材と、 上記取付部材及び上記保持手段の間に設けられた中間部
   材と、 上記取付部材と上記中間部材間を連結する１組以上の第
   １のリンク機構と、 上記保持手段と上記中間部材とを上記第１のリンク機構
   とは異なる向きに配置されて連結すると共に、この第１
   のリンク機構と共に被研磨材の研磨加工面上の同じ１点
   を回動中心とする第２のリンク機構と、 上記取付部材と保持手段の間に周方向に沿って適宜の間
   隔で設けられ、この取付部材と保持手段の間で所定の抗
   力を与える弾性部材と、 を具備することを特徴とするポリッシング装置。
5. 【請求項５】 被研磨材を保持する保持手段を有し、こ
   の保持手段に保持された被研磨材を定盤へ押圧して研磨
   加工を行うポリッシング装置において、 上記保持手段に駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、 上記駆動力伝達手段と一体的に設けられ、上記保持手段
   の周方向に対向配置される部分を有する取付部材と、 上記取付部材及び上記保持手段の間に設けられた中間部
   材と、 上記取付部材と上記中間部材間を連結する１組以上の第
   １のリンク機構と、 上記保持手段と上記中間部材とを上記第１のリンク機構
   とは異なる向きに配置されて連結すると共に、この第１
   のリンク機構と共に被研磨材の研磨加工面上の同じ１点
   を回動中心とする第２のリンク機構と、 上記第１のリンク機構と上記中間体の間に設けられ、こ
   の第１のリンク機構に復元力を与えるように設けられた
   第１の復元手段と、 上記第２のリンク機構と上記中間体の間に設けられ、こ
   の第２のリンク機構に復元力を与えるように設けられた
   第２の復元手段と、 を具備することを特徴とするポリッシング装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載のポリッシング装置であっ
   て、 上記第１のリンク機構と上記中間体の間に設けられ、こ
   の第１のリンク機構に復元力を与えるように設けられた
   第１の復元手段と、 上記第２のリンク機構と上記中間体の間に設けられ、こ
   の第２のリンク機構に復元力を与えるように設けられた
   第２の復元手段と、 を具備することを特徴とするポリッシング装置。
7. 【請求項７】 上記研磨面上の１点は、被研磨材の中心
   位置であることを特徴とする請求項４乃至請求項６のい
   ずれかに記載のポリッシング装置。
8. 【請求項８】 上記第１のリンク機構及び第２のリンク
   機構は互いに直交するように設けられていることを特徴
   とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載のポリッ
   シング装置。