JP2024042729A - ワーク研磨装置およびワーク研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの所定の領域ごとに意図した押圧力で押圧可能で、それらの押圧力を簡易に変更可能で、ワークを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨可能なワーク研磨装置およびワーク研磨方法を提供する。【解決手段】ワーク研磨装置１０は、上部に上下動且つ回転可能なヘッド軸１８が固定されたヘッドベース部２０と、下部に下面にワークＷが保持される保持部材３４とを備える研磨ヘッド１２が、保持部材３４の上面側に、上下動可能な仕切り部３６と、その内周側に第１流体室５０と、外周側に第２流体室５６とが設けられ、第１流体室５０内及び第２流体室５６内がそれぞれ別々に加圧または減圧可能に構成され、仕切り部３６は、少なくとも第１流体室５０内と第２流体室５６内との間に圧力差が発生可能に第１流体室５０内と第２流体室５６内とが仕切られる位置まで下降可能に構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク研磨装置およびワーク研磨方法に関する。

定盤の上方に設けられた研磨ヘッドの下面に保持されたワークを、定盤上面に貼付された研磨パッドに押圧すると共に、定盤および研磨ヘッドを相対的に運動させてワークを研磨するワーク研磨装置が知られている（特許文献１：特開２０１０－２４０７６７号公報）。

特許文献１に例示されるワーク研磨装置においては、研磨ヘッドが、その外形部をなすヘッド部材と、ヘッド部材に弾性部材を介して上下動可能に吊持された保持プレートを備えると共に、ヘッド部材と保持プレートの間に流体室が画成されている。当該流体室内に流体が供給されて加圧されることで保持プレートが下方へ押し下げられ、保持プレートの下面側に保持されたワークが定盤（研磨面）に押圧されて研磨される。

特開２０１０－２４０７６７号公報

ここで、特許文献１に例示されるように、流体室内を加圧することにより上方からワークを押圧するワーク研磨装置においては、必ずしもワークの全領域に完全に均一な押圧力がかからず、一例として、一般に、ワークの中央部に対して周縁部にかかる押圧力が不安定になり易い。したがって、ワーク全体を平坦な形状に研磨するには、ワークの所定の領域ごとに（例えば、中央部と周縁部とに）意図した押圧力で押圧可能な構成が求められる。また、研磨前のワークは，中央部近傍と周縁部近傍の厚さにバラつきがあることも想定される。このため、必ずしもワーク全面を均一に加工するだけではなく、研磨前の厚さバラつきを修正して、ワーク全体を平坦に仕上げる等の需要もある．このような様々な研磨条件に係る需要に応えるためには、ワークの所定の領域ごとに意図した押圧力で押圧可能で、所定の領域ごとの押圧力を簡易に変更可能なワーク研磨装置が望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、ワークの所定の領域ごとに意図した押圧力で押圧可能で、それらの押圧力を簡易に変更可能で、ワークを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨可能なワーク研磨装置およびワーク研磨方法を提供することを目的とする。

本発明は、一実施形態として以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。

本発明に係るワーク研磨装置は、上面に研磨パッドが貼付され、水平面内で回転する定盤と、上部にヘッドベース部と、下部に保持部材と、を備え、前記ヘッドベース部の上面に上下動可能且つ回転可能なヘッド軸が固定され、前記保持部材の下面にワークが保持され、前記ヘッド軸を介して前記ワークを回転させながら下降させて、下方で回転する前記定盤の上面の前記研磨パッドに前記ワークを押圧して研磨する研磨ヘッドと、を備え、前記研磨ヘッドは、前記保持部材の上面側に、第１流体室と、前記第１流体室よりも外周側に第２流体室と、前記第１流体室および前記第２流体室との間に上下動可能な仕切り部と、が設けられ、前記第１流体室および前記第２流体室は、それぞれ別々に流体が供給および排出可能で、前記第１流体室内および前記第２流体室内がそれぞれ別々に加圧または減圧可能に構成され、前記仕切り部は、少なくとも前記第１流体室内と前記第２流体室内との間に圧力差が発生可能に前記第１流体室内と前記第２流体室内とが仕切られる位置まで下降可能に構成されていることを特徴とする。

これによれば、下面にワークを保持する保持部材の上面側から仕切り部を、その内外周側に形成される第１流体室および第２流体室間に圧力差が発生可能な位置まで下降させて両流体室を仕切ることで、第１流体室内および第２流体室内の圧力をそれぞれ制御できる。したがって、第１流体室に対応するワーク領域、および第２流体室に対応するワーク領域もしくはワークの外側領域またはそれら両方に亘る領域にかかる圧力をそれぞれ制御できる。したがって、ワークおよびその外側領域含む領域を径方向に分割した各々の領域を意図した押圧力で押圧でき、それらの押圧力を自由に調整して簡易に変更できる。その結果、ワークを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することができる。

また、前記仕切り部の上下動機構は限定されない。一例として、前記仕切り部は、前記ヘッドベース部に連結されており、前記ヘッド軸を介して上下動する前記ヘッドベース部に連動して上下動する構成とされるとよい。または、他の例として、前記仕切り部は、前記ヘッドベース部に対して上下動可能に吊持されており、さらに前記仕切り部の上方には、内部に流体が供給および排出可能な第３流体室が設けられており、前記第３流体室内が加圧または減圧されることによって前記仕切り部が上下動する構成とされるとよい。

また、前記仕切り部は、下降して前記保持部材を押圧することによって、前記保持部材を介して、前記ワークおよび前記ワークの外側領域を含む領域における前記仕切り部の下面に対応する領域が押圧可能な押付け機構部であることが好ましい。これによれば、仕切り部である押付け機構部を下降させてシート体を押圧することで、保持部材を介して押付け機構部の下面に対応するワーク領域もしくはワークの外側領域またはそれら両方に亘る領域を押圧することができる。また、押付け機構部の押圧力を制御することによって、当該押圧領域にかかる押圧力を制御できる。このように、仕切り部を押付け機構部とする構成によれば、ワークおよびその外側領域含む領域をより細かく分割して、各々の領域を意図した押圧力で押圧でき、それらの押圧力を簡易に変更し、ワークを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することができる。

また、前記押付け機構部の下面、または前記保持部材の上面における前記押付け機構部の下面に対応する領域内に、押付け部材が着脱可能に設けられていることが好ましい。これによれば、押付け機構部による押圧領域を自由に設定して簡易に変更することができる。したがって、それに応じて、押付け機構部（押付け部材）の内外周側の各々の押圧領域も自由に設定して簡易に変更することができる。

また、前記押付け部材は、アタッチメントを介して前記押付け機構部の下面に着脱可能に設けられていることが好ましい。これによれば、押付け部材をより簡易に着脱できると共に、押付け機構部の押圧力を押付け部材全体に均一に伝達して、より設定に沿った高精度な押圧が可能になる。

また、一例として、前記研磨ヘッドは、以下の構成とするとよい。すなわち、前記研磨ヘッドは、前記ヘッドベース部が、上面中央部に前記ヘッド軸が固定されたベース天板、および前記ベース天板の下面中央部に突設された軸部を有し、前記ヘッドベース部の下方に位置し、第１吊持部材を介して前記ヘッドベース部に対して上下動可能に設けられたワークガイドを有し、前記仕切り部が、前記ワークガイドの下方に位置し、外周側において、第２吊持部材を介して前記ワークガイドに対して上下動可能に吊持され、内周側において、前記軸部に連結され、または、第３吊持部材を介して吊持され、前記軸部の下端に設けられた保持プレートを有し、前記保持部材が、前記保持プレートの下方に位置して設けられ、周縁部が前記ワークガイドに固定されたシート体であり、前記第１流体室が、前記仕切り部の内周側に、前記シート体の上面と前記保持プレートの下面との間に形成され、前記第２流体室が、前記仕切り部の外周側に、前記仕切り部の外周面と前記ワークガイドの内周面との間に形成されている。

また、本発明に係るワーク研磨方法は、研磨ヘッドの下部に設けた保持部材の下面にワークを保持し、前記研磨ヘッドを回転させながら下降させて、回転する定盤の上面に貼付された研磨パッドに上方から前記ワークを押圧して研磨するワーク研磨方法であって、前記保持部材の上面側に、上下動可能で、下降させることで前記保持部材を押圧可能な押付け機構部を設けると共に、前記押付け機構部の内周側に第１流体室を、前記押付け機構部の外周側に第２流体室を、それぞれ形成し、前記第１流体室内の圧力を制御することによって、前記第１流体室に対応する前記ワークの相対的に中央部側の領域または前記ワークの全領域にかかる圧力を制御し、前記第２流体室内の圧力を制御することによって、前記第２流体室に対応する前記ワークの相対的に周縁部側の領域もしくは前記ワークの外側領域、または前記ワークの相対的に周縁部側の領域および前記ワークの外側領域の両方に亘る領域にかかる圧力を制御し、前記押付け機構部の押圧力を制御することによって、前記第１流体室による圧力制御領域と前記第２流体室による圧力制御領域との間に位置する前記押付け機構部の下面に対応する領域にかかる押圧力を制御して、前記ワークを設定された厚さ形状に研磨することを特徴とする。

これによれば、第１流体室による圧力制御領域に対応するワークの相対的に中央部側の領域またはワークの全領域と、第２流体室による圧力制御領域に対応するワークの相対的に周縁部側の領域もしくはワークの外側領域またはそれら両方に亘る領域と、それらの間に位置する領域で押付け機構部による押圧力制御領域に対応するワーク領域もしくはワークの外側領域またはそれら両方に亘る領域と、にかかる圧力をそれぞれ独立して制御できる。その結果、ワークを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することができる。

本発明によれば、ワークの所定の領域ごとに意図した押圧力で押圧することができて、所定の領域ごとの押圧力を簡易に変更することもできる。その結果、ワークを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することができる。

本発明の実施形態に係るワーク研磨装置の研磨ヘッドの例を示す概略図（正面断面図）である。 本発明の実施形態に係るワーク研磨装置の研磨ヘッドの他の例を示す概略図（正面断面図）である。 図１に示す研磨ヘッドの駆動部の例を示す概略図（正面断面図）である。 図１に示す研磨ヘッドおよび定盤の配置について説明する説明図であって、本発明の実施形態に係るワーク研磨装置の例を示す概略図（平面図）である。 本発明の実施形態に係るワーク研磨方法に適用可能な本発明の他の実施形態に係るワーク研磨装置の研磨ヘッドの例を示す概略図（正面断面図）である。 実施形態に係るワーク研磨方法に、本実施形態に係るワーク研磨装置を適用して、ワークを押圧した際の当該ワークの荷重分布を示す写真である。 実施形態に係るワーク研磨方法に、本実施形態に係るワーク研磨装置を適用して、ワークを押圧した際の当該ワークの研磨量を示すグラフである。

（ワーク研磨装置）
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳しく説明する。本実施形態に係るワーク研磨装置１０は、ウェハ（例えば、シリコンウェハ）等の平板状（特に、円板状）のワークＷを研磨ヘッド１２によって保持し、定盤１４へ押圧しながら、研磨ヘッド１２と定盤１４とを相対的に運動させて研磨する装置である。

図１は、本実施形態に係る研磨ヘッド１２の例を示す概略図（正面断面図）である。また、図２は、本実施形態に係る研磨ヘッド１２の他の例を示す概略図（正面断面図）である。以下、図１に沿って本実施形態に係る研磨ヘッド１２について説明する。また、図２については、図１と相違する構成についてのみ説明し、図１と共通する構成については同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、煩雑さを避けるために説明を省略する。図１に示すように、研磨ヘッド１２は、下面にワークＷを被研磨面Ｗａを下方に向けた状態で水平に保持して回転させると共に、水平面内で回転する定盤１４上面の研磨パッド１６に押圧してワークＷを研磨する作用を有する。

符号２０はヘッドベース部２０であって、ベース天板２０ａ、ベース天板２０ａの外縁部から下方に延びるリング状の側壁部２０ｂ、およびベース天板２０ａの下面中央部に下方に向けて突設された軸部２０ｃを有している。ヘッドベース部２０の上面中央部には、上方に延びるヘッド軸１８が固定されている。ヘッド軸１８は、後述する駆動部６４により軸線を中心として回転する。したがって、ヘッドベース部２０は、ヘッド軸１８と共に、ヘッド軸１８を中心として回転する。また、ヘッド軸１８は、後述する駆動部６４により上下動する。したがって、ヘッドベース部２０は、ヘッド軸１８と共に上下動する。

次に、ヘッドベース部２０の下方に位置して、ガイド天板２２ａ、ガイド天板２２ａの外縁部から下方に延びる押圧リング部２２ｂ、および押圧リング部２２ｂの下面に設けられたリテーナリング２２ｃを有するワークガイド２２が設けられている。ワークガイド２２は、ワークＷの研磨時に、リテーナリング２２ｃでワークＷを囲むようにしてワークＷの外側領域の研磨パッド１６を押圧することによって、ワークＷを後述するシート体３４の下面に保持する作用を有する。

ワークガイド２２（ガイド天板２２ａ）は、外周側において、ヘッドベース部２０の側壁部２０ｂに、第１吊持部材２４を介して吊持されている。また、内周側において、ヘッドベース部２０の軸部２０ｃ外周上に、第４吊持部材２６を介して吊持されている。また、第１吊持部材２４と第４吊持部材２６とは、図１に示すように、一体として構成されてよいが、勿論別々に構成されてもよい（不図示）。

このように、ワークガイド２２は、第１吊持部材２４および第４吊持部材２６を介してヘッドベース部２０に吊持されている。本実施形態に係る第１、第４吊持部材２４、２６は、いずれもゴム材料のダイアフラムから形成されており、ワークガイド２２は、第１、第４吊持部材２４、２６の形状変化を介して、ヘッドベース部２０に対して上下動する構成となっている。また、ワークガイド２２は、ヘッドベース部２０が回転すると、その回転力が第１、第４吊持部材２４、２６を介して伝達されて、回転される構成となっている。第１、第４吊持部材２４、２６は、上記のようにワークガイド２２を上下動可能に吊持できるものであれば、その構成、材料は限定されない。すなわち、ダイアフラムに限定されず、例えばベローズ等としてもよい。また、ゴム材料に限定されず、樹脂材料、金属材料等としてもよい。

ヘッドベース部２０（ベース天板２０ａ）の下面と、ワークガイド２２（および第１、第４吊持部材２４、２６）の上面との間に第４流体室２８が形成されている。第４流体室２８内は、圧力調整機構９６が設けられる第４流路３０を介して流体が供給および排出可能となっており、第４流体室２８内を正圧にしてワークガイド２２を下方へ押し下げたり、一方、第４流体室２８内を負圧にしてワークガイド２２を上方へ浮かせたりすることができる。図１および図３に、供給路および排出路からなる第４流路３０の供給路を示す。なお、圧力調整機構９６は、流体の圧縮装置や電磁弁等に例示され、複数設けられてもよい。これにより、リテーナリング２２ｃに押圧力を付加したり、逆に弱めたり調整することができる。したがって、ワークＷの研磨時に、リテーナリング２２ｃでワークＷの外側領域の研磨パッド１６を押圧することにより、回転されるワークＷの横滑り（径方向の飛び出し）を防止できる。また、リテーナリング２２ｃの押圧力を調整して、ワークＷの外側領域の研磨パッド１６をワークＷの被研磨面Ｗａとほぼ面一になるように押圧することにより、ワークＷのエッジ部（ワークＷの周縁部のうち、特に外縁の部分）の過研磨を防止できる。さらに、後述するシート体３４のテンションを変化させてワークＷの研磨形状に影響を与えることができる。

本実施形態では、流体を空気とし、第４流体室２８内の空気圧が調整される構成となっているが、この構成に限定されず、例えば流体が水、油等とされてもよい。なお、本願において第４流体室２８は必須の構成ではないが、第４流体室２８が設けられる場合には、第１、第４吊持部材２４、２６は、ヘッドベース部２０の下面と、ワークガイド２２の上面との間に密閉空間を形成するように構成される。

次に、軸部２０ｃの下端には、保持プレート３２が固定されている。また、保持プレート３２（および後述する押付け機構部３６）の下方に位置して、シート体３４がその周縁部３４ａをワークガイド２２（押圧リング部２２ｂの下面）に固定されている。すなわち、ワークガイド２２は、押圧リング部２２ｂの下面に、シート体３４を挟んで、リテーナリング２２ｃを有して構成されている。シート体３４は、特許請求の範囲でいう、ワークＷを保持する機能を有する保持部材の一例である。後述するように、シート体３４の下面にワークＷが保持されることによって、ワークＷ研磨時にはワークＷが押圧されたり、研磨時以外の時にはワークＷが搬送されたりする。シート体３４は、一例として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の可撓性を有する樹脂材料アクリロニトリルブタジエンラバー（ＮＢＲ）等のゴム材料等を用いて形成されるが、これに限定されない。

次に、ワークガイド２２の内側には、押付け機構部３６が配設されている。押付け機構部３６は、後述するように、特許請求の範囲でいう、保持部材（ここでは、シート体３４）の上面側に、内周側の圧力調整可能な流体室（ここでは、後述する第１流体室５０）と外周側の圧力調整可能な流体室（ここでは、後述する第２流体室５６）との間に位置して設けられて、少なくとも両流体室５０、５６間に圧力差が発生可能な位置まで下降して両流体室５０、５６を仕切る機能を有する仕切り部の一例である。

押付け機構部３６は、図１に示すように、ワークガイド２２の下方に位置し、外周側において、ワークガイド２２に第２吊持部材３８を介して吊持されている。第２吊持部材３８は、ゴム材料のダイアフラムから形成されており、形状変化が可能となっている。また、押付け機構部３６は、内周側において、軸部２０ｃに揺動可能に軸支されて連結されている。この揺動機構４２としては、一例として、球面軸受等が設けられる。これにより、押付け機構部３６は、軸部２０ｃを中心として円弧状に上下方向に揺動するように動作して、ワークガイド２２に対して上下動する構成となっている。なお、第２吊持部材３８は、上記のように押付け機構部３６を上下動可能に吊持できるものであれば、第１、第４吊持部材２４、２６と同様にその構成、材料は限定されない。

本実施形態によれば、押付け機構部３６は、ワークＷの研磨時に、ヘッドベース部２０に連動して下降してシート体３４に当接すると、さらに下降されるヘッドベース部２０からの押圧力が軸部２０ｃを介して伝達されて、シート体３４を介してワークＷおよび／またはワークＷの外側領域（より詳しくは、ワークＷおよびワークＷの外側領域を含む領域における押付け機構部３６の下面に対応する領域）を機械的に押圧する作用を有する。このとき、後述する駆動部６４により研磨ヘッド１２の高さ位置が調整されることによって、押付け機構部３６の押圧力を調整できる。なお、本実施形態に係る押付け機構部３６によれば、ワークＷおよびワークＷの外側領域の研磨パッド１６にシート体３４を介して当接した際に揺動し、その押付け面が常時ワークＷおよびワークＷの外側領域の研磨パッド１６に平行に維持されるため、均等な押圧力でワークＷおよびワークＷの外側領域を押圧することが可能となっている。

また、他の例として、押付け機構部３６は、図２に示すように、外周側において、ワークガイド２２に第２吊持部材３８を介して吊持され、且つ、内周側において、第３吊持部材４０を介して吊持される構成でもよい。第２吊持部材３８と第３吊持部材４０とは、図２に示すように、一体として構成されてよいが、勿論別々に構成されてもよい（不図示）。この構成では、第３吊持部材４０も、第２吊持部材３８と同様にゴム材料のダイアフラムから形成されており、押付け機構部３６は、第２、第３吊持部材３８、４０の形状変化を介して、ワークガイド２２およびヘッドベース部２０に対して上下動する構成となっている。また、押付け機構部３６は、ヘッドベース部２０が回転すると、その回転力が第２、第３吊持部材３８、４０を介して伝達されて、回転される構成となっている。なお、第３吊持部材４０も、上記のように押付け機構部３６を上下動可能に吊持できるものであれば、第２吊持部材３８と同様にその構成、材料は限定されない。

この例では、図２に示すように、ワークガイド２２（ガイド天板２２ａ）（および第４吊持部材２６）の下面と、押付け機構部３６（および第２、第３吊持部材３８、４０）の上面との間に第３流体室４４が形成されている。第３流体室４４内は、圧力調整機構９６が設けられる第３流路４６を介して流体が供給および排出可能となっており、第３流体室４４内を正圧にして押付け機構部３６を下方へ押し下げたり、一方、第３流体室４４内を負圧にして押付け機構部３６を上方へ浮かせたりして、押付け機構部３６が上下動可能となっている。図２に、供給路および排出路からなる第３流路４６の供給路を示す。なお、圧力調整機構９６は、流体の圧縮装置や電磁弁等に例示され、複数設けられてもよい。これにより、押付け機構部３６に押圧力を付加したり、逆に弱めたり調整することができる。したがって、押付け機構部３６は、ワークＷの研磨時に、流体の圧力によってシート体３４を介してワークＷおよび／またはワークＷの外側領域（より詳しくは、ワークＷおよびワークＷの外側領域を含む領域における押付け機構部３６の下面に対応する領域）を任意の押圧力で押圧する作用を有する。本例では、流体を空気とし、第３流体室４４内の空気圧が調整される構成となっているが、この構成に限定されず、例えば流体が水、油等とされてもよい。なお、本例のように、第３流体室４４が設けられる場合には、第２、第３、第４吊持部材２６、３８、４０は、ワークガイド２２の下面と、押付け機構部３６の上面との間に密閉空間を形成するように構成される。

なお、図１に示す本実施形態においても、第３流路４６が通流する第３流体室４４が設けられてもよい。この場合、押付け機構部３６は、研磨ヘッド１２の上下移動による機械的押圧機構と、第３流体室４４内の流体圧による押圧機構と、の両方の機構を備える。

また、押付け機構部３６の下面には、図１に示すように、所定の縦幅（厚さ）および横幅（内外径）を有する押付け部材３６ａが着脱可能に設けられている。押付け部材３６ａは、リング状に形成されるとよく、または、リング部材がその中心から放射状に分割された複数の分割片からなるものであってもよい。このとき、各分割片の間に間隙を有していてもよい。間隙を有する場合、一例として、所定の押圧力でシート体３４に押付けられた際には弾性変形して、当該間隙が埋められて繋がったリング状をなすように形成されてもよく、一方、当該間隙の一部または全部が埋められずに、常時一定の間隙を有していてもよい。また、押付け部材３６ａの縦幅および横幅（押付け機構部３６の下面における取付け範囲）や、配置（押付け機構部３６の下面における取付け位置）は限定されない。このような押付け部材３６ａによれば、押付け機構部３６による押圧領域を自由に設定して簡易に変更することができる。なお、概念上、押付け部材３６ａは押付け機構部３６の一部として把握される。

また、押付け部材３６ａは、一例として、ゴム材料等の緩衝材となり得る材料の他、テフロン（登録商標）等の樹脂材料、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料等を用いて形成されるが、これに限定されない。このような材料の選択によっても、押付け機構部３６による押圧力を自由に設定して簡易に変更することができる。また、押付け部材３６ａは、図１に示すように、アタッチメント４８を介して押付け機構部３６の下面に着脱可能に設けられている。アタッチメント４８によれば、押付け部材３６ａをより簡易に着脱できると共に、押付け機構部３６の押圧力を押付け部材３６ａ全体に均一に伝達して、より設定に沿った高精度な押圧が可能になる。より詳しくは、一例として、押付け部材３６ａを取付けたアタッチメント４８をボルト留め等によって押付け機構部３６に固定することで、研磨ヘッド１２から押付け機構部３６を取外すことなく、押付け機構部３６に対して簡易に位置を決めて着脱できる。このとき、予め押付け部材３６ａを例えば接着等によってアタッチメント４８に簡易に固定することができるため、押付け部材３６ａに例えばボルト穴等を設ける必要がなくなる。したがって、印加される圧力を押付け部材３６ａ全体に均一に伝達して、シート体３４を挟んで対応する領域全体を均一な圧力で設定通りに精度良く押圧することができる。ただし、押付け部材３６ａおよびアタッチメント４８の固定方法は限定されない。一例として、押付け部材３６ａがボルト留め等によってアタッチメント４８に固定されてもよい。また、アタッチメント４８が設けられずに、押付け部材３６ａが押付け機構部３６の下面に直接固定されてもよい。

なお、他の例として、シート体３４の上面における、押付け機構部３６の下面に対応する領域内に押付け部材３６ａが設けられる構成でもよい（不図示）。この場合、一例として、両面テープや接着剤等を用いた接着等によって押付け部材３６ａがシート体３４に固定されるとよい。

このように、本実施形態に係る研磨ヘッド１２は、保持部材であるシート体３４の下面にワークＷが保持され、一方、シート体３４の上面側には上下動可能な押付け機構部３６が設けられている。ここで、シート体３４の上面側には、さらに、押付け機構部３６に仕切られて、押付け機構部３６の内周側（内壁側）に第１流体室５０、押付け機構部３６の外周側（外壁側）に第２流体室５６がそれぞれ形成されている。すなわち、本実施形態に係る押付け機構部３６は、その内周側と外周側とに形成される流体室５０、５６を仕切る仕切り部であり、上下動可能に構成されることで、同流体室５０、５６の分離程度（例えば、後述するように、各々の流体室５０、５６内の圧力が互いに影響を及ぼす程度、換言すると、各々の流体室５０、５６内の圧力の調整機構の独立性）を調整できるようになっている。

第１流体室５０は、図１に示すように、シート体３４の上面と保持プレート３２の下面（および押付け機構部３６の下面）との間に形成されている。第１流体室５０内は、圧力調整機構９６が設けられる第１流路５２を介して流体が供給および排出可能となっており、第１流体室５０内を正圧または負圧にすることができる。また、第１流路５２を介して第１流体室５０を研磨ヘッド１２外に開放したり、逆に第１流体室５０を密閉したりすることもできる。図１および図３に、供給路および排出路からなる第１流路５２のうち、一例として軸部２０ｃ内に設けられた配管２１を通流する供給路を示す。なお、圧力調整機構９６は、流体の圧縮装置や電磁弁等に例示され、複数設けられてもよい。

第１流体室５０内を真空（負圧）にすることにより、ワークＷをシート体３４の下面に吸着保持することができる。これによれば、ワークＷをピックアップすることができる。また、下降されるヘッドベース部２０からの押圧力を軸部２０ｃを介して保持プレート３２に伝達して、保持プレート３２によってシート体３４を介してワークＷを機械的に押圧することができる。一方、第１流体室５０内を正圧にすることにより、流体の圧力によってシート体３４を介してワークＷを押圧することができる。これらの機構によってワークＷを押圧し、さらに、ワークＷにスラリーを供給すると共に、定盤１４と研磨ヘッド１２とを回転させて研磨パッド１６とワークＷとを摺接させることによって、ワークＷの被研磨面Ｗａを研磨することができる。第１流体室５０内の圧力制御および研磨ヘッド１２（保持プレート３２）の高さ位置制御によってワークＷに対する押圧力を調整することができ、ワークＷの研磨形状に影響を与えることができる。

なお、本実施形態では、流体を空気とし、第１流体室５０内の空気圧が調整される構成となっているが、この構成に限定されず、例えば流体が水、油等とされてもよい。また、図１に示すように、第１流体室５０を形成するにあたって、保持プレート３２と押付け機構部３６とが、所定の位置で第５吊持部材５４等を介して連結されてもよい。これによれば、第１流体室５０を適度な広さに規制して、より高精度な圧力調整が可能となる。また、第１流体室５０をシート体３４の上面と保持プレート３２の下面との間に形成される所定の領域に規制して、流体の圧力を無駄なくシート体３４に影響させることができる。ただし、画成される第１流体室５０を、第５吊持部材５４等によって所定の広さ、位置に規制することは必須ではない。なお、第５吊持部材５４は、ゴム材料のダイアフラムから形成されているが、第１、第２、第３、第４吊持部材２４、２６、３８、４０と同様にその構成、材料は限定されない。

また、第２流体室５６は、図１に示すように、押付け機構部３６の外周面とワークガイド２２（押圧リング部２２ｂ）の内周面との間に形成されている。第２流体室５６内は、圧力調整機構９６が設けられる第２流路５８を介して流体が供給および排出可能となっており、第２流体室５６内を正圧または負圧にすることができる。また、第２流路５８を介して第２流体室５６を研磨ヘッド１２外に開放したり、逆に第２流体室５６を密閉したりすることもできる。図１および図３に、供給路および排出路からなる第２流路５８の供給路を示す。なお、圧力調整機構９６は、流体の圧縮装置や電磁弁等に例示され、複数設けられてもよい。

第２流体室５６内を正圧にすることにより、流体の圧力によってシート体３４を介してワークＷおよび／またはワークＷの外側領域を押圧することができる。一方、第２流体室５６内を負圧にすることにより、シート体３４を介してワークＷおよび／またはワークＷの外側領域に所定の吸引力を加えて荷重を軽減することができる。第２流体室５６内の圧力制御によってワークＷおよび／またはワークＷの外側領域に対する押圧力を調整することができ、ワークＷの研磨形状に影響を与えることができる。本実施形態では、流体を空気とし、第２流体室５６内の空気圧が調整される構成となっているが、この構成に限定されず、例えば流体が水、油等とされてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、ワークＷ全体およびワークＷの外側領域に亘ってその上方に展開するシート体３４の上面側から押付け機構部３６を、その内外周側に形成される第１流体室５０および第２流体室５６間に圧力差が発生可能な位置まで下降させて両流体室５０、５６を仕切ることで、第１流体室５０内および第２流体室５６内の圧力をそれぞれ制御できる。したがって、図１に示すように、第１流体室５０に対応するワークＷの相対的に中央部側の領域またはワークＷの全領域（矢印Ａで示す領域）、および第２流体室５６に対応するワークＷの相対的に周縁部側の領域もしくはワークＷの外側領域またはそれら両方に亘る領域（矢印Ｂで示す領域）にかかる圧力をそれぞれ制御できる。したがって、ワークＷおよびその外側領域含む領域を径方向に分割し、例えばワークＷの中心部側の領域と周縁部側の領域とに分割して、各々の領域を意図した押圧力で押圧でき、それらの押圧力を簡易に変更できる。その結果、ワークＷを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することができる。

また、本実施形態に係る仕切り部（押付け機構部３６）によれば、研磨ヘッド１２の上下動による機械的押圧機構、または（および）、第３流体室４４内の流体の圧力による押圧機構によって当該仕切り部（押付け機構部３６）をさらに下降させてシート体３４を押圧することで、図１に示すように、当該シート体３４を介して仕切り部（押付け機構部３６）の下面に対応するワークＷ領域もしくはワークＷの外側領域またはそれら両方に亘る領域（矢印Ｃで示す領域）を押圧することができる。また、押付け機構部３６の高さ位置または（および）第３流体室４４内の圧力により押付け機構部３６の押圧力を制御することによって、当該押圧領域にかかる押圧力を制御できる。このように、仕切り部を押付け機構部３６とする本実施形態に係る構成によれば、ワークＷおよびワークＷの外側領域含む領域をより細かく分割して、各々の領域を意図した押圧力で押圧でき、それらの押圧力を簡易に変更できる。

また、仕切り部（押付け機構部３６）の上下動によって、第１、第２流体室５０、５６の分離程度を調整することでも、同流体室５０、５６に対応する領域の押圧力を様々に変化させることができる。一例として、押付け機構部３６による押圧力を比較的強くして、第１流体室５０と第２流体室５６との間で流体が通流しないように仕切ってもよい。これによれば、各々の圧力調整機構９６によって各々の流体室５０、５６内の圧力を高精度に制御して、対応する領域を高精度な押圧力で押圧できる。一方、押付け機構部３６による押圧力を比較的弱くして、第１流体室５０と第２流体室５６との間に隙間を生じさせてもよい。これによれば、一方の流体室から他方の流体室へ所定量の流体が流れ込んで第１、第２流体室５０、５６間の圧力差に変化を生じさせることで、研磨形状に所定の変化を付けることができる。また、押付け機構部３６をシート体３４から完全に離反させて、第１流体室５０と第２流体室５６とを連通させてもよい。これによれば、第１、第２流体室５０、５６全体を一つの流体室として、一方の流路（例えば、第１流路５２）を介してその内部の圧力を均一に調整できる。この場合、例えば比較的小さいサイズのワークＷに対しては、ワークＷ全体（およびその外側領域）を一定の押圧力で均一に押圧して、平坦な形状に研磨できる。

また、例えば、第１流体室５０の圧力を基準にして、第２流体室５６内の圧力を第１流体室５０よりも高い圧力とすることで、ワークＷの中央部側の領域に対して周縁部側の領域にかかる押圧力を強くことができる。あるいは、第２流体室５６内の圧力を第１流体室５０よりも低い圧力とすることで、ワークＷの中央部側の領域に対して周縁部側の領域にかかる押圧力を弱くすることができる。さらに、第１流体室５０内を負圧にし、または第１流路５２（例えば、排出路）を開放して（すなわち、本実施形態では、第１流体室５０を大気開放状態にして）、一方、第２流体室５６内を正圧にしてその圧力を調整することで、ワークＷの周縁部やワークＷの外側領域のみを押圧することもできる。このように例示されるように、第１流体室５０内および第２流体室５６内を、それぞれ正圧、負圧、開放および密閉の各状態に組み合わせることによってワークＷの中央部からワークＷの外側領域に亘って各々の領域にかかる押圧力を任意に調整できる。

また、本実施形態に係る仕切り部（押付け機構部３６）によれば、着脱可能な押付け部材３６ａによって、押付け機構部３６による押圧領域を自由に設定して簡易に変更することができる。したがって、それに応じて、押付け機構部３６（押付け部材３６ａ）の内外周側の各々の圧力制御領域も自由に設定して簡易に変更することができる。その結果、ワークＷを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することができる。

一例として、図１に示すように、押付け機構部３６による押圧領域（これを「領域ｃ」とする）を、ワークＷの周縁部およびワークＷの外側領域（特に、ワークＷの外周部）に亘る領域として、領域ｃの外周側である第２流体室５６による圧力制御領域（これを「領域ｂ」とする）を、ワークＷのさらに外側領域（特に、リテーナリング２２ｃの内縁部に対応する領域）とし、領域ｃの内周側である第１流体室５０による圧力制御領域（これを「領域ａ」とする）を、ワークＷの中央部をとする構成とすることができる。また、例えば、領域ｃをより内周側にずらして、領域ｂをワークＷの周縁部（特に、外縁のエッジ部）およびワークＷの外側領域に亘る領域としてもよい。一方、例えば、逆に領域ｃをより外周側にずらしてワークＷの外側領域（特に、ワークＷの外周部）とし、領域ｂをワークＷのさらに外側領域（特に、リテーナリング２２ｃの内縁部に対応する領域）とし、領域ａをワークＷ全領域としてもよい。

続いて、研磨ヘッド１２の駆動部６４について説明する。図３は、駆動部６４の例を示す概略図（正面断面図）である。駆動部６４は、ヘッド軸１８を上下動且つ回転させる作用によって研磨ヘッド１２を上下動且つ回転させる。駆動部６４は、上下動駆動機構６６および回転駆動機構６８を備えている。

上下動駆動機構６６は、図３に示すように、制御部６２により駆動制御される駆動源７２、および駆動源７２により駆動される直動装置７０を備えている。本実施形態では、駆動源７２がサーボモータ７２、直動装置７０がボールねじスプライン機構７０として構成されている。ボールねじスプライン機構７０は、スプライン外筒部７０ｂとスプライン係合するスプライン軸７０ａの上端がボールねじ軸（不図示）に螺合され、当該ボールねじ軸がタイミングベルトまたはギア機構（不図示）を介してサーボモータ７２により駆動されることによってスプライン軸７０ａが上下方向に駆動される構成となっている。スプライン外筒部７０ｂは、ベース枠７４に固定されている。スプライン軸７０ａの下端は、上下の支持板７６ａ、７６ｂ間をシャフト７６ｃで連結した伝達枠７６に固定されている。そして、ヘッド軸１８の上端が下の支持板７６ｂに連結部７８を介して軸線を中心として回転可能に連結されている。

なお、図３に示すように、サーボモータ７２に流れる電流値を検出する電流検出器８０および／またはサーボモータ７２の回転数もしくは回転角度を検出するエンコーダ８１が設けられてもよい。これらは、一例として、制御部６２に接続されて、制御部６２がこれらの情報（検出値）に応じてサーボモータ７２をトルク制御する構成とされるとよい。電流検出器８０によれば、サーボモータ７２に流れる電流値を介して、押付け機構部３６や保持プレート３２によりシート体３４を介してワークＷを押圧した際のワークＷにかかる負荷を把握できる。また、エンコーダ８１によれば、サーボモータ７２の回転数もしくは回転角度を介して、研磨ヘッド１２の高さ位置を直接的に検出できる。したがって、一例として、これらからの検出値が所要の値または範囲に抑えられるようにサーボモータ７２を駆動制御することで、ワークＷに過度の押圧力がかかることを防止できる。

また、回転駆動機構６８は、図３に示すように、制御部６２により駆動制御される駆動源８２を備え、ヘッド軸１８を回転させる。本実施形態では、駆動源８２がサーボモータ８２として構成されると共に、第１プーリー８４ａとベルト８６と第２プーリー８４ｂとを介してまたはギア機構（不図示）を介して回転される回転部８８が設けられている。回転部８８とヘッド軸１８とはスプライン係合してヘッド軸１８の上下動を許容しつつ、回転部８８の回転がヘッド軸１８に伝達されて軸線を中心として回転される構成となっている。すなわち、本実施形態では、回転部８８が直動装置７０の案内機構を兼用するロータリーボールスプライン機構８９のスプライン外筒部８８として構成され、スプライン軸１８として構成されるヘッド軸１８が上下動且つ回転される構成となっている。ロータリーボールスプライン機構８９は、スプライン外筒部８８、およびスプライン外筒部８８を回転可能に支持するフランジ部９２を備え、フランジ部９２を介して支持ボックス９０に固定されている。なお、サーボモータ８２も支持ボックス９０に固定されている。

上下動駆動機構６６および回転駆動機構６８の構成は限定されず、ヘッド軸１８を上下動且つ回転させるいずれの構成としてもよい。一例として、上下動駆動機構６６としては、駆動源７２および直動装置７０が一体となったリニアモータ等を用いてもよく、加えて直動装置７０の案内機構も一体となったリニアモータアクチュエータ等を用いてもよい。この場合、回転駆動機構６８としては、スピンドル等を用いてヘッド軸１８を直接回転させてもよく、または回転駆動機構６８が内蔵されたリニアモータアクチュエータ等を用いてもよい（いずれも不図示）。また、本実施形態の変形例として、ボールねじスプライン機構７０とロータリーボールスプライン機構８９とでスプライン軸７０ａ、１８を同じくして構成してもよい。また、ロータリーボールスプライン機構８９に代えて、直動装置７０の案内機構としてリニアスライド等を設けると共に、回転駆動機構６８としてスピンドル等を設ける構成により、当該案内機構と回転駆動機構６８とを別体に構成してもよい（いずれも不図示）。ただし、本実施形態のように、上下動駆動機構６６においてスプライン機構７０、８９（ボールスプライン機構、ロータリーボールスプライン機構を含む）を備えて構成することにより、ヘッド軸１８の高さ位置を、高精度で正確に位置させることが可能になる。

なお、図１および図３に示すように、第１、第２、第４流路３０、５２、５８（供給路）は、ロータリージョイント９４を介して、ヘッド軸１８内に設けられた配管９３を通流して第１、第２、第４流体室２８、５０、５６に通じている（図２に示す第３流路４６が設けられる場合も、同様に形成されればよい）。なお、図１では、視認し易いように、第１流路５２以外の第２、第４流路３０、５８を、配管９３へ通じず、研磨ヘッド１２外から直接第２、第４流体室２８、５６内へ通じる矢印で示している。圧力調整機構９６は制御部６２に接続されており、制御部６２の制御により各流体室２８、５０、５６内の圧力が調整可能となっている（図２に示す第３流体室４４が設けられる場合も、同様に形成されればよい）。

また、研磨ヘッド１２の外部に、研磨ヘッド１２の高さ位置を検出するセンサ６０が設けられてもよい。センサ６０は、一例として、ヘッドベース部２０とワークガイド２２との上下方向の間隔、もしくは、ヘッドベース部２０と研磨パッド１６との上下方向の間隔等を検出する測長センサ等が設けられるとよい。また、センサ６０は制御部６２に接続されて、制御部６２がセンサ６０からの情報（検出値）に応じてサーボ機構を介してヘッド軸１８すなわち研磨ヘッド１２の高さ位置を制御する構成とされるとよい。これによれば、研磨ヘッド１２の高さ位置を研磨対象物であるワークＷに極めて近い位置で検出することで、研磨ヘッド１２およびその上下動駆動機構６６に係る各部材の寸法誤差や組付誤差等の影響を極力小さくすることができる。当該センサ６０からの情報（検出値）に応じてヘッド軸１８を上下動させて、研磨ヘッド１２を所要の高さ位置に高精度に正確に位置させることができる。その結果、押付け機構部３６の押圧力を高精度に制御することができる。

続いて、定盤１４は、平面視円板状に形成され（図４参照）、上面に研磨パッド１６が貼付されている（図１参照）。定盤１４は、回転駆動機構（不図示）が設けられて、水平面内で軸線を中心として回転可能に構成されている。また、研磨パッド１６上に研磨用のスラリーを供給するスラリー供給部（不図示）が設けられている。したがって、ワークＷの研磨時には、ワークＷにスラリーが供給されると共に、相互に回転する研磨ヘッド１２と定盤１４とが相対的に運動することによりワークＷと研磨パッド１６とが摺接してワークＷを研磨することができる。研磨パッド１６は、一例として、ポリウレタンシート、ポリウレタンを含浸させた不織布シート等で形成されるが、これに限定されない。

続いて、研磨ヘッド１２および定盤１４の配置について説明する。本願のワーク研磨装置１０における研磨ヘッド１２および定盤１４の配置は一切限定されず、研磨ヘッド１２および定盤１４の個数も限定されないが、一例として、以下のように配置することができる。

図４は、研磨ヘッド１２の配置例を示す説明図であって、本実施形態に係るワーク研磨装置１０の例を示す概略図（平面図）である。本実施形態に係るワーク研磨装置１０は、基体９８上面にワークＷの着脱（ローディングおよびアンローディング）が行われる仮置台１００および複数（本実施形態では、３個）の定盤１４が放射状に配設されている。一方、基体９８の上方には、支持部材１０２（前述の支持ボックス９０およびベース枠７４）に各ヘッド軸１８が独立して上下動可能且つ回転可能に支持部材１０２に支持されて吊持された複数の研磨ヘッド１２（本実施形態では、４個）が仮置台１００および各定盤１４と軸線１０２ａを一致させて放射状に配設されている。支持部材１０２は回転駆動機構（不図示）を有し、軸線１０２ａを中心として回動可能（間欠的に且つ正逆方向に回転可能であることを含む）に構成されている。これによれば、支持部材１０２を回動させることによって研磨ヘッド１２を軸線１０２ａの周りを公転（間欠的に且つ正逆方向に公転することを含む）させることができる。

したがって、支持部材１０２を回動させて研磨ヘッド１２を仮置台１００上から各定盤１４上へと順次移動させることができる。その結果、仮置台１００上に載置されているワークＷを研磨ヘッド１２で保持して持出し（ローディングし）、次いで各定盤１４上に順次移動して所定の研磨（例えば、粗研磨、中研磨、仕上げ研磨）を行った後、再び仮置台１００上に戻って研磨されたワークＷを載置する（アンローディングする）一連の研磨工程を実施することができる。このときの研磨ヘッド１２の移動（回転）の方向や順序は一切限定されない。また、定盤１４および研磨ヘッド１２の個数は限定されず、定盤１４と研磨ヘッド１２との個数が一致しなくてもよい。また、仮置台１００は、ローディングが行われるローディングステーションとアンローディングが行われるアンローディングステーションとが別々に設けられてもよい。

（ワーク研磨方法）
続いて、本実施形態に係るワーク研磨方法について説明する。本実施形態に係るワーク研磨方法は、一例として、本実施形態に係るワーク研磨装置１０の使用方法として説明できる。すなわち、本実施形態に係るワーク研磨方法に、本実施形態に係るワーク研磨装置１０を適用すると、本実施形態に係るワーク研磨方法は、図１に示すように、研磨ヘッド１２の下部に設けた保持部材の下面にワークＷを保持し、研磨ヘッド１２を回転させながら下降させて、回転する定盤１４の上面に貼付された研磨パッド１６に上方からワークＷを押圧して研磨するワーク研磨方法である。保持部材は、本実施形態に係るワーク研磨装置１０では、シート体３４に相当する。

また、本実施形態に係るワーク研磨方法は、シート体３４の上面側に、上下動可能で、下降させることでシート体３４を押圧可能な押付け機構部３６を設けると共に、押付け機構部３６の内周側に第１流体室５０を、押付け機構部３６の外周側に第２流体室５６を、それぞれ形成する。また、第１流体室５０内の圧力を制御することによって、ワークＷの相対的に中央部側の領域またはワークＷの全領域（矢印Ａで示す領域）にかかる圧力を制御する。また、第２流体室５６内の圧力を制御することによって、ワークＷの相対的に周縁部側の領域もしくはワークＷの外側領域またはそれら両方に亘る領域（矢印Ｂで示す領域）にかかる圧力を制御する。さらに、押付け機構部３６の押圧力を制御することによって、第１流体室５０による圧力制御領域（矢印Ａで示す領域）と第２流体室５６による圧力制御領域（矢印Ｂで示す領域）との間に位置する押付け機構部３６の下面に対応する領域（矢印Ｃで示す領域）にかかる押圧力を制御する。これにより、これら矢印Ａで示す領域と、矢印Ｂで示す領域と、矢印Ｃで示す領域と、をそれぞれ独立して制御することを特徴とする。

これによれば、第１流体室５０による圧力制御領域に対応するワークＷの相対的に中央部側の領域またはワークＷの全領域（矢印Ａで示す領域）と、第２流体室５６による圧力制御領域に対応するワークＷの相対的に周縁部側の領域もしくはワークＷの外側領域またはそれら両方に亘る領域（矢印Ｂで示す領域）と、それらの間に位置する領域で押付け機構部３６による押圧力制御領域に対応するワークＷ領域もしくはワークＷの外側領域またはそれら両方に亘る領域（矢印Ｃで示す領域）と、にかかる圧力をそれぞれ独立して制御できる。その結果、ワークＷを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することができる。

本実施形態に係るワーク研磨方法は、本実施形態に係るワーク研磨装置１０の使用方法に限定されない。すなわち、本実施形態に係るワーク研磨方法は、これまで説明した本発明の実施形態に係るワーク研磨装置１０以外にも、一例として、図５に示す研磨ヘッド１１２を備える本発明の他の実施形態に係るワーク研磨装置１１０にも適用できる。図５に示す研磨ヘッド１１２は、上面中央部に上下動可能且つ回転可能に設けられるヘッド軸１１４が固定された第１ヘッド部材１１６と、当該第１ヘッド部材１１６に対して第１、第２、第３、第４吊持部材２４、２６、３８、４０と同様の吊持部材１２０を介して上下動可能に吊持された第２ヘッド部材１１８と、がと入れ子構造のように設けられる。また、第２ヘッド部材１１８の下方には、その下面にワークＷを保持する保持部材１２２が、その周縁部１２２ａを第１ヘッド部材１１６に固定されている。

また、保持部材１２２の上面側に位置する研磨ヘッド１１２の内部には、第２ヘッド部材１１８の内周側に、当該第２ヘッド部材１１８の内壁面に囲まれて、第１流体室５０と同様に圧力調整可能な第６流体室１２６が設けられ、一方、第２ヘッド部材１１８の外周側に、当該第２ヘッド部材１１８の外周面と第１ヘッド部材１１６の内周面と（吊持部材１２０と）の間に、第２流体室５６と同様に圧力調整可能な第７流体室１２８が設けられている。さらに、第１ヘッド部材１１６の下面と第２ヘッド部材１１８の上面（および吊持部材１２０）との間に、第３流体室４４と同様に圧力調整可能な第５流体室１２４が設けられている。

したがって、ワーク研磨装置１１０は、第１ヘッド部材１１６が特許請求の範囲でいうヘッドベース部に相当し、第６流体室１２６が特許請求の範囲でいう第１流体室に相当し、第７流体室１２８が特許請求の範囲でいう第２流体室に相当し、さらに、第５流体室１２４が特許請求の範囲でいう第３流体室に相当して、第２ヘッド部材１１８は、当該第５流体室１２４内の圧力調整により上下動可能で、下降して、その内外周側に形成される第６、第７流体室１２６、１２８を、両流体室１２６、１２８間に圧力差が発生可能に仕切る仕切り部に相当し、且つ保持部材１２２を介してワークＷおよびワークＷの外側領域を含む領域における当該仕切り部の下面に対応する領域が押圧可能な押付け機構部に相当する。

ここで、本実施形態に係るワーク研磨方法に、図５に示す本発明の他の実施形態に係るワーク研磨装置１１０を適用すると、保持部材１２２の上面側に、上下動可能で、下降させることで保持部材１２２を押圧可能な第２ヘッド部材１１８を設けると共に、第２ヘッド部材１１８の内周側に第６流体室１２６を、第２ヘッド部材１１８の外周側に第７流体室１２８を、それぞれ形成する。また、第６流体室１２６内の圧力を制御することによって、ワークＷの相対的に中央部側の領域またはワークＷの全領域（矢印Ｄで示す領域）にかかる圧力を制御する。また、第７流体室１２８内の圧力を制御することによって、ワークＷの相対的に周縁部側の領域もしくはワークＷの外側領域またはそれら両方に亘る領域（矢印Ｅで示す領域）にかかる圧力を制御する。さらに、第２ヘッド部材１１８の押圧力を制御することによって、第６流体室１２６による圧力制御領域（矢印Ｄで示す領域）と第７流体室１２８による圧力制御領域（矢印Ｅで示す領域）との間に位置する第２ヘッド部材１１８の下面に対応する領域（矢印Ｆで示す領域）にかかる押圧力を制御する。これにより、これら矢印Ｄで示す領域と、矢印Ｅで示す領域と、矢印Ｆで示す領域と、をそれぞれ独立して制御することを特徴とする。

これによれば、第６流体室１２６による圧力制御領域に対応するワークＷの相対的に中央部側の領域またはワークＷの全領域（矢印Ｄで示す領域）と、第７流体室１２８による圧力制御領域に対応するワークＷの相対的に周縁部側の領域もしくはワークＷの外側領域またはそれら両方に亘る領域（矢印Ｅで示す領域）と、それらの間に位置する領域で第２ヘッド部材１１８による押圧力制御領域に対応するワークＷ領域もしくはワークＷの外側領域またはそれら両方に亘る領域（矢印Ｆで示す領域）と、にかかる圧力をそれぞれ独立して制御できる。その結果、ワークＷを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することができる。

続いて、本実施形態に係るワーク研磨方法に、図１に示す本実施形態に係るワーク研磨装置１０を適用して、円形のワークＷを押圧した例を示す。研磨条件は、第４流体室２８内を一定に加圧してリテーナリング２２ｃによってワークＷの外側領域の研磨パッド１６を押圧し、研磨ヘッド１２の高さ位置を所定位置まで下降させて押付け機構部３６によって領域ｃ（矢印Ｃで示す領域）を機械的に押圧し、第１流体室５０内を一定に加圧して流体の圧力で領域ａ（矢印Ａで示す領域）を押圧した状態を共通にして、領域ｂ（矢印Ｂで示す領域）については、第２流路５８を大気開放した状態から１０ｋＰａずつ段階的に負圧にした状態で、対応するワークＷとワークＷの外側領域とに亘る領域をそれぞれ荷重して研磨した。

図６は、荷重分布を示す写真である。写真は青色から赤色に近くなる程荷重が大きいことを示すが、紙面では概ね色が薄くなる程（背景色に近くなる程）荷重が大きいことを示す。図６－Ｉは、第２流路５８を大気開放し、第２流体室５６内が大気圧の状態を示す。図６－ＩＩは、第２流体室５６内が大気圧から－１０ｋＰａ負圧の状態を示す。図６－ＩＩＩは、第２流体室５６内が大気圧から－２０ｋＰａ負圧の状態を示す。図６－ＩＶは、第２流体室５６内が大気圧から－３０ｋＰａ負圧の状態を示す。図６－Ｉ～図６－ＩＶに示すように、第２流体室５６内を段階的に負圧にしていくと、ワークＷの周縁部の荷重だけが低減していくことが分かる。このことから、ワークＷの所定の領域にかかる押圧力を、他の領域に影響を及ぼすことなく独立して制御することができた。

また、図７は、研磨量を表すグラフである。横軸は円形のワークＷの半径を表し、ここでは中心点を０とし、外周点が１．０になるように換算して表記する。縦軸は研磨量を表すが、ここでは相対的な変化が分かればよいため、単位および目盛値の表記は省略する。図７に示すように、ワークＷの研磨量は、全体としては中心部から外周部に向かってほぼ水平に推移している。このことから、領域ａおよび領域ｃを所定圧力で一定に設定することで、ワークＷの周縁部を除く領域の研磨量を均一にできることが分かる。一方、ワークＷの周縁部においては、第２流体室５６内が大気圧および－１０ｋＰａ負圧の状態では、研磨量が外周部に向かって右肩上がりに増加したが、－２０ｋＰａ負圧の状態では、研磨量が変曲せず、外周部までごく緩やかな右肩下がりに推移した。また、－３０ｋＰａ負圧の状態では、研磨量が外周部に向かって大きく右肩下がりに減少した。このことから、領域ｂに対応する第２流体室５６内の圧力を調整することにより，ワークＷの全体の研磨量を大きく変化させることなく、周縁部の研磨量だけを変化させることができることが分かる。このように、ワークＷの所定の領域にかかる押圧力を変化させることで、所定の領域の研磨量を変化させることができた。したがって、領域ａ、領域ｂ、領域ｃの範囲や押圧力を調整することで、ワークＷの径方向の研磨量や変曲点を任意に調整することができ、ワークＷを目的に応じた所望の厚さ形状に研磨することが可能である。

１０ ワーク研磨装置
１２ 研磨ヘッド
１４ 定盤
１６ 研磨パッド
１８ ヘッド軸
２０ ヘッドベース部
２２ ワークガイド
２４ 第１吊持部材
２６ 第４吊持部材
２８ 第４流体室
３２ 保持プレート
３４ シート体
３６ 押付け機構部
３６ａ 押付け部材
３８ 第２吊持部材
４０ 第３吊持部材
４４ 第３流体室
４８ アタッチメント
５０ 第１流体室
５６ 第２流体室
６２ 制御部
６４ 駆動部
６６ 上下動駆動機構
６８ 回転駆動機構
１１０ ワーク研磨装置
１１２ 研磨ヘッド
１１４ ヘッド軸
１１６ 第１ヘッド部材
１１８ 第２ヘッド部材
１２０ 吊持部材
１２２ 保持部材
１２４ 第５流体室
１２６ 第６流体室
１２８ 第７流体室
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. 上面に研磨パッドが貼付され、水平面内で回転する定盤と、
   前記定盤の上方において、上部にヘッドベース部と、下部に保持部材と、を備え、前記ヘッドベース部の上面に上下動可能且つ回転可能なヘッド軸が固定されて設けられると共に、前記保持部材の下面にワークが保持され、前記ヘッド軸を介して前記ワークを回転させながら下降させて、回転する前記定盤の上面の前記研磨パッドに上方から前記ワークを押圧して研磨する研磨ヘッドと、を備え、
   前記研磨ヘッドは、
   前記保持部材の上面側に、第１流体室と、前記第１流体室よりも外周側に第２流体室と、前記第１流体室および前記第２流体室との間に上下動可能な仕切り部と、が設けられ、
   前記第１流体室および前記第２流体室は、それぞれ別々に流体が供給および排出可能で、前記第１流体室内および前記第２流体室内がそれぞれ別々に加圧または減圧可能に構成され、
   前記仕切り部は、少なくとも前記第１流体室内と前記第２流体室内との間に圧力差が発生可能に前記第１流体室内と前記第２流体室内とが仕切られる位置まで下降可能に構成されていること
   を特徴とするワーク研磨装置。
2. 前記仕切り部は、前記ヘッドベース部に連結されており、前記ヘッド軸を介して上下動する前記ヘッドベース部に連動して上下動すること、
   または、
   前記仕切り部は、前記ヘッドベース部に対して上下動可能に吊持されており、
   さらに前記仕切り部の上方には、内部に流体が供給および排出可能な第３流体室が設けられており、前記第３流体室内が加圧または減圧されることによって前記仕切り部が上下動すること
   を特徴とする請求項１記載のワーク研磨装置。
3. 前記仕切り部は、下降して前記保持部材を押圧することによって、前記保持部材を介して、前記ワークおよび前記ワークの外側領域を含む領域における前記仕切り部の下面に対応する領域が押圧可能な押付け機構部であること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のワーク研磨装置。
4. 前記押付け機構部の下面、または前記保持部材の上面における前記押付け機構部の下面に対応する領域内に、押付け部材が着脱可能に設けられていること
   を特徴とする請求項３記載のワーク研磨装置。
5. 前記押付け部材は、アタッチメントを介して前記押付け機構部の下面に着脱可能に設けられていること
   を特徴とする請求項４記載のワーク研磨装置。
6. 前記研磨ヘッドは、
   前記ヘッドベース部が、上面中央部に前記ヘッド軸が固定されたベース天板、および前記ベース天板の下面中央部に突設された軸部を有し、
   前記ヘッドベース部の下方に位置し、第１吊持部材を介して前記ヘッドベース部に対して上下動可能に設けられたワークガイドを有し、
   前記仕切り部が、前記ワークガイドの下方に位置し、外周側において、第２吊持部材を介して前記ワークガイドに対して上下動可能に吊持され、内周側において、前記軸部に連結され、または、第３吊持部材を介して吊持され、
   前記軸部の下端に設けられた保持プレートを有し、
   前記保持部材が、前記保持プレートの下方に位置して設けられ、周縁部が前記ワークガイドに固定されたシート体であり、
   前記第１流体室が、前記仕切り部の内周側に、前記シート体の上面と前記保持プレートの下面との間に形成され、
   前記第２流体室が、前記仕切り部の外周側に、前記仕切り部の外周面と前記ワークガイドの内周面との間に形成されていること
   を特徴とする請求項２記載のワーク研磨装置。
7. 前記研磨ヘッドは、
   前記ヘッドベース部が、上面中央部に前記ヘッド軸が固定されたベース天板、および前記ベース天板の下面中央部に突設された軸部を有し、
   前記ヘッドベース部の下方に位置し、第１吊持部材を介して前記ヘッドベース部に対して上下動可能に設けられたワークガイドを有し、
   前記仕切り部が、前記ワークガイドの下方に位置し、外周側において、第２吊持部材を介して前記ワークガイドに対して上下動可能に吊持され、内周側において、前記軸部に連結され、または、第３吊持部材を介して吊持され、
   前記軸部の下端に設けられた保持プレートを有し、
   前記保持部材が、前記保持プレートの下方に位置して設けられ、周縁部が前記ワークガイドに固定されたシート体であり、
   前記第１流体室が、前記仕切り部の内周側に、前記シート体の上面と前記保持プレートの下面との間に形成され、
   前記第２流体室が、前記仕切り部の外周側に、前記仕切り部の外周面と前記ワークガイドの内周面との間に形成されていること
   を特徴とする請求項３記載のワーク研磨装置。
8. 研磨ヘッドの下部に設けた保持部材の下面にワークを保持し、前記研磨ヘッドを回転させながら下降させて、回転する定盤の上面に貼付された研磨パッドに上方から前記ワークを押圧して研磨するワーク研磨方法であって、
   前記保持部材の上面側に、上下動可能で、下降させることで前記保持部材を押圧可能な押付け機構部を設けると共に、前記押付け機構部の内周側に第１流体室を、前記押付け機構部の外周側に第２流体室を、それぞれ形成し、
   前記第１流体室内の圧力を制御することによって、前記第１流体室に対応する前記ワークの相対的に中央部側の領域または前記ワークの全領域にかかる圧力を制御し、
   前記第２流体室内の圧力を制御することによって、前記第２流体室に対応する前記ワークの相対的に周縁部側の領域もしくは前記ワークの外側領域、または前記ワークの相対的に周縁部側の領域および前記ワークの外側領域の両方に亘る領域にかかる圧力を制御し、
   前記押付け機構部の押圧力を制御することによって、前記第１流体室による圧力制御領域と前記第２流体室による圧力制御領域との間に位置する前記押付け機構部の下面に対応する領域にかかる押圧力を制御して、
   前記ワークを設定された厚さ形状に研磨すること
   を特徴とするワーク研磨方法。

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