以下、本発明についてより具体的に説明す� ��。
 前述のように、特に半導体シリコンウェー� ��のワークの場合には、表面の平坦性とキズ� ��欠陥等のない表面の完全性についてより高� ��水準が求められている。ラバーチャック方� ��の研磨ヘッドの場合、従来のセラミックプ� ��ート等に接着して研磨する方式の研磨ヘッ� ��に比べてより高平坦な加工が可能ではある� ��、ワークの特に外周部分において外周ダレ� ��が発生する問題があった。また、このよう� ��外周ダレを改善する目的で、ワークの保持� ��の外側にリテーナーリングを配置し、ワー� ��研磨加工中にワークの外側部分の研磨布を� ��圧して外周ダレを抑制する方式の研磨ヘッ� ��も提案されているが、リテーナーリングか� ��の異物等の影響でワーク表面にキズが発生� ��たり、リテーナーリングで研磨布を押圧す� ��ためにワーク表面に研磨剤が十分に供給さ� ��ず研磨速度の低下を引き起こす等の問題も� ��生していた。このような問題を解決し、ワ� ��クを高平坦に加工できる研磨ヘッド及び研� ��装置を提供するために、本発明者らは、実� ��及び検討を行った。

 その中で、本発明者らは従来技術の問題点� ��以下の事であることを見出した。
 従来のラバーチャック方式の研磨ヘッドは� ��図10(a)のように中板102aに凹部を設けて、該� ��部開口端部にラバー膜104aを張設しているが 、その為に、ラバー膜支持端がワーク保持部 に近い構造となっており、ラバー膜支持端近 傍は張力の影響で実効的なラバー膜の剛性が 高くなり、ワークWの外周部分に掛かる圧力� �高くなり、その結果、外周ダレが発生して� �た。また、図10(d)のようにラバー膜の支持部 P(開口端部)の位置をワークWに対して上昇さ� �て、外周部分の圧力を低減して外周ダレを� �制する方法も提案されているが、ラバー膜� �支持端での張力のばらつきの影響でワーク� �周方向において形状が安定しない事がわか� �た。

 そこで、本発明者らは、鋭意実験及び検� ��を行い、ラバー膜の中板への固定位置がワ� ��ク保持部側から離れた位置となるように、� ��バー膜を上部が円形上に開口した中空円盤� ��であるブーツ状の構造とし、ブーツ状ラバ� ��膜(以下ラバー膜という)の末端部をOリング� ��にして、中板とラバー膜の接触面積を極限� ��で少なくして中板に支持することにより、� ��バー膜に対して余分な張力の発生を抑える� ��とで、ワーク外周部分のラバー膜の剛性を� ��げることなく、ワーク全体に均一な研磨荷� ��が掛けられる事を見出し、本発明を完成さ� ��た。

 以下添付の図面を参照しつつ、本発明に係� ��研磨ヘッド及び研磨装置について具体的に� ��明するが、本発明はこれに限定されるもの� ��はない。
 図1は、本発明に係る研磨ヘッドの第一の態 様を示している。この研磨ヘッド10は、末端� ��がOリング状となったブーツ状のラバー膜13( ラバー膜)を具備する。該ラバー膜13は、末端 部のOリング部を、該Oリング部を保持するた� ��に設けられた円環状の溝を具備した略円盤� ��の中板12aと12bで挟持されている。ラバー膜1 3は、末端部のOリング等の挟み込み部のみで� ��板と接触し、該ラバー膜13の底面、側面は� �板12bと接触しない状態で略円盤状の中板12a� �び12bに挟持されている。また、ラバー膜13を 挟持した略円盤状の中板12a及び12bは、フラン ジ構造の研磨ヘッド本体11に固定されている� ��研磨加工中にワークWのエッジを保持するた めの円環状のガイドリング19がワークWの外周 に沿って配置され、該ガイドリング19は研磨� ��ッド本体に連結されている。ラバー膜13で� �閉された第1の密閉空間部14に第1の圧力調整� ��構15より流体が供給されることにより、該� �バー膜13が膨らみ、ワークW背面に荷重が掛� �る構造となっている。

 また、ラバー膜13のワーク保持部にワー� �Wの背面保護の目的でバッキングフィルムを� ��って使用するのが望ましい。

 このようにラバー膜13の固定端部がワークW� ��保持部から離れた位置に配した構造とし、� ��つ中板12a及び12bとラバー膜13の接触面積を� �限まで少なくすることにより、該ラバー膜13 を中板12a及び12bに支持することに基づく余分 な張力が発生することを抑える事ができ、よ ってワークW全体に均一な荷重を掛けてワー� �Wを研磨する事ができる。
 これによって、ワーク全面に亘って平坦性� ��従来に比べ高く維持することができ、外周� ��であってもハネやダレの発生が抑制された� ��ークを得ることができる研磨ヘッドとする� ��とができる。
 更に、リテーナーリング等を使用しないの� ��、リテーナー材料などからの発塵が防止さ� ��ているので、ワーク表面に傷が発生するこ� ��を抑制することができる。そして、ワーク� ��面に研磨剤が十分に供給されるため、研磨� ��度の低下が引き起こされることが無い研磨� ��ッドとすることができる。

 図2は、本発明に係る研磨ヘッドの第二の態 様を示している。この研磨ヘッド20は、図1に 示した研磨ヘッド10とは異なり、中板22a及び2 2bが研磨ヘッド本体21とは連結されておらず� �第1の高さ調整機構26に連結されており、ラ� �ー膜23の位置を上下に変化させる事ができる 構造となっている。
 そして、研磨ヘッド本体21は研磨加工中に� �ークWのエッジを保持するための円環状のガ� ��ドリング29が連結されており、研磨ヘッド� �体21は第2の高さ調整機構27に連結されており 、ガイドリング29の高さ方向の位置を上下に� ��化させる事ができる構造となっている。ガ� ��ドリング29の位置は、研磨布とガイドリン� �の隙間がワークWの厚みの25~45%になるように� ��節する事ができる。

 このように中板を研磨ヘッド本体と分離� ��立して高さを調整できる機構(第1の高さ調� �機構)を備えることによって、中板に固定さ� ��たラバー膜の高さを変化させることができ� ��これによって、ラバー膜側面の剛性の影響� ��利用して、ワーク外周部分に対する圧力を� ��化させる事が可能で、更に、ワークの加工� ��形状(ハネやダレ形状)に合わせて、加工条� �を変化させて加工後のワークをより平坦に� �工する事が容易となる。

 また、研磨ヘッド本体、つまりはガイドリ� ��グの高さを調節する機構(第2の高さ調整機� �)を付加する事で、ガイドリングと研磨布の� ��間を一定に保つ事が可能となり、安定にワ� ��クを保持し、研磨速度の低下やワークの表� ��品質を劣化させないでワークの研磨加工を� ��ることが更に容易にできる。
 また、研磨布とガイドリングの隙間をワー� ��の厚みの25~45%に保つことで、ガイドリング� ��研磨布との隙間が小さすぎる時に起こる研� ��剤の供給不足によって発生する研磨速度の� ��下を防止することができ、また、隙間が大� ��すぎる場合に研磨加工中にワークを保持で� ��なくなることを防止することができる。

 そして、前記のように第1の高さ調整機構お よび第2の高さ調整機構として、ボールネジ� �用いたものとすることができる。
 ボールネジを高さ調整機構に用いることに� ��って、より精密な調節が容易となり、より� ��精度で安定した研磨が可能となる。

 図3は、ラバー膜33の位置を変化させた場� ��のワークWとラバー膜33の状態を示している� ��(a)はラバー膜33の底面位置とワークWの背面� ��置が同じ状態(基準位置)、(b)はラバー膜33の 位置を(a)より下降させた状態、(c)はラバー膜 33の位置を(a)よりも上昇させた状態を示して� ��る。図3(b)のようにラバー膜33の位置を下げ� ��場合、ラバー膜33の底面がワークWの背面に� ��く押し付けられた状態となり、ラバー膜33� �側面側が横に膨らんだ状態となる。この場� �、ラバー膜側面の剛性の影響により、ワー� �Wの外周部に掛かる圧力が高くなり、ワーク� ��外周部分をダレ形状にする事ができる。ま� ��、図3(c)のようにラバー膜33の位置を上げた� ��合、該ラバー膜33の中心部分の膨らみが大� �くなり、ラバー膜33の外周部分の膨らみは小 さくなるため、ワークWの外周部に掛かる圧� �が小さくなり、ワークの外周部分を跳ねた� �状にする事ができる。

 このようにラバー膜33の位置を変化させ� �ことにより、ワークWの外周部分の形状をフ� ��ット、ダレ、ハネのいずれの形状にもコン� ��ロールする事が可能となる。従って、加工� ��のワークWの形状(フラット、ダレ、ハネ)に� ��わせてラバー膜33の位置を調節することに� �り、ワークWの形状を平坦に修正することが� ��易となる。

 図4は、本発明に係る研磨ヘッドの第三の 態様を示している。この研磨ヘッド40は、ラ� ��ー膜43の高さを調節する手段として、図2で� ��したような機械的な上下動機構を用いない� ��法の一例である。中板42aを研磨ヘッド本体4 1と弾性膜47で連結し、中板42a、弾性膜47と研� ��ヘッド本体41で密閉された第2の密閉空間部4 6の圧力を調整する第2の圧力調整機構48によ� �て減圧し、中板42a、42b及びラバー膜43を上昇 させ、研磨ヘッド本体に取り付けられたスト ッパー50によって中板の高さを調節する事で� ��ラバー膜43の位置を調節する。この方法で� �れば、より簡便な構造でラバー膜の高さ調� �が可能となる。

 このように、前記ラバー膜を有した中板� ��分と研磨ヘッド本体部を弾性膜で連結し、� ��板部分と研磨ヘッド本体と弾性膜で密閉さ� ��た第2の密閉空間部の圧力を調整することで 、中板を上昇、下降させることができ、また 、研磨ヘッド本体に取り付けられたストッパ ーの高さを調節する事で、中板の高さ位置を 調整することができ、よって簡便な機構でラ バー膜の高さ制御が可能となる。

 更に、ストッパー部に圧電素子を用いて、� ��圧を印加することでストッパーの厚みを変� ��させる機構を組み込む事で、任意の位置に� ��板およびラバー膜の高さを自動調節する事� ��可能となる。
 また、更にストッパーを圧電素子で形成し� ��、ストッパー厚さを可変とすれば、ラバー� ��を自動で任意の高さに調節でき、ワークの� ��磨前の形状に合わせて、外周部分の形状を� ��レからハネに任意に自動調節でき、ワーク� ��更に平坦に加工することが容易となる。

 図5は、本発明に係る研磨装置の一例を示し ている。この研磨装置51は、研磨布52が貼り� �けられた定盤53と、研磨剤56を供給する研磨� ��供給機構54と、図2で示したような本発明の� ��磨ヘッド55等から構成されている。
 このように、本発明に係る研磨ヘッドを備� ��た研磨装置を用いて、ワークの研磨を行え� ��、ワーク全体に均一な研磨荷重を掛けてワ� ��クを研磨する事ができ、ワーク全面に渡っ� ��、特に外周部において平坦性を高く維持し� ��研磨する事ができる研磨装置とすることが� ��きる。

 更に、研磨布52の上方に、レーザー等を用� �て非接触で研磨ヘッド本体と研磨布の間の� �離を測定する測長センサー57を具備すること ができる。
 この測長用のセンサー57で、研磨布52までの 距離(研磨布の厚さ)および研磨ヘッド本体55� �での距離が測定され、その結果が第1の高さ� ��整機構58および第2の高さ調整機構59に送ら� �る。
 ワークWの厚さと研磨布52の厚さに応じて、� ��バー膜の位置は、第1の高さ調整機構58によ� ��最適な位置に調整できるようになっている� ��また、ガイドリングの位置も同時に第2の高 さ調整機構59を介して上下動機構により最適� ��位置に調整できるようになっている。
 このように、センサーで測定した研磨ヘッ� ��本体から研磨布までの距離に応じて中板、� ��まりラバー膜の高さを調節することができ� ��第1の高さ調整機構を備える事でワークの加 工前形状に合わせて形状を修正する研磨がで き、その結果、研磨されたワークの表面平坦 性をより良好にすることができる。更に、セ ンサーで測定した研磨ヘッド本体から研磨布 までの距離に応じて研磨ヘッド本体の高さを 調節する第2の高さ調整機構を備えることで� �研磨ヘッド本体に連結されたガイドリング� �研磨布との間の隙間を一定に保ち、安定に� �ークを保持し、研磨速度の低下やワークの� �面品質を劣化させないでワークの研磨加工� �できる。
 

 以下、実施例及び比較例を示して本発明を� ��り具体的に説明するが、本発明はこれらに� ��定されるものではない。
 (実施例)
 図2に示したような、厚さ3mm、外径293mmの中� ��2枚をボルトで連結して、末端部が直径289mm� ��Oリング状形状(直径2mm)を有した、厚さ1mm、� ��面部の外径301mm、高さ6.5mmのブーツ形状のラ バー膜を挟持した。また、ラバー膜の周囲に 内径302mmのガイドリングを配設した。ラバー� ��の上下機構やガイドリングの上下機構とし� ��ボールネジを使用した機構を用いた。

 上記のような研磨ヘッドを備えた研磨装置� ��用いて、以下のように、ワークとして直径3 00mm、厚さ775μmのシリコン単結晶ウェーハの� �磨を行った。なお、使用したシリコン単結� �ウェーハは、その両面に予め一次研磨を施� �、エッジ部にも研磨を施したものである。� �盤には直径800mmであるものを使用し、研磨布 には通常用いられる一般的なものを使用した 。
 研磨の際には、研磨剤にはコロイダルシリ� ��を含有するアルカリ溶液を使用し、研磨ヘ� ��ドと定盤はそれぞれ31rpm、29rpmで回転させた 。ワークの研磨荷重(押圧力)は、ラバー膜で� ��閉された第1の密閉空間部の圧力が20kPaとな� ��ようにした。研磨時間は80秒とした。ガイ� �リングと研磨布との隙間は250μmとなるよう� �調整し、ラバー膜の高さは、ワークの背面� �高さを基準の0mmとして、ラバー膜がワーク� �ら離れる方向をマイナスとして、-0.25mm、-0.1 5mm、0mm、+0.05mm、+0.10mmの5条件に設定して夫々 ワークの表面研磨加工を実施した。

 このようにして研磨を行ったワークの面� ��の研磨代のばらつきを評価した。研磨代に� ��いては、平坦度測定器で研磨前後のワーク� ��厚さを面内について、平坦度保証エリアと� ��て最外周部2mm幅を除外した領域について測� ��し、ワークの研磨前後の厚さの差分をとる� ��で算出した。

 この結果得られた中心からの距離が100mm~148m mまでのワークの研磨代分布を図6に示す。図6 は実施例で研磨したワークの研磨代分布を示 すグラフである。
 基準高さ0mmの条件では、ワーク外周部まで� ��坦に研磨されており、良好な結果であった� ��
 また、ラバー膜の位置を変更することで、� ��ークの中心から約140mmよりも外側部分の研� �代が変化することも確認された。例えば、� �ークを押し付けた+0.20mmの場合、ワークの外� ��部をダレ形状にすることができる。また、� ��バー膜の外周部の膨らみを小さくした-0.25mm の場合、ワークの外周部を跳ね形状にするこ とができる。
 

 (比較例1)
 図9に示したような、周囲にガイドリングを 配設したワーク保持盤にバッキングフィルム を介してワークを保持するような研磨ヘッド を備えた研磨装置で、実施例と同じようにワ ークWの表面研磨加工を実施した。但し、ワ� �クWに対して単位荷重として20kPaが掛かるよ� �に保持プレートに直接に荷重を加えた。
 

 (比較例2-1)
 図10(b)で示したような、ラバー膜支持端が� �ーク保持部に近接した研磨ヘッドを備えた� �磨装置で、実施例と同じようにワークの表� �研磨加工を実施した。
 (比較例2-2)
 図10(d)で示したような研磨ヘッドを備えた� �磨装置で、実施例と同じようにワークの表� �研磨加工を実施した。また、ラバー膜の支� �点Pは、比較例2-1に対しての上昇量は0.2mmと� �た。

 比較例1、比較例2-1、2-2のワークの中心100mm~ 148mmまでの研磨代分布を図7に示す。また、比 較のため、実施例のラバー膜基準高さ0mmで研 磨加工した際の研磨代分布も図7に併記した� �
 前述したように、実施例の研磨ヘッドを用� ��て研磨したワークは、ワーク外周部まで平� ��に研磨されており、良好な結果であった。
 これに対し、比較例1の場合、保持プレート の凹凸の影響で、ワークの面内で微小に研磨 代がばらついており、更に外周部分の研磨代 が多くなっていた。
 また、比較例2-1の場合、中板の凹部開口端� ��でラバー膜が支持されており、その付近の� ��性膜の実効的な剛性が高くなり、ワークの� ��周部分に掛かる圧力が高くなり、ワークの� ��周部分の研磨代が極端に大きくなっている� ��
 そして比較例2-2では、ラバー膜の支持点位� ��を比較例2-1に対して0.2mm上昇させたことで� �若干、最外周部分のダレは改善されている� �、逆に120mm付近から跳ね上がり形状となって おり、研磨代均一性は悪化する結果となった 。

 なお、本発明は、上記実施形態に限定さ� ��るものではない。上記実施形態は例示であ� ��、本発明の特許請求の範囲に記載された技� ��的思想と実質的に同一な構成を有し、同様� ��作用効果を奏するものは、いかなるもので� ��っても本発明の技術的範囲に包含される。

 例えば、本発明に係る研磨ヘッドは図1、2� �3に示した態様に限定されず、例えば、研磨� ��ッド本体の形状等は特許請求の範囲に記載� ��れた要件以外については適宜設計すればよ� ��。
 また、研磨装置の構成も図5に示したものに 限定されず、例えば本発明に係る研磨ヘッド を複数備えた研磨装置とすることもできる。