(57)【要約】【課題】被加工物を均一な厚みに研磨する。【解決手段】中心部７５０と、第１のリング部７５１と、第２のリング部７５２と、前記の三部分のそれぞれを下から押し上げる接触面７５５ａを備えた複数の圧電アクチュエータ７５５と、該三部分の昇降移動を補佐して、該三部分がテーブル７０の保持面７１ａに対して垂直な方向に昇降移動するのを可能にする溝７５６ａ及び球７５６ｂを備えたガイド部７５６とが配設された保持面変形手段７５を用いて、圧電アクチュエータ７５５の長さを変化させて、該三部分を押し上げることによりテーブル７０及びテーブル７０の保持面７１ａに保持された被加工物Ｗの形状を変化させた後、研磨手段４をテーブル７０に向けて降下させて、研磨手段４に備える研磨パッド４４を被加工物Ｗの表面Ｗａに当接させることにより研磨加工を行う。【選択図】図５
2020142334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を有する保持ユニットであって、
上面に該保持面を有するテーブルと、該保持面を吸引源に連通させる連通手段と、
該テーブルを下から支持し該保持面を変形させる保持面変形手段と、を備え、
該保持面変形手段は、該保持面中心を通る軸に中心を位置付けた円柱状の中央部と、
該中央部を囲繞する第１のリング部と、
該第１のリング部を囲繞する第２のリング部と、
該第２のリング部を囲繞する筒部と、
該筒部の下端を塞ぐ基台と、
該基台の上面と該中央部の下面との間、該基台の上面と第１のリング部の下面との間、および、該基台の上面と該第２のリング部の下面との間、にそれぞれ配設される圧電アクチュエータと、
該中央部、該第１のリング部、該第２のリング部、のそれぞれを、該保持面に対して垂直方向に昇降可能とするガイド部と、を備えた保持ユニット。
【請求項２】
該ガイド部は、
該保持面中心を中心とし等角度で少なくとも３ヵ所に配設され、
該中央部と該第1のリング部、該第1のリング部と該第２のリング部、該第２のリング部と該筒部、の向かい合うそれぞれの側面に向かい合わせで形成される溝と、
該溝に収容され上下方向に移動可能な球またはローラと、を備えた請求項1記載の保持ユニット。
【請求項３】
請求項1記載の保持ユニットを備えた加工装置であって、
該圧電アクチュエータに直流電圧を供給する電源部と、
該中央部を支持する該圧電アクチュエータ、該第1のリング部を支持する該圧電アクチュエータ、該第２のリング部を支持する該圧電アクチュエータ、のそれぞれに供給する電圧を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段により電圧を制御し、該圧電アクチュエータの長さを変え、該中央部と該第1のリング部と該第２のリング部との高さをそれぞれ調整し該保持面形状を変形させ該保持面が保持する被加工物を加工手段の加工具で加工する加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を加工する際に被加工物を保持する保持手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハの製造においては、ウェーハを研削砥石で研削して薄化したあと、研磨パッドを用いて研磨してウェーハに形成されている研削痕を除去し均一な厚みにしてウェーハの抗折強度を強化している。被加工物の材質が通常のものと異なるものであったり、複数の被加工物を連続して研磨加工したりしていると、研磨パッドが激しく摩耗して、研磨後の被加工物が平坦にならない。そのため、特許文献１に開示の発明のように、研磨パッドの研磨面の形状を調整している。
【０００３】
また、例えば、保持手段に保持される被加工物の上面を覆うように研磨パッドを接触させて研磨するＣＭＰ研磨や乾式研磨等においては、特に、被加工物の中心が研磨されやすい。そのため、研磨パッドの下面の形状を平坦状から凹状に変形したり、保持手段の回転軸心と研磨パッドの回転軸心との傾き関係を変えたりして被加工物の平坦化を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１７９５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、研磨面の形状調整は研磨面を削って行うため、研磨パッドが消耗し不経済であり、また、形状調整には時間がかかるという問題もある。
さらに、加工具を装着してテーブルに保持された被加工物を加工する加工装置においては、テーブルの上面と加工具との距離によって研磨装置を用いて研磨した際の加工結果が変わるという問題もある。
このように、研磨装置においては、経済的かつ効率的な手法によって研磨後のウェーハを均一な厚みにするという解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被加工物を保持する保持面を有する保持ユニットであって、上面に該保持面を有するテーブルと、該保持面を吸引源に連通させる連通手段と、該テーブルを下から支持し該保持面を変形させる保持面変形手段と、を備え、該保持面変形手段は、該保持面中心を通る軸に中心を位置付けた円柱状の中央部と、該中央部を囲繞する第１のリング部と、該第１のリング部を囲繞する第２のリング部と、該第２のリング部を囲繞する筒部と、該筒部の下端を塞ぐ基台と、該基台の上面と該中央部の下面との間、該基台の上面と第１のリング部の下面との間、および、該基台の上面と該第２のリング部の下面との間、にそれぞれ配設される圧電アクチュエータと、該中央部、該第１のリング部、該第２のリング部、のそれぞれを、該保持面に対して垂直方向に昇降可能とするガイド部と、を備えた保持ユニットである。
【０００７】
また、上記のガイド部においては、該保持面中心を中心とし等角度で少なくとも３ヵ所に配設され、該中央部と該第1のリング部、該第1のリング部と該第２のリング部、該第２のリング部と該筒部、の向かい合うそれぞれの側面に向かい合わせで形成される溝と、該溝に収容され上下方向に移動可能な球またはローラと、が備えられていることが望ましい。
【０００８】
さらに、本発明は、上記の保持ユニットを備えた加工装置であって、該圧電アクチュエータに直流電圧を供給する電源部と、該中央部を支持する該圧電アクチュエータ、該第1のリング部を支持する該圧電アクチュエータ、該第２のリング部を支持する該圧電アクチュエータ、のそれぞれに供給する電圧を制御する制御手段と、を備え、該制御手段により電圧を制御し、該圧電アクチュエータの長さを変え、該中央部と該第1のリング部と該第２のリング部との高さをそれぞれ調整し該保持面の形状を変形させ該保持面が保持する被加工物を加工手段の加工具で加工する加工装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る保持ユニットでは、中央部、第１のリング部及び第２のリング部を個別に昇降させて保持面の形状を変化させることができるため、保持面において保持されて加工される被加工物の上面の形状を調整することができる。
【００１０】
中央部と第1のリング部、第1のリング部と第２のリング部、第２のリング部と筒部とが向かい合う側面に、向かい合わせで形成される溝と、溝に収容され上下方向に移動可能な球またはローラとを備えていると、三つの球又はローラが溝に摺接しながら回転することによって、中央部７５０、第1のリング部及び第２のリング部の昇降を円滑にすることができる。
【００１１】
上記保持ユニットを備えた加工装置では、保持面の形状を調整することによって被加工物の上面の形状を調整して加工することができるため、調整を短時間で行うことができ、加工具を調整する必要もなくなる。また、一枚の被加工物を加工する場合について、あらかじめ設定された時間が経過する前に、被加工物の厚みを測定して保持面形状を変化させ、残りの時間で加工を行うことにより、被加工物を所望の形状に形成することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】加工装置全体を表す斜視図である。
【図２】保持ユニットを側方からみた断面図である。
【図３】保持面変形手段を斜め上からみた分解斜視図であり、特に、（ａ）は円柱状の中央部を表し、（ｂ）は中央部を囲繞するリング状の第１のリング部を表し、（ｃ）は第１のリング部を囲繞するリング状の第２のリング部を表し、（ｄ）は第２のリング部を囲繞するリング状の筒部を表す。
【図４】圧電アクチュエータを表す斜視図である。
【図５】保持面変形手段を用いて、テーブルの保持面を変形する様子を側方からみた断面図である。
【図６】保持面変形手段を用いて、傾斜したテーブルの保持面を変形する様子を側方からみた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１  加工装置の構成
図１に示す加工装置１は、テーブル７０に保持された被加工物Ｗの表面Ｗａを、研磨手段４を用いて研磨する加工装置である。以下、加工装置１の構成について説明する。
【００１４】
図１に示すように、加工装置１にはベース１０がＹ軸方向に延設されており、ベース１０の上における＋Ｙ方向側にはコラム１２が立設されている。
【００１５】
加工装置１には、制御手段２が備えられている。制御手段２を用いて研磨加工のための諸手段を駆動することによって、被加工物Ｗを研磨加工することができる。
【００１６】
加工装置１のコラム１２の−Ｙ側の側面には、研磨手段４及び研磨手段４を昇降移動させるＺ軸方向移動手段５が備えられている。研磨手段４には、スピンドル４０と、スピンドル４０を囲繞するスピンドルハウジング４１と、スピンドル４０をＺ軸方向の回転軸４５を軸に回動させるモータ４２とが配設されている。スピンドル４０の下端にはマウント４３が連結されており、マウント４３の下面側には研磨パッド４４が固定されている。研磨パッド４４は、マウント４３の下面に連結された円板４４０と、円板４４０の下端に配設された研磨部材４４１とから構成されている。研磨加工時には、研磨パッド４４の研磨部材４４１が被加工物Ｗの表面Ｗａに当接して、被加工物Ｗの表面Ｗａが研磨される。モータ４２を用いてスピンドル４０を駆動させることにより、スピンドル４０が回転すると、これに伴ってスピンドル４０に連結されているマウント４３及び研磨パッド４４が同じく回転軸４５を軸に回転する構成となっている。
【００１７】
研磨部材４４１は、例えば、フェルト等の不織布からなり、その中央部分にはスラリ（遊離砥粒を含む研磨液）が通液される図示しない貫通孔が形成されている。また、スピンドル４０の内部には、入口３０ａがスピンドル４０の上方に設けられたスラリ供給手段３に接続され、且つ、出口３０ｂが研磨パッド４４に接続されたスラリ流路３０が、Ｚ軸方向に延びるように形成されている。研磨加工中に、スラリ供給手段３によって入口３０ａからスラリ流路３０に供給されたスラリは、スラリ流路３０の出口３０ｂから研磨パッド４４に流れ出て、研磨部材４４１の貫通孔を通り、研磨部材４４１と被加工物Ｗとの接触部分に到達することとなる。
【００１８】
なお、上記のような、スラリ供給手段３等を用いた研磨部材４４１と被加工物Ｗとの接触部分に対するスラリの供給は、例えば、実施する研磨加工がＣＭＰ研磨である場合には行われ、一方、乾式研磨である場合には行われない。
【００１９】
Ｚ軸方向移動手段５には、Ｚ軸方向の回転軸５５を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結されボールネジ５０を回転軸５５を軸に回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３と、昇降板５３に連結されたホルダ５４とが備えられており、また、ホルダ５４によって研磨手段４が支持されている。モータ５２を用いてボールネジ５０を駆動させることによって、ボールネジ５０が回転軸５５を軸に回転すると、これに伴って昇降板５３がガイドレール５１に案内されてＺ軸方向に昇降移動する。そして、昇降板５３に連結されたホルダ５４、及びホルダ５４に保持された研磨手段４がＺ軸方向に昇降移動する構成となっている。
【００２０】
図１に示すように、加工装置１のベース１０の中央付近には、被加工物Ｗを保持する保持ユニット７が配設されている。保持ユニット７には、ポーラス部材等により形成された吸引部７１及び吸引部７１を囲繞する枠体７２を備えたテーブル７０が配設されており、吸引部７１の上面は被加工物Ｗが載置される保持面７１ａとなっている。
【００２１】
図２に示すように、保持ユニット７には、吸引源７３と連通手段７４とが配設されている。連通手段７４は、その一端が吸引源７３と接続され、ロータリージョイント７６０の内部を通り、さらに、テーブル７０を下から支持する支持部材７４１の内部を通る導管であり、支持部材７４１の内部において複数に分岐した連通手段７４の他端が、それぞれ吸引部７１に接続されている。テーブル７０の保持面７１ａの上に被加工物Ｗが載置された状態で、吸引源７３を用いて吸引力を生み出して、吸引源７３によって生み出された吸引力を、連通手段７４を通じて吸引部７１の保持面７１ａに伝達することによって、被加工物Ｗをテーブル７０の上に吸引保持することができる。
【００２２】
図２及び図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、保持ユニット７には、保持面変形手段７５が、支持部材７４１を介してテーブル７０を下から支持するように配設されている。保持面変形手段７５には、保持面７１ａの中心を通る軸７６５（後述するテーブル７０の回転軸７６５に同じ）に中心を位置付けた円柱状の中央部７５０と、中央部７５０を囲繞する第１のリング部７５１と、第１のリング部７５１を囲繞する第２のリング部７５２と、第２のリング部７５２を囲繞する筒部７５３と、筒部７５３の下端を塞ぐ基台７５４とが配設されている。第１のリング部７５１、第２のリング部７５２、及び筒部７５３の形状は、それぞれ中空円筒形状である。
【００２３】
中央部７５０と第１のリング部７５１との間、第１のリング部７５１と第２のリング部７５２との間、及び第２のリング部７５２と筒部７５３との間には、それぞれ間隔Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が設けられている。
【００２４】
なお、図２に示すように、中央部７５０の上面７５０ａ、第１のリング部７５１の上面７５１ａ、及び第２のリング部７５２の上面７５２ａは、それぞれ支持部材７４１の下面７４１ｂと接しており、中央部７５０、第１のリング部７５１、及び第２のリング部７５２は、支持部材７４１を下から支持している。
【００２５】
保持面変形手段７５は上記の構成に限定されず、例えば、保持面変形手段７５には、第２のリング部７５２を囲繞する第３のリング部、第３のリング部を囲繞する第４のリング部・・・、といったようにさらに複数のリングが備えられていてもよい。
【００２６】
図２及び図４に示すように、保持面変形手段７５における、基台７５４の上面７５４ａと中央部７５０の下面７５０ｂとの間、基台７５４の上面７５４ａと第１のリング部７５１の下面７５１ｂとの間、及び基台７５４の上面７５４ａと第２のリング部７５２の下面７５２ｂとの間には、それぞれ複数の第１の圧電アクチュエータ７５５Ａ、第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂ、及び第３の圧電アクチュエータ７５５Ｃが備えられている。以下、これらを総称して圧電アクチュエータ７５５とする。圧電アクチュエータ７５５の上面は、保持面変形手段７５の中央部７５０の下面７５０ｂ、第１のリング部７５１の下面７５１ｂ、及び第２のリング部７５２部の下面７５１ｂにそれぞれ接触してそれらを下から押し上げる丸みを帯びた接触面７５５ａとなっている。
【００２７】
基台７５４の上面７５４ａと中央部７５０の下面７５０ｂとの間には、例えば、３つの第１の圧電アクチュエータ７５５Ａが備えられている。例えば、図４に示すように、３つの第１の圧電アクチュエータ７５５Ａは、上方からみた際に、それぞれの第１の圧電アクチュエータ７５５Ａの接触面７５５ａを３つの頂点とする正三角形が形成されるように配設されている。
【００２８】
基台７５４の上面７５４ａと第１のリング部７５１の下面７５１ｂとの間には、例えば、３つの第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂが備えられている。例えば、３つの第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂは、同じく上方からみた際に、上記の３つの第１の圧電アクチュエータ７５５Ａの接触面７５５ａがなす小さな正三角形の外側に、３つの第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂの接触面７５５ａを頂点として大きな正三角形が形成されるように配設されている。
【００２９】
基台７５４の上面７５４ａと第２のリング部７５２の下面７５２ｂとの間には、例えば、５つの第３の圧電アクチュエータ７５５Ｃが備えられている。例えば、５つの第３の圧電アクチュエータ７５５Ｃは、同じく上方からみた際に、上記の第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂの接触面７５５ａがなす正三角形の外側に、５つの第３の圧電アクチュエータ７５５Ｃの接触面７５５ａを頂点とする正五角形が形成されるように配設されている。なお、第３の圧電アクチュエータは、５つでなくてもよい。少なくとも３つ配設され、正三角形が形成されるように配設されていてもよい。
【００３０】
なお、基台７５４の上面７５４ａと中央部７５０の下面７５０ｂとの間、基台７５４の上面７５４ａと第１のリング部７５１の下面７５１ｂとの間、及び基台７５４の上面７５４ａと第２のリング部７５２の下面７５２ｂとの間に備えられる圧電アクチュエータ７５５の数及びその配置は、図２及び図４に示すものに限定されない。
【００３１】
圧電アクチュエータ７５５を、基台７５４の上に、同一の円周上において等しい間隔になるように配設することにより、中央部７５０の下面７５０ｂ、第１のリング部７５１の下面７５１ｂ、及び第２のリング部７５２の下面７５２ｂを、水平に保ちながら昇降移動させることが容易になる。
【００３２】
図２、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、保持ユニット７には、中央部７５０、第１のリング部７５１、及び第２のリング部７５２をそれぞれ保持面７１ａに対して垂直な方向に昇降可能にするガイド部７５６が少なくとも３か所備えられている。ガイド部７５６には、中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄ、第１のリング部７５１の外側の側面７５１ｃと第２のリング部７５２の内側の側面７５２ｄ、第２のリング部７５２の外側の側面７５２ｃと筒部７５３の内側の側面７５３ｄに、それぞれ向かい合う形で溝７５６ａが形成されており、また、溝７５６ａには上下方向に移動可能な球７５６ｂが収容されている。
【００３３】
図３（ａ）〜図３（ｂ）に示すように、例えば、中央部７５０の側面７５０ｃには、略半円筒状の溝７５６ａが形成されており、第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄには、その溝７５６ａと同じ形状の溝７５６ａが形成されている。
【００３４】
球７５６ｂは、例えば、中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとの間に間隔Ｄ１が設けられている状態で、中央部７５０の側面７５０ｃ及び第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄに向かい合わせで形成された溝７５６ａの側面７５６ｃに内接するように収容される。かかる場合には、球７５６ｂが、溝７５６ａの側面７５６ｃに拘束されており、保持面７１ａに平行な方向へと移動できないため、中央部７５０と第１のリング部７５１とが、球７５６ｂに阻まれて、互いに近づくことができない。従って、中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとの間隔Ｄ１は一定の値をとり、中央部７５０と第１のリング部７５１との保持面７１ａに平行な方向における相対的な位置関係は固定される。
【００３５】
球７５６ｂは、上記と同様に中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとの間に間隔Ｄ１がある状態で、球７５６ｂと溝７５６ａとの間に間隔Ｄ１よりも小さな隙間が設けられて溝７５６ａに収容されていてもよい。かかる場合には、球７５６ｂが、溝７５６ａの内部の空間を該隙間の分だけ保持面７１ａに平行な方向に移動する余地があり、球７５６ｂの移動に伴って、中央部７５０と第１のリング部７５１とが該隙間の分だけ相対的に移動できるため、中央部７５０と第１のリング部７５１とは、上記の球７５６ｂと溝７５６ａとの間の該隙間の分だけ互いに近づき得る。ただし、該隙間が中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとの間の間隔Ｄ１よりも小さく設定されているため、例えば、中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとが最大限互いに近づいたとしても、互いに接触することなく、当初の間隔Ｄ１から予め設けられていた隙間の分だけ差し引いた間隔を保つこととなる。
つまり、保持面７１ａに対して垂直方向に中央部７５０または第１のリング部７５１が移動する際に、向かいあった溝７５６ａ内で球７５６ｂが移動できる程度に隙間をそなえているとよい。
【００３６】
上記の球７５６ｂと溝７５６ａとの位置関係については、第１のリング部７５１の外側の側面７５１ｃと第２のリング部７５２の内側の側面７５２ｄ、及び第２のリング部７５２の外側の側面７５２ｃと筒部７５３の内側の側面７５３ｄに配設される溝７５６ａ及び球７５６ｂについても同様の構成とする。
【００３７】
また、圧電アクチュエータ７５５の接触面７５５ａに押し上げられることによって、中央部７５０、第１のリング部７５１、及び第２のリング部７５２のそれぞれの間に生じる段差は、最大２μｍ程度であり、そのため、溝７５６ａの深さは、中央部７５０、または第１のリング部７５１、または第２のリング部７５２が押し上げられた際に球７５６ｂが溝７５６ａから出ないように２μｍを超えるものとする。なお、ガイド部７５６は、球７５６ｂにかえてローラ等を備えていてもよい。
【００３８】
図１及び図２に示すように、保持面変形手段７５の基台７５４の下には、ロータリージョイント７６０とモータ７６１とから構成された回転手段７６が配設されている。モータ７６１によって回転駆動されて、ロータリージョイント７６０に接続されている保持面変形手段７５と、保持面変形手段７５に支持部材７４１を介して支持されているテーブル７０とが、保持面７１ａの中心を通りＺ軸に平行な回転軸７６５を軸に一体的に回転する構成となっている。なお、回転手段７６は、筒状のケーシング７９２によって側方から囲繞されて保護されている。
【００３９】
加工装置１には、上記の圧電アクチュエータ７５５に直流電圧を供給する電源部９０が備えられている。
【００４０】
前述した制御手段２には、電源部９０から圧電アクチュエータ７５５に供給される電圧を制御する機能を備えている。圧電アクチュエータ７５５Ａ、７５５Ｂ、７５５Ｃに供給される電圧をそれぞれ調整することにより、それぞれの接触面７５５ａの高さを変化させることができる。
【００４１】
図１に示すように、加工装置１のベース１０の内部に配設された内部ベース１１の上には、被加工物Ｗを保持する保持ユニット７をＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動手段８が備えられている。Ｙ軸方向移動手段８には、Ｙ軸方向の回転軸８５を有するボールネジ８０と、ボールネジ８０に平行に配設された一対のガイドレール８１と、ボールネジ８０を回転軸８５の周りに回動させるモータ８２と、内部のナットがボールネジ８０に螺合して底部がガイドレール８１に摺接しながらＹ軸方向に移動するＹ軸ベース８３とが備えられている。モータ８２により駆動されて、ボールネジ８０が回転軸８５を軸に回転すると、ガイドレール８１に案内されてＹ軸ベース８３がＹ軸方向に移動し、それに伴ってＹ軸ベース８３に支持されているテーブル７０がＹ軸方向に移動する構成となっている。
【００４２】
テーブル７０はカバー７７に囲繞されており、カバー７７は蛇腹７８に連結されている。Ｙ軸方向移動手段８により駆動されて、テーブル７０がＹ軸方向に移動すると、テーブル７０と一体的にカバー７７がＹ軸方向に移動して、それに伴い蛇腹７８が伸縮する構成となっている。
【００４３】
図２に示すように、Ｙ軸ベース８３の上には、高さが固定された１本の支柱７９０と、長さを変えられる２本の傾き変更軸７９１（１本は中央奥側に存在、不図示）とが、円周上に１２０度間隔を空けて配設されており、支柱７９０及び傾き変更軸７９１の上部には基台７５４が連結されている。傾き変更軸７９１は油圧式、空気式、またはモータ式等の機構を備えたロッド状の軸であり、その長さを制御することができる。傾き変更軸７９１の長さを調節することによって、水平面に対する保持面変形手段７５及びテーブル７０の傾きを変えることができる。
【００４４】
２  加工装置の動作
上記の構成の加工装置１を用いて被加工物Ｗを研磨加工する際の加工装置１の動作について、以下に詳述する。
【００４５】
まず、図５に示すように、テーブル７０の保持面７１ａの上に被加工物Ｗを載置して、吸引源７３を用いて吸引力を生み出し、生み出された吸引力を連通手段７４に通じて保持面７１ａに伝達することによって、保持面７１ａの上に被加工物Ｗを吸引保持する。そして、回転手段７６のモータ７６１を制御してテーブル７０を回転軸７６５を軸に回転させる。
【００４６】
次に、図１に示した研磨手段４のモータ４２を用いてスピンドル４０を駆動して、スピンドル４０をＺ軸方向の回転軸４５を回転させる。これにより、スピンドル４０の下端に接続されたマウント４３及びマウント４３の下面側に固定された研磨パッド４４を回転させる。
【００４７】
研磨パッド４４が回転軸４５を軸に回転している状態で、Ｙ軸方向移動手段８のモータ８２を駆動して、ボールネジ８０を回転軸８５を軸に回転させる。これにより、ガイドレール８１に沿ってＹ軸ベース８３をＹ軸方向に移動させて、研磨手段４の研磨パッド４４がテーブル７０の保持面７１ａの回転軸７６５を通るように、Ｙ軸ベース８３を研磨パッド４４の下方に位置付ける。
【００４８】
このとき、傾き変更軸７９１を制御して、その長さを変えることにより、テーブル７０及びテーブル７０を下から支持する保持面変形手段７５のＺ軸方向に対する傾きを適宜、変更することができる。
【００４９】
そして、Ｚ軸方向移動手段５のモータ５２を用いてボールネジ５０を回転軸５５を軸に回転させることにより、昇降板５３をガイドレール５１に沿って−Ｚ方向に降下させる。すると、昇降板５３に連結されたホルダ５４及びホルダ５４に支持されている研磨手段４が−Ｚ方向に降下して、回転する研磨パッド４４の研磨部材４４１が回転する被加工物Ｗに当接する。これにより、被加工物Ｗの表面Ｗａを研磨加工する。なお、研磨加工では、被加工物Ｗの表面Ｗａを高さ方向に５μｍ程度研磨するものとする。
【００５０】
研磨加工中、研磨手段４の研磨パッド４４を被加工物Ｗの表面Ｗａに当接させて、被加工物Ｗの研磨加工を行いながら、例えば、図示しない被加工物Ｗに測定光を照射させ厚みを測定する非接触厚み測定器を用いて被加工物Ｗの厚みを測定する。研磨加工中に被加工物Ｗの厚みが予め設定した仕上げ厚みに達する前に、一旦、Ｚ軸方向移動手段５を制御して、研磨パッド４４を＋Ｚ方向に上昇させることにより、研磨パッド４４を被加工物Ｗから離間させる。
【００５１】
研磨パッドが被加工物Ｗから離間された後、被加工物Ｗに測定光を照射させ被加工物Ｗの厚みを複数点測定する。被加工物の厚みを測定する測定位置は、被加工物の径方向において、被加工物の中心と、外周部分と、半径１／２の位置との少なくとも３点を測定する。
【００５２】
その後、測定した３点の厚みに差があった場合には、被加工物Ｗの厚みの差をなくすために、保持面７１ａの形状を変化させる。保持面７１ａを変形する際には、まず、電源部９０を制御して電源部９０から圧電アクチュエータ７５５に電圧を供給する。そして、制御手段２にて圧電アクチュエータ７５５に供給する電圧を調整して圧電アクチュエータ７５５の長さを変えることによって、接触面７５５ａの高さを変化させる。これにより、高さが変化した圧電アクチュエータ７５５の接触面７５５ａが、中央部７５０の下面７５０ｂ、第１のリング部７５１の下面７５１ｂ、及び第２のリング部７５２の下面７５２ｂに当接しながらそれらを押し上げて、それぞれの高さを変化させて保持面７１ａを変形する。
【００５３】
例えば、保持面７１ａの形状を、図５に示すような、保持面７１ａの中心付近が上に突出した中凸の形状に変形したい場合は、保持面変形手段７５の中央部７５０を第１のリング部７５１よりも上方に移動させるとともに、第１のリング部７５１を第２のリング部７５２よりも上方に移動させることにより、中央部７５０が最も高い位置にあり、次に第１のリング７５１が高く、第２のリング７５２が最も低い位置に位置するようにする。そのためには、第１の圧電アクチュエータ７５５Ａにかける電圧の値を変化させて、第１の圧電アクチュエータ７５５Ａの接触面７５５ａの高さを上昇させるとともに、第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂにかける電圧の値を変化させて、第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂの接触面７５５ａの高さを上昇させる。接触面７５５ａの高さがそれぞれ上昇することにより、第１の圧電アクチュエータ７５５Ａの接触面７５５ａが中央部７５０の下面７５０ｂと接触しながら中央部７５０を押し上げるとともに、第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂの接触面７５５ａが第１のリング部７５１の下面の下面７５１ｂと接触しながら第１のリング部７５１を押し上げる。これに伴い、押し上げられた中央部７５０の上面７５０ａが支持部材７４１の下面７４１ｂの中央付近を押し上げるとともに、第１のリング部７５１の上面７５１ａが支持部材７４１の下面７４１ｂの中央付近と周縁部との間を押し上げる。すると、支持部材７４１の上面７４１ａの中央付近がテーブル７０の中央付近を押し上げるとともに、支持部材７４１の上面７４１ａの中央部と周縁部との間の領域を押し上げる。これによりテーブル７０の保持面７１ａが、中凸の形状となる。
【００５４】
このように、保持ユニット７では、中央部７５０、第１のリング部７５１及び第２のリング部７５２を個別に昇降させて保持面７１ａの形状を変化させることができるため、保持面７１ａにおいて保持されて加工される被加工物Ｗの表面Ｗａの形状を調整することができる。
【００５５】
特に、図６に示すような、傾き変更軸７９１を用いて保持面変形手段７５及びテーブル７０を＋Ｘ方向に傾斜させた状態において、例えば、第１の圧電アクチュエータ７５５Ａの接触面７５５ａを中央部７５０の下面７５０ｂに当接させて中央部７５０を押し上げる場合を考える。
第１の圧電アクチュエータ７５５Ａが中央部７５０を押し上げる力は、Ｚ軸から＋Ｘ方向に傾斜した軸７６５に平行な上向きの方向にかかっている。これに対して、中央部７５０の自重は−Ｚ方向にかかっているため、中央部７５０には、軸７６５に平行な上向きにだけでなく、保持面７１ａに対して平行な方向（図６において＋Ｘ方向と−Ｚ方向との間の方向）にも力がかかっている。そのため、もし、保持面変形手段７５に溝７５６ａと球７５６ｂとを備えるガイド部７５６が配設されていないならば、中央部７５０が＋Ｘ方向と−Ｚ方向との間の方向へと移動して、その結果、中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとが接触することになる。中央部７５０が上昇する際に、中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとが接触していると、中央部７５０は両面の間に働く摩擦力による抵抗をうけて、その円滑な上昇が妨げられてしまう。また、中央部７５０の位置が保持面７１ａに対して平行な方向にずれていると、第１の圧電アクチュエータ７５５Ａの接触面７５５ａを中央部７５０の下面７５５ｂの適切な位置に接触させることができず、中央部７５０を保持面７１ａに垂直な方向に上昇させることができなくなる。
その点、本発明では、第１の圧電アクチュエータ７５５Ａが中央部７５０を軸７６５に平行な方向に押し上げた際に、溝７５６ａ及び溝７５６ａに収容された球７５６ｂが作用して、中央部７５０の＋Ｘ方向と−Ｚ方向との間の方向への移動が制限される。つまり、溝７５６ａの側面７５６ｃに摺接する球７５６ｂによって阻まれて、中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとが一定の距離よりも近づかないようになっている。これにより、中央部７５０の側面７５０ｃと第１のリング部７５１の内側の側面７５１ｄとが接触するのを防止でき、中央部７５０を保持面７１ａに対して垂直に上昇させることできる。また、三つの球７５６ｂが溝７５６ａに摺接しながら回転することによって、中央部７５０の円滑な上昇が促される。第１のリング部７５１と第２のリング部７５２との関係についても同様であり、第１のリング部７５１の側面７５１ｃと第２のリング部７５２の内側の側面７５２ｄとが接触するのを防止し、第１のリング部７５１を保持面７１ａに対して垂直に上昇させることできる。
【００５６】
中央部７５０を、第１の圧電アクチュエータ７５５Ａを用いて上昇させる際と同様に、第２の圧電アクチュエータ７５５Ｂや第３の圧電アクチュエータ７５５Ｃを作動させて、第１のリング部７５１や第２のリング部７５２を保持面７１ａに垂直な方向に上昇させることができる。
その際には、第１のリング部７５１と第２のリング部７５２との間、及び第２のリング部７５２と筒部７５３との間に配設された複数の溝７５６ａと球７５６ｂとが、同様に作用することによって、第１のリング部７５１や第２のリング部７５２が＋Ｘ方向と−Ｚ方向の間の方向にずれるのを防ぎ、第１のリング部７５１の外側の側面７５１ｃと第２のリング部７５２の内側の側面７５２ｄとが、そして第２のリング部７５２の外側の側面７５２ｃと筒部７５３の内側の側面７５３ｄとが、接触するのを防ぐことができる。
【００５７】
溝７５６ａ及び球７５６ｂによる上記のような作用効果は、中央部７５０、第１のリング部７５１、及び第２のリング部７５２が上昇するときだけでなく、それらが下降するときにも発揮されることは言うに及ばず、これより、中央部７５０、第１のリング部７５１、及び第２のリング部７５２をそれぞれテーブル７０の保持面７１ａに垂直な方向に昇降させて、軸７６５を中心とする同一円周上において等しい高さを維持しながら、保持面７１ａを変形することができる。
【００５８】
上記のように、保持面変形手段７５を用いてテーブル７０の保持面７１ａを目的の形状に変形した後、再び、Ｚ軸方向移動手段５を制御して研磨手段４を駆動させて、回転する研磨パッド４４を被加工物Ｗの表面Ｗａと当接する高さ位置まで下降させる。そして、研磨パッド４４を被加工物Ｗの表面Ｗａに当接させて研磨加工を再開する。このとき、同様に、研磨加工中に測定光を用いた非接触厚み測定器等を用いて被加工物Ｗの厚みを測定して、再び厚みが均一でなくなった際には研磨加工を中断して、保持面変形手段７５を用いた保持面７１ａの変形を行う。研磨パッド４４の当接と保持面７１ａの変形とを適宜行うことにより、被加工物Ｗを均一な厚みに仕上げることができる。
【００５９】
なお、例えば、テーブル７０に保持された被加工物Ｗの表面Ｗａを覆うように研磨パッド４４を接触させて被加工物Ｗを研磨加工するＣＭＰ研磨や乾式研磨等においては、被加工物Ｗの中心付近が研磨されやすい。かかる場合においては、例えば、ある程度研磨加工を行った後に、接触面７５５ａの高さを調整して、中央部７５０の高さ位置を第１のリング部７５１の高さ位置より低くするとともに、第１のリング部７５１の高さ位置を第２のリング部７５２の高さ位置よりも低く位置付けることによって、テーブル７０の保持面７１ａを中凹の形状に変形してから、再び研磨加工を行い、被加工物Ｗの表面Ｗａを平坦にすることができる。
【００６０】
保持面変形手段７５を用いることにより、保持面７１ａの形状を、上記のような中凸、中凹に限定されない様々な形状に変形できる。例えば、中央部７５０の高さ、第１のリング部７５１の高さ、及び第２のリング部７５２の高さを同じだけ上昇させることにより、テーブル７０の保持面７１ａを平坦に保ちながら、テーブル７０の高さを上昇させることもできる。
【００６１】
本発明によれば、被加工物Ｗの厚みを均一にするために、研磨パッド４４の研磨部材４４１を削って研磨面を調整するのではなく、圧電アクチュエータ７５５の接触面７７５ａの高さを調節してテーブル７０を押し上げることにより、保持面７１ａの形状を可逆的に変形するため、研磨部材４４１の消耗を抑えることができ、長期的な加工品質の維持が可能になる。
また、研削砥石で被加工物を研削する研削装置に用いて、研削砥石の研削面に対して保持面を平行にしたり、僅かに傾けたりする制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１：加工装置  ２：制御手段  ３：スラリ供給手段
３０：スラリ流路  ３０ａ：入口  ３０ｂ：出口
４：研磨手段  ４０：スピンドル
４１：スピンドルハウジング  ４２：モータ  ４３：マウント  ４４：研磨パッド
４４０：円板  ４４１：研磨部材  ４５：回転軸
５：Ｚ軸方向移動手段  ５０：ボールネジ  ５１：ガイドレール  ５２：モータ
５３：昇降板  ５４：ホルダ  ５５：回転軸
７：保持ユニット  ７０：テーブル  ７１：吸引部  ７１ａ：保持面  ７２：枠体
７３：吸引源  ７４：連通手段  ７４１：支持部材
７５：保持面変形手段
７５０：中央部  ７５０ａ：中央部の上面  ７５０ｂ：中央部の下面
７５０ｃ：中央部の側面
７５１：第１のリング部  ７５１ａ：第１のリング部の上面
７５１ｂ：第１のリング部の下面  ７５１ｃ：第１のリングの外側の側面
７５１ｄ：第１のリングの内側の側面
７５２：第２のリング部  ７５２ａ：第２のリング部の上面
７５２ｂ：第２のリング部の下面  ７５２ｃ：第２のリング部の外側の側面
７５２ｄ：第２のリング部の内側の側面
７５３：筒部  ７５３ｄ：筒部の内側の側面
７５４：基台  ７５４ａ：基台の上面
７５５Ａ、７５５Ｂ、７５５Ｃ：圧電アクチュエータ  ７５５ａ：接触面
７５６：ガイド部  ７５６ａ：溝  ７５６ｂ：球  ７５６ｃ：溝の側面
７６：回転手段  ７６０：ロータリージョイント  ７６１：モータ
７６２：ケーシング  ７６５：回転軸
７７：カバー  ７８：蛇腹  ７９０：支柱  ７９１：傾き変更軸
８：Ｙ軸方向移動手段  ８０：ボールネジ  ８１：ガイドレール  ８２：モータ
８３：Ｙ軸ベース  ８５：回転軸
９０：電源部
Ｗ：被加工物  Ｗａ：被加工物の上面
Ｄ１：中央部と第１のリング部との間隔
Ｄ２：第１のリング部と第２のリング部との間隔
Ｄ３：第２のリング部と筒部との間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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