(57)【要約】【課題】研磨装置の運転を停止することなく、ドレッサディスクの押付力と、この押付力を発生させる気体の圧力との関係を定めることができるドレッシング装置を提供する。【解決手段】ドレッシング装置は、研磨パッド１０に摺接されるドレッサディスク３１と、ドレッサディスク３１に連結される上下動可能なドレッサ駆動軸３２と、気体の供給を受けて、ドレッサディスク３１をドレッサ駆動軸３２を介して研磨パッド１０に押圧する押圧機構３６と、押圧機構３６に供給される気体の圧力を測定する圧力測定器４２と、ドレッサ駆動軸３２に作用する荷重を測定する荷重測定器４５と、押圧機構３６に供給される気体の圧力を制御する圧力制御部４７とを備える。圧力制御部４７は、圧力測定器４２と荷重測定器４５の測定値に基づき、気体の圧力とドレッサディスク３１の押付力との対応関係を設定する。【選択図】図３
2010280031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドをドレッシングするドレッシング装置において、
前記研磨パッドに摺接されるドレッサディスクと、
前記ドレッサディスクに連結される上下動可能なドレッサ駆動軸と、
気体の供給を受けて、前記ドレッサディスクを前記ドレッサ駆動軸を介して前記研磨パッドに押圧する押圧機構と、
前記押圧機構に供給される前記気体の圧力を測定する圧力測定器と、
前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定する荷重測定器と、
前記押圧機構に供給される前記気体の圧力を制御する圧力制御部とを備え、
前記圧力制御部は、前記圧力測定器および前記荷重測定器の測定値に基づき、前記気体の圧力と前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力との対応関係を設定するように構成されていることを特徴とするドレッシング装置。
【請求項２】
研磨パッドをドレッシングするドレッシング装置において、
前記研磨パッドに摺接されるドレッサディスクと、
前記ドレッサディスクに連結される上下動可能なドレッサ駆動軸と、
前記ドレッサ駆動軸を介して前記ドレッサディスクを前記研磨パッドに押圧するエアシリンダと、
前記ドレッサ駆動軸を介して前記ドレッサディスクを押し上げる押し上げ機構と、
前記エアシリンダに供給される気体の圧力を制御する圧力制御部とを備えたことを特徴とするドレッシング装置。
【請求項３】
前記押し上げ機構は、ばねであることを特徴とする請求項２に記載のドレッシング装置。
【請求項４】
前記研磨パッドに接触しているときの前記ドレッサディスクの鉛直方向の位置を測定する位置センサをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のドレッシング装置。
【請求項５】
前記圧力制御部は、前記位置センサの測定値に基づいて、前記エアシリンダに供給される気体の圧力を変化させることを特徴とする請求項４に記載のドレッシング装置。
【請求項６】
前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定する荷重測定器と、
前記エアシリンダに供給される気体の圧力を測定する圧力測定器とをさらに備え、
前記圧力制御部は、前記位置センサの測定値から前記研磨パッドの摩耗量を算出し、前記研磨パッドの摩耗量が所定の値に達したときに、前記圧力測定器および前記荷重測定器の測定値に基づき、前記気体の圧力と前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力との対応関係を設定するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のドレッシング装置。
【請求項７】
前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定する荷重測定器と、
前記エアシリンダに供給される気体の圧力を測定する圧力測定器とをさらに備え、
前記圧力制御部は、前記圧力測定器および前記荷重測定器の測定値に基づき、前記気体の圧力と前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力との対応関係を設定するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のドレッシング装置。
【請求項８】
前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定する荷重測定器をさらに備え、
前記圧力制御部は、前記研磨パッドのドレッシング中に、前記荷重測定器の測定値に基づいて、前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力が所定の目標値を維持するように前記気体の圧力を制御することを特徴とする請求項２に記載のドレッシング装置。
【請求項９】
研磨パッドをドレッシングするドレッシング方法において、
ドレッサディスクおよび前記研磨パッドを回転させ、
気体の供給を受けて動作する押圧機構により前記ドレッサディスクをドレッサ駆動軸を介して前記研磨パッドに押圧し、
前記押圧機構に供給される前記気体の圧力を測定し、
前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定し、
前記気体の圧力の測定値および前記荷重の測定値に基づき、前記気体の圧力と前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力との対応関係を設定することを特徴とするドレッシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板の研磨に使用される研磨パッドをドレッシングするドレッシング装置およびドレッシング方法に関し、特に基板の表面を平坦に研磨する研磨装置に設けられるドレッシング装置およびドレッシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスはますます微細化され、素子構造は複雑になりつつある。半導体デバイスの製造工程において、表面の平坦化は非常に重要な工程とされる。表面の平坦化に用いられる代表的な技術は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ，Chemical  Mechanical  Polishing）である。この化学的機械的研磨では、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッドの研磨面上に供給しつつ基板を研磨面に摺接させて基板の表面を研磨する。
【０００３】
この化学的機械的研磨はＣＭＰ装置を用いて行われる。ＣＭＰ装置は、上面に研磨パッドを貼付した研磨テーブルと、半導体ウェハ等の基板（被研磨物）を保持するトップリングとを備えている。研磨テーブルおよびトップリングをその軸心周りにそれぞれ回転させながら、トップリングにより基板を所定の圧力で研磨パッドの研磨面（上面）に押圧し、基板と研磨パッドとを摺接させる。研磨パッドの研磨面には研磨液が供給され、基板と研磨パッドとの間に研磨液が存在した状態で基板が研磨される。基板の表面は、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用によって平坦化される。
【０００４】
基板の研磨を行なうと、研磨パッドの研磨面（上面）には砥粒や研磨屑が付着し、また、研磨パッドの特性が変化して研磨性能が劣化してくる。このため、基板の研磨を繰り返すに従い、研磨速度が低下し、また、研磨むらが生じてしまう。そこで、劣化した研磨パッドの研磨面を再生するためのドレッシング装置が、研磨テーブルの隣に設けられている。このドレッシング装置は、研磨パッドの研磨面をわずかに削り取ることにより、研磨パッドの研磨面を再生する。
【０００５】
図１は従来のドレッシング装置を示す模式図である。図１に示すように、ドレッシング装置は、ドレッサディスク１３１と、ドレッサディスク１３１を研磨パッド１０に押圧するエアシリンダ１３６と、ドレッサディスク１３１およびエアシリンダ１３６を連結するドレッサ駆動軸１３２とを有している。ドレッサ駆動軸１３２は、ドレッサディスク１３１に接続される回転部と、エアシリンダ１３６に接続される非回転部とに分割されており、回転部と非回転部とはカップリング１３７により連結されている。
【０００６】
ドレッサ駆動軸１３２の回転部はボールスプライン１３５により支持されている。このボールスプライン１３５は、ドレッサ駆動軸１３２にトルクを伝達しつつ、ドレッサ駆動軸１３２のその長手方向への直進運動を許容する直動ガイド機構である。ボールスプライン１３５には図示しないモータが連結されており、このモータによってドレッサ駆動軸１３２を介してドレッサディスク１３１が回転するようになっている。
【０００７】
エアシリンダ１３６は、ピストン１３６ａを挟んで２つの圧力室が配置される複動式エアシリンダである。それぞれの圧力室には圧力が調整された空気が注入される。すなわち、上側圧力室には研磨パッド１０への荷重を発生させるための加圧空気が導入され、一方、下側圧力室には、ドレッサディスク１３１やドレッサ駆動軸１３２を含む可動部の自重を支持するための加圧空気が導入される。下側圧力室に供給される空気の圧力は一定に維持される。そして、上側圧力室と下側圧力室との差圧により、ドレッサディスク１３１の研磨パッド１０に対する押付力が決定される。
【０００８】
ドレッサディスク１３１の下面にはダイヤモンド粒子などの硬質の砥粒が固定されており、このドレッサディスク１３１の下面は、研磨パッド１０の研磨面を目立てするドレッシング面を構成する。研磨パッド１０をドレッシングするときは、研磨テーブル１１およびドレッサディスク１３１を回転させ、研磨パッド１０の研磨面に純水を供給しながらドレッサディスク１３１を研磨パッド１０に押し付ける。ドレッサディスク１３１のドレッシング面と研磨パッド１０の研磨面との摺接により、研磨面のドレッシング（コンディショニング）が行われる。
【０００９】
ドレッシング中、研磨パッド１０の研磨面はドレッサディスク１３１によって削り取られる。ドレッサディスク１３１の研磨パッド１０に対する押付力は研磨パッド１０の寿命に大きな影響を与えるため、ドレッサディスク１３１の押付力を正確に制御することが必要とされる。上述の構成において、エアシリンダ１３６の下側圧力室には一定圧力の空気が供給されるため、ドレッサディスク１３１の押付力は上側圧力室に導入される空気の圧力に依存する。そこで、ドレッサディスク１３１の押付力とエアシリンダ１３６の上側圧力室に導入される空気の圧力との関係を定めるキャリブレーション作業が必要となる。
【００１０】
このキャリブレーション作業は、ロードセルなどの荷重測定器を、研磨パッド１０とドレッサディスク１３１との間に置き、荷重測定器の測定値（すなわち押付力）を、エアシリンダ１３６に供給される空気の圧力に関連付けることにより行われる。しかしながら、このキャリブレーション作業を実施するためには、研磨装置の運転を停止させなければならず、これが研磨装置の稼働率を低下させる一因となっている。
【００１１】
上述した問題に加え、エアシリンダを用いたドレッシング装置には次のような問題が伴う。上述したように、ドレッサディスク１３１の押付力は研磨パッド１０の寿命に影響を与えるため、研磨パッド１０の寿命を長くするためには、ドレッサディスク１３１の押付力をある程度低くする必要がある。しかしながら、エアシリンダ１３６の上側圧力室への空気の圧力を下げると、上側圧力室と下側圧力室との差圧があるにもかかわらず、ピストンが動かないことがある。これは、上側圧力室と下側圧力室との差圧がゼロに近づくと、ピストンとシリンダとの摩擦抵抗や、ドレッサ駆動軸１３２とエアシリンダ１３６との摩擦抵抗が相対的に大きくなるためである。このようなエアシリンダ１３６が動作しない不感帯では、研磨パッド１０の良好なドレッシングが行われず、結果として研磨パッド１０の安定した研磨性能を妨げてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−２１７１０２号公報
【特許文献２】特開２００１−７９７５２号公報
【特許文献３】特表２００１−５１０７３７号公報
【特許文献４】特表２００２−５２５８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、研磨装置の運転を停止することなく、ドレッサディスクの押付力と、この押付力を発生させる気体の圧力との関係を定めることができるドレッシング装置およびドレッシング方法を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、ドレッサディスクの低い押付力を安定して発生させることができるドレッシング装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨パッドをドレッシングするドレッシング装置において、前記研磨パッドに摺接されるドレッサディスクと、前記ドレッサディスクに連結される上下動可能なドレッサ駆動軸と、気体の供給を受けて、前記ドレッサディスクを前記ドレッサ駆動軸を介して前記研磨パッドに押圧する押圧機構と、前記押圧機構に供給される前記気体の圧力を測定する圧力測定器と、前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定する荷重測定器と、前記押圧機構に供給される前記気体の圧力を制御する圧力制御部とを備え、前記圧力制御部は、前記圧力測定器および前記荷重測定器の測定値に基づき、前記気体の圧力と前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力との対応関係を設定するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様は、研磨パッドをドレッシングするドレッシング装置において、前記研磨パッドに摺接されるドレッサディスクと、前記ドレッサディスクに連結される上下動可能なドレッサ駆動軸と、前記ドレッサ駆動軸を介して前記ドレッサディスクを前記研磨パッドに押圧するエアシリンダと、前記ドレッサ駆動軸を介して前記ドレッサディスクを押し上げる押し上げ機構と、前記エアシリンダに供給される気体の圧力を制御する圧力制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記押し上げ機構は、ばねであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨パッドに接触しているときの前記ドレッサディスクの鉛直方向の位置を測定する位置センサをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記圧力制御部は、前記位置センサの測定値に基づいて、前記エアシリンダに供給される気体の圧力を変化させることを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定する荷重測定器と、前記エアシリンダに供給される気体の圧力を測定する圧力測定器とをさらに備え、前記圧力制御部は、前記位置センサの測定値から前記研磨パッドの摩耗量を算出し、前記研磨パッドの摩耗量が所定の値に達したときに、前記圧力測定器および前記荷重測定器の測定値に基づき、前記気体の圧力と前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力との対応関係を設定するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定する荷重測定器と、前記エアシリンダに供給される気体の圧力を測定する圧力測定器とをさらに備え、前記圧力制御部は、前記圧力測定器および前記荷重測定器の測定値に基づき、前記気体の圧力と前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力との対応関係を設定するように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定する荷重測定器をさらに備え、前記圧力制御部は、前記研磨パッドのドレッシング中に、前記荷重測定器の測定値に基づいて、前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力が所定の目標値を維持するように前記気体の圧力を制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の態様は、研磨パッドをドレッシングするドレッシング方法において、ドレッサディスクおよび前記研磨パッドを回転させ、気体の供給を受けて動作する押圧機構により前記ドレッサディスクをドレッサ駆動軸を介して前記研磨パッドに押圧し、前記押圧機構に供給される前記気体の圧力を測定し、前記ドレッサ駆動軸に作用する荷重を測定し、
前記気体の圧力の測定値および前記荷重の測定値に基づき、前記気体の圧力と前記研磨パッドに対する前記ドレッサディスクの押付力との対応関係を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ドレッサ駆動軸に組み込まれた荷重測定器により、ドレッシング工程の前後またはドレッシング工程中に極めて短時間で押付力と気体の圧力との対応関係を設定することができる。したがって、研磨装置の運転を停止する必要がなく、研磨装置の稼働率を向上させることができる。
また、本発明によれば、押し上げ機構により、エアシリンダ内の２つの圧力室間の気体の圧力差を大きく設定することができる。したがって、エアシリンダの動作領域が不感帯（差圧の変化によらずピストンが動かない帯域）から外れ、エアシリンダは低い押付力を安定して発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のドレッシング装置を示す模式図である。
【図２】研磨装置の斜視図である。
【図３】ドレッシング装置を示す模式図であり、本発明の第１の実施形態に係るドレッシング装置を示す。
【図４】キャリブレーションによって求められた、ドレッサディスクの押付力と上側圧力室の空気の圧力との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るドレッシング装置の変形例を示す模式図である。
【図７】エアシリンダの上側圧力室に供給される空気の圧力と研磨パッドに作用する押付力との関係を表すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るドレッシング装置の変形例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るドレッシング装置の変形例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るドレッシング装置の変形例を示す模式図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一または対応する構成要素には同一の符号を付して、その重複する説明を省略する。
図２は、研磨装置の斜視図である。研磨装置は、研磨パッド１０を支持する研磨テーブル１１と、ウェハなどの基板（被研磨物）を研磨パッド１０に摺接させて研磨するトップリング装置２０と、研磨パッド１０を目立て（ドレッシング）するドレッシング装置３０とを備えている。研磨パッド１０は研磨テーブル１１の上面に取り付けられており、研磨パッド１０の上面は研磨面を構成している。研磨テーブル１１は、図示しないモータに連結されており、このモータによって研磨テーブル１１および研磨パッド１０は、矢印で示す方向に回転されるようになっている。
【００２３】
トップリング装置２０は、基板を保持し研磨パッド１０の上面に押圧するトップリング２１と、トップリング２１に連結されるトップリング駆動軸２２と、トップリング駆動軸２２を回転自在に保持するトップリング揺動アーム２３とを備えている。トップリング揺動アーム２３は、トップリング揺動軸２４によって支持されている。トップリング揺動アーム２３の内部には、トップリング駆動軸２２に連結された図示しないモータが設置されている。このモータの回転はトップリング駆動軸２２を介してトップリング２１に伝達され、これによりトップリング２１は、矢印で示す方向にトップリング駆動軸２２を中心として回転する。
【００２４】
トップリング装置２０の隣りには、研磨液及びドレッシング液を研磨パッド１０の研磨面に供給する液体供給機構２５が配置されている。液体供給機構２５は、複数の供給ノズル（図示せず）を備えており、この供給ノズルから研磨液及びドレッシング液が研磨パッド１０の研磨面に別々に供給される。この液体供給機構２５は、研磨液を研磨パッド１０に供給する研磨液供給機構と、ドレッシング液（例えば純水）を研磨パッド１０に供給するドレッシング液供給機構とを兼用している。なお、研磨液供給機構とドレッシング液供給機構とを別に設けてもよい。
【００２５】
トップリング２１の下面は、真空吸着などにより基板を保持する基板保持面を構成している。トップリング駆動軸２２は、図示しない上下動アクチュエータ（例えばエアシリンダ）に連結されている。したがって、トップリング２１は、上下動アクチュエータによりトップリング駆動軸２２を介して上下動する。トップリング揺動軸２４は、研磨テーブル１１の径方向外側に位置している。このトップリング揺動軸２４は回転可能に構成されており、これによりトップリング２１は研磨パッド１０上の研磨位置と、研磨パッド１０の外側の待機位置との間を移動可能となっている。
【００２６】
基板の研磨は、次のようにして行なわれる。トップリング２１の下面に基板が保持され、トップリング２１および研磨テーブル１１が回転される。この状態で、研磨パッド１０の研磨面には研磨液が供給され、そして、トップリング２１により基板が研磨パッド１０の研磨面に押圧される。基板の表面（下面）は、研磨液に含まれる砥粒による機械的研磨作用と研磨液の化学的研磨作用により研磨される。
【００２７】
ドレッシング装置３０は、研磨パッド１０の研磨面に摺接されるドレッサディスク３１と、このドレッサディスク３１に連結されたドレッサ駆動軸３２と、ドレッサ駆動軸３２を回転自在に保持するドレッサ揺動アーム３３とを備えている。ドレッサディスク３１の下面は、研磨パッド１０の研磨面に摺接されるドレッシング面を構成している。このドレッシング面には、ダイヤモンド粒子などの硬質の砥粒が固定されている。ドレッサ揺動アーム３３は、ドレッサ揺動軸３４に支持されている。ドレッサ揺動アーム３３の内部には、ドレッサ駆動軸３２に連結された図示しないモータが設置されている。このモータの回転はドレッサ駆動軸３２を介してドレッサディスク３１に伝達され、これによりドレッサディスク３１は、矢印で示す方向にドレッサ駆動軸３２を中心として回転する。
【００２８】
ドレッサ揺動軸３４は図示しない揺動モータに連結されており、この揺動モータの駆動により、ドレッサディスク３１は研磨パッド１０の研磨面をその略半径方向に移動する。研磨パッド１０をドレッシングするときは、研磨テーブル１１およびドレッサディスク３１を回転させ、研磨パッド１０の研磨面にドレッシング液を供給しながらドレッサディスク３１を研磨パッド１０に押し付ける。ドレッサディスク３１のドレッシング面と研磨パッド１０の研磨面との摺接により、研磨面のコンディショニングが行われる。ドレッシング中、ドレッサディスク３１は研磨パッド１０の径方向に往復移動される。
【００２９】
図３は、ドレッシング装置３０を示す模式図であり、本発明の第１の実施形態に係るドレッシング装置を示す。図３に示すように、ドレッシング装置は、ドレッサ駆動軸３２を介してドレッサディスク３１を研磨パッド１０に押圧する押圧機構としてのエアシリンダ３６を備えている。ドレッサ駆動軸３２は、ボールスプライン３５により支持されている。このボールスプライン３５は、ドレッサ駆動軸３２にトルクを伝達しつつ、ドレッサ駆動軸３２のその長手方向への直進運動を許容する直動ガイド機構である。ボールスプライン３５は軸受４８により回転自在に支持されており、軸受４８は、ドレッサ揺動アーム３３に固定されたサポートベース４９に固定されている。ドレッサ揺動アーム３３に対するサポートベース４９およびボールスプライン３５の鉛直方向の相対位置は一定である。
【００３０】
ボールスプライン３５には図示しないモータが連結されており、このモータによってドレッサ駆動軸３２を介してドレッサディスク３１が回転するようになっている。ドレッサ駆動軸３２は、ドレッサディスク３１に接続される回転部と、エアシリンダ３６に接続される非回転部とに分割されており、回転部と非回転部とはカップリング３７により連結されている。ドレッサ駆動軸３２の回転部はスプラインシャフトの形状を有し、ボールスプライン３５によって上下動自在に支持されている。
【００３１】
ドレッサ駆動軸３２の上端はエアシリンダ（押圧機構）３６に連結されており、このエアシリンダ３６はドレッサ駆動軸３２を介してドレッサディスク３１を研磨パッド１０に押圧するようになっている。エアシリンダ３６は、ピストン３６ａを挟んで２つの圧力室が配置される複動式エアシリンダであり、空圧式アクチュエータの一種である。エアシリンダ３６の上側圧力室には、圧力調整器としての電空レギュレータ４０が接続されている。この電空レギュレータ４０は、図示しない空気源から供給される加圧空気の圧力を調整し、その調整された圧力Ｐｃの空気をエアシリンダ３６の上側圧力室に送る。エアシリンダ３６の下側圧力室にも、同様に、圧力調整器としての電空レギュレータ４１が接続されている。この電空レギュレータ４１は、上記空気源から供給される加圧空気の圧力を調整し、その調整された圧力Ｐｂの空気をエアシリンダ３６の下側圧力室に供給する。なお、空気以外の気体を用いてもよい。
【００３２】
上側圧力室に供給される空気は、研磨パッド１０への荷重を発生させるためのものである。一方、下側圧力室に供給される空気は、ドレッサディスク３１やドレッサ駆動軸３２を含む、上下方向に可動する部分（以下、ドレッサアッセンブリという）の自重を支持するためのカウンターエアである。このカウンターエアの圧力は、ドレッサアッセンブリの自重を支えるのに十分な値に設定されており、ドレッシング中は一定に維持される。そして、上側圧力室と下側圧力室との差圧により、ドレッサディスク３１の研磨パッド１０に対する押付力が決定される。
【００３３】
ドレッサ駆動軸３２にはロードセル（荷重測定器）４５が設けられており、このロードセル４５によって、ドレッサディスク３１が研磨パッドに加える押付力が間接的に測定される。ロードセル４５は、アンプ４６を介して圧力制御部４７に接続されている。ロードセル４５の測定値はアンプ４６によって増幅され、この増幅された測定値が圧力制御部４７に送信される。
【００３４】
研磨パッド１０に作用する押付力は、エアシリンダ３６が発生する下向きの力と、ドレッサアッセンブリの自重との合力である。より厳密には、研磨パッド１０に作用する押付力は、ボールスプライン３５とドレッサ駆動軸３２との摩擦抵抗、およびエアシリンダ３６のシール部での摩擦抵抗にも影響される。しかしながら、これら摩擦抵抗はエアシリンダ３６が発生する力およびドレッサアッセンブリの自重に比べて相対的に微小であるので、以下の説明ではこれらの摩擦抵抗を省略する。
【００３５】
ロードセル４５はドレッサ駆動軸３２に組み込まれており、ドレッサ駆動軸３２に作用する荷重を測定する。このため、ロードセル４５の測定値と、実際の押付力との間には差異がある。以下、ドレッサディスク３１が研磨パッド１０に加える押付力Ｆと、ロードセル４５の測定値Ｆ’と、押圧力Ｆと測定値Ｆ’との差について図３を参照して説明する。図３の構成において、ドレッサディスク３１が研磨パッド１０に接触しているときの押圧力Ｆは、以下の式（１）で表される。
Ｆ＝Ｆｃ−Ｆｂ＋ｍ１ｇ＋ｍ２ｇ      （１）
ここで、Ｆｃはエアシリンダ３６の上側圧力室に導入された圧力Ｐｃの空気が発生する下向きの力であり、Ｆｂはエアシリンダ３６の下側圧力室に導入された圧力Ｐｂの空気が発生する上向きの力であり、ｍ１ｇはロードセル４５を中央基準としたドレッサアッセンブリの上側部分の重さであり、ｍ２ｇはロードセル４５を中央基準としたドレッサアッセンブリの下側部分の重さである。
【００３６】
ロードセル４５は、ドレッサ駆動軸３２に作用する圧縮力のみならず、引張力も測定できるように構成されている。ドレッサディスク３１が研磨パッド１０から離間しているときは、ロードセル４５にはドレッサアッセンブリの下側部分の重さｍ２ｇのみが引張力として作用する。したがって、この状態でのロードセル４５の測定値は、−ｍ２ｇである。一方、ドレッサディスク３１が研磨パッド１０に接触しているときは、ロードセル４５にはドレッサアッセンブリの下側部分の重さｍ２ｇは加わらない。ドレッサディスク３１が研磨パッド１０に接触しているときのロードセル４５の測定値Ｆ’は、以下の式（２）で表される。
Ｆ’＝Ｆｃ−Ｆｂ＋ｍ１ｇ      （２）
【００３７】
上記式（１）および式（２）から、押圧力Ｆと測定値Ｆ’との差ΔＳは、次の式（３）で表される。
ΔＳ＝Ｆ−Ｆ’＝ｍ２ｇ      （３）
【００３８】
したがって、ロードセル４５の測定値Ｆ’に上記差ΔＳ（＝ｍ２ｇ）を補正量として加えることで、実際の押付力Ｆを求めることができる。この補正量ΔＳは、ドレッサディスク３１が研磨パッド１０から離間しているときのロードセル４５の測定値から得ることができる。または、較正用ロードセルをドレッサディスク３１と研磨パッド１０との間に挟み、ドレッサディスク３１が実際に研磨パッド１０に加える押圧力（すなわち、較正用ロードセルの測定値）からロードセル４５の測定値Ｆ’を減算することにより、上記補正量ΔＳを求めることができる。この補正量ΔＳ（＝ｍ２ｇ）は、ドレッシングアッセンブリの下側部分の重さのみに依存し、その値は実質的に一定である。したがって、一旦補正量ΔＳを求めれば、その値をそのまま継続して使用することができる。
【００３９】
この補正量を求める作業は、基板の処理前に行われ、得られた補正量は圧力制御部４７に記憶される。そして、圧力制御部４７は、ロードセル４５から送られる測定値Ｆ’に補正量ｍ２ｇを加算し、ドレッサディスク３１の研磨パッド１０に対する押圧力Ｆを求める。
【００４０】
圧力制御部４７は、ロードセル４５の測定値Ｆ’から求められた押圧力Ｆと、エアシリンダ３６の上側圧力室の空気の圧力Ｐｃとの対応関係を設定するキャリブレーションを行うように構成されている。電空レギュレータ４０には、エアシリンダ３６の上側圧力室に供給される空気の圧力Ｐｃを測定する圧力センサ（圧力測定器）４２が内蔵されている。この圧力センサ４２の測定値は圧力制御部４７に送られるようになっている。圧力制御部４７は、押圧力Ｆを、同時刻に取得された圧力センサ４２の測定値に関連付けることによって、ドレッサディスク３１の押付力Ｆと上側圧力室の空気の圧力Ｐｃとの関係を定める。
【００４１】
本実施形態によれば、従来のキャリブレーション作業とは異なり、キャリブレーションのために研磨装置の運転を停止させる必要がなく、さらにキャリブレーション用の荷重測定器をドレッサディスク３１と研磨パッド１０との間に挟む作業が不要である。したがって、極めて短い時間でキャリブレーションを行うことができ、研磨装置の稼働率を向上させることができる。
【００４２】
図４は、キャリブレーションによって求められた、ドレッサディスク３１の押付力と上側圧力室の空気の圧力との関係を示すグラフである。図４において、縦軸はドレッサディスク３１の押付力Ｆを示し、横軸は上側圧力室の空気の圧力Ｐｃを示している。この図４に示すグラフから分かるように、ドレッサディスク３１の押付力は、上側圧力室の空気の圧力に概ね比例している。したがって、所望の押付力を発生させるための空気の圧力は、図４に示すグラフから決定することができる。
【００４３】
圧力制御部４７は、キャリブレーションにより求められた押付力と空気圧との関係に基づき、図示しない入力装置から入力された所望の押付力に対応する空気圧を決定し、この決定された圧力の空気がエアシリンダ３６の上側圧力室に供給されるように電空レギュレータ４０に指令を出す。このようにして、エアシリンダ３６はドレッサディスク３１に押付力を付与し、ドレッサディスク３１は所望の押付力で研磨パッド１０を押圧する。
【００４４】
図５は、本発明の第２の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。図５に示すように、エアシリンダ（押圧機構）３６の上側圧力室には、上述した第１の実施形態と同様、電空レギュレータ４０から加圧空気が供給されるが、下側圧力室は大気開放されている。本実施形態に係るドレッシング装置は、ドレッサディスク３１およびドレッサ駆動軸３２を含むドレッサアッセンブリの自重を支持するためのばね５０を有している。このばね５０は、エアシリンダ３６とは別に設けられた押し上げ機構である。なお、この実施形態では、ロードセル４５は設けられていない。
【００４５】
ばね５０は、ドレッサ揺動アーム３３に固定されたサポートベース５２上に設置されている。ばね５０の上端は、ドレッサ駆動軸３２に固定されたばねストッパ５１に接触している。このような構成により、ばね５０は、エアシリンダ３６がドレッサディスク３１を押圧する方向とは逆方向の力をドレッサ駆動軸３２に付与し、このドレッサ駆動軸３２を介してドレッサディスク３１を上方に付勢する。ドレッサ駆動軸３２の回転部と非回転部とを連結するカップリング３７は、ばねストッパ５１よりも下方に位置している。ばね５０を支持するサポートベース５２と、ボールスプライン３５を支持するサポートベース４９は、単一の部材としてもよい。
【００４６】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るドレッシング装置の変形例を示す模式図である。この変形例では、ばね５０はカップリング３７よりも下に配置されている。ばねストッパ５１はドレッサ駆動軸３２の回転部に固定され、ばね５０の下端はボールスプライン３５に固定されている。ばね５０とボールスプライン３５とドレッサ駆動軸３２とは一体に回転する。
【００４７】
図５および図６に示すドレッシング装置において、ドレッサディスク３１の研磨パッド１０に対する押付力Ｆは、エアシリンダ３６が発生する下向きの力Ｆｃ［Ｎ］と、ドレッサアッセンブリ全体の重量ｍｇ［Ｎ］と、ばね５０が発生する上向きの力Ｆｂ［Ｎ］との合力として表される。図７は、エアシリンダ３６の上側圧力室に供給される空気の圧力Ｐｃと、研磨パッド１０に作用する押付力Ｆとの関係を表すグラフである。図７において、縦軸は研磨パッド１０に作用する押付力Ｆを表し、横軸はエアシリンダ３６の上側圧力室内の空気の圧力Ｐｃを表している。縦軸のプラスの符号は上向きの力を表し、マイナスの符号は下向きの力を表している。なお、図７は、ドレッサディスク３１が研磨パッド１０に接触しており、ばね５０の長さが一定に保たれているとの仮定の下で描かれたグラフである。
【００４８】
図７に示すように、圧力ＰｃがＰ１以上であるときに、研磨パッド１０にはドレッサディスク３１から押付力が加わる。エアシリンダ３６が発生する下向きの力Ｆｃには、ばね５０が発生する上向きの力Ｆｂが加わることになるので、研磨パッド１０に作用する押付力Ｆに比べて、力Ｆｃは大きくなる。力Ｆｃが大きいということは、エアシリンダ３６の上側圧力室と下側圧力室との空気の圧力差が大きいことを意味する。つまり、エアシリンダ３６の不感帯（上側圧力室と下側圧力室との空気の圧力差が小さいときに、ピストン３６ａとシリンダとの摺動抵抗などに起因して起こるピストン３６ａが動かない圧力範囲）は、エアシリンダ３６の作動範囲から外れることになる。したがって、押付力Ｆが小さい場合（例えば、１０Ｎ以下の場合）でも、エアシリンダ３６をスムーズに作動させることができる。そして、押付力Ｆを小さく設定することで、研磨パッド１０の削り量を少なくして、研磨パッド１０の寿命を延ばすことができる。
【００４９】
押し上げ機構としてのばね５０は、エアシリンダ３６とは異なり、摺動部を持たない。したがって、ばね５０を用いることによって摺動抵抗が増えることはなく、エアシリンダ３６は、ドレッサディスク３１の押付力Ｆを０［Ｎ］を含む広い範囲で滑らかに変化させることができる。その結果、ドレッサディスク３１は小さな押付力Ｆで安定して研磨パッド１０を押し付けることができる。
【００５０】
ばね５０としては、コイルばねが好適に使用される。なお、押し上げ機構として、ばね５０に代えて、内部に気体が封入されたエアーばね（例えば、変形自在な材料で形成されたエアバッグ）を用いてもよい。摺動抵抗を減らすために、エアシリンダ３６として、ピストンとシリンダとの間にリップシールを使用しないメタルエアシリンダや、ピストンとシリンダとの間に非接触シールが配置される非接触シールエアシリンダを用いることが好ましい。
【００５１】
図８は、第３の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、第２の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。この例では、荷重測定器としてのロードセル４５がドレッサ駆動軸３２に組み込まれている。このロードセル４５は、エアシリンダ３６とばね５０との間に位置しており、アンプ４６を介して圧力制御部４７に接続されている。
【００５２】
本実施形態においては、ドレッサディスク３１の実際の押圧力とロードセル４５の測定値との差異は、ばね５０の押上げ力とドレッサアッセンブリの自重とによるものである。以下、ドレッサディスク３１の押圧力Ｆとロードセル４５の測定値Ｆ’との差異について、以下に説明する。
【００５３】
エアシリンダ３６の上側圧力室へ空気が供給されていないとき（すなわち、Ｆｃ＝０のとき）、ドレッシングアッセンブリはばね５０により持ち上げられ、ドレッサディスク３１は研磨パッド１０から離間している。以下、この状態を初期状態という。この初期状態では、ピストン３６ａは、ばね５０の押上げ力を受けてシリンダの上端に当接している。ばね５０の押上げ力Ｆｂは、次の式で表される。
Ｆｂ＝Ｆｂ０＋ｋ・Ｚ      （４）
ただし、Ｆｂ０は初期状態でのばね５０の押上げ力［Ｎ］であり、ｋはばね定数［Ｎ／ｍｍ］であり、Ｚはドレッシングアッセンブリの初期位置（初期状態での位置）からの変位［ｍｍ］である。
【００５４】
初期状態では、エアシリンダ３６の力Ｆｃはゼロである。また、変位Ｚはゼロであるので、ばね５０の押上げ力ＦｂはＦｂ０である。初期状態では、ロードセル４５には、ドレッサアッセンブリの自重ｍ１ｇ、ｍ２ｇと、ばね５０の押上げ力Ｆｂ０（＝Ｆｂ）が作用する。ドレッサアッセンブリの下側部分の重さｍ２ｇは引張力としてロードセル４５に作用する。したがって、ロードセル４５の測定値Ｆ’は、次の式で表される。
Ｆ’＝Ｆｂ０＋ｍ１ｇ−ｍ２ｇ      （５）
【００５５】
エアシリンダ３６の上側圧力室に空気が導入されると、下向きの力Ｆｃが発生する。力Ｆｃがある値を超えると、ドレッサアッセンブリはばね５０の押上げ力に抗って下降する。ドレッサアッセンブリが初期位置からやや下降してなお宙吊りの状態（Ｆｃ≠０、Ｚ≠０、Ｆ＝０）にあるとき、力の釣合い条件から次の式が成り立つ。
Ｆ＝Ｆｃ−Ｆｂ＋ｍ１ｇ＋ｍ２ｇ
＝Ｆｃ−（Ｆｂ０＋ｋ・Ｚ）＋ｍ１ｇ＋ｍ２ｇ＝０      （６）
上記式（６）には変数Ｚが含まれているので、ドレッサアッセンブリは力Ｆｃに応じたある位置で静止する。したがって、ドレッサディスク３１の押付力Ｆがゼロまたはゼロに近いときでも、ドレッサディスク３１の位置は安定する。このことは、ドレッサディスク３１は極めて小さい力で研磨パッド１０をドレッシングできることを示している。
【００５６】
この宙吊り状態でのロードセル４５の測定値Ｆ’は、次の式で表される。
Ｆ’＝Ｆｃ＋Ｆｂ＋ｍ１ｇ−ｍ２ｇ
＝Ｆｃ＋（Ｆｂ０＋ｋ・Ｚ）＋ｍ１ｇ−ｍ２ｇ      （７）
【００５７】
力Ｆｃがさらに大きくなると、ドレッサディスク３１がさらに下降して研磨パッド１０に接触する。この接触状態（Ｆｃ≠０、Ｚ≠０、Ｆ≠０）では、押付力Ｆは次の式で表される。
Ｆ＝Ｆｃ−Ｆｂ＋ｍ１ｇ＋ｍ２ｇ
＝Ｆｃ−（Ｆｂ０＋ｋ・Ｚ）＋ｍ１ｇ＋ｍ２ｇ      （８）
一方、ロードセル４５の測定値Ｆ’は、次の式で表される。
Ｆ’＝Ｆｃ＋Ｆｂ＋ｍ１ｇ−ｍ２ｇ
＝Ｆｃ＋（Ｆｂ０＋ｋ・Ｚ）＋ｍ１ｇ−ｍ２ｇ      （９）
よって、押付力Ｆとロードセル４５の測定値Ｆ’との差ΔＳは、次のようになる。
ΔＳ＝Ｆ−Ｆ’＝２ｍ２ｇ−２（Ｆｂ０＋ｋ・Ｚ）      （１０）
【００５８】
したがって、ロードセル４５の測定値Ｆ’に上記差ΔＳ（＝２ｍ２ｇ−２（Ｆｂ０＋ｋ・Ｚ））を補正量として加えることで、押付力Ｆを求めることができる。この補正量ΔＳは、既知の値Ｆｂ０、ｋ、ｍ２ｇと、変位Ｚの実測値とから求めることができる。または、較正用ロードセルをドレッサディスク３１と研磨パッド１０との間に挟み、ドレッサディスク３１が実際に研磨パッド１０に加える押圧力（すなわち、較正用ロードセルの測定値）からロードセル４５の測定値Ｆ’を減算することにより、上記補正量ΔＳを求めることができる。
【００５９】
上記補正量ΔＳは、ばね５０のばね定数ｋ［Ｎ／ｍｍ］の影響を受ける。すなわち、研磨パッド１０に接触しているときのドレッサディスク３１の鉛直方向の位置（以下、押付け位置という）は、研磨パッド１０の摩耗に従って低くなる。研磨パッド１０の磨耗によりドレッサディスク３１の押付け位置がΔＺだけ下がると、ばね５０による押上げ力Ｆｂは、ｋ・ΔＺだけ増加する。そのため、ドレッサディスク３１の押付力Ｆは、ｋ・ΔＺだけ減少する。したがって、ばね定数ｋの小さいばねを選択すると、押付力Ｆに与える影響を低減できる。例えば、ｋ=１［Ｎ／ｍｍ］、研磨パッド摩耗量＝０．５［ｍｍ］の場合、押付力Ｆは０．５［Ｎ］程度減少する。
【００６０】
圧力制御部４７は、第１の実施形態と同様に、ロードセル４５の測定値と圧力センサ４２の測定値に基づき、ドレッサディスク３１の押付力とエアシリンダ３６の上側圧力室に供給される空気の圧力との関係を決定するキャリブレーションを行う。このキャリブレーションは、研磨パッド１０のドレッシングの直前または直後などの所定のタイミングで圧力制御部４７により自動的に行われる。また、ドレッシング中にキャリブレーションを行ってもよい。押圧力Ｆは、上述したように研磨パッド１０の摩耗に従って変化するので、キャリブレーションは定期的に行うことが好ましい。
【００６１】
図９は、本発明の第３の実施形態に係るドレッシング装置の変形例を示す模式図である。この変形例では、ばね５０はカップリング３７よりも下に配置されている。ばねストッパ５１はドレッサ駆動軸３２の回転部に固定され、ばね５０の下端はボールスプライン３５に固定されている。ばね５０とボールスプライン３５とドレッサ駆動軸３２とは一体に回転する。この変形例でも、ドレッサディスク３１の押圧力Ｆとロードセル４５の測定値Ｆ’との差（すなわち、補正量）ΔＳは、上述と同様にして求められる。
【００６２】
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した第２の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。図１０に示すように、ドレッシング装置は、ドレッサディスク３１の鉛直方向の位置を測定する位置センサ５５を有している。この位置センサ５５は、ばねストッパ５１に固定されており、位置センサ５５はドレッサ駆動軸３２と一体に鉛直方向に移動する。位置センサ５５の測定子は、ばね５０が設置されるサポートベース５２に接触している。位置センサ５５は、サポートベース５２に対するドレッサ駆動軸３２の鉛直方向の相対位置、すなわちドレッサディスク３１の鉛直方向の位置を測定する。この位置センサ５５は、測定ターゲットに測定子が接触する接触式位置センサであるが、非接触式位置センサを用いてもよい。
【００６３】
ドレッサディスク３１の押付け位置は、研磨パッド１０の摩耗に従って低くなる。したがって、研磨パッド１０の摩耗量は、ドレッサディスク３１の押付け位置の変位（初期押付け位置からの変位）として表すことができる。そこで、位置センサ５５は、ドレッサディスク３１が研磨パッド１０に接触しているときのドレッサ駆動軸３２の鉛直方向の位置を測定することによって、研磨パッド１０の摩耗量を間接的に測定する。位置センサ５５の測定値は圧力制御部４７に送られ、ここで位置センサ５５の測定値、すなわち研磨パッド１０の摩耗量が監視される。
【００６４】
研磨パッド１０が摩耗すると、ばね５０の押上げ力Ｆｂは増加し、その結果ドレッサディスク３１の研磨パッド１０への押付力Ｆは減少する。押付力Ｆが減少すると、研磨パッド１０の意図したドレッシングが行われないおそれがある。そこで、圧力制御部４７は、押付力Ｆの減少を補うようにエアシリンダ３６の上側圧力室の空気圧を増加させる。押付力Ｆの減少量ΔＦは、研磨パッド１０の摩耗に起因するばね５０の押上げ力Ｆｂの変化によるものであるので、押付力Ｆの減少量ΔＦは、次の式から求められる。
ΔＦ＝ｋ・ΔＺ      （１１）
ここで、ΔＺは、ドレッサディスク３１の押付け位置の変位、すなわち研磨パッド１０の摩耗量を表している。
【００６５】
圧力制御部４７は、位置センサ５５の測定値から、研磨パッド１０の摩耗量ΔＺを算出し、上記式（１１）に従って押付力の減少量ΔＦを計算する。そして、圧力制御部４７は、求められたΔＦを発生するための空気圧ΔＰｃを次の式から求める。
ΔＰｃ＝ΔＦ／Ａ      （１２）
ただし、Ａはピストン３６ａの有効受圧面積である。
【００６６】
圧力制御部４７は、エアシリンダ３６の上側圧力室の空気圧をΔＰｃだけ増加させ、これにより、エアシリンダ３６が発生する力Ｆｃを研磨パッド１０の摩耗量に応じて補正する。この補正動作により、研磨パッド１０の摩耗によらず、ドレッサディスク３１は常に一定の押付力Ｆで研磨パッド１０をドレッシングすることができる。
【００６７】
図１１は、本発明の第４の実施形態に係るドレッシング装置の変形例を示す模式図である。この変形例では、ばね５０はカップリング３７よりも下に配置されている。ばねストッパ５１はドレッサ駆動軸３２の回転部に固定され、ばね５０の下端はボールスプライン３５に固定されている。ばね５０とボールスプライン３５とドレッサ駆動軸３２とは一体に回転する。位置センサ５５は、ドレッサ駆動軸３２の非回転部に固定されたアーム５３に支持されている。位置センサ５５の測定子はサポートベース５２に接触しており、研磨パッド１０の摩耗量は、位置センサ５５によって間接的に測定される。
【００６８】
図１２は、本発明の第５の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した第４の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。この例では、荷重測定器としてのロードセル４５がドレッサ駆動軸３２に設けられている。このロードセル４５は、エアシリンダ３６とばね５０との間に位置しており、アンプ４６を介して圧力制御部４７に接続されている。圧力制御部４７は、第１の実施形態と同様に、ロードセル４５の測定値と圧力センサ４２の測定値に基づき、ドレッサディスク３１の押付力とエアシリンダ３６の上側圧力室に供給される空気の圧力との関係を決定するキャリブレーションを行うように構成されている。
【００６９】
図１２の構成において、圧力制御部４７は、位置センサ５５の測定値から求められる研磨パッド１０の摩耗量が予め定められた設定値に達したときに、キャリブレーションを実行するようにしてもよい。このように研磨パッド１０の摩耗量に応じてキャリブレーションを実行することにより、ドレッサディスク３１の押付力Ｆの変化を未然に防止することができる。また、トップリング装置２０（図２参照）のパッドサーチと同期して、キャリブレーションを定期的に実行してもよい。なお、パッドサーチとは、基板を研磨するときのトップリング２１の基準高さを探る動作である。具体的には、トップリング２１をその上昇待機位置から下降させ、トップリング２１が研磨パッド１０に接触したときのトップリング２１の高さが研磨時の基準高さとして設定される。
【００７０】
圧力制御部４７は、研磨パッド１０のドレッシング中に、ドレッサディスク３１が所定の目標押付力を維持するように、ロードセル４５の測定値に基づいてエアシリンダ３６の上側圧力室に供給される空気圧Ｐｃを制御することが好ましい。このようなフィードバック制御により、研磨パッド１０の摩耗によらずドレッサディスク３１の押付力Ｆを一定に維持することができる。
【００７１】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係るドレッシング装置の変形例を示す模式図である。この変形例では、ばね５０はカップリング３７よりも下に配置されている。ばねストッパ５１はドレッサ駆動軸３２の回転部に固定され、ばね５０の下端はボールスプライン３５に固定されている。ばね５０とボールスプライン３５とドレッサ駆動軸３２とは一体に回転する。位置センサ５５は、ドレッサ駆動軸３２の非回転部に固定されたアーム５３に支持されている。位置センサ５５の測定子はサポートベース５２に接触しており、研磨パッド１０の摩耗量は、位置センサ５５によって間接的に測定される。
【００７２】
図１４は、本発明の第６の実施形態に係るドレッシング装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した第３の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、ばね５０はロードセル４５よりも上に配置されている。具体的には、ばね５０はエアシリンダ３６の内部に設けられており、エアシリンダ３６のピストン３６ａを下方から押圧するように配置されている。しかしながら、ばね５０の位置は、この例に限られず、エアシリンダ３６とロードセル４５との間であればよい。
【００７３】
本実施形態においては、ドレッサディスク３１の実際の押圧力とロードセル４５の測定値との差異は、ドレッサアッセンブリの自重によるものである。以下、ドレッサディスク３１の押圧力Ｆとロードセル４５の測定値Ｆ’との差異について、以下に説明する。
【００７４】
初期状態（Ｆｃ＝０、Ｚ＝０、Ｆ＝０）では、ロードセル４５には、下向きの力ｍ２ｇのみが引張力として作用する。ばね５０の押上げ力Ｆｂやドレッサアッセンブリの上側部分の重さｍ１ｇはロードセル４５には作用しない。したがって、ロードセル４５の測定値Ｆ’は、次の式で表される。
Ｆ’＝−ｍ２ｇ      （１３）
【００７５】
エアシリンダ３６の上側圧力室に空気が導入され、ドレッサアッセンブリが初期位置からやや下降して宙吊りの状態（Ｆｃ≠０、Ｚ≠０，Ｆ＝０）にあるとき、力の釣合い条件から次の式が成り立つ。
Ｆ＝Ｆｃ−Ｆｂ＋ｍ１ｇ＋ｍ２ｇ
＝Ｆｃ−（Ｆｂ０＋ｋ・Ｚ）＋ｍ１ｇ＋ｍ２ｇ＝０      （１４）
上記式（１４）には変数Ｚが含まれているので、ドレッサアッセンブリは力Ｆｃに応じたある位置で静止する。したがって、ドレッサディスク３１の押付力Ｆがゼロまたはゼロに近いときでも、ドレッサディスク３１の位置は安定する。このことは、ドレッサディスク３１は極めて小さい力で研磨パッド１０をドレッシングできることを示している。
【００７６】
この宙吊り状態では、ロードセル４５には下向きの力ｍ２ｇのみが引張力として作用する。したがって、ロードセル４５の測定値Ｆ’は、次の式で表される。
Ｆ’＝−ｍ２ｇ      （１５）
【００７７】
ドレッサディスク３１が研磨パッド１０に接触している状態（Ｆｃ≠０、Ｚ≠０、Ｆ≠０）では、押付力Ｆは次の式で表される。
Ｆ＝Ｆｃ−Ｆｂ＋ｍ１ｇ＋ｍ２ｇ      （１６）
一方、ロードセル４５の測定値Ｆ’は、次の式で表される。
Ｆ’＝Ｆｃ−Ｆｂ＋ｍ１ｇ      （１７）
よって、押付力Ｆとロードセル４５の測定値Ｆ’との差ΔＳは、次のようになる。
ΔＳ＝Ｆ−Ｆ’＝ｍ２ｇ      （１８）
【００７８】
したがって、ロードセル４５の測定値Ｆ’に上記差ΔＳ（＝ｍ２ｇ）を補正量として加えることで、押付力Ｆを求めることができる。この補正量ΔＳは、ドレッサディスク３１が研磨パッド１０から離間しているときのロードセル４５の測定値から得ることができる。または、較正用ロードセルをドレッサディスク３１と研磨パッド１０との間に挟み、ドレッサディスク３１が実際に研磨パッド１０に加える押圧力（すなわち、較正用ロードセルの測定値）からロードセル４５の測定値Ｆ’を減算することにより、上記補正量ΔＳを求めることができる。この補正量ΔＳ（＝ｍ２ｇ）は、変数Ｚを含まないので、研磨パッド１０の摩耗によらず一定である。したがって、一旦補正量ΔＳを求めれば、その値をそのまま継続して使用することができる。
【００７９】
圧力制御部４７は、第１の実施形態と同様に、ロードセル４５の測定値と圧力センサ４２の測定値に基づき、ドレッサディスク３１の押付力とエアシリンダ３６の上側圧力室に供給される空気の圧力との関係を決定するキャリブレーションを行う。このキャリブレーションは、研磨パッド１０のドレッシングの直前または直後などの所定のタイミングで圧力制御部４７により自動的に行われる。本実施形態の構成に、第５の実施形態に係る位置センサ５５を組み込んでもよい。この場合は、第５の実施形態で説明したように、圧力制御部４７は、位置センサ５５の測定値から求められる研磨パッド１０の摩耗量が予め定められた設定値に達したときに、キャリブレーションを実行することが好ましい。
【００８０】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００８１】
１０    研磨パッド
１１    研磨テーブル
２０    トップリング装置
２１    トップリング
２２    トップリング駆動軸
２３    トップリング揺動アーム
２５    液体供給機構
３０    ドレッシング装置
３１    ドレッサディスク
３２    ドレッサ駆動軸
３３    ドレッサ揺動アーム
３５    ボールスプライン
３６    エアシリンダ
３７    カップリング
４０，４１  電空レギュレータ
４２    圧力センサ
４５    ロードセル（荷重測定器）
４６    アンプ
４７    圧力制御部
４８    軸受
４９，５２    サポートベース
５０    ばね
５１    ばねストッパ
５３    アーム
５５    位置センサ
【図１】
2010280031.tif 000003
【図２】
2010280031.tif 000004
【図３】
2010280031.tif 000005
【図４】
2010280031.tif 000006
【図５】
2010280031.tif 000007
【図６】
2010280031.tif 000008
【図７】
2010280031.tif 000009
【図８】
2010280031.tif 000010
【図９】
2010280031.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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