(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状のワークを研磨する研磨装置において、前記ワークの板厚を計測するために定盤の表裏を貫通する計測孔に窓部材を取付けて形成される計測用窓構造であって、
前記窓部材は、前記計測孔に挿入可能な筒状部と、前記筒状部の一端に設けられる窓板と、前記筒状部の他端に設けられる固定部とからなり、前記定盤の表面側に前記固定部が固定されるとともに、
前記定盤の表面側において、前記定盤の表面に対する前記固定部の取付け角度を調節し、前記ワークの表面と前記窓板の対向面とのなす角度を相対的に変更することで測定光の透過損失を低減させるための角度調整機構を有することを特徴とする計測用窓構造。
【請求項２】
前記角度調整機構が、前記固定部に設けられた固定手段からなることを特徴とする請求項１に記載の計測用窓構造。
【請求項３】
前記固定手段が、固定ボルトであることを特徴とする請求項２に記載の計測用窓構造。
【請求項４】
前記角度調整機構が、前記固定部に設けられた固定手段および調整手段からなることを特徴とする請求項１に記載の計測用窓構造。
【請求項５】
前記固定手段が固定ボルトであり、前記調整手段が調節ボルトであることを特徴とする請求項４に記載の計測用窓構造。
【請求項６】
前記定盤の表面側において、前記窓部材の取付け位置を前記計測孔の軸線方向に移動させ、前記ワークの表面と前記窓板の対向面との距離を変更する軸線方向位置調整機構をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の計測用窓構造。
【請求項７】
前記角度調整機構が、前記軸線方向位置調整機構を兼ねることを特徴とする請求項６に記載の計測用窓構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス、セラミックス、水晶等の薄板状のワークの表面を研磨する研磨装置に関し、特に、研磨中にワークの板厚を計測するために定盤に形成する計測用窓構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハ等の薄板状のワーク表面を研磨する研磨装置の一般的な例として、図５に、特許文献１及び特許文献３に記載された両面研磨装置７０を示している。図５（ａ）は装置全体の概略縦断面図であり、（ｂ）はワーク７１の配置を示す概略横断面図である。両面研磨装置７０は、薄板状のワーク７１をキャリア７２に保持させ、ワーク７１の上下両面を、回転する上定盤７３及び下定盤７４によって研磨する。上定盤７３の下面には研磨パッド７５が取付けられ、下定盤７４の上面には研磨パッド７６が取付けられている。上定盤７３に取付けられたフック８９が駆動軸８３の上端のドライバ８６に係合し、下定盤７４は駆動軸８４に固定されている。通常は、駆動軸８３と駆動軸８４とを逆方向に回転させて研磨処理が行われる。
【０００３】
複数のワーク７１を保持する複数のキャリア７２は、回転するインターナルギア７７及びサンギア７８と噛合した状態で配置され、夫々が遊星歯車として作動する。このため、各ワーク７１は、各キャリア７２の公転及び自転によって複雑な動きをした状態で、上下から研磨されることになる。インターナルギア７７は駆動軸８７によって駆動され、サンギア７８は駆動軸８８によって駆動される。上定盤７３は、ロッド７９によって上下することが可能であり、上定盤７３を上方に持ち上げた状態で、ワーク７１の装着及び回収を行うようになっている。
【０００４】
このような装置では、キャリア７２が複雑な動きをするので、装着された複数のワーク７１の全数に対して均等に研磨処理を施すことになる。そして、装着された複数のワーク７１の全数を略一定の板厚とすることができる。しかし、バッチ処理を繰り返して多数の同一製品を生産する場合には、時間の経過と共に処理条件が微妙に変化するために、同一の処理操作（所定の回転数、時間等）を行っても同一の結果を得ることができず、バッチによってワーク７１の板厚が変化することになる。
【０００５】
特許文献２には、研磨中（定盤回転中）にワーク７１の板厚を計測することによって、研磨作業の終点を判定することができる研磨装置が記載されている。このようにすれば、多くのバッチ処理を繰り返しても、計測が正確である限り、回収される全てのワーク７１について一定の板厚とすることができる。
【０００６】
図６は、特許文献２に記載された板厚計測装置１９０を示している。この板厚計測装置１９０では、光源１９１から出射された赤外線が、ハーフミラー１９２、コリメートレンズ１９３及び対物レンズ１９４を通してワーク７１に導かれる。そして、ワーク７１の表面及び裏面で反射された赤外線が、対物レンズ１９４、コリメートレンズ１９３、ハーフミラー１９２及びピンホール１９５を通して受光器１９６で受光される。
【０００７】
この計測システムは、共焦点方式と呼ばれるもので、対物レンズ１９４を上下に移動させて反射光のピークを示す位置を求める方式である。焦点がワーク７１の表面又は裏面に位置したときには反射光の強いピークが得られるので、２つのピークにおける対物レンズ１９４の位置を計測して、２点間の距離をワーク７１の板厚とすることができる。この方式は、板厚計測装置１９０を上定盤７３に固定しなければならないという欠点があるが、研磨処理中にリアルタイムで板厚の計測を行うことが可能であり、計測値が所定の板厚となった時点で研磨作業を終了することができる。
【０００８】
研磨中のワーク７１に赤外線を照射するために、上定盤７３には計測孔８１が設けられており、そこに窓板１１３が取付けられている。窓の部分を取出して図７（ａ）に示している。この計測用窓構造１１０は、窓板１１３によって計測用の赤外線を透過させるとともに、上定盤７３の上下面を隔離する構造である。すなわち、計測孔８１からワーク７１のある研磨面側に異物が混入しないように、また、研磨面側にある研磨剤が計測孔８１の内部に進入しないようにする構造である。
【０００９】
窓板１１３は、回転する上定盤７３にしっかり固定されるとともに、その下面を上定盤７３の下面と略同一レベルに位置させている。このため、窓板１１３は、上部が大径に下部が小径に形成されている。計測孔８１は、下端部分を小径に形成して、窓板１１３の小径部が計測孔８１の小径部に位置するようになっている。そして、その段部でＯ−リング１１４によりシールが形成され、ねじ１１５によって固定されている。
【００１０】
窓板１１３は、研磨処理によって下面が磨耗するために時々交換する必要がある。この場合、窓板１１３はねじ１１５で固定されているので交換が可能であるが、ねじ１１５が計測孔８１の孔内にあるので多少の困難を伴う。
【００１１】
特許文献３には、研磨中（定盤回転中）にワーク７１の板厚を計測して研磨作業の終点を判定することができる他の研磨装置が記載されている。この計測システムは、光反射干渉法と呼ばれるものの一つであり、光源の波長を変化させて計測している。このシステムでは、計測装置を上定盤７３から離して静止位置に置くことが可能であるために、実用的な装置とすることができる。
【００１２】
ここに記載された計測用窓構造１２０を図７（ｂ）に示す。計測用窓構造１２０は、上定盤７３に計測孔８１を設け、窓板１２３を上定盤７３の研磨面に接着層１２４で接着している。このため、窓板１２３の交換については非常に困難と考えられる。例えば、磨耗した窓板１２３を剥離する際に、近傍の研磨パッド７５を傷付ける可能性が高い。また、再度接着する際には、接着面となる上定盤７３の下面を平面に仕上げることが必要であり、窓板１２３を水平に接着することも困難である。
【００１３】
特許文献４には、研磨中（定盤回転中）に研磨作業の終点を判定することができる他の研磨装置が記載されている。ここに記載されたシステムは、光反射干渉法の一つであり、特定の干渉パターンになった点を終点としている。その計測用窓構造１３０を図７（ｃ）に示す。計測用窓構造１３０は、上定盤７３に計測孔８１を設け、ここに透明材料からなる栓部材１３３が上下に摺動自在に取付けられている。そして、上定盤７３の上部にブラケット１３５を固定ボルト１３６で固定し、圧縮ばね１３７を用いて栓部材１３３を下方に付勢している。
【００１４】
栓部材１３３は、上定盤７３からブラケット１３５を取外すことにより、上定盤７３の上側で容易に交換することが可能である。しかしながら、栓部材１３３は、上定盤７３を貫通する長さを必要とすることから、測定光の透過損失が大きくなり高精度の計測には不適当と考えられる。また、圧縮ばね１３７による栓部材１３３の付勢については、栓部材１３３の下面をワーク７１の表面に当接させて、研磨剤スラリーによる測定光の透過損失を最小にすることが目的である。しかしながら、両面研磨装置７０のように、ワーク７１をキャリア７２で保持する場合には、ワーク７１とキャリア７２の板厚の相違またはワーク７１もしくはキャリア７２の存在の有無から段差を生じるため、下方に付勢された栓部材１３３がその段差に衝突し、ワーク７１、キャリア７２または栓部材１３３が損傷する恐れがある。また、栓部材１３３を下方に付勢しワーク７１の表面に当接させて測定を行うため、当接によりワーク７１の表面に傷がついてしまう恐れがあり、所望の高精度な加工を行うことができない。
【００１５】
以上の結果、計測用窓構造に関しては、両面研磨装置７０で使用可能であり窓板１１３を交換できる点で、計測用窓構造１１０が優れている。また、計測システムに関しては、計測装置を上定盤７３から離して静止位置に置くことができる点で、光反射干渉法が優れているが、計測装置と計測対象との距離が離れる結果、精度の高い計測が必要となる。そして、計測の精度を高く保つためには、窓板を正確に位置させることが要求され、また、窓板を交換した場合も常に同一の状態となることが要求される。すなわち、窓板とワークとの距離及び窓板の水平度について、高い精度で常に一定とすることが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−１９１２４９号公報
【特許文献２】特開２００２−５９３６４号公報
【特許文献３】特開２０１０−３００１９号公報
【特許文献４】特開２００２−１７０８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明の目的は、シリコンウェーハ等の表面を研磨する研磨装置において、研磨中（定盤回転中）にワークの板厚を計測するために定盤（上定盤又は下定盤）に設置する計測用窓構造であって、窓板の交換を容易に行うことができる計測用窓構造を提供することにある。また、窓板を常に計測に最適な状態に位置させることが可能な計測用窓構造を提供することにある。そして、研磨処理におけるワークの板厚の変化を正確に計測して、バッチ処理を繰り返してもワークの板厚を常に一定とすることができる計測用窓構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る計測用窓構造は、薄板状のワークを研磨する研磨装置において、前記ワークの板厚を計測するために定盤の表裏を貫通する計測孔に窓部材を取付けて形成される計測用窓構造であって、前記窓部材は、前記計測孔に挿入可能な筒状部と、前記筒状部の一端に設けられる窓板と、前記筒状部の他端に設けられる固定部とからなり、前記定盤の表面側に前記固定部が固定されるとともに、前記定盤の表面側において、前記定盤の表面に対する前記固定部の取付け角度を調節し、前記ワークの表面と前記窓板の対向面とのなす角度を相対的に変更することで測定光の透過損失を低減させるための角度調整機構を有することを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る計測用窓構造は、請求項１に記載の計測用窓構造において、前記角度調整機構が、前記固定部に設けられた固定手段からなることを特徴としている。また、本発明の請求項３に係る計測用窓構造は、請求項２に記載の計測用窓構造において、前記固定手段が、固定ボルトであることを特徴としている。また、本発明の請求項４に係る計測用窓構造は、請求項１に記載の計測用窓構造において、前記角度調整機構が、前記固定部に設けられた固定手段および調整手段からなることを特徴としている。また、本発明の請求項５に係る計測用窓構造は、請求項４に記載の計測用窓構造において、前記固定手段が固定ボルトであり、前記調整手段が調節ボルトであることを特徴としている。また、本発明の請求項６に係る計測用窓構造は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の計測用窓構造において、前記定盤の表面側において、前記窓部材の取付け位置を前記計測孔の軸線方向に移動させ、前記ワークの表面と前記窓板の対向面との距離を変更する軸線方向位置調整機構をさらに有することを特徴としている。また、本発明の請求項７に係る計測用窓構造は、前記角度調整機構が、前記軸線方向位置調整機構を兼ねることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の計測用窓構造は、窓板を含む窓部材全体を、定盤の表面側において取付けたり取り外したりするようにしたので、窓板の交換を容易に行うことができる。同時に、定盤の表面側において、ワークの表面と窓板の対向面とのなす相対的な角度（平行度）を調節することができるので、計測の精度を向上させることができる。また、定盤の表面側において、ワークの表面と窓板の対向面との距離を調節することができるので、計測の精度を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の計測用窓構造の第１実施例を示し、（ａ）は計測用窓構造の概略断面図、（ｂ）は窓部材の概略一部断面正面図、（ｃ）はこの窓部材の概略平面図、（ｄ）は計測孔と窓部材との角度調整を示す説明図、（ｅ）は窓部材の位置調整（計測孔の軸線方向）を示す説明図である。
【図２】本発明の計測用窓構造の第２実施例を示し、（ａ）は計測用窓構造の概略断面図、（ｂ）は窓部材の概略一部断面正面図、（ｃ）はこの窓部材の概略平面図、（ｄ）は計測孔と窓部材との角度調整を示す説明図、（ｅ）は窓部材の位置調整（計測孔の軸線方向）を示す説明図である。
【図３】第１実施例で示した窓部材の変形を示し、（ａ）〜（ｃ）は第１の変形例であり（ａ）は概略一部断面正面図、（ｂ）は筒状部の概略一部断面正面図、（ｃ）は固定部の概略一部断面正面図及び概略平面図である。（ｄ）〜（ｆ）は第２の変形例であり（ｄ）は概略一部断面正面図、（ｅ）は筒状部の概略一部断面正面図、（ｆ）は固定部の概略一部断面正面図及び概略平面図である。
【図４】本発明の実証試験における板厚計測の概要を示し、（ａ）は両面研磨装置と板厚計測装置の概要を示す説明図、（ｂ）は計測用窓構造の概略断面図（第１実施例）、（ｃ）計測用窓構造の概略断面図（第２実施例）、（ｄ）は板厚の変化の一例を示すグラフである。
【図５】両面研磨装置を示し、（ａ）は全体の概略縦断面図であり、（ｂ）はキャリア及びワークの配置を示す概略横断面図である。
【図６】従来の計測用窓構造を含む板厚計測装置の一例を示す概略図である。
【図７】従来の計測用窓構造の説明図であり、（ａ）は図６に記載された計測用窓構造であり、（ｂ）（ｃ）は計測用窓構造の他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１実施例である計測用窓構造１０を図１に示す。図１（ａ）は計測用窓構造１０の概略断面図、（ｂ）は窓部材１１の概略一部断面正面図、（ｃ）はこの窓部材１１の概略平面図、（ｄ）は計測孔８１と窓部材１１との角度調整を示す説明図、（ｅ）は計測孔８１と窓部材１１との位置調整を示す説明図である。
【００２３】
計測用窓構造１０は、研磨装置の定盤８０にその表裏を貫通する計測孔８１を設けるとともに、計測孔８１に窓部材１１を取付けて形成されている。（ｂ）及び（ｃ）に示すように、窓部材１１は、計測孔８１に挿入可能な筒状部１２と、筒状部１２の一端に設けられる窓板１３と、筒状部１２の他端に設けられるフランジ状の固定部１４とからなっている。窓板１３の材質としては、使用する赤外線が透過する物質とする必要があるが、ポリ塩化ビニル樹脂やポリエチレンテレフタレート等を使用することができる。筒状部１２及び固定部１４の材質としては、ある程度の強度があって、加工性が良く、耐薬品性を有する軽量な材質が好ましい。
【００２４】
窓部材１１は、固定部１４が定盤８０の表面側に固定されて取付けられる。このため、定盤８０の表面側には複数のねじ穴８５（雌ねじ）が形成され、固定部１４には複数のボルト穴１５（バカ穴）が形成されている。そして、固定手段である複数の固定ボルト５５によって、固定部１４を定盤８０に固定することができる。ここで、筒状部１２と計測孔８１との間をシールするために、公知のシール手段を用いることができ、筒状部１２の窓板１３の近傍においてＯ−リング５１を使用することが好ましく、また、定盤８０の表面と固定部１４との間にＶリング（登録商標）などのガスケット５２を用いることが好ましい。
なお、本実施例において、筒状部１２の内部にスラリーや洗浄水などが入り込み、窓板１３の上面（筒状部１２に取付けられる面）にそれらが堆積してしまうことにより計測の妨げとならないように、筒状部１２の他端に蓋部材を設けてもよい。この場合の蓋部材は、窓部材１３と同様に使用する赤外線が透過する物質が好ましい。
【００２５】
本発明の計測用窓構造１０は、定盤８０の表面側に窓部材１１の固定部１４が固定ボルト５５で固定されている。したがって、窓板１３の交換が必要となったときには、窓部材１１全体を交換して容易に行うことができる。
また、本発明の計測用窓構造１０は、定盤８０の表面に対する固定部１４の取付け角度を調節可能とし、これによって、ワークの表面に対して窓板１３の対向面がなす角度を変更することができる。すなわち、図１（ｄ）に示すように、計測孔８１の軸線ａと筒状部１２の軸線ｂとのなす角度θを自由に調整することができる。
さらに、本発明の計測用窓構造１０は、窓部材１１の取付け位置を計測孔８１の軸線方向に移動可能とし、これによって、ワークの表面と窓板１３の対向面との距離を変更することができる。すなわち、図１（ｅ）に示すように、計測孔８１の軸線ａの方向に窓部材１１を移動できるようにしている。
【００２６】
角度及び位置を調整するために、ガスケット５２は弾力を有する材質（例えば合成ゴム、天然ゴム等）を使用し、複数の固定ボルト５５の相互間の締付け力、すなわち各々の固定ボルト５５のねじ込み量を個別に加減して調整を行う。このために、固定ボルト５５の本数は安定性を考慮し少なくとも３本とすることが好ましい。固定ボルト５５は必ずしも同心円上に配置しなくてもよく、また、必ずしも等間隔に配置しなくてもよい。調整角度θは、窓部材１１の製作誤差や、窓部材と定盤等の周辺部材との設置精度を補うものであるから、通常は１°程度で十分である。また、軸線方向の移動量は、固定ボルト５５のねじ込み量、または固定ボルト５５のねじ込み量とガスケット５２の厚さ及び弾力性の範囲で適宜決めることができる。
【００２７】
本発明の第２実施例である計測用窓構造２０を図２に示す。図２（ａ）は計測用窓構造２０の概略断面図、（ｂ）は窓部材２１の概略一部断面正面図、（ｃ）はこの窓部材２１の概略平面図、（ｄ）は計測孔８１と窓部材２１との角度調整を示す説明図、（ｅ）は計測孔８１と窓部材２１との位置調整を示す説明図である。
【００２８】
計測用窓構造２０は、研磨装置の定盤８０にその表裏を貫通する計測孔８１を設けるとともに、計測孔８１に窓部材２１を取付けて形成されている。（ｂ）及び（ｃ）に示すように、窓部材２１は、計測孔８１に挿入可能な筒状部２２と、筒状部２２の一端に設けられる窓板２３と、筒状部２２の他端に設けられるフランジ状の固定部２４とからなっている。窓板２３の材質としては、使用する赤外線が透過する物質とする必要があるが、ポリ塩化ビニル樹脂やポリエチレンテレフタレート等を使用することができる。筒状部２２及び固定部２４の材質としては、ある程度の強度があって、加工性が良く、耐薬品性を有する軽量な材質が好ましい。
【００２９】
窓部材２１は、固定部２４が定盤８０の表面側に固定されて取付けられる。このため、定盤８０の表面側には複数のねじ穴８５（雌ねじ）が形成され、固定部２４には複数のボルト穴２５（バカ穴）が形成されている。そして、固定手段である複数の固定ボルト５６によって、固定部２４を定盤８０に固定することができる。さらに、固定部２４には複数のねじ穴２６（雌ねじ）が形成され、複数の調整ボルト５７が複数のねじ穴２６に螺合し、調節ボルト５７の先端を定盤８０の表面に位置させるようにする（調節ボルト５７の先端が定盤に当接した状態となる）。ここで、筒状部２２と計測孔８１との間をシールするために、公知のシール手段を用いることができ、筒状部２２の窓板２３の近傍においてＯ−リング５１を使用することが好ましく、また、定盤８０の表面と固定部２４との間にＶリング（登録商標）などのガスケット５３を用いることが好ましい。
なお、本実施例において、筒状部２２の内部にスラリーや洗浄水などが入り込み、窓板２３の上面（筒状部２２に取付けられる面）にそれらが堆積してしまうことにより計測の妨げとならないように、筒状部２２の他端に蓋部材を設けてもよい。この場合の蓋部材は、窓部材２３と同様に使用する赤外線が透過する物質が好ましい。
【００３０】
本発明の計測用窓構造２０は、計測用窓構造１０と同様に、定盤８０の表面側に窓部材２１の固定部２４が固定ボルト５６で固定されている。したがって、窓板２３の交換が必要となったときには、窓部材２１全体を交換して容易に行うことができる。
また、計測用窓構造２０は、計測用窓構造１０と同様に、定盤８０の表面に対する固定部２４の取付け角度を調節可能とし、これによって、ワークの表面に対して窓板２３の対向面がなす角度を変更することができる。すなわち、図２（ｄ）に示すように、計測孔８１の軸線ａと筒状部２２の軸線ｂとのなす角度θを自由に調整することができる。
さらに、本発明の計測用窓構造２０は、定盤８０の表面側において、窓部材２１の取付け位置を計測孔８１の軸線方向に、計測用窓構造１０よりも大きく移動することが可能であり、これによって、ワークの表面と窓板２３の対向面との距離を大きく変更できるようにしている。すなわち、図２（ｅ）に示すように、計測孔８１の軸線ａの方向に窓部材２１を移動できるようにしている。
【００３１】
角度及び位置を調整するために、固定部２４は、複数のボルト穴２５（バカ穴）に加えて、複数のねじ穴２６（雌ねじ）を備えている。そして、各ねじ穴２６に調節ボルト５７を螺合し、調節ボルト５７の先端を定盤８０の表面に位置させている。この結果、各々の調整ボルト５７のねじ込み量を個別に加減して調整することにより、窓部材２１の角度及び位置を調整することができる。この調整は、調節ボルト５７のねじ込み量のみによって、一層正確に微調整を行うことができる。
前記調整が完了した後に、定盤８０に設けられたねじ穴８５に固定ボルト５６を螺合させることで、窓部材２１の固定部２４を定盤８０に固定する。この場合、仮に固定ボルト５６のねじ込みが緩んだ場合でも、調整ボルト５７が窓部材２１の角度及び位置を維持しているため、より安定して姿勢を保つことができる。
【００３２】
計測用窓構造１０、２０において、窓部材１１、２１は、それぞれ筒状部１２、２２と固定部１４、２４とを取外し可能とすることができる。図３には、窓部材１１の変形を２つ示すが、窓部材２１についても同様な変形をすることができる。
【００３３】
図３（ａ）〜（ｃ）は、第１の変形例である窓部材３１を示し、（ａ）は組立てた状態の窓部材３１の概略一部断面正面図、（ｂ）（ｃ）は筒状部３２と固定部３４とを取外した状態で、（ｂ）は筒状部３２の概略一部断面正面図、（ｃ）は固定部３４の概略一部断面正面図及び概略平面図である。筒状部３２は、一端に窓板３３が設けられ、他端には雄ねじ３６が形成されている。
【００３４】
また、固定部３４の中央には、ねじ穴３７（雌ねじ）が設けられている。すなわち、筒状部３２と固定部３４とが、ねじ込み式のフランジ継手の形態に形成されている。したがって、雄ねじ３６とねじ穴３７とを螺合することによって、筒状部３２と固定部３４とを相互に取付けたり取外したりすることができる。これによって、窓板３３の交換が必要になったときや、筒状部３２または固定部３４に破損や劣化が生じたときには、容易に、経済的にその部材のみを交換することができる。
なお、固定部３４には複数のボルト穴３５が設けられている。また、窓部材２１にこの変形を適用する場合には、固定部３４に複数のねじ穴を設ける。
【００３５】
図３（ｄ）〜（ｆ）は、第２の変形例である窓部材４１を示し、（ｄ）は組立てた状態の窓部材４１の概略一部断面正面図、（ｅ）（ｆ）は筒状部４２と固定部４４とを取外した状態で、（ｅ）は筒状部４２の概略一部断面正面図、（ｆ）は固定部４４の概略一部断面正面図及び概略平面図である。筒状部４２は、一端に窓板４３が設けられ、他端には鍔部４６が形成されている。
【００３６】
また、中央に筒穴４７（バカ穴）を備えるフランジ状の固定部４４は、その一部が筒穴４７から外周に向かって半径方向に切り欠かれ、間隙αが形成されている。そして、間隙αは、固定ボルト４８を締めることによって狭めることができる。したがって、固定部４４の筒穴４７に筒状部４２を通して他端に位置させ、固定ボルト４８を締め付けることによって、筒状部４２に固定部４４を取付けることができる。また、固定ボルト４８を緩めることにより取外すことができる。したがって、窓板４３の交換が必要になったときや、筒状部４２または固定部４４に破損や劣化を生じたときには、容易に、経済的にその部材のみを交換することができる。
なお、固定部４４には複数のボルト穴４５が設けられている。また、窓部材２１にこの変形を適用する場合には、固定部４４に複数のねじ穴を設ける。
【実施例】
【００３７】
研磨装置に本発明の計測用窓構造を設け、ワークの研磨中に板厚を計測して研磨処理の終点を求める実証試験を行った。
（試験設備）
図４（ａ）に試験設備の概要を示す。研磨装置は両面研磨装置７０であり、その上定盤７３に窓部材１１又は窓部材２１を取付けて、計測用窓構造１０又は計測用窓構造２０を構成した。このため、上定盤７３には、表裏を貫通する計測孔８１を設け、また、固定ボルト５５、５６を取付けるために複数のねじ穴８５を設けている。両面研磨装置７０には、直径が３００ｍｍのワーク７１を複数枚装着することができる。
【００３８】
（板厚の計測）
板厚計測装置９０には、光反射干渉法の一種を採用した。すなわち、レーザー発振器９１で発振した波長１３００ｎｍの赤外線を、レーザーヘッド９２から窓部材２１を通してワーク７１に照射するとともにその反射光を受光し、他の反射光との干渉強度を計測するものである。得られたデータはデータ解析部９３に送られて、リアルタイムで板厚が計算される。計測された板厚は両面研磨装置７０の制御部９４に送られて、ここで終点を判断して研磨処理を終了することになる。窓部材１１が上定盤７３とともに数秒間で１回転するのに対して、レーザーヘッド９２は、窓部材１１から１ｍ程度離れた静止位置に設置することができる。
【００３９】
（窓部材の取付けおよび調整）［第１実施例／図４（ｂ）の場合］
窓部材１１の取付けと調整は以下の手順で行った。
１）校正用のワーク７１を、レーザーヘッド９２の真下に位置させる。
２）上定盤７３に窓部材１１を仮取付け（計測孔８１に窓部材１１を挿入）する。
３）固定ボルト５５を用いて、図１（ｅ）に示すように固定ボルト５５のねじ込み量を調整することにより窓部材１１の高さを調整する。この調整は、上定盤７３をロッド７９で上方に持ち上げた状態で行い、窓板１３の下面と上定盤７３の下面との相対位置を微調整する。
４）上定盤７３を加工時の位置に下ろし、計測孔８１がレーザー照射ポイント下に位置するように上定盤７３を回転させる。
５）レーザーヘッド９２からの赤外線を、窓板１３を透してワーク７１に照射させる。
６）固定ボルト５５を用いて、図１（ｄ）に示すように固定ボルト５５のねじ込み量を微調整することにより窓部材１１の角度を調整する。この調整は、レーザーの反射強度をモニタリングしながら、所定の強度以上となるように調整する。
７）調整が終了したことで、固定ボルト５５による最終的な固定となる。（固定ボルト５５がねじ穴８５に螺合したこと自体が固定も兼ねている。）
【００４０】
（窓部材の取付けおよび調整）［第２実施例／図４（ｃ）の場合］
窓部材２１の取付けと調整は以下の手順で行った。
１）校正用のワーク７１を、レーザーヘッド９２の真下に位置させる。
２）上定盤７３に窓部材２１を仮取付け（計測孔８１に窓部材２１を挿入）する。
３）調節ボルト５７を用いて、図２（ｅ）に示すように調節ボルト５７のねじ込み量を調整することにより窓部材２１の高さを調整する。この調整は、上定盤７３をロッド７９で上方に持ち上げた状態で行い、窓板２３の下面と上定盤７３の下面との相対位置を微調整する。
４）上定盤７３を加工時の位置に下ろし、計測孔８１がレーザー照射ポイント下に位置するように上定盤７３を回転させる。
５）レーザーヘッド９２からの赤外線を、窓板２３を透してワーク７１に照射させる。
６）調節ボルト５７を用いて、図２（ｄ）に示すように調節ボルト５７のねじ込み量を微調整することにより窓部材２１の角度を調整する。この調整は、レーザーの反射強度をモニタリングしながら、所定の強度以上となるように調整する。
７）調整が終了した後、固定ボルト５６をねじ穴８５に螺合させることで窓部材２１の最終的な固定を行う。
【００４１】
（試験結果）
図４（ｄ）は、ワーク７１を研磨中にリアルタイムで計測して得られた板厚計測の一例であり、約５０分間で、板厚が約７６０μｍから約７４０μｍになっていることを示している。この結果は、ワーク７１の板厚を１μｍの精度で確実に研磨することができることを意味しており、バッチ処理を繰り返して大量の同一製品を生産する場合でも、高い品質を保証することができる。
【００４２】
以上説明したように、本発明の計測用窓構造は、窓板の交換を定盤の表面側で容易に行うことが可能である。また、ワークと窓板とがなす相対的な角度（ワークと窓板の平行度）や位置（ワークと窓板との距離）を、定盤表面と固定部材との相対的な角度（定盤表面と固定部材の平行度）や位置（定盤表面と固定部材との距離）を調整することによって常に計測に最適の状態とすることができ、ワークに照射しまたは反射した測定光の透過損失が極めて少ない状態で計測することができる。このため、本発明の計測用窓構造は、計測装置を計測対象から離れた位置に設置する計測システムにも適用することができる。そして、研磨装置の種類によらず、また、計測装置の種類によらず、ワークの板厚を研磨中にリアルタイムで正確に計測することができ、常にワークの板厚を高い精度で仕上げることができる。
【００４３】
なお、上記実施例では両面研磨装置に適用した場合に関して説明してきたが、本出願の原理を逸脱しない範囲で他の装置（例えば片面研磨装置）に適用することも可能である。
また、上記実施例では、窓部材１１、２１を複数の部材で構成した内容で説明したが、窓部材１１、２１（筒状部１２（２２）、窓板１３（２３）、固定部１４（２４））を計測光（赤外線）が透過する材質で一体形成することも可能である。
【００４４】
上記実施例では、定盤の表面に対する固定部の取付け角度を調整する手段として固定ボルトを用いて説明したが、定盤の表面に対する固定部の取付け角度を調整するその他の手段として、固定ボルトの代わりに頭のないボルト（植込みボルトまたは、六角穴付きボルト）と二個のナットとの組み合わせとすることができる。そして、フランジ状の固定部を二個のナットで挟むことにより調整及び固定を行うようにすることでも本願の目的を達成することができる。
【００４５】
また、上記実施例では、定盤の表面に対する固定部の取付け角度を調整する手段として固定ボルトを用いて説明したが、定盤の表面に対する固定部の取付け角度を調整するその他の手段として、直動ガイド機構を利用し、固定部に直動ガイドの軸受を設け、直動ガイドの軸受に係合するガイドレールを定盤の表面に設け、直動ガイドの軸受とガイドレールとの相対的な移動によって角度および／または軸線方向位置調整を行い、直動ガイド機構の動きをロック可能なロック手段によって直動ガイド機構の動きをロックすることでも本願の目的を達成可能である。
【００４６】
また、定盤の表面に対する固定部の取付け角度を調整する手段として調整ボルトを用いて説明したが、定盤の表面に対する固定部の取付け角度を調整するその他の手段として、スペーサを利用し、定盤表面と固定部との間の複数個所にスペーサを挿入し、定盤の表面と固定部との間隔を適宜調整することにより定盤の表面に対する固定部の取付け角度を調整することが可能である。この場合、挿入箇所毎にスペーサの挿入量（厚み）を調整することが好ましい。
【００４７】
さらに、定盤の表面側において、ワークの表面と窓板の対向面とのなす相対的な角度（平行度）および／またはワークの表面と窓板の対向面との距離を調節する観点から、レベル出し機構を用い、定盤の表面にその面方向に移動方向を有する複数のガイドレールを計測孔の周囲に放射状に設け、ガイドレールに係合した軸受に計測孔に向かって上側が下方に傾斜したテーパー形状のブロックを接続し、ブロックの後端部にガイドレールと平行にねじ軸を設け、ねじ軸を支持するブラケットを計測孔と反対のガイドレールの端部に設け、固定部の下面をブロックの上側の傾斜形状に相対するテーパー形状とし、ねじ軸のねじ込み量を個別に調整し定盤表面と固定部間隔を適宜調整することにより、定盤の表面に対する固定部の取付け角度を調整することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０、２０    計測用窓構造
１１、２１、３１、４１    窓部材
１２、２２、３２、４２    筒状部
１３、２３、３３、４３    窓板
１４、２４、３４、４４    固定部
７１    ワーク
８０    定盤
８１    計側孔
【図１】
0005917994.tif 000002
【図２】
0005917994.tif 000003
【図３】
0005917994.tif 000004
【図４】
0005917994.tif 000005
【図５】
0005917994.tif 000006
【図６】
0005917994.tif 000007
【図７】
0005917994.tif 000008