(57)【要約】  改良された研削／研磨装置は、ボウル、回転する駆動板、及びプラテンを支持するようになっている駆動板駆動部を備える基部を有する。研削／研磨装置は試料ホルダを支持するように構成されたヘッドを備える。ヘッドは、試料ホルダを回転駆動する第１の駆動部と、駆動板に対して試料ホルダを接近・離反移動させる第２の駆動部とを有する。第１の態様によれば、ヘッドは、第１の駆動部に作動連結されたロードセルと、第２の駆動部に作動連結されたカウンタとを備える。カウンタは、駆動板に接近・離反するヘッドの移動とその移動範囲を決定するように構成される。制御システムが提供される。第２の態様によれば、試料ホルダと共に回転可能なヘッド部分の中から伸びたり、ヘッド部分の中に格納することができるフィンガが提供される。第３の態様によれば、ボウル内に適合するための交換可能なボウルライナが提供される。第４の態様によれば、ヘッド内には照明が設置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボウル、回転する駆動板及び駆動板駆動部を有する基部であって、前記駆動板がプラテンを支持するようになっている前記基部と、
試料ホルダを支持するように構成されると共に前記試料ホルダを回転駆動する第１の駆動部を有するヘッドであって、前記プラテンに対して前記ヘッドと前記試料ホルダを接近・離反移動させる第２の駆動部を有すると共に、前記第１の駆動部に作動連結されたロードセルと、前記プラテンに接近・離反する前記ヘッドの移動とその移動範囲を決定するように構成されたカウンタとを有するヘッドと、
制御システムとを具備する、改良された研削／研磨装置。
【請求項２】
前記ロードセルは、前記第２の駆動部が前記試料ホルダを前記プラテンと接触させるべく順方向に作動している時、前記試料ホルダと前記プラテンとの接触を検知すると共に、接触を検知した上で前記順方向移動を止めるようになっている、請求項１に記載の研削／研磨装置。
【請求項３】
前記試料ホルダと前記プラテンとの間の接触検知に続き、前記第２の駆動部は停止され、前記試料ホルダを前記プラテンから所定距離だけ離反させるべく反転される、請求項２に記載の研削／研磨装置。
【請求項４】
前記ロードセルは、試料と前記プラテンの接触によって生じる荷重を検知するように構成されると共に、研削／研磨装置が作動している時には前記荷重の変化に応じて前記試料を前記プラテンに接近させるべく前記第２の駆動部を順方向に作動させる信号を出力させるように構成される、請求項１に記載の研削／研磨装置。
【請求項５】
前記試料ホルダに作動連結されると共に前記ロードセルに作動連結された主駆動軸を備え、該主駆動軸に課せられた力を用いて、前記試料ホルダと前記プラテンの接触によって生じる荷重を検知する、請求項２に記載の研削／研磨装置。
【請求項６】
前記プラテンに対し前記試料ホルダを接近・離反移動させる送りネジを備え、該送りネジは前記カウンタに作動連結されている、請求項１に記載の研削／研磨装置。
【請求項７】
前記プラテンに対し前記ヘッドと前記試料ホルダを接近・離反移動させる台車とレールを備える、請求項１に記載の研削／研磨装置。
【請求項８】
前記制御システムは、その少なくとも一部がハウジングに収容され、マイクロプロセッサ制御の制御システムを備える、請求項１に記載の研削／研磨装置。
【請求項９】
前記制御システムはタッチパネル又はスクリーンを備える、請求項８に記載の研削／研磨装置。
【請求項１０】
ボウル、回転する駆動板及び駆動板駆動部を有する基部であって、前記駆動板がプラテンを支持するようになっている前記基部と、
試料ホルダを支持するように構成されると共に前記試料ホルダを回転駆動する第１の駆動部を有するヘッドであって、前記プラテンに対して前記試料ホルダを接近・離反移動させる第２の駆動部を有すると共に、その一部分が前記試料ホルダと共に回転可能なヘッドと、
前記試料ホルダと共に回転可能な前記ヘッド部分の中から伸びたり、同ヘッド部分に格納可能なフィンガであって、前記試料ホルダ内に位置する試料と接触して、該試料に圧力を付与し、以て前記試料と前記プラテンを係合させるように構成された前記フィンガとを具備する、改良された研削／研磨装置。
【請求項１１】
前記フィンガはその格納位置に対して付勢されている、請求項１０に記載の研削／研磨装置。
【請求項１２】
前記フィンガを広げるための手段を備える、請求項１０に記載の研削／研磨装置。
【請求項１３】
前記フィンガは、コーティングが施された基材から形成される、請求項１０に記載の研削／研磨装置。
【請求項１４】
前記コーティングはセラミック材である、請求項１３に記載の研削／研磨装置。
【請求項１５】
ボウル、回転する駆動板及び駆動板駆動部を有する基部であって、外周が円形に形成され前記ボウル内に存在するプラテンを前記駆動板が支持する基部と、
試料ホルダを支持するように構成されると共に、前記試料ホルダを回転駆動する第１の駆動部と、前記プラテンに対して前記試料ホルダを接近・離反移動させる第２の駆動部とを有するヘッドと、
前記ボウル内に適合するための交換可能なボウルライナであって、前記ボウルと共に略Ｄ字形状を有する前記ボウルライナとを具備し、
前記プラテンの外周と前記ボウルライナとの間には、前記プラテンに対するハンド・アクセスのための空間が形成される、改良された研削／研磨装置。
【請求項１６】
前記ボールライナは透明である、請求項１５に記載の研削／研磨装置。
【請求項１７】
前記ボールライナはプラスチックから形成される、請求項１５に記載の研削／研磨装置。
【請求項１８】
ボウル、回転する駆動板及び駆動板駆動部を有する基部であって、前記駆動板がプラテンを支持するようになっている基部と、
試料ホルダを支持するように構成されると共に前記試料ホルダを回転駆動する第１の駆動部を有するヘッドであって、前記プラテンに対して前記試料ホルダを接近・離反移動させる第２の駆動部を有するヘッドと、
前記ヘッド内に配置される照明とを具備する、改良された研削／研磨装置。
【請求項１９】
前記照明は前記ボウルとプラテンを指向する、請求項１８に記載の研削／研磨装置。
【請求項２０】
前記照明は発光ダイオードによってなされる、請求項１８に記載の研削／研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年６月２０日に出願された米国仮出願第６１／０７４，４５５号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は研削／研磨装置(grinder/polisher)に関する。より詳しくは、本発明は試験用サンプルを下処理する改良された研削／研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
研削／研磨装置は多くの産業で使用されている。それらは往々にして、例えば顕微鏡検査のような更なる試験のため、金属、ポリマー、セラミック等からなるサンプルを下処理する際に使用される。
【０００４】
既に知られた研削／研磨装置は、プラテンに対し回転するように構成されたサンプル又は試料ホルダを備えており、プラテンも回転するようになっている。この様に、ここには同時に発生する２つの回転動作が存在する。通常、研磨剤であるスラリーがプラテン上に注入され、試料を研削／研磨するための研磨媒体となる。
【０００５】
試料ホルダはチャックにて回転するべく支持される。ホルダはその中に試料を入れるための複数の開口部を備えた平皿である。１つの形態において、試料はホルダ内にロックされる一方で、ホルダによる下向きの力がプラテンに対し圧力を与える。ホルダとプラテンが回転するため、ホルダ（及び試料）によって与えられた圧力が、スラリーの研磨作用を伴った結果として、試料に対し研削／研磨作用をもたらすのである。
【０００６】
別の形態では、試料がホルダ内で浮かび、プランジャが移動され試料と接触し、試料に圧力を与える。ここでも又、ホルダとプラテンが回転するため、プランジャによって付与された圧力が、スラリーの研磨作用を伴った結果として、試料に対し研削／研磨作用をもたらすことになる。
【０００７】
プラテンに対して接近・離反するホルダの動作は、研削／研磨装置ヘッドに配置された駆動部によって制御される。駆動モータは、プラテンに対するホルダひいては試料を位置決めするために使用される。この既知研削／研磨装置の一欠点としては、プラテンに対してホルダの位置を正確に制御するような明確な位置制御又は機構がないことにある。
【０００８】
プラテンはボウル内で支持される。ボウルは研削研摩作業中に生じる屑粒子のための受け皿として機能する。屑粒子を一掃してボウルを洗浄するため、水やその他の流体が使用される。既知洗浄システムを以てしても、屑粒子がボウル内に集まり、ボウルの中に見苦しくて不都合な堆積物を生じてしまう可能性があることがわかっている。また、研磨自体が特に積極的な場合にはプラテンが加熱してしまい、試料下処理に悪影響を与える可能性があることもわかっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それ故、改良された研削／研磨装置が必要とされている。そのような研削／研磨装置は、作業領域の視認性を高めるために改良された照明システムを備えることが望ましい。またそのような研削／研磨装置は、改良された洗浄／ボウル清浄化システムを備えることがより望ましい。そのような研削／研磨装置は、ヘッドと試料ホルダを位置決めすると共に回転するプラテンに対し試料を適所に保持するための改良されたシステムを有することが更に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
改良された研削／研磨装置は、ボウルを有する基部、回転する駆動板、駆動板駆動部及び制御システムを備えている。駆動板はプラテンを支持するようになっている。
【００１１】
研削／研磨装置は、作業領域の視認性を高めるための改良された照明システムを備え、更に改良された洗浄／ボウル清浄化システムを備えている。また、ヘッドと試料ホルダを位置決めすると共に、回転するプラテンに対し試料を適所に保持するための改良システムが提供される。
【００１２】
本実施形態では、ヘッドは試料ホルダを支持するように形成される。研削／研磨装置は、ヘッドの中に収容されて試料ホルダを回転駆動する第１の駆動部（回転駆動部）と、ヘッドと試料ホルダを垂直方向に動かし、これらをプラテンに対して接近・離反させる第２の駆動部（高さ駆動部）とを備える。
【００１３】
ヘッドは、第１の駆動部に作動連結されたロードセルと、プラテンに対し接近・離反するヘッドの動作と動作量を判定するように構成されたカウンタとを備えている。
【００１４】
ロードセルは、第２の駆動部が（試料ホルダをプラテンと接触させるため）順方向（前方方向）に作動している時、試料ホルダとプラテンとの接触を検知すると共に、ホルダとプラテンとの接触を検知した上で順方向移動を停止するようになっている。現システムでは１つの動作モードにおいて、制御システムは、試料ホルダ・プラテン間の接触検知に引き続き、第２の駆動部が停止・反転され、試料ホルダをプラテンから所定距離だけ離れた位置へと動かすように構成される。この動作モードでは、その際に試料がホルダ内に置かれる。試料は切削研磨作業中、フィンガによって適所に保持される。フィンガは、試料ホルダと共に回転可能なヘッド部分から延びることも、又その部分の中に格納することもできる。フィンガは、試料と接触して試料に圧力を加え、試料をプラテンに係合させるように構成されている。
【００１５】
本実施形態においては、フィンガは格納位置に向けて付勢され、フィンガを延ばす手段が存在する。フィンガはコーティングが施された基材から形成される。１つの適切なコーティング材としてセラミック材がある。
【００１６】
別の動作モードでは、ロードセルが、試料とプラテンとの接触によって生じる荷重を検知すると共に、荷重の変化に応じて試料をプラテンに向けて動かすべく第２の駆動部を順方向に作動させる信号を出力するように、制御システムが構成される。研削／研磨作業は、予め定められた作業時間又は移動距離（例えば、生じた研削）に基づき実行することができる。
【００１７】
研削／研磨装置は、試料ホルダに作動連結されると共にロードセルに作動連結された主駆動軸を備えており、ここでは、主駆動軸に課せられた力によって試料とプラテンとの接触で発生する荷重を検知している。
【００１８】
高さ駆動部は、プラテンに対して試料ホルダを接近・離反させる送りネジを備えている。送りネジはカウンタに作動連結される。プラテンに対するヘッドと試料ホルダの接近・離反を誘導するために台車とレールが設けられる。
【００１９】
制御システムは、その少なくとも一部分がハウジングに収容され、マイクロプロセッサ制御の制御システムを備える。制御システムはタッチパネルかタッチスクリーンを備える。
【００２０】
改良された研削／研磨装置は又、ボウル内に適合するための交換可能なボウルライナを備えることができる。本研削／研磨装置では、ボウルとボウルライナは略Ｄ字形状を有し、プラテン外周とボウルライナとの間に、プラテンへのハンド・アクセスのための空間を形成する。ボールライナは透明でも良く、又プラスチックから形成することも可能である。
【００２１】
研削／研磨装置は又、ヘッド内で設置されてプラテンとボウルを指向する照明を具備することができる。好ましくは、照明は発光ダイオードによって供給される。
【００２２】
本発明のこれら、及びその他の特徴・利点は、特許請求の範囲に関連し、以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
【００２３】
本発明の利益と長所は、以下の詳細な説明と添付図面を精査することで当業者にとっては一層容易に明らかなものとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の理念を具体化した、改良された研削／研磨装置の斜視図である。
【図２】基部から僅かに離れて回転されたヘッドと共に示された研削／研磨装置の斜視図である。
【図３】研削／研磨装置の側方図である。
【図４】プラテンと、Ｄ形基部と泥除けによって設けられた手掛けとを示す上視図であって、基部から僅かに離れて回転されたヘッドと共に示された研削／研磨装置を示す上視図である。
【図５】プラテンへのアクセスを示すため、ユーザの手と共に示されたプラテンの拡大図である。
【図６】説明を容易にするため、（ユーザの手によって）延ばされたフィンガの１本を示し、かつ作業領域照明のためのＬＥＤも示した図である。
【図７】プラテンと、作業のために所定の位置にある主要モードの試料ホルダを示した斜視図であって、かつボウル上に位置するホース（ホースは図示せず）のディスペンサ部分も示した図である。
【図８】前側に試料を取り付け主要モードの試料ホルダ、後ろ側に単一モードの試料ホルダを示した図である。
【図９】駆動板を示し、その駆動板の開口部と、さらに部分的に排液ボウルも示した図である。
【図１０Ａ】主軸とロードセルを示すヘッド（高さ）駆動部アセンブリの立面図である。
【図１０Ｂ】主軸とロードセルを示すヘッド（高さ）駆動部アセンブリの斜視図である。
【図１１】試料ホルダを取り付けたヘッドの斜視図である。
【図１２Ａ】高さ駆動部アセンブリを示したヘッドと、説明を明瞭にする上でヘッドの部分を取り除いた状態を示す図である。
【図１２Ｂ】高さ駆動部アセンブリを示したヘッドと、説明を明瞭にする上でヘッドの部分を取り除いた状態を示す図である。
【図１３】高さ駆動部アセンブリの部分図である。
【図１４】回転駆動部アセンブリの部分斜視図である。
【図１５Ａ】試料（回転）駆動部とチャックの部分的斜視であって、その中の試料ホルダと試料駆動部アセンブリの軸とチャック、及び試料保持フィンガも共に示した図である。
【図１５Ｂ】試料（回転）駆動部とチャックの部分的立面図であって、その中の試料ホルダと試料駆動部アセンブリの軸とチャック、及び試料保持フィンガも共に示した図である。
【図１５Ｃ】試料（回転）駆動部とチャックの部分的立面図であって、その中の試料ホルダと試料駆動部アセンブリの軸とチャック、及び試料保持フィンガも共に示した図である。
【図１６】試料（回転）駆動部とチャックの立面図である。
【図１７】試料（回転）駆動部とチャックの断面図である。
【図１８】プラテン駆動部と駆動部アセンブリの分解図である。
【図１９】制御システムとハウジングの前方図である。
【図２０】制御システムとハウジング断面図であって、図１９の線２０−２０に沿う断面を示す図である。
【図２１】基部の底面図である。
【図２２】基部の断面図であって、図２１の線２２−２２に夫々沿った各断面を示す図である。
【図２３】基部の断面図であって、図２１の線２３−２３に夫々沿った各断面を示す図である。
【図２４】制御システムのスクリーン上のアイコンの幾つかを示す図である。
【図２５】プラテンとボウルを洗浄するためホースを延ばした状態でのディスペンサの部分的斜視図である。
【図２６】プラテンの取り外しを説明する図である。
【図２７】泥除けの取り外しを説明する図である。
【図２８】ボウルに設置される綺麗なライナを説明する図である。
【図２９】試料ホルダの迅速な設置を示す図である。
【図３０】研削／研磨のため格納、伸長されたフィンガの一つを示す図である。
【図３１】研削／研磨のため格納、伸長されたフィンガの一つを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明では様々な形の実施形態を受け入れる余地がある一方、図面に示して以下に説明するのは現時点で好ましいとされる実施形態であって、この開示はあくまで本発明の例示であって、図示された特定実施形態に対して発明を限定するような意図を持たないことを理解されたい。
【００２６】
更に、本願明細書のこのセクションのタイトル、即ち、“発明の詳細な説明”は米国特許庁の要件に関係するものであり、ここに開示する主題を暗示するものでも、或いは主題を限定するものだと推論されるべきものではない。
【００２７】
今、図面、特に図１から図４を参照するに、ここには改良された研削／研磨装置１０が示されている。研削／研磨装置１０は通常、基部１２、ヘッド１４及び制御パネル１６を備えている。既知研削／研磨装置と異なり、本装置１０のケーシング１８は鋳造材から作られる。 本材料は鋳造アルミニウムである。既知の研削／研磨装置は板材（シートメタル）か、或いは支持フレーム上にプラスチックを載せたものから作られる。既知研削／研磨装置自体は、振動や使用による損傷などを受ける可能性がある。今回の鋳造本体（ヘッド１４、基部１２と制御パネルハウジング２０）は、激しい研削条件下でさえも研削／研磨装置１０に対しては安定した支持構造を提供する。
【００２８】
基部１２には、プラテン２２、プラテン駆動部２４及び流体供給・洗浄部品２６が収容される。また基部１２には、流体だけでなく研削／研磨中に生じる屑粒子も集める捕集ボウル又はたらい２８が収容される。
【００２９】
当然のことながら作業中にはかなりの量の屑粒子が生じ、それ自体、ボウル２８に堆積した屑粒子は問題となる可能性がある。大抵の場合、屑粒子は硬化し、その除去にあたっては困難かつ時間を要するものである。時には、屑粒子が大量に蓄積されて、それが硬化した場合、その除去がほとんど不可能となるようなことが確認されている。時として、屑粒子を取り壊すのに必要な力があまりにも大きいがために、これら既知研削／研磨装置のボウル自体を損傷してしまうこともあった。
【００３０】
この状態を軽減するため、本研削／研磨装置１０は、着脱可能／交換可能／廃棄可能なボウルライナ３０を備えている（図２８参照）。洗浄を容易にするべく取り外すか交換可能なボウルライナであって、かつ必要ならば、研削／研磨装置１０に機能的な新品ボウルライナが容易に装着されるように廃棄されることを前提としたボウルライナ３０を採用することで、当然ながら過剰堆積物による見苦しい、又は非機能的でさえある状態を解決する。好ましくは、本ボウルライナ３０はプラスチック材から作られるが、更に好ましい状態としては、必要に応じてボウルを見ることができるように透明なプラスチック材から形成される。
【００３１】
流体供給・洗浄部品２６は、基部１２に据え付けられたホース／ディスペンサ・アセンブリ３２を備える（図１から図４、図２５参照）。ボウル２８を屑粒子のない状態に維持するのを補助する給水のため、アセンブリ３２が使用され、ボウル２８の中に水を分配したり噴霧する。本研削／研磨装置１０では、ホース３４は、基部１２の中に格納される可撓性ゴム材である。ホース３４は、使用にあたって基部１２からホース３４を伸縮させることが可能なシステム（図示せず）の中に収納することができる。ホース３４には、ホース３４を保護するためと、ホース３４を要望通りに操作・配置するための金網外装（図示せず）が設けられる。
【００３２】
泥除け３６は基部１２に一体化され、基部１２から上方に延び、ボウル２８を囲んでいる。泥除け３６と、これと一体を成す基部１２はＤ字形（３７で示す）となっており、手掛け（図５参照）を形成する開放コーナー領域３８を提供することで、作業者が泥除け３６によって区切られた領域内のボウル２８の内側の領域にアクセス可能になっている。
【００３３】
プラテン２２は取り外し可能になっており、プラテン駆動部４６の一部を成すプラテン駆動モータ４３によりベルト４２を介して駆動される駆動板４０に対し据え付けられている（図 ９、図１８及び図２１から図２３参照）。駆動板４０とプラテン２２は、通常、約１０ｒｐｍから約５００ｒｐｍの範囲で時計回り、又は反時計回りに回転するように構成されている。付与される荷重にかかわらず一定のプラテン２２速度とトルクを確実にするためハイトルクモータ４３が使用される。
【００３４】
駆動板４０は、水が駆動板４０を通ってプラテン２２の下側へと上昇できるように、その底部に開口部４４を備えている。１つの好適プラテン２２は、その下側に水を外側に向けるフィン又はスポーク（図示せず）を備える。これにより下側からのプラテン２２冷却が容易となる。研磨が特に激しい場合、プラテン２２が加熱傾向になり、下処理される試料に悪影響を及ぼす可能性あることが判明している。従って、プラテン２２の冷却は、プラテン２２自体をより最適の作業温度に維持することに一役買っている。
【００３５】
ヘッド１４は試料Ｓを支持・回転させる。ヘッド１４は伸縮サポート４８を介して基部１２に取り付けられる。ヘッド１４は、２つの駆動システム５０、５２、即ち、チャック５４を介して試料ホルダ８４を回転させるための１駆動システム５０と、プラテン２２に対し試料ホルダ８４と試料Ｓを接近・離反させるべくヘッド１４を上昇下降させるための高さ駆動システム５２とを備えている。回転方向と高さ方向の移動は、別々の駆動システム５０、５２によって提供される。
【００３６】
回転駆動部５０（図１４から図１７参照）は、試料ホルダ８４を時計回り又は反時計回りのどちらか一方の方向に回転させるよう構成されている。本研削／研磨装置１０では、駆動システム５０はモータ５３によって駆動されるギヤ５１駆動型であるが、ダイレクトドライブ、ベルトドライブ、或いは同様のものでも使用可能である。試料ホルダ８４の回転駆動部５０が作動している時にはヘッド１４は静止状態にあるのがわかるであろう。駆動システム５０はカン状（缶状）ハウジング５７を備え、同ハウジングはモータギヤ５１と係合してカン状ハウジング５７を回転させるギヤ５５を有する。
【００３７】
高さ駆動部５２（図 １２、図１３、図１５参照）は、プラテン２２に対し試料ホルダ８４と試料Ｓを正確に位置決めするための精密駆動部である。高さ駆動部５２はヘッド１４内に固定した状態で取り付けられる。本研削／研磨装置１０では、タイミングベルト５６を介してプーリー５８（ベルト５６により駆動）に作動連結されたサーボモータ５４を使用する。プーリー５８を回転させるため、送りネジ６０がプーリー５８に取り付けられる。送りネジ６０の回転によりヘッド１４を昇降させ、試料ホルダ８４をプラテン２２に対し接近・離反させるように、送りネジ６０は、（基部１２とサポート４８に対して）固定されたねじ込み受け要素６２に取り付けられる。
【００３８】
高さ駆動システム又はアセンブリ５２は、基礎を成す支持構造を提供すると共にヘッド１４が（送りネジ６０の作用によって）上下動している時、ヘッドの円滑な誘導移動を容易にするためのレール６４及びローラ／ベアリング６６を備えている。
【００３９】
プラテン２２（及び基部１２）に対してヘッド１４の高さを正確に位置決めするため、高さ駆動部５２は、送りネジギヤ６８とカウンタ７０を備え、送りネジ６０の相対回転をカウントするようになっている（図１３、図１５参照）。送りネジギヤ６８は下側に着座し、プーリー５８と送りネジ６０に固定して取り付けられる。カウンタ７０は送りネジギヤ６８と噛み合うピニオンギア７２によって駆動される。この様にして、送りネジ６０の回転数と等しい送りネジギヤ６８の回転数は、ピニオンギア７２の回転によってカウントされ、それは送りネジ６０の高さ移動に相関している。しかるに、基線位置からのヘッド１４の高さ（即ち、プラテン２２からの試料Ｓの高さ又は距離）は容易に決定可能である。図から、送りネジギヤ６８がピニオンギア７２（即ち、カウンタ７０）に対してかなり大きく、これにより送りネジ６０の回転をかなり正確なレベルまでモニタリングしかつ制御する能力があることが理解されよう。このことは、換言すれば、プラテン２２に対するヘッド１４の移動を正確に制御する能力を提供するものである。
【００４０】
送りネジ６０とカウンタ７０からなる機構を図示したが、当業者であるならば、プラテン２２に対する試料Ｓ高さの正確な制御を決定しかつ制御できるような、その他の方法も認識するであろう。
【００４１】
ヘッド１４は又、ロードセル７４を備える（図１４から図１５Ｂ参照）。ロードセル７４は、試料Ｓとホルダ８４が（チャック８０において）駆動部５０に取り付けられた際に、回転駆動モータ５３と駆動アセンブリ５０の上に置かれる、試料とホルダによる重量荷重を検知するように構成される。ロードセル７４は又、（ロードセル７４における上向きの力か荷重差を検知することで）モータ５３から“吊り下げ状態”にある試料ホルダ８４がプラテン２２に接触する時を決定するために構成される。ロードセル７４は主駆動軸７６の上に配置される。
【００４２】
既知研削／研磨装置と異なり、本研削／研磨装置のヘッド１４は一体型照明７８を備えている（図６参照）。本研削／研磨装置１０では、発光ダイオード（ＬＥＤ）７９がヘッド１４に取り付けられ、ボウル２８を含み、ホルダ８４と試料Ｓとプラテン２２（通常、作業領域）に照明をあてる。コンパクトで組み込み式の照明は、研削／研磨工程をより見やすいものにし、その制御を良好にする。本研削／研磨装置１０は、作業領域／試料Ｓの照明のため、ヘッド１４周りに隔置された９個のＬＥＤを備えている。ＬＥＤ７９はチャック８０と共に回転するものではなく、ヘッド１４内部に取り付けられ動かない状態になることが理解されるであろう。
【００４３】
チャック８０は主駆動軸７６に動作可能に取り付けられる（図１５Ｃ、図１６、図１７参照）。チャック８０は試料ホルダ８４を固着するように構成される。チャック８０は、試料ホルダ８４に取り付けられる駆動アダプタ８２を受けるようになっている。１つの好ましいアダプタ８２としては、重心を下げるため、サンプルホルダ８４の底部への力を調整できるテーパ付きアダプタがある（図 ８、図１７参照）。それは又、クランプリング８６の１回引っ張ることで容易に試料ホルダ８４の交換を可能にする。
【００４４】
単一動作モードとしては、研削／研磨装置１０は、試料Ｓと接触するためにヘッド１４から伸びかりヘッド内に退避する空気圧で動くフィンガ８８を備える。この動作モードでは、試料Ｓは試料ホルダ８４内で“浮いた”状態（試料Ｓがホルダ８４の中で固定されない状態）にあり、空気圧作動フィンガ８８がホルダ８４の境界内で試料Ｓをプラテン２２に対して押さえつけている。
【００４５】
フィンガ８８はハウジング１４内の空気圧システム（図示せず）によって作動する。当然ながらフィンガ８８は、チャック８０と試料ホルダ８４と共に回転し、作動中は試料Ｓに力を加える。フィンガ８８は、例えばアルミニウムなどのコア金属から形成されるが、ヘッド１４におけるブッシング９０内、摩擦を軽減するためにセラミック被覆（例えば、焼きセラミック）を施すこともできる（図１５Ｂ参照）。フィンガ８８のコア又は基材は、フィンガ８８の剛性や安定性を高めるべく選択される。
【００４６】
主要動作モードにおいて、試料Ｓはホルダ８４に固着される一方、ホルダ８４はチャック８０に固着される。試料Ｓはホルダ８４に固着されるために、作動にあたっては（試料Ｓを押さえ付ける）フィンガ８８は必要ではない。
【００４７】
図１、図１９から図２０を参照するに、制御パネル１６はハウジング２０に取り付けられる（図 １、図１６参照）。本研削／研磨装置１０ではマイクロプロセッサベースの制御システム９２が装置１０の作動を制御する。制御パネル１６はタッチスクリーン９４か、或いは接触型パネル９６上のプラスチック／マイラー・オーバーレイ (plastic/mylar overlay)である。この構造は制御システム１６の電気／電子領域への水、他の液体、或いは汚染物質の進入を防ぐ。タッチスクリーンパネル１６を使うことのもう１つの利点は、アイコン（図２４の番号９８参照）が使用可能であること、又は特定の動作モードに当てはまる時に限ってアイコンを表示させることが可能であることである。例えば、仮に特定の作業ステップが単一の動作モードに当てはまるものでしかなく、かつその単一動作モードがシステムに投入された場合（単一モードボタンがタッチされた場合）、単一動作モードに関係するアイコンだけをスクリーン上に表示することができる。尚、停止スイッチ１００は制御パネルハウジング上に配置される。
【００４８】
単一動作モードでは、ヘッド１４はチャック８０のホルダ８４と共に、ホームポジション（上、又は格納位置）からスタートする。試料ホルダ８４によって課せられる重量荷重はロードセル７４によって検知される。
【００４９】
ホルダ８４はプラテン２２に接触するまで下降する（高さ駆動部５２が作動）。接触は、ロードセル７４にかかる荷重変化（所定の差）を検知することで判定される。一旦、ホルダ８４がプラテン２２に接触したと判定されたならば、下降動作は停止され、モータ５４が逆転し、プラテン２２から所定距離分だけホルダ８４を上昇させる（後退させる）。本研削／研磨装置１０の作動では、ヘッド１４は接触後、約２ｍｍ後退する。その際、試料はホルダ８４内に配置されると共にフィンガ８８が下降して試料Ｓに接し、試料Ｓを適所に保持する。ヘッド回転駆動システム５０は作動し、プラテン２２は試料Ｓを研削／研摩するための回転を開始する。
【００５０】
主要動作モードでは、試料Ｓがホルダ８４に固定される。目標とする力が検知されるまでホルダ８４が降下し（高さ駆動部５２が作動）、プラテン２２とヘッド回転５０の駆動部２４、５３が作動してプラテン２２とヘッドを回転させる（チャック８０と試料Ｓを回転させる）。通常、駆動部５０は、試料を研削／研摩するため予め定められた期間、作動することになる。研磨／研削が進み、研磨剤を試料から除去する際には、（ロードセル７４によって検知される荷重と予めセットされた目標荷重に基づき）高さ駆動部５２が作動し、プラテン２２に向けてホルダ８４と試料を下方に移動させることができる。
【００５１】
研削／研磨装置１０を操作する上で、マイクロプロセッサベースの制御システム１６は最大のフレキシビリティを提供することが理解されよう。そして、ロードセル７４と送りネジ６０／カウンタ７０からなる駆動システムと連携することで、マイクロプロセッサベースの制御システム１６は、従来の研削／研磨システムでは知られなかった豊富な制御を提供する。
【００５２】
研削／研磨工程（“下処理”と呼ぶ）は、目標の力で所望の下処理時間に基づくことができることが理解されよう。それは又、試料Ｓから取り除かれる目標の材料量に基づくことができる。例えば、制御システム１６を試料Ｓに目標とする力を付与するようにセットすることが可能である。試料の下処理が実行される際には、ロードセル７４にかかる荷重が検知され、高さ駆動部５２のモータが作動して荷重をある一定範囲内に維持する。取り除かれた試料Ｓの量を判定するため、送りネジ６０の回転数を検知（カウント）し、試料Ｓから取り除かれた材料量に対応するヘッド１４の移動距離を判定するカウンタ７０が使用される。当業者であるならば、他の動作や制御モードも想起されるであろう。
【００５３】
ここで引用された全ての特許は、特に本開示の本文内に組み込まれていようがなかろうが、参照を以て本願に組み込まれるものである。
【００５４】
本開示において、単語“ａ”や“ａｎ”は単数と複数、双方を含んでいるものと解釈されるべきである。反対に、複数品目に対するどんな引用でも、必要に応じて単数形を含むものとする。
【００５５】
以上より、本発明の新規なコンセプトの真の精神・範囲から逸脱することなく、様々な改良や変形例がもたらし得ることが観察されよう。図示した特定実施形態に関しては限定を意図するものでもなく、また暗示するものでもないことを理解されたい。本開示は発明の範囲内に含まれるような全ての変形例を網羅するものである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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