【手続補正書】
【提出日】平成24年10月2日(2012.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象物を研磨する研磨パッドを有する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドと相対変位可能であり、前記研磨ヘッドを前記研磨対象物に押圧すべく前記研磨ヘッドを移動させる移動機構と、
前記研磨ヘッドと前記移動機構との相対位置に基づいて、前記移動機構の作動を制御する制御部とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記移動機構と前記研磨ヘッドとを相対変位可能に接続するカップリング部を備えることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記カップリング部は、前記移動機構と前記研磨ヘッドとを前記移動機構による前記研磨ヘッドの押圧方向に弾性的に相対変位可能に接続し、
前記制御部は、前記移動機構と前記研磨ヘッドとの前記押圧方向の相対変位量および予め設定された前記カップリング部の弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記カップリング部は、前記移動機構に固定される外筒部と、前記外筒部と前記研磨ヘッドとを前記移動機構による前記研磨ヘッドの押圧方向に弾性的に相対変位可能に接続する板バネとを有し、
前記制御部は、前記外筒部と前記研磨ヘッドとの前記押圧方向の相対変位量および予め設定された前記板バネの弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することを特徴とする請求項２または３に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記カップリング部において、前記外筒部と前記研磨ヘッドとが、前記移動機構による前記研磨ヘッドの押圧方向に沿って互いに所定の間隔をおき且つ平行に設けられた複数の前記板バネにより接続されることを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記移動機構と前記研磨ヘッドとの前記押圧方向の相対変位量を検出する相対変位検出部を備え、
前記制御部は、前記相対変位検出部により検出された前記移動機構と前記研磨ヘッドとの前記押圧方向の相対変位量および予め設定された前記カップリング部の弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記相対変位検出部は、前記カップリング部を介して対向配置されている前記研磨ヘッドおよび前記移動機構の一方に固定され、反射面を有する第１反射部材と、前記研磨ヘッドおよび前記移動機構の他方に固定され、反射面を有する第２反射部材と、前記第１反射部材に光を照射する光源と、前記光源から射出され前記第１反射部材の反射面および前記第２反射部材の反射面にて反射された反射光の位置を検出する位置検出部とを有し、
前記制御部は、前記位置検出部により検出された前記反射光の位置の変化に基づいて前記押圧方向の前記移動機構と前記研磨ヘッドとの相対変位量を算出し、前記相対変位量に基づいて前記研磨対象物に対する前記研磨パッドの押圧力を算出し、前記押圧力および予め設定された前記カップリング部の弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することを特徴とする請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記相対変位検出部は、前記カップリング部を介して対向配置されている前記研磨ヘッドおよび前記移動機構の一方に固定され、反射面を有する第１反射部材と、前記研磨ヘッドおよび前記移動機構の他方に固定され、反射面を有する第２反射部材と、前記第１反射部材に光を照射する光源と、前記光源から射出され前記第１反射部材の反射面および前記第２反射部材の反射面にて反射された反射光の位置を検出する位置検出部とを有し、
前記外筒部は、前記第１反射部材の反射面が配向する周面に開口形成され、前記光源から射出された光を前記外筒部内の前記第１反射部材に導入する光導入部と、前記第２反射部材の反射面が配向する周面に開口形成され、前記第１反射部材および前記第２反射部材にて反射された反射光を前記外筒部から導出する光導出部とを有し、
前記位置検出部は、前記光源から射出され前記光導入部から前記外筒部内に入射し、前記第１反射部材の反射面および前記第２反射部材の反射面を経て前記光導出部から導出された反射光の位置を検出し、
前記制御部は、前記位置検出部により検出された前記反射光の位置の変化に基づいて前記押圧方向の前記外筒部と前記研磨ヘッドとの相対変位量を算出し、前記相対変位量に基づいて前記研磨対象物に対する前記研磨パッドの押圧力を算出し、前記押圧力および前記カップリング部の弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記第１反射部材および前記第２反射部材は、互いの反射面が平行に対向配設されていることを特徴とする請求項７または８に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記第１反射部材および前記第２反射部材は、互いの反射面が同一角度で傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記移動機構は、基台に回転可能かつ回転軸方向に沿って移動可能に配設された駆動軸を有し、
前記駆動軸にカップリング部を介して接続された前記研磨ヘッドに対向して設けられ研磨対象物を保持するワーク保持部を備え、
前記駆動軸を回転させるとともに前記回転軸方向に沿って移動させ、前記研磨ヘッドに装着された研磨パッドを前記ワーク保持部に保持された研磨対象物に押接し、研磨加工を行うように構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１２】
前記カップリング部は、前記駆動軸と前記研磨ヘッドとを前記駆動軸の回転方向に一体に回転させるとともに、前記回転軸方向に前記駆動軸と前記研磨ヘッドとを弾性的に相対変位可能に接続することを特徴とする請求項１１に記載の研磨装置。
【請求項１３】
前記相対変位検出部は、前記駆動軸と前記研磨ヘッドとの前記回転軸方向の相対変位量を検出することを特徴とする請求項１１または１２に記載の研磨装置。
【請求項１４】
前記第１反射部材および前記第２反射部材は、一対または複数対設けられていることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一項に記載の研磨装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】研磨装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、研磨装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、研磨パッドと研磨対象物との間すなわち研磨加工部に作用する押圧力をより正確に検出可能な研磨装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る研磨装置は、研磨対象物を研磨する研磨パッドを有する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドと相対変位可能であり、前記研磨ヘッドを前記研磨対象物に押圧すべく前記研磨ヘッドを移動させる移動機構と、前記研磨ヘッドと前記移動機構との相対位置に基づいて、前記移動機構の作動を制御する制御部とを備える。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る研磨装置は、前記移動機構と前記研磨ヘッドとを相対変位可能に接続するカップリング部を備えることが好ましい。
本発明に係る研磨装置において、前記カップリング部は、前記移動機構と前記研磨ヘッドとを前記移動機構による前記研磨ヘッドの押圧方向に弾性的に相対変位可能に接続し、前記制御部は、前記移動機構と前記研磨ヘッドとの前記押圧方向の相対変位量および予め設定された前記カップリング部の弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することが好ましい。
本発明に係る研磨装置において、前記カップリング部は、前記移動機構に固定される外筒部と、前記外筒部と前記研磨ヘッドとを前記移動機構による前記研磨ヘッドの押圧方向に弾性的に相対変位可能に接続する板バネとを有し、前記制御部は、前記外筒部と前記研磨ヘッドとの前記押圧方向の相対変位量および予め設定された前記板バネの弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することが好ましい。
本発明に係る研磨装置は、前記カップリング部において、前記外筒部と前記研磨ヘッドとが、前記移動機構による前記研磨ヘッドの押圧方向に沿って互いに所定の間隔をおき且つ平行に設けられた複数の前記板バネにより接続されることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る研磨装置において、前記相対変位検出部は、前記カップリング部を介して対向配置されている前記研磨ヘッドおよび前記移動機構の一方に固定され、反射面を有する第１反射部材と、前記研磨ヘッドおよび前記移動機構の他方に固定され、反射面を有する第２反射部材と、前記第１反射部材に光を照射する光源と、前記光源から射出され前記第１反射部材の反射面および前記第２反射部材の反射面にて反射された反射光の位置を検出する位置検出部とを有し、前記制御部は、前記位置検出部により検出された前記反射光の位置の変化に基づいて前記押圧方向の前記移動機構と前記研磨ヘッドとの相対変位量を算出し、前記相対変位量に基づいて前記研磨対象物に対する前記研磨パッドの押圧力を算出し、前記押圧力および予め設定された前記カップリング部の弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することが好ましい。
本発明に係る研磨装置において、前記相対変位検出部は、前記カップリング部を介して対向配置されている前記研磨ヘッドおよび前記移動機構の一方に固定され、反射面を有する第１反射部材と、前記研磨ヘッドおよび前記移動機構の他方に固定され、反射面を有する第２反射部材と、前記第１反射部材に光を照射する光源と、前記光源から射出され前記第１反射部材の反射面および前記第２反射部材の反射面にて反射された反射光の位置を検出する位置検出部とを有し、前記外筒部は、前記第１反射部材の反射面が配向する周面に開口形成され、前記光源から射出された光を前記外筒部内の前記第１反射部材に導入する光導入部と、前記第２反射部材の反射面が配向する周面に開口形成され、前記第１反射部材および前記第２反射部材にて反射された反射光を前記外筒部から導出する光導出部とを有し、前記位置検出部は、前記光源から射出され前記光導入部から前記外筒部内に入射し、前記第１反射部材の反射面および前記第２反射部材の反射面を経て前記光導出部から導出された反射光の位置を検出し、前記制御部は、前記位置検出部により検出された前記反射光の位置の変化に基づいて前記押圧方向の前記外筒部と前記研磨ヘッドとの相対変位量を算出し、前記相対変位量に基づいて前記研磨対象物に対する前記研磨パッドの押圧力を算出し、前記押圧力および前記カップリング部の弾性係数に基づいて、前記移動機構の作動を制御することが好ましい。
本発明に係る研磨装置において、前記第１反射部材および前記第２反射部材は、互いの反射面が平行に対向配設されていることが好ましい。
本発明に係る研磨装置において、前記第１反射部材および前記第２反射部材は、互いの反射面が同一角度で傾斜していることが好ましい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る研磨装置において、前記移動機構は、基台に回転可能かつ回転軸方向に沿って移動可能に配設された駆動軸を有し、前記駆動軸にカップリング部を介して接続された前記研磨ヘッドに対向して設けられ研磨対象物を保持するワーク保持部を備え、前記駆動軸を回転させるとともに前記回転軸方向に沿って移動させ、前記研磨ヘッドに装着された研磨パッドを前記ワーク保持部に保持された研磨対象物に押接し、研磨加工を行うように構成されていることが好ましい。
本発明に係る研磨装置において、前記カップリング部は、前記駆動軸と前記研磨ヘッドとを前記駆動軸の回転方向に一体に回転させるとともに、前記回転軸方向に前記駆動軸と前記研磨ヘッドとを弾性的に相対変位可能に接続することが好ましい。
本発明に係る研磨装置において、前記相対変位検出部は、前記駆動軸と前記研磨ヘッドとの前記回転軸方向の相対変位量を検出することが好ましい。
本発明に係る研磨装置において、前記第１反射部材および前記第２反射部材は、一対または複数対設けられていることが好ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明によれば、駆動軸が回転され回転軸方向に移動されて研磨パッドが研磨対象物に押圧されると、このときの押圧力に応じて駆動軸と研磨ヘッドとが弾性的に相対変位する。この相対変位量は非接触の相対変位検出手段により検出され、検出された相対変位量とカップリング部の弾性係数に基づいて演算処理部により押圧力が算出される。このため、算出された押圧力に、駆動軸を回転軸方向に移動させるアクチュエータの摩擦抵抗や、駆動軸を支持するボールベアリング、ボールスプライン等の転がり抵抗などが含まれず、これらの抵抗に起因する誤差を排除することができる。従って、研磨加工部に作用する押圧力をより正確に検出可能な研磨装置を提供することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
なお、カップリング部において駆動軸と研磨ヘッドとを回転軸と直交方向に延びる平行板ばねにより接続する構成によれば、駆動軸と研磨ヘッドとの接続部において摩擦抵抗や転がり抵抗を生じることがなく、押圧力の検出精度をさらに向上させることができる。また、駆動軸と研磨ヘッドの対向部に第１、第２反射部材を設け、基台側に光源と位置検出器を設けた構成によれば、回転体側に電子部品や電気配線等を設けることなく、高い精度で押圧力の検出が可能な研磨装置を構成することができ、これにより簡明な構成であり、かつ長期信頼性の高い研磨装置を提供することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
ＣＬ  回転軸
Ｗ  基板（研磨対象物）
ＰＢ  プローブ光
ＲＢ  反射光
１  研磨装置
１０  ワーク保持部
２３，２４  支持フレーム部（基台）
３０  駆動軸（３１：軸部、３２：外筒部）
４０  ヘッド回転機構（移動機構）
５０  ヘッド昇降機構（移動機構）
６０  カップリング部（６１：板バネ）
７０  研磨ヘッド（７３：研磨パッド、７４：ヘッド軸）
１００  押圧力検出装置
１１０、１１０´  相対変位検出部（相対変位検出部）
１１１  第１反射部材
１１２  第２反射部材
１１５  光源
１１６  位置検出器
１２０  演算処理部