CN106944929A - 工件研磨方法和研磨垫的修整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供工件研磨方法和研磨垫的修整方法。该工件研磨方法能够正确地把握研磨垫的表面状态并能够进行高精度的修整从而能够进行高精度的研磨。本发明的工件研磨方法的特征在于，具备下述工序：预先取得相关数据的工序，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的研磨垫的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫来研磨工件时的工件的研磨效果之间的相关关系；修整工序，根据相关数据推算出能够实现目标研磨效果的假想修整条件，并以该推算出的假想修整条件进行研磨垫的修整；对工件进行研磨的研磨工序；对工件研磨后的研磨垫进行清洗的工序；以及对该清洗后的研磨垫的表面性状进行计测的工序。

Description

工件研磨方法和研磨垫的修整方法
技术领域
本发明涉及晶片等工件的工件研磨方法和研磨垫的修整方法。
背景技术
半导体晶片等工件的研磨是通过将工件的被研磨面压接于粘贴设置有研磨垫的平台的该研磨垫表面上并且一边对研磨垫供给研磨液一边使平台旋转来进行的。
可是，如果进行多个工件的研磨，则研磨垫会逐渐引起气孔堵塞，从而导致研磨速率恶化。因此，在进行了所需张数的工件的研磨后，使用修整磨具对研磨垫的表面进行修整(修锐)，使研磨速率恢复(例如专利文献1)。
在专利文献1的技术中，提出了下述这样的半导体装置的平坦化方法：具备对与研磨加工的推进一起变化的研磨垫的修整速率进行检测的修整速率计测装置、和计测研磨垫表面性状的表面形状计测装置等，利用实时地自动计测出的这些数据来控制修整条件，以使会对擦痕密度产生重大影响的修整速率处于预先求出且存储在数据库中的管理规定值的范围内。
在专利文献1中，计测上述研磨垫表面性状的表面形状计测方法基于图像处理方法或基于反射率方式。
即，在图像处理方法中，利用投光器将研磨垫的表面照明，通过CCD相机在该部位提取图像并进行图像处理，计算出由于气孔堵塞而形成的平面部分的面积比率。另外，在反射率方式中，将激光照射到研磨垫表面上，利用受光器接收其反射光，根据所接收的光量的变化计测出研磨垫的表面形状。
专利文献1：日本特开2001-260001
根据专利文献1，在工件的研磨处理中计测研磨垫的表面性状并进行修整，因此具有能够对应于时刻变化的研磨垫的表面性状进行修整这样的优点。
可是，根据专利文献1，由于是在工件的研磨处理中计测研磨垫的表面性状，因此，会由于研磨屑或研磨液(例如，白浊液)而变成与实际不同的图像、或者变成不清晰的图像，因此存在无法获得关于研磨垫的表面形状的高精度信息这样的课题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够正确地把握研磨垫的表面状态并能够进行高精度的修整从而能够进行高精度的研磨的工件研磨方法和研磨垫的修整方法。
为了达成上述的目的，本发明具备如下结构。
即，在本发明的工件研磨方法中，将工件压接在旋转的平台的研磨垫上，一边对所述研磨垫供给研磨液一边研磨工件的表面，然后进行修整，在所述修整中，使具有修整磨具的修整头在所述研磨垫上往复移动而利用所述修整磨具来调整所述研磨垫的表面状态，其特征在于，所述工件研磨方法具备下述工序：预先取得相关数据的工序，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的所述研磨垫的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫来研磨工件时的工件的研磨效果之间的相关关系；修整工序，根据所述相关数据推算出能够实现目标研磨效果的假想修整条件，并以该推算出的假想修整条件来进行所述研磨垫的修整；对工件进行研磨的研磨工序；对工件研磨后的所述研磨垫进行清洗的工序；以及对该清洗后的所述研磨垫的表面性状进行计测的工序，如果计测出的所述研磨垫的表面性状是表示所要设定的表面性状的设定数据内的表面性状，则转移到工件的研磨工序，在结果是表面性状比所述设定数据差的情况下，转移到基于所述假想修整条件的再修整工序或者更换所述研磨垫。
可以是，在基于所述假想修整条件的所述研磨垫的再修整后，清洗所述研磨垫，计测进行了该清洗后的研磨垫的表面性状，如果该计测出的所述研磨垫的表面性状是表示所述所要设定的表面性状的设定数据内的表面性状，则转移到工件的研磨工序，在结果是表面性状比所述设定数据差的情况下，更换所述研磨垫。
可以使用每单位面积的接触点数来计测所述研磨垫的表面性状。
另外，在本发明的修整方法中，将工件压接在旋转的平台的研磨垫上，一边对所述研磨垫供给研磨液一边研磨工件的表面，然后，使具有修整磨具的修整头在所述研磨垫上往复移动而利用所述修整磨具来调整所述研磨垫的表面状态，其特征在于，预先取得相关数据，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的所述研磨垫的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫来研磨工件时的工件的研磨效果之间的相关关系，根据所述相关数据推算出能够再现目标研磨效果的假想修整条件，以所述假想修整条件进行所述研磨垫的修整，对工件研磨后的所述研磨垫的表面性状进行计测，在结果是计测出的所述研磨垫的表面性状比表示所要设定的表面性状的设定数据差的情况下，以所述假想修整条件对所述研磨垫进行再修整或者更换所述研磨垫。
根据本发明，预先取得相关数据，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的所述研磨垫的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫在多个阶段的研磨条件下研磨工件时的工件的研磨效果之间的相关关系，根据该相关数据推算出能够实现所需要的目标研磨效果的修整条件，以该修整条件进行研磨垫的修整，接下来，研磨工件，并且，在研磨工件后，进行研磨垫的清洗，接下来计测研磨垫的表面性状，因此，能够正确地把握研磨垫的表面性状而不受研磨屑等影响，从而能够进行高精度的修整，另外，能够以该研磨垫的表面性状处于所要设定的表面性状内的方式进行管理，因此能够高精度地进行工件的研磨。
另外，不是通过工件的研磨速率、而是通过容易计测的研磨垫的表面性状来管理工件的研磨状况，因此工件的研磨管理变得容易。
另外，通过将修整条件和研磨条件以多个阶段组合起来而预先取得上述相关关系的数据，由此能够非常细致地决定实际的修整条件和研磨条件，从而能够良好地维持研磨垫的表面性状，因此，还能够高精度地研磨工件。
另外，如果在以规定的按压力将道威棱镜压接于研磨垫的状态下以道威棱镜与研磨垫的接触点数来表示研磨垫的表面性状，则虽然不是直接计测工件与研磨垫的接触点数，但是起到了这样的效果：能够计测出和工件与研磨垫的接触点数近似的接触点数，从而能够良好地把握工件的研磨时的状况。
附图说明
图1是示出研磨装置的概要的说明图。
图2是修整装置的说明图。
图3是修整头的剖视图。
图4是修整头的立体图。
图5是修整头的从另一角度观察的立体图。
图6是示出道威棱镜的原理的说明图。
图7是示出使用道威棱镜并以显微镜接收扩散反射光的状态的说明图。
图8是示出观察装置的说明图。
图9是使用道威棱镜并由显微镜计测出的、利用#80的修整磨具进行修整时的研磨垫和道威棱镜的接触图像。
图10是使用道威棱镜并由显微镜计测出的、利用#500的修整磨具进行修整时的研磨垫和道威棱镜的接触图像。
图11是使用道威棱镜并由显微镜计测出的、利用#1000的修整磨具进行修整时的研磨垫和道威棱镜的接触图像。
图12是示出修整磨具的粒度与研磨垫的表面性状(接触点数)的计测结果之间的关系的曲线图。
图13是示出修整磨具的粒度与研磨垫的表面性状(接触率)的计测结果之间的关系的曲线图。
图14是示出修整磨具的粒度与研磨垫的表面性状(接触点间隔)的计测结果之间的关系的曲线图。
图15是示出修整磨具的粒度与研磨垫的表面性状(空间FFT解析)的计测结果之间的关系的曲线图。
图16是将研磨条件、修整条件以及研磨效果的相关数据作为数据库来预先设定的说明图。
图17是研磨垫的修整和工件研磨的动作流程图。
图18是进行研磨垫的更换的情况的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的优选实施方式详细地进行说明。
图1是示出研磨装置10的概要的说明图。
12是平台，借助公知的驱动机构(未图示)以旋转轴14为中心在水平面内旋转。在平台12的上表面上粘贴有研磨垫16，该研磨垫16例如以发泡聚氨酯作为主材。
18是研磨头，在其下表面侧保持有待研磨的工件(半导体晶片等)20。研磨头18以旋转轴22中心旋转。另外，研磨头18借助气缸等上下移动机构(未图示)而能够上下移动。
24是浆液供给喷嘴，将浆液(研磨液)供给到研磨垫16上。
工件20借助水的表面张力、或者借助空气的吸引力等被保持在研磨头18的下表面侧，接下来使研磨头18下降，并以规定的按压力(例如150gf/cm2)将其按压于在水平面内旋转的平台12的研磨垫16上，另外，使研磨头18以旋转轴22为中心旋转，由此对工件20的下表面侧进行研磨。在研磨中，从浆液供给喷嘴24将浆液供给到研磨垫16上。
并且，对于研磨头18，存在各种公知的结构，研磨头的种类并不特别限定。
图2是示出修整装置26的概要的说明图。
修整装置26具备以旋转轴27为中心旋转的摆动臂28。在摆动臂28的末端固定有修整头30。另外，在修整头30下表面侧固定有修整磨具，该修整磨具由所需要的大小的金刚石粒构成。修整头30在摆动臂28的末端部被设置成以自身的轴线为中心旋转。
关于研磨垫16的修整，根据来自运算处理部31的指令使马达等输出部32工作，从而使平台12旋转，并且使摆动臂28以旋转轴27为中心摆动，从而使修整头30一边以自身的中心轴为中心旋转一边在平台12的半径方向上往复移动，利用其修整磨具磨削研磨垫16的表面侧，由此进行研磨垫16的修整(修锐)。并且，33是用于输入各种数据的输入部，34是存储后述的数据库(相关数据)的存储部。
在修整时，修整头30以所需要的按压力按压研磨垫16。另外，可以以对研磨垫16的整面均匀地进行修整的方式调整平台12的转速和摆动臂28的摆动速度。
对于修整头30的具体的结构例另行说明。
在新粘贴研磨垫16时、或者在所需要的个数的工件的研磨结束后，进行研磨垫16的修整。并且，在重新粘贴研磨垫时，可以在平台12之外的部位预先对研磨垫16进行后述的所需要的修整，并将经过了该修整的研磨垫16粘贴在平台12上。在工件研磨后进行修整的情况下，在修整之前利用研磨垫16的清洗装置进行研磨垫16的清洗，在将研磨时的研磨屑或研磨液冲走后进行所述修整。这样，由于在将研磨屑或研磨液冲走后进行研磨垫16的修整，因此，能够高精度地进行修整。
并且，使高压清洗水从喷嘴喷出到研磨垫16上来进行研磨垫16的清洗。对于该清洗装置，可以使用例如日本特开2010-228058所公开的清洗装置。
图3～图5示出了修整头30的一个例子。
36是头主体。
37是第1可动板，其经由柔性的隔膜38安装于头主体36上，能够相对于头主体36上下移动。
隔膜38形成为环状，在其内端侧借助螺钉固定于头主体，并在外端侧借助螺钉固定于第1可动板37。在头主体36的下表面与隔膜38下表面及第1可动板37上表面之间形成有第1压力室40。能够将压力空气从压力源(未图示)通过流路(未图示)导入第1压力室40。
在第1可动板37的下表面侧外端部，在周向上隔开所需要的间隔地设置有多个突出部41。在各突出部41的下表面上固定有例如使粒度为#80的金刚石磨粒固着而成的修整磨具42。
在图3中，44是第2可动板，其经由柔性的隔膜45安装于第1可动板37的下表面侧，并且能够相对于第1可动板37上下移动。
隔膜45形成为环状，在其内端侧借助螺钉固定于第2可动板44，并在外端侧借助螺钉固定于第1可动板37。在第1可动板37下表面与隔膜45上表面及第2可动板44上表面之间形成有第2压力室47。能够将压力空气从压力源(未图示)通过流路(未图示)导入第2压力室47。
在第2可动板44的下表面侧外端部，在周向上隔开所需要的间隔地设置有多个突出部48。各突出部48被设置成位于突出部41与突出部41之间的空间内。因此，突出部41和突出部48位于同一圆周上。在突出部48的下表面上固定有例如使粒度为#1000的金刚石磨粒固着而成的修整磨具50。
在分别从未图示的流路将压力空气导入第1压力室40和第2压力室47时，修整磨具42和修整磨具50分别独立地向下方突出，由此，各修整磨具42、50被压接于研磨垫16，从而能够进行研磨垫16的修整。并且，修整磨具42和修整磨具50也能够同时压接于研磨垫16，从而能够通过两个修整磨具42、50同时进行研磨垫16的修整。
并且，在上述实施方式中，形成为具有粒度为#80和粒度为#1000这2种修整磨具的修整头30，但是，根据情况也可以形成为：利用相同的结构，再以能够相对于第2可动板上下移动的方式设置第3可动板(未图示)，并在该第3可动板的突出部下表面上设置例如粒度为#500的修整磨具，从而能够利用#80、#500和#1000这3个阶段的粒度的修整磨具进行修整。
接下来，对本实施方式的工件研磨方法进行说明。
如前所述，本实施方式的工件研磨方法的特征在于，具备如下工序：
A：预先取得相关数据的工序，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的所述研磨垫的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫来研磨工件时的工件的研磨效果之间的相关关系；
B：修整工序，根据所述相关数据推算出能够实现目标研磨效果的假想修整条件，并以该推算出的假想修整条件来进行所述研磨垫的修整；
C：对工件进行研磨的研磨工序；
D：对工件研磨后的所述研磨垫进行清洗的工序；以及
E：对该清洗后的所述研磨垫的表面性状进行计测的工序，
F：如果计测出的所述研磨垫的表面性状是表示所要设定的表面性状的设定数据内的表面性状，则转移到工件的研磨工序，在结果是表面性状比所述设定数据差的情况下，转移到以所述假想修整条件进行的再修整工序或者更换所述研磨垫。
更具体来说，特征在于，在以所述假想修整条件进行所述研磨垫的再修整后，清洗所述研磨垫，计测进行了该清洗后的研磨垫的表面性状，如果该计测出的所述研磨垫的表面性状是表示所述所要设定的表面性状的设定数据内的表面性状，则转移到工件的研磨工序，在结果是表面性状比所述设定数据差的情况下，更换所述研磨垫。
另外，具体来说，本实施方式的修整方法的特征在于，预先取得相关数据，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的所述研磨垫的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫来研磨工件时的工件的研磨效果之间的相关关系，根据所述相关数据推算出能够再现目标研磨效果的假想修整条件，以所述假想修整条件进行所述研磨垫的修整，对工件研磨后的所述研磨垫的表面性状进行计测，在结果是计测出的所述研磨垫的表面性状比表示所要设定的表面性状的设定数据差的情况下，以所述假想修整条件对所述研磨垫进行再修整或者更换所述研磨垫。
接下来，对各工序的具体的实施例进行说明。
<A：取得相关数据的工序>
表1和表2是示出相关数据的一个例子的表，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的所述研磨垫16的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫16来研磨工件20时的工件20的研磨效果之间的相关关系。并且，在本实施例中，多个阶段的修整条件是指下述这样的修整条件：准备3个不同的修整头，并利用各个修整头进行修整，其中，所述修整头具有3个阶段的粒度(#80、#500、#1000)的修整磨具。另外，在研磨条件中，也将工件20对平台12施加的加压力分为低载荷(30kPa)和高载荷(90kPa)这2个阶段。
表1
研磨条件与磨具粒度号的关系
表2
磨具粒度号与接触点数的关系
磨具粒度号 接触点数1/mm2
#80 19.4
#500 28.8
#1000 43.5
表1表示分别利用由磨具粒度号为#80、#500、#1000(条件2)的修整磨具进行了修整后的研磨垫16，以表1中的条件1的研磨条件(加压力：2个阶段)来研磨工件20时的研磨速率(研磨效果)。另外，表2是表示分别利用磨具粒度号为#80、#500、#1000的修整磨具进行修整时的研磨垫16的表面性状(接触点数)的数据。在后面说明研磨垫16的表面性状(接触点数等)的计测方法。
关于研磨条件的条件1，在上述例子中，例示了蓝宝石来作为工件20，但是，可以对应于Si或SiC等研磨对象(工件)的各个种类来设定。另外，研磨时的加压力(载荷)也可以以3个阶段、4个阶段等更多的阶段来设定。而且，平台12的转速或研磨头18的转速等也可以分阶段来设定。
另外，关于修整条件(条件2)，修整磨具的不同粒度(不必是3个阶段，也可以是2个阶段或4个阶段以上)是基本条件，但也可以进一步分阶段设定修整时间、修整压力、摆动臂28的摆动速度、修整头的转速、平台的转速等。
并且，在修整磨具的情况下，在使用由#1000等平均粒度较小的磨粒构成的修整磨具来进行研磨垫的修整的情况下，可以在先使用平均粒度比其大的修整磨具(例如#80)进行修整后再进行修整。通过从大粒度的修整磨具朝向小粒度的修整磨具依次分阶段地修整研磨垫16的面，由此，能够进行接触点数更多的、有效的研磨垫16的修锐。
接下来，对研磨垫16的表面性状(接触点数等)的计测方法进行说明。该计测方法采用例如在日本特许第5366041号中所示的方法。
在该日本特许第5366041号所示的方法中，采用使用了道威棱镜的观察方法来作为观察研磨垫表面性状的方法。道威棱镜是光学玻璃的一种，也被称为像旋转棱镜。如图6所示，道威棱镜60具有如下特征：以45°的角度入射到入光面60a中的光在棱镜底面60b(接触面)上发生全反射并透过棱镜60。并且，在接触点(与研磨垫16的接触点)处，全反射的条件不成立，从而使得光发生扩散反射。并且，在与研磨垫16的接触点以外的部位(非接触点)，发生全反射。入光面60a与接触面60b形成锐角。并且，作为棱镜，不一定是图6所示那样的梯形的道威棱镜。
在本实施方式中，经由道威棱镜60对研磨垫16施加规定的压力，并且利用受光部(显微镜)取得从此时的接触点扩散反射的反射光，由此取得研磨垫16与道威棱镜60相互间的接触图像。
在该显微镜中，能够以1600pixel×1200pixel取得7.3mm×5.5mm的区域中的图像。
并且，接触图像的接触区域变白，接触图像的非接触区域变黑。另外，在本实施方式中，为了稳定地经由道威棱镜60对研磨垫16施加规定的压力并能够利用显微镜对从道威棱镜60的上表面(观察面60c)射出的反射光进行摄影，使用了图7、图8所示的装置。在图7、图8中，60是道威棱镜，利用固定夹具64夹持该道威棱镜的两侧而将其固定。在道威棱镜60的上表面(观察面60c)放置使光透过的砝码66，能够利用该砝码66经由道威棱镜60对研磨垫16施加规定的按压力。在砝码66的所需要的部位设有定位孔，通过将设置于固定夹具64的销68嵌入该定位孔中，由此，砝码66被定位且被载置在固定夹具64上。70是光源，72是显微镜。
使用上述计测装置的、日本特许第5366041号所示的方法如下。
即，技术方案1：一种研磨垫表面状态观察方法，其是对粘贴在研磨装置的平台上的研磨垫的研磨面的表面状态进行观察的方法，其中，将具有接触面、使光入射到该接触面上的入光面、以及观察面的棱镜以使所述接触面与研磨垫的研磨面抵接的方式配置在研磨面上，对配置在该研磨面上的棱镜施加规定的按压力而利用接触面按压研磨垫的研磨面，在使光入射到所述入光面中而使得折射光在所述接触面上反射时，在与研磨垫的未抵接于所述接触面的凹部相对应的接触面处发生全反射，在与研磨垫的抵接于所述接触面的凸部相对应的接触面处，反射出由于全反射不成立而产生的反射光，利用受光部接收从所述棱镜的所述观察面侧射出的反射光，根据该接收光的状态观察研磨面的表面状态,其特征在于,在所述棱镜上载置使光透过的砝码来按压棱镜，利用受光部接收透过该砝码的反射光(发明1)。
另外，技术方案2：根据技术方案1所述的研磨垫表面状态观察方法，其特征在于，使用道威棱镜作为所述棱镜(发明2)。
另外，技术方案3：根据技术方案1或2所述的研磨垫表面状态观察方法，其特征在于，利用接触点数进行图像诊断，其中，所述接触点数是进行二值化处理并根据通过该二值化处理所得到的二值化图像数据而计算出的，所述二值化处理是使由所述受光部检测出的接触图像成为白和黑中的任意一方(发明3)。
另外，技术方案4：根据技术方案1或2所述的研磨垫表面状态观察方法，其特征在于，利用接触率进行图像诊断，其中，所述接触率是进行二值化处理并根据通过该二值化处理所得到的二值化图像数据而计算出的，所述二值化处理是使由所述受光部检测出的接触图像成为白和黑中的任意一方(发明4)。
另外，技术方案5：根据技术方案1或2所述的研磨垫表面状态观察方法，其特征在于，利用空间FFT解析结果的半值宽度进行图像诊断，其中，所述空间FFT解析结果是进行二值化处理并使用通过该二值化处理所得到的二值化图像数据而得到的，所述二值化处理是使由所述受光部检测出的接触图像成为白和黑中的任意一方。(发明5)。
详情参照日本特许第5366041号公报。
并且，研磨垫表面状态观察方法的图像诊断不限于使用通过阈值进行二值化处理所得到的二值化图像数据的方法，也可以使用接触图像中的灰度值的分布(例如，灰度值柱状图)。
图9、图10、图11是使用上述道威棱镜并由显微镜计测出的、分别以#80、#500、#1000的修整磨具进行修整时的研磨垫16与道威棱镜的接触图像。根据图9～图11清楚地看出，在以平均粒度小的修整磨具修整的情况下，接触点数变多。所述表2是按照上述发明3的方法计测出的每单位面积的接触点数。并且，根据表1、表2清楚地知道：在利用以平均粒度小的修整磨具进行了修整的研磨垫16来研磨工件的情况下，研磨速率较大，能够得到较高的研磨效率。
图12是示出修整磨具的粒度与研磨垫16的表面性状(接触点数)的计测结果之间的关系的曲线图，表3是示出其具体的计测数值的表。
表3
在图12和表3中，#80·修整时的接触点数19.4是指以#80的修整磨具进行修整时的研磨垫16与道威棱镜的接触点数为19.4/mm2，第1次研磨是指在利用该研磨垫16对工件20进行一次研磨后的研磨垫16与道威棱镜的接触点数为19.2/mm2，另外，第2次研磨是指在该状态下继续进行第2次研磨后的研磨垫16与道威棱镜的接触点数为18.9/mm2。
#500修整是指：在如上述那样以#80的修整磨具进行修整后，以#500的修整磨具进一步修整。
另外，#1000修整是指：以#80的修整磨具进行修整，并以#500的修整磨具进行修整，进一步以#1000的修整磨具进行修整。
与平均粒度大的修整磨具相比，在平均粒度小的修整磨具的情况下，接触点数变大，如前述那样，研磨速率也变大。
可是，在各修整阶段中，接触点数在研磨次数间的下降没那么大。当然，研磨次数越多，接触点数越少。即，由于研磨垫表面的劣化逐渐发展，接触点数减少。
图13是示出修整磨具的粒度与研磨垫16的表面性状(接触率：基于上述发明4进行计测)的计测结果之间的关系的曲线图，表4是表示其具体的计测数值的表。
表4
如图13和表4所示，在各修整阶段中，根据研磨次数不同，其接触率的变动较大，还存在偏差，使用接触率来作为表示研磨垫16的表面性状的数据并不是优选的。是今后的课题。
并且，接触率是指所取得的接触图像中的真实接触面积(在接触图像内观测到的接触区域的面积之和)与表观上的接触面积(观测到的接触图像的面积)之比。为了计算接触率，借助未图示的运算部，进行使由受光部72检测出的接触图像区域中的各像素成为白和黑中的任意的二值化处理，并计算出通过该二值化处理所得到的二值化图像数据的白黑比率。
图14是示出修整磨具的粒度与研磨垫16的表面性状(接触点间隔)的计测结果之间的关系的曲线图，表5是表示其具体的计测数值的表。
表5
如图14和表5所示，在各修整阶段中，根据研磨次数不同，其接触点间隔的变动较大，还存在偏差，使用接触点间隔来作为表示研磨垫16的表面性状的数据并不是优选的。
图15是示出修整磨具的粒度与研磨垫16的表面性状(空间FFT解析：基于上述发明5进行计测)的计测结果之间的关系的曲线图，表6是表示其具体的计测数值的表。
表6
如图15和表6所示，在各修整阶段中，根据研磨次数不同，其空间FFT解析值存在偏差，使用空间FFT解析来作为表示研磨垫16的表面性状的数据并不是优选的。
并且，FFT是快速傅里叶变换的简称，通常是在欲知晓相对于时间轴变动的信号的频率成分时被使用的。另一方面，空间FFT是用于知晓作为对象的图像包含什么样的空间频率成分的解析。即，可以认为是这样的一种方法：其能够定量地评价在根据不同的修整条件所取得的接触图像中存在的接触点彼此的间隔。即，作为一例，在接触点彼此的间隔较大的情况下，意味着其空间频率较小。其结果是，通过空间FFT解析所得到的频谱集中在中心频率(＝0)处，因此该频谱波数的半值宽度较小。因此，通过其倒数所得到的空间波长较大。该半值宽度也是借助未图示的运算部进行二值化处理并基于通过该二值化处理所得到的二值化图像数据进行空间FFT解析而得到的，所述二值化处理是使由受光部72检测出的接触图像区域中的各像素成为白和黑中的任意一方。
根据以上的结果可知，优选使用接触点数来作为表示研磨垫16的修整后的表面性状的数据。另外，接触点数与研磨后的研磨速率之间的关系也符合直线的相关关系，也可以根据该关系来使用接触点数作为表示研磨垫16的表面性状的数据。
并且，关于上述接触点数的计测，虽然不是直接计测工件20与研磨垫16的接触点数，但在本实施方式中，由于是在以规定的按压力将道威棱镜压接于研磨垫16的状态下计测其接触点数，因此，计测了和工件20与研磨垫16的接触点数近似的接触点数，能够反映出工件20的研磨时的状况。
关于这一点，在所述专利文献1(日本特开2001-260001)的技术中存在这样的课题：由于以非接触的计测方式来计测修整时的研磨垫的表面性状，因此无法把握实际的工件与研磨垫的接触状态。
如上所述，能够预先取得相关数据，其中，该相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的研磨垫16的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫16在多个阶段的研磨条件下研磨工件20时的工件20的研磨效果之间的相关关系。
如图16所示，所得到的相关数据被预先设定为研磨条件和修整条件(修整磨具与接触点数之间的关系)的数据库。
另外，在所述专利文献1(日本特开2001-260001)中记载了如下内容：由于研磨所引起的钝化而形成平坦部分，从而使得接触面积比率变大，但是本实施方式中的接触点数和接触率在进行研磨时显示出减少的趋势。因此，推测为：在接触点数和接触率上，由于气孔堵塞(钝化)而形成平坦部分这样的现象的影响没有出现，容易使研磨垫16的表面和工件20接触的作用(例如，当研磨垫16的表面被按压于工件20时，研磨垫16的弹性朝向工件20而欲和工件20接触的作用)变弱这样的影响出现。
即，所述专利文献1中记载的表面性状是研磨中的研磨垫的平坦度，是趋势与本实施方式中的表面性状(接触点数和接触率)不同的信息，在本实施方式中，如果使用基于所述专利文献1的记载的表面性状的信息，则无法实施本实施方式。
接下来，对工件20的研磨工序进行说明。图17是工件20的研磨工序的动作流程图。首先，通过按下装置的动作开关(未图示)而开始动作(步骤1：S1)。
<B：研磨垫的修整工序>
接下来，输入研磨条件(步骤2：S2)。例如，输入蓝宝石作为研磨对象(工件)，并输入其尺寸、研磨载荷条件(低载荷：30kPa)。另外，作为目标研磨速率，例如输入5.0。
当包含目标研磨速率在内的研磨条件被输入后，根据所述相关数据推算出能够实现目标研磨效果(5.0)的假想修整条件。例如，根据接近目标研磨速率的5.28的研磨速率，从表1和表2的相关数据中选择基于#1000·修整的假想修整条件。
在工件20的研磨工序之前，以上述推算出的假想修整条件进行研磨垫16的修整(步骤3：S3)。
假设通过该修整使得研磨垫16的表面性状(接触点数)成为43.5。
<C：工件的研磨工序>
在修整研磨垫16后，进行工件20的研磨(步骤4：S4)。
在研磨工件20后，如果没有了需要继续进行研磨的工件20(步骤5)，则研磨结束(步骤6：S6)。
<D：研磨垫的清洗工序>
如果存在需要继续进行研磨的工件20(步骤5)，则进行研磨垫16的清洗(步骤7：S7)。
<E：研磨垫的性状计测>
接下来，如前述那样进行研磨垫16的表面性状(接触点数)的计测(步骤8：S8)。
<F：再修整工序>
如果计测出的表面性状(接触点数)在设定数据(例如，考虑计测误差和由消耗所引起的劣化即5％而设定为41.3)以上(设定数据内)，则继续进行工件20的研磨(S4)，在计测出的表面性状(接触点数)比设定数据差的情况下，以上述假想修整条件再次进行研磨垫的修整(S3)，接下来进行工件的研磨(S4)。
并且，在以假想修整条件进行了研磨垫的再修整后，清洗研磨垫16，再次计测研磨垫16的表面性状，在即使再次进行了修整但表面性状仍然没有恢复的情况下，可以更换研磨垫16。
而且，如果增加多个阶段的修整条件中的条件数量，则各相关数据的间隔变密，则更加能够实现对指定点的相关应对。为此，可以增加多个阶段的数量(磨具粒度号的种类)，但也可以追加新的条件(例如，修整头的按压时间、按压修整头的按压力等)。
或者，也可以根据相关数据制作近似式，并基于该近似式来对不存在相关数据的部分进行补充。
图18是另外进行研磨垫16的更换的情况的流程图。
在步骤8中进行了研磨垫16的表面性状(接触点数)的计测后，进行研磨垫16的寿命判定(步骤9：S9)。例如，设寿命判定基准为工件20的研磨次数，如果工件20的研磨次数为所需要的设定次数以上，则判定为到了更换时期，并进行研磨垫16的更换(步骤10：S10)。在进行了研磨垫16的更换的情况下，以所述假想修整条件进行研磨垫16的修整(S3)，然后进行工件20的研磨(S4)。在工件20的研磨次数未达到设定次数的情况下，进行研磨垫16的修整(S3)，接下来继续进行工件20的研磨(S5)。
能够如以上那样进行工件20的研磨和研磨垫16的修整。
在本实施方式中，预先取得相关数据，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的研磨垫16的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫16在多个阶段的研磨条件下研磨工件20时的工件20的研磨效果之间的相关关系，根据该相关数据推算出能够实现所需要的目标研磨效果的修整条件，以该修整条件进行研磨垫16的修整，接下来，研磨工件20，并且，在研磨工件20后，进行研磨垫16的清洗，接下来计测研磨垫16的表面性状，因此，能够正确地把握研磨垫16的表面性状而不受研磨屑等影响，从而能够进行高精度的修整，另外，能够以该研磨垫16的表面性状处于所要设定的表面性状内的方式进行管理，因此能够高精度地进行工件20的研磨。
另外，不是通过工件20的研磨速率、而是通过容易计测的研磨垫16的表面性状来管理工件20的研磨状况，因此工件20的研磨管理变得容易。
另外，通过将修整条件和研磨条件以多个阶段组合起来而预先取得上述相关关系的数据，由此能够非常细致地决定实际的修整条件和研磨条件，从而能够良好地维持研磨垫16的表面性状，因此，还能够高精度地研磨工件20。
另外，如果在以规定的按压力将道威棱镜压接于研磨垫16的状态下以道威棱镜与研磨垫16的接触点数来表示研磨垫16的表面性状，则虽然不是直接计测工件20与研磨垫16的接触点数，但是能够计测出和工件20与研磨垫16的接触点数近似的接触点数，能够良好地反映出工件20的研磨时的状况。
并且，在上述实施方式中，利用接触点数表示了研磨垫16的表面性状，但也可以以研磨垫16的、从中心至外端的表面倾斜度(平坦度)来表示。
如果使修整头30从研磨垫16的中心至外端以等速摇动(摆动)，则根据修整磨具与研磨垫16的接触长度等关系，通常，研磨垫16的中心侧处的修整量(磨削量)比外端侧的多，研磨垫16的表面性状(表面形状)成为蒜臼型。
该研磨垫16的表面形状的调整依赖于摆动臂28的摆动速度(是等速还是变速)、修整头30的转速、修整头30对研磨垫16的加压度、平台12的转速等修整条件。
另外，在研磨垫16的外端侧，无论使修整头(修整磨具)30偏移多少(无论将修整头30设定为摆动至从研磨垫16的外缘向外侧突出多少的位置处)，修整头30对研磨垫16外端侧的加压度都会变化，从而使得研磨垫16的外端侧的表面形状发生变化。
这样的针对研磨垫的表面性状(表面形状)的调整可以使用日本特许第4358763号所示的方法。
在这种情况下，通过预先取得相关数据，其中，该相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的研磨垫16的表面性状(表面形状)、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫16在多个阶段的研磨条件下研磨工件20时的工件20的研磨效果之间的相关关系，由此，也能够与所述实施方式相同地良好地进行工件20的研磨和研磨垫16的修整。

Claims (18)

1.一种工件研磨方法，将工件压接在旋转的平台的研磨垫上，一边对所述研磨垫供给研磨液一边研磨工件的表面，然后进行修整，在所述修整中，使具有修整磨具的修整头在所述研磨垫上往复移动而利用所述修整磨具来调整所述研磨垫的表面状态，其特征在于，
所述工件研磨方法具备下述工序：
预先取得相关数据的工序，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的所述研磨垫的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫来研磨工件时的工件的研磨效果之间的相关关系；
修整工序，根据所述相关数据推算出能够实现目标研磨效果的假想修整条件，并以该推算出的假想修整条件来进行所述研磨垫的修整；
对工件进行研磨的研磨工序；
对工件研磨后的所述研磨垫进行清洗的工序；以及
对该清洗后的所述研磨垫的表面性状进行计测的工序，
如果计测出的所述研磨垫的表面性状是表示所要设定的表面性状的设定数据内的表面性状，则转移到工件的研磨工序，在结果是表面性状比所述设定数据差的情况下，转移到基于所述假想修整条件的再修整工序或者更换所述研磨垫。
2.根据权利要求1所述的工件研磨方法，其特征在于，
在基于所述假想修整条件的所述研磨垫的再修整后，
清洗所述研磨垫，
计测进行了该清洗后的研磨垫的表面性状，
如果该计测出的所述研磨垫的表面性状是表示所述所要设定的表面性状的设定数据内的表面性状，则转移到工件的研磨工序，在结果是表面性状比所述设定数据差的情况下，更换所述研磨垫。
3.根据权利要求1或2所述的工件研磨方法，其特征在于，
所述修整磨具由多个修整磨具构成，所述多个修整磨具是由平均粒度不同的磨粒构成的，所述多个阶段的修整条件是基于分别使用不同的修整磨具这一情况的修整条件。
4.根据权利要求3所述的工件研磨方法，其特征在于，
所述修整条件还包括：变更所述修整头对所述研磨垫的按压力、所述修整头在所述平台的半径方向上的往复移动速度、所述修整头的以所述轴线为中心的转速、修整时间以及所述平台的转速中的至少一方。
5.根据权利要求3或4所述的工件研磨方法，其特征在于，
在欲使用由所述平均粒度较小的磨粒构成的修整磨具来进行所述研磨垫的修整的情况下，先使用平均粒度比其大的修整磨具进行修整后再进行修整。
6.根据权利要求3～5中的任意一项所述的工件研磨方法，其特征在于，
所述修整头采用在下表面上沿周向交替地配置有多种修整磨具的修整头，其中，所述多种修整磨具分别固定有所述平均粒度不同的磨粒。
7.根据权利要求6所述的工件研磨方法，其特征在于，
所述多种修整磨具被设置成分别能够借助空气压力从所述修整头下表面突出或缩入。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的工件研磨方法，其特征在于，
在取得所述相关数据时，包含有多个研磨条件，所述多个研磨条件包含将工件压接于所述研磨垫的研磨压力不同的阶段。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的工件研磨方法，其特征在于，
通过如下方式来进行所述研磨垫的表面性状的计测：
将具有接触面、使光入射到该接触面上的入光面以及观察面的棱镜以所述接触面与所述研磨垫的研磨面抵接的方式配置在该研磨面上，
对配置在该研磨面上的所述棱镜施加规定的按压力而用接触面按压所述研磨垫的研磨面，
在使光入射到所述入光面中而使得折射光在所述接触面上反射时，在与所述研磨垫的未抵接于所述接触面的凹部相对应的接触面处发生全反射，在与所述研磨垫的抵接于所述接触面的凸部相对应的接触面处，反射出由于全反射不成立而产生的反射光，
利用受光部接收从所述棱镜的所述观察面侧射出的反射光，根据该接收光的状态观察研磨面的表面状态。
10.根据权利要求9所述的工件研磨方法，其特征在于，
所述棱镜采用道威棱镜。
11.根据权利要求9或10所述的工件研磨方法，其特征在于，
利用每单位面积的接触点数来计测所述研磨垫的表面性状，其中，所述每单位面积的接触点数是进行二值化处理并根据通过该二值化处理所得到的二值化图像数据而计算出的，所述二值化处理是使由所述受光部检测出的接触图像成为白和黑中的任意一方。
12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的工件研磨方法，其特征在于，
所述研磨垫的表面性状是该研磨垫的从中心至外端的表面倾斜度。
13.根据权利要求1～12中的任意一项所述的工件研磨方法，其特征在于，
工件的所述研磨效果是工件的研磨速率。
14.根据权利要求1～13中的任意一项所述的工件研磨方法，其特征在于，
在不同的装置上进行所述研磨工序和所述修整工序。
15.一种研磨垫的修整方法，将工件压接在旋转的平台的研磨垫上，一边对所述研磨垫供给研磨液一边研磨工件的表面，然后，使具有修整磨具的修整头在所述研磨垫上往复移动而利用所述修整磨具来调整所述研磨垫的表面状态，其特征在于，
预先取得相关数据，其中，所述相关数据表示以多个阶段的修整条件进行修整时的所述研磨垫的表面性状、与利用以该多个阶段各自的修整条件进行了修整后的研磨垫来研磨工件时的工件的研磨效果之间的相关关系，
根据所述相关数据推算出能够再现目标研磨效果的假想修整条件，以所述假想修整条件进行所述研磨垫的修整，
对工件研磨后的所述研磨垫的表面性状进行计测，在结果是计测出的所述研磨垫的表面性状比表示所要设定的表面性状的设定数据差的情况下，以所述假想修整条件对所述研磨垫进行再修整或者更换所述研磨垫。
16.根据权利要求15所述的研磨垫的修整方法，其特征在于，
通过如下方式来进行所述研磨垫的表面性状的计测：
将具有接触面、使光入射到该接触面上的入光面以及观察面的棱镜以所述接触面与所述研磨垫的研磨面抵接的方式配置在该研磨面上，
对配置在该研磨面上的所述棱镜施加规定的按压力而用接触面按压所述研磨垫的研磨面，
在使光入射到所述入光面中而使得折射光在所述接触面上反射时，在与所述研磨垫的未抵接于所述接触面的凹部相对应的接触面处发生全反射，在与所述研磨垫的抵接于所述接触面的凸部相对应的接触面处，反射出由于全反射不成立而产生的反射光，
利用受光部接收从所述棱镜的所述观察面侧射出的反射光，根据该接收光的状态观察研磨面的表面状态。
17.根据权利要求15或16所述的研磨垫的修整方法，其特征在于，
所述多个阶段的修整条件为3个阶段以上。
18.根据权利要求15～17中的任意一项所述的研磨垫的修整方法，其特征在于，
所述修整磨具由多个修整磨具构成，所述多个修整磨具是由平均粒度不同的磨粒构成的，所述多个阶段的修整条件是基于分别使用不同的修整磨具这一情况的修整条件，在欲使用由所述平均粒度较小的磨粒构成的修整磨具来进行所述研磨垫的修整的情况下，先使用平均粒度比其大的修整磨具进行修整后再进行修整。
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