JP2012011500A

JP2012011500A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2012011500A
Application number: JP2010150239A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Oki; 一弘大木; Yorihiro Kobayashi; 順博小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19

Abstract

【課題】管状の研磨工具を回転させ、被加工物に圧接して研磨液を吐出しながら研磨する研磨装置において、吐出する研磨液の圧力が変化して研磨除去量が不正確となるのを防ぐ。
【解決手段】研磨液を吐出しながら被加工物２０を研磨する管状の研磨工具１は、隙間９をもってハウジング１０の穴に嵌挿され、回転モーター５によって回転駆動される。研磨液は、ハウジング１０の穴と研磨工具１の間の隙間９に供給され、管状穴７を介して被加工部２１に吐出される。ハウジング１０の穴の側面に設けられた溝である研磨液調整部位１１ａは、研磨液調整圧力計１８を有する流路を経て研磨液調整ポンプ１６に接続され、隙間９に満たされた研磨液の圧力を一定に保つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、高い形状精度が要求される光学素子等を研磨加工する研磨装置に関するものである。

近年、Ｘ線や短波長を用いる露光装置の光学素子等を研磨加工する高精度な研磨装置においては、数ナノメートルの研磨除去量精度が必要となる。このような研磨装置には、管状の研磨工具を回転させ、被加工面に圧接させながら、微粒子を含むスラリー状の研磨液を圧接部に吐出するものがある。この場合、圧接部に吐出する研磨液の圧力は、研磨除去量に比例しており、高い正確さが求められる。

従来の研磨装置は、回転する管状の研磨工具の管内へ微粒子を含むスラリー状の研磨液を導入し吐出するため、そのシール部にメカニカルシールを配置している。メカニカルシールとは、例えば、回転軸に取付けられる摺動リングと、固定されたハウジングに嵌合する固定リングが、その摺動面で接触するように構成されているものである。

また、特許文献１に開示されたように、摺動面での接触部位の材質を炭化珪素等にし、かつ接触部位が線接触する尖端形状に形成され、互いに押圧されて構成されているものがある。さらに、特許文献２に開示されたように、回転する軸部の内部に研磨工具の加工面部方向に研磨液の出口を有する通路を設け、回転軸部の外周に研磨液の入口を有し、研磨液の供給部を装備したリング部材を回転軸部に遊嵌する構成が知られている。回転軸部とリング部材との間には研磨液導入部を設けている。

特開平１０−３３９３３０号公報特開平２−１２４２６９号公報

しかしながら、メカニカルシールを使用した場合には、微粒子を含むスラリー状の研磨液中の微粒子が、メカニカルシールの摺動面間に入り込み摺動リングが磨耗し、早期にシールが破壊され研磨液の漏れを生じ、漏れ量が変化していく場合があった。特許文献１に開示されたように、接触部位の材質を炭化珪素等にし、線接触する尖端形状に形成した場合においても、長期間使用を続けると、摺動面に微粒子が入り込みシール面が磨耗し、シールが破壊され研磨液の漏れを生じて、その漏れ量が変化していく。シール部からの漏れ量が変化すると、圧接部に吐出する研磨液の圧力が変化し、研磨除去量が不正確となる。

また、特許文献２に開示され構成では、リング部材が遊嵌であるために回転軸部とリング部材との隙間の変化が生じ、研磨液の出口圧力（圧接部に吐出する圧力）が変化して、研磨除去量が不正確となるおそれがある。

本発明は、露光装置に用いられるレンズやミラー等の光学素子を高精度で研磨加工することのできる研磨装置を提供することを目的とするものである。

本発明の研磨装置は、管状穴から研磨液を吐出しながら被加工物を研磨する管状の研磨工具と、前記研磨工具を嵌挿させる穴を有するハウジングと、前記ハウジングの前記穴と前記研磨工具の間の隙間に研磨液を供給する手段と、前記研磨工具の前記管状穴を前記隙間に連通させる連通部と、前記ハウジングの前記穴の側面に設けられた溝と、前記隙間の研磨液の圧力を調整するために、前記溝に接続された研磨液調整ポンプと、を有する。

研磨工具から吐出する研磨液の圧力変化を低減し、研磨除去量が不正確となるのを回避することができる。

実施例１による研磨装置を示すもので、（ａ）はその主要部を示す部分模式断面図、（ｂ）は研磨装置の全体構成を示す図である。

図１は、一実施例による研磨装置を示すもので、管状の研磨工具１と、ベアリング２とを有する。研磨工具１はφ１０ｍｍであり、回転保持部材３に保持されるベアリング２によって支持され、カップリング４を介して回転モーター５によって回転駆動される。回転モーター５は、モータードライバー６に接続され、任意な回転数で動作できる。研磨工具１は、管状穴７に連通する連通部である複数（２個）の繋ぎ穴８を有する。研磨工具１を嵌挿させ、その外周との間に隙間９を形成する穴を備えたハウジング１０は、穴の側面に設けられた溝である研磨液導入穴１１ａと、ハウジング１０の穴の側面に設けられた研磨液調整部位１１ｂと、研磨液調整穴１１ｃと、を有する。

研磨液は、研磨液ポンプ１２により、研磨液タンク１３から、ハウジング１０のラジアル方向に設けられた研磨液導入穴１１ａに供給される。研磨液ポンプ１２は、研磨液タンク１３と、研磨液圧力計１４と、研磨液ポンプドライバー１５と、に接続され、任意な液送量で動作できる。研磨液導入穴１１ａの上下２ヶ所に配置された研磨液調整部位１１ｂは、ハウジング１０の穴の側面に設けられた溝であり、隙間９と連通している。

隙間９に満たされた研磨液は、研磨液調整部位１１ｂを介して、ハウジング１０のラジアル方向に形成された研磨液調整穴１１ｃから、研磨液調整ポンプ１６により、研磨液調整タンク１７へ送液される。２つの研磨液調整穴１１ｃに接続された流路は途中で合流し、研磨液調整圧力計１８は、研磨液調整部位１１ｂから排出される研磨液の圧力を計測する。研磨液調整ポンプ１６は、研磨液調整ポンプドライバー１９に接続され、任意な液送量で動作できる。研磨液導入穴１１ａに送られた研磨液は、隙間９に満たされ、研磨工具１内の管状穴７に連通する２つの繋ぎ穴８により管内へ流入する。そして、被加工物２０の被加工部２１に吐出される。

被加工物２０は、Ｘステージ２２及びＹステージ２３からなる移動ステージに支持された容器２４内に配置される。被加工物２０の被加工部２１に吐出され、容器２４に流出した研磨液は、研磨液ドレンタンク２５へ回収される。ハウジング１０を保持する保持板２６は、架台２７に連結されている。隙間９は、研磨工具１が回転保持部材３によって支持され、かつハウジング１０が保持板２６に固定されて一定となる。

本実施例では、隙間９は０．０５ｍｍ、管状穴７はφ３ｍｍとした。２箇所の繋ぎ穴８、研磨液導入穴１１ａ及び研磨液調整穴１１ｃはφ１．５ｍｍとした。各研磨液調整部位１１ｂの溝幅は３．５ｍｍとした。研磨液は酸化セリウムの微粒子を純粋に混合させたスラリーである。架台２７に設置されたＸステージ２２及びＹステージ２３は、容器２４を載せ、被加工物２０を水平方向に動かす。

研磨工具１、カップリング４、回転モーター５、回転保持部材３等を含む可動部及び錘２８は、架台２７に設置されたＺスライド２９によりアキシャル（重力）方向に自由に移動可能である。錘２８の荷重を調整することにより、被加工部２１の荷重を任意に変えられる。

次に、研磨装置を使った研磨加工方法を説明する。被加工物２０は、φ２２０ｍｍの合成石英ガラスであり、平面研磨加工を施す。まず、錘２８を調整し、被加工部２１の荷重を４Ｎとして被加工物２０に研磨工具１を圧接させる。次に、モータードライバー６に指令を送り、回転モーター５によって研磨工具１を１５００ｒｐｍで回転させる。そして、研磨液ポンプドライバー１５に指令を送り、研磨液ポンプ１２を研磨液圧力計１４の値が２０Ｋｐａになるように作動させる。研磨液は、研磨液タンク１３からハウジング１０のラジアル方向に設けられた研磨液導入穴１１ａに送られ、隙間９に満たされると同時に、管状の研磨工具１の繋ぎ穴８により管内へ流入し、被加工部２１に吐出される。この時には、隙間９に満たされた研磨液は、ハウジング１０より外へ漏れ出す。

次に、研磨液調整ポンプドライバー１９に指令を送り、研磨液調整ポンプ１６を作動させる。この時、研磨液圧力計１４の値が２０Ｋｐａを維持し、かつ研磨液がハウジング１０より外へ漏れ出さないように、研磨液調整ポンプドライバー１９を調節する。本実施例において、調整後の研磨液調整圧力計１８の値は−７ＫＰａであった。

Ｘステージ２２及びＹステージ２３により被加工物２０を移動させ、研磨加工を４時間施した。研磨加工中、研磨液の漏れを生じず、かつ隙間９の変化による研磨液圧力の変動が生じなかった。４時間の加工結果は、高い除去量精度が得られ、被加工物２０の加工後研磨面の表面粗さは２．８ナノメートルＲＭＳとなり、露光装置に用いるレンズやミラーレベルの高精度な加工が実現できた。

１研磨工具
２ベアリング
３回転保持部材
７管状穴
８繋ぎ穴
９隙間
１１ａ研磨液導入穴
１１ｂ研磨液調整部位
１２研磨液ポンプ
１３研磨液タンク
１６研磨液調整ポンプ
１８研磨液調整圧力計

Claims

管状穴から研磨液を吐出しながら被加工物を研磨する管状の研磨工具と、
前記研磨工具を嵌挿させる穴を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記穴と前記研磨工具の間の隙間に研磨液を供給する手段と、
前記研磨工具の前記管状穴を前記隙間に連通させる連通部と、
前記ハウジングの前記穴の側面に設けられた溝と、
前記隙間の研磨液の圧力を調整するために、前記溝に接続された研磨液調整ポンプと、を有する研磨装置。