JP2018058186A - 平面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを計測しながらワークの平面を研磨する平面研磨装置において、回転側ジョイント部の回転角度による光強度の変動を抑制することで、光ファイバーを伝送する光信号の光強度の変動を抑制する。【解決手段】平面研磨装置１は、光ロータリージョイント６０と、光ロータリージョイント６０の一次側を光源３に接続する一次側光ファイバー５１と、光ロータリージョイント６０の二次側を計測器（プローブヘッド）４１に接続する二次側光ファイバー５２とを備えている。光ロータリージョイント６０は、一次側光ファイバー５１に接続されて機体に対して固定的に設けられている静止側ジョイント部と、二次側光ファイバー５２に接続されて上定盤２０の回転軸線と共に回転する回転側ジョイント部とを有し、光源３から静止側ジョイント部までの間に、円偏光のレーザー光を出力する円偏光出力部５３を設けている。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの平面を研磨する平面研磨装置に関するものであり、特に、ワークを計測しながらワークの平面を研磨する平面研磨装置に関するものである。

ワークの平面を研磨する平面研磨装置として、一般に、ワークの両面を同時に研磨する両面研磨装置や、ワークの片面を研磨する片面研磨装置が知られている。これらの平面研磨装置では、ワークの研磨精度を向上させるために、ワークの厚みや断面形状などを計測しながらワークの平面を研磨することが行われている。例えば、特許文献１の図５には、ワークに向けて測定光を照射すると共に、その反射光を受光する厚さ測定装置を、回転自在の上定盤に取り付けた平面研磨装置が開示されている。この平面研磨装置では、ワークの研磨中に、厚さ測定装置からワークに向けて測定光が出射され、ワークで反射された反射光が厚さ測定装置で受光される。そして、厚さ測定装置で受光された反射光は、光ファイバーケーブル、光ファイバーロータリージョイントを介して、外部の演算装置に伝送され、この演算装置でワーク厚みが演算される。

ところで、この種の光ロータリージョイントは、機体等の固定部材に対して固定的に設けられ、静止側光ファイバーを保持する静止側ジョイント部と、上定盤等の回転部材と共に回転し、回転側光ファイバーを保持する回転側ジョイント部とを有している。そして、特許文献２にも示されるように、この種の光ロータリージョイントに光信号を入射すると、光信号の光量（光強度）が回転側ジョイント部の回転角度によって変動する。そのため、特許文献１に記載されている平面研磨装置の光ロータリージョイントに光信号を伝送すると、この光信号の光量が回転側ジョイント部の回転角度によって変動し、ワーク厚みの計測値が時間的に変動する。しかしながら、ワーク厚みの計測値が変動すると、ワークの研磨精度に影響が生じるため、ワークの厚みや断面形状などの計測値の変動を抑制することが望まれている。

特開２００８−２２７３９３ 特開２００２−１７８２５７

本発明の技術的課題は、ワークを計測しながらワークの平面を研磨する平面研磨装置において、回転側ジョイント部の回転角度による光強度の変動を抑制することで、光ファイバーや光ロータリージョイントなどの伝送路、および計測器を伝送する光信号の光強度の変動を抑制する平面研磨装置を提供することにある。

前記課題を解決するため本発明は、回転自在に支持された上定盤及び下定盤を有し、この上定盤と下定盤との間にワークを挟持し、両定盤を回転させて前記ワークの両面を研磨する平面研磨装置において、該平面研磨装置は、前記いずれかの定盤に取り付けられ、レーザー光を用いて前記ワークを計測するワーク計測機構を備え、該ワーク計測機構は、前記レーザー光を前記ワークに照射すると共に、該ワークからの反射光を受光する計測器と、光源から前記計測器に前記レーザー光を伝送する光伝送路とを有し、該光伝送路は、前記ワーク計測機構を取り付けた定盤の回転軸線上に配置される光ロータリージョイントと、該光ロータリージョイントの一次側を前記光源に接続する一次側光路と、該光ロータリージョイントの二次側を前記計測器に接続する二次側光路とを備え、前記光ロータリージョイントは、前記一次側光路に接続されて機体に対して固定的に設けられている静止側ジョイント部と、前記二次側光路に接続されて前記ワーク計測機構を取り付けた定盤と共に回転する回転側ジョイント部とを有し、前記光源から静止側ジョイント部までの間に、円偏光のレーザー光を出力する円偏光出力部を設けることを特徴とする。

また、本発明は、定盤と、ワークを保持する保持部とを有し、該定盤と保持部の少なくとも一方を回転させ、前記ワークと前記定盤を接触させた状態で、ワークの片面を研磨する平面研磨装置において、該平面研磨装置は、前記定盤又は保持部のいずれかに取り付けられ、レーザー光を用いて前記ワークを計測するワーク計測機構を備え、前記ワーク計測機構は、前記レーザー光を前記ワークに照射すると共に、該ワークからの反射光を受光する計測器と、前記光源から前記計測器にレーザー光を伝送する光伝送路とを有し、該光伝送路は、前記ワーク計測機構を取り付けた定盤又は保持部の回転軸線上に設けられる光ロータリージョイントと、該光ロータリージョイントの一次側を前記光源に接続する一次側光路と、該光ロータリージョイントの二次側を前記計測器に接続する二次側光路とを備え、前記光ロータリージョイントは、前記一次側光路に接続されて機体に対して固定的に設けられている静止側ジョイント部と、前記二次側光路に接続されて前記定盤又は保持部の少なくとも一方と共に回転する回転側ジョイント部とを有し、前記光源から静止側ジョイント部までの間に、円偏光のレーザー光を出力する円偏光出力部を設けることを特徴とする。

ここで、「光源から静止側ジョイント部までの間に、円偏光のレーザー光を出力する円偏光出力部を設ける」とは、光源に円偏光出力部を設ける、或いは、静止側ジョイント部に円偏光出力部を設ける、を含むものとする。
また、レーザー光を伝送する光伝送路に静止側ジョイント部と回転側ジョイント部を有する光ロータリージョイントを用いた平面研磨装置においては、静止側ジョイント部に接続されている一次側光路から、回転側ジョイント部に接続されている二次側光路に向けて出射されるレーザー光の光強度は、静止側ジョイント部に対する回転側ジョイント部の回転角度によって周期的に変動する。この光ロータリージョイントを伝送するレーザー光について、本発明の発明者が行った研究によれば、一次側光路から出射されるレーザー光の偏光特性が直線偏光や楕円偏光である場合には、二次側光路を伝送するレーザー光の偏光方位と光強度は回転側ジョイント部の回転角度によって変動する。このとき、二次側光路を伝送するレーザー光の光強度は、一次側光路から出射されるレーザー光の光強度とほぼ同じ場合もあれば、ほぼゼロとなる場合もある。一方で、一次側光路から出射されるレーザー光の偏光特性が円偏光である場合には、二次側光路を伝送するレーザー光の偏光方位は回転側ジョイント部の回転角度に対応して変化するものの、その光強度は回転側ジョイント部の回転角度によらずほぼ一定となる。このとき、二次側光路を伝送するレーザー光の光強度は、一次側光路から出射されるレーザー光の光強度の約半分となる。

従って、二次側光路に入射されるレーザー光の偏光方位と光強度は、一次側光路から二次側光路に向けて出射されるレーザー光の偏光特性、偏光方位と、回転側ジョイント部の回転角度によって周期的に変動する。すなわち、静止側ジョイント部と回転側ジョイント部を有する光ロータリージョイントにおいて、回転側ジョイント部は、伝送するレーザー光の偏光特性と偏光方位を回転角度によって変化させる偏光板と等価の働きをする。このとき、一次側光路から出射されるレーザー光が円偏光のレーザー光である場合には、二次側光路を伝送するレーザー光の光強度がほぼ一定となる。

また、本発明は、前記円偏光出力部は、前記一次側光路を伝送するレーザー光の偏光を円偏光に変換するための円偏光調整用偏波調整器であることが好ましい。
更に、前記二次側光路には、前記二次側光路を伝送するレーザー光の偏光を直線偏光に変換するための直線偏光調整用偏波調整器が設けられていることが好ましい。
そして、前記計測器は、前記二次側光路から伝送される直線偏光のレーザー光を、第１レーザー光と第２レーザー光とに分離する偏光ビームスプリッタと、該第１レーザー光及び第２レーザー光の偏光を円偏光に偏光する波長板と、前記波長板を通過した第１レーザー光を反射して、再度前記波長板に入射させる反射板とを有し、前記第２レーザー光を前記ワークに照射し、該ワークによって反射された反射光と、前記反射板によって反射された第１レーザー光の反射光を、前記偏光ビームスプリッタで合成することが望ましい。

本発明によれば、光源から計測器にレーザー光を伝送する光伝送路に、静止側ジョイント部と回転側ジョイント部を有する光ロータリージョイントを備えており、光源から静止側ジョイント部までの間に、円偏光のレーザー光を出力する円偏光出力部が設けられている。上述したように、静止側ジョイント部から回転側ジョイント部に入射されるレーザー光の光強度は、入射されるレーザー光が直線偏光や楕円偏光であるときは、回転側ジョイント部の回転角度によって変化するが、回転側ジョイント部に入射されるレーザー光を円偏光とすることで、静止側ジョイント部から回転側ジョイント部に入射されるレーザー光の光強度の変動を抑制することができる。その結果、光伝送路や計測器を伝送する光信号の光強度を安定した状態に保つことができ、ワーク厚みや形状などの計測値の変動を抑制することができる。

本発明に係る平面研磨装置の実施形態を概略的に示す断面図である。 図１のロータリージョイント周辺を拡大した断面図である。 図１に示す平面研磨装置の光学系を示す概略図である。 図１に示す平面研磨装置で計測されたワーク厚みを示すグラフである。 比較例で示される平面研磨装置で測定されたワーク厚みを示すグラフである。

本発明は、ワークを計測しながらワークの平面を研磨する平面研磨装置に関するものであり、ワークの両面を研磨する両面研磨装置、ワークの片面を研磨する片面研磨装置のいずれにも適用される。また、本発明はワークの厚みや断面形状など種々の計測に適用が可能であるが、本実施形態においては、ワークの厚みを計測する例にて説明する。
図１から図４は、本発明に係る平面研磨装置の実施形態として、回転軸線Ｌ１を中心に回転する下定盤１０と、機体２に支持され、回転軸線Ｌ２を中心に回転する上定盤２０とを有し、これらの定盤１０，２０を回転させてワークＷの両面を研磨する平面研磨装置１が示されている。この平面研磨装置において、回転軸線Ｌ１，Ｌ２は同一軸線上に配置されている。

機体２には、レーザー光の光源３と演算制御部４とを含む計測ユニット５が設置されると共に、上定盤２０を昇降させるための昇降用アクチュエータ７が支持される。光源３はレーザー光を出力するものであり、演算制御部４は、ワークＷの厚みなどの測定データ（計測値）を収集し、収集された各種データの演算や分析等を行って研磨装置１全体の制御を行う。なお、光源３と演算制御部４とを含む計測ユニット５は、機体２以外の上定盤２０や下定盤１０の回転の影響を受けない位置（機体２以外の上定盤２０や下定盤１０の回転と縁が切れた位置）に設置されていてもよい。

下定盤１０の中心にはサンギア１１が配設され、下定盤１０の外周にはインターナルギア１２が下定盤１０を取り囲むように配設されている。サンギア１１の中央下部には第１駆動軸１３が接続され、下定盤１０の中央下部には第２駆動軸１４が接続され、インターナルギア１２の中央下部には第３駆動軸１５が接続されている。また、下定盤１０の中心には第４駆動軸１６が接続され、この第４駆動軸１６は第１駆動軸１３に収容されている。第１駆動軸１３は第２駆動軸１４に収容されており、第２駆動軸１４は第３駆動軸１５に収容されている。これらの第１駆動軸１３から第４駆動軸１６は、図示しない駆動装置によって駆動回転するように構成されている。

上定盤２０と下定盤１０との間には、シリコンウエハ等のワークＷを保持するキャリア３７が、サンギア１１とインターナルギア１２とに噛合して複数介設されている。各キャリア３７にはワーク保持孔３７ａが形成されており、このワーク保持孔３７ａにワークＷが保持されている。上記各キャリア３７は、サンギア１１とインターナルギア１２の回転により、サンギア１１の周囲を自転及び／又は公転する。また、上定盤２０の下面と下定盤１０の上面には、それぞれ研磨パッド１８ａ，１８ｂが貼付されており、キャリア３７が自転及び／又は公転することによって、各キャリア３７に保持されたワークＷの上下両面が研磨される。

上定盤２０は、定盤吊り３１を介して昇降用アクチュエータ７の昇降ロッド３２に取り付けられている。昇降ロッド３２の中心軸線は前記回転軸線Ｌ１，Ｌ２と一致している。定盤吊り３１の外周側の下面には、下方向に延びる複数の支持スタッド３３が設けられ、この支持スタッド３３が上定盤２０の上面に取り付けられている。また、定盤吊り３１の内周面と昇降ロッド３２の外周面との間には、この定盤吊り３１と昇降ロッド３２とを上下方向には固定的に結合するが上定盤２０の回転方向には相対的に回転自在に結合するベアリング３４が介設されている。

上記支持スタッド３３には、後述する計測器（プローブヘッド）４１を保持するためのホルダー３６が取り付けられている。このプローブヘッド４１は、ホルダー３６の取り付け位置を調整することで、上定盤２０の上下面を貫通する計測孔２３の直上に配される。また、計測孔２３には、下端に透明な窓板２５を設けた窓部材２６が取り付けられている。なお、プローブヘッド４１は、上定盤２０に直接取り付ける、又は定盤吊り３１に固定したホルダー３６にプローブヘッド４１を保持させる方式など、上定盤２０と一体に回転可能な固定方式であれば良い。

上定盤２０は、ワークＷの非研磨時に、昇降ロッド３２によって待避位置（不図示）に上昇し、ワークＷの研磨時に、図１の研磨位置まで下降する。上定盤２０が下降すると、上定盤２０に取り付けられたフック２２が第４駆動軸１６の上端のドライバ１７に係合するため、上定盤２０と定盤吊り３１は、第４駆動軸１６によりドライバ１７を介して駆動され、一体に回転する。

また、上定盤２０には、光源３から出射されるレーザー光を用いてワークＷの厚さや形状を計測するワーク計測機構４０が備えられている。このワーク計測機構４０は、レーザー光をワークＷに照射すると共に、ワークＷからの反射光を受光するプローブヘッド４１と、光源３からプローブヘッド４１にレーザー光を伝送する光伝送路５０とを有している。

光伝送路５０は、光ロータリージョイント６０と、光ロータリージョイント６０の一次側を光源３に接続する一次側光路としての一次側光ファイバー５１と、光ロータリージョイント６０の二次側をプローブヘッド４１に接続する二次側光路としての二次側光ファイバー５２とを備えている。光ロータリージョイント６０は、上定盤２０の回転軸線Ｌ２上に配置され、昇降ロッド３２の下端部３２ａと定盤吊り３１との間に配設されている。

光ロータリージョイント６０は、相対的に回転自在の静止側ジョイント部６１と回転側ジョイント部６２とを有している。また、静止側ジョイント部６１と回転側ジョイント部６２との間には、ベアリング６４が介設されている。静止側ジョイント部６１は、機体２に対して非回転の昇降ロッド３２の下端部３２ａに固定的に取り付けられている。また、回転側ジョイント部６２は、定盤吊り３１に連結されることにより、定盤吊り３１及び上定盤２０と一体に回転する。

また、昇降ロッド３２と静止側ジョイント部６１と回転側ジョイント部６２とには、挿通孔３２ｂと６１ａと６２ａとが同一軸線上に位置するように形成され、昇降ロッド３２の挿通孔３２ｂと静止側ジョイント部６１の挿通孔６１ａには、一次側光ファイバー５１が挿入され、回転側ジョイント部６２の挿通孔６２ａには、二次側光ファイバー５２が挿入されている。また、静止側ジョイント部６１の挿通孔６１ａと、回転側ジョイント部６２の挿通孔６２ａには、集光性を有するグリンレンズ６１ｂ，６２ｂが設けられている。

定盤吊り３１の中央部下面には、ロータリージョイント６０を覆うように、有底筒状をなしたケーブルカバー７３が配置され、定盤吊り３１及び上定盤２０と一体に回転するように取り付けられている。回転側ジョイント部６２とケーブルカバー７３とが連結部材７２で連結されることにより、上定盤２０の回転時に回転側ジョイント部６２が上定盤２０と共に回転するようになっている。回転側ジョイント部６２の挿通孔６２ａから導出する二次側光ファイバー５２は、定盤吊り３１に形成されたケーブル挿通孔３５から定盤吊り３１の外部に導出されたあと、プローブヘッド４１に接続される。

一次側光ファイバー５１は、その一端側が光源３に接続されると共に、その他端側が静止側ジョイント部６１に挿入されており、この両端の間に、レーザー光を円偏光に偏光する円偏光出力部としての円偏光調整用偏波調整器５３が設けられている。なお、レーザー光を円偏光に偏光する円偏光出力部は、円偏光調整用偏波調整器５３の代わりに、円偏光のレーザー光を出射する光源を用いてもよい。

一方で、二次側光ファイバー５２は、その一端側が回転側ジョイント部６２に挿入されると共に、その他端側がプローブヘッド４１に接続されている。そして、この二次側光ファイバー５２に、円偏光のレーザー光を直線偏光に変換するための直線偏光調整用偏波調整器５４が設けられている。なお、上記の一次側光ファイバー５１及び二次側光ファイバー５２は、シングルモードファイバー、マルチモードファイバーのいずれを用いてもよい。また、一次側光ファイバー５１は偏波保持ファイバーを用いてもよい。

プローブヘッド４１は、レーザー光を分離する偏光ビームスプリッタ４２と、この分離されたレーザー光の偏光を変換する波長板４３ａ，４３ｂと、波長板４３ａを通過したレーザー光を反射する反射板（ミラー）４４と、レーザー光を検出して電気信号に変換するフォトディテクタ４５とを備えている。ここでの偏光ビームスプリッタ４２は、レーザー光のＰ波を透過しＳ波を反射するタイプを用い、波長板４３ａ，４３ｂは、λ／４板を用いる。フォトディテクタ４５で変換された電気信号は、図示しないケーブルを経由して演算制御部４に伝送される。

次に、ワークＷの研磨時に、ワークＷに照射されるレーザー光の光路と偏光特性について説明する。光源３から出力されたレーザー光は、円偏光調整用偏波調整器５３によって円偏光に変換されて、光ロータリージョイント６０の静止側ジョイント部６１に入射される。静止側ジョイント部６１に入射されたレーザー光は、グリンレンズ６１ｂを透過して、静止側ジョイント部６１と回転側ジョイント部６２との間の空隙に進入する。そして、この空隙に進入した円偏光のレーザー光が、回転側ジョイント部６２に設けられているグリンレンズ６２ｂに進入する。このとき、静止側ジョイント部６１から出射されるレーザー光の偏光特性は円偏光調整用偏波調整器５３により円偏光となっている。円偏光は、平行偏波であるＰ波の成分の割合が５０％、垂直偏波であるＳ波の成分の割合が５０％であるため、回転側ジョイント部６２が一方の偏波成分しか伝送しない回転角度であったとしても、Ｐ波とＳ波が混在した円偏光のレーザー光とすることで、常に一定の光強度のレーザー光を回転側ジョイント部６２から出力することができる。すなわち、静止側ジョイント部６１と回転側ジョイント部６２の不連続な箇所を光が伝送しても、回転側ジョイント部６２が反射面となることにより光強度の低下や変動が生じたり、静止側ジョイント部６１に対する回転側ジョイント部６２の相対的な回転角度によって光強度に変動が生じたりすることなく、回転側ジョイント部６２を介して二次側光ファイバー５２に伝送されるレーザー光の光強度は回転側ジョイント部６２の回転角度によらずほぼ一定となる。

二次側光ファイバー５２に入射された円偏光のレーザー光は、直線偏光調整用偏波調整器５４によって直線偏光に偏光される。このとき、直線偏光調整用偏波調整器５４に入射されるレーザー光の光強度は回転側ジョイント部６２の回転角度によらずほぼ一定となるため、直線偏光に偏光されたレーザー光の光強度も、回転側ジョイント部６２の回転角度によらずほぼ一定となる。

二次側光ファイバー５２からプローブヘッド４１に入射される直線偏光のレーザー光は、偏光ビームスプリッタ４２でＰ波とＳ波に分離される。このとき、偏光ビームスプリッタ４２に入射されるレーザー光の光強度は、回転側ジョイント部６２の回転角度によらずほぼ一定であるため、偏光ビームスプリッタ４２で分離されるＰ波、及びＳ波の光強度も回転側ジョイント部６２の回転角度によらずほぼ一定となる。

偏光ビームスプリッタ４２を透過した直線偏光のＰ波は、λ／４板４３ａを通過する際に円偏光に変換され、ミラー４４で反射した後、同じ光路を戻って再度λ／４板４３ａを通過する際に直線偏光のＳ波に変換される。そして、直線偏光のＳ波に変換されたレーザー光が偏光ビームスプリッタ４２に入射され、フォトディテクタ４５方向に反射される。
一方で、偏光ビームスプリッタ４２によって反射された直線偏光のＳ波は、λ／４板４３ｂを通過する際に円偏光に変換され、ワークＷで反射した後、同じ光路を戻って再度λ／４板４３ｂを通過する際に直線偏光のＰ波に変換される。そして、直線偏光のＰ波に変換されたレーザー光が偏光ビームスプリッタ４２を透過して、フォトディテクタ４５に入射される。そして、二次側光ファイバー５２から偏光ビームスプリッタ４２に入射する際に分離されたレーザー光が、ミラー４４やワークＷによって反射されて、再度偏光ビームスプリッタ４２に入射する際に合成されて、フォトディテクタ４５に入射される。フォトディテクタ４５に入射されたレーザー光は電気信号に変換されて演算制御部４に伝送され、この電気信号が演算制御部４で演算処理されて、図４に示されるように、サンプル数（時間）に対するワーク厚みとして画面に表示される。

本実施形態では、フォトディテクタ４５に入射されるレーザー光の光強度は、回転側ジョイント部６２の回転角度によらずほぼ一定である。そのため、回転側ジョイント部６２の回転角度に起因する、研磨中のワーク計測値の周期的変動を抑制することができる。また、ワークＷに照射されるレーザー光は、直線偏光で偏光ビームスプリッタ４２に入力され、その後円偏光に変換されてワークＷに照射されているため、ワークＷに到達するレーザー光の光強度の損失を最小限にすることができる。

一方で、本実施形態に対する比較例として、円偏光調整用偏波調整器が一次側光ファイバー５１に設けられていないこと、および直線偏光調整用偏波調整器５４が二次側光ファイバー５２に設けられていないこと以外は、図３に示す平面研磨装置と実質的に同一な構成を有する平面研磨装置にて説明する（図示せず）。この比較例では、光ロータリージョイント６０に入射されるレーザー光は楕円偏光や直線偏光など偏光特性が一定ではないレーザー光であるため、光ロータリージョイント６０から出射されるレーザー光の偏光特性や光強度は、回転側ジョイント部６２の回転角度によって周期的に変動する。そして、この光ロータリージョイント６０から出射されるレーザー光の光強度が周期的に変動することで、偏光ビームスプリッタ４２で分離・合成されるレーザー光の光強度が周期的に変動する。そのため、フォトディテクタ４５から演算制御部４に伝送される電気信号は、回転側ジョイント部６２の回転角度によって周期的に変動しており、演算制御部４で演算処理されて画面に表示されるサンプル数（時間）に対するワーク計測値も、周期的に変動している（図５参照）。

上述した実施形態においては、上定盤２０にプローブヘッド４１を取り付け、昇降ロッド３２の下端部３２ａと定盤吊り３１との間に光ロータリージョイント６０を取り付けた平面研磨装置１について説明したが、変形例として、プローブヘッド４１を下定盤１０に取り付け、ロータリージョイント６０を下定盤１０の回転軸線Ｌ１上に配置することで、下定盤１０側からワークＷを計測するように構成することもできる。この変形例の場合、図１，図２において、符号３２を付した部分が回転する下定盤用駆動軸、符号３１を付した部分が下定盤用駆動軸の周囲の静止する機体部分であると考えることができ、そうすると、静止側ジョイント部６１が回転側ジョイント部となり、回転側ジョイント部６２が静止側ジョイント部となる。また、静止側ジョイント部６１に接続されている一次側光ファイバー５１が回転側ジョイント部６２とプローブヘッド４１とを接続する二次側光ファイバーとなる。このとき、下定盤１０には、その上下面を貫通する計測孔２３が形成され、この計測孔２３の真下にプローブヘッド４１が配される。さらに、ケーブルカバー７３は静止側である機体部分に取り付けられ、ケーブルカバー７３内に収容された二次側光ファイバー５２は計測ユニット５と静止側ジョイント部６１とを接続する一次側光ファイバーとなる。

また、本発明に係る平面研磨装置は、第１回転軸線を中心に回転する定盤と、第２回転軸線を中心に回転しワークＷを保持する保持部とを有し、ワークＷを保持する保持部と定盤を接触させた状態で定盤及び保持部を回転させることで、ワークＷの片面を研磨する片面研磨装置であってもよい。この片面研磨装置においては、プローブヘッドが保持部に設置され、光ロータリージョイントが第２回転軸線上に配置され、一次側光ファイバーが光源から静止側ジョイント部までの間に接続され、二次側光ファイバーがプローブヘッドと回転側ジョイント部に接続されている。また、一次側光ファイバーには円偏光調整用偏波調整器が設けられ、二次側光ファイバーには直線偏光調整用偏波調整器が設けられている。この片面研磨装置における研磨中のワーク計測に用いられるレーザー光の光路は、上述した両面研磨装置と実質的に同一であるため、その説明を省略する。なお、上記片面研磨装置は、プローブヘッドが定盤に設置され、光ロータリージョイントが第１回転軸線上に配置されているものであってもよい。

また、片面研磨装置は、定盤又は保持部のどちらか一方が回転し、他方が固定されるものであってもよい。定盤が回転し、保持部が固定される片面研磨装置の場合には、プローブヘッドは定盤に設置され、光ロータリージョイントは定盤の回転軸線上に配置される。また、定盤が固定され、保持部が回転される片面研磨装置の場合には、プローブヘッドは保持部に設置され、光ロータリージョイントは保持部の回転軸線上に配置される。なお、定盤と保持部の両方が回転する片面研磨装置と、定盤又は保持部のどちらか一方が回転し、他方が固定される片面研磨装置とでは、他の構成は実質的に同一であるので、他の構成及びレーザー光の光路についてはその説明を省略する。

このような片面研磨装置においても、光源から出力されたレーザー光が、円偏光調整用偏波調整器によって円偏光に変換されて、光ロータリージョイントに入射される。そして、静止側ジョイント部から回転側ジョイント部に向けて出射されるレーザー光の偏光特性が円偏光であるため、回転側ジョイント部を介して二次側光ファイバーに伝送されるレーザー光の光強度は回転側ジョイント部の回転角度によらずほぼ一定となる。従って、片面研磨装置においても、両面研磨装置と同様に、回転側ジョイント部の回転角度に起因する、研磨中のワーク計測値の周期的変動を抑制することができる。
また、上記片面研磨装置においても、両面研磨装置と同様に、偏光ビームスプリッタに直線偏光で入力し、ワークに照射されるレーザー光を円偏光に変換することで、ワークに到達するレーザー光の光強度の損失を最小限にすることができる。

１ 平面研磨装置
３ 光源
１０ 下定盤
２０ 上定盤
４０ ワーク計測機構
４１ 計測器（プローブヘッド）
４２ 偏光ビームスプリッタ
４３ａ，４３ｂ 波長板
４４ 反射板
５０ 光伝送路
５１ 一次側光ファイバー（一次側光路）
５２ 二次側光ファイバー（二次側光路）
５３ 円偏光調整用偏波調整器
５４ 直線偏光調整用偏波調整器
６０ 光ロータリージョイント
６１ 静止側ジョイント部
６２ 回転側ジョイント部
Ｌ１，Ｌ２ 回転軸線
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 回転自在に支持された上定盤及び下定盤を有し、この上定盤と下定盤との間にワークを挟持し、両定盤を回転させて前記ワークの両面を研磨する平面研磨装置において、
   該平面研磨装置は、前記いずれかの定盤に取り付けられ、レーザー光を用いて前記ワークを計測するワーク計測機構を備え、
   該ワーク計測機構は、前記レーザー光を前記ワークに照射すると共に、該ワークからの反射光を受光する計測器と、光源から前記計測器に前記レーザー光を伝送する光伝送路とを有し、
   該光伝送路は、前記ワーク計測機構を取り付けた定盤の回転軸線上に配置される光ロータリージョイントと、該光ロータリージョイントの一次側を前記光源に接続する一次側光路と、該光ロータリージョイントの二次側を前記計測器に接続する二次側光路とを備え、
   前記光ロータリージョイントは、前記一次側光路に接続されて機体に対して固定的に設けられている静止側ジョイント部と、前記二次側光路に接続されて前記ワーク計測機構を取り付けた定盤と共に回転する回転側ジョイント部とを有し、
   前記光源から静止側ジョイント部までの間に、円偏光のレーザー光を出力する円偏光出力部を設ける、
   ことを特徴とする平面研磨装置。
2. 定盤と、ワークを保持する保持部とを有し、
   該定盤と保持部の少なくとも一方を回転させ、
   前記ワークと前記定盤を接触させた状態で、ワークの片面を研磨する平面研磨装置において、
   該平面研磨装置は、前記定盤又は保持部のいずれかに取り付けられ、レーザー光を用いて前記ワークを計測するワーク計測機構を備え、
   前記ワーク計測機構は、前記レーザー光を前記ワークに照射すると共に、該ワークからの反射光を受光する計測器と、前記光源から前記計測器にレーザー光を伝送する光伝送路とを有し、
   該光伝送路は、前記ワーク計測機構を取り付けた定盤又は保持部の回転軸線上に設けられる光ロータリージョイントと、該光ロータリージョイントの一次側を前記光源に接続する一次側光路と、該光ロータリージョイントの二次側を前記計測器に接続する二次側光路とを備え、
   前記光ロータリージョイントは、前記一次側光路に接続されて機体に対して固定的に設けられている静止側ジョイント部と、前記二次側光路に接続されて前記定盤又は保持部の少なくとも一方と共に回転する回転側ジョイント部とを有し、
   前記光源から静止側ジョイント部までの間に、円偏光のレーザー光を出力する円偏光出力部を設ける、
   ことを特徴とする平面研磨装置。
3. 前記円偏光出力部は、前記一次側光路を伝送するレーザー光の偏光を円偏光に変換するための円偏光調整用偏波調整器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面研磨装置。
4. 前記二次側光路には、前記二次側光路を伝送するレーザー光の偏光を直線偏光に変換するための直線偏光調整用偏波調整器が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の平面研磨装置。
5. 前記計測器は、前記二次側光路から伝送される直線偏光のレーザー光を、第１レーザー光と第２レーザー光とに分離する偏光ビームスプリッタと、該第１レーザー光及び第２レーザー光の偏光を円偏光に偏光する波長板と、前記波長板を通過した第１レーザー光を反射して、再度前記波長板に入射させる反射板とを有し、
   前記第２レーザー光を前記ワークに照射し、該ワークによって反射された反射光と、前記反射板によって反射された第１レーザー光の反射光を、前記偏光ビームスプリッタで合成する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の平面研磨装置。
   

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