JP2023503280A - 試料を研磨する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、試料（１０４、２０４）を研磨する装置に関する。この装置は、軸を中心に回転可能な研磨プラテン（１０１、２０１）と、研磨プラテン（１０１、２０１）に取り付けられた研磨パッド（１０３、２０３）と、研磨パッド（１０３、２０３）に抗するように試料（１０４、２０４）を保持する試料ホルダ（１０５、２０５）と、研磨パッド（１０３、２０３）上の複数の位置において、水分又は摩擦を示す物理量を測定する手段（１０７、１１０、２０７、２１２）と、測定された物理量の値に基づいて、研磨パッド（１０３、２０３）上の複数の位置に研磨懸濁液を吐出する手段（１１６、１１９、１２０、１２１、２１３、２１５、２１６、２１７）と、を備える。また、本発明は試料（１０４、２０４）を研磨する方法にも関する。

Description

本発明は、添付の独立請求項のプリアンブルに係る、試料を研磨する装置及び方法に関する。

従来技術では、岩石、金属組織及び他の固体材料の試料を異なる用途で研磨する種々の研磨装置が知られている。これらの研磨装置により、最小限の手作業で試料を研磨することができる。

例示的な研磨装置は、回転可能な研磨プラテンと、研磨プラテンの表面に取り付けられた研磨パッドとを備える。また、研磨装置は、１つ以上の試料を研磨パッドに抗するように保持する試料ホルダを備える。研磨プラテンが回転すると、研磨パッドは試料を研磨する。

研磨作用を強化し、研磨加工時の過熱を防止するために、研磨装置では研磨懸濁液が一般的に使用される。研磨懸濁液は、研磨パッドを湿らせ、冷却して滑らかにする水、及び／又はエタノールやグリコールなどの他の適切な液体と、試料の表面を研磨するダイヤモンド、酸化アルミニウム又はコロイドシリカなどの研磨粒子とを含有する。研磨装置は、研磨懸濁液を所定の速度で研磨パッド上に吐出するディスペンサを備えることができる。ディスペンサは、例えば、一定量の研磨懸濁液を規則的な時間間隔で研磨パッド上に吐出するように構成することが可能である。

公知の研磨装置に関連する問題は、研磨時に、研磨パッドの水分が時間の関数として、また研磨パッド上の位置の関数として大幅に変化しうることである。このことは研磨結果に悪影響を及ぼす。研磨パッドの水分が多すぎると、試料と研磨パッドの摩擦が小さくなるため研磨の効果がなくなり、研磨時間が長くなる。一方、研磨パッドが乾燥しすぎると、試料と研磨パッドの摩擦が大きいために試料の研磨が失敗する危険性がある。

本発明の主な目的は、上述した従来技術の問題を軽減するか又は解消することである。

本発明の目的は、試料を研磨する装置及び方法を提供することである。より詳細には、本発明の目的は、研磨加工時に研磨パッドにほぼ一定で均一な水分量を供給し、これを維持することを可能にする装置及び方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、均一で高品質な研磨結果をもたらす試料の研磨を可能にする装置及び方法を提供することである。

上述の目的を実現するために、本発明による装置及び方法は、添付の独立請求項の特徴部に提示の内容によって特徴づけられる。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明による、試料を研磨する装置は、軸を中心に回転可能な研磨プラテンと、研磨プラテンに取り付けられた研磨パッドと、研磨パッドに抗するように試料を保持する試料ホルダと、研磨パッド上の複数の位置において、水分又は摩擦を示す物理量を測定する手段と、測定された物理量の値に基づいて、研磨パッド上の複数の位置に研磨懸濁液を吐出する手段と、を備える。

本発明による装置、すなわち研磨装置を使用して、天然（例えば、岩石、鉱物、鉱石又はメテオライト）材料又は人工（例えば、金属、コンクリート、セラミック、複合又は半導体）材料の一部など、固体材料の試料（すなわち対象物）を研磨することができる。本文において、研磨手段という用語は、研磨パッド及び研磨懸濁液を用いた研磨加工、微細研削加工及び研削加工を指す。

研磨対象の試料は、試料ホルダによって研磨パッドの表面に抗するように保持される。試料ホルダは、１つ以上の試料を研磨パッドに抗して保持するよう構成することが可能である。試料ホルダによって研磨パッドに抗するように保持することのできる試料の数は、例えば１、２～５、６～１０、又は１０を超えることができる。試料ホルダは例えば１つ以上のインサートを含むことができ、このインサートにおいて試料は自由に動くことができるか又はクランプ（締め付け）によって固定される。試料ホルダは、調整可能な押圧力で試料を研磨パッドに押し当てる研磨ヘッドに取り付けられることが可能である。押圧力は、例えば測定された物理量の値に基づいて調整が可能である。

研磨パッドは、繊維布帛（例えば本物の絹、ポリエステル又はアセテート）材料又は合成の非繊維（例えばネオプレン、ポリウレタン又は複合）材料など、異なる材料で作製することができる。研磨パッドは好ましくは円盤状であり、すなわち平らな円形の形状を有する。研磨パッドは多孔質であり、研磨懸濁液を吸収できることが好ましい。研磨パッドの直径を、例えば５００ｍｍ未満、好ましくは２００～４００ｍｍとすることができる。研磨パッドの厚さを、例えば３ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満とすることができる。

研磨パッドは、回転可能な研磨プラテンの表面に、好ましくは取り外し可能に取り付けられる。研磨プラテンが回転すると、研磨パッドが試料を研磨する。研磨プラテンを、アルミニウム、青銅もしくはステンレス鋼などの熱伝導性及び耐食性材料、又はプラスチック、ポリマーもしくは複合材料から作製することができる。研磨プラテンは、電気的に絶縁された電気接触素子（例えば、オーステナイト系ステンレス鋼からなり、約０．５ｍｍの厚さを有するシート）をその表面に含むことができ、この表面に測定器の電気接触素子（例えばカーボンブラシ）を電気的に接続することができる。研磨プラテンは、円盤状で熱伝導性であることが好ましい。研磨プラテンの直径を、例えば５００ｍｍ未満、好ましくは２００～４００ｍｍとすることができる。研磨プラテン及び研磨パッドの直径は本質的に同じであることが好ましい。研磨プラテンの厚さを、例えば２０～５０ｍｍとすることができる。研磨プラテンの最適な厚さは、研磨プラテンの直径及び材質に依存する。

研磨装置は、研磨プラテンを回転させる電動モータなどのアクチュエータを備えることができる。例えば、０～６００ｒｐｍの回転速度で研磨プラテンを回転させるようにアクチュエータを構成することができる。アクチュエータは、測定された物理量の値に基づいて研磨プラテンの回転速度を調整するように構成が可能である。例えば、摩擦が所定の閾値を超えたか、又は水分が所定の閾値を下回った場合、研磨プラテンの回転速度を低下させるようにアクチュエータを構成することができる。アクチュエータによって生じうる干渉を低減するために、研磨プラテンとアクチュエータとの間に電気絶縁層を追加することが有益となる場合がある。

研磨プラテンの他に、試料ホルダも回転可能である。試料ホルダは、研磨プラテンの回転軸に平行な軸を中心に回転可能である。研磨装置は、試料ホルダを回転させる電動モータなどのアクチュエータを備えることができる。例えば、０～１５０ｒｐｍの回転速度で試料ホルダを回転させるようにアクチュエータを構成することができる。アクチュエータは、測定された物理量の値に基づいて試料ホルダの回転速度を調整するように構成が可能である。例えば、摩擦が所定の閾値を超えたか、又は水分が所定の閾値を下回った場合、試料ホルダの回転速度を低下させるようにアクチュエータを構成することができる。

本発明による装置は、研磨パッド上の複数の位置において水分又は摩擦を示す物理量を測定し、測定された物理量の値に基づいて研磨懸濁液を研磨パッド上の複数の位置に吐出することができる。

物理量を測定する手段は、１つ以上の可動センサ、又は互いに所定の間隔で配置された複数の固定（非可動）センサを含むことができる。センサは水分センサでもよく、これは、例えば研磨パッド上の（電気）抵抗、又は研磨パッドの両面間のキャパシタンス（すなわち、研磨パッドの厚さにわたるキャパシタンス）を測定することができ、これらはいずれも研磨パッドの水分の関数として変化する。センサはまた、研磨パッドの表面上の摩擦を測定するように構成された力センサであってもよい。摩擦の測定は、研磨パッドの表面に接触して配置された対象物に作用する横力の検出に基づいて行うことができる。

研磨懸濁液を吐出する手段は、１つ以上の可動スプレーノズル、又は互いに所定の間隔で配置された複数の固定（非可動）スプレーノズルを含むことができる。研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨懸濁液用の容器を含むこともできる。あるいは、研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨懸濁液用、又は様々な研磨懸濁液用に複数の容器を含むことができる。可撓性ホースによって、容器をスプレーノズルに接続することができる。

研磨懸濁液を吐出する手段は、噴霧ノズルを制御する制御ユニットを含むことができる。制御ユニットは、プロセッサと、コンピュータプログラムコードを含むメモリとを備えることができ、メモリ及びコンピュータプログラムコードは、プロセッサにより、スプレーノズルが適量の研磨懸濁液を研磨パッド上の複数の位置に吐出するように構成される。各位置に吐出する研磨懸濁液の量は、測定された物理量の値に基づいて決定される。測定された物理量の値を所定の基準値又はプロファイルと比較して、吐出する研磨懸濁液の量を決定することができる。所定の基準値又はプロファイルは、研磨パッド内の所望の水分量に対応する。研磨パッド上の各位置に吐出する研磨懸濁液の量を、例えば５μｌ／ｃｍ^２未満、２μｌ／ｃｍ^２未満又は０．５～２μｌ／ｃｍ^２とすることができる。

研磨懸濁液は研磨作用を強化し、研磨加工時の過熱を防止する。研磨懸濁液は水及び／又は研磨パッドを湿らせ、冷却して滑らかにするアルコール（例えばエタノール、グリコール又はイソプロピルアルコール）などの他の適切な液体を含有する。研磨懸濁液はまた、試料の表面を研磨するためにダイヤモンド、酸化アルミニウム、又はコロイドシリカなどの研磨粒子を含有する場合がある。一般的に、研磨懸濁液（すなわちスラリー又は流体）は液体と研磨剤の混合物である。

本発明による装置の利点は、研磨加工時に研磨パッドにほぼ一定で均一な水分量を供給でき、これを維持できることである。本発明による装置の別の利点は、試料の均一で高品質な研磨結果を達成できることである。本発明による装置のさらに別の利点は、研磨加工における研磨懸濁液の消費を最適化（最小化）できることである。

本発明の一実施形態によれば、物理量は研磨パッド上の抵抗であり、研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨パッド上のある位置において抵抗の値が第１の閾値よりも大きい場合に研磨懸濁液を前記位置に吐出するよう構成されている。研磨パッド上の抵抗は、研磨パッド内の水分の関数として変化する。研磨パッドの水分が多いほど抵抗は小さくなる。

本発明の一実施形態によれば、物理量は研磨パッドの両面間のキャパシタンスであり、研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨パッド上のある位置においてキャパシタンスの値が第２の閾値よりも小さい場合に研磨懸濁液を前記位置に吐出するよう構成されている。研磨パッドの両面間のキャパシタンスは、研磨パッド内の水分の関数として変化する。研磨パッドの水分が多いほどキャパシタンスは大きくなる。

本発明の一実施形態によれば、物理量は研磨パッドの表面上の摩擦であり、研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨パッド上のある位置において摩擦の値が第３の閾値よりも大きい場合に研磨懸濁液を前記位置に吐出するよう構成されている。研磨パッドの表面の摩擦は、研磨パッド内の水分の関数として変化する。研磨パッドの水分が多いほど摩擦は小さくなる。

本発明の一実施形態によれば、物理量を測定する手段は、研磨パッドの表面に接触して配置されたセンサと、研磨パッド上の複数の位置の間でセンサを移動させる手段とを備える。センサを移動させる手段は、研磨パッドの表面に沿ってセンサを移動させるように構成される。センサは、研磨パッド上の抵抗及び／又は研磨パッドの両面間の垂直方向のキャパシタンスを測定する水分センサとすることが可能である。あるいは、センサは、研磨パッドの表面上の摩擦を測定する力センサであってもよい。

本発明の一実施形態によれば、センサを移動させる手段は、研磨パッドの上方に配置されたアームと、アームに沿ってセンサを移動させるアクチュエータとを備える。アームはまっすぐであることが好ましく、その長手方向軸は研磨パッドの面に平行に配置される。アームは、研磨パッドの中心から周縁まで延びるように研磨パッドの上方に配置されることが好ましい。これにより、研磨プラテンが回転すると、センサは研磨パッド上のすべての可能な位置に移動することができる。アクチュエータは電動モータとすることが可能である。

本発明の一実施形態によれば、センサを移動させる手段は、研磨パッドに抗してセンサを保持するように構成された試料ホルダである。試料ホルダは例えばインサートを備えることができ、このインサートにおいてセンサは自由に動くことができるか又はクランプによって固定される。センサは、測定器、及び／又はスプレーノズルを制御する制御ユニットなどの遠隔装置と通信する無線送信機又は送受信機を備えることができる。

本発明の一実施形態によれば、物理量を測定する手段は、研磨パッドの表面に接触して配置されたセンサのアレイを備える。研磨パッドの上方に配置されたアームにセンサを取り付けることができる。センサは、互いに所定の距離を置いてアームに取り付けられることが好ましい。アームはまっすぐであることが好ましく、その長手方向軸は研磨パッドの面に平行に配置される。アームは、研磨パッドの中心から周縁まで延びるように研磨パッドの上方に配置されることが好ましい。センサの数は研磨パッドの直径及び必要とされる測定精度に依存し、例えば、１００未満、５０未満、２０未満、又は６～１２とすることができる。センサは、研磨パッド上の抵抗及び／又は研磨パッドの両面間のキャパシタンスを測定する水分センサとすることが可能である。あるいは、センサは、研磨パッドの表面上の摩擦を測定する力センサであってもよい。

本発明の一実施形態によれば、センサは、研磨パッドの表面に接触して配置された少なくとも２つの電気接触素子を備え、物理量を測定する手段は、少なくとも２つの電気接触素子のうちの２つの間の抵抗を測定する手段を備える。電気接触素子、すなわち電極は、研磨パッドの電気的特性を測定することのできる電気経路を提供する。電気接触素子は異なる形状及びサイズを有することができる。電気接触素子は、好ましくは耐摩耗性及び耐腐食性でもある導電性材料からなる。電気接触素子の好ましい材料は、例えばステンレス鋼及び工具鋼である。電気接触素子は、短絡を防止するために互いに電気的に絶縁されている。少なくとも２つの電気接触素子のうちの２つの間の抵抗を測定する手段は、ワイヤ、ケーブル又はカーボンブラシなどの電気接続によってセンサの２つの電気接触素子に電気的に接続された測定器を備えることができる。測定器は、これら２つの電気接触素子間の抵抗を測定するように構成される。

本発明の一実施形態によれば、物理量を測定する手段は、少なくとも２つの電気接触素子のうちの１つと研磨プラテンとの間のキャパシタンスを測定する手段を備える。少なくとも２つの電気接触素子のうちの１つと研磨プラテンとの間のキャパシタンスを測定する手段は、ワイヤ、ケーブル又はカーボンブラシなどの電気接続によって電気接触素子及び研磨プラテンに電気的に接続された測定器を備えることができる。測定器は、電気接触素子と研磨プラテンとの間のキャパシタンスを測定するように構成される。測定器と研磨プラテンの間に抵抗器を使用して干渉を軽減することができる。

本発明の一実施形態によれば、物理量を測定する手段は、センサを研磨パッドの表面に押し当てる圧縮要素を備える。圧縮要素により、センサは適切な押圧力で研磨パッドの表面に接触し続けることができる。圧縮要素の押圧力は調整可能である。圧縮要素を例えばばねとすることができる。圧縮要素は、適切な押圧力を生じる際に空気圧、重力、又は磁力もしくは電磁力を利用することができる。

本発明の一実施形態によれば、物理量を測定する手段は、センサに作用する横力を測定する手段を備える。横力を測定する手段は、センサに取り付けられた力センサを備えることができる。

本発明の一実施形態によれば、物理量を測定する手段は、研磨パッドの上方に配置された非接触水分センサと、非接触水分センサを研磨パッド上の複数の位置の間で移動させる手段とを備える。非接触水分センサは、研磨パッド内の水分を測定することができる。非接触水分センサを例えば光学センサとすることができる。非接触水分センサを移動させる手段は、研磨パッドの上方に配置されたアームと、非接触水分センサをアームに沿って移動させるアクチュエータとを備えることができる。

本発明の一実施形態によれば、物理量を測定する手段は、研磨パッドの上方に配置された非接触水分センサのアレイを含む。非接触水分センサは、研磨パッド内の水分を測定することができる。非接触水分センサを例えば光学センサとすることができる。非接触水分センサを、研磨パッドの上方に配置されたアームに取り付けることができる。非接触水分センサは、互いに所定の距離を置いてアームに取り付けられることが好ましい。

本発明の一実施形態によれば、非接触水分センサは、研磨パッドの表面から反射された光の強度を波長の関数として測定するように構成された分光計である。反射光の強度は研磨パッド内の水分に依存する。使用される研磨懸濁液及び研磨パッドの材料に応じて、ある一定の波長における反射光の強度は、研磨パッドの水分が変化するにつれて大幅に異なるように作用しうる。例えば、研磨パッド内の水分が減少すると、反射光の強度は一方の波長で増加し、もう一方の波長で減少しうる。分光計は複数の光学検出器を備えることができ、その各々は異なる波長の光を検出するように構成されている。分光計の波長範囲を、例えば４００～７００ｎｍ、３００～１０００ｎｍ又は７５０～２５００ｎｍとすることができる。測定時、分光器と研磨パッドの表面との間の距離は一定に保たれることが好ましい。研磨パッドの表面を、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの１つ以上の光源で照射することができる。

本発明の一実施形態によれば、非接触水分センサはポリマー膜である。ポリマー膜の抵抗は水分に依存する。研磨パッド内の水分は、ポリマー膜を研磨パッドの表面近くに配置することによって測定が可能である。抵抗の測定のため、ポリマー膜に２つの電気接触素子を設けることができる。ポリマー膜は、好ましくはガラス片などの基板に取り付けられる。

本発明の一実施形態によれば、この装置は、センサ及び／又は研磨パッドの温度を測定する手段と、測定された温度の値に基づいて研磨プラテン及び／又は試料ホルダの回転数を調節する手段とを備える。温度を測定する手段は、接触式及び／又は非接触式の温度センサを含むことができる。

本発明の一実施形態によれば、この装置は、センサの振動を測定する手段と、測定された振動の値に基づいて研磨プラテン及び／又は試料ホルダの回転数を調節する手段とを備える。振動を測定する手段は、センサに取り付けられた振動センサを含むことができる。

本発明の一実施形態によれば、装置は研磨プラテンを冷却する手段を備える。研磨プラテンの底面に水を噴霧することによって研磨プラテンを冷却することができる。この装置は、冷却水のミストが研磨パッド上に逃げるのを防止するスプラッシュガードを備えることができる。スプラッシュガードを、例えばプラスチック製とすることができる。

本発明の一実施形態によれば、研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨パッドの上方に配置されたスプレーノズルと、研磨パッド上の複数の位置の間でスプレーノズルを移動させる手段とを備える。研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨懸濁液用、又は様々な研磨懸濁液用に１つ以上の容器を含むことができる。容器は、可撓性ホースによってスプレーノズルに接続可能である。

本発明の一実施形態によれば、スプレーノズルを移動させる手段は、研磨パッドの上方に配置されたアームと、アームに沿ってスプレーノズルを移動させるアクチュエータとを備える。アームはまっすぐであることが好ましく、その長手方向軸は研磨パッドの面に平行に配置される。アームは、研磨パッドの中心から周縁まで延びるように研磨パッドの上方に配置されることが好ましい。これにより、研磨プラテンが回転すると、スプレーノズルは研磨パッド上のすべての可能な位置に移動することができる。アクチュエータは電動モータとすることが可能である。

本発明の一実施形態によれば、スプレーノズルを移動させる手段は、スプレーノズルが取り付けられた試料ホルダである。

本発明の一実施形態によれば、研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨パッドの上方に配置されたスプレーノズルのアレイを備える。スプレーノズルをアームに取り付けることができる。スプレーノズルは、互いに所定の距離を置いてアームに取り付けられることが好ましい。アームはまっすぐであることが好ましく、その長手方向軸は研磨パッドの面に平行に配置される。アームは、研磨パッドの中心から周縁まで延びるように研磨パッドの上方に配置されることが好ましい。スプレーノズルの数は研磨パッドの直径に依存し、例えば１００未満、５０未満、２０未満、又は６～１２とすることができる。研磨懸濁液を吐出する手段は、研磨懸濁液用、又は様々な研磨懸濁液用に１つ以上の容器を含むことができる。容器は、可撓性ホースによってスプレーノズルに接続可能である。

本発明の一実施形態によれば、装置は、研磨パッドから研磨懸濁液を蒸発させる手段を備える。圧縮空気流を用いて研磨懸濁液を研磨パッド上の所望の位置に蒸発させることができる。

また、本発明は試料を研磨する方法に関する。本発明による方法は、研磨プラテンに取り付けられた研磨パッドに抗するように試料を試料ホルダによって保持することと、研磨プラテンを、軸を中心に回転させることと、研磨パッド上の複数の位置において、水分又は摩擦を示す物理量を測定することと、測定された物理量の値に基づいて、研磨パッド上の複数の位置に研磨懸濁液を吐出することと、を含む。

本発明による方法の利点は、研磨加工時に研磨パッド内にほぼ一定で均一な水分量を供給でき、これを維持できることである。本発明による方法の別の利点は、試料の均一で高品質な研磨結果を達成できることである。本発明による方法のさらに別の利点は、研磨加工時の研磨懸濁液の消費を少なくできることである。

本文に提示される本発明の例示的な実施形態を、添付の特許請求の範囲の利用可能性を限定するものと解釈すべきではない。「備える（含む）」という動詞は、本文では、記載されていない特徴の存在を排除しない開放式の限定として使用される。従属請求項に記載の特徴は、特に明記しない限り相互に自由に組み合わせることが可能である。

本文で提示される例示的な実施形態及びこれらの利点は、必ずしも個別に言及されていなくとも、適用可能な部分によって本発明による装置及び方法に関連している。

本発明の第１の実施形態による研磨装置を示している。 本発明の第２の実施形態による研磨装置を示している。

図１は、本発明の第１の実施形態による研磨装置を示している。研磨装置は、アクチュエータ１０２により軸を中心に回転することのできる研磨プラテン１０１を備えている。アクチュエータ１０２は、研磨プラテン１０１を異なる回転速度で回転させることができる。研磨パッド１０３が研磨プラテン１０１に取り付けられている。研磨パッド１０３は、試料ホルダ１０５によって研磨パッド１０３に抗するように保持される試料１０４の研磨に使用される。試料ホルダ１０５は、アクチュエータ１０６により、研磨プラテン１０１の回転軸に平行な軸を中心に回転することができる。アクチュエータ１０６は、試料ホルダ１０５を異なる回転速度で回転させることができる。研磨プラテン１０１及び試料ホルダ１０５が回転すると、研磨パッド１０３は試料１０４を研磨する。

研磨装置は、研磨パッド１０３内の水分を検出する水分センサ１０７を備えている。水分センサ１０７は、研磨パッド１０３の表面と接触して配置された電気接触素子１０８及び１０９を備えている。電気接触素子１０８及び１０９は、研磨パッド１０３の電気的特性を測定することのできる電気経路を提供する。電気接触素子１０８及び１０９は、電気接触素子１０８と１０９との間の抵抗を測定することのできる測定器１１０に電気的に接続されている。電気接触素子１０８と１０９との間の抵抗は、研磨パッド１０３上の測定位置の水分を示す。測定器１１０は研磨プラテン１０１に電気的に接続されており、したがって、電気的接触要素１０８、１０９のうちの１つと研磨プラテン１０１との間、すなわち研磨パッド１０３の両面間のキャパシタンスを測定することができる。電気接触素子１０８又は１０９と研磨プラテン１０１との間のキャパシタンスは、研磨パッド１０３上の測定位置の水分を示す。

水分センサ１０７は、ロッド１１１によって、研磨パッド１０３の上方に位置するアーム１１２に取り付けられている。アーム１１２は、研磨パッド１０３の中心から周縁まで延びている。アクチュエータ１１３により、水分センサ１０７をアーム１１２に沿って移動させることができ、したがって、研磨パッド１０３上の異なる位置の間で水分センサ１０７を移動させることができる。ロッド１１１には、水分センサ１０７を研磨パッド１０３の表面に押し当てるばね１１４が設けられている。ばね１１４により、電気接触素子１０８及び１０９は適切な押圧力で研磨パッド１０３の表面に接触し続けることができる。

研磨装置は、水分センサ１０７に作用する横力を検出する力センサ１１５を備えている。力センサ１１５はロッド１１１に取り付けられており、横力、すなわち研磨パッド１０３の表面上の摩擦を決定することのできる測定器１１０に電気的に接続されている。研磨パッド１０３の表面上の摩擦は、研磨パッド１０３上の測定位置の水分を示す。

研磨装置は、研磨パッド１０３上に研磨懸濁液を吐出するスプレーノズル１１６を備えている。スプレーノズル１１６は、研磨パッド１０３の上方に位置するアーム１１７に取り付けられている。アーム１１７は、研磨パッド１０３の中心から周縁まで延びている。アクチュエータ１１８により、スプレーノズル１１６をアーム１１７に沿って移動させることができ、したがって、研磨パッド１０３の上方の異なる位置の間でスプレーノズル１１６を移動させることができる。

研磨懸濁液は容器１１９内に保管されており、そこから可撓性ホース１２０を通ってスプレーノズル１１６に運ばれ、研磨パッド１０３上に吐出される。研磨装置は、研磨懸濁液の吐出を制御する制御ユニット１２１を備えている。制御ユニット１２１は、研磨パッド１０３上の所望の位置に適量の研磨懸濁液を吐出するようにスプレーノズル１１６を制御する。各位置に吐出される研磨懸濁液の量は、各位置において決定された水分又は摩擦に基づいて決定される。

研磨装置は、電気接触素子１０８の温度を測定するために電気接触素子１０８に取り付けられた温度センサ１２２と、研磨パッド１０３の温度を非接触で測定するためにアーム１１２に取り付けられた温度センサ１２３とを備えている。また、研磨装置は、水分センサ１０７の振動を測定するためにロッド１１１に取り付けられた振動センサ１２４を備えている。制御ユニット１２１は、測定された温度及び／又は振動に基づいて研磨プラテン１０１及び試料ホルダ１０５の回転速度を制御することができる。

研磨装置は、研磨プラテン１０１を冷却するために研磨プラテン１０１の底面側に水をスプレーするスプレーノズル１２５を備えている。水のミストが研磨パッド１０３上に漏れるのを防ぐためにスプラッシュガード１２６が使用される。

図２は、本発明の第２の実施形態による研磨装置を示している。研磨装置は、アクチュエータ２０２により軸を中心に回転することのできる研磨プラテン２０１を備えている。アクチュエータ２０２は、研磨プラテン２０１を異なる回転速度で回転させることができる。研磨パッド２０３が研磨プラテン２０１に取り付けられている。研磨パッド２０３は、試料ホルダ２０５によって研磨パッド２０３に抗するように保持される試料２０４の研磨に使用される。試料ホルダ２０５は、アクチュエータ２０６により、研磨プラテン２０１の回転軸に平行な軸を中心に回転することができる。アクチュエータ２０６は、試料ホルダ２０５を異なる回転速度で回転させることができる。研磨プラテン２０１及び試料ホルダ２０５が回転すると、研磨パッド２０３は試料２０４を研磨する。

研磨装置は、研磨パッド２０３内の水分を検出する３つの水分センサ２０７を備えている。水分センサ２０７は互いに一定の間隔で配置されており、ロッド２０８によって、研磨パッド２０３の上方に位置するアーム２０９に取り付けられている。アーム２０９は、研磨パッド２０３の中心から周縁まで延びている。

水分センサ２０７の各々は、研磨パッド２０３の表面と接触して配置された電気接触素子２１０及び２１１を備えている。電気接触素子２１０及び２１１は、研磨パッド２０３の電気的特性を測定することのできる電気経路を提供する。電気接触素子２１０及び２１１は、電気接触素子２１０と２１１との間の抵抗を測定することのできる測定器２１２に電気的に接続されている。電気接触素子２１０と２１１との間の抵抗は、研磨パッド２０３上の測定位置の水分を示す。測定器２１２は研磨プラテン２０１に電気的に接続されており、したがって、電気的接触要素２１０、２１１のうちの１つと研磨プラテン２０１との間、すなわち研磨パッド２０３の両面間のキャパシタンスを測定することができる。電気接触素子２１０又は２１１と研磨プラテン２０１との間のキャパシタンスは、研磨パッド２０３上の測定位置の水分を示す。

研磨装置は、研磨パッド２０３上に研磨懸濁液を吐出する３つのスプレーノズル２１３を備えている。スプレーノズル２１３は、研磨パッド２０３の上方に位置するアーム２１４に一定の間隔で取り付けられている。アーム２１４は、研磨パッド２０３の中心から周縁まで延びている。

研磨懸濁液は容器２１５内に保管されており、そこから可撓性ホース２１６を通ってスプレーノズル２１３に運ばれ、研磨パッド２０３上に吐出される。研磨装置は、研磨懸濁液の吐出を制御する制御ユニット２１７を備えている。制御ユニット２１７は、研磨パッド２０３上の所望の位置に適量の研磨懸濁液を吐出するようにスプレーノズル２１３を制御する。各位置に吐出される研磨懸濁液の量は、決定された水分に基づいて決定される。

図面には本発明の有利な例示的実施形態のみが記載されている。本発明は上記に提示の例に限定されるものではなく、本発明は以下に提示する特許請求の範囲の範囲内で変更可能であることが当業者には明らかである。本発明のいくつかの実行可能な実施形態は従属請求項に記載されており、それらを、本発明自体の保護の範囲を限定するものとみなすべきではない。

Claims (15)

1. 試料を研磨する装置であって、
   軸を中心に回転可能な研磨プラテンと、
   前記研磨プラテンに取り付けられた研磨パッドと、
   前記研磨パッドに抗するように前記試料を保持する試料ホルダと、
   を備え、
   前記研磨パッド上の複数の位置において、水分又は摩擦を示す物理量を測定する手段と、
   測定された前記物理量の値に基づいて、前記研磨パッド上の前記複数の位置に研磨懸濁液を吐出する手段と、
   を備えることを特徴とする、試料を研磨する装置。
2. 前記物理量は前記研磨パッド上の抵抗であり、前記研磨懸濁液を吐出する手段は、前記研磨パッド上のある位置において前記抵抗の値が第１の閾値よりも大きい場合に前記研磨懸濁液を前記位置に吐出するよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記物理量は前記研磨パッドの両面間のキャパシタンスであり、前記研磨懸濁液を吐出する手段は、前記研磨パッド上のある位置において前記キャパシタンスの値が第２の閾値よりも小さい場合に前記研磨懸濁液を前記位置に吐出するよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
4. 前記物理量は前記研磨パッドの表面上の摩擦であり、前記研磨懸濁液を吐出する手段は、前記研磨パッド上のある位置において前記摩擦の値が第３の閾値よりも大きい場合に前記研磨懸濁液を前記位置に吐出するよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 前記物理量を測定する手段は、前記研磨パッドの表面に接触して配置されたセンサと、前記研磨パッド上の複数の位置の間で前記センサを移動させる手段とを備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記センサを移動させる手段は、前記研磨パッドの上方に配置されたアームと、前記アームに沿って前記センサを移動させるアクチュエータとを備えることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記物理量を測定する手段は、前記研磨パッドの表面に接触して配置されたセンサのアレイを備えることを特徴とする、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記センサは、前記研磨パッドの前記表面に接触して配置された少なくとも２つの電気接触素子を備え、前記物理量を測定する手段は、前記少なくとも２つの電気接触素子のうちの２つの間の抵抗を測定する手段を備えることを特徴とする、請求項５～請求項７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記物理量を測定する手段は、前記少なくとも２つの電気接触素子のうちの１つと前記研磨プラテンとの間のキャパシタンスを測定する手段を備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記物理量を測定する手段は、前記センサを前記研磨パッドの前記表面に押し当てる圧縮要素を備えることを特徴とする、請求項５～請求項９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記物理量を測定する手段は、前記センサに作用する横力を測定する手段を備えることを特徴とする、請求項５～請求項１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記研磨懸濁液を吐出する手段は、前記研磨パッドの上方に配置されたスプレーノズルと、前記研磨パッド上の前記複数の位置の間で前記スプレーノズルを移動させる手段とを備えることを特徴とする、請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記スプレーノズルを移動させる手段は、前記研磨パッドの上方に配置されたアームと、前記アームに沿って前記スプレーノズルを移動させるアクチュエータとを備えることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記研磨懸濁液を吐出する手段は、前記研磨パッドの上方に配置されたスプレーノズルのアレイを備えることを特徴とする、請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の装置。
15. 試料を研磨する方法であって、
    研磨プラテンに取り付けられた研磨パッドに抗するように前記試料を試料ホルダによって保持することと、
    前記研磨プラテンを、軸を中心に回転させることと、
    を含み、
    前記研磨パッド上の複数の位置において、水分又は摩擦を示す物理量を測定することと、
    測定された前記物理量の値に基づいて、前記研磨パッド上の前記複数の位置に研磨懸濁液を吐出することと、
    を含むことを特徴とする、前記方法。

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