JP3755477B2 - 研磨装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨装置に係り、特には被研磨材の研磨量を精度良く測定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属、セラミック、半導体材料などの被研磨材の表面を研磨する研磨装置として、従来、たとえば、図６に示す構成のものが知られている。
【０００３】
この研磨装置は、被研磨材ｗの上下両面を同時に研磨できるようにしたものであって、被研磨材ｗを押圧する上ホイール１と、被研磨材ｗを支持する下ホイール２とを有し、両者１，２が回転軸心を一致させて配置されている。そして、上下のホイール１，２間には、被研磨材ｗを保持した状態で遊星回転されるキャリア３が上下のホイール１，２の周方向に沿って複数配置されている。
【０００４】
上ホイール１は、固定支持部材６に取り付けたエアシリンダ７によって上下動されるもので、この上ホイール１の上部中央にはエアシリンダ７の下端部に設けられた球状の押圧ヘッド８を保持する略球面状の保持部１ａが形成されている。
【０００５】
そして、エアシリンダ７の押圧ヘッド８に上下のホイール１，２の相対的な変位を検出するための変位検出手段としての電気マイクロメータ１０が取り付けられている。この電気マイクロメータ１０は、押圧ヘッド８に固定された本体部１０ａに対して変位検出ロッドとしてのプローブ１０ｂが伸縮自在に設けられてなる。
【０００６】
一方、下ホイール２は短尺円筒状をしたもので、この下ホイール２には略円筒状のホイール駆動用ドライブシャフト１２が同心に配置固定されている。そして、このホイール駆動用ドライブシャフト１２は、ベアリング１３で回転自在に支持されるとともに、その下端部外周に形成された歯部１２ａにホイール駆動用モータ１５に直結されたギヤ１４が噛合されている。
【０００７】
また、ホイール駆動用ドライブシャフト１２内にはキャリア３を自公転駆動するキャリア駆動用ドライブシャフト１８がベアリング１９を介して同心に配置されている。このキャリア駆動用ドライブシャフト１８は、その下端部外周に噛部１８ａが形成され、この噛部１８ａにキャリア駆動用第１モータ２１に直結されたギヤ２０が噛合されている。また、このキャリア駆動用ドライブシャフト１８の上部は拡径されて拡径部１８ｂが形成され、この拡径部１８ｂの上面中央には、電気マイクロメータ１０のプローブ１０ｂが当接する基準テーブル２２が一体に突設され、また、拡径部１８ｂの上面の外周縁に沿って各キャリア３の外周部に形成されたギア状の凹凸部３ａに係合するインナピン２３が多数配列されている。
【０００８】
また、下ホイール２およびこれに固定されたホイール駆動用ドライブシャフト１２の外方には、キャリア３を自転駆動するアウタリング２５がベアリング２６を介して同心に配置されている。このアウタリング２５は、その下端部外周に形成された歯部２５ａにキャリア駆動用第２モータ２８に直結されたギヤ２７が噛合され、また、上面の内周縁に沿って各キャリア３の前記凹凸部３ａに係合するアウタピン２９が多数配列されている。
【０００９】
そして、上記の内外の各ピン２３，２９がキャリア３に対して太陽歯車および内歯歯車の役目を果たしており、また、キャリア駆動用の第１モータ２１と第２モータ２８とは互いに同期回転されるようになっている。
【００１０】
従来の上記構成の研磨装置において、被研磨材ｗを研磨する際には、下ホイール２の上に被研磨材ｗを保持したキャリア３を配置してその外周の凹凸部３ａを各ピン２３，２９に係合させてから、エアシリンダ７を作動して押圧ヘッド８で上ホイール１を押圧することで、上下のホイール１，２で被研磨材ｗを挟圧する。
【００１１】
この状態で、上下のホイール１，２と被研磨材ｗとの間に砥粒液を介在させつつ、ホイール駆動用モータ１５を回転させるとともに、キャリア駆動用の第１モータ２１と第２モータ２８とを同期回転させる。これにより、ホイール駆動用ドライブシャフト１２と下ホイール２とはホイール駆動用モータ１５により、キャリア駆動用ドライブシャフト１８およびこれに固定されたインナピン２３はキャリア駆動用第１モータ２１により、アウタリング２５およびこれに固定されたアウタピン２９はキャリア駆動用第２モータ２８によりそれぞれ回転駆動される。
【００１２】
すると、被研磨材ｗを保持するキャリア３は、その外周の凹凸部３ａに係合するインナピン２３とアウタピン２９とによって自転されるとともに、上下のホイール１，２の周方向に公転される。したがって、キャリア３は被研磨材ｗとともに遊星運動を行いつつ、被研磨材ｗの上下面が共に上下のホイール１，２との間の相対的な速度差によって研磨される。
【００１３】
ここで、被研磨材ｗの上下面が研磨されると、これに伴い、上ホイール１が変位して上下のホイール１，２間の距離が次第に短くなる。すると、基準テーブル２２に当接している電気式マイクロメータ１０のプローブ１０ｂの伸縮量が変化するので、電気マイクロメータ１０の本体部１０ａからは、その変化に対応した検出信号が出力される。そして、図外のコントローラは、この電気式マイクロメータ１０からの検出出力に基づいて被研磨材ｗの厚さが予め設定した目標値に一致したか否かを判断し、被研磨材ｗの厚さが目標値に一致した時点で各モータ１５，２１，２８を停止することにより、被研磨材ｗが所定の厚み寸法に仕上げられる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の研磨装置においては、基準テーブル２２はキャリア駆動用ドライブシャフト１８の頂部に固定されており、このキャリア駆動用ドライブシャフト１８は、下ホイール２に対してベアリング１９を介して切り離されていて別体になっている。このため、ベアリング１９やキャリア駆動用ドライブシャフト１８の軸方向のがた付きがあると、電気式マイクロメータ１０のプローブ１０ｂの伸縮量の変化が上下のホイール１，２間の距離の変化に正確に追従せず、このため、被研磨材ｗの研磨量の検出誤差が生じていた。
【００１５】
すなわち、被研磨材ｗの研磨量を正確に知るには、上ホイール１の下面と下ホイール２の上面との間の相対的な距離の変化を検出する必要がある。ところが、基準テーブル２２が固定されたキャリア駆動用ドライブシャフト１８と下ホイール２とは別体であるので、キャリア駆動用ドライブシャフト１８がベアリング１９等のがたつきなどに起因して軸方向に沿って若干移動すると、これがプローブ１０ｂの伸縮量の変化となって現れる。その結果、プローブ１０ｂの伸縮量の変化が上下のホイール１，２間の距離の変化に正確に追従しなくなり、その結果、変位量の検出誤差を招くことになる。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、上下のホイール間の相対的な距離の変化を高精度に検出することができ、これによって、被研磨材を確実に所望の厚み寸法になるまで研磨することができる研磨装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、被研磨材を押圧する上ホイールと、被研磨材を支持する下ホイールとを有し、上下のホイールの内の少なくとも下ホイールと前記被研磨材との間の相対的な速度差によって被研磨材を研磨する研磨装置において、次のようにしている。
【００１８】
すなわち、請求項１記載に係る発明では、前記上ホイールと下ホイールとの相対的な変位を検出する変位検出手段を備え、この変位検出手段は、前記上ホイールに対してこれと一体的に上下動するように接合される一方、前記変位検出手段の対向位置には変位検出基準位置を与える基準テーブルが配置されるとともに、この基準テーブルが前記下ホイールと一体に連結されていることを特徴としている。
【００１９】
これにより、基準テーブルは下ホイールと一体的に連結されているので、基準テーブルは正確に変位検出基準位置を与えることになる。したがって、上下のホイール間の相対的な距離の変化を直接かつ高精度に検出することができ、これによって、被研磨材を確実に所望の厚み寸法になるまで研磨することが可能となる。
【００２０】
請求項２記載に係る発明では、請求項１記載の構成において、前記下ホイールは円筒状をしたもので、この下ホイールには、略円筒状のホイール駆動用ドライブシャフトが同心に固定され、また、このホイール駆動用ドライブシャフト内には前記被研磨材を保持するキャリアを自公転駆動するキャリア駆動用ドライブシャフトが同心に配置され、このキャリア駆動用ドライブシャフトにはこれを駆動する伝動シャフトが連結される一方、前記下ホイールと基準テーブルとは前記キャリア駆動用ドライブシャフトに形成された貫通孔を上下に通って一体に連結されており、さらに、前記ホイール駆動用ドライブシャフトの内周壁に前記伝動シャフトが回転自在に取り付けられていることを特徴としている。
【００２１】
これにより、ホイール駆動用ドライブシャフトとキャリア駆動用ドライブシャフトをそれぞれ回転させる場合において、基準テーブルと下ホイールとを連結する部分とキャリア駆動用ドライブシャフトを駆動する伝動シャフトとの相対的な位置関係は変化しないので、互いに干渉することがない。このため、ホイール駆動用ドライブシャフトとキャリア駆動用ドライブシャフトとはそれぞれ独立して円滑に回転することができる。
【００２２】
請求項３記載に係る発明では、請求項２記載の構成において、前記伝動シャフトは、フレキシブルシャフトで構成されていることを特徴としている。
【００２３】
これにより、簡単な構成によってキャリア駆動用ドライブシャフトをモータで回転駆動することができる。
【００２４】
請求項４記載に係る発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の構成において、変位検出手段は、前記基準テーブルに対して接触するプローブを備えた接触式のものであることを特徴としている。
【００２５】
これにより、比較的簡単な構成でもって上下のホイール間の相対的な変位量を検出することができる。
【００２６】
請求項５記載に係る発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の構成において、変位検出手段は、前記基準テーブルに対して光を投受光する投受光部を備えた非接触式のものであることを特徴としている。
【００２７】
これにより、振動等の誤差要因を取り除くことができ、上下のホイール間の相対的な変位量をさらに一層精度良く検出することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００２９】
実施の形態１.
図１，図２は本発明の実施の形態１における研磨装置の断面図，斜視図であり、図６に示した従来技術と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００３０】
この実施の形態１の研磨装置は、被研磨材ｗの上下両面を同時に研磨できるようにしたものであって、被研磨材ｗを押圧する上ホイール１と、被研磨材ｗを支持する下ホイール２とを有し、両者１，２が回転軸心を一致させて配置されている。そして、上下のホイール１，２間には、被研磨材ｗを保持した状態で遊星回転されるキャリア３が上下のホイール１，２の周方向に沿って複数配置されている。
【００３１】
上ホイール１は、固定支持部材６に取り付けたエアシリンダ７によって上下動されるもので、この上ホイール１の中央にはエアシリンダ７の下端部に設けられ球状の押圧ヘッド８を保持する略球面状の保持部１ａが形成されている。
【００３２】
そして、エアシリンダ７の押圧ヘッド８に上下のホイール１，２の相対的な変位を検出するための接触式変位検出手段としての電気マイクロメータ１０が取り付けられている。この電気マイクロメータ１０は、押圧ヘッド８に固定された本体部１０ａに対して変位検出ロッドとしてのプローブ１０ｂが伸縮自在に設けられてなる。
【００３３】
一方、下ホイール２は短尺円筒状をしたもので、この下ホイール２には略円筒状のホイール駆動用ドライブシャフト１２が同心に配置固定されている。そして、このホイール駆動用ドライブシャフト１２は、ベアリング１３で回転自在に支持されるとともに、その下端部外周に形成された歯部１２ａにホイール駆動用モータ１５に直結されたギヤ１４が噛合されている。
【００３４】
また、ホイール駆動用ドライブシャフト１２内にはキャリア３を自公転駆動する略円筒状のキャリア駆動用ドライブシャフト３１がベアリング１９を介して同心に配置されている。このキャリア駆動用ドライブシャフト３１は、その中央に回転軸心方向に沿う貫通孔３１ａが、また、下端部外周に歯部３１ｂがそれぞれ形成されている。そして、この歯部３１ｂには、伝動シャフト３３の上端に固定されたギヤ３５が噛合され、また、伝動シャフト３３の下端に固定されたギヤ３６には、キャリア駆動用第１モータ２１に直結されたギヤ２０が噛合されている。さらに、伝動シャフト３３は、ホイール駆動用ドライブシャフト１２の内周壁にベアリング３８を介して回転自在に取り付けられている。
【００３５】
さらにまた、キャリア駆動用ドライブシャフト３１の上面には、その外周縁に沿って各キャリア３の外周部に形成されたギア状の凹凸部３ａに係合するインナピン２３が多数配列されている。
【００３６】
上記の電気マイクロメータ１０の対向位置には変位検出基準を与える基準テーブル２２が配置されており、この基準テーブル２２の平坦な上面にプローブ１０ｂの先端が当接している。そして、この基準テーブル２２と下ホイール２とがＵ字形の連結アーム３９によって互いに一体に結合されている。すなわち、この連結アーム３９は一端側がホイール駆動用ドライブシャフト１２の一部を上下に貫通して下ホイール２に結合され、また、他端側はキャリア駆動用ドライブシャフト３１の下側からその貫通孔３１ａを該キャリア駆動用ドライブシャフト３１と同軸をなすよう上方に貫通して基準テーブル２２に結合されている。
【００３７】
また、下ホイール２およびこれに固定されたホイール駆動用ドライブシャフト１２の外方には、キャリア３を自公転駆動するアウタリング２５がベアリング２６を介して同心に配置されている。このアウタリング２５は、その下端部外周に形成された歯部２５ａにキャリア駆動用第２モータ２８に直結されたギヤ２７が噛合され、また、上面の内周縁に沿って各キャリア３の前記凹凸部３ａに係合するアウタピン２９が多数配列されている。
【００３８】
そして、上記の内外の各ピン２３，２９がキャリア３に対して太陽歯車および内歯歯車の役目を果たしており、また、キャリア駆動用の第１モータ２１と第２モータ２８とは互いに同期回転されるようになっている。
【００３９】
次に、上記構成を有する研磨装置を用いて被研磨材ｗを研磨する場合の動作について説明する。
【００４０】
下ホイール２の上に被研磨材ｗを保持したキャリア３を配置してその外周の凹凸部３ａを各ピン２３，２９に係合させてから、エアシリンダ７を作動して押圧ヘッド８で上ホイール１を押圧することで、上下のホイール１，２で被研磨材ｗを挟圧する。
【００４１】
この状態で、上下のホイール１，２と被研磨材ｗとの間に砥粒液を介在させつつ、ホイール駆動用モータ１５を回転させるとともに、キャリア駆動用の第１モータ２１と第２モータ２８とを同期回転させる。これにより、ホイール駆動用ドライブシャフト１２と下ホイール２とはホイール駆動用モータ１５により回転駆動される。また、キャリア駆動用ドライブシャフト３１およびこれに固定されたインナピン２３は、キャリア駆動用第１モータ２１の駆動力が伝動シャフト３３を介して伝動されることで回転駆動される。さらに、アウタリング２５およびこれに固定されたアウタピン２９はキャリア駆動用第２モータ２８によりそれぞれ回転駆動される。
【００４２】
すると、被研磨材ｗを保持するキャリア３は、その外周の凹凸部３ａに係合するインナピン２３とアウタピン２９とによって自転されるとともに、上下のホイール１，２の周方向に公転される。したがって、キャリア３は被研磨材ｗとともに遊星運動を行いつつ、被研磨材ｗの上下面が共に上下のホイール１，２との間の相対的な速度差によって研磨される。
【００４３】
ここで、ホイール駆動用ドライブシャフト１２とキャリア駆動用ドライブシャフト３１とをそれぞれ回転させる場合において、伝動シャフト３３はホイール駆動用ドライブシャフト１２の内周壁にベアリング３８を介して回転自在に取り付けられているので、基準テーブル２２と下ホイール２とを連結する連結アーム３９と伝動シャフト３３との相対的な位置関係は変化しない。したがって、連結アーム３９と伝動シャフト３３とが互いに干渉することはなく、ホイール駆動用ドライブシャフト１２とキャリア駆動用ドライブシャフト３１とはそれぞれ独立して円滑に回転することができる。
【００４４】
上記のようにして、被研磨材ｗの上下面が次第に研磨されると、これに伴い、上ホイール１が下方に変位して上下のホイール１，２間の距離が次第に短くなる。その場合、基準テーブル２２は連結アーム３９を介して下ホイール２と一体に連結されているので、基準テーブル２２の上面と下ホイール２の上面との相対的な位置関係は不変であり、かつ、この基準テーブル２２の上面に電気式マイクロメータ１０のプローブ１０ｂの先端が当接しているので、上下のホイール１，２間の相対的な変位は、直接にプローブ１０ｂの伸縮量の変化となって現れる。したがって、従来問題になっていた下ホイール２の上下の変位やキャリア駆動用ドライブシャフト３１を保持するベアリング１９の振れなどの影響を受けることがない。
【００４５】
こうして、基準テーブル２２に当接している電気式マイクロメータ１０のプローブ１０ｂの伸縮量が変化すると、これに応じて電気マイクロメータ１０の本体部１０ａからは、その変化に対応した検出信号が出力される。そして、図外のコントローラは、この電気式マイクロメータ１０からの検出出力に基づいて被研磨材ｗの厚さが予め設定した目標値に一致したか否かを判断し、被研磨材ｗの厚さが目標値に一致した時点で各モータ１５，２１，２８を停止することにより、被研磨材ｗが所定の厚み寸法に仕上げられる。
【００４６】
このように、この実施の形態１において、基準テーブル２２は下ホイール２とが連結アーム３９で一体的に連結されているので、基準テーブル２２は正確に変位検出基準位置を与えることになる。したがって、上下のホイール１，２間の相対的な距離の変化を直接かつ高精度に検出することができ、これによって、被研磨材ｗを確実に所望の厚み寸法になるまで研磨することが可能となる。
【００４７】
実施の形態２.
図３は本発明の実施の形態２における研磨装置の断面図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００４８】
上記の実施の形態１では、伝動シャフト３３がギヤ２０，３６を介してキャリア駆動用第１モータ２１に連結されているが、この実施の形態２では、伝動シャフトをフレキシブルシャフト３４で構成している。このため、実施の形態１のようなギヤ２０，３６が省略され、その代わりに、フレキシブルシャフト３４の両端がベアリング３８，４０で回転自在に支持されている。
【００４９】
その他の構成は、実施の形態１の場合と基本的に同じであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５０】
この実施の形態２では、フレキシブルシャフト３４を使用することで、上記のように、実施の形態１のようなギヤ２０，３６を省略することができるので、簡単な構成によってキャリア駆動用第１モータ２１の動力をキャリア駆動用ドライブシャフト３１に伝えることが可能となる。
【００５１】
実施の形態３.
図４は本発明の実施の形態３における研磨装置の断面図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５２】
実施の形態１では、変位検出手段として接触式の電気式マイクロメータ１０を使用しているが、この実施の形態３では、変位検出手段４３として、発光素子４４ａと受光素子４４ｂとからなる投受光部４４を有する非接触式のものが使用されている。そして、この投受光部４４が押圧ヘッド８に固定されることで、投受光部４４が上ホイール１に対してこれと一体的に上下動するように接合されている。
【００５３】
その他の構成は、実施の形態１の場合と基本的に同じであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５４】
実施の形態１で使用されている電気マイクロメータ１０は接触式の変位検出手段であるため、ホイール駆動用ドライブシャフト１２の回転に伴うベアリング１３等の振れが直接プローブ１０ｂに伝わったり、プローブ１０ｂと基準テーブル２２との軸ずれ等に起因した検出誤差が生じる可能性がある。これに対して、この実施の形態３では、投受光部４４の発光素子４４ａからの光を基準テーブル２２の表面に投光し、その反射光を受光素子４４ｂで受光することにより上下のホイール１，２間の相対的な変位を非接触で検出できるので、振動等に起因する誤差要因を取り除くことができ、上下のホイール１，２間の相対的な変位量をさらに一層精度良く検出することができる。
【００５５】
実施の形態４.
図５は本発明の実施の形態４における研磨装置の断面図であり、図３に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５６】
実施の形態２では、変位検出手段として接触式の電気式マイクロメータ１０を使用しているが、この実施の形態４では、上記の実施の形態３の場合と同様に、変位検出手段４３として、発光素子４４ａと受光素子４４ｂとからなる投受光部４４を有する非接触式のものが使用されている。
【００５７】
その他の構成は、実施の形態２の場合と基本的に同じであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５８】
この実施の形態４においても、上下のホイール１，２間の相対的な変位を非接触で検出できるので、振動等に起因する誤差要因を取り除くことができ、上下のホイール１，２間の相対的な変位量をさらに一層精度良く検出することができる。
【００５９】
なお、上記の各実施の形態１〜４において、上下のホイール１，２とキャリア３の回転速度および回転方向については特別な制約はなく、被研磨材ｗを研磨できれば、その条件を任意に設定することができる。
【００６０】
また、上記の各実施の形態１〜４では、内外のピン２３，２９によってキャリア３を回転駆動しているが、ピン２３，２９の代わりにキャリア駆動用ドライブシャフト３１の外周部およびアウタリング２５の内周部にそれぞれ歯部を設けて太陽歯車および内歯歯車を構成し、これに合わせて、キャリア３を遊星歯車として構成することもできる。
【００６１】
さらに、各実施の形態１〜４の研磨装置は、被研磨材ｗの上下面を同時に研磨する構成であるが、本発明はこれに限らず、たとえば、キャリア駆動用ドライブシャフト３１やアウタリング２５を省略して、上ホイール１に被研磨材ｗを固定し、下ホイール２をホイール駆動用ドライブシャフト１２で回転駆動することで、被研磨材ｗの下面のみを研磨する構成のものについても適用することができる。さらには、上下のホイール１，２は固定した状態で、キャリア駆動用ドライブシャフト３１とアウタリング２５とでキャリア３のみを回転して被研磨材ｗを研磨する構成のものであってもよい。
【００６２】
要するに、上ホイール１で被研磨材ｗを押圧した状態で、少なくとも下ホイール２と被研磨材ｗとの間の相対的な速度差によって被研磨材ｗを研磨する構成の研磨装置であれば、本発明を広く適用することが可能である。
【００６３】
なお、実施の形態３，４の研磨装置では、変位検出手段４３において光を使用する非接触式のものを採用したが、本発明は光以外の渦電流や静電容量で変位を検出してもよい。
【００６４】
渦電流や静電容量を用いて変位の検出を行なった場合、光を使用したときよりも基準テーブルの表面形状（粗さ）に起因する誤差が小さくなる。
【００６５】
また、基準テーブルが導電体（金属）で構成される場合において、渦電流を使用すると、研磨粉や研磨液などの非金属性の物質がセンサと基準テーブル問に存在していても、変位検出信号の誤差は、光，静電容量やその他のものを使用して変位検出を行ったときの誤差より小さくなる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を奏する。
【００６７】
（１） 請求項１記載の発明における研磨装置は、基準テーブルは下ホイールと一体的に連結されているので、基準テーブルは正確に変位検出基準位置を与えることになる。したがって、上下のホイール間の相対的な距離の変化を直接かつ高精度に検出することができ、これによって、被研磨材を確実に所望の厚み寸法になるまで研磨することが可能となる。
【００６８】
（２） 請求項２記載の発明における研磨装置は、請求項１記載の発明の効果に加えて、ホイール駆動用ドライブシャフトとキャリア駆動用ドライブシャフトをそれぞれ回転させる場合において、基準テーブルと下ホイールとを連結する部分とキャリア駆動用ドライブシャフトを駆動する伝動シャフトとの相対的な位置関係が変化しないので、互いに干渉することがなく、ホイール駆動用ドライブシャフトとキャリア駆動用ドライブシャフトとはそれぞれ独立して円滑に回転することができる。
【００６９】
（３） 請求項３記載の発明における研磨装置は、請求項２記載の効果に加えて、フレキシブルシャフトを使用することで、一層簡単な構成によってキャリア駆動用ドライブシャフトをモータで回転駆動することができる。
【００７０】
（４） 請求項４記載の発明における研磨装置は、変位検出手段が接触式のものであるので、比較的簡単な構成でもって上下のホイール間の相対的な変位量を検出することができる。
【００７１】
（５） 請求項５記載の発明における研磨装置は、変位検出手段は非接触式のものであるので、振動等の誤差要因を取り除くことができ、上下のホイール間の相対的な変位量をさらに一層精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における研磨装置の断面図である。
【図２】実施の形態１の研磨装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２における研磨装置の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３における研磨装置の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４における研磨装置の断面図である。
【図６】従来の研磨装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 上ホイール
２ 下ホイール
３ キャリア
１０ 電気式マイクロメータ（変位検出手段）
１０ａ 本体部
１０ｂ プローブ
１２ ホイール駆動用ドライブシャフト
２２ 基準テーブル
２３ インナピン
２５ アウタリング
２９ アウタピン
３１ キャリア駆動用ドライブシャフト
３１ａ 貫通孔
３３ 伝動シャフト
３９ 連結アーム
４３ 変位検出手段
４４ 投受光部
４４ａ 発光素子
４４ｂ 受光素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨装置に係り、特には被研磨材の研磨量を精度良く測定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属、セラミック、半導体材料などの被研磨材の表面を研磨する研磨装置として、従来、たとえば、図６に示す構成のものが知られている。
【０００３】
この研磨装置は、被研磨材ｗの上下両面を同時に研磨できるようにしたものであって、被研磨材ｗを押圧する上ホイール１と、被研磨材ｗを支持する下ホイール２とを有し、両者１，２が回転軸心を一致させて配置されている。そして、上下のホイール１，２間には、被研磨材ｗを保持した状態で遊星回転されるキャリア３が上下のホイール１，２の周方向に沿って複数配置されている。
【０００４】
上ホイール１は、固定支持部材６に取り付けたエアシリンダ７によって上下動されるもので、この上ホイール１の上部中央にはエアシリンダ７の下端部に設けられた球状の押圧ヘッド８を保持する略球面状の保持部１ａが形成されている。
【０００５】
そして、エアシリンダ７の押圧ヘッド８に上下のホイール１，２の相対的な変位を検出するための変位検出手段としての電気マイクロメータ１０が取り付けられている。この電気マイクロメータ１０は、押圧ヘッド８に固定された本体部１０ａに対して変位検出ロッドとしてのプローブ１０ｂが伸縮自在に設けられてなる。
【０００６】
一方、下ホイール２は短尺円筒状をしたもので、この下ホイール２には略円筒状のホイール駆動用ドライブシャフト１２が同心に配置固定されている。そして、このホイール駆動用ドライブシャフト１２は、ベアリング１３で回転自在に支持されるとともに、その下端部外周に形成された歯部１２ａにホイール駆動用モータ１５に直結されたギヤ１４が噛合されている。
【０００７】
また、ホイール駆動用ドライブシャフト１２内にはキャリア３を自公転駆動するキャリア駆動用ドライブシャフト１８がベアリング１９を介して同心に配置されている。このキャリア駆動用ドライブシャフト１８は、その下端部外周に噛部１８ａが形成され、この噛部１８ａにキャリア駆動用第１モータ２１に直結されたギヤ２０が噛合されている。また、このキャリア駆動用ドライブシャフト１８の上部は拡径されて拡径部１８ｂが形成され、この拡径部１８ｂの上面中央には、電気マイクロメータ１０のプローブ１０ｂが当接する基準テーブル２２が一体に突設され、また、拡径部１８ｂの上面の外周縁に沿って各キャリア３の外周部に形成されたギア状の凹凸部３ａに係合するインナピン２３が多数配列されている。
【０００８】
また、下ホイール２およびこれに固定されたホイール駆動用ドライブシャフト１２の外方には、キャリア３を自転駆動するアウタリング２５がベアリング２６を介して同心に配置されている。このアウタリング２５は、その下端部外周に形成された歯部２５ａにキャリア駆動用第２モータ２８に直結されたギヤ２７が噛合され、また、上面の内周縁に沿って各キャリア３の前記凹凸部３ａに係合するアウタピン２９が多数配列されている。
【０００９】
そして、上記の内外の各ピン２３，２９がキャリア３に対して太陽歯車および内歯歯車の役目を果たしており、また、キャリア駆動用の第１モータ２１と第２モータ２８とは互いに同期回転されるようになっている。
【００１０】
従来の上記構成の研磨装置において、被研磨材ｗを研磨する際には、下ホイール２の上に被研磨材ｗを保持したキャリア３を配置してその外周の凹凸部３ａを各ピン２３，２９に係合させてから、エアシリンダ７を作動して押圧ヘッド８で上ホイール１を押圧することで、上下のホイール１，２で被研磨材ｗを挟圧する。
【００１１】
この状態で、上下のホイール１，２と被研磨材ｗとの間に砥粒液を介在させつつ、ホイール駆動用モータ１５を回転させるとともに、キャリア駆動用の第１モータ２１と第２モータ２８とを同期回転させる。これにより、ホイール駆動用ドライブシャフト１２と下ホイール２とはホイール駆動用モータ１５により、キャリア駆動用ドライブシャフト１８およびこれに固定されたインナピン２３はキャリア駆動用第１モータ２１により、アウタリング２５およびこれに固定されたアウタピン２９はキャリア駆動用第２モータ２８によりそれぞれ回転駆動される。
【００１２】
すると、被研磨材ｗを保持するキャリア３は、その外周の凹凸部３ａに係合するインナピン２３とアウタピン２９とによって自転されるとともに、上下のホイール１，２の周方向に公転される。したがって、キャリア３は被研磨材ｗとともに遊星運動を行いつつ、被研磨材ｗの上下面が共に上下のホイール１，２との間の相対的な速度差によって研磨される。
【００１３】
ここで、被研磨材ｗの上下面が研磨されると、これに伴い、上ホイール１が変位して上下のホイール１，２間の距離が次第に短くなる。すると、基準テーブル２２に当接している電気式マイクロメータ１０のプローブ１０ｂの伸縮量が変化するので、電気マイクロメータ１０の本体部１０ａからは、その変化に対応した検出信号が出力される。そして、図外のコントローラは、この電気式マイクロメータ１０からの検出出力に基づいて被研磨材ｗの厚さが予め設定した目標値に一致したか否かを判断し、被研磨材ｗの厚さが目標値に一致した時点で各モータ１５，２１，２８を停止することにより、被研磨材ｗが所定の厚み寸法に仕上げられる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の研磨装置においては、基準テーブル２２はキャリア駆動用ドライブシャフト１８の頂部に固定されており、このキャリア駆動用ドライブシャフト１８は、下ホイール２に対してベアリング１９を介して切り離されていて別体になっている。このため、ベアリング１９やキャリア駆動用ドライブシャフト１８の軸方向のがた付きがあると、電気式マイクロメータ１０のプローブ１０ｂの伸縮量の変化が上下のホイール１，２間の距離の変化に正確に追従せず、このため、被研磨材ｗの研磨量の検出誤差が生じていた。
【００１５】
すなわち、被研磨材ｗの研磨量を正確に知るには、上ホイール１の下面と下ホイール２の上面との間の相対的な距離の変化を検出する必要がある。ところが、基準テーブル２２が固定されたキャリア駆動用ドライブシャフト１８と下ホイール２とは別体であるので、キャリア駆動用ドライブシャフト１８がベアリング１９等のがたつきなどに起因して軸方向に沿って若干移動すると、これがプローブ１０ｂの伸縮量の変化となって現れる。その結果、プローブ１０ｂの伸縮量の変化が上下のホイール１，２間の距離の変化に正確に追従しなくなり、その結果、変位量の検出誤差を招くことになる。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、上下のホイール間の相対的な距離の変化を高精度に検出することができ、これによって、被研磨材を確実に所望の厚み寸法になるまで研磨することができる研磨装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、被研磨材を押圧する上ホイールと、被研磨材を支持する下ホイールとを有し、上下のホイールの内の少なくとも下ホイールと前記被研磨材との間の相対的な速度差によって被研磨材を研磨する研磨装置において、次のようにしている。
【００１８】
すなわち、請求項１記載に係る発明では、前記上ホイールと下ホイールとの相対的な変位を検出する変位検出手段を備え、この変位検出手段は、前記上ホイールに対してこれと一体的に上下動するように接合される一方、前記変位検出手段の対向位置には変位検出基準位置を与える基準テーブルが配置されるとともに、この基準テーブルが前記下ホイールと一体に連結されていることを特徴としている。
【００１９】
これにより、基準テーブルは下ホイールと一体的に連結されているので、基準テーブルは正確に変位検出基準位置を与えることになる。したがって、上下のホイール間の相対的な距離の変化を直接かつ高精度に検出することができ、これによって、被研磨材を確実に所望の厚み寸法になるまで研磨することが可能となる。
【００２０】
請求項２記載に係る発明では、請求項１記載の構成において、前記下ホイールは円筒状をしたもので、この下ホイールには、略円筒状のホイール駆動用ドライブシャフトが同心に固定され、また、このホイール駆動用ドライブシャフト内には前記被研磨材を保持するキャリアを自公転駆動するキャリア駆動用ドライブシャフトが同心に配置され、このキャリア駆動用ドライブシャフトにはこれを駆動する伝動シャフトが連結される一方、前記下ホイールと基準テーブルとは前記キャリア駆動用ドライブシャフトに形成された貫通孔を上下に通って一体に連結されており、さらに、前記ホイール駆動用ドライブシャフトの内周壁に前記伝動シャフトが回転自在に取り付けられていることを特徴としている。
【００２１】
これにより、ホイール駆動用ドライブシャフトとキャリア駆動用ドライブシャフトをそれぞれ回転させる場合において、基準テーブルと下ホイールとを連結する部分とキャリア駆動用ドライブシャフトを駆動する伝動シャフトとの相対的な位置関係は変化しないので、互いに干渉することがない。このため、ホイール駆動用ドライブシャフトとキャリア駆動用ドライブシャフトとはそれぞれ独立して円滑に回転することができる。
【００２２】
請求項３記載に係る発明では、請求項２記載の構成において、前記伝動シャフトは、フレキシブルシャフトで構成されていることを特徴としている。
【００２３】
これにより、簡単な構成によってキャリア駆動用ドライブシャフトをモータで回転駆動することができる。
【００２４】
請求項４記載に係る発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の構成において、変位検出手段は、前記基準テーブルに対して接触するプローブを備えた接触式のものであることを特徴としている。
【００２５】
これにより、比較的簡単な構成でもって上下のホイール間の相対的な変位量を検出することができる。
【００２６】
請求項５記載に係る発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の構成において、変位検出手段は、前記基準テーブルに対して光を投受光する投受光部を備えた非接触式のものであることを特徴としている。
【００２７】
これにより、振動等の誤差要因を取り除くことができ、上下のホイール間の相対的な変位量をさらに一層精度良く検出することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００２９】
実施の形態１.
図１，図２は本発明の実施の形態１における研磨装置の断面図，斜視図であり、図６に示した従来技術と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００３０】
この実施の形態１の研磨装置は、被研磨材ｗの上下両面を同時に研磨できるようにしたものであって、被研磨材ｗを押圧する上ホイール１と、被研磨材ｗを支持する下ホイール２とを有し、両者１，２が回転軸心を一致させて配置されている。そして、上下のホイール１，２間には、被研磨材ｗを保持した状態で遊星回転されるキャリア３が上下のホイール１，２の周方向に沿って複数配置されている。
【００３１】
上ホイール１は、固定支持部材６に取り付けたエアシリンダ７によって上下動されるもので、この上ホイール１の中央にはエアシリンダ７の下端部に設けられ球状の押圧ヘッド８を保持する略球面状の保持部１ａが形成されている。
【００３２】
そして、エアシリンダ７の押圧ヘッド８に上下のホイール１，２の相対的な変位を検出するための接触式変位検出手段としての電気マイクロメータ１０が取り付けられている。この電気マイクロメータ１０は、押圧ヘッド８に固定された本体部１０ａに対して変位検出ロッドとしてのプローブ１０ｂが伸縮自在に設けられてなる。
【００３３】
一方、下ホイール２は短尺円筒状をしたもので、この下ホイール２には略円筒状のホイール駆動用ドライブシャフト１２が同心に配置固定されている。そして、このホイール駆動用ドライブシャフト１２は、ベアリング１３で回転自在に支持されるとともに、その下端部外周に形成された歯部１２ａにホイール駆動用モータ１５に直結されたギヤ１４が噛合されている。
【００３４】
また、ホイール駆動用ドライブシャフト１２内にはキャリア３を自公転駆動する略円筒状のキャリア駆動用ドライブシャフト３１がベアリング１９を介して同心に配置されている。このキャリア駆動用ドライブシャフト３１は、その中央に回転軸心方向に沿う貫通孔３１ａが、また、下端部外周に歯部３１ｂがそれぞれ形成されている。そして、この歯部３１ｂには、伝動シャフト３３の上端に固定されたギヤ３５が噛合され、また、伝動シャフト３３の下端に固定されたギヤ３６には、キャリア駆動用第１モータ２１に直結されたギヤ２０が噛合されている。さらに、伝動シャフト３３は、ホイール駆動用ドライブシャフト１２の内周壁にベアリング３８を介して回転自在に取り付けられている。
【００３５】
さらにまた、キャリア駆動用ドライブシャフト３１の上面には、その外周縁に沿って各キャリア３の外周部に形成されたギア状の凹凸部３ａに係合するインナピン２３が多数配列されている。
【００３６】
上記の電気マイクロメータ１０の対向位置には変位検出基準を与える基準テーブル２２が配置されており、この基準テーブル２２の平坦な上面にプローブ１０ｂの先端が当接している。そして、この基準テーブル２２と下ホイール２とがＵ字形の連結アーム３９によって互いに一体に結合されている。すなわち、この連結アーム３９は一端側がホイール駆動用ドライブシャフト１２の一部を上下に貫通して下ホイール２に結合され、また、他端側はキャリア駆動用ドライブシャフト３１の下側からその貫通孔３１ａを該キャリア駆動用ドライブシャフト３１と同軸をなすよう上方に貫通して基準テーブル２２に結合されている。
【００３７】
また、下ホイール２およびこれに固定されたホイール駆動用ドライブシャフト１２の外方には、キャリア３を自公転駆動するアウタリング２５がベアリング２６を介して同心に配置されている。このアウタリング２５は、その下端部外周に形成された歯部２５ａにキャリア駆動用第２モータ２８に直結されたギヤ２７が噛合され、また、上面の内周縁に沿って各キャリア３の前記凹凸部３ａに係合するアウタピン２９が多数配列されている。
【００３８】
そして、上記の内外の各ピン２３，２９がキャリア３に対して太陽歯車および内歯歯車の役目を果たしており、また、キャリア駆動用の第１モータ２１と第２モータ２８とは互いに同期回転されるようになっている。
【００３９】
次に、上記構成を有する研磨装置を用いて被研磨材ｗを研磨する場合の動作について説明する。
【００４０】
下ホイール２の上に被研磨材ｗを保持したキャリア３を配置してその外周の凹凸部３ａを各ピン２３，２９に係合させてから、エアシリンダ７を作動して押圧ヘッド８で上ホイール１を押圧することで、上下のホイール１，２で被研磨材ｗを挟圧する。
【００４１】
この状態で、上下のホイール１，２と被研磨材ｗとの間に砥粒液を介在させつつ、ホイール駆動用モータ１５を回転させるとともに、キャリア駆動用の第１モータ２１と第２モータ２８とを同期回転させる。これにより、ホイール駆動用ドライブシャフト１２と下ホイール２とはホイール駆動用モータ１５により回転駆動される。また、キャリア駆動用ドライブシャフト３１およびこれに固定されたインナピン２３は、キャリア駆動用第１モータ２１の駆動力が伝動シャフト３３を介して伝動されることで回転駆動される。さらに、アウタリング２５およびこれに固定されたアウタピン２９はキャリア駆動用第２モータ２８によりそれぞれ回転駆動される。
【００４２】
すると、被研磨材ｗを保持するキャリア３は、その外周の凹凸部３ａに係合するインナピン２３とアウタピン２９とによって自転されるとともに、上下のホイール１，２の周方向に公転される。したがって、キャリア３は被研磨材ｗとともに遊星運動を行いつつ、被研磨材ｗの上下面が共に上下のホイール１，２との間の相対的な速度差によって研磨される。
【００４３】
ここで、ホイール駆動用ドライブシャフト１２とキャリア駆動用ドライブシャフト３１とをそれぞれ回転させる場合において、伝動シャフト３３はホイール駆動用ドライブシャフト１２の内周壁にベアリング３８を介して回転自在に取り付けられているので、基準テーブル２２と下ホイール２とを連結する連結アーム３９と伝動シャフト３３との相対的な位置関係は変化しない。したがって、連結アーム３９と伝動シャフト３３とが互いに干渉することはなく、ホイール駆動用ドライブシャフト１２とキャリア駆動用ドライブシャフト３１とはそれぞれ独立して円滑に回転することができる。
【００４４】
上記のようにして、被研磨材ｗの上下面が次第に研磨されると、これに伴い、上ホイール１が下方に変位して上下のホイール１，２間の距離が次第に短くなる。その場合、基準テーブル２２は連結アーム３９を介して下ホイール２と一体に連結されているので、基準テーブル２２の上面と下ホイール２の上面との相対的な位置関係は不変であり、かつ、この基準テーブル２２の上面に電気式マイクロメータ１０のプローブ１０ｂの先端が当接しているので、上下のホイール１，２間の相対的な変位は、直接にプローブ１０ｂの伸縮量の変化となって現れる。したがって、従来問題になっていた下ホイール２の上下の変位やキャリア駆動用ドライブシャフト３１を保持するベアリング１９の振れなどの影響を受けることがない。
【００４５】
こうして、基準テーブル２２に当接している電気式マイクロメータ１０のプローブ１０ｂの伸縮量が変化すると、これに応じて電気マイクロメータ１０の本体部１０ａからは、その変化に対応した検出信号が出力される。そして、図外のコントローラは、この電気式マイクロメータ１０からの検出出力に基づいて被研磨材ｗの厚さが予め設定した目標値に一致したか否かを判断し、被研磨材ｗの厚さが目標値に一致した時点で各モータ１５，２１，２８を停止することにより、被研磨材ｗが所定の厚み寸法に仕上げられる。
【００４６】
このように、この実施の形態１において、基準テーブル２２は下ホイール２とが連結アーム３９で一体的に連結されているので、基準テーブル２２は正確に変位検出基準位置を与えることになる。したがって、上下のホイール１，２間の相対的な距離の変化を直接かつ高精度に検出することができ、これによって、被研磨材ｗを確実に所望の厚み寸法になるまで研磨することが可能となる。
【００４７】
実施の形態２.
図３は本発明の実施の形態２における研磨装置の断面図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００４８】
上記の実施の形態１では、伝動シャフト３３がギヤ２０，３６を介してキャリア駆動用第１モータ２１に連結されているが、この実施の形態２では、伝動シャフトをフレキシブルシャフト３４で構成している。このため、実施の形態１のようなギヤ２０，３６が省略され、その代わりに、フレキシブルシャフト３４の両端がベアリング３８，４０で回転自在に支持されている。
【００４９】
その他の構成は、実施の形態１の場合と基本的に同じであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５０】
この実施の形態２では、フレキシブルシャフト３４を使用することで、上記のように、実施の形態１のようなギヤ２０，３６を省略することができるので、簡単な構成によってキャリア駆動用第１モータ２１の動力をキャリア駆動用ドライブシャフト３１に伝えることが可能となる。
【００５１】
実施の形態３.
図４は本発明の実施の形態３における研磨装置の断面図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５２】
実施の形態１では、変位検出手段として接触式の電気式マイクロメータ１０を使用しているが、この実施の形態３では、変位検出手段４３として、発光素子４４ａと受光素子４４ｂとからなる投受光部４４を有する非接触式のものが使用されている。そして、この投受光部４４が押圧ヘッド８に固定されることで、投受光部４４が上ホイール１に対してこれと一体的に上下動するように接合されている。
【００５３】
その他の構成は、実施の形態１の場合と基本的に同じであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５４】
実施の形態１で使用されている電気マイクロメータ１０は接触式の変位検出手段であるため、ホイール駆動用ドライブシャフト１２の回転に伴うベアリング１３等の振れが直接プローブ１０ｂに伝わったり、プローブ１０ｂと基準テーブル２２との軸ずれ等に起因した検出誤差が生じる可能性がある。これに対して、この実施の形態３では、投受光部４４の発光素子４４ａからの光を基準テーブル２２の表面に投光し、その反射光を受光素子４４ｂで受光することにより上下のホイール１，２間の相対的な変位を非接触で検出できるので、振動等に起因する誤差要因を取り除くことができ、上下のホイール１，２間の相対的な変位量をさらに一層精度良く検出することができる。
【００５５】
実施の形態４.
図５は本発明の実施の形態４における研磨装置の断面図であり、図３に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５６】
実施の形態２では、変位検出手段として接触式の電気式マイクロメータ１０を使用しているが、この実施の形態４では、上記の実施の形態３の場合と同様に、変位検出手段４３として、発光素子４４ａと受光素子４４ｂとからなる投受光部４４を有する非接触式のものが使用されている。
【００５７】
その他の構成は、実施の形態２の場合と基本的に同じであるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５８】
この実施の形態４においても、上下のホイール１，２間の相対的な変位を非接触で検出できるので、振動等に起因する誤差要因を取り除くことができ、上下のホイール１，２間の相対的な変位量をさらに一層精度良く検出することができる。
【００５９】
なお、上記の各実施の形態１〜４において、上下のホイール１，２とキャリア３の回転速度および回転方向については特別な制約はなく、被研磨材ｗを研磨できれば、その条件を任意に設定することができる。
【００６０】
また、上記の各実施の形態１〜４では、内外のピン２３，２９によってキャリア３を回転駆動しているが、ピン２３，２９の代わりにキャリア駆動用ドライブシャフト３１の外周部およびアウタリング２５の内周部にそれぞれ歯部を設けて太陽歯車および内歯歯車を構成し、これに合わせて、キャリア３を遊星歯車として構成することもできる。
【００６１】
さらに、各実施の形態１〜４の研磨装置は、被研磨材ｗの上下面を同時に研磨する構成であるが、本発明はこれに限らず、たとえば、キャリア駆動用ドライブシャフト３１やアウタリング２５を省略して、上ホイール１に被研磨材ｗを固定し、下ホイール２をホイール駆動用ドライブシャフト１２で回転駆動することで、被研磨材ｗの下面のみを研磨する構成のものについても適用することができる。さらには、上下のホイール１，２は固定した状態で、キャリア駆動用ドライブシャフト３１とアウタリング２５とでキャリア３のみを回転して被研磨材ｗを研磨する構成のものであってもよい。
【００６２】
要するに、上ホイール１で被研磨材ｗを押圧した状態で、少なくとも下ホイール２と被研磨材ｗとの間の相対的な速度差によって被研磨材ｗを研磨する構成の研磨装置であれば、本発明を広く適用することが可能である。
【００６３】
なお、実施の形態３，４の研磨装置では、変位検出手段４３において光を使用する非接触式のものを採用したが、本発明は光以外の渦電流や静電容量で変位を検出してもよい。
【００６４】
渦電流や静電容量を用いて変位の検出を行なった場合、光を使用したときよりも基準テーブルの表面形状（粗さ）に起因する誤差が小さくなる。
【００６５】
また、基準テーブルが導電体（金属）で構成される場合において、渦電流を使用すると、研磨粉や研磨液などの非金属性の物質がセンサと基準テーブル問に存在していても、変位検出信号の誤差は、光，静電容量やその他のものを使用して変位検出を行ったときの誤差より小さくなる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を奏する。
【００６７】
（１） 請求項１記載の発明における研磨装置は、基準テーブルは下ホイールと一体的に連結されているので、基準テーブルは正確に変位検出基準位置を与えることになる。したがって、上下のホイール間の相対的な距離の変化を直接かつ高精度に検出することができ、これによって、被研磨材を確実に所望の厚み寸法になるまで研磨することが可能となる。
【００６８】
（２） 請求項２記載の発明における研磨装置は、請求項１記載の発明の効果に加えて、ホイール駆動用ドライブシャフトとキャリア駆動用ドライブシャフトをそれぞれ回転させる場合において、基準テーブルと下ホイールとを連結する部分とキャリア駆動用ドライブシャフトを駆動する伝動シャフトとの相対的な位置関係が変化しないので、互いに干渉することがなく、ホイール駆動用ドライブシャフトとキャリア駆動用ドライブシャフトとはそれぞれ独立して円滑に回転することができる。
【００６９】
（３） 請求項３記載の発明における研磨装置は、請求項２記載の効果に加えて、フレキシブルシャフトを使用することで、一層簡単な構成によってキャリア駆動用ドライブシャフトをモータで回転駆動することができる。
【００７０】
（４） 請求項４記載の発明における研磨装置は、変位検出手段が接触式のものであるので、比較的簡単な構成でもって上下のホイール間の相対的な変位量を検出することができる。
【００７１】
（５） 請求項５記載の発明における研磨装置は、変位検出手段は非接触式のものであるので、振動等の誤差要因を取り除くことができ、上下のホイール間の相対的な変位量をさらに一層精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における研磨装置の断面図である。
【図２】実施の形態１の研磨装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２における研磨装置の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３における研磨装置の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４における研磨装置の断面図である。
【図６】従来の研磨装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 上ホイール
２ 下ホイール
３ キャリア
１０ 電気式マイクロメータ（変位検出手段）
１０ａ 本体部
１０ｂ プローブ
１２ ホイール駆動用ドライブシャフト
２２ 基準テーブル
２３ インナピン
２５ アウタリング
２９ アウタピン
３１ キャリア駆動用ドライブシャフト
３１ａ 貫通孔
３３ 伝動シャフト
３９ 連結アーム
４３ 変位検出手段
４４ 投受光部
４４ａ 発光素子
４４ｂ 受光素子
Claims (5)
- 被研磨材を押圧する上ホイールと、被研磨材を支持する下ホイールとを有し、上下のホイールの内の少なくとも下ホイールと前記被研磨材との間の相対的な速度差によって前記被研磨材を研磨する研磨装置において、前記上ホイールと下ホイールとの相対的な変位を検出する変位検出手段を備え、この変位検出手段は、前記上ホイールに対してこれと一体的に上下動するように接合される一方、前記変位検出手段の対向位置には変位検出基準位置を与える基準テーブルが配置されるとともに、この基準テーブルが前記下ホイールと一体に連結されていることを特徴とする研磨装置。
- 前記下ホイールは円筒状をしたもので、この下ホイールには、略円筒状のホイール駆動用ドライブシャフトが同心に固定され、また、このホイール駆動用ドライブシャフト内には前記被研磨材を保持するキャリアを自公転駆動するキャリア駆動用ドライブシャフトが同心に配置され、このキャリア駆動用ドライブシャフトにはこれを駆動する伝動シャフトが連結される一方、前記下ホイールと基準テーブルとは前記キャリア駆動用ドライブシャフトに形成された貫通孔を上下に通って一体に連結されており、さらに、前記ホイール駆動用ドライブシャフトの内周壁に前記伝動シャフトが回転自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
- 前記伝動シャフトは、フレキシブルシャフトで構成されていることを特徴とする請求項２記載の研磨装置。
- 前記変位検出手段は、前記基準テーブルに対して接触するプローブを備えた接触式のものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記変位検出手段は、前記基準テーブルに対して光を投受光する投受光部を備えた非接触式のものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の研磨装置。
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