JP6786244B2 - 定圧加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、定圧加工装置に関する。

従来より、被加工体に対して一定の圧力ないし荷重を加えつつ加工を行う定圧加工装置の１つに、例えば半導体材料からなるウェハの表面等を研磨する研磨装置が知られている。このような研磨装置としては、例えば国際公開２０１３／０３８５７３号（特許文献１）に記載されているような、回転駆動される研磨パッドを用いるタイプのものが知られている。一般に、研磨パッドは、回転軸の先端に設けられており、回転機構及び回転軸を含む研磨パッドが弾性機構を介してヘッドに支持されている。ヘッドは、駆動機構を介して装置本体に支持されている。

駆動機構の制御方法としては、例えば特開昭５９−２１９１５２号公報（特許文献２）に記載されているような、位置制御と荷重制御とを組み合わせた方法が採用され得る。この制御方法は、研磨パッドがウェハに接触して研磨時の目標荷重が達成されるまでは、当該研磨パッドの位置（座標）に基づいて駆動機構を制御（位置制御）し、前記目標荷重が達成された後は、研磨パッドとウェハとの接触面に生じる圧力に基づいて駆動機構を制御（荷重制御）する、という方法である。研磨時の目標荷重が達成される時のヘッドの位置（Ｚ座標）は、研磨パッドの研磨面の面積と弾性機構のバネ定数とに基づいて決定される。

研磨パッドに加わる荷重は、例えば、研磨パッドの回転軸の上方に設けられた荷重測定部（例えばロードセル）によって測定され得る。測定の手順は次の通りである。すなわち、Ｚ座標軸（鉛直方向軸）に沿ってヘッドが下降（ウェハに近接する方向に移動）され、研磨パッドの研磨面がウェハに押し当てられる。これに伴って、弾性機構（コイルバネ）が変形し、ヘッドに対して研磨パッド及び回転軸が上方に相対移動される。これにより、回転軸の上端部が荷重測定部に押し付けられ、回転軸が当該荷重測定部を押す力が測定される。そして、荷重測定部によって測定される力が目標荷重となるように、ヘッドのＺ座標値が調整される。

以上のような研磨装置では、研磨パッドの回転軸が例えばリニアガイドを介して支持されている。このため、研磨パッドがヘッドに対して上下方向に移動する際に摺動抵抗が発生し、荷重測定部によって測定される力に誤差が生じてしまう。このような誤差は、ワークに対して高精度の定圧加工を行うに際して問題である。

国際公開２０１３／０３８５７３号 特開昭５９−２１９１５２号公報

本発明は、以上の問題に鑑みて創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、研磨パッドに加わる荷重を正確に評価することができ、ワークに対して高精度の定圧加工を行うことが可能な定圧加工装置を提供することである。

本発明の定圧加工装置は、
被加工体を加工する加工部と、
前記加工部を支持する支持体と、
前記加工部に加わる荷重を、前記支持体を介して測定する荷重測定部と、
前記支持体を回転自在に支持する回転軸部材と、
前記回転軸部材に連結され、当該回転軸部材を上下方向に移動させる駆動機構と、
を備え、
前記荷重測定部と前記回転軸部材の回転軸線との離間距離が調整可能である。

本発明によれば、加工部を支持する支持体が回転軸部材によって回転自在に支持されているため、リニアガイドが不要となる。このことにより、荷重測定部によって測定される力に誤差を生じさせていた摺動抵抗が発生しなくなるため、研磨パッドに加わる荷重を正確に評価することができ、ワークに対して高精度の定圧加工を行うことが可能な定圧加工装置を提供することができる。

好ましくは、前記回転軸部材は、静圧気体軸受である。この場合、支持体が回転軸部材まわりに回動する際に生じる抵抗が実質的にゼロであるため、研磨パッドに加わる荷重を一層正確に評価することができ、ワークに対して一層高精度の定圧加工を行うことが可能な定圧加工装置を提供することができる。

また、前記回転軸部材は、回転軸と当該回転軸を支持する支持部とを有し、前記支持部には、前記支持体を前記回転軸まわりに付勢する弾性機構が設けられていることが好ましい。

この場合、弾性機構が、加工部の自重によって支持体に加えられる回転軸まわりのモーメントを打ち消す方向に当該支持体を付勢することにより、研磨パッドがワークに押し当てられているか否かに拘わらず、支持体が加工部の自重によって不所望に回転してしまうことを防止することができる。更に、荷重測定装置が例えばロードセルである場合、当該ロードセルによって正確に荷重を測定するためには、研磨パッドがワークに押し当てられているか否かに拘わらずロードセルに支持体が押し当てられていることが望ましいのであるが、このことが弾性機構の採用により、容易に維持される。

前記弾性機構は、コイルバネを有することが好ましい。この場合、低コストで弾性機構を実現することができる。

また、前記荷重測定部は、ロードセルを有することが好ましい。この場合、荷重の測定が容易である。

あるいは、前記荷重測定部は、スケールを有することが好ましい。この場合、支持体の位置（位相）と弾性機構のバネ定数とに基づいて、容易に荷重を測定することができる。

更に、前記荷重測定部と前記回転軸部材の回転軸線との離間距離が調整可能であることが好ましい。この場合、荷重測定装置の測定感度を所望に調整することができる。すなわち、荷重測定装置を回転軸部材の回転軸線に近接させれば、測定感度が高まり、同一の荷重検出装置によってより小さな力を高精度で測定することができる。他方、荷重測定装置を回転軸部材の回転軸線から離間させれば、測定感度が低下（許容される入力荷重が増大）し、同一の荷重検出装置によってより大きな力を測定することができる。

好ましくは、前記支持体は、前記回転軸部材の回転軸線を通る水平面に対して傾斜した本体部を有している。この場合、研磨時にヘッドを大きく下降させる必要が無いため、例えば前記回転軸部材の支持部がワークに干渉することが防止され得る。

本発明によれば、荷重測定部によって測定される力に誤差を生じさせていた摺動抵抗が発生しなくなるため、研磨パッドに加わる荷重を正確に評価することができ、ワークに対して高精度の定圧加工を行うことが可能な定圧加工装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態による定圧加工装置を示す概略斜視図である。 図１の定圧加工装置を示す概略正面図である。 図１の定圧加工装置を示す概略側面図である。 図１の定圧加工装置に採用されている制御装置のブロック図である。

以下に、添付の図面を参照して本発明の一実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態による定圧加工装置を示す概略斜視図であり、図２は、図１の定圧加工装置を示す概略正面図であり、図３は、図１の定圧加工装置を示す概略側面図である。本実施の形態において、図１乃至図３の定圧加工装置は、研磨装置１００であり、ベッド７０と、ベッド７０上に設けられ、被加工体（ウェハＷ）を保持する保持部としてのテーブル６０と、テーブル６０に保持された被研磨材を研磨する研磨体１０と、研磨体１０を支持するヘッド３０と、アーム２２を介してヘッド３０を装置本体２０に対してＺ座標方向（図１乃至図３における上下方向）に移動させる駆動機構２４と、駆動機構２４に接続され当該駆動機構２４を制御する制御部５０（図１参照）と、を備えている。

このうちテーブル（保持部）６０は、被研磨材としての円盤状のウェハＷを保持するものである。テーブル６０は、ベッド７０上に配置された直方体状の支持ブロック６１により支持されている。

また、研磨体１０は、テーブル６０に保持されたウェハＷを研磨するものである。この研磨体１０は、図１乃至図３に示すように、スピンドル１１と、当該スピンドル１１の一端部（図１乃至図３における下端部）に取り付けられた研磨パッド１２と、を有している。本実施の形態の研磨パッド１２には、直径が１０ｍｍの円盤状のものが採用されている。

本実施の形態の装置本体２０は、ヘッド３０をウェハＷに対して相対移動させる駆動機構２４を介して当該ヘッド３０を支持するものである。装置本体２０は、図１乃至図３に示すように、直方体状のコラム２１と、コラム２１の一側面２１ａ上に駆動機構２４を介して一端が支持された円柱状のアーム２２と、コラム２１を上面２３ａにおいて支持する直方体状のベース２３と、を有している。後に詳述されるが、アーム２２は、静圧気体軸受３１のハウジングを兼ねている。アーム２２の他端にはヘッド３０が取り付けられており、駆動機構２４によってアーム２２がコラム２１の前記一側面２１ａ上を鉛直方向（図１乃至図３のＺ座標方向）に移動されるようになっている。これにより、ヘッド３０のＺ座標方向の位置決めが行われるようになっている。

また、本実施の形態のコラム２１は、既知の駆動機構によって、ベース２３上をアーム２２の長さ方向（図１乃至図３のＸ座標方向）に移動されるようになっており、これにより、ヘッド３０のＸ座標方向の位置決めが行われるようになっている。

また、図１に示すように、ベッド７０は、テーブル６０の支持ブロック６１及び装置本体２０を支持するものである。テーブル６０及び支持ブロック６１は、ベッド７０の上面において、研磨体１０に対応する位置に配置されている。本実施の形態では、支持ブロック６１の下面には、ベッド７０上に図１乃至図３のＹ座標方向に沿って刻まれた２本の平行溝７１に係合する突条６２が設けられており、当該支持ブロック６１は当該２本の平行溝７１に沿って移動され得るようになっている。これにより、テーブル６０のＹ座標方向の位置決め、すなわち、テーブル６０に対するヘッド３０のＹ座標方向の位置決めが行われるようになっている。本実施の形態のテーブル６０は、例えば直径が２００ｍｍの載置面６０ａを有している。

次に、ヘッド３０の構成について更に説明する。図１乃至図３に示すように、本実施の形態のヘッド３０は、研磨体１０を支持するものであり、駆動機構２４に一端が固定された静圧気体軸受３１と、当該静圧気体軸受３１の他端に固定された矩形のプレート３２と、静圧気体軸受３１の回転軸(不図示)に支持された回転軸部材としてのブラケット３３と、ブラケット３３の一端部に固定された、研磨体１０を回転駆動させるための回転駆動機構３４と、を有している。

図１乃至図３に示すように、静圧気体軸受３１は、Ｙ軸方向に延びる円筒状のハウジングを有している。ハウジング内には、回転軸（スピンドル）が収容されていて、図示されていないが、この回転軸の駆動機構２４の遠位側の端部がハウジングの外に露出している。静圧気体軸受３１は、回転軸（スピンドル）を高圧気体の圧力によりハウジングの内面に非接触の状態で回転可能に支持するタイプの軸受であり、他の方式の軸受と比較して、摩擦損失が極めて少なく、回転精度が高い。

プレート３２は、後述されるロードセル３７及び弾性機構を静圧気体軸受３１に対して固定するためのものである。このプレート３２は、Ｚ軸に平行な１対の辺とＸ軸に平行な一対の辺とを有する矩形の平板から構成されており、中心（対角線の交点）の位置に貫通孔３２ｈが形成されている。この貫通孔３２ｈから、静圧気体軸受３１の回転軸（スピンドル）の先端が突出している。当該回転軸の先端には、プレート３２を挟んでブラケット３３が固定されている。

図１乃至図３に示すように、ブラケット３３は、板状の部材であり、本体部３３ａと一方の端部（図１及び図３における左下端部、図２における下端部）に形成された折り曲げ部３３ｂとを有している。図３に示すように、本体部３３ａは、静圧気体軸受３１の回転軸を通る水平面に対して４５°の角度をなしている。折り曲げ部３３ｂは、本体部３３ａに対して１３５°の角度をなしており、水平方向に延在している。なお、研磨パッド１２がウェハＷに押し当てられると、その際にウェハＷから研磨パッド１２に加えられる力によってブラケット３３がロードセル３７を押圧し、当該ロードセル３７内のひずみゲージ（不図示）にひずみが生じる。このひずみに伴って研磨パッド１２がわずかに鉛直上方に変位する。この変位は、厳密にはブラケット３３の長さ方向（図１及び図２における左下から右上に向かう方向）に対して垂直な方向の変位であるため、研磨パッド１２の変位には鉛直成分に加えて水平成分も含まれる。これは、前述の通り、本体部３３ａが前記水平面に対して４５°の角度をなしているからである。しかしながら、前述のひずみは数μｍ程度であり、更に、研磨パッド１２自体がクッション性を有するため、当該水平成分については事実上無視することができる。

研磨パッド１２の変位の水平成分を無くすためには、折り曲げ部３３ｂを無くし、ブラケット３３を水平にして静圧気体軸受３１の回転軸に支持させることが効果的ではあるが、この場合、研磨パッド１２の位置が図示されている例よりも鉛直上方に移動してしまうため、研磨時にヘッド３０を駆動機構２４によって大きく下降させる必要がある。この場合、例えばプレート３２の下端部がテーブル６０やウェハＷと干渉してしまい、所望の加工を行うことが困難になる。この問題を回避するためには、ブラケット３３の長さを大幅に増大させれば良いが、この場合、静圧気体軸受３１の回転軸に加わる荷重が大幅に増大し、静圧気体軸受３１の適正な動作が不可能になる恐れがある。このため、本実施の形態のブラケット３３は、前述の通り、本体部３３ａが静圧気体軸受３１の回転軸を通る水平面に対して４５°の角度を成し、折り曲げ部が水平となるように構成されているのである。

図１乃至図３に示すように、プレート３２には弾性機構が取り付けられている。弾性機構は、回転駆動機構３４の自重によってブラケット３３が不所望に回転してしまうことを防止するためのものである。本実施の形態の弾性機構は、第１コイルバネ３５と第２コイルバネ３６とを有している。具体的には、プレート３２には、静圧気体軸受３１の回転軸線を通る水平面よりも下方に第１凸部３２ａが形成され、当該水平面よりも上方に第２凸部３２ｂが形成されている。そして、第１コイルバネ３５は、一端が第１凸部３２ａに固定され、他端が前記水平面よりも下方でブラケット３３の下面に当接している。他方、第２コイルバネ３６は、一端が第２凸部３２ｂに固定され、他端が前記水平面よりも上方でブラケット３３の上面に当接している。この状態で、第１及び第２コイルバネ３５、３６は、いずれも圧縮状態となっている。

前述したように、本体部３３ａは、静圧気体軸受３１の回転軸を通る水平面に対して４５°の角度を成しているが、これは、第１及び第２コイルバネ３５、３６が圧縮状態となっている時の本体部３３ａの姿勢である。すなわち、本実施の形態では、回転駆動機構３４及び回転体１０の自重に起因するモーメントによってブラケット３３から第１及び第２コイルバネ３５、３６に加えられる力が予め評価され、この力と第１及び第２コイルバネ３５、３６のバネ定数とにより当該第１及び第２コイルバネ３５、３６の圧縮変形量が予測されることによって、第１及び第２コイルバネ３５、３６のバネ定数、自然長、第１及び第２凸部３２ａ、３２ｂの設置位置等が決定されている。なお、本実施の形態では２本のコイルバネ３５、３６が採用されているが、所望の付勢力が実現されれば、１本のみでも良いし、あるいは３本以上でも良い。

図１及び図３に示すように、プレート３２には荷重測定部としてロードセル３７が取り付けられている。ロードセル３７は、研磨体１０によってウェハＷに加えられる荷重を評価するためのものである。ロードセル３７は、例えば、ブラケット３３の静圧気体軸受３１の回転軸を通る水平面よりも上側に存在する領域の下面に当接して取り付けられている。前述の通り、ブラケット３３は、第１及び第２コイルバネ３５、３６の付勢力によって、研磨体１０がウェハＷに押し当てられているか否かに拘わらずロードセル３７に押し当てられている。ロードセル３７の測定値は、後述される制御装置５０に提供され、静圧気体軸受３１の回転軸からロードセル３７の測定位置までの距離に基づいて、研磨体１０によってウェハＷに加えられる荷重が評価されるようになっている。

また、本実施の形態のロードセル３７は、本体部３３ａの長さ方向に沿って、すなわち静圧気体軸受３１の回転軸を通る水平面に対して正面から見て反時計回りに４５°の角度をなす直線に沿って、プレート３２に対する設置位置を調整可能である。図２においては、実線で示されているロードセル３７の位置が静圧気体軸受３１の回転軸から最も遠い位置Ｐｄを示しており、破線で示されているロードセル３７の位置が静圧気体軸受３１の回転軸に最も近い位置Ｐｎを示している。当業者にとって明らかなように、ロードセル３７が位置Ｐｄに配置されている場合と位置Ｐｎに配置されている場合とを比較すると、ウェハＷから研磨体１０に加えられている力が同一であれば、ロードセル３７が位置Ｐｄに配置されている場合の方が、ブラケット３３からロードセル３７に加わる荷重が小さい。このため、ロードセル３７が位置Ｐｄに配置されている場合には、荷重の測定分解能（測定感度）は相対的に低いものの、測定可能な力（許容される入力荷重）の範囲が相対的に広い。一方、ロードセル３７が位置Ｐｎに配置されている場合には、測定可能な力（許容される入力荷重）の範囲は相対的に狭いものの、測定の分解能（測定感度）が相対的に高い。このような測定の特性に鑑み、本実施の形態のロードセル３７は、ウェハＷから研磨体１０に加わる力に応じて、その設置位置が調整できるようになっている。

図４は、図１に示す研磨装置１００に接続されている制御装置５０の概略的なブロック図である。本実施の形態の制御装置５０は、図４に示すように、研磨体１０のスピンドル１１の軸心とテーブル６０の回転の中心との相対位置関係を検出する検出部５１と、ロードセル３７の測定値とウェハＷから研磨体１０に加わる力との対応関係を記憶する記憶部５２と、検出部５１によって検出された相対位置関係に基づいて研磨パッド１２とウェハＷとの接触面積を評価し、当該接触面積及びロードセル３７の測定値に基づいて、ウェハＷから研磨体１０に加わる力（圧力）すなわち、研磨体１０からウェハＷに加わる力（圧力）が適切であるか否かを評価する圧力評価部５４と、を有している。

次に、本実施の形態による研磨装置１００の作用について説明する。

まず、研磨加工に先立ち、図１に示すように、テーブル６０の回転の中心と研磨体１０のスピンドル１１における軸心とがＹ軸方向において一致するように、ベッド７０上に刻まれた２本の平行溝７１に沿ってテーブル６０が位置決めされる。当該テーブル６０には、被加工体としてのウェハＷが、研磨対象の面を上方にして載置される。そして、ユーザにより研磨装置１００が起動されると、テーブル６０の回転の中心と研磨体１０のスピンドル１１の軸心とが図１のＸ軸方向において一致するまで、コラム２１がベース２３上を移動させられる。なお、この時に研磨体１０の研磨パッド１２がテーブル６０の縁部と干渉しないよう、初期状態において、ヘッド３０は十分な高さに退避されている。この時、前述の通り、ブラケット３３の本体部３３ａは、静圧気体軸受３１の回転軸を通る水平面に対して正面から見て反時計回りに４５°の角度を維持し、折り曲げ部３３ｂは、正面から見て水平を維持する。

そして、ユーザの指示に基づいて、研磨体１０のスピンドル１１及びテーブル６０の駆動機構がそれぞれ起動され、研磨体１０及びテーブル６０が所望の速度で回転される。すなわち、研磨パッド１２とウェハＷとが、それぞれ所望の速度で回転される。この状態で、ヘッド３０が、コラム２１に設けられた駆動機構２４によって、アーム２２（静圧気体軸受３１）と共に下方に移動され、ウェハＷに研磨パッド１２が押し当てられる。本実施の形態では、円滑な研磨加工を行うため、ウェハＷに研磨パッド１２が押し当てられる前に、ウェハＷの研磨対象の面に研磨液が供給される。

ウェハＷに研磨パッド１２が押し当てられると、ウェハＷから研磨パッド１２に鉛直上向きの力が加わる。この力により、ブラケット３３には、静圧気体軸受３１の回転軸を中心とした時計回りのモーメントが発生する。このモーメントにより、ブラケット３３がロードセル３７を押圧する。この押圧の際、前述の通り、研磨パッド１２には、鉛直方向の変位のみならず水平方向の変位もわずかに生じるが、研磨パッド１２自体がクッション性を有しているため、水平方向の変位については事実上無視し得る。

また、ブラケット３３を回転自在に支持している静圧気体軸受３１は、気体の圧力によって回転軸（スピンドル）がハウジングに非接触で支持されているため、摩擦抵抗が極めて小さい（事実上ゼロである）。このため、ウェハＷから研磨パッド１２に加わる力によってブラケット３３に生じる前述のモーメントは、事実上損失無くロードセル３７に伝達される。

本実施の形態の研磨装置１００は、前述の通り、ロードセル３７の位置を調整することにより、当該ロードセル３７の測定感度を調整可能である。具体的には、ロードセル３７が静圧気体軸受３１の回転軸に最も遠い位置Ｐｄに配置されている場合、ブラケット３３は、ロードセル３７が他の位置に配置されている場合よりも小さい力で、当該ロードセル３７を押圧する。これは、ブラケット３３に生じるモーメントを回転軸の軸心からロードセル３７までの距離で除した値が当該ロードセル３７に作用する力に相当するからである。このため、研磨パッド１２がウェハＷに大きな力で押し当てられて研磨加工が行われる場合には、ロードセル３７は、予め、位置Ｐｄまたは位置Ｐｄの近傍に配置されることが好ましい。換言すれば、ロードセル３７が位置Ｐｄまたは位置Ｐｄの近傍に配置されていれば、ウェハＷから研磨パッド１２に加わる荷重を最も小さくしてロードセル３７に測定させることができ、許容されるロードセル３７の入力荷重の上限が事実上高められる。

一方、ロードセル３７が静圧気体軸受３１の回転軸に最も近い位置Ｐｎに配置されている場合、ブラケット３３は、ロードセル３７が他の位置に配置されている場合よりも大きい力で、当該ロードセル３７を押圧する。このため、研磨パッド１２がウェハＷに小さな力で押し当てられて研磨加工が行われる場合には、ロードセル３７は、予め、位置Ｐｄまたは位置Ｐｄの近傍に配置されることが好ましい。換言すれば、ロードセル３７が位置Ｐｄまたは位置Ｐｄの近傍に配置されていれば、ウェハＷから研磨パッド１２に加わる荷重を最も大きくしてロードセル３７に測定させることができ、ロードセル３７の測定感度が事実上高められる。

本実施の形態の研磨装置１００による研磨においては、入力荷重と測定感度とのバランスが最良となるように、目標荷重ないし目標圧力に応じてロードセル３７の設置位置が調整される。

ウェハＷの研磨加工に伴って当該ウェハＷの厚みが減少し、研磨体１０に加わる荷重が減少した場合には、ヘッド３０が、コラム２１に設けられた駆動機構２４によってアーム２２（静圧気体軸受３１）と共に下方に移動される。この移動により、研磨体１０がウェハＷに対してより強く押し当てられるため、研磨体１０に加わる荷重が増大し、ブラケット３３に生じる回転軸まわりのモーメントが増大する。これにより、ロードセル３７によって測定される荷重が増大して、研磨装置１００内に予め登録された目標荷重ないし目標圧力が回復されたことが検出されると、移動は停止される。

そして、所望の研磨加工が達成されると、研磨液の供給が停止されると共に、ヘッド３０が、駆動機構２４によってアーム２２（静圧気体軸受３１）と共に上方に移動される。そして、ユーザの指示に基づいて、研磨体１０及びテーブル６０の回転が停止され、ウェハＷがテーブル６０から取り外される。この時、必要に応じて、コラム２１がベース２３上を図１のＸ座標の負の方向に移動させられて、ヘッド３０が退避される。

以上のような本実施の形態によれば、研磨体１０及び研磨体駆動機構３４を支持するブラケット３３が回転軸部材によって回転自在に支持されているため、従来の研磨装置で採用されていたリニアガイドが不要となる。このことにより、ロードセル３７によって測定される力に誤差を生じさせていた摺動抵抗が発生しなくなるため、研磨パッド１２に加わる荷重を正確に評価することができ、ウェハＷに対して高精度の定圧加工（研磨加工）を行うことが可能な研磨装置１００を提供することができる。

更に、回転軸部材として静圧気体軸受３１が採用されているため、ブラケット３３の回動の際に生じる抵抗が実質的にゼロである。このため、研磨パッドに加わる荷重を一層正確に評価することができ、ウェハＷに対して一層高精度の定圧加工を行うことが可能な研磨装置１００を提供することができる。

また、静圧気体軸受３１の円筒状のハウジングの一端にはプレート３２が固定されており、当該プレート３２には、ブラケット３３を静圧気体軸受３１の回転軸まわりに付勢する弾性機構として第１及び第２コイルバネ３５、３６が設けられている。これらの第１及び第２コイルバネ３５、３６は、研磨体１０及び回転駆動機構３４の自重によってブラケット３３に加わる回転軸まわりのモーメントを打ち消す向きに当該ブラケット３３を付勢することにより、研磨パッド１２がウェハＷに押し当てられているか否かに拘わらず、当該ブラケット３３が不所望に回転してしまうことを防止することができる。更に、ロードセル３７が正確に荷重を測定するためには、研磨パッド１２がウェハＷに押し当てられているか否かに拘わらずロードセル３７にブラケット３３が押し当てられていることが望ましいのであるが、このことが第１及び第２コイルバネ３５、３６の採用により容易に維持され得る。

また、前述の通り、弾性機構として第１及び第２コイルバネ３５、３６が採用されているため、低コストで当該弾性機構を実現することができる。

本実施の形態では、ロードセル３３は、静圧気体軸受３１の回転軸線に近接する方向及び／または当該回転軸線から離間する方向に、移動可能であるため、ロードセル３７の測定感度を所望に調整することができる。すなわち、ロードセル３７を静圧気体軸受３１の回転軸線に近接させれば、測定感度が高まり、同一のロードセル３７によってより小さな力を高精度で測定することができる。他方、ロードセル３７を静圧気体軸受３１の回転軸線から離間させれば、測定感度が低下（許容される入力荷重が増大）し、同一のロードセル３７によってより大きな力を測定することができる。

更に、本実施の形態のブラケット３３は、静圧気体軸受３１の回転軸線を通る水平面に対して傾斜した本体部３３ａを有しており、当該本体部３３ａが傾斜していない場合と比較して、研磨体１０がウェハＷに近接した位置に存在している。このため、研磨時にヘッド３０を大きく下降させる必要が無いため、プレート３２がウェハＷに干渉することが防止され得る。

なお、本実施の形態では、荷重測定装置としてロードセル３７が採用されており、荷重の検出が容易となっているが、このような実施の形態には限られない。他の実施の形態では、荷重測定装置としてスケールを採用することも可能である。この場合、例えば、ロードセル３７が配置されていた位置の近傍においてプレート３２に第３凸部を設け、当該第３凸部とブラケット３３の下面との間に、すなわちロードセル３７が配置されていた位置に、第３コイルバネを圧縮状態で配置し、第１〜第３コイルバネによる総バネ定数とスケールによって測定されるブラケット３３の変位とに基づいて、ウェハＷから研磨パッド１２に加わる荷重を評価することができる。このような構成によっても、荷重の測定が容易である。

なお、本実施の形態では、研磨体１０は、スピンドル１１を介して研磨体支持部材３１に回転可能に支持されているが、当該研磨体１０は必ずしも回転可能に支持されている必要はない。

１０ 研磨体
１１ スピンドル
１２ 研磨パッド
２０ 装置本体
２１ コラム
２１ａ コラムの一側面
２２ アーム
２３ ベース
２３ａ ベースの上面
３０ ヘッド
３１ 静圧気体軸受
３２ プレート
３２ａ 第１凸部
３２ｂ 第２凸部
３３ ブラケット
３３ａ 本体部
３３ｂ 折り曲げ部
３４ 回転駆動機構
３５ 第１コイルバネ
３６ 第２コイルバネ
３７ ロードセル
５０ 制御装置
５１ 検出部
５２ 記憶部
５４ 圧力評価部
６０ テーブル
６０ａ 載置面
６１ 支持ブロック
６２ 突条
７０ ベッド
７１ 平行溝
１００ 研磨装置
Ｗ ウェハ

Claims (7)

1. 被加工体を加工する加工部と、
   前記加工部を支持する支持体と、
   前記加工部に加わる荷重を、前記支持体を介して測定する荷重測定部と、
   前記支持体を回転自在に支持する回転軸部材と、
   前記回転軸部材に連結され、当該回転軸部材を上下方向に移動させる駆動機構と、
   を備え、
   前記荷重測定部と前記回転軸部材の回転軸線との離間距離が調整可能である
   ことを特徴とする定圧加工装置。
2. 前記回転軸部材は、静圧気体軸受である
   ことを特徴とする請求項１に記載の定圧加工装置。
3. 前記回転軸部材は、回転軸と当該回転軸を支持する支持部とを有し、
   前記支持部には、前記支持体を前記回転軸まわりに付勢する弾性機構が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の定圧加工装置。
4. 前記弾性機構は、コイルバネである
   ことを特徴とする請求項３に記載の定圧加工装置。
5. 前記荷重測定部は、ロードセルである
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定圧加工装置。
6. 前記荷重測定部は、スケールである
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の定圧加工装置。
7. 前記支持体は、前記回転軸部材の回転軸線を通る水平面に対して傾斜した本体部を有している
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の定圧加工装置。

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