JPH0938856A - 表面研磨装置および表面研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬質物質等のワークの表面を高精度で効率良
く研磨する。 【解決手段】 ワークを保持するホルダ１０と、該ホル
ダを研磨定盤６０の上方にて支持するヘッド２０とを備
え、上記ワークの被加工面を研磨定盤の上面を構成する
砥石面に当接させ、このワークにホルダを介して上方か
ら所定の加圧力を作用させた状態で、ワークと研磨定盤
とを相対的に回転させることにより、ワークの被加工面
を研磨するようにした表面研磨装置であって、上記ヘッ
ドをその自重に抗して上向きに付勢し得る付勢手段４０
と、該付勢手段の付勢力を調節する調節手段４４とを設
け、ワーク被加工面の研磨時には、ヘッドの自重と付勢
手段の付勢力との差に応じた上方からの加圧力をワーク
に作用させることを特徴とし、また、上記付勢手段はエ
アシリンダ４０で構成され、上記調節手段はエア圧力を
調節するレギュレータバルブ４４で構成されていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばダイヤモ
ンド被覆ウエハーの表面部など、硬質物質の表面を研磨
することができる表面研磨装置および表面研磨方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークの表面を研磨する表面研磨
装置として、ワークを保持するホルダと、該ホルダを研
磨定盤の上方にて支持するヘッドとを備え、上記ホルダ
に保持されたワークの被加工面を上記研磨定盤の上面を
構成する砥石面に当接させ、上記ワークにホルダを介し
て上方から所定の加圧力を作用させた状態で、上記ワー
クと上記研磨定盤とを相対的に回転させることにより、
上記ワークの被加工面を研磨するようにしたものは、一
般に良く知られている。この場合、上記ホルダは、例え
ばヘッドに取り付けられた駆動モータによって回転（自
転）させられ、また、研磨定盤は、研磨装置本体の例え
ば基台に固定された駆動モータによって回転（自転）さ
せられ、この両者の回転数を調節することにより、ワー
クと砥石面との相対的な回転速度が所定値に設定される
のが、一般的である。

【０００３】上記のような表面研磨装置を用いて砥石面
との物理的作用によりワークの被加工面を研磨する場
合、研磨を進行させるためには両者の当接面に一定以上
の加工圧を作用させる必要があるが、特に、例えばダイ
ヤモンド等の硬質物質を研磨する場合には、高い加工圧
が必要となる。尚、本明細書において、「硬質物質」と
いうときは、例えば、二重構造ウエハーの基板表面の被
覆に用いられ得る、ダイヤモンド，ダイヤモンド状炭
素，ｃ−ＢＮ等、あるいは、ビッカース硬さで３０００
程度以上の物質を意味する。ちなみに、物質中で最も硬
度が高く、機械研磨が難しいのはダイヤモンドであり、
このダイヤモンドを研磨する場合には、通常、ダイヤモ
ンド砥石を用いて、いわゆる共削りが行われる。

【０００４】尚、ダイヤモンド砥石を用いることなく、
また、高い加工圧を加えることなくダイヤモンドを研磨
する方法として、例えば特開平２−２６９００号公報に
示されるように、酸性雰囲気下で加熱した平滑な金属盤
にワーク（ダイヤモンド）を接触させ、このダイヤモン
ドを化学的に研磨する熱化学的研磨法が公知であるが、
この方法では、その加工特性が周囲の雰囲気や温度に大
きく依存し、加工を良好に進行させるには、装置がきわ
めて高価なものになるという、設備コスト上の問題があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ワーク（特
にダイヤモンド等の硬質物質）を高精度でかつ効率良く
研磨するためには、基本的には、できるだけ剛性の高い
装置を用いて、できるだけ高い加圧力の下で、ワークと
砥石との相対速度をできるだけ高く設定して、加工を行
うことが有効である。しかしながら、ワークによって
は、あまり高い加圧力を加えることができないものがあ
る。すなわち、例えば、Ｓｉ（シリコン）等の基板の表
面をダイヤモンド等の被膜で覆って形成した、基板と被
覆層とからなる二重構造の複合ウエハーなどの場合に
は、表面被覆層（ダイヤモンド）は硬質であるが、基板
（Ｓｉ）は脆性材料であるので、表面部を研磨する際に
あまり高い面圧を加えることができない。このような場
合、基板の（つまりウエハーの）割れや破壊を生じるこ
となく、その硬質表面部を高精度で効率良く研磨するこ
とは、なかなかに難しいという問題があった。

【０００６】また、研磨定盤の砥石面の偏摩耗を緩和し
て砥石寿命の延長を図るため、砥石面とワークとができ
るだけ満遍なく摺接するように、砥石面上でのワークの
当接位置を変化させながら加工することが行われてい
る。特に、例えばダイヤモンド等の硬質物質を研磨する
場合には、砥石面のワークとの当接部分の偏摩耗が激し
く、ワークを砥石面に対して満遍なく摺接させる機構は
不可欠である。この場合、研磨定盤とホルダの少なくと
もいずれか一方を水平面内で移動させれば良く、従来で
は、上記ホルダを支持するヘッドを、水平面内で所定の
軌跡に沿って移動させる（例えば、所定方向に往復動さ
せる、もしくは、所定の中心軸回りに公転運動させる）
のが一般的である。

【０００７】しかしながら、上記ヘッドには、ホルダに
加圧力を作用させる加圧手段とホルダを自転させる回転
手段とが設けられており、これらに加えて、ホルダの水
平面内での移動のための移動機構を設けると、ヘッド側
の構造が更に複雑化し、また、作動上の負担も大きくな
り過ぎる。また、ホルダの自転についても高速回転を安
定して得ることが困難となり、機械的精度を維持するこ
とが難しくなる。さらに、例えば、ヘッドを複数設ける
場合等にはコスト的にも不利になる、などの問題があっ
た。

【０００８】このため、研磨定盤側を移動させることが
考えられるが、研磨定盤の回転軸と該研磨定盤を自転さ
せる回転手段の出力軸とは、一般に、例えば伝導ベルト
等の動力伝達手段やカップリング等の連結手段などを介
して、間接的もしくは直接的に連結されており、従来の
連結構造では、研磨定盤の自転中に両者の位置関係を変
動させることはできない。したがって、研磨定盤側を移
動させる場合には、通常、上記回転手段も一体的に移動
させる必要がある。このように上記回転手段をも研磨定
盤と一体的に移動させる場合、研磨定盤を自転させる駆
動モータを、その出力軸が研磨定盤の回転軸と同一直線
上に並ぶように（つまり同軸状に）、該定盤の真下に懸
下状態で配置するのが、構造上最も有利である。

【０００９】しかしながら、上記のように駆動モータを
研磨定盤の真下に同軸状に配置した場合には、研磨装置
の操作性を確保するために装置の高さが一定以下に制限
される関係上、モータの大きさも一定サイズ以下に制限
されることとなり、研磨定盤の回転負荷を（換言すれ
ば、ワークに対する加圧力を）余り大きく設定すること
ができなくなるという問題があった。特に、ダイヤモン
ド等の硬質物質を一定以上の効率で研磨する場合には、
研磨定盤の回転負荷もそれだけ高くなり、その駆動モー
タも大容量のものが必要とされるが、上記のモータサイ
ズの制限は研磨効率の向上を図る上で大きな障害とな
る。

【００１０】また、いわゆる乾式研磨では、特に、高加
圧・高回転速度で加工を行う場合、研磨面で発生する摩
擦熱によってホルダ及び研磨盤の温度は不可避的に上昇
する。尚、研磨時のホルダや研磨盤の昇温を抑制するこ
とを特に意識したものではないが、例えば特開平７−２
４７０８号公報では、研磨面の加工中における温度を放
射温度センサで検出し、ワークの摩擦熱発生モードの変
化に起因する上記研磨面の温度変化に基づいて、研磨加
工の終点検出を行い、研磨加工を停止させるようにした
研磨方法が開示されている。加工中に上記ホルダや研磨
盤の温度が過度に高くなると、研磨加工の安定化、ひい
ては加工精度に悪影響を及ぼすことになる。したがっ
て、ホルダや研磨盤を冷却してその昇温を、確実かつ効
果的に抑制することは、良好な研磨精度を安定して得る
上で重要である。

【００１１】この発明は、上記諸問題に鑑みてなされた
もので、硬質物質等のワークの表面を高精度で効率良く
研磨することができる表面研磨装置を提供することを基
本的な目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、本願の請求項
１に係る発明(以下、第１の発明という)は、ワークを保
持するホルダと、該ホルダを研磨定盤の上方にて支持す
るヘッドとを備え、上記ホルダに保持されたワークの被
加工面を上記研磨定盤の上面を構成する砥石面に当接さ
せ、上記ワークにホルダを介して上方から所定の加圧力
を作用させた状態で、上記ワークと上記研磨定盤とを相
対的に回転させることにより、上記ワークの被加工面を
研磨するようにした表面研磨装置であって、上記ヘッド
をその自重に抗して上向きに付勢し得る付勢手段と、該
付勢手段の付勢力を調節する調節手段とを設け、ワーク
被加工面の研磨時には、上記ヘッドの自重と上記付勢手
段の付勢力との差に応じた上方からの加圧力を上記ワー
クに作用させるようにしたものである。

【００１３】また、本願の請求項２に係る発明(以下、
第２の発明という)は、上記第１の発明において、上記
付勢手段は上記ヘッドに流体圧力に基づく付勢力を作用
させる流体圧力装置で構成され、上記調節手段は上記流
体圧力を調節する流体圧力調節手段で構成されているこ
とを特徴としたものである。

【００１４】更に、本願の請求項３に係る発明(以下、
第３の発明という)は、上記第１または第２の発明にお
いて、上記ヘッドの上下方向への移動動作を案内する案
内機構が設けられていることを特徴としたものである。

【００１５】また、更に、本願の請求項４に係る発明
(以下、第４の発明という)は、上記第３の発明におい
て、上記案内機構には、上記ヘッドの自重と上記付勢手
段の付勢力とがバランスした状態で、ヘッドを案内機構
に沿って昇降させ得る昇降機構が付設されていることを
特徴としたものである。

【００１６】また、更に、本願の請求項５に係る発明
(以下、第５の発明という)は、上記第３または第４の発
明において、上記付勢手段は上記案内機構に設けられて
いることを特徴としたものである。

【００１７】また、更に、本願の請求項６に係る発明
(以下、第６の発明という)は、上記第１〜第５の発明の
いずれか一において、上記ヘッドが複数設けられ、各ヘ
ッドには上記付勢手段がそれぞれ独立して設けられてい
ることを特徴としたものである。

【００１８】また、更に、本願の請求項７に係る発明
(以下、第７の発明という)は、ワークを保持するホルダ
と、該ホルダを研磨定盤の上方にて支持するヘッドとを
備え、上記ホルダに保持されたワークの被加工面を上記
研磨定盤の上面を構成する砥石面に当接させ、上記ワー
クにホルダを介して上方から所定の加圧力を作用させた
状態で、上記ワークと上記研磨定盤とを相対的に回転さ
せることにより、上記ワークの被加工面を研磨するよう
にした表面研磨装置であって、上記ヘッドには、上記ホ
ルダをその上下方向の中心軸回りに自転させるホルダ回
転手段が設けられる一方、上記研磨定盤は、該研磨定盤
をその上下方向の中心軸回りに自転させる定盤回転手段
と、研磨定盤を水平面内において所定の軌跡に沿って移
動させる定盤移動手段とに連結され、上記定盤回転手段
の回転駆動用モータは研磨装置本体に固定して取り付け
られるとともに、上記回転駆動用モータの出力軸と上記
研磨定盤の回転軸とは、両軸の相対位置の変動を吸収し
ながら回転力を伝達し得る自在継手機構を含む連結手段
で相互に連結されており、上記ホルダは水平面内におけ
る一定位置で自転する一方、上記研磨定盤は、水平面内
において上記所定の軌跡に沿って移動しながら自転する
ことを特徴としたものである。

【００１９】また、更に、本願の請求項８に係る発明
(以下、第８の発明という)は、上記第７の発明におい
て、上記研磨定盤の回転軸の下端側は上記自在継手機構
を備えた中間軸部材の上端側に連結されるとともに、上
記定盤回転手段の回転駆動用モータはその出力軸を下方
に向けて研磨装置本体に取り付けられており、該出力軸
の下端側は上記中間軸部材の下端側に対して伝動ベルト
を介して連結されていることを特徴としたものである。

【００２０】また、更に、本願の請求項９に係る発明
(以下、第９の発明という)は、上記第７または第８の発
明において、上記定盤移動手段は、研磨装置本体に固定
された定盤移動用モータと、該モータで回転させられる
上下方向の駆動軸と、該駆動軸に対し所定量だけ偏芯し
て一体的に連結された上下方向に伸びる偏芯軸とを備
え、該偏芯軸が上記研磨定盤の所定部位に連結されてい
ることを特徴としたものである。

【００２１】また、更に、本願の請求項１０に係る発明
(以下、第１０の発明という)は、上記第７〜第９の発明
のいずれか一において、上記研磨装置本体の上部には、
上記研磨定盤の下面側を水平面内でスライド自在に支持
する定盤支持面が設けられ、該定盤支持面または上記研
磨定盤下面の少なくともいずれか一方には、両面の摺接
部に潤滑剤を供給するための溝部が設けられていること
を特徴としたものである。

【００２２】また、更に、本願の請求項１１に係る発明
(以下、第１１の発明という)は、上記第７〜第１０の発
明のいずれか一において、上記研磨定盤と研磨装置本体
の間には、上記研磨定盤の水平面内における移動動作を
ガイドするリンク式のガイド機構が設けられていること
を特徴としたものである。

【００２３】また、更に、本願の請求項１２に係る発明
(以下、第１２の発明という)は、上記第７〜第１１の発
明のいずれか一において、上記ヘッドが複数設けられ、
各ヘッドには上記ホルダ回転手段がそれぞれ独立して設
けられていることを特徴としたものである。

【００２４】また、更に、本願の請求項１３に係る発明
(以下、第１３の発明という)は、ワークを保持するホル
ダと、該ホルダを研磨定盤の上方にて支持するヘッドと
を備え、上記ホルダに保持されたワークの被加工面を上
記研磨定盤の上面を構成する砥石面に当接させ、上記ワ
ークにホルダを介して上方から所定の加圧力を作用させ
た状態で、上記ワークと上記研磨定盤とを相対的に回転
させることにより、上記ワークの被加工面を研磨するよ
うにした表面研磨装置であって、上記研磨定盤の下方に
は、砥石裏面側を指向する冷却水ノズルと、該ノズルか
ら供給された冷却水を回収するカバー部材とが配設さ
れ、上記ノズルに冷却水を供給する冷却水供給手段は、
冷却水を貯えるタンクと、該タンクと上記ノズルとを連
通させるサプライ経路と、該サプライ経路に設けられて
上記タンク内の冷却水を上記ノズルに圧送する冷却水ポ
ンプとを備えるとともに、上記カバー部材で回収された
冷却水を上記タンクに還流させるリターン経路と接続さ
れて、上記研磨定盤側との間に冷却水循環システムを形
成しており、該冷却水循環システムには、上記ノズルに
圧送される冷却水の温度を略一定に保つ冷却水温度調節
手段が設けられていることを特徴としたものである。

【００２５】また、更に、本願の請求項１４に係る発明
(以下、第１４の発明という)は、上記第１３の発明にお
いて、上記研磨定盤の所定部位の温度を検出し得る定盤
温度検出手段と、該定盤温度検出手段の検出温度に基づ
いて上記冷却水供給手段の作動を制御する冷却水供給制
御手段とが設けられ、該冷却水供給制御手段には複数の
温度閾値と各温度閾値にそれぞれ対応した冷却水の供給
流量値が設定されており、上記検出温度がいずれかの温
度閾値を越えた場合には、当該温度閾値に対応した流量
の冷却水が上記ノズルに供給されることを特徴としたも
のである。

【００２６】また、更に、本願の請求項１５に係る発明
(以下、第１５の発明という)は、上記第１４の発明にお
いて、上記定盤温度検出手段は、非接触で上記研磨定盤
の所定部位の温度を検出することを特徴としたものであ
る。

【００２７】また、更に、本願の請求項１６に係る発明
(以下、第１６の発明という)は、ワークを保持するホル
ダと、該ホルダを研磨定盤の上方にて支持するヘッドと
を備え、上記ホルダに保持されたワークの被加工面を上
記研磨定盤の上面を構成する砥石面に当接させ、上記ワ
ークにホルダを介して上方から所定の加圧力を作用させ
た状態で、上記ワークと上記研磨定盤とを相対的に回転
させることにより、上記ワークの被加工面を研磨するよ
うにした表面研磨装置であって、上記ホルダの上部には
放熱促進手段が形成されており、該ホルダ上部に冷却用
流体を供給する冷却用流体供給手段と、上記ホルダの所
定部位の温度を非接触で検出し得るホルダ温度検出手段
と、該ホルダ温度検出手段の検出温度に基づいて上記冷
却用流体供給手段の作動を制御する冷却制御手段とが設
けられていることを特徴としたものである。

【００２８】また、更に、本願の請求項１７に係る発明
(以下、第１７の発明という)は、ワークを保持するホル
ダと、該ホルダを研磨定盤の上方にて支持するヘッドと
を備え、上記ホルダに保持されたワークの被加工面を上
記研磨定盤の上面を構成する砥石面に当接させ、上記ワ
ークにホルダを介して上方から所定の加圧力を作用させ
た状態で、上記ワークと上記研磨定盤とを相対的に回転
させることにより、上記ワークの被加工面を研磨するよ
うにした表面研磨装置であって、上記ワークと上記研磨
定盤とを相対的に回転させるために、上記ホルダをその
上下方向の中心軸回りに自転させるホルダ回転手段と上
記研磨定盤をその上下方向の中心軸回りに自転させる定
盤回転手段の少なくともいずれか一方が設けられ、これ
ら回転手段の少なくともいずれか一方について、回転駆
動用モータの出力側電流値を検出するモータ電流検出手
段が設けられるとともに、該モータ電流検出手段の検出
値に基づいて、上記ワークに作用させる加圧力を制御す
る加圧力制御手段が設けられていることを特徴としたも
のである。

【００２９】また、更に、本願の請求項１８に係る発明
(以下、第１８の発明という)は、上記第１〜第１７の発
明のいずれか一において、上記ホルダをその上下方向の
中心軸回りに自転させるホルダ回転手段が設けられ、該
ホルダ回転手段の下端側には、コレット式のチャック装
置が取り付けられていることを特徴としたものである。

【００３０】また、更に、本願の請求項１９に係る発明
(以下、第１９の発明という)は、上記第１〜第１８の発
明のいずれか一において、上記ホルダは、ワークを取り
付けるホルダ本体と、ヘッド側に装着されるホルダ軸と
が別体に形成され、該ホルダ軸のホルダ本体側の端部が
球面状に形成される一方、ホルダ本体のホルダ軸取り付
け部には、上記球面と組み合わされる球面状の凹部が設
けられていることを特徴としたものである。

【００３１】また、更に、本願の請求項２０に係る発明
(以下、第２０の発明という)は、ワークを保持するホル
ダをヘッドにより研磨定盤の上方にて支持し、上記ホル
ダに保持されたワークの被加工面を上記研磨定盤の上面
を構成する砥石面に当接させ、上記ワークにホルダを介
して上方から所定の加圧力を作用させた状態で、上記ワ
ークと上記研磨定盤とを相対的に回転させることによ
り、上記ワークの被加工面を研磨するようにした表面研
磨方法であって、上記ヘッドをその自重に抗して上向き
に付勢し得る付勢手段と、該付勢手段の付勢力を調節す
る調節手段とを設け、ワーク被加工面の研磨時には、上
記ヘッドの自重と上記付勢手段の付勢力との差に応じた
上方からの加圧力を上記ワークに作用させた状態で研磨
することを特徴としたものである。

【００３２】また、更に、本願の請求項２１に係る発明
(以下、第２１の発明という)は、上記第２０の発明にお
いて、上記付勢手段は上記ヘッドに流体圧力に基づく付
勢力を作用させる流体圧力装置で構成され、上記調節手
段は上記流体圧力を調節する流体圧力調節手段で構成さ
れていることを特徴としたものである。

【００３３】

【発明の作用および効果】本願の第１の発明によれば、
ワークに対する上方からの加圧力はヘッドの自重と上記
付勢手段の付勢力との差に応じて得られるので、従来の
ように、油圧やエア圧あるいはバネ等による加圧装置を
ヘッドに設ける必要は無い。したがって、ヘッドの構成
を簡素化することができるとともに、ヘッド側における
作動上の負担軽減を図ることができる。この結果、例え
ば、ホルダを回転（自転）させる場合においても、極め
て安定した高速回転を行わせることが可能になる。ま
た、ワークに対する加圧力は、一定値であるヘッドの自
重に大きく依存することになるので、従来、油圧やエア
圧あるいはバネ等による加圧装置をヘッドに設け、この
加圧装置のみの作用でワークを加圧していた場合に比べ
て、加圧装置の制御上の誤差やノイズあるいは作動中に
おける研磨装置への振動入力等の外乱ノイズの影響を小
さくすることができ、より正確かつ安定した加圧を行う
ことができる。尚、上記加圧力をヘッド本来の自重より
も大きく設定することが求められる場合には、ヘッドに
所望重量の重りを付けることにより、容易に対応するこ
とができる。

【００３４】また、本願の第２の発明によれば、基本的
には、上記第１の発明と同様の作用を行い同様の効果を
奏することができる。特に、上記付勢手段は上記ヘッド
に流体圧力に基づく付勢力を作用させる流体圧力装置で
構成され、上記調節手段は上記流体圧力を調節する流体
圧力調節手段で構成されているので、比較的簡単かつ確
実に、ヘッドに対し、その自重に抗して所望の上向きの
付勢力を作用させることができる。しかも、作動中にお
ける研磨装置への振動入力等を流体の作用によって有効
に吸収することが可能であり、仕上げ精度の向上に寄与
することができる。

【００３５】更に、本願の第３の発明によれば、基本的
には、上記第１または第２の発明と同様の作用を行い同
様の効果を奏することができる。しかも、その上、上記
ヘッドの上下方向への移動動作を案内する案内機構が設
けられているので、ヘッドの自重と上記付勢手段の付勢
力との差に応じた上方からの加圧力を、ワークに対して
正確かつスムースに作用させることができる。また、非
加工時には、上記案内機構によってヘッドを上方に移動
させることにより、ワークあるいはホルダの取り替えな
ど、ヘッド側の要素に対する所要の作業を容易に行うこ
とができる。

【００３６】また、更に、本願の第４の発明によれば、
基本的には、上記第３の発明と同様の作用を行い同様の
効果を奏することができる。しかも、その上、上記案内
機構には、上記ヘッドの自重と上記付勢手段の付勢力と
がバランスした状態で、そのバランス状態に影響を及ぼ
すことなく、ヘッドを案内機構に沿って昇降させ得る昇
降機構が付設されているので、非加工時におけるヘッド
の操作性を高めることができる。また、加圧力を設定す
る際には、上記バランス状態でワークの被加工面を研磨
定盤の砥石面に当接させ、つまり、この当接状態を基準
（ゼロ点）として、その後、上記調節手段で上記付勢手
段による付勢力を調節することにより、容易かつスムー
スに加圧力の設定を行うことができる。

【００３７】また、更に、本願の第５の発明によれば、
基本的には、上記第３または第４の発明と同様の作用を
行い同様の効果を奏することができる。特に、上記付勢
手段は上記案内機構に設けられているので、別途に設置
箇所を求める場合に比べて、その設置が容易で、表面研
磨装置の構造も簡素化することができる。また、付勢手
段を上記案内機構に設けたので、ヘッドに対する付勢力
の作用点をヘッドの上下方向への移動動作の被案内部分
にできるだけ近接もしくは一致させることが可能とな
り、案内機構に沿ったヘッドの上下方向への移動動作を
よりスムースに行わせることができる。

【００３８】また、更に、本願の第６の発明によれば、
基本的には、上記第１〜第５の発明のいずれか一と同様
の作用を行い同様の効果を奏することができる。特に、
上記ヘッドが複数設けられ、各ヘッドには上記付勢手段
がそれぞれ独立して設けられているので、各ヘッドのホ
ルダに保持された各ワークに対し、それぞれ独立して、
つまり各ワークに応じた加圧力を作用させることがで
き、複数のワークを同時にかつ良好に研磨することが可
能になる。

【００３９】また、更に、本願の第７の発明によれば、
研磨定盤は上記定盤回転手段と定盤移動手段とに連結さ
れ、研磨装置本体に固定して取り付けられた上記回転駆
動用モータの出力軸と上記研磨定盤の回転軸とは、上記
自在継手機構を含む連結手段で相互に連結されているの
で、上記回転駆動用モータが研磨装置本体に固定して取
り付けられた状態で、回転駆動用モータの出力軸と研磨
定盤の回転軸の相対位置の変動を吸収しながら回転力を
伝達することができる。すなわち、ヘッドに設けられた
上記ホルダ回転手段によってホルダを水平面内における
一定位置で自転させる一方、上記研磨定盤を水平面内に
おいて上記所定の軌跡に沿って移動しながら自転させる
ことができ、これにより、砥石面上でのワークの当接位
置を相対的に変化させてワーク表面を砥石面に対してで
きるだけ満遍なく摺接させ、砥石面の偏摩耗を緩和し、
砥石寿命の延長を図ることができる。また、ワーク表面
と砥石面との当たりが不均一になることを防止でき、よ
り均一で高精度の研磨を行うことができる。

【００４０】この場合において、砥石面上でのワークの
当接位置の相対的な変化は研磨定盤を移動させることに
よって得られ、ヘッド側の構造および作動に負担を及ぼ
すことはないので、ホルダの自転についても無理なく高
速化を図ることができる。また、定盤回転手段の回転駆
動用モータは、研磨装置本体に固定して取り付けられる
ので、研磨定盤の下方に懸下状態で配置して該定盤と一
体的に移動させる場合のように、モータサイズが特に制
限されることはなく、必要に応じて大容量のものを使用
することができる。この結果、砥石およびホルダの回転
数の上限値を十分に高く設定することが可能になり、効
率の高い研磨を実現することができる。すなわち、例え
ば、脆性材料（ＳｉあるいはＭｏなど）でなる基板の表
面をダイヤモンド粉末等の硬質物質でコーティングした
２層構造の複合ウエハーの表面研磨を行う場合など、研
磨すべき表面部が硬質物質であっても高い加工圧を加え
ることができない場合でも、ホルダ及び／又は砥石の回
転数を高めることにより、砥石面とワーク表面との接触
部での相対速度を適宜高く設定して、低加工圧での砥粒
の切り込み量の不足を単位時間当たりの切り込み回数を
増加させることで補い、基板の割れや破壊等の不具合を
招来することなく、効率の高い研磨を行うことができる
ようになる。

【００４１】また、更に、本願の第８の発明によれば、
基本的には、上記第７の発明と同様の作用を行い同様の
効果を奏することができる。しかも、その上、上記定盤
回転手段の回転駆動用モータは、その出力軸を下方に向
けて研磨装置本体に取り付けられ、上記出力軸の下端側
が上記中間軸部材の下端側に対して伝動ベルトを介して
連結されるようにしたので、上記回転駆動用モータの出
力を上記伝動ベルトおよび中間軸部材を介して確実に研
磨定盤の回転軸に伝達することができ、かつ、表面研磨
装置の高さが過度に高くなってその操作性に悪影響を及
ぼすことを防止できる。

【００４２】また、更に、本願の第９の発明によれば、
基本的には、上記第７または第８の発明と同様の作用を
行い同様の効果を奏することができる。特に、上記定盤
移動手段は上記駆動軸と偏芯軸とを備えおり、該偏芯軸
が上記研磨定盤の所定部位に連結されているているの
で、定盤移動用モータで上記駆動軸を回転させることに
より、該駆動軸回りに上記偏芯軸を旋回させ、この旋回
軌跡に沿って研磨定盤を水平面内において移動させるこ
とができる。すなわち、比較的簡単な構成で、研磨定盤
を水平面内で所定の軌跡に沿って移動させることができ
る。

【００４３】また、更に、本願の第１０の発明によれ
ば、基本的には、上記第７〜第９のいずれか一の発明と
同様の作用を行い同様の効果を奏することができる。し
かも、その上、研磨装置本体の上部には上記定盤支持面
が設けられ、該定盤支持面または上記研磨定盤下面の少
なくともいずれか一方には上記溝部が設けられているの
で、上記研磨定盤は、水平面内で自在にかつスムースに
スライドして移動することができる。

【００４４】また、更に、本願の第１１の発明によれ
ば、基本的には、上記第７〜第１０のいずれか一の発明
と同様の作用を行い同様の効果を奏することができる。
しかも、その上、上記研磨定盤と研磨装置本体の間には
上記ガイド機構が設けられているので、水平面内で移動
する研磨定盤を確実にガイドしてその移動動作を安定し
たものとすることができる。

【００４５】また、更に、本願の第１２の発明によれ
ば、基本的には、上記第７〜第１１のいずれか一の発明
と同様の作用を行い同様の効果を奏することができる。
しかも、その上、上記ヘッドが複数設けられ、各ヘッド
には上記ホルダ回転手段がそれぞれ独立して設けられて
いるので、各ヘッドのホルダをそれぞれ独立して、つま
り各ワークに応じて回転させることができ、複数のワー
クを同時にかつ良好に研磨することが可能になる。

【００４６】また、更に、本願の第１３の発明によれ
ば、上記冷却水ノズルにより研磨定盤の裏面側に冷却水
を噴射して該研磨定盤を効果的に冷却することができ
る。この場合、冷却水は研磨定盤の裏面側から噴射され
るので、いわゆる乾式研磨においても研磨定盤を有効に
冷却することができる。また、上記冷却水供給手段と研
磨定盤側との間に上記冷却水循環システムを形成し、該
冷却水循環システムに上記冷却水温度調節手段を設けた
ので、研磨定盤を一定温度に冷却することが可能にな
る。これにより、一層安定した高精度の研磨を行うこと
ができる。

【００４７】また、更に、本願の第１４の発明によれ
ば、基本的には、上記第１３の発明と同様の作用を行い
同様の効果を奏することができる。しかも、その上、上
記冷却水供給制御手段を設け、該制御手段に上記各温度
閾値と冷却水の供給流量値とを設定してノズルに供給す
る冷却水の流量を制御するようにしたので、検出された
定盤温度に基づいた冷却水の供給制御を行うことがで
き、より精度良く研磨定盤を一定温度に冷却することが
できる。

【００４８】また、更に、本願の第１５の発明によれ
ば、基本的には、上記第１４の発明と同様の作用を行い
同様の効果を奏することができる。特に、研磨定盤の温
度検出は非接触で行われるので、研磨定盤の最も昇温し
易い部分（例えば回転中の砥石面）の温度を支障なく検
出することができ、この検出温度に基づいて冷却水を供
給することで、より効果的で効率の良い冷却を行うこと
が可能になる。

【００４９】また、更に、本願の第１６の発明によれ
ば、上記冷却用流体供給手段とホルダ温度検出手段と冷
却制御手段とを設けたので、ホルダの所定部位の温度に
基づいてホルダ上部を冷却することができる。この場合
において、ホルダの所定部位の温度検出は非接触で行わ
れるので、回転中のホルダの所定部位の温度を支障なく
検出することができ、この検出温度に基づいて冷却用流
体を供給することで、より効果的で効率の良い冷却を行
うことが可能になる。これにより、一層安定した高精度
の研磨を行うことができる。また、ホルダの上部には放
熱促進手段が設けられているので、冷却効果をより一層
高めることができる。更に、冷却用流体として例えば圧
縮エア等の気体を用いることにより、いわゆる乾式研磨
においてもホルダを有効に冷却することができる。

【００５０】また、更に、本願の第１７の発明によれ
ば、上記回転手段の少なくともいずれか一方について上
記モータ電流検出手段を設けるとともに、上記加圧力制
御手段を設けたので、ワークと砥石面との間の摩擦力の
変動を上記回転駆動用モータの出力側電流値の変動（換
言すれば回転負荷の変動）として検出することができ、
これに基づいてワークに作用させる加圧力を制御するこ
とで、より安定した高精度の研磨を行うことができる。

【００５１】また、更に、本願の第１８の発明によれ
ば、基本的には、上記第１〜第１７の発明のいずれか一
と同様の作用を行い同様の効果を奏することができる。
特に、上記ホルダ回転手段の下端側にコレット式のチャ
ック装置を取り付けたので、種類の異なるホルダをこの
チャック装置に把持させて用いることができる。つま
り、研磨の目的・態様に応じて簡単にホルダの取り替え
を行うことができる。

【００５２】また、更に、本願の第１９の発明によれ
ば、基本的には、上記第１〜第１８の発明のいずれか一
と同様の作用を行い同様の効果を奏することができる。
特に、ホルダ本体とホルダ軸とが別体に形成され、ホル
ダ軸端部の球面とホルダ本体側の凹部とが組み合わされ
るので、ホルダの砥石面に対する角度に自由度を持たせ
た研磨を行うことができる。

【００５３】また、更に、本願の第２０の発明によれ
ば、ワークに対する上方からの加圧力はヘッドの自重と
上記付勢手段の付勢力との差に応じて得られるので、従
来のように、油圧やエア圧あるいはバネ等による加圧装
置をヘッドに設ける必要は無い。したがって、ヘッドの
構成を簡素化することができるとともに、ヘッド側にお
ける作動上の負担軽減を図ることができる。この結果、
例えば、ホルダを回転（自転）させる場合においても、
極めて安定した高速回転を行わせることが可能になる。
また、ワークに対する加圧力は、一定値であるヘッドの
自重に大きく依存することになるので、従来、油圧やエ
ア圧あるいはバネ等による加圧装置をヘッドに設け、こ
の加圧装置のみの作用でワークを加圧していた場合に比
べて、加圧装置の制御上の誤差やノイズあるいは作動中
における研磨装置への振動入力等の外乱ノイズの影響を
小さくすることができ、より正確かつ安定した加圧を行
うことができる。尚、上記加圧力をヘッド本来の自重よ
りも大きく設定することが求められる場合には、ヘッド
に所望重量の重りを付けることにより、容易に対応する
ことができる。

【００５４】また、本願の第２１の発明によれば、基本
的には、上記第２０の発明と同様の作用を行い同様の効
果を奏することができる。特に、上記付勢手段は上記ヘ
ッドに流体圧力に基づく付勢力を作用させる流体圧力装
置で構成され、上記調節手段は上記流体圧力を調節する
流体圧力調節手段で構成されているので、比較的簡単か
つ確実に、ヘッドに対し、その自重に抗して所望の上向
きの付勢力を作用させることができる。しかも、作動中
における研磨装置への振動入力等を流体の作用によって
有効に吸収することが可能であり、仕上げ精度の向上に
寄与することができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本実施の形
態に係る表面研磨装置の全体構成の概略を模式的に表す
全体構成図、図２，図３および図４はそれぞれ上記表面
研磨装置の正面説明図，側面説明図および平面説明図で
ある。これらの図に示すように、上記表面研磨装置ＭＧ
は、ワークＷを保持するホルダ１０と、該ホルダ１０を
研磨定盤６０の上方にて支持するヘッド２０とを備えて
いる。尚、図１では、ホルダ１０及びヘッド２０は一組
のみしか図示されていないが、本実施の形態では、図４
から良く分かるように、一台の表面研磨装置ＭＧに対し
て、実際には四組のホルダ１０及びヘッド２０が備えら
れている。そして、上記各ホルダ１０に保持されたワー
クＷの被加工面（下面）を研磨定盤６０の上面を構成す
る砥石面に当接させ、ワークＷにホルダ１０を介して上
方から所定の加圧力を作用させた状態で、ワークＷと研
磨定盤６０とを相対的に回転させることにより、ワーク
Ｗの被加工面を研磨することができるようになってい
る。

【００５６】上記ヘッド２０は、例えば板状部材を組み
合わせて形成された本体２１（ヘッド本体）と、該ヘッ
ド本体２１に対して水平方向に位置調整可能に取り付け
られた水平ブラケット２２と、該水平ブラケット２２の
内側端に取り付けられて上下方向に伸長するスピンドル
ユニット２３（ホルダ回転用のホルダスピンドルユニッ
ト）と、ヘッド本体２１の上部に下向きに固定されたホ
ルダ駆動用の電動モータ２４と、該電動モータ２４の出
力軸プーリ２４Ｐと上記ホルダスピンドルユニット２３
の主軸２３Ｓの上端側に固定された入力プーリ２３Ｐと
の間に掛け回された伝動ベルト２５とを主要部として構
成されている。尚、上記各ホルダスピンドルユニット２
３の水平方向位置は、水平ブラケット２２に設けた取付
ボルト挿通用の水平方向の各長溝２２ａの溝長さの範囲
内で調整することができるようになっている。

【００５７】上記ホルダスピンドルユニット２３の主軸
２３Ｓの下端側には、後で詳しく説明するように、いわ
ゆるコレット式のチャック２６が取り付けられており、
ホルダ１０は、そのシャフト部分１１（ホルダシャフ
ト）が上記コレットチャック２６に挿入された上で、締
め付けて保持されている。そして、上記電動モータ２４
が駆動されることにより、その回転力が伝動ベルト２５
を介してスピンドルユニット２３の主軸２３Ｓに伝達さ
れ、この主軸２３Ｓの回転に伴って、コレットチャック
２６を介して、ホルダ１０がその上下方向の中心軸（ホ
ルダシャフト１１）回りに回転（自転）させられるよう
になっている。

【００５８】すなわち、上記電動モータ２４と一対のプ
ーリ２４Ｐ，２３Ｐと伝動ベルト２５とホルダスピンド
ルユニット２３とコレットチャック２６とで、ホルダ１
０をその上下方向の中心軸回りに自転させるホルダ回転
手段が構成され、このホルダ回転手段は、各ヘッド２０
毎にそれぞれ独立して設けられている。本実施の形態で
は、上記ホルダ駆動用の電動モータ２４として、定格出
力が０.７５ｋｗのものを用いた、これによりホルダ１
０の最高回転数を１０００ｒｐｍ以上に設定することが
できる。

【００５９】また、本実施の形態では、表面研磨装置Ｍ
Ｇの装置本体を構成する基台１上に、上記各ヘッド２０
の上下方向への移動動作を案内するヘッド案内機構３
０，３０が設けられている。該ヘッド案内機構３０，３
０は、上記基台１上の図２及び図４における左右両側部
分に対をなして立設された矩形筒状のガイド本体３１
と、該ガイド本体３１の各側壁３２にそれぞれ取り付け
られた上下方向に伸長する一対のガイドレール３３とを
備え、上記側壁３２のガイドレール３３間には、上下方
向に延びるガイド溝３２ａが形成されている。

【００６０】ヘッド本体２１の上下方向に広がる内側面
には、上記図４から良く分かるように、上記ガイドレー
ル３３と嵌合するガイドシュー２７が、各レール３３毎
に上下に対をなして取り付けられている。また、ヘッド
本体２１の同じ内側面には、該側面から内方へ突出して
上記ガイド溝３２ａを挿通する突出片２８の基端部が固
定されている。そして、該突出片２８をガイド溝３２ａ
に挿通させるとともに、上記各ガイドシュー２７を対応
するガイドレール３３に嵌合させることにより、各ヘッ
ド２０がガイド本体３１の側壁３２に対して、上下方向
へスライド自在に取り付けられる。この場合、上記各ガ
イドシュー２７とガイドレール３３との間には十分な潤
滑剤が適用されており、ヘッド本体２１は、このガイド
レール３３に沿って無視できるほどの極めて低摩擦で上
下方向にスライドすることができるようになっている。

【００６１】上記各ガイド本体３１の内部には、上記図
３および図４から良く分かるように、上記ヘッド２０を
その自重に抗して上向きに付勢し得る付勢手段としての
エアシリンダ４０が配置されている。エアシリンダ４０
は、一つのヘッド２０に対して各２本ずつ独立して設け
られ、各エアシリンダ４０のピストンロッド４１の上端
部には、コネクタ４２を介して対応するヘッド２０の突
出片２８の先端部が連結されている。このように、ヘッ
ド２０を上向きに付勢し得る付勢手段としての各エアシ
リンダ４０はヘッド案内機構３０に設けられているの
で、別途に設置箇所を求める場合に比べて、その設置が
容易で、表面研磨装置ＭＧの構造も簡素化することがで
きる。また、上記各エアシリンダ４０を上記ヘッド案内
機構３０に設けたので、ヘッド２０に対する付勢力の作
用点をヘッド２０の上下方向への移動動作の被案内部分
にできるだけ近接させることが可能となり、案内機構３
０に沿ったヘッド２０の上下方向への移動動作をよりス
ムースに行わせることができるのである。

【００６２】尚、本実施の形態では、各ヘッド２０に対
して設けられた２本のエアシリンダ４０は、その直径が
異なり（例えば６：４以上の比率）、従って受圧面積が
異なるように設定されており、それぞれ粗調節用および
微調節用として用いることにより、調節作業を容易かつ
効率良く行えるようになっている。このエアシリンダ４
０の直径およびその組み合わせを変更することにより、
粗調節および微調節の状態を容易に変えることができ
る。

【００６３】上記図１に示されるように、各エアシリン
ダ４０には、シリンダ内部に所定圧力の圧縮エアを導く
ためのエア配管４３が接続され、各エア配管４３の途中
部には、例えばエアコンプレッサ等の圧縮エア供給源４
５からの供給エアを所定の圧力に減圧・調整するレギュ
レータバルブ４４がそれぞれ介設されている。尚、上記
各エア配管４３は、より好ましくは、柔軟性のあるフレ
キシブルホースで形成されている。上記各レギュレータ
バルブ４４は、その電磁駆動機構が表面研磨装置ＭＧの
制御盤内に設けられた制御ユニットＣＵに電気的に接続
されている。該制御ユニットＣＵは、例えばマイクロコ
ンピュータを主要部として構成されており、各レギュレ
ータバルブ４４はこの制御ユニットＣＵからの制御信号
によって駆動制御されるようになっている。

【００６４】上述のように、上記ヘッド２０を上向きに
付勢し得る付勢手段はヘッド２０に流体（圧縮エア）の
圧力に基づく付勢力を作用させる流体圧力装置としての
エアシリンダ４０で構成され、このエア圧力をレギュレ
ータバルブ４４で調節するようにしたので、比較的簡単
かつ確実に、ヘッド２０に対し、その自重に抗して所望
の上向きの付勢力を作用させることができるのである。
しかも、作動中における研磨装置への振動入力等を流体
（エア）の作用によって有効に吸収することが可能であ
り、仕上げ精度の向上に寄与することができる。また、
流体圧力をレギュレータバルブ４４で調節することによ
り、非常に広い範囲で安定した調節を行うことが可能に
なる。つまり、機械的なバネ等を用いた場合には、その
経年変化や潤滑不良あるいは形状的な変形などに起因し
て、変位と荷重との関係に狂いが生じるが、レギュレー
タバルブ４４で流体圧力を調節する場合には、かかる不
具合が生じることはない。尚、上記付勢力を作用させる
流体圧力装置としては、他の流体圧（例えば油圧など）
を用いるものを適用するようにしても良い。

【００６５】更に、上記各ガイド本体３１の内部の平面
視における中央部には、外周部に角ネジが螺設された上
下方向に延びるセンターロッド５１が配設されており、
該センターロッド５１の下端部は、基台１上に固定され
たギヤボックス５２に連結されている。該ギヤボックス
５２には、その内部のギヤ（不図示）と噛み合うネジが
外周部に螺設された水平方向に延びる水平ロッド５３が
挿通されている。この水平ロッド５３の一端側にはハン
ドル５４が結合されており、該ハンドル５４を回し操作
することにより、水平ロッド５３が回転駆動され、この
回転力がギヤボックス５２を介してセンターロッド５１
に伝達され、このセンターロッド５１が軸回りに回転さ
せられるようになっている。

【００６６】該センターロッド５１には、具体的には図
示しなかったが、その角ネジに螺合する雌ネジを中央部
に有するコネクタ部材が組み合わされており、該コネク
タ部材には上記各エアシリンダ４０の本体部が結合され
ている。そして、上述のようにハンドル５４が回し操作
されてセンターロッド５１が回転した場合には、コネク
タ部材の雌ネジがセンターロッド５１の外周部の角ネジ
と噛み合った状態で該センターロッド５１が回転するこ
とにより、コネクタ部材がセンターロッド５１に沿って
上下方向に移動し、これに伴ってエアシリンダ４０全体
が、その本体ごと昇降するようになっている。本実施の
形態の場合には、４本のエアシリンダ４０が同時に昇降
動作する。すなわち、上記センターロッド５１とギヤボ
ックス５２と水平ロッド５３とハンドル５４とで、上記
ヘッド２０の自重とエアシリンダ４０の付勢力とがバラ
ンスした状態で、ヘッド２０をヘッド案内機構３０に沿
って昇降させ得る昇降機構が形成されている。

【００６７】かかる昇降機構を設けることにより、上記
ヘッド２０の自重と上記エアシリンダ４０の付勢力とが
バランスした状態で、そのバランス状態に影響を及ぼす
ことなく、ヘッド２０をセンターロッド５１に沿って
（つまりヘッド案内機構３０に沿って）昇降させること
ができ、非加工時におけるヘッド２０の操作性を高める
ことができる。また、加圧力を設定する際には、上記の
バランス状態を維持したままでヘッド２０を下降させて
ワークＷの被加工面を研磨定盤６０の砥石面に当接さ
せ、つまり、この当接状態を基準（ゼロ点）として、そ
の後、上記レギュレータバルブ４４でエアシリンダ４０
による付勢力を調節することにより、容易かつスムース
に加圧力の設定を行うことができるのである。

【００６８】本実施の形態では、ワークＷの被加工面を
研磨する際には、上記ヘッド２０の自重とエア圧力に基
づいた上記エアシリンダ４０の付勢力との差に応じた上
方からの加圧力を上記ワークＷに作用させた状態で加工
が行われる。すなわち、本実施の形態の場合、上述のよ
うに、ホルダ駆動用の電動モータ２４として例えば定格
出力が０.７５ｋｗのモータを用いており、このモータ
２４の重量を含めて各ヘッド２０の総重量（自重）は約
５０ｋｇであったが、上記エアシリンダ４０にエア圧力
を供給しない状態では、この自重５０ｋｇがそのまま加
工圧として各ワークＷに作用することになる。

【００６９】そして、ワークＷの大きさ,形状あるいは
材質または研磨の進行状況等に応じて、上記の加工圧を
下げて研磨を行う場合には、レギュレータバルブ４４で
調圧された所定のエア圧をエアシリンダ４０に供給する
ことにより、この供給エア圧に応じたエアシリンダ４０
の出力を上向きの付勢力としてヘッド２０に作用させれ
ば良い。この場合には、各ヘッド２０の自重からエアシ
リンダ４０の出力に等しい付勢力を差し引いた力が、加
工圧として各ワークＷに作用することになる。一方、ヘ
ッド２０のそのままでの自重（本実施の形態では約５０
ｋｇ）よりも大きい加工圧が必要な場合には、ヘッド２
０に超過分の重量を有する重りを付ければ良い。

【００７０】この場合、ワークＷに下向きの加圧力を作
用させるに際して、ある程度以上大きな下向きの力（ヘ
ッド２０の自重）をある程度以上大きな上向きの力（エ
アシリンダ４０の付勢力）で調節することにより、ワー
クＷに対して非常に安定した加圧力を作用させることが
可能になる。すなわち、例えば２ｋｇの加圧力で研磨を
行う際、例えばバネ等により２ｋｇの力を下向きに加え
た場合と、大きな下向きの力５０ｋｇを大きな上向きの
力４８ｋｇで支持して作り出した２ｋｇの力を下向きに
加えた場合とを例にとって説明すれば、例えば、研磨中
に突発的な衝撃の作用で上向きに１ｋｇの力が作用した
場合、前者では力の絶対値が１.５倍(２ｋｇから３ｋ
ｇ）に変化するのに対して、後者では力の絶対値は僅か
約１.０１倍（９８ｋｇから９９ｋｇ）に変化するに過
ぎず、後者の方がはるかに影響が少なくてすむ。

【００７１】以上、説明したように、ワークＷに対する
上方からの加圧力はヘッド２０の自重と上記各エアシリ
ンダ４０の付勢力との差に応じて得られるので、従来の
ように、油圧やエア圧あるいはバネ等による加圧装置を
ヘッドに設ける必要は無い。したがって、ヘッド２０の
構成を簡素化することができるとともに、ヘッド側にお
ける作動上の負担軽減を図ることができる。この結果、
例えば、ホルダ１０を回転（自転）させる場合において
も、極めて安定した高速回転を行わせることが可能にな
る。また、ワークＷに対する加圧力は、一定値であるヘ
ッド２０の自重に大きく依存することになるので、従
来、油圧やエア圧あるいはバネ等による加圧装置をヘッ
ドに設け、この加圧装置のみの作用でワークを加圧して
いた場合に比べて、加圧装置の制御上の誤差やノイズあ
るいは作動中における研磨装置ＭＧへの振動入力等の外
乱ノイズの影響を小さくすることができ、より正確かつ
安定した加圧を行うことができるのである。尚、上記加
圧力をヘッド本来の自重よりも大きく設定することが求
められる場合には、ヘッドに所望重量の重りを付けるこ
とにより、容易に対応することができる。

【００７２】また、上記ヘッド２０の上下方向への移動
動作を案内する案内機構３０が設けられているので、ヘ
ッド２０の自重と上記エアシリンダ４０の付勢力との差
に応じた上方からの加圧力を、ワークＷに対して正確か
つスムースに作用させることができるのである。更に、
非加工時には、上記案内機構３０によってヘッド２０を
上方に移動させることにより、ワークＷあるいはホルダ
１０の取り替えなど、ヘッド２０側の要素に対する所要
の作業を容易に行うことができる。

【００７３】また、更に、上記ヘッド２０が複数設けら
れ、各ヘッド２０には上記エアシリンダ４０がそれぞれ
独立して設けられているので、各ヘッド２０のホルダ１
０に保持された各ワークＷに対し、それぞれ独立して、
つまり各ワークＷに応じた加圧力を作用させることがで
きる。また、各ヘッド２０には、ホルダ回転手段がそれ
ぞれ独立して設けられているので、各ヘッド２０のホル
ダ１０をそれぞれ独立して、つまり各ワークＷに応じて
回転させることができる。すなわち、複数のワークＷ
を、同時にかつ良好に、研磨することができるのであ
る。

【００７４】次に、研磨定盤６０およびその作動機構に
ついて説明する。図５に示すように、該研磨定盤６０
は、表面研磨装置ＭＧの基台１の略中央部分を挿通して
上下方向に伸長するスピンドルユニット６９（定盤回転
用の定盤スピンドルユニット）の主軸６９Ｓに対して固
定された砥石ホルダ６１と、該砥石ホルダ６１の上部に
固定された砥石本体６２と、該砥石本体６２の上面に形
成されて砥石面を構成する砥石層６３とで形成されてい
る。該砥石層６３は、例えばダイヤモンド砥粒で構成さ
れ、その表面が砥石面６３ｆを形成している。一方、砥
石本体６２は、例えばアルミニウムもしくはアルミニウ
ム合金等の軽合金材料を用いて、断面形状が例えば逆凹
状のカップ形に形成されている。また、砥石本体６２の
下方は、上記定盤スピンドルユニット６９のハウジング
６９Ｈ側に固定されたカバー部材６４で覆われるととも
に、後で詳しく説明するように、上記砥石本体６２を裏
面側から冷却するための冷却水ノズル１０１が複数本数
配設されている。尚、定盤スピンドルユニット６９の主
軸６９Ｓは、軸受ユニット６９Ｊ及び６９Ｋを介して、
ハウジング６９Ｈに回転自在に支承されている。

【００７５】該ハウジング６９Ｈはその外周側が板状の
定盤ベース６５に固定され、該定盤ベース６５は、その
上部および側方が平面視で例えば矩形状の保護カバー６
５Ｃで覆われている。上記定盤ベース６５の下方には、
取付板６６を介して基台１に対し固定されたスライドベ
ース６７が位置しており、定盤ベース６５は、その下面
側に固定された複数のスライダ６８を介して上記スライ
ドベース６７上に水平面内で摺動自在に載置されてい
る。尚、スライドベース６７のスライダ６８との摺接面
６７ｆには、潤滑剤供給用の溝６７ａが例えば各スライ
ダ６８に対応して複数箇所について設けられている。上
記スライドベース６７及びスライダ６８は共に、耐摩耗
性の高い材料、例えば炭素鋼を所定の硬度に焼き入れ処
理したものが用いられており、長期間に渡って両者の摺
接動作が繰り返されても、十分に耐え得るようになって
いる。

【００７６】一方、上記基台１の内部には、図６から良
く分かるように、平面視における一側に定盤駆動用の電
動モータ７１が下向きに固定して取り付けられるととも
に、中央部分（つまり、上記定盤スピンドルユニット６
９の下方）に、一対の軸受ユニット７３で回転自在に支
持されて上下方向に延びる中間シャフト７２が配設され
ており、該中間シャフト７２の下端側に固定された入力
プーリ７２Ｐと上記電動モータ７１の出力軸プーリ７１
Ｐとの間には、伝動ベルト７４が掛け回されている。そ
して、上記中間シャフト７２の上端側と定盤スピンドル
ユニット６９の主軸６９Ｓの下端側とは、両端に回動自
在継手機構７５Ａを有する動力伝達軸７５によって連結
されている。また、この動力伝達軸７５の途中部には、
該動力伝達軸７５の長さを所定範囲内で自在に伸縮調整
し得る伸縮自在継手機構７５Ｂが設けられている。

【００７７】該伸縮自在継手機構７５Ｂは、具体的には
図示しなかったが、従来から良く知られているものと同
じもので、例えば、互いに噛み合うスプラインを設けた
シャフトとスリーブとを組み合わせ、この両者で、軸方
向には伸縮自在、軸回りには回転不能な継手を構成した
ものである。また、上記各回動自在継手機構７５Ａも、
従来から良く知られているものと同じもので、軸端に設
けた支点回りの自在な回動動作を許容するものである。
尚、上記動力伝達軸としては、その両端部の相対位置の
変動を吸収しつつ回転力の伝達を行えるものであれば良
く、上記の構造に限られるものではない。

【００７８】このように、両端に回動自在継手機構７５
Ａを備え、かつ、途中部に伸縮自在継手機構７５Ｂを備
えることにより、後述するように、電動モータ７１の出
力軸７１Ｓと研磨定盤６０の回転軸（つまり定盤スピン
ドル６９の主軸６９Ｓ）の相対位置が変動した場合で
も、その変動を吸収しながら、電動モータ７１の回転力
を研磨定盤６０の回転軸６９Ｓに伝達することができ
る。そして、上記電動モータ７１が駆動されることによ
り、その回転力が伝動ベルト７４,中間シャフト７２お
よび動力伝達軸７５を順次介して定盤スピンドル６９の
主軸６９Ｓに伝達され、この主軸６９Ｓの回転に伴っ
て、定盤６０がその上下方向の中心軸回りに回転（自
転）させられるようになっている。すなわち、上記電動
モータ７１と一対のプーリ７１Ｐ，７２Ｐと伝動ベルト
７４と中間シャフト７２と動力伝達軸７５と定盤スピン
ドルユニット６９の主軸６９Ｓとで、定盤６０をその上
下方向の中心軸回りに自転させる定盤回転手段が構成さ
れている。本実施の形態では、上記定盤駆動用の電動モ
ータ７１として、例えば、定格出力が３.０ｋｗのもの
を用いた。

【００７９】また、表面研磨装置ＭＧの基台１の内部に
は、例えば、定盤駆動用の電動モータ７１の取り付け位
置と反対側に、研磨定盤６０を水平面内において移動さ
せる定盤移動用の電動モータ８１が取り付けられている
（図２参照）。更に、基台１の側方には、図７に示すよ
うに、一対の軸受ユニット８２で回転自在に支持されて
上下方向に延びるシャフト部材８３（駆動シャフト）が
配設され、該駆動シャフト８３の下端側に固定された入
力プーリ８３Ｐと上記電動モータ８１の出力軸プーリ８
１Ｐとの間には、伝動ベルト８０が掛け回されている。
また、上記駆動シャフト８３の上端側には、上記定盤ベ
ース６５に一端が固定された板状ブラケット６５Ｂと駆
動シャフト８３とを連結する連結部材８４が固定されて
いる。尚、上記板状ブラケット６５Ｂは、定盤ベース６
５の保護カバー６５Ｃの一部を切り欠いた切欠部から側
方に突出するように設けられている。

【００８０】該連結部材８４は、平面視および側面視で
矩形状に形成され、図８および図９に詳しく示すよう
に、前後左右の側壁８４ａ，８４ｂおよび底壁８４ｃと
前後の側壁８４ａで回転可能に支持されたネジ部材８５
（調整ネジ）とを備え、上記底壁８４ｃが駆動シャフト
８３の上端に固定されている。上記連結部材８４内に
は、上部に軸部材８７（偏芯軸）を有する係合ブロック
８６が組付けられ、該係合ブロック８６の基部８６ａに
は、上記調整ネジ８５に螺合する雌ネジが設けられてお
り、ノブ８５ａを回し操作して調整ネジ８５を回転させ
ることにより、係合ブロック８６を軸方向に移動させ、
その上部の偏芯軸８７を上記駆動シャフト８３に対して
任意の偏芯量だけ偏芯させることができるようになって
いる。尚、上記調整ネジ８５の回転動作は、連結部材８
４の側壁８４ｂに設けられたロックスクリュー８９をね
じ込んでロックし、それ以上の係合ブロック８６の移動
を規制することができるようになっている。

【００８１】上記定盤ベース６５の板状ブラケット６５
Ｂの所定部位には、軸受ユニット８８が嵌合固定されて
おり、上記偏芯軸８７はこの軸受ユニット８８の軸受８
８ａに組付けられている。従って、電動モータ８１を駆
動し伝動ベルト８０を介して駆動シャフト８３を回転さ
せることにより、上記偏芯軸８７が駆動シャフト８３の
軸線回りに旋回させられる。従って、定盤ベース６５が
（つまり研磨定盤６０が）この旋回軌跡に沿って水平面
内で移動させられる。すなわち、比較的簡単な構成で、
研磨定盤６０を水平面内で所定の軌跡に沿って移動させ
ることができるのである。これにより、研磨定盤６０
は、ホルダ１０の軸線を中心とした一種の遊星運動を行
うことになる。このとき、定盤ベース６５を支持するス
ライドベース６７のスライダ６８との摺接面６７ｆに
は、潤滑剤供給用の溝６７ａが設けられているので、両
者の摺接部に対して十分な潤滑剤を供給することがで
き、定盤ベース６５を（つまり研磨定盤６０を）水平面
内でスムースにスライドして移動させることができる。

【００８２】また、図１０から良く分かるように、上記
定盤ベース６５の一側、より好ましくは、研磨定盤６０
の中心に関して上記板状ブラケット６５Ｂの突き出し方
向と９０度をなす側には、研磨定盤６０の水平面内にお
ける移動動作をガイドするリンク式のガイド機構９０が
設けられている。すなわち、上記図５から良く分かるよ
うに、定盤ベース６５の上記一側の上面には、水平面内
において外方に延びる一対のガイドロッド９１の一端が
水平面内において回動自在に連結されており、各ガイド
ロッド９１の他端側は、上記図２から良く分かるよう
に、上下方向に延びるガイドプレート９２の上端側に鉛
直面内において回動自在に連結されている。

【００８３】上記ガイドプレート９２の下端側は、基台
１の側面に固定された一対の軸受ユニット９３に支承さ
れた回転軸９４に鉛直面内において回動自在に支承され
ており、この各ガイドプレート９２と各ガイドロッド９
１とで一種のリンクが形成され、これにより、研磨定盤
６０の水平面内における移動動作をガイドするガイド機
構９０が構成されている。尚、上記両ガイドプレート９
２の途中部どうしは、補強用の連結バー９５で相互に連
結されている。かかるガイド機構９０を設けることによ
り、水平面内で移動する研磨定盤６０を確実にガイドし
て、その移動動作をより安定したものとすることができ
るのである。

【００８４】以上、説明したように、研磨定盤６０は上
記定盤回転手段と定盤移動手段とに連結され、研磨装置
ＭＧの基台１に固定して取り付けられた定盤回転駆動用
の電動モータ７１の出力軸７１Ｓと研磨定盤６０の回転
軸６９Ｓとは、回動自在継手機構７５Ａと伸縮自在継手
機構７５Ｂとを備えた動力伝達軸７５を含む連結手段で
相互に連結されているので、定盤回転駆動用の電動モー
タ７１が上記基台１に固定して取り付けられた状態で、
上記電動モータ７１の出力軸７１Ｓと研磨定盤６０の回
転軸６９Ｓの相対位置の変動を吸収しながら回転力を伝
達することができる。すなわち、ヘッド２０に設けられ
たホルダ回転手段によってホルダ１０を水平面内におけ
る一定位置で自転させる一方、上記定盤移動手段により
研磨定盤６０を水平面内において上記所定の軌跡に沿っ
て移動しながら自転させることができ、これにより、砥
石面上でのワークＷの当接位置を相対的に変化させて砥
石面６３Ｓの偏摩耗を緩和し、砥石寿命の延長を図るこ
とができる。また、ワークＷの表面と砥石面６３ｆとの
当たりが不均一になることを防止でき、より均一で高精
度の研磨を行うことができるのである。

【００８５】この場合において、砥石面上でのワークＷ
の当接位置の相対的な変化は研磨定盤６０を移動させる
ことによって得られ、ヘッド２０側の構造および作動に
負担を及ぼすことはないので、ホルダ１０の自転につい
ても無理なく高速化を図ることができる。また、定盤回
転駆動用の電動モータ７１は、研磨装置ＭＧの基台１に
固定して取り付けられるので、研磨定盤６０の下方に懸
下状態で配置して該定盤と一体的に移動させる場合のよ
うに、モータサイズが特に制限されることはなく、必要
に応じて大容量のものを使用することができる。

【００８６】この結果、研磨定盤６０およびホルダ１０
の回転数の上限値を十分に高く設定することが可能にな
り、効率の高い研磨を実現することができる。すなわ
ち、例えば、脆性材料（ＳｉあるいはＭｏなど）でなる
基板の表面をダイヤモンド粉末等の硬質物質でコーティ
ングした２層構造の複合ウエハーの表面研磨を行う場合
など、研磨すべき表面部が硬質物質であっても高い加工
圧を加えることができない場合でも、ホルダ１０及び／
又は砥石６３の回転数を高めることにより、砥石面６３
ｆとワークＷの表面との接触部での相対速度を適宜高く
設定して、低加工圧での砥粒の切り込み量の不足を単位
時間当たりの切り込み回数を増加させることで補い、基
板の割れや破壊等の不具合を招来することなく、効率の
高い研磨を行うことができるようになる。尚、砥石面６
３ｆとワークＷの表面との接触部での相対速度として
は、１０〜５０ｍ／ｓｅｃ.程度の範囲が望ましい。

【００８７】更に、上記定盤回転駆動用の電動モータ７
１は、その出力軸７１Ｓを下方に向けて研磨装置ＭＧの
基台１に取り付けられ、上記出力軸７１Ｓの下端側が上
記中間軸シャフト７２の下端側に対して伝動ベルト７４
を介して連結されるようにしたので、上記電動モータ７
１の出力を上記伝動ベルト７４および中間シャフト７２
を介して確実に研磨定盤６０の回転軸６９Ｓに伝達する
ことができ、かつ、表面研磨装置ＭＧの高さが過度に高
くなってその操作性に悪影響を及ぼすことを防止できる
のである。

【００８８】尚、本実施の形態では、上記ワークＷの表
面研磨は、いわゆる乾式研磨で行われる。そして、加工
中におけるホルダ１０及び研磨定盤６０の温度上昇を抑
制し、良好な研磨精度を安定して得るために、これらに
対する冷却装置が設けられている。まず、研磨定盤６０
の冷却装置について説明する。前述のように、研磨定盤
６０の砥石本体６２の下方には、砥石裏面側を指向する
複数の冷却水ノズル１０１（図１および図５参照）が配
設されている。これら冷却水ノズル１０１は複数本（本
実施の形態では３本）が１セットとして配置され、この
セットが円周等配状に複数箇所（例えば４箇所）に配設
されている。

【００８９】本実施の形態では、砥石本体６２は、上述
のように、その断面形状が逆凹状のカップ形に形成され
ており、裏面側に噴射供給された冷却水が容易に外部に
飛散することがないようになっている。また、上記砥石
本体６２は、上述のように、アルミニウムもしくはアル
ミニウム合金等の軽合金材料を用いて形成されており、
高い冷却効果を得ることができる。尚、上記各冷却水ノ
ズル１０１は、より好ましくは、ある程度内径側を指向
して冷却水を噴射するように設定されており、砥石本体
６２の回転に伴う遠心力の作用により、一層効果的な冷
却が行われるようになっている。

【００９０】上記図１に示すように、これら冷却水ノズ
ル１０１に冷却水を供給する冷却水供給装置１０２は、
冷却水を貯えるタンク１０３と、該タンク１０３と上記
各ノズル１０１とを連通させるサプライ経路としての冷
却水供給管１０４と、該冷却水供給管１０４の途中部に
設けられて上記タンク１０３内の冷却水を各ノズル１０
１に圧送する冷却水ポンプ１０５とを備えている。上記
冷却水ノズル１０１から砥石本体６２の裏面側に噴射供
給された冷却水は、カバー部材６４（図５参照）で回収
されるようになっており、このカバー部材６４で回収さ
れた冷却水は、リターン管１０６を介して上記タンク１
０３に還流され、これにより、タンク１０３側と上記研
磨定盤６０側との間に冷却水循環システムが形成されて
いる。

【００９１】そして、該冷却水循環システムには（具体
的には、上記タンク１０３側には）、冷却水ノズル１０
１に圧送される冷却水の温度を略一定に保つ冷却水温度
調節手段としてのチラー１０７が設けられ、循環ポンプ
１０８によって温度調節ライン１０９を循環する冷却水
は、冷媒タンク（所謂チラー）１０７で所定温度に調節
された上でタンク１０３に戻される。これにより、タン
ク１０３内の冷却水は、常時一定温度に維持され、この
ように温度調節された冷却水がノズル１０１に供給され
るようになっている。

【００９２】このように、上記冷却水ノズル１０１から
砥石本体６４の裏面側に冷却水を噴射供給することによ
り、該砥石本体６４を（つまり研磨定盤６０を）効果的
に冷却することができる。この場合、冷却水は砥石本体
６４の裏面側から噴射供給されるので、いわゆる乾式研
磨においても研磨定盤６４を有効に冷却することができ
る。また、上記冷却水供給装置１０２と研磨定盤６０側
との間に上記冷却水循環システムを形成し、該冷却水循
環システムに温度調節ライン１０９を付設してチラー１
０７で冷却水の温度を調節するようにしたので、研磨定
盤６０を一定温度に冷却することが可能になる。これに
より、一層安定した高精度の研磨を行うことができるの
である。

【００９３】また、本実施の形態では、研磨定盤６０の
所定部位、より好ましくは、ワークＷとの摺接面６３ｆ
の温度を検出するために、動作中の物体表面の温度を検
出し得る非接触式の温度検出手段として、例えば赤外線
温度センサ１００が研磨定盤６０の上方に設けられてい
る。この赤外線温度センサ１００は、従来から良く知ら
れているものと同じもので、赤外線の放射をサーモパイ
ルで測定することにより、離れた物体の温度を検出する
ことができる。尚、本実施の形態では、研磨定盤６０の
砥石層６３は、金属光沢のないレジンボンド砥石で構成
されており、電着砥石やメタルボンド砥石を用いた場合
に比べて、容易かつ正確に温度検出を行うことができ
る。上記赤外線温度センサ１００で検出された温度デー
タは、表面研磨装置ＭＧの制御ユニットＣＵに入力され
るようになっている。

【００９４】該制御ユニットＣＵには、具体的には図示
しなかったが、赤外線温度センサ１００の検出温度に基
づいて上記冷却水供給装置１０２の作動を制御する冷却
水供給制御部が設けられており、該冷却水供給制御部に
は複数の温度閾値と各温度閾値にそれぞれ対応した冷却
水の供給流量値が設定されている。そして、赤外線温度
センサ１００の検出温度がいずれかの温度閾値を越えた
場合には、当該温度閾値に対応した流量の冷却水が上記
冷却水ノズル１０１側に供給されるようになっている。
すなわち、本実施の形態の場合、例えば４段階の温度閾
値が設定されており、検出温度が、最も低い温度閾値を
越えた場合には、１セット３本のノズル１０１のうち１
本が（従って、円周方向全体については４本が）冷却水
を噴射供給し、２番目の温度閾値を越えた場合には１セ
ット３本のうち２本（全体では８本）が、３番目の温度
閾値を越えた場合には３本全部（全体では１２本）のノ
ズル１０１が冷却水の噴射供給を行う。そして、最も高
い４番目の温度閾値を越えた場合には、表面研磨装置Ｍ
Ｇの作動が強制的に停止されるようになっている。

【００９５】このように、制御ユニットＣＵ内に上記冷
却水供給制御部を設け、該制御部に上記各温度閾値と冷
却水の供給流量値とを設定して冷却水ノズル１０１側に
供給する冷却水の流量を制御するようにしたので、検出
された定盤温度に基づいた冷却水の供給制御を行うこと
ができ、より精度良く研磨定盤６０を一定温度に冷却す
ることができるのである。また、この場合において、研
磨定盤６０の温度検出は非接触で行われるので、研磨定
盤６０の最も昇温し易い部分（例えば回転中の砥石面６
３ｆ）の温度を支障なく検出することができ、この検出
温度に基づいて冷却水を供給することで、より効果的で
効率の良い冷却を行うことができる。

【００９６】次に、ホルダ１０の冷却装置について説明
する。本実施の形態では、Ｓｉ等の基板の表面に例えば
ダイヤモンド等の硬質物質を被覆した、所謂、複合ウエ
ハーの表面研磨を行う場合には、ワークＷ（複合ウエハ
ー）を、例えばゴム板等の緩衝材を介してホルダ１０に
固定するようにしている。このような方法でワークＷを
ホルダ１０に保持させた場合、ワークＷとホルダ１０と
の間が熱的に遮断されるので、研磨定盤６０側が冷却さ
れていても、ホルダ１０側には徐々に熱が蓄積されてか
なりの高温になる場合がある。こうした場合には、ワー
クＷをホルダ１０に固定する接着剤の接着力が熱によっ
て低下し、研磨作業の安定性あるいは加工精度にに悪影
響を及ぼすことが考えられる。また、ホルダ１０の熱が
ホルダスピンドルユニット２３側に伝わり、主軸２３Ｓ
の軸受内のグリースの流失を招来し、回転性能に悪影響
を及ぼす可能性もある。そこで、ホルダ１０を冷却する
ための専用の冷却装置を設けたものである。

【００９７】上記図１に示すように、ホルダ１０の斜め
上方には、該ホルダ１０の上部に冷却用流体としての圧
縮エアを供給するエアノズル１１１と、上記ホルダ１０
の所定部位（本実施の形態ではホルダ１０の上部）の温
度を非接触で検出し得るホルダ温度検出手段としての赤
外線放射温度計１１２が配置されている。尚、上記ホル
ダ１０は、少なくともその上部の表面が艶消しの黒色塗
料でスプレー塗装されており、金属光沢のないこの塗装
面でのホルダ温度を上記赤外線放射温度計１１２で検出
するようになっている。上記エアノズル１１１は、圧縮
エア供給源としてのエアコンプレッサ１１３に接続され
ており、このエアコンプレッサ１１３から供給された圧
縮エアは、ノズル口から噴出する際、一気に圧力が低下
することにより、断熱膨張の原理で温度が急速に降下し
（つまり冷却され）、この冷却されたエアを吹き付ける
ことによってホルダ１０が冷却される。従って、上記エ
アコンプレッサ１１３の設定圧力を調節することによ
り、ホルダ１０に吹き付けられるエアの温度を調節する
ことができる。このように、冷却用流体として気体（例
えば圧縮エア）を用いることにより、いわゆる乾式研磨
においてもホルダ１０を有効に冷却することができる。

【００９８】本実施の形態では、上記制御ユニットＣＵ
内に、エアコンプレッサ１１３の作動を制御する冷却エ
ア制御部（不図示）が設けられており、上記赤外線放射
温度計１１２の検出データはこの冷却エア制御部に入力
される。そして、この検出データに基づいて、エアコン
プレッサ１１３の設定圧力が調節され、ホルダ１０に吹
き付けられるエアの温度が調節されるようになってい
る。更に、本実施の形態では、図１１および図１２に示
すように、上記ホルダ１０の本体１２の上部に、冷却エ
アの吹き付けによる冷却効果をより一層高めることがで
きるように、放熱促進手段としての放熱フィン１２Ｆが
多数形成されている。また、更に、本実施の形態では、
ホルダ本体１２は、冷却効率をより高めるために、周囲
部分１２ｂはアルミニウムもしくはアルミニウム合金で
形成され、荷重が加わる中央部分１２ｃのみがステンレ
ス鋼もしくは高強度の炭素鋼で形成されている。

【００９９】以上、説明したように、ホルダ１０側に冷
却用の圧縮エアを供給するエアコンプレッサ１１３と、
ホルダ１０側の温度を検出する赤外線放射温度計１１２
と、冷却エア制御部（不図示）とを設けたので、ホルダ
１０の検出温度に基づいてホルダ１０の上部を冷却する
ことができるのである。この場合において、ホルダ１０
側の温度検出は非接触で行われるので、回転中のホルダ
１０側の温度を支障なく検出することができる。

【０１００】また、本実施の形態では、より高精度の研
磨が安定して行えるように、表面研磨装置ＭＧの作動
中、駆動用のモータの回転負荷の変動に応じて加圧力が
調整されるようになっている。すなわち、研磨が進行す
ると、ワークＷの研磨面には平滑な部分が多くなり、砥
石面６３ｆとの実質的な接触面積が増大することにな
る。このように研磨部分での接触面積が変化すると、必
然的に接触抵抗が大きくなり、ワークＷと砥石面６３ｆ
とを相対的に回転させる際の回転負荷が変化し、この回
転負荷が大きくなり過ぎると、回転不良，異常音の発
生，異常昇温あるいは異常振動の発生等の不具合が生
じ、良好な研磨を継続して行うことが難しくなる。この
ような場合には、加圧力を下げて接触抵抗を小さくし、
回転を安定化させる必要がある。

【０１０１】一方、接触抵抗があまりに小さ過ぎる場合
には、研磨面で滑りが生じており、この状態では研磨は
進行しないことになる。このような場合には、加圧力を
高めてワークＷの表面に砥粒の先端を食い込ませる必要
がある。つまり、結果として、回転抵抗が増大すること
になる。従って、精度の高い研磨を安定して行うには、
上記接触抵抗の変動に応じて（換言すれば、ワークＷと
砥石面６３ｆとを相対的に回転させる際の回転負荷）に
応じて加圧力を調整することが好ましい。

【０１０２】次に、装置作動中における加圧力の調整に
ついて説明する。本実施の形態では、ワークＷと研磨定
盤６０とを相対的に回転させるための回転手段の少なく
ともいずれか一方（本実施の形態の場合、例えばホルダ
１０の回転手段側）について、回転駆動用の各電動モー
タ２４に、その出力制御を行うインバータ１８（図１参
照）およびインバータ電流を検出する電流計１９が付設
されており、該電流計１９の検出値（インバータ電流
値）は、表面研磨装置ＭＧの制御ユニットＣＵに信号入
力されるようになっている。

【０１０３】該制御ユニットＣＵには、具体的には図示
しなかったが、上記電流計１９の検出値に基づいてワー
クＷに作用させる加圧力を制御する加圧力制御部が設け
られ、該加圧力制御部には、ヘッド２０をその自重に抗
して上向きに付勢する付勢手段（エアシリンダ４０）の
付勢力を調節するレギュレータバルブ４４の電磁制御機
構が信号授受可能に接続されている。そして、上記電流
計１９の検出値が予め設定された上限値を越えるとエア
シリンダ４０の内圧が（従って加圧力が）下げられる一
方、上記検出値が予め設定された下限値を下回るとエア
シリンダ４０の内圧が（加圧力が）高められることによ
り、ワークＷと砥石面６３ｆとを相対的に回転させる際
の回転負荷が常に一定の範囲内に制御されるようになっ
ている。

【０１０４】このように、ヘッド２０側に一方につい
て、駆動用の電動モータ２４の出力側の電流値を検出す
るようにしたので、ワークＷと砥石面６３ｆとの間の摩
擦力に基づく回転抵抗の変動を上記回転駆動用モータ２
４の出力側電流値の変動（換言すれば回転負荷の変動）
として検出することができ、これに基づいてワークＷに
作用させる加圧力を制御することで、より安定した高精
度の研磨を効率良く行うことができるのである。尚、か
かる加圧力の調整に用いるエアシリンダを上述の常時使
用されるエアシリンダ４０とは別に独立して設け、回転
負荷の変動に伴って加圧力の調整を行う際には、この別
系統のエアシリンダを作動させるようにしても良い。

【０１０５】ところで、Ｓｉ（シリコン）等の脆性材料
でなる基板上にダイヤモンド等の硬質物質の薄膜を被覆
して複合ウエハーを形成し、その表面を平滑に研磨する
場合、基板の厚さが例えば１ｍｍ程度以下であれば、多
くの場合、コーティング時に基板が反って変形し、表面
のコーティング膜（ダイヤモンド被膜）の厚さよりも基
板の反り（変形）の方が大きくなる場合がある。例え
ば、厚さ２０μｍのダイヤモンド被膜をコーティングし
た結果、基板の反りの最大値が３０μｍにもなる場合が
あり得る。このような場合、ワーク表面と砥石面とを平
行に保った状態でホルダを回転させて表面研磨を行う
と、コーティング膜全体が研磨される前に、基板の反っ
た部分が削られてしまうことになる。従って、かかる場
合には、ホルダの砥石面に対する角度に自由度を持たせ
ることが望ましい。

【０１０６】一方、基板の厚さが十分に厚く（例えば５
ｍｍ程度以上）、コーティング膜の膜厚分布が、その平
均膜厚および基板の反りに比べて十分に大きい場合に
は、ホルダ本体とホルダシャフトとが固定的に直角に設
定されたホルダを用いて、ワーク表面と砥石面とを平行
に保った状態で研磨を行えば良い。尚、上記のような複
合ウエハーの基板材料としては、Ｓｉ以外に例えばＭｏ
（モリブデン）なども用いることができる。

【０１０７】本実施の形態では、上述のように、ホルダ
１０を回転させるホルダスピンドルユニット２３の主軸
２３Ｓの下端側に、いわゆるコレット式のチャック２６
が取り付けられており、ホルダ１０は、そのシャフト部
分１１（ホルダシャフト）が上記コレットチャック２６
に挿入された上で、締め付けて保持されるようになって
いる。このようなコレットチャック２６を用いることに
より、種類の異なるホルダをこのチャック２６に把持さ
せて用いることができる。つまり、ワークＷの種類ある
いは研磨の目的・態様に応じて簡単にホルダの取り替え
を行うことができるのである。

【０１０８】また、本実施の形態では、図１３にも示す
ように、ホルダ１０は、ワークＷを取り付けるホルダ本
体１２と、ヘッド２０側に装着されるホルダシャフト１
１とが別体に形成されており、該ホルダシャフト１１の
ホルダ本体１２側の端部は球面状に形成される一方、ホ
ルダ本体１２のホルダシャフト取り付け部には、上記球
面と組み合わされる球面状の凹部１２ａが設けられてい
る。尚、ホルダ本体１２の上端側には、一対の突起部１
２ｄが設けられる一方、ホルダシャフト１１の下部に
は、上記突起部１２ｄと係合する例えば穴あるいは溝状
の係合部を有する張り出し部１１ｄが形成されており、
ホルダ本体１２を種類の異なるものに取り替える際に
は、両者の係合を解除することにより、ホルダ本体１２
のみを容易に取り替えを行うこともできる。

【０１０９】上記のように、ホルダ本体１２とホルダシ
ャフト１１とが別体に形成され、ホルダシャフト１１の
軸端部の球面とホルダ本体１２側の凹部１２ａとが組み
合わされるので、ホルダ１０の砥石面６３ｆに対する角
度に自由度を持たせた研磨を行うことができるのであ
る。従って、表面のコーティング膜の厚さよりも基板の
反りの方が大きいような場合にでも、ホルダ１０の角度
が、ワークＷの研磨面と砥石面６３ｆとの接触面で決定
され、ワークＷの表面形状に沿った自由度の高い研磨を
行うことができ、表面全体が研磨される以前に基板が削
られることはなくなる。

【０１１０】

【実施例】以上のように構成された本発明の実施の形態
に係る表面研磨装置（以下、本発明装置という。）と従
来の表面研磨装置（以下、従来装置という）とを用い
て、２層構造の複合ウエハー（基板：Ｓｉ／被覆層：ダ
イヤモンド膜）の表面をそれぞれ研磨し、その仕上がり
状態，加工の状況あるいは研磨レート（加工速度）等を
比較する試験を行った。尚、研磨は乾式研磨とした。以
下、この実施例について具体的に説明する。 試料 試料としては、上記のような２層構造の複合ウエハーを
用いた。その作製方法の概略は以下の通りであった。基
板として、直径２インチ（約５０ｍｍ）／厚さ５ｍｍの
鏡面研磨仕上げの単結晶Ｓｉ（シリコン）ウエハーを用
意し、この基板をダイヤモンド粉末（平均粒径：０.５
〜１.０μｍ）で傷付け処理した。これは、ダイヤモン
ドの核発生密度を高めるためである。

【０１１１】次に、公知のフィラメントＣＶＤ装置を用
いて、厚さ５０μｍのダイヤモンド被膜を基板上に形成
して複合ウエハーを作製した。フィラメントＣＶＤ法
は、周知のように、支持台上に基板を置いて炭化水素を
含む水素ガスを容器内に導き、フィラメントで加熱して
原料ガスを分解し、気相反応を起こさせて反応生成物を
基板上に堆積させる方法である。フィラメントには、直
径が０.３ｍｍの１０本のＷ線を７ｍｍ間隔で平行に張
ったものを用いた。また、合成条件は、以下の通りであ
った。 ・ 圧力 ： １００ｔｏｒｒ ・ 水素 ： １０００ｓｃｃｍ ・ メタン ： ３０ｓｃｃｍ ・ フィラメント温度 ： ２１００℃ ・ 基板温度 ： ８００℃ 以上のようにして作製した９枚の複合ウエハー（試料）
について、それぞれ装置あるいは加工条件を変えて表面
研磨加工を行った。

【０１１２】 本発明装置および従来装置 本実施例で用いた本発明装置および従来装置の基本的な
仕様は、表１の通りであった。尚、本発明装置について
の基本的な仕様の各項目は、発明の実施の形態で説明し
た通りのものである。また、両装置で用いた砥石は、共
通の仕様のもので、以下の通りであった。 ・ 砥粒 ： ダイヤモンド ・ 粒径 ： ＃２００ ・ ボンド ： レジンボンド ・ 集中度 ： １００ ・ 直径 ： ３００ｍｍ

【０１１３】

【表１】

【０１１４】 試験条件 各試料に対する試験条件を表２に示す。試料１および試
料２は従来装置で荷重（ホルダ加圧力）条件を変えて研
磨した比較例を示し、試料３〜試料９が本発明装置で種
々の条件を変えて研磨した本発明実施例を示している。

【０１１５】

【表２】

【０１１６】 試験結果 上記各比較例および各本発明実施例についての研磨レー
トを、表２の右端欄にそれぞれ示す。また、加工の状況
は、それぞれ以下に述べる通りであった。 ・ 比較例１（試料１）： 研磨は進行したが、ワーク表
面全体については余り均一ではなく、試料の比較的中央
部分のみが研磨され、研磨レートも非常に低い（０.３
μｍ／ｈ）ものであった。 ・ 比較例２（試料２）： 研磨途中で異音が発生し、試
料がホルダから外れた。従って、研磨レートの計測がで
きなかった。

【０１１７】・ 本発明実施例１（試料３）： 研磨は順
調に進行し、研磨装置を除いては試験条件が同一である
比較例１に比べて、研磨レートは４倍（１.２μｍ／
ｈ）であり、均一な研磨が行えた。これは、研磨定盤を
（つまり砥石を）遊星運動させることによる効果である
と考えられる。 ・ 本発明実施例２（試料４）： 砥石およびホルダの冷
却も含めて研磨装置を除いては、比較例２と試験条件は
同一であるが、比較例２のような不具合は発生せず、研
磨は順調に進行した。これは、砥石およびホルダを冷却
したことによる効果であると考えられる。また、この場
合、本発明実施例１に比べて荷重（ホルダ加圧力）が大
きく設定されており、この結果、研磨レートも大幅に高
く（３.８μｍ／ｈ）なっている。 ・ 本発明実施例３（試料５）： この場合は、ホルダが
冷却されていない点を除いては、上記本発明実施例２と
試験条件は同一である。研磨レートは本発明実施例２と
同レベル（４.1μｍ／ｈ）であったが、ホルダの昇温が
大きく、ワークをホルダに接着固定する接着剤の劣化が
認められた。

【０１１８】・ 本発明実施例４（試料６）： この場合
は、砥石（研磨定盤）が冷却されていない点を除いて
は、上記本発明実施例２と試験条件は同一である。研磨
レートは本発明実施例２と同レベル（４.２μｍ／ｈ）
であったが、やはり研磨定盤の昇温が大きかった。 ・ 本発明実施例５（試料７）： この場合は、荷重（ホ
ルダ加圧力：５０ｋｇｆ）を大きく設定した点を除いて
は、上記本発明実施例２と試験条件は同一である。研磨
は順調に進行し、ホルダ加圧力の増大により、本発明実
施例２に比べて若干高い研磨レート（４.４μｍ／ｈ）
が得られた。 ・ 本発明実施例６（試料８）： この場合は、砥石回転
数を高く設定（１０００ｒｐｍ）した点を除いては、上
記本発明実施例２と試験条件は同一である。研磨は順調
に進行し、ワークと砥石の相対速度の増大により、本発
明実施例２に比べてかなり高い研磨レート（５.１μｍ
／ｈ）が得られた。 ・ 本発明実施例７（試料９）： この場合は、ホルダ回
転数を高く設定（５００ｒｐｍ）した点を除いては、上
記本発明実施例６と試験条件は同一である。研磨は順調
に進行し、ワークと砥石の相対速度が更に増大したこと
により、本発明実施例６に比べて更に若干高い研磨レー
ト（５.３μｍ／ｈ）が得られた。また、研磨加工後の
ウエハーの膜厚分布も極めて良好であった。

【０１１９】以上、説明したように、本実施例により、
本発明の実施の形態に係る表面研磨装置および表面研磨
方法の顕著な作用効果が確認された。すなわち、脆性材
料（Ｓｉ）でなる基板の表面を硬質物質（ダイヤモンド
粉末）で被覆して形成した複合ウエハーの表面を、支障
なく、しかも高精度で効率良く研磨することができるの
である。

【０１２０】尚、本発明は、以上の実施態様に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る表面研磨装置の全
体構成図である。

【図２】 上記表面研磨装置の正面説明図である。

【図３】 上記表面研磨装置の側面説明図である。

【図４】 上記表面研磨装置の平面説明図である。

【図５】 上記表面研磨装置の研磨定盤の部分断面説明
図である。

【図６】 上記研磨定盤の回転手段を示す表面研磨装置
の下部の正面説明図である。

【図７】 上記研磨定盤の移動機構を示す説明図であ
る。

【図８】 上記移動機構の要部を示す部分断面説明図で
ある。

【図９】 図８のＹ−Ｙ線に沿った縦断面説明図であ
る。

【図１０】 上記研磨定盤の移動機構およびガイド機構
を示す平面説明図である。

【図１１】 上記表面研磨装置のホルダ本体の平面説明
図である。

【図１２】 上記ホルダ本体の正面説明図である。

【図１３】 上記ホルダ本体およびホルダシャフトの正
面説明図である。

【符号の説明】

１…基台 １０…ホルダ １１…ホルダシャフト １２…ホルダ本体 １２ａ…凹部 １２Ｆ…放熱フィン １８…インバータ １９…電流計 ２０…ヘッド ２３…ホルダスピンドルユニット ２３Ｓ…ホルダスピンドルユニットの主軸 ２３Ｐ…入力プーリ ２４…電動モータ（ホルダ回転駆動用） ２５…伝動ベルト ２６…コレットチャック ３０…ヘッド案内機構 ４０…エアシリンダ ４４…レギュレータバルブ ５１…センターロッド ５２…ギヤボックス ５３…水平ロッド ５４…ハンドル ６０…研磨定盤 ６３ｆ…砥石面 ６７…スライドベース ６７ａ…溝部 ６９…定盤スピンドルユニット ６９Ｓ…定盤スピンドルユニットの主軸 ７１…電動モータ（定盤駆動用） ７１Ｐ…プーリ ７１Ｓ…電動モータの出力軸 ７２…中間シャフト ７２Ｐ…入力プーリ ７４…伝動ベルト ７５…動力伝達軸 ７５Ａ…回転自在継手機構 ７５Ｂ…伸縮自在継手機構 ８１…電動モータ（定盤移動用） ８３…駆動シャフト ８７…偏芯軸 ９０…ガイド機構 １００…赤外線温度センサ １０１…冷却水ノズル １０２…冷却水供給装置 １０３…タンク １０４…冷却水供給管 １０５…冷却水ポンプ １０６…リターン管 １０７…チラー １０８…循環ポンプ １０９…温度調節ライン １１１…エアノズル １１２…赤外線放射温度計 １１３…エアコンプレッサ ＣＵ…制御ユニット ＭＧ…表面研磨装置 Ｗ…ワーク

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを保持するホルダと、該ホルダを
   研磨定盤の上方にて支持するヘッドとを備え、上記ホル
   ダに保持されたワークの被加工面を上記研磨定盤の上面
   を構成する砥石面に当接させ、上記ワークにホルダを介
   して上方から所定の加圧力を作用させた状態で、上記ワ
   ークと上記研磨定盤とを相対的に回転させることによ
   り、上記ワークの被加工面を研磨するようにした表面研
   磨装置であって、 上記ヘッドをその自重に抗して上向きに付勢し得る付勢
   手段と、該付勢手段の付勢力を調節する調節手段とを設
   け、ワーク被加工面の研磨時には、上記ヘッドの自重と
   上記付勢手段の付勢力との差に応じた上方からの加圧力
   を上記ワークに作用させることを特徴とする表面研磨装
   置。
2. 【請求項２】 上記付勢手段は上記ヘッドに流体圧力に
   基づく付勢力を作用させる流体圧力装置で構成され、上
   記調節手段は上記流体圧力を調節する流体圧力調節手段
   で構成されていることを特徴とする請求項１記載の表面
   研磨装置。
3. 【請求項３】 上記ヘッドの上下方向への移動動作を案
   内する案内機構が設けられていることを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の表面研磨装置。
4. 【請求項４】 上記案内機構には、上記ヘッドの自重と
   上記付勢手段の付勢力とがバランスした状態で、ヘッド
   を案内機構に沿って昇降させ得る昇降機構が付設されて
   いることを特徴とする請求項３記載の表面研磨装置。
5. 【請求項５】 上記付勢手段は上記案内機構に設けられ
   ていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載
   の表面研磨装置。
6. 【請求項６】 上記ヘッドが複数設けられ、各ヘッドに
   は上記付勢手段がそれぞれ独立して設けられていること
   を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一に記載の
   表面研磨装置。
7. 【請求項７】 ワークを保持するホルダと、該ホルダを
   研磨定盤の上方にて支持するヘッドとを備え、上記ホル
   ダに保持されたワークの被加工面を上記研磨定盤の上面
   を構成する砥石面に当接させ、上記ワークにホルダを介
   して上方から所定の加圧力を作用させた状態で、上記ワ
   ークと上記研磨定盤とを相対的に回転させることによ
   り、上記ワークの被加工面を研磨するようにした表面研
   磨装置であって、 上記ヘッドには、上記ホルダをその上下方向の中心軸回
   りに自転させるホルダ回転手段が設けられる一方、上記
   研磨定盤は、該研磨定盤をその上下方向の中心軸回りに
   自転させる定盤回転手段と、研磨定盤を水平面内におい
   て所定の軌跡に沿って移動させる定盤移動手段とに連結
   され、上記定盤回転手段の回転駆動用モータは研磨装置
   本体に固定して取り付けられるとともに、上記回転駆動
   用モータの出力軸と上記研磨定盤の回転軸とは、両軸の
   相対位置の変動を吸収しながら回転力を伝達し得る自在
   継手機構を含む連結手段で相互に連結されており、上記
   ホルダは水平面内における一定位置で自転する一方、上
   記研磨定盤は、水平面内において上記所定の軌跡に沿っ
   て移動しながら自転することを特徴とする表面研磨装
   置。
8. 【請求項８】 上記研磨定盤の回転軸の下端側は上記自
   在継手機構を備えた中間軸部材の上端側に連結されると
   ともに、上記定盤回転手段の回転駆動用モータはその出
   力軸を下方に向けて研磨装置本体に取り付けられてお
   り、該出力軸の下端側は上記中間軸部材の下端側に対し
   て伝動ベルトを介して連結されていることを特徴とする
   請求項７記載の表面研磨装置。
9. 【請求項９】 上記定盤移動手段は、研磨装置本体に固
   定された定盤移動用モータと、該モータで回転させられ
   る上下方向の駆動軸と、該駆動軸に対し所定量だけ偏芯
   して一体的に連結された上下方向に伸びる偏芯軸とを備
   え、該偏芯軸が上記研磨定盤の所定部位に連結されてい
   ることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の表
   面研磨装置。
10. 【請求項１０】 上記研磨装置本体の上部には、上記研
    磨定盤の下面側を水平面内でスライド自在に支持する定
    盤支持面が設けられ、該定盤支持面または上記研磨定盤
    下面の少なくともいずれか一方には、両面の摺接部に潤
    滑剤を供給するための溝部が設けられていることを特徴
    とする請求項７〜請求項９のいずれか一に記載の表面研
    磨装置。
11. 【請求項１１】 上記研磨定盤と研磨装置本体の間に
    は、上記研磨定盤の水平面内における移動動作をガイド
    するリンク式のガイド機構が設けられていることを特徴
    とする請求項７〜請求項１０のいずれか一に記載の表面
    研磨装置。
12. 【請求項１２】 上記ヘッドが複数設けられ、各ヘッド
    には上記ホルダ回転手段がそれぞれ独立して設けられて
    いることを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれか
    一に記載の表面研磨装置。
13. 【請求項１３】 ワークを保持するホルダと、該ホルダ
    を研磨定盤の上方にて支持するヘッドとを備え、上記ホ
    ルダに保持されたワークの被加工面を上記研磨定盤の上
    面を構成する砥石面に当接させ、上記ワークにホルダを
    介して上方から所定の加圧力を作用させた状態で、上記
    ワークと上記研磨定盤とを相対的に回転させることによ
    り、上記ワークの被加工面を研磨するようにした表面研
    磨装置であって、 上記研磨定盤の下方には、砥石裏面側を指向する冷却水
    ノズルと、該ノズルから供給された冷却水を回収するカ
    バー部材とが配設され、上記ノズルに冷却水を供給する
    冷却水供給手段は、冷却水を貯えるタンクと、該タンク
    と上記ノズルとを連通させるサプライ経路と、該サプラ
    イ経路に設けられて上記タンク内の冷却水を上記ノズル
    に圧送する冷却水ポンプとを備えるとともに、上記カバ
    ー部材で回収された冷却水を上記タンクに還流させるリ
    ターン経路と接続されて、上記研磨定盤側との間に冷却
    水循環システムを形成しており、該冷却水循環システム
    には、上記ノズルに圧送される冷却水の温度を略一定に
    保つ冷却水温度調節手段が設けられていることを特徴と
    する表面研磨装置。
14. 【請求項１４】 上記研磨定盤の所定部位の温度を検出
    し得る定盤温度検出手段と、該定盤温度検出手段の検出
    温度に基づいて上記冷却水供給手段の作動を制御する冷
    却水供給制御手段とが設けられ、該冷却水供給制御手段
    には複数の温度閾値と各温度閾値にそれぞれ対応した冷
    却水の供給流量値が設定されており、上記検出温度がい
    ずれかの温度閾値を越えた場合には、当該温度閾値に対
    応した流量の冷却水が上記ノズルに供給されることを特
    徴とする請求項１３記載の表面研磨装置。
15. 【請求項１５】 上記定盤温度検出手段は、非接触で上
    記研磨定盤の所定部位の温度を検出することを特徴とす
    る請求項１４記載の表面研磨装置。
16. 【請求項１６】 ワークを保持するホルダと、該ホルダ
    を研磨定盤の上方にて支持するヘッドとを備え、上記ホ
    ルダに保持されたワークの被加工面を上記研磨定盤の上
    面を構成する砥石面に当接させ、上記ワークにホルダを
    介して上方から所定の加圧力を作用させた状態で、上記
    ワークと上記研磨定盤とを相対的に回転させることによ
    り、上記ワークの被加工面を研磨するようにした表面研
    磨装置であって、 上記ホルダの上部には放熱促進手段が形成されており、
    該ホルダ上部に冷却用流体を供給する冷却用流体供給手
    段と、上記ホルダの所定部位の温度を非接触で検出し得
    るホルダ温度検出手段と、該ホルダ温度検出手段の検出
    温度に基づいて上記冷却用流体供給手段の作動を制御す
    る冷却制御手段とが設けられていることを特徴とする表
    面研磨装置。
17. 【請求項１７】 ワークを保持するホルダと、該ホルダ
    を研磨定盤の上方にて支持するヘッドとを備え、上記ホ
    ルダに保持されたワークの被加工面を上記研磨定盤の上
    面を構成する砥石面に当接させ、上記ワークにホルダを
    介して上方から所定の加圧力を作用させた状態で、上記
    ワークと上記研磨定盤とを相対的に回転させることによ
    り、上記ワークの被加工面を研磨するようにした表面研
    磨装置であって、 上記ワークと上記研磨定盤とを相対的に回転させるため
    に、上記ホルダをその上下方向の中心軸回りに自転させ
    るホルダ回転手段と上記研磨定盤をその上下方向の中心
    軸回りに自転させる定盤回転手段の少なくともいずれか
    一方が設けられ、これら回転手段の少なくともいずれか
    一方について、回転駆動用モータの出力側電流値を検出
    するモータ電流検出手段が設けられるとともに、該モー
    タ電流検出手段の検出値に基づいて、上記ワークに作用
    させる加圧力を制御する加圧力制御手段が設けられてい
    ることを特徴とする表面研磨装置。
18. 【請求項１８】 上記ホルダをその上下方向の中心軸回
    りに自転させるホルダ回転手段が設けられ、該ホルダ回
    転手段の下端側には、コレット式のチャック装置が取り
    付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１７
    のいずれか一に記載の表面研磨装置。
19. 【請求項１９】 上記ホルダは、ワークを取り付けるホ
    ルダ本体と、ヘッド側に装着されるホルダ軸とが別体に
    形成され、該ホルダ軸のホルダ本体側の端部が球面状に
    形成される一方、ホルダ本体のホルダ軸取り付け部に
    は、上記球面と組み合わされる球面状の凹部が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１〜請求項１８のいずれ
    か一に記載の表面研磨装置。
20. 【請求項２０】 ワークを保持するホルダをヘッドによ
    り研磨定盤の上方にて支持し、上記ホルダに保持された
    ワークの被加工面を上記研磨定盤の上面を構成する砥石
    面に当接させ、上記ワークにホルダを介して上方から所
    定の加圧力を作用させた状態で、上記ワークと上記研磨
    定盤とを相対的に回転させることにより、上記ワークの
    被加工面を研磨するようにした表面研磨方法であって、 上記ヘッドをその自重に抗して上向きに付勢し得る付勢
    手段と、該付勢手段の付勢力を調節する調節手段とを設
    け、ワーク被加工面の研磨時には、上記ヘッドの自重と
    上記付勢手段の付勢力との差に応じた上方からの加圧力
    を上記ワークに作用させた状態で研磨することを特徴と
    する表面研磨方法。
21. 【請求項２１】 上記付勢手段は上記ヘッドに流体圧力
    に基づく付勢力を作用させる流体圧力装置で構成され、
    上記調節手段は上記流体圧力を調節する流体圧力調節手
    段で構成されていることを特徴とする請求項２０記載の
    表面研磨方法。