JPH10296615A - 研磨布特性検出装置およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨布の研磨性能を定量的に検出し、研磨性
能の劣化を正確に把握して、適切なタイミングでの研磨
布の交換またはドレッシングを可能とする。 【解決手段】 測定時には、操作ハンドル１２をひねり
ながら移動させることにより、作動アーム部８を介して
起歪アーム部６の先端の圧子１が楕円弧を描くように回
動して、ほぼ水平状態まで移動し、平坦面１ａが下方に
向いて、研磨布Ｐの表面に当接される。圧子１は、研磨
布Ｐの回転により回転接線方向へ偏倚させようとする力
を受け、この偏倚力により起歪アーム部６が撓み変形す
る。起歪アーム部６に添設したひずみゲージ１５および
１６により、撓み変形を計測する。この計測値は、圧子
１に加わっている研磨布Ｐによる摩擦の大きさに応じた
値となる。摩擦の大きさは、研磨布Ｐの目詰まりおよび
摩耗に起因する研磨性能の劣化に対応しているので、研
磨性能を定量的に計測することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨布の研磨特性
の劣化を評価検出して、研磨布の保守管理に用いる研磨
布特性検出器に係り、特に半導体ウェハの研磨装置、例
えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）装置の
保守管理に好適な研磨布特性検出装置およびシステムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Int
egration：超大規模集積回路）デバイスの微細化、高密
度化および配線構造の複雑化に伴い、ウェハ表面の平坦
化技術の重要性が増している。特に、ＶＬＳＩデバイス
等のように、多層配線構造を要し微細加工が要求される
デバイスにおいては、デバイス表面に段差が存在すると
充分な加工精度が得られなくなってしまう。このような
場合、ウェハ表面の凹凸および段差の解消のために完全
な平坦化、いわゆるグローバル平坦化が求められる。こ
のグローバル平坦化は、デバイスの歩留まりおよび信頼
性の向上に大きく貢献すると考えられる。

【０００３】上述したグローバル平坦化の技術として
は、エッチバック法およびＣＭＰ法が知られているが、
エッチバック法は、ＣＭＰ法に比して、プロセスの複雑
さ、コストおよびパーティクルによる歩留まりの低下等
の点で不利である。このため、最近では、特にＣＭＰ法
がグローバル平坦化の代表技術として注目されている。
このような、ＣＭＰ法による平坦化は、加工物例えばベ
アシリコンのウェハをプレートに貼り付けて回転させ、
研磨剤（スラリー）を供給しながら、研磨布（パッド）
をやはり回転させてプレート表面に当接して研磨する。

【０００４】一般に、ＣＭＰ装置は、ウェハを真空吸着
等により支持するヘッドと、研磨布を貼り付けたテーブ
ルとを有し、これらを独立に回転させ且つ研磨剤を連続
的に供給しつつ、ヘッドのウェハ表面に研磨布を当接す
るように構成している。この種のＣＭＰ装置には、単一
のヘッドと単一のテーブルとを用いるシングルヘッド−
シングルパッド、複数のヘッドと単一のテーブルとを用
いるマルチヘッド−シングルパッド、および複数のヘッ
ドと複数のテーブルとを用いるマルチヘッド−マルチパ
ッド等の種々の構成のものがある。

【０００５】ところで、このようなＣＭＰ装置において
は、研磨布を用いて研磨（ポリッシング）を行っている
ため、研磨布の表面状態による研磨特性が大きく性能を
左右する。研磨布は、消耗品であり、研磨により摩耗す
るなどして、研磨性能が劣化する。すなわち、研磨布は
使い始めから、徐々に目詰まりを起こし、ついには寿命
がくる。そこで、研磨性能が劣化してきたと思われると
きには、例えばダイヤモンド砥石を用いたドレッシング
等の研磨性能の回復処置を施して、研磨性能が劣化した
研磨布を再生させ研磨性能を回復させることができる。
このような処置により研磨布の研磨性能を回復させれ
ば、その後さらにある程度の期間は、研磨を行うことが
できる。該回復処置は、同一の研磨布に対して複数回繰
り返して施すことができ、その都度研磨性能を回復させ
ることができる。

【０００６】しかしながら、ドレッシング等の回復処置
を何度も繰り返して、研磨布が既に著しく摩耗している
場合には、該回復処置を施しても、研磨性能は充分に回
復せず、処置後短期間の使用で研磨性能が劣化してしま
う。このような場合、以後の研磨作業を行うためには、
研磨布を交換しなければならない。このように、消耗品
である研磨布の摩耗等による研磨性能の劣化は、目視で
は、判定することが困難であり、手の触感等によっても
適切に判定することが困難であった。そのため、従来
は、研磨布の研磨性能の回復のためのドレッシングの時
期および研磨布の交換の時期は、使用時間および作業量
等に基づき、主として経験的に決定するのが一般的であ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、研磨
布の摩耗等による研磨性能の劣化を的確に判定すること
は困難であり、従来は、研磨布の研磨性能の回復のため
のドレッシングの時期および研磨布の交換の時期を、使
用時間および作業量に基づいて、経験的に決定してい
た。しかしながら、ＣＭＰ技術の発展に伴い、そのプロ
セスのスループットおよび制御性が重要な課題として浮
上してきている。すなわち、高いスループットおよび良
好なプロセス制御性を得るためには、研磨作業における
再現性の向上が不可欠であるが、この再現性の向上は、
研磨布のコンディショニングの良否にかかっている。研
磨布のコンディショニングが不適正な場合には、研磨性
能の劣化により研磨速度が低下し、不安定となる。

【０００８】また、研磨時に、ワークすなわちウェハの
研磨面に傷またはスクラッチ等が発生し、最終製品とし
てのデバイスの性能に決定的なダメージを与えるおそれ
がある。一方、ＣＭＰ装置においては、ＣＭＰプロセス
にかかるコストも重要な課題であるが、ＣＭＰプロセス
の処理量が増大すると、消耗品である研磨剤および研磨
布の使用量も増加する。研磨剤の使用量を低減するため
には、研磨剤の再生・循環システムの構築および改善が
検討されている。また、研磨布の使用量の低減のために
は、新しい素材の開発およびドレスフリー研磨による研
磨布の長寿命化が要求されている。

【０００９】例えばダイヤモンド砥石を用いたドレッシ
ングは、研磨性能を回復させるのと同時に研磨布の寿命
を縮めてしまう。ドレッシングを不要とするドレスフリ
ー研磨では、研磨布の長寿命化が期待できるが、研磨布
の交換のみによって研磨性能を回復することになる。こ
のため、特にドレスフリー研磨では、研磨布の交換時期
が適切でないと、スループットの低下および再現性の劣
化を引き起こす。このように、研磨布の研磨性能の評価
は、ＣＭＰ装置自体の性能向上のために、重要な課題で
あるが、従来はそれを適切に且つ定量的に計測する手段
がなかった。

【００１０】ＣＭＰ装置におけるＣＭＰプロセスの終了
を検知するＣＭＰ終点検出装置としては、ワークを回転
支持するヘッドにセンサを設けて、回転駆動部における
トルクを検出して摩擦を計測し、ワークにおける振動を
計測するものが考えられている。ワークが充分に平坦に
研磨されると、摩擦および振動が低下することから、こ
のような摩擦および振動を検出することにより、ＣＭＰ
の終点を検出することができる。このような摩擦および
振動の検出は、ＣＭＰの終点検出のみならず、精度およ
び信号解析の機能を高めることにより、ＣＭＰプロセス
の監視のためのプロセスモニタや研磨布の研磨性能の検
出に利用することができるといわれている。ところが、
上述した摩擦および振動の検出は、研磨布のみならず、
研磨剤やワークの形状寸法も影響することから、研磨布
単独での研磨性能については、充分に評価することはで
きない。既に述べたように、研磨布は、使い始めから徐
々に目詰まりを起こし、ついには寿命がくる。従来のＣ
ＭＰ装置においては、この研磨布の研磨特性の状態を定
量的に監視することができないため、研磨布の適切な交
換時期およびドレッシング時期を効果的に検知すること
ができなかった。

【００１１】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、研磨布の摩耗および目詰まり等に起因する研磨
性能を定量的に検出し、研磨性能の劣化を正確に把握し
て、適切なタイミングで研磨布の交換またはドレッシン
グを行うことを可能とする研磨布特性検出装置およびシ
ステムを提供することを目的としている。特に、請求項
１の発明の目的は、研磨布の摩擦抵抗を検出して研磨布
の研磨特性の変化を定量的に測定し得る研磨布特性検出
装置を提供することにある。

【００１２】請求項２の発明の目的は、特に、研磨特性
の測定／非測定を必要に応じて容易に選択し得る研磨布
特性検出装置を提供することにある。請求項３の発明の
目的は、特に、測定状態と非測定退避状態との間で、他
の部材と干渉せずに作動し得る研磨布特性検出装置を提
供することにある。請求項４の発明の目的は、特に、簡
単な構成で適切な作動を可能とする研磨布特性検出装置
を提供することにある。請求項５の発明の目的は、特
に、測定条件を適切に調整し得る研磨布特性検出装置を
提供することにある。

【００１３】請求項６の発明の目的は、特に、簡単な操
作で研磨布の摩擦抵抗を検出して研磨布の研磨特性の変
化を定量的に測定し得る研磨布特性検出装置を提供する
ことにある。請求項７の発明の目的は、特に、測定状態
と非測定退避状態との間で、他の部材と干渉せずに確実
に作動し得る研磨布特性検出装置を提供することにあ
る。請求項８の発明の目的は、特に、手動による操作を
可能とする研磨布特性検出装置を提供することにある。
請求項９の発明の目的は、特に、自動操作を可能とする
研磨布特性検出装置を提供することにある。

【００１４】請求項１０の発明の目的は、特に、測定条
件を適切に且つ柔軟に調整し得る研磨布特性検出装置を
提供することにある。請求項１１の発明の目的は、特
に、高い測定精度を得ることが可能な研磨布特性検出装
置を提供することにある。請求項１２の発明の目的は、
特に、一層高い測定精度を得ることを可能とする研磨布
特性検出装置を提供することにある。請求項１３の発明
の目的は、特に、研磨布に当接される圧子の偏摩耗を防
止し得る研磨布特性検出装置を提供することにある。

【００１５】請求項１４の発明の目的は、特に、一層高
い測定精度を得ることを可能とする研磨布特性検出装置
を提供することにある。請求項１５の発明の目的は、特
に、高い測定精度を長期間維持し得る研磨布特性検出装
置を提供することにある。請求項１６の発明の目的は、
特に、研磨布の研磨性能の劣化を的確に警告し得る研磨
布特性検出システムを提供することにある。請求項１７
の発明の目的は、特に、簡単な操作で研磨布の研磨性能
の劣化を的確に警告し得る研磨布特性検出システムを提
供することにある。請求項１８の発明の目的は、特に、
研磨布の研磨性能を自動的に計測して、その劣化を的確
に警告し得る研磨布特性検出システムを提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
に係る研磨布特性検出装置は、上述した目的を達成する
ために、研磨布の表面に当接される平坦面を有する圧子
と、前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能として支持
する支持部と、前記支持部を先端部に支持し且つ所定方
向について弾性的に撓み変形可能な帯板状の起歪アーム
部と、前記起歪アーム部を前記研磨布のほぼ回転中心軸
線方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記回転中心軸線
から所定寸法離れた個所において前記研磨布の表面に所
定圧力をもって圧接させて、前記起歪アーム部の基端部
を保持する保持部と、前記起歪アームの弾性変形部に添
設されたひずみ検出素子とを具備することを特徴として
いる。

【００１７】請求項２に記載した発明に係る研磨布特性
検出装置は、前記保持部が、前記起歪アーム部を前記回
転中心軸線方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記研磨
布の表面の前記回転中心軸線から所定寸法離れた個所に
所定圧力をもって圧接させる測定位置と前記圧子が前記
研磨布から充分に離間した退避位置との間で、前記起歪
アーム部を移動させる操作駆動部を含むことを特徴とし
ている。請求項３に記載した発明に係る研磨布特性検出
装置は、前記操作駆動部が、退避時には、前記測定位置
から前記圧子が前記研磨布表面から離れる方向で且つ前
記回転中心軸線から離れる方向に前記起歪アームを移動
させ、測定時には前記退避位置から前記圧子が前記研磨
布表面に接近する方向で且つ前記回転中心軸線に接近す
る方向に前記起歪アームを移動させる手段を含むことを
特徴としている。

【００１８】請求項４に記載した発明に係る研磨布特性
検出装置は、前記操作駆動部が、前記測定位置から前記
起歪アーム部の基端部を中心に該起歪アーム部を回動さ
せる回動手段と、前記回動手段に連携して前記起歪アー
ム部を移動させる移動手段とを含むことを特徴としてい
る。請求項５に記載した発明に係る研磨布特性検出装置
は、前記保持部が、前記回転中心軸線から前記圧子を前
記研磨布の表面に圧接する位置までの距離を調整する位
置調整手段を含むことを特徴としている。請求項６に記
載した発明に係る研磨布特性検出装置は、研磨布の表面
に当接される平坦面を有する圧子と、前記圧子を前記平
坦面の向きを調整可能として支持する支持部と、前記支
持部を先端部に支持し且つ所定方向について弾性的に撓
み変形可能な帯板状の起歪アーム部と、先端部に前記起
歪アーム部の基端部を固定し且つ前記研磨布の回転接線
方向に沿って配設され、該接線方向を軸とする回動およ
び前記研磨布の回転中心軸線に平行な軸を中心とする回
動を可能として支持された作動アーム部と、前記作動ア
ーム部を回動させて、前記起歪アーム部を前記回転中心
軸線に向けて配置し且つ前記圧子を前記研磨布の表面の
前記回転中心軸線から所定寸法離れた個所に所定圧力を
もって圧接させる測定位置と前記圧子が前記研磨布から
充分に離間した退避位置との間で、前記起歪アーム部を
移動させる操作駆動部と、前記起歪アームの弾性変形部
に添設されたひずみ検出素子とを具備することを特徴と
している。

【００１９】請求項７に記載した発明に係る研磨布特性
検出装置は、前記操作駆動部が、前記作動アーム部に所
定の動作を生じさせるカム機構を含むことを特徴として
いる。請求項８に記載した発明に係る研磨布特性検出装
置は、前記操作駆動部を手動操作する手動操作部をさら
に含むことを特徴としている。請求項９に記載した発明
に係る研磨布特性検出装置は、前記操作駆動部を電気的
に駆動する駆動装置をさらに含むことを特徴としてい
る。

【００２０】請求項１０に記載した発明に係る研磨布特
性検出装置は、前記作動アーム部および操作駆動部の少
なくとも一方が、前記回転中心軸線から前記圧子を前記
研磨布の表面に圧接する位置までの距離を調整する位置
調整手段を含むことを特徴としている。請求項１１に記
載した発明に係る研磨布特性検出装置は、前記ひずみ検
出素子が、前記起歪アーム部の弾性変形部の両面にそれ
ぞれ曲げひずみを検出し得るように対をなして配設され
且つブリッジ接続されることを特徴としている。

【００２１】請求項１２に記載した発明に係る研磨布特
性検出装置は、前記支持部が、前記圧子に偏荷重がかか
るのを防止する偏荷重防止支持機構を含むことを特徴と
している。請求項１３に記載した発明に係る研磨布特性
検出装置は、前記支持部が、前記圧子を回転可能に支持
する回転支持機構を含むことを特徴としている。請求項
１４に記載した発明に係る研磨布特性検出装置は、前記
圧子が、熱膨張係数が小さく且つ剛性の高い材料で構成
したことを特徴としている。請求項１５に記載した発明
に係る研磨布特性検出装置は、前記圧子が、前記平坦面
部分を耐摩耗性材料で構成したことを特徴としている。

【００２２】請求項１６に記載した発明に係る研磨布特
性検出システムは、研磨布の表面に当接される平坦面を
有する圧子、前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能と
して支持する支持部、前記支持部を先端部に支持し且つ
所定方向について弾性的に撓み変形可能な帯板状の起歪
アーム部、前記起歪アーム部を前記研磨布の回転中心軸
線方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記回転中心軸線
から所定寸法離れた個所において前記研磨布の表面に所
定圧力をもって圧接させて、前記起歪アーム部の基端部
を保持する保持部、および前記起歪アームの弾性変形部
に添設されたひずみ検出素子を有する研磨布特性検出器
と、前記研磨布特性検出器の前記ひずみ検出素子出力を
解析して研磨布の性能劣化を報知する解析手段とを具備
することを特徴としている。

【００２３】請求項１７に記載した発明に係る研磨布特
性検出システムは、研磨布の表面に当接される平坦面を
有する圧子、前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能と
して支持する支持部、前記支持部を先端部に支持し且つ
所定方向について弾性的に撓み変形可能な帯板状の起歪
アーム部、先端部に前記起歪アーム部の基端部を固定し
且つ前記研磨布の回転接線方向に沿って配設され、該接
線方向を軸とする回動および前記研磨布の回転中心軸線
に平行な軸を中心とする回動を可能として支持された作
動アーム部、前記作動アーム部を回動させて、前記起歪
アーム部を前記回転中心軸線に向けて配置し且つ前記圧
子を前記研磨布の表面の前記回転中心軸線から所定寸法
離れた個所に所定圧力をもって圧接させる測定位置と前
記圧子が前記研磨布から充分に離間した退避位置との間
で、前記起歪アーム部を移動させる操作駆動部、および
前記起歪アームの弾性変形部に添設されたひずみ検出素
子を有する研磨布特性検出器と、前記研磨布特性検出器
の前記ひずみ検出素子出力を記録解析して研磨布の性能
劣化を報知する解析手段とを具備することを特徴として
いる。

【００２４】請求項１８に記載した発明に係る研磨布特
性検出システムは、前記研磨布特性検出器および解析手
段を所定のスケジュールに従って駆動制御する操作制御
手段をさらに含むことを特徴としている。

【００２５】

【作用】すなわち、請求項１の発明による研磨布特性検
出装置は、研磨布の表面に当接される平坦面を有する圧
子を前記平坦面の向きを調整可能として支持する支持部
を先端部に支持し且つ所定方向について弾性的に撓み変
形可能な帯板状の起歪アーム部の基端部を保持部により
保持し、前記起歪アーム部を前記研磨布の回転中心軸線
方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記回転中心軸線か
ら所定寸法離れた個所において前記研磨布の表面に所定
圧力をもって圧接させるとともに、前記起歪アームの弾
性変形部にひずみ検出素子を添設する。このような構成
により、研磨布の摩耗および目詰まりによる摩擦抵抗に
基づく研磨布の回転の接線方向への偏倚力を圧子に作用
させ、起歪アームの弾性変形の大きさにより、研磨布の
研磨特性の変化を定量的に測定する。したがって、研磨
性能の劣化を正確に把握することができ、適切なタイミ
ングで研磨布の交換またはドレッシングを行うことが可
能となる。

【００２６】請求項２の発明による研磨布特性検出装置
は、前記保持部が、前記起歪アーム部を前記回転中心軸
線方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記研磨布の表面
の前記回転中心軸線から所定寸法離れた個所に所定圧力
をもって圧接させる測定位置と前記圧子が前記研磨布か
ら充分に離間した退避位置との間で、前記起歪アーム部
を移動させる操作駆動部を含む。このような構成によ
り、研磨布に対する圧子の圧接と退避とを容易に切り替
えることができ、研磨特性の測定／非測定を必要に応じ
て容易に選択することができる。

【００２７】請求項３の発明による研磨布特性検出装置
は、前記操作駆動部が、退避時には、前記測定位置から
前記圧子が前記研磨布表面から離れる方向で且つ前記回
転中心軸線から離れる方向に前記起歪アームを移動さ
せ、測定時には前記退避位置から前記圧子が前記研磨布
表面に接近する方向で且つ前記回転中心軸線に接近する
方向に前記起歪アームを移動させる手段を含む。このよ
うな構成により、圧子の圧接と退避との移動に際し、ワ
ークおよびその支持部等と干渉することがなく、測定状
態と非測定退避状態との間で、圧子をスムーズに作動さ
せることができる。

【００２８】請求項４の発明による研磨布特性検出装置
は、前記操作駆動部が、前記測定位置から前記起歪アー
ム部の基端部を中心に該起歪アーム部を回動させる回動
手段と、前記回動手段に連携して前記起歪アーム部を移
動させる移動手段とを含む。このような構成により、簡
単な構成で適切な作動を実現することができる。請求項
５の発明による研磨布特性検出装置は、前記保持部が、
前記回転中心軸線から前記圧子を前記研磨布の表面に圧
接する位置までの距離を調整する位置調整手段を含む。
このような構成により、感度等の測定条件を適切に調整
することができる。

【００２９】請求項６の発明による研磨布特性検出装置
は、研磨布の表面に当接される平坦面を有する圧子を前
記平坦面の向きを調整可能として支持する支持部を先端
部に支持し且つ所定方向について弾性的に撓み変形可能
な帯板状の起歪アーム部の基端部を、前記研磨布の回転
接線方向に沿って配設され、該接線方向を軸とする回動
および前記研磨布の回転中心軸線に平行な軸を中心とす
る回動を可能として支持された作動アーム部の先端で保
持し、操作駆動部により、前記作動アーム部を回動させ
て、前記起歪アーム部を前記回転中心軸線方向に向けて
配置し且つ前記圧子を前記研磨布の表面の前記回転中心
軸線から所定寸法離れた個所に所定圧力をもって圧接さ
せる測定位置と前記圧子が前記研磨布から充分に離間し
た退避位置との間で、前記起歪アーム部を移動させると
ともに、前記起歪アームの弾性変形部にひずみ検出素子
を添設する。

【００３０】このような構成により、簡単な操作で研磨
布の摩擦抵抗を検出して研磨布の研磨特性の変化を定量
的に測定することができる。請求項７の発明による研磨
布特性検出装置は、前記操作駆動部が、前記作動アーム
部に所定の動作を生じさせるカム機構を含む。このよう
な構成により、測定状態と非測定退避状態との間で、他
の部材と干渉せずに確実に作動させることが可能とな
る。請求項８の発明による研磨布特性検出装置は、前記
操作駆動部を手動操作する手動操作部をさらに含む。こ
のような構成により、手動による操作が可能となる。

【００３１】請求項９の発明による研磨布特性検出装置
は、前記操作駆動部を電気的に駆動する駆動装置をさら
に含む。このような構成により、電動による自動操作が
可能となる。請求項１０の発明による研磨布特性検出装
置は、前記作動アーム部および操作駆動部の少なくとも
一方が、前記回転中心軸線から前記圧子を前記研磨布の
表面に圧接する位置までの距離を調整する位置調整手段
を含む。このような構成により、測定条件を適切に且つ
柔軟に調整することが可能となる。

【００３２】請求項１１の発明による研磨布特性検出装
置は、前記ひずみ検出素子が、前記起歪アーム部の弾性
変形部の両面にそれぞれ曲げひずみを検出し得るよう
に、対をなして配設され且つブリッジ接続される。この
ような構成により、前記起歪アーム部のねじれ変形等に
よる誤差をキャンセルすることができ、高い測定精度を
得ることが可能となる。請求項１２の発明による研磨布
特性検出装置は、前記支持部が、前記圧子に偏荷重がか
かるのを防止する偏荷重防止支持機構を含む。このよう
な構成により、偏荷重による誤差の発生を防止し、一層
高い測定精度を得ることを可能となる。

【００３３】請求項１３の発明による研磨布特性検出装
置は、前記支持部が、前記圧子を回転可能に支持する回
転支持機構を含む。このような構成により、研磨布に当
接される圧子の偏摩耗を防止することが可能となる。請
求項１４の発明による研磨布特性検出装置は、前記圧子
が、熱膨張係数が小さく且つ剛性の高い材料で構成す
る。このような構成により、一層高い測定精度を得るこ
とが可能となる。請求項１５の発明による研磨布特性検
出装置は、前記圧子が、前記平坦面部分を耐摩耗性材料
で構成する。このような構成により、高い測定精度を長
期間維持することが可能となる。

【００３４】請求項１６の発明による研磨布特性検出シ
ステムは、研磨布の表面に当接される平坦面を有する圧
子、前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能として支持
する支持部、前記支持部を先端部に支持し且つ所定方向
について弾性的に撓み変形可能な帯板状の起歪アーム
部、前記起歪アーム部を前記研磨布の回転中心軸線に向
けて配置し且つ前記圧子を前記回転中心軸線から所定寸
法離れた個所において前記研磨布の表面に所定圧力をも
って圧接させて、前記起歪アーム部の基端部を保持する
保持部、および前記起歪アームの弾性変形部に添設され
たひずみ検出素子を有する研磨布特性検出器の前記ひず
み検出素子出力を解析手段により解析して研磨布の性能
劣化を報知する。このような構成により、研磨布の研磨
性能の劣化を的確に検知し警告することが可能となる。

【００３５】請求項１７の発明による研磨布特性検出シ
ステムは、研磨布の表面に当接される平坦面を有する圧
子、前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能として支持
する支持部、前記支持部を先端部に支持し且つ所定方向
について弾性的に撓み変形可能な帯板状の起歪アーム
部、先端部に前記起歪アーム部の基端部を固定し且つ前
記研磨布の回転接線方向に沿って配設され、該接線方向
を軸とする回動および前記研磨布の回転中心軸線に平行
な軸を中心とする回動を可能として支持された作動アー
ム部、前記作動アーム部を回動させて、前記起歪アーム
部を前記回転中心軸線方向に向けて配置し且つ前記圧子
を前記研磨布の表面の前記回転中心軸線から所定寸法離
れた個所に所定圧力をもって圧接させる測定位置と前記
圧子が前記研磨布から充分に離間した退避位置との間
で、前記起歪アーム部を移動させる操作駆動部、および
前記起歪アームの弾性変形部に添設されたひずみ検出素
子を有する研磨布特性検出器の前記ひずみ検出素子出力
を記録解析して研磨布の性能劣化を報知する。

【００３６】このような構成により、特に、簡単な操作
で研磨布の研磨性能の劣化を的確に検知し警告すること
が可能となる。請求項１８の発明による研磨布特性検出
システムは、前記研磨布特性検出器および解析手段を所
定のスケジュールに従って駆動制御する操作制御手段を
さらに含む。このような構成により、研磨布の研磨性能
を自動的に計測して、その劣化を的確に警告し、研磨布
の自動交換あるいは自動回復処置を実現することが可能
となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づき、図面
を参照して本発明の研磨布特性検出装置を詳細に説明す
る。図１〜図５は、本発明の第１の実施の形態に係る研
磨布特性検出装置の要部の構成を示している。図１は、
研磨布特性検出装置の要部の構成を模式的に示す斜視図
である。図２は、図１の構成を模式的に示す正面図、図
３は上面図、そして図４は左側面図である。図５は研磨
布特性検出装置の圧子を詳細に示す側面図、そして図６
は研磨布特性検出装置の動作を規制するためのカム機能
を有するガイド板の構成を模式的に示す正面図である。

【００３８】図１〜図４に示す研磨布特性検出装置は、
圧子１、ヘッド固定部材２、ヘッド調整部材３、起歪ア
ーム固定部材４，５、起歪アーム部６、コーナ部材７、
作動アーム部８、可動軸受け９、回動保持部１０、ガイ
ド板１１、操作ハンドル１２、ガイド部材１３，１４、
ひずみゲージ１５，１６および検出部カバー１７を具備
している。ヘッドを構成する圧子１は、図５に示すよう
に、熱膨張係数が小さく、耐摩耗性および剛性に優れた
炭化珪素のセラミック等からなり、短寸棒状の部材の一
端をフランジ状に大径として平坦面１ａを形成してい
る。

【００３９】この圧子１の前記一端の平坦面１ａは、サ
ファイア薄板を貼設してさらに耐摩耗性を高めている。
測定に際しては、この平坦面１ａを、研磨布の表面に当
接する。なお、圧子１は、炭化珪素のみにより構成して
もよく、ダイヤモンドコーティング材等を用いて構成し
てもよい。平坦面１ａは、充分に平滑に形成し、例えば
ＲＡ１７以下の平滑面とする。ヘッド固定部材２は、両
側方に突起部を有し、中央部に圧子１の小径部を嵌挿固
定する。なお、圧子１は、ヘッド固定部材２に対して、
例えばねじ等により締め付け固定されており、ねじを緩
めることにより適宜回動させて、偏荷重等によって偏っ
て摩耗することがないように且つ常に平坦面１ａの平面
度を維持することができるように設定することができ
る。

【００４０】ヘッド調整部材３は、ほぼコ字状をなし、
対をなす両脚部には、ヘッド固定部材２の突起部２ａを
挟持する支持スリット部を形成している。圧子１を固定
したヘッド固定部材２の向きを調整して、ヘッド調整部
材３の支持スリット部でヘッド固定部材２を固定するこ
とにより、圧子１の平坦面１ａの向きを調整し、傾斜に
よる偏荷重が加わることがないように適切に設定するこ
とができる。起歪アーム固定部材４は、ヘッド調整部材
３の中央背面に固着突設される。これらヘッド固定部材
２、ヘッド調整部材３および起歪アーム固定部材４によ
り、平坦面１ａの向きを調整可能として圧子１を支持す
る支持部を構成する。なお、圧子１は、完全に固定せず
に、ヘッド固定部材２を軸受けとして回動自在としても
よく、ヘッド固定部材２にモータ等の駆動装置に設け
て、常時回転するようにしてもよい。

【００４１】起歪アーム部６は、撓み変形方向を規制す
べく帯板状をなし、所定方向（図１において紙面に沿う
方向）について弾性的に撓み変形可能として形成され、
一端が起歪アーム固定部材４に固定されている。起歪ア
ーム固定部材５は、コーナ部材７に固定され、起歪アー
ム部６の基端部を固定している。コーナ部材７は、起歪
アーム固定部材５を介して固定した起歪アーム部６に対
してほぼ直角に交差させて、作動アーム部８を固定して
いる。コーナ部材７から圧子１までの寸法は、起歪アー
ム固定部材５とコーナ部材７との結合部により調整可能
としてもよい。

【００４２】作動アーム部８は、先端部に起歪アーム固
定部材５およびコーナ部材７を介して起歪アーム部６の
基端部を固定するとともに、基端部寄りの中間部におい
て可動軸受け９により支持されて、研磨布の回転接線方
向にほぼ沿って配設される。可動軸受け９は、作動アー
ム部８を前記回転接線方向を軸として回動可能に保持す
るとともに、それ自体が回動保持部１０により回動可能
に保持されている。回動保持部１０は、作動アーム部８
を回動可能に保持した可動軸受け９を、前記研磨布の回
転中心軸線に平行な軸に対する回動を可能として保持し
ている。

【００４３】ガイド板１１は、板状をなし、図６に示す
ようにほぼＶ字状のカム孔１１ａを形成しており、回動
保持部１０の近傍に立設されている。ガイド板１１のカ
ム孔１１ａには、作動アーム部８の基端部が摺接し得る
ように挿通される。作動アーム部８の基端は、周縁にロ
ーレット部を形成した円盤状の操作ハンドル１２に垂直
に固着されており、該操作ハンドル１２には、作動アー
ム部８に平行に、２本のガイド部材１３および１４が立
設されている。操作ハンドル１２上においては、直角２
等辺三角形の直角をなす頂点位置に作動アーム部８を、
そして他の２個の頂点位置にガイド部材１３および１４
を位置させてそれぞれ固定している。ガイド部材１３お
よび１４は先端部を、ガイド板１１のカム孔１１ａに挿
通して、摺接させている。尚、ガイド部材１３および１
２のうち、一方を省略してもよく、その場合、ガイド板
１１に形成するカム孔１１ａは、Ｖ字状でなく、直角三
角形状とすればよい。

【００４４】ガイド板１１のカム孔１１ａ、ガイド部材
１３および１４の作用により、作動アーム部８の基端部
は、操作ハンドル１２を介して、ほぼ９０°の回動と所
定範囲の水平のスライド移動とが同時に生じるようにガ
イドされる。操作ハンドル１２を把持して、ねじりなが
ら移動させることにより、作動アーム部８は、回動保持
部１０を軸に水平方向に回動するとともに、可動軸受け
９の軸線に対して回動する。したがって、圧子１部分
は、回動保持部１０を軸としてガイド板１１部分におけ
る作動アーム部８の水平移動とは逆方向に円弧状に水平
移動し、且つ作動アーム部８を軸としてガイド板１１部
分における作動アーム部８の回動と同方向に回動して、
ほぼ楕円弧状の軌跡でスウィングバック運動しながら移
動する。

【００４５】このガイド板１１による作動アーム部８の
作動機構は、ワークおよび研磨布の回転軸と平行な鉛直
軸に対する水平回動と該回転軸に直交する水平軸に対す
るほぼ９０°の回動との組み合わせを生じさせるもので
ある。したがって、このような機構に代えて、作動アー
ム部８の基端にピニオンギアを設け、該ピニオンギアを
水平方向に円弧状に配設したラックギアに歯合させる構
成としてもよく、直交する２方向にそれぞれ回動させる
２個のモータにより、同時に連動して駆動するようにし
てもよい。なお、操作ハンドル１２には、さらに操作を
容易にするために円周から半径方向に沿って突出する操
作レバーを設ける構成としてもよい。

【００４６】起歪アーム部６の基端部には、例えば２枚
のひずみゲージ１５および１６が対をなして添設されて
いる。このひずみゲージ１５および１６の接続線は、起
歪アーム固定部材５、コーナ部材７、および作動アーム
部８の内部を介して操作ハンドル１２部分から外部に導
出される。またひずみゲージ１５および１６は、起歪ア
ーム部６の基端部に１対すなわち２個設ける構成とし
て、温度による感度およびねじれによるゼロ点の変動が
少ない４枚ゲージ法による計測を行うようにしたが、さ
らに柔軟な補償を可能とし、起歪アーム部６のねじれ変
形をも適切に補償し得る構成としてもよい。また、ひず
みゲージ１５および１６としては、抵抗体ひずみゲージ
および半導体ひずみゲージ等のどのようなひずみゲージ
でもよく、いわゆるひずみ変形の検出に従来より多用さ
れていて、信頼性が高いひずみゲージに代えて、ひずみ
変形に応じた信号を出力することが可能な他のひずみ検
出素子を用いることもできる。

【００４７】起歪アーム固定部材５とコーナ部材７との
結合部により、コーナ部材７から圧子１までの寸法を適
宜調整したり、作動アーム部８の水平回動範囲を適宜設
定することにより、測定時における研磨布の回転中心軸
線からの圧子１の位置を調整することができる。検出部
カバー１７は、図３に示すように、圧子１からコーナ部
材７に至るヘッド固定部材２、ヘッド調整部材３、起歪
アーム固定部材４，５および起歪アーム部６の部分を覆
っている。

【００４８】次に、図１〜図６のように構成された研磨
布特性検出装置の動作について説明する。測定を行わな
い待機時には、ガイド部材１３、１４の先端部および作
動アーム部８の基端部は、図１における手前側（すなわ
ち図２における手前側、図３における下方側、図４にお
ける右方側）に位置し且つ操作ハンドル１２を時計方向
の限界まで回動した位置にある。このとき、作動アーム
部８の先端は、図１における向こう側（すなわち図２に
おける向こう側、図３における上方側、図４における左
方側）に位置するとともに、起歪アーム部６は、圧子１
を上方としてほぼ直立した状態にある。すなわち、圧子
１の平坦面１ａは、図１における手前側（すなわち図２
における手前側、図３における下方側、図４における右
方側）を向いている。このときの圧子１の位置が退避位
置である。

【００４９】測定時には、操作ハンドル１２を、反時計
方向にひねりながら図１における向こう側（すなわち図
２における向こう側、図３における上方側、図４におけ
る左方側）に移動させることにより、作動アーム部８の
先端は、図１における手前側（すなわち図２における手
前側、図３における下方側、図４における右方側）に漸
次移動し、作動アーム８の反時計方向への回動にともな
って起歪アーム部６は圧子１が楕円弧を描くように回動
して、ほぼ水平状態まで移動し、平坦面１ａが下方に向
いて、研磨布Ｐの表面に当接される。このとき、圧子１
が所定の圧力で研磨布Ｐを押圧するようにし、この圧子
位置が計測位置である。このとき、研磨剤等を用いるこ
となく、圧子１をそのまま研磨布Ｐに当接する。

【００５０】研磨布Ｐは、テーブルＴとともに所定方
向、例えば図１に示す矢印Ａ方向に回転しており、所定
圧力で圧接された圧子１は、この回転により回転接線方
向へ偏倚させようとする力を受ける。この偏倚力によ
り、起歪アーム部６が撓み変形する。このとき、ねじれ
変形等が生じないようにするため、予め、起歪アーム部
６の断面形状を設定しておき、さらに圧子１の当接角度
を適切に調整している。この起歪アーム部６の撓み変形
により、起歪アーム部６に添設したひずみゲージ１５お
よび１６が伸縮し、その出力が、例えばブリッジ回路を
介して計測される。この計測値は、圧子１に加わってい
る偏倚力の大きさ、すなわち研磨布Ｐによる摩擦の大き
さに応じた値となる。この摩擦の大きさは、研磨布Ｐの
目詰まりおよび摩耗に起因する研磨性能の劣化に対応し
て小さくなることから、前記計測値を解析することによ
り、研磨性能を定量的に計測することが可能となる。

【００５１】起歪アーム部６の撓み変形は、理想に近い
状態では、研磨布Ｐの摩擦による偏倚力と起歪アーム部
６の復元力とのバランスした状態でほぼ一定となる。と
ころが、研磨布Ｐの摩擦の状態によっては、所定範囲に
おいて撓みと復元を繰り返して振動する場合もある。こ
のような場合にも振動における撓みの平均値あるいは撓
みの最大値等は、圧子１に加わっている研磨布Ｐの摩擦
による偏倚力の大きさに応じた値となるので、計測値の
波形解析等により、研磨性能を適切に評価することがで
きる。

【００５２】利用にあたっては、定期的に計測を行うな
どして、種々の条件の計測・評価データを収集し、ドレ
スフリーの場合には研磨布の最適交換時期、ドレスフリ
ーでない場合には、研磨布の最適ドレッシング時期およ
び最適交換時期における計測値を求めて、判定値として
記録しておく。そうすれば、実測値を、これらの判定値
と比較することにより、ドレスフリーの場合には研磨布
の最適交換時期、ドレスフリーでない場合には、研磨布
の最適ドレッシング時期および最適交換時期を容易に判
定することができる。上述のように研磨布Ｐの目詰まり
等の状態が数値化されるため、研磨性能を定量的に把握
することができ、タイミングよく研磨布Ｐのドレッシン
グまたは交換を行うこおとができ、効率よく作業するこ
とが可能となる。また、定量化されることにより、目詰
まり等による研磨性能に下限値を設定することができる
ため、測定値が所定値に達した信号を用いて、自動的に
研磨布Ｐのドレッシングを行わせることもできる。

【００５３】従来は、研磨布Ｐの状態を適切に把握する
ことができないので、研磨布Ｐを早めに交換せざるを得
なかったが、本装置により研磨布Ｐの状態を的確に把握
することができる。したがって、研磨布Ｐの状態に応じ
て研磨条件を変更することもできるので、安定な研磨面
品質を得ることが可能となり、結果的に研磨布Ｐを長寿
命化することができ、コストダウンになる。なお、この
研磨布特性検出装置は、ウェハ等のワークを保持するポ
リッシングヘッドと干渉しないようにテーブル上に配置
することができ、研磨作業中は安全な場所に退避して待
機させることができる。あるいは、研磨作業中にも研磨
特性検出装置をセットし研磨布Ｐを検査することもでき
る。

【００５４】また、研磨布Ｐ（を装填したテーブル）上
の圧子１を配置する回転半径方向の位置により、摺接部
の周速度が変動するので、この位置の調整により、周速
度の速度補正が可能であり、また回転数による補正も可
能で、研磨条件に応じた適切なデータを得ることができ
る。

【００５５】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る
研磨布特性検出システムの要部の構成を模式的に示して
いる。図７に示す研磨布特性検出システムは、図１〜図
６に示した研磨布特性検出装置を検出器として用いたシ
ステムである。図７に示す研磨布特性検出システムは、
研磨布特性検出器２１、増幅器２２およびパーソナルコ
ンピュータ２３を具備している。研磨布特性検出器２１
は、図１および図２に示した研磨布特性検出装置と同様
の構成を有する。増幅器２２は、研磨布特性検出器２１
の出力、すなわちひずみゲージ１５，１６の出力を増幅
する。パーソナルコンピュータ２３は、研磨布特性検出
器２１の検出出力を解析し、計測結果情報を表示すると
ともに、研磨布Ｐの検査のスケジュールを管理する。

【００５６】パーソナルコンピュータ２３は、主として
ソフトウェア処理により実現される機能である信号処理
部２４、信号解析部２５、情報表示部２６およびスケジ
ュール管理部２７を備えている。信号処理部２４は、研
磨布特性検出器２１の出力信号を処理して、起歪アーム
部６の撓み変形の大きさに対応する信号を取り出す。信
号解析部２５は、信号処理部２４で得られる起歪アーム
部６の撓み変形の大きさに対応する信号を解析して、研
磨布Ｐの研磨特性の変化を判定し、研磨布Ｐの交換時期
またはドレッシング時期を判定する。スケジュール管理
部２７は、研磨装置、例えばＣＭＰ装置の稼動状況ある
いは作業状況を、入力操作情報またはＣＭＰ装置の操作
制御部から得た信号に基づいて監視するとともに、研磨
布Ｐの特性検査の必要な時期を判定する。

【００５７】情報表示部２６は、信号解析部２５の信号
解析結果に基づくユーザへの報知情報および警告情報、
並びにスケジュール管理部２７による研磨布Ｐの特性検
査の勧告情報等を表示する。信号解析部２５は、予め定
期的に計測を行うなどして、種々の条件の計測・評価デ
ータを収集し、ドレスフリーの場合には研磨布の最適交
換時期、ドレスフリーでない場合には、研磨布の最適ド
レッシング時期および最適交換時期における計測値を求
めて、判定値として記録しておく。そして、実測値を、
これらの判定値と比較することにより、ドレスフリーの
場合には研磨布の最適交換時期、ドレスフリーでない場
合には、研磨布の最適ドレッシング時期および最適交換
時期を容易に判定する。

【００５８】このような研磨布特性検出システムは、図
示のようにポリッシングヘッドに支持されて回転駆動さ
れるウェハ等のワークに、やはり回転駆動されるテーブ
ルＴ上に装填した研磨布Ｐを圧接することにより研磨を
行うＣＭＰ装置に研磨布特性検出器２１を設けて構成す
る。研磨布特性検出器２１は、測定状態と退避状態とを
切換え操作することができ、測定状態では回転駆動され
るテーブルＴ上の研磨布Ｐに圧子１を圧接し、退避状態
では圧子１を、研磨作業の妨げにならないように、ワー
クＷ、研磨布ＰおよびテーブルＴから離間させて待機す
る。

【００５９】上述した図７の研磨布特性検出システムに
おいては、研磨布特性検出器２１の出力信号をパーソナ
ルコンピュータ２３に取り込んで、信号処理部２４およ
び信号解析部２５により信号処理および信号解析を行う
ので、研磨布Ｐの表面状態に応じた測定値をリアルタイ
ムで取り込み、表示することができる。また、信号解析
部２５において、測定データを蓄積処理することができ
るので、測定値の変動を示す波形表示を行うこともでき
る。さらに、波形表示の時間軸を変更して、測定値の現
象波形を取り込み時間に基づいて、見易い状態として表
示することができる。

【００６０】研磨布Ｐ表面の状態が劣化してくると摩擦
抵抗が低下し、この摩擦抵抗に基づく反力、すなわち測
定値が小さくなる。このことを利用して、測定値が設定
値以下になると警報を発生させ、研磨布Ｐの交換時期を
報知させることができる。また、測定値のデータを平均
化処理して表示することができるので、外乱による影響
を効果的に除去することができる。バッチ処理等によ
り、測定データを時系列でグラフ表示することができる
ので、研磨布Ｐの表面状態の変化が明確になり、研磨布
Ｐの特性を的確に把握することができ、それを研磨条件
に反映することができる。さらに、研磨布Ｐの区分毎の
測定値の平均点処理等を行うことができるので、研磨布
Ｐの比較が可能になり、新たに研磨布を開発する指針と
なるデータを得ることができる。

【００６１】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る
研磨布特性検出システムの要部の構成を模式的に示して
いる。図８に示す研磨布特性検出システムは、図７の場
合と同様に図１〜図６に示した研磨布特性検出装置を検
出器として用いたシステムである。図８に示す研磨布特
性検出システムは、研磨布特性検出器３１、動作制御部
３２、増幅器３３およびパーソナルコンピュータ３４を
具備している。研磨布特性検出器３１および増幅器３３
は、図７の研磨布特性検出器２１および増幅器２２と同
様の構成を有する。

【００６２】すなわち、研磨布特性検出器３１は、図１
および図２に示した研磨布特性検出装置とほぼ同様の構
成を有する。動作制御部３２は、研磨布特性検出器３１
を電動等により駆動制御して測定／追従動作を制御す
る。増幅器３３は、研磨布特性検出器３１の出力を増幅
する。パーソナルコンピュータ３４は、所定のスケジュ
ールに従って研磨布特性検出器３１を作動させて、測定
および退避を行わせるとともに、検出出力を解析し、計
測結果情報を表示する。

【００６３】パーソナルコンピュータ３４は、主として
ソフトウェア処理により実現される機能である操作部３
５、スケジュール管理部３６、信号処理部３７、信号解
析部３８および情報表示部３９を備えている。操作部３
５は、スケジュール管理部３６と関連動作し、外部操作
またはスケジュール管理部３６の管理に応じて、動作制
御部３２を介して研磨布特性検出器３１を操作するとと
もに、スケジュール管理部３６の管理スケジュールの設
定／変更等を行う。スケジュール管理部３６は、研磨装
置、例えばＣＭＰ装置の稼動あるいは作業の予定および
その状況を、入力操作情報またはＣＭＰ装置の操作制御
部から得た信号に基づいて監視するとともに、研磨布Ｐ
の特性検査の必要な時期を管理する。

【００６４】信号処理部３７は、研磨布特性検出器３１
の出力信号を処理して、起歪アーム部の撓み変形の大き
さに対応する信号を取り出す。信号解析部３８は、信号
処理部３７で得られる起歪アーム部の撓み変形の大きさ
に対応する信号を解析して、研磨布Ｐの研磨特性の変化
を判定し、研磨布Ｐの交換時期またはドレッシング時期
を判定する。この信号解析部３８には、スケジュール管
理部３６からスケジュールに関連する情報も与えられて
おり、作業履歴および検査履歴等のスケジュールに関連
付けた解析も行われる。情報表示部３９は、信号解析部
３８の信号解析結果に基づくユーザへの報知情報および
警告情報、並びにスケジュール管理部３６による研磨布
Ｐの特性検査の勧告情報等を表示する。

【００６５】信号解析部３８は、予め定期的に計測を行
うなどして、種々の条件の計測・評価データを収集し、
ドレスフリーの場合には研磨布の最適交換時期、ドレス
フリーでない場合には、研磨布の最適ドレッシング時期
および最適交換時期における計測値を求めて、判定値と
して記録しておく。そして、実測値を、これらの判定値
と比較することにより、ドレスフリーの場合には研磨布
の最適交換時期、ドレスフリーでない場合には、研磨布
の最適ドレッシング時期および最適交換時期を容易に判
定する。さらに、信号解析部３８は、計測の都度、判定
値を確認し、必要に応じて逐次修正し更新記録してお
く。

【００６６】このような研磨布特性検出システムは、図
示のようにポリッシングヘッドに支持されて回転駆動さ
れるウェハ等のワークに、やはり回転駆動されるテーブ
ルＴ上に装填した研磨布Ｐを圧接することにより研磨を
行うＣＭＰ装置に研磨布特性検出器３１を設けて構成す
る。研磨布特性検出器３１は、測定状態と退避状態とを
切換え操作することができ、測定状態では回転駆動され
るテーブルＴ上の研磨布Ｐに圧子１を圧接し、退避状態
では圧子１を、研磨作業の妨げにならないように、ワー
クＷ、研磨布ＰおよびテーブルＴから離間させて待機す
る。

【００６７】上述した図８の研磨布特性検出システムに
おいては、操作部３５およびスケジュール管理部３６の
管理に従って、研磨布特性検出器３１による自動検査を
行い、出力信号をパーソナルコンピュータ３４に取り込
んで、信号処理部３７および信号解析部３８により信号
処理および信号解析を行うので、研磨布Ｐの表面状態に
応じた測定値をリアルタイムで取り込み、表示すること
ができる。信号解析部３８において、測定データを蓄積
処理することができるので、測定値の変動を示す波形表
示を行うこともできる。

【００６８】研磨布Ｐ表面の状態が劣化してくると摩擦
抵抗が低下し、摩擦抵抗に基づくモーメント、すなわち
測定値が小さくなる。このことを利用して、測定値が設
定値以下になると警報を発生させ、研磨布Ｐの交換時期
を報知させることができる。なお、信号解析部３８から
研磨布Ｐの交換指示をＣＭＰ装置に与えるようにして、
研磨布Ｐの自動交換を実現することもできる。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明特に請求項１
によれば、研磨布の表面に当接される平坦面を有する圧
子を前記平坦面の向きを調整可能として支持する支持部
を先端部に支持し且つ所定方向について弾性的に撓み変
形可能な帯板状の起歪アーム部の基端部を保持部により
保持し、前記起歪アーム部を前記研磨布の回転中心軸線
方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記回転中心軸線か
ら所定寸法離れた個所において前記研磨布の表面に所定
圧力をもって圧接させるとともに、前記起歪アームの弾
性変形部にひずみ検出素子を添設することにより、研磨
布の摩擦抵抗を検出して研磨布の摩耗および目詰まり等
に起因する研磨性能を定量的に検出し、研磨性能の劣化
を正確に把握して、適切なタイミングで研磨布の交換ま
たはドレッシングを行うことを可能とする研磨布特性検
出装置およびシステムを提供することができる。

【００７０】また、請求項２の発明によれば、前記保持
部が、前記起歪アーム部を前記回転中心軸線方向に向け
て配置し且つ前記圧子を前記研磨布の表面の前記回転中
心軸線から所定寸法離れた個所に所定圧力をもって圧接
させる測定位置と前記圧子が前記研磨布から充分に離間
した退避位置との間で、前記起歪アーム部を移動させる
操作駆動部を含む構成により、特に研磨特性の測定／非
測定を必要に応じて容易に選択し得る研磨布特性検出装
置を提供することができる。

【００７１】請求項３の発明によれば、前記操作駆動部
が、退避時には、前記測定位置から前記圧子が前記研磨
布表面から離れる方向で且つ前記回転中心軸線から離れ
る方向に前記起歪アームを移動させ、測定時には前記退
避位置から前記圧子が前記研磨布表面に接近する方向で
且つ前記回転中心軸線に接近する方向に前記起歪アーム
を移動させる手段を含む構成により、特に、測定状態と
非測定退避状態との間で、他の部材と干渉せずに作動し
得る研磨布特性検出装置を提供することができる。

【００７２】請求項４の発明によれば、前記操作駆動部
が、前記測定位置から前記起歪アーム部の基端部を中心
に該起歪アーム部を回動させる回動手段と、前記回動手
段に連携して前記起歪アーム部を移動させる移動手段と
を含む構成により、特に、簡単な構成で適切な作動を可
能とする研磨布特性検出装置を提供することができる。
請求項５の発明によれば、前記保持部が、前記回転中心
軸線から前記圧子を前記研磨布の表面に圧接する位置ま
での距離を調整する位置調整手段を含む構成により、特
に、測定条件を適切に調整し得る研磨布特性検出装置を
提供することにある。

【００７３】請求項６の発明によれば、研磨布の表面に
当接される平坦面を有する圧子を前記平坦面の向きを調
整可能として支持する支持部を先端部に支持し且つ所定
方向について弾性的に撓み変形可能な帯板状の起歪アー
ム部の基端部を、前記研磨布の回転接線方向に沿って配
設され、該接線方向を軸とする回動および前記研磨布の
回転中心軸線に平行な軸を中心とする回動を可能として
支持された作動アーム部の先端で保持し、操作駆動部に
より、前記作動アーム部を回動させて、前記起歪アーム
部を前記回転中心軸線に向けて配置し且つ前記圧子を前
記研磨布の表面の前記回転中心軸線から所定寸法離れた
個所に所定圧力をもって圧接させる測定位置と前記圧子
が前記研磨布から充分に離間した退避位置との間で、前
記起歪アーム部を移動させるとともに、前記起歪アーム
の弾性変形部にひずみ検出素子を添設する構成により、
特に、簡単な操作で研磨布の摩擦抵抗を検出して研磨布
の研磨特性の変化を定量的に測定し得る研磨布特性検出
装置を提供することができる。

【００７４】請求項７の発明によれば、前記操作駆動部
が、前記作動アーム部に所定の動作を生じさせるカム機
構を含む構成により、特に、測定状態と非測定退避状態
との間で、他の部材と干渉せずに確実に作動し得る研磨
布特性検出装置を提供することができる。請求項８の発
明によれば、前記操作駆動部を手動操作する手動操作部
をさらに含む構成により、特に、手動による操作を可能
とする研磨布特性検出装置を提供することができる。

【００７５】請求項９の発明によれば、前記操作駆動部
を電気的に駆動する駆動装置をさらに含む構成により、
特に、自動操作を可能とする研磨布特性検出装置を提供
することにある。請求項１０の発明によれば、前記作動
アーム部および操作駆動部の少なくとも一方が、前記回
転中心軸線から前記圧子を前記研磨布の表面に圧接する
位置までの距離を調整する位置調整手段を含む構成によ
り、特に、測定条件を適切に且つ柔軟に調整し得る研磨
布特性検出装置を提供することができる。

【００７６】請求項１１の発明によれば、前記ひずみ検
出素子が、前記起歪アーム部の弾性変形部の両面にそれ
ぞれ対をなして配設され且つブリッジ接続される構成に
より、特に、高い測定精度を得ることが可能な研磨布特
性検出装置を提供することができる。請求項１２の発明
によれば、前記支持部が、前記圧子に偏荷重がかかるの
を防止する偏荷重防止支持機構を含む構成により、一層
高い測定精度を得ることを可能とする研磨布特性検出装
置を提供することができる。請求項１３の発明によれ
ば、前記支持部が、前記圧子を回転可能に支持する回転
支持機構を含む構成により、特に、研磨布に当接される
圧子の偏摩耗を防止し得る研磨布特性検出装置を提供す
ることができる。

【００７７】請求項１４の発明によれば、前記圧子が、
熱膨張係数が小さく且つ剛性の高い材料で構成すること
により、特に、一層高い測定精度を得ることを可能とす
る研磨布特性検出装置を提供することができる。請求項
１５の発明によれば、前記圧子が、前記平坦面部分を耐
摩耗性材料で構成することにより、特に、高い測定精度
を長期間維持し得る研磨布特性検出装置を提供すること
ができる。

【００７８】請求項１６の発明によれば、研磨布の表面
に当接される平坦面を有する圧子、前記圧子を前記平坦
面の向きを調整可能として支持する支持部、前記支持部
を先端部に支持し且つ所定方向について弾性的に撓み変
形可能な帯板状の起歪アーム部、前記起歪アーム部を前
記研磨布の回転中心軸線方向に向けて配置し且つ前記圧
子を前記回転中心軸線から所定寸法離れた個所において
前記研磨布の表面に所定圧力をもって圧接させて、前記
起歪アーム部の基端部を保持する保持部、および前記起
歪アームの弾性変形部に添設されたひずみ検出素子を有
する研磨布特性検出器の前記ひずみ検出素子出力を解析
手段により解析して研磨布の性能劣化を報知する構成に
より、特に、研磨布の研磨性能の劣化を的確に警告し得
る研磨布特性検出システムを提供することができる。

【００７９】請求項１７の発明によれば、研磨布の表面
に当接される平坦面を有する圧子、前記圧子を前記平坦
面の向きを調整可能として支持する支持部、前記支持部
を先端部に支持し且つ所定方向について弾性的に撓み変
形可能な帯板状の起歪アーム部、先端部に前記起歪アー
ム部の基端部を固定し且つ前記研磨布の回転接線方向に
沿って配設され、該接線方向を軸とする回動および前記
研磨布の回転中心軸線に平行な軸を中心とする回動を可
能として支持された作動アーム部、前記作動アーム部を
回動させて、前記起歪アーム部を前記回転中心軸線に向
けて配置し且つ前記圧子を前記研磨布の表面の前記回転
中心軸線から所定寸法離れた個所に所定圧力をもって圧
接させる測定位置と前記圧子が前記研磨布から充分に離
間した退避位置との間で、前記起歪アーム部を移動させ
る操作駆動部、および前記起歪アームの弾性変形部に添
設されたひずみ検出素子を有する研磨布特性検出器の前
記ひずみ検出素子出力を記録解析して研磨布の性能劣化
を報知する構成により、特に、簡単な操作で研磨布の研
磨性能の劣化を的確に警告し得る研磨布特性検出システ
ムを提供することができる。

【００８０】請求項１８の発明によれば、前記研磨布特
性検出器および解析手段を所定のスケジュールに従って
駆動制御する操作制御手段をさらに含む構成とすること
により、特に、研磨布の研磨性能を自動的に計測して、
その劣化を的確に警告し得る研磨布特性検出システムを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る研磨布特性検
出装置の要部の構成を模式的に示す斜視図である。

【図２】図１の構成を模式的に示す正面図である。

【図３】図１の構成を模式的に示す平面図である。

【図４】図１の構成を模式的に示す左側面図である。

【図５】本発明に係る研磨布特性検出装置の圧子を詳細
に示す側面図である。

【図６】研磨布特性検出装置の動作を規制するためのカ
ム機能を有するガイド板の構成を模式的に示す正面図で
ある。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る研磨布特性検
出システムの要部の構成を模式的に示している。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る研磨布特性検
出システムの要部の構成を模式的に示している。

【符号の説明】

１ 圧子 １ａ 平坦面 ２ ヘッド固定部材 ３ ヘッド調整部材 ４，５ 起歪アーム固定部材 ６ 起歪アーム部 ７ コーナ部材 ８ 作動アーム部 ９ 可動軸受け １０ 回動保持部 １１ ガイド板 １２ 操作ハンドル １３，１４ ガイド部材 １５，１６ ひずみゲージ １７ 検出部カバー ２１，３１ 研磨布特性検出器 ２２，３３ 増幅器 ２３，３４ パーソナルコンピュータ ２４，３７ 信号処理部 ２５，３８ 信号解析部 ２６，３９ 情報表示部 ２７，３６ スケジュール管理部 ３２ 動作制御部 ３５ 操作部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年７月３日

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図４】

【図５】

【図２】

【図３】

【図６】

【図７】

【図８】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 義博 東京都調布市調布ヶ丘３丁目５番地１ 株 式会社共和電業内 (72)発明者 棚橋 和彦 東京都調布市調布ヶ丘３丁目５番地１ 株 式会社共和電業内 (72)発明者 大原 寿昭 東京都調布市調布ヶ丘３丁目５番地１ 株 式会社共和電業内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨布の表面に当接される平坦面を有す
   る圧子と、 前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能として支持する
   支持部と、 前記支持部を先端部に支持し且つ所定方向について弾性
   的に撓み変形可能な帯板状の起歪アーム部と、 前記起歪アーム部を前記研磨布のほぼ回転中心軸線方向
   に向けて配置し且つ前記圧子を前記回転中心軸線から所
   定寸法離れた個所において前記研磨布の表面に所定圧力
   をもって圧接させて、前記起歪アーム部の基端部を保持
   する保持部と、 前記起歪アームの弾性変形部に添設されたひずみ検出素
   子とを具備することを特徴とする研磨布特性検出装置。
2. 【請求項２】 前記保持部は、前記起歪アーム部を前記
   回転中心軸線方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記研
   磨布の表面の前記回転中心軸線から所定寸法離れた個所
   に所定圧力をもって圧接させる測定位置と前記圧子が前
   記研磨布から充分に離間した退避位置との間で、前記起
   歪アーム部を移動させる操作駆動部を含むことを特徴と
   する請求項１に記載の研磨布特性検出装置。
3. 【請求項３】 前記操作駆動部は、退避時には、前記測
   定位置から前記圧子が前記研磨布表面から離れる方向で
   且つ前記回転中心軸線から離れる方向に前記起歪アーム
   を移動させ、測定時には前記退避位置から前記圧子が前
   記研磨布表面に接近する方向で且つ前記回転中心軸線に
   接近する方向に前記起歪アームを移動させる手段を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の研磨布特性検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記操作駆動部は、 前記測定位置から前記起歪アーム部の基端部を中心に該
   起歪アーム部を回動させる回動手段と、 前記回動手段に連携して前記起歪アーム部を移動させる
   移動手段とを含むことを特徴とする請求項３に記載の研
   磨布特性検出装置。
5. 【請求項５】 前記保持部は、前記回転中心軸線から前
   記圧子を前記研磨布の表面に圧接する位置までの距離を
   調整する位置調整手段を含むことを特徴とする請求項１
   〜４のうちのいずれか１項に記載の研磨布特性検出装
   置。
6. 【請求項６】 研磨布の表面に当接される平坦面を有す
   る圧子と、 前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能として支持する
   支持部と、 前記支持部を先端部に支持し且つ所定方向について弾性
   的に撓み変形可能な帯板状の起歪アーム部と、 先端部に前記起歪アーム部の基端部を固定し且つ前記研
   磨布の回転接線方向に沿って配設され、該接線方向を軸
   とする回動および前記研磨布の回転中心軸線に平行な軸
   を中心とする回動を可能として支持された作動アーム部
   と、 前記作動アーム部を回動させて、前記起歪アーム部を前
   記回転中心軸線方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記
   研磨布の表面の前記回転中心軸線から所定寸法離れた個
   所に所定圧力をもって圧接させる測定位置と前記圧子が
   前記研磨布から充分に離間した退避位置との間で、前記
   起歪アーム部を移動させる操作駆動部と、 前記起歪アームの弾性変形部に添設されたひずみ検出素
   子とを具備することを特徴とする研磨布特性検出装置。
7. 【請求項７】 前記操作駆動部は、前記作動アーム部に
   所定の動作を生じさせるカム機構を含むことを特徴とす
   る請求項６に記載の研磨布特性検出装置。
8. 【請求項８】 前記操作駆動部を手動操作する手動操作
   部をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のうちの
   いずれか１項に記載の研磨布特性検出装置。
9. 【請求項９】 前記操作駆動部を電気的に駆動する駆動
   装置をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のうち
   のいずれか１項に記載の研磨布特性検出装置。
10. 【請求項１０】 前記作動アーム部および操作駆動部の
    少なくとも一方は、前記回転中心軸線から前記圧子を前
    記研磨布の表面に圧接する位置までの距離を調整する位
    置調整手段を含むことを特徴とする請求項１〜９のうち
    のいずれか１項に記載の研磨布特性検出装置。
11. 【請求項１１】 前記ひずみ検出素子は、前記起歪アー
    ム部の弾性変形部の両面にそれぞれ曲げひずみを検出し
    得るように対をなして配設され且つブリッジ接続される
    ことを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか１項
    に記載の研磨布特性検出装置。
12. 【請求項１２】 前記支持部は、前記圧子に偏荷重がか
    かるのを防止する偏荷重防止支持機構を含むことを特徴
    とする請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載の研
    磨布特性検出装置。
13. 【請求項１３】 前記支持部は、前記圧子を回転可能に
    支持する回転支持機構を含むことを特徴とする請求項１
    〜１２のうちのいずれか１項に記載の研磨布特性検出装
    置。
14. 【請求項１４】 前記圧子は、熱膨張係数が小さく且つ
    剛性の高い材料で構成したことを特徴とする請求項１〜
    １３のうちのいずれか１項に記載の研磨布特性検出装
    置。
15. 【請求項１５】 前記圧子は、前記平坦面部分を耐摩耗
    性材料で構成したことを特徴とする請求項１〜１４のう
    ちのいずれか１項に記載の研磨布特性検出装置。
16. 【請求項１６】 研磨布の表面に当接される平坦面を有
    する圧子、前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能とし
    て支持する支持部、前記支持部を先端部に支持し且つ所
    定方向について弾性的に撓み変形可能な帯板状の起歪ア
    ーム部、前記起歪アーム部を前記研磨布の回転中心軸線
    方向に向けて配置し且つ前記圧子を前記回転中心軸線か
    ら所定寸法離れた個所において前記研磨布の表面に所定
    圧力をもって圧接させて、前記起歪アーム部の基端部を
    保持する保持部、および前記起歪アームの弾性変形部に
    添設されたひずみ検出素子を有する研磨布特性検出器
    と、 前記研磨布特性検出器の前記ひずみ検出素子出力を解析
    して研磨布の性能劣化を報知する解析手段とを具備する
    ことを特徴とする研磨布特性検出システム。
17. 【請求項１７】 研磨布の表面に当接される平坦面を有
    する圧子、前記圧子を前記平坦面の向きを調整可能とし
    て支持する支持部、前記支持部を先端部に支持し且つ所
    定方向について弾性的に撓み変形可能な帯板状の起歪ア
    ーム部、先端部に前記起歪アーム部の基端部を固定し且
    つ前記研磨布の回転接線方向に沿って配設され、該接線
    方向を軸とする回動および前記研磨布の回転中心軸線に
    平行な軸を中心とする回動を可能として支持された作動
    アーム部、前記作動アーム部を回動させて、前記起歪ア
    ーム部を前記回転中心軸線方向に向けて配置し且つ前記
    圧子を前記研磨布の表面の前記回転中心軸線から所定寸
    法離れた個所に所定圧力をもって圧接させる測定位置と
    前記圧子が前記研磨布から充分に離間した退避位置との
    間で、前記起歪アーム部を移動させる操作駆動部、およ
    び前記起歪アームの弾性変形部に添設されたひずみ検出
    素子を有する研磨布特性検出器と、 前記研磨布特性検出器の前記ひずみ検出素子出力を記録
    解析して研磨布の性能劣化を報知する解析手段とを具備
    することを特徴とする研磨布特性検出システム。
18. 【請求項１８】 前記研磨布特性検出器および解析手段
    を所定のスケジュールに従って駆動制御する操作制御手
    段をさらに含むことを特徴とする請求項１６または１７
    に記載の研磨布特性検出システム。