KR102338708B1

KR102338708B1 - 연마 장치

Info

Publication number: KR102338708B1
Application number: KR1020180137444A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 오마가리; 마사테루 도미야스; 유 무로후시
Original assignee: 시바우라 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2021-12-14
Also published as: JP6961343B2; KR20170093734A; TWI623378B; KR20180123467A; JP2017140694A; TW201741070A

Abstract

연마체가 탄성 기구를 개재해서 헤드에 지지되어 있는 타입의 연마 장치에 있어서, 위치 제어에서 하중 제어로 전환했을 때 발생하는, 연마 시의 목표 하중에 대한 오버슈트를 피할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것이다.
연마 장치(100)는, 피연마재(W)를 보유 지지하는 보유 지지부(60)와, 피연마재(W)를 연마하는 연마체(10)와, 탄성 기구(32)를 개재해서 연마체(10)를 지지하는 헤드(30)와, 헤드(30)를 Z 좌표 방향으로 이동시키는 구동 기구(24)와, 구동 기구(24)를 제어하는 제어부(50)와, 헤드(30)에 대한 연마체(10)의 위치를 측정하는 위치 센서(34)를 구비하고, 하중 제어는, 위치 센서(34)의 측정값과 탄성 기구(32)의 스프링 상수에 기초해서 행하여진다.

Description

연마 장치{POLISHING APPARATUS}

[관련 출원의 참조]

본 출원은, 2016년 2월 5일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-021315호 및 2016년 12월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-254137호에 기초하는 것으로, 그 우선권의 이익을 구하는 것이며, 그 전체 내용이, 참조에 의해 본 출원에 포함되는 것으로 한다.

본 발명은 연마 장치에 관한 것이다.

종래부터, 반도체 재료로 이루어지는 웨이퍼의 표면 등을 연마하는 연마 장치로서, 예를 들어 국제 공개 2013/038573호에 기재되어 있는 바와 같은, 회전 구동되는 연마 패드를 사용하는 연마 장치가 알려져 있다. 일반적으로, 연마 패드는, 회전축의 선단에 설치되어 있고, 회전 기구 및 회전축을 포함하는 연마 패드가 탄성 기구를 개재해서 헤드에 지지되어 있다. 헤드는, 구동 기구를 개재해서 장치 본체에 지지되어 있다.

구동 기구의 제어 방법으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 소 59-219152호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 위치 제어와 하중 제어를 조합한 방법이 채용될 수 있다. 이 제어 방법은, 연마 패드가 웨이퍼에 접촉해서 연마 시의 목표 하중이 달성될 때까지는, 당해 연마 패드의 위치(좌표)에 기초하여 구동 기구를 제어(위치 제어)하고, 상기 목표 하중이 달성된 후에는, 연마 패드와 웨이퍼와의 접촉면에 발생하는 압력에 기초하여 구동 기구를 제어(하중 제어)하는 방법이다. 연마 시의 목표 하중이 달성될 때의 헤드의 위치(Z 좌표)는, 연마 패드의 연마면의 면적과 탄성 기구의 스프링 상수에 기초하여 결정된다.

연마 패드에 가해지는 하중은, 예를 들어 연마 패드의 회전축의 상방에 설치된 로드셀에 의해 측정될 수 있다. 측정의 수순은 다음과 같다. 즉, Z 좌표축(연직 방향 축)을 따라 헤드가 하강(웨이퍼에 근접하는 방향으로 이동)되어, 연마 패드의 연마면이 웨이퍼에 압박된다. 이에 수반하여 탄성 기구(코일 스프링)가 변형되고, 헤드에 대하여 연마 패드 및 회전축이 상방으로 상대 이동된다. 이에 의해, 회전축의 상단부가 로드셀에 압박되어, 로드셀 내의 스트레인 게이지가 변형되고, 회전축의 상단부가 스트레인 게이지를 누르는 힘이 측정된다. 그리고, 로드셀에 의해 측정되는 힘이 목표 하중이 되도록, 헤드의 Z 좌표값이 조정된다.

이상과 같은 연마 장치에서는, 하중 제어가 행하여지고 있을 때, 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마체가 통과하면, 연마 패드는 급격하게 상방으로 이동되고(밀어 올려지고), 로드셀의 측정값이 급격하게 상승한다. 이러한 급격한 하중의 변화에 추종해서 고정밀도의 하중 제어를 행하는 것은, 일반적으로 곤란하다. 또한, 고정밀도의 로드셀에 있어서는, 측정 가능한 하중 범위가 비교적 좁기 때문에, 적정한 하중의 측정을 행할 수 없을 우려가 있다.

본건 발명자는, 예의 검토를 거듭한 결과, 위치 센서(예를 들어 리니어 스케일)와 탄성 기구의 스프링 상수에 기초하여 하중 제어를 행함으로써, 측정 가능한 하중 범위를 확대할 수 있음과 함께, 급격한 하중의 변화가 발생해도 고정밀도로 연마 가공을 행할 수 있는 것을 알아내었다.

본 발명은 이상의 지견에 기초하고 있다. 즉, 본 발명의 목적은, 연마체에 가해지는 하중의 검출 범위를 확대하여, 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마체가 통과해도, 고정밀도의 연마 가공을 유지할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 피연마재를 보유 지지하는 보유 지지부와, 상기 보유 지지부에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체와, 탄성 기구를 개재해서 상기 연마체를 지지하는 헤드와, 상기 헤드를, 상기 피연마재에 대하여 당해 피연마재와의 이격 거리가 변화하는 방향으로 상대 이동시키는 구동 기구와, 상기 구동 기구에 접속되어, 상기 구동 기구를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 탄성 기구는, 상기 헤드의 하중을 상쇄하는 방향으로 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 연마 장치이다.

본 발명에 따르면, 연마체에 가해지는 하중이 로드셀 등을 통하지 않고 측정되기 때문에, 당해 하중의 검출 범위를 확대할 수 있어, 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마체가 통과해도, 고정밀도의 연마 가공을 유지할 수 있는 연마 장치를 제공할 수 있다.

상기 연마 장치는, 상기 제어부에 접속되어, 상기 헤드에 대한 상기 연마체의 위치를 측정하는 위치 센서를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 헤드에 대한 연마체의 상대 위치를 정확하게 측정할 수 있다.

상기 위치 센서는, 리니어 스케일이어도 된다. 이 경우, 헤드에 대한 연마체의 상대 위치를 정확하게 측정하는 것이 용이하다.

상기 제어부는, 상기 위치 센서의 측정값과 상기 탄성 기구의 스프링 상수에 기초하여, 상기 연마체에 가해지고 있는 하중을 계산하고, 이 하중을 제어하도록 되고 있어도 된다. 이 경우, 연마체의 위치를 정확하게 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연마체에 가해지는 하중이 로드셀 등에 의해 직접적으로 측정되지 않기 때문에, 당해 하중의 검출 범위를 확대할 수 있어, 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마체가 통과해도, 고정밀도의 연마 가공을 유지할 수 있는 연마 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연마 장치를 도시하는 개략 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 연마 장치의 헤드의 내부 구조를 도시하는 개략 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 연마 장치의 헤드를, 도 2의 좌측 상방에서 본 경우의 개략적인 측면도이다.
도 4는 도 3의 지면에 평행하고 스핀들의 축심을 통과하는 평면에서의, 도 3의 헤드의 개략 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 연마 장치의 제어 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태를 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연마 장치(100)를 도시하는 개략 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)는, 베드(70)와, 베드(70) 상에 설치되고, 피연마재(웨이퍼(Wa))를 보유 지지하는 보유 지지부로서의 테이블(60)과, 테이블(60)에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체(10)와, 탄성 기구(32)(도 2 참조)를 개재해서 연마체(10)를 지지하는 헤드(30)와, 헤드(30)를 장치 본체(20)에 대하여 Z 좌표 방향(도 1에서의 상하 방향)으로 이동시키는 구동 기구(24)와, 구동 기구(24)에 접속되어, 당해 구동 기구(24)를 제어하는 제어부(50)를 구비하고 있다.

이 중 테이블(보유 지지부)(60)은, 피연마재로서의 원반 형상의 웨이퍼(Wa)를 보유 지지하는 것이다. 테이블(60)은, 베드(70) 상에 배치된 직육면체 형상의 지지 블록(61)에 의해 지지되어 있다.

또한, 연마체(10)는, 테이블(60)에 보유 지지된 웨이퍼(Wa)를 연마하는 것이다. 이 연마체(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 스핀들(11)와, 당해 스핀들(11)의 일단부(도 1의 하단부)에 설치된 연마 패드(12)를 갖고 있다. 본 실시 형태의 연마 패드(12)에는, 직경이 10mm인 원반 형상의 것이 채용되어 있다.

본 실시 형태의 장치 본체(20)는, 헤드(30)를 웨이퍼(Wa)에 대하여 상대 이동시키는 구동 기구(24)를 개재해서 당해 헤드(30)를 지지하는 것이다. 장치 본체(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 직육면체 형상의 컬럼(21)과, 컬럼(21)의 일측면(21a) 상에 구동 기구(24)를 개재해서 일단부가 지지된 원기둥 형상의 아암(22)과, 컬럼(21)을 상면(23a)에서 지지하는 직육면체 형상의 베이스(23)를 갖고 있다. 아암(22)의 타단부에는 헤드(30)가 설치되어 있고, 구동 기구(24)에 의해 아암(22)이 컬럼(21)의 상기 일측면(21a) 상을 연직 방향(도 1의 Z 좌표 방향)으로 이동되도록 되어 있다. 이에 의해, 헤드(30)의 Z 좌표 방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 컬럼(21)은, 기지의 구동 기구에 의해, 베이스(23) 상을 아암(22)의 길이 방향(도 1의 X 좌표 방향)으로 이동되도록 되어 있고, 이에 의해, 헤드(30)의 X 좌표 방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 베드(70)는, 테이블(60)의 지지 블록(61) 및 장치 본체(20)를 지지하는 것이다. 구체적으로는, 테이블(60) 및 지지 블록(61)은, 베드(70)의 상면에 있어서, 연마체(10)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 지지 블록(61)의 하면에는, 베드(70) 상에 도 1의 Y 좌표 방향을 따라서 새겨진 2개의 평행 홈(71)에 걸림 결합하는 돌조(62)가 설치되어 있고, 당해 지지 블록(61)은, 당해 2개의 평행 홈(71)을 따라 이동될 수 있게 되어 있다. 이에 의해, 테이블(60)의 Y 좌표 방향의 위치 결정, 즉, 테이블(60)에 대한 헤드(30)의 Y 좌표 방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다. 본 실시 형태의 테이블(60)은, 예를 들어 직경이 200mm인 적재면(60a)을 갖고 있다.

이어서, 헤드(30)의 구성에 대해서 또한 설명한다. 도 2는, 도 1에 도시하는 연마 장치(100)의 헤드(30)의 내부 구조를 도시하는 개략 사시도이며, 도 3은, 도 1에 도시하는 연마 장치(100)의 헤드(30)를, 도 2의 좌측 상방에서 본 경우의 개략적인 측면도이며, 도 4는, 도 3의 지면에 평행하고 스핀들(11)의 축심을 통과하는 평면에서의, 도 3의 헤드(30)의 개략 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 헤드(30)는, 연마체(10)를 지지하는 것이다. 이 헤드(30)는, 탄성 기구(32)를 개재해서 지지되고, 연마체(10)의 스핀들(11)을 지지하는 연마체 지지 부재(31)를 갖고 있다. 연마체 지지 부재(31)의 내부에는, 스핀들(11)을 회전 구동하는 기지의 구동 기구(도시하지 않음)가 설치되어 있어, 원하는 회전 속도로 연마체(10)를 회전시키도록 되어 있다. 연마체 지지 부재(31)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 측면 상에 플랜지부(31a)를 갖는 원기둥 형상이며, 당해 플랜지부(31a)의 상방에는, 아암(22)에 고정되고, 연마체 지지 부재(31)를 둘러싸는 커버(35)가 설치되어 있다. 커버(35)의 외형은, 도 2에 도시한 바와 같이, 팔각 기둥 형상이다. 커버(35)에는, 상하 방향으로 관통 구멍(35a)이 형성되고, 이 관통 구멍(35a) 내에서 연마체 지지 부재(31)가 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 탄성 기구(32)는, 연마체 지지 부재(31)와 함께 연마체(10)를 하방으로 가압하는 1개의 가압 스프링(32a)과, 연마체 지지 부재(31)의 자중을 지지하는 2개의 밸런스용 스프링(32b, 32c)에 의해 구성되어 있다. 가압 스프링(32a)은, 연마체 지지 부재(31)의 상단부에 설치되어 있고, 연마체(10)의 스핀들(11)의 축심을 따라서 탄발력을 발생시키도록 되어 있다. 또한, 밸런스용 스프링(32b, 32c)은, 가압 스프링(32a)의 Y축 방향 양측에 있어서, 당해 가압 스프링(32a)과 병렬로 커버(35)의 상면에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 가압 스프링(32a)의 상단부가 지지체(33)에 연결되어 있고, 당해 가압 스프링(32a)을 통해서, 연마체(10)에 가해지는 하중이 측정되도록 되어 있다.

또한, 연마 장치(100)는, 헤드(30)에 대한 연마체(10)의 연직 방향의 좌표(도 2에서의 W 좌표)를 측정하는 위치 센서로서, 리니어 스케일(34)을 구비하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 리니어 스케일(34)은, 연마체 지지 부재(31)의 상단부에 고정된 고정자(34a)와 지지 부재(36)를 개재해서 커버(35)의 상방에 고정된 가동자(34b)를 갖고 있다. 이 리니어 스케일(34)은, 커버(35)에 대한 연마체 지지 부재(31)의 상대 위치를 측정하도록 되어 있다. 그리고, 이 측정값에 기초하여, 제어 장치(50)가 헤드(10)에 대한 연마체(10)의 위치(W 좌표)를 평가하도록 되어 있다.

도 5는, 도 1에 도시하는 연마 장치(100)에 접속되어 있는 제어 장치(50)의 개략적인 블록도이다. 본 실시 형태의 제어 장치(50)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 연마체(10)의 스핀들(11)의 축심과 테이블(60)의 회전 중심과의 상대 위치 관계를 검출하는 검출부(51)와, 위치 제어에서 하중 제어로 전환할 때의 연마체 지지 부재(31)의 Z 좌표를 기억하고 있는 기억부(52)와, 연마체 지지 부재(31)가 상기 Z 좌표에 도달했는지 여부를 판정하는 판정부(53)와, 검출부(51)에 의해 검출된 연마체(10)의 스핀들(11)의 축심과 테이블(60)의 회전 중심과의 상대 위치 관계에 기초하여 연마 패드(12)와 웨이퍼(Wa)와의 접촉 면적을 평가하고, 당해 접촉 면적과 리니어 스케일(34)의 측정값에 기초하여 당해 웨이퍼(Wa)에 가해지는 압력이 적절한지 여부를 평가하는 압력 평가부(54)를 갖고 있다.

이어서, 본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)의 작용에 대해서 설명한다.

먼저, 연마 가공에 앞서, 테이블(60)의 회전 중심과 연마체(10)의 스핀들(11)의 축심이 Y축 방향에서 일치하도록, 테이블(60)이, 베드(70) 상에 새겨진 2개의 평행 홈을 따라 위치 결정된다. 당해 테이블(60)에는, 피연마재로서의 웨이퍼(Wa)가 연마 대상의 면을 상방으로 해서 적재된다. 그리고, 유저에 의해 연마 장치(100)가 기동되면, 테이블(60)의 회전 중심과 스핀들(11)의 축심이 도 1의 X축 방향에서 일치할 때까지, 컬럼(21)이 베이스(23) 상을 이동하게 된다. 또한, 이때 연마체(10)의 연마 패드(12)가 테이블(60)의 에지부와 간섭하지 않도록, 초기 상태에 있어서, 헤드(30)는 충분한 높이로 퇴피되어 있다.

그리고, 유저의 지시에 기초하여, 연마체(10)의 스핀들(11) 및 테이블(60)의 구동 기구가 각각 기동되어, 연마체(10) 및 테이블(60)이 원하는 속도로 회전된다. 즉, 연마 패드(12)와 웨이퍼(Wa)가, 각각 원하는 속도로 회전된다. 이 상태에서, 헤드(30)가, 컬럼(21)에 설치된 구동 기구에 의해, 아암(22)과 함께 하방으로 이동되어, 웨이퍼(Wa)에 연마 패드(12)가 압박된다. 본 실시 형태에서는, 원활한 연마 가공을 행하기 위해서, 웨이퍼(Wa)에 연마 패드(12)가 압박되기 전에, 웨이퍼(Wa)의 연마 대상의 면에 연마액이 공급된다.

본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)에 있어서, 웨이퍼(Wa)에 연마 패드(12)가 압박될 때까지의 헤드(30)의 이동은, 위치 제어, 즉, 헤드(30)의 위치(Z 좌표)에 기초하는 제어이다. 그리고, 웨이퍼(Wa)에 연마 패드(12)가 압박되고, 연마 시의 목표 하중이 달성되었을 때, 리니어 스케일(34)이 검출하는 헤드(30)에 대한 연마체(10)의 위치(W 좌표)에 기초하는 하중 제어로 전환된다. 본 실시 형태의 하중 제어에서는, 웨이퍼(Wa)와 연마 패드(12)와의 접촉면에 가해지는 압력(면압)이 일정해지도록, 탄성 기구(32)의 스프링 상수를 감안하여, 연마체 지지 부재(31)의 위치(W 좌표)가 제어된다.

이상으로부터 명백해진 바와 같이, 본 실시 형태에서의 하중 제어는, 연마체(10)에 가해지는 하중을 직접적으로 측정함으로써 행하여지는 것이 아니라, 리니어 스케일(34)에 의해 측정되는, 헤드(30)에 대한 연마체(10)의 위치(W 좌표)에 기초해서 행하여진다. 구체적으로는, 이 W 좌표와 탄성 기구(32)의 스프링 상수에 의해, 연마체(10)에 가해지는 하중을 평가하고, 이 하중이 소정의 값이 되도록, 헤드(30)의 위치(Z 좌표)를 제어한다.

하중 제어가 개시되면, 압력 평가부(54)는, 연마체 지지 부재(31)의 W 좌표를 실시간으로 감시한다. 연마 패드(12)는, 웨이퍼(Wa)의 상방에서부터 점차로 당해 웨이퍼(Wa)에 근접하고, 동시에, 웨이퍼(Wa)의 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 이동된다. 그리고, 연마 패드(12)의 일부가 웨이퍼(Wa)에 압박되어 당해 웨이퍼(Wa)의 연마가 개시된다. 연마 패드(12)는, 점차 웨이퍼(Wa)의 직경 방향 내측으로 이동된다. 이에 수반하여 연마 패드(12)의 연마면과 웨이퍼(Wa)와의 접촉 면적은 점차 증대하여, 최종적으로 당해 연마면 모두가 웨이퍼(Wa)에 접촉해서 접촉 면적은 일정해진다. 본 실시 형태에서는, 연마 패드(12)와 웨이퍼(Wa)와의 접촉면에 가해지는 압력(면압)이 일정해지도록 헤드(30)의 위치(Z 좌표)가 제어되기 때문에, 연마체(10)에 가해지는 하중은, 점차로 증대해서 그 후 일정해진다.

웨이퍼(Wa)의 연마 가공에 따라 당해 웨이퍼(Wa)의 두께가 감소하고, 연마체(10)에 가해지는 하중이 감소한 경우에는, 헤드(30)가, 컬럼(21)에 설치된 구동 기구(24)에 의해 아암(22)과 함께 하방으로 이동된다. 이 이동에 의해, 연마체(10)가 웨이퍼(Wa)에 대하여 보다 강하게 압박되기 때문에, 연마체(10)에 가해지는 하중이 증대함과 함께, 가압 스프링(32a)이 압축된다. 그리고, 리니어 스케일(34)에 의해, 연마 장치(100) 내에 미리 등록된 연마체 지지 부재(31)의 W 좌표가 회복된 것이 검출되면, 이동은 정지된다.

웨이퍼(Wa)의 연마 시에는, 컬럼(21)이 베이스(23) 상을 이동하게 됨으로써 연마체(10)가 웨이퍼(Wa)의 한쪽의 주연부로부터 다른 쪽의 주연부까지 X 좌표 방향을 따라서 직선 형상으로 이동된다. 이 연마 과정에서, 웨이퍼(Wa)의 표면에 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마체(10)가 통과하면, 연마체(10)는 급격하게 상방으로 이동된다(밀어 올려진다).

그러나, 본 실시 형태에서는, 리니어 스케일(34)을 이용해서 간접적으로 하중을 측정하고 있기 때문에, 측정 가능한 하중 범위는, 예를 들어 로드셀에 의해 직접적으로 측정하는 경우보다도 넓다.

그리고, 원하는 연마 가공이 달성되면, 연마액의 공급이 정지됨과 함께, 헤드(30)가, 구동 기구(24)에 의해 아암(22)과 함께 상방으로 이동된다. 그리고, 유저의 지시에 기초하여, 연마체(10) 및 테이블(60)의 회전이 정지되고, 웨이퍼(Wa)가 테이블(60)로부터 제거된다. 이때, 필요에 따라, 컬럼(21)이 베이스(23) 상을 도 1의 X 좌표의 부 방향으로 이동되게 되고, 헤드(30)가 퇴피된다.

이상과 같은 본 실시 형태에 의하면, 연마체(10)에 가해지는 하중이 로드셀 등을 통하지 않고 측정되기 때문에, 당해 하중의 검출 범위를 확대할 수 있어, 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마체(10)가 통과해도, 고정밀도의 연마 가공을 유지할 수 있는 연마 장치(100)를 제공할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 위치 센서로서 리니어 스케일(34)이 채용되어 있기 때문에, 헤드(30)에 대한 연마체(10)의 상대 위치를 용이하면서도 또한 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 연마체(10)는, 스핀들(11)을 개재해서 연마체 지지 부재(31)에 회전 가능하게 지지되어 있지만, 당해 연마체(10)는 반드시 회전 가능하게 지지되어 있을 필요는 없다.

또한, 본 실시 형태에서는, 연마 시의 목표 하중이 달성되었을 때, 위치 제어에서 하중 제어로 전환되었지만, 당해 목표 하중이 달성되기 전에 하중 제어로 전환되어도 된다. 이 경우, 탄성 기구(32)의 반발력에 기인해서 발생하는 목표 하중에 대한 하중의 오버슈트를 피할 수 있다.

10: 연마체
24: 구동 기구
30: 헤드
31: 연마체 지지 부재
32a: 가압 스프링
32b, 32c: 밸런스용 스프링
60: 테이블
100: 연마 장치

Claims

피연마재를 보유 지지하는 보유 지지부와,
상기 보유 지지부에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체와,
탄성 기구를 개재해서 상기 연마체를 지지하는 헤드와,
상기 헤드를, 상기 피연마재에 대하여 당해 피연마재와의 이격 거리가 변화하는 방향으로 상대 이동시키는 구동 기구와,
상기 구동 기구에 접속되어, 상기 구동 기구를 제어하는 제어부와,
상기 헤드에 대하여 상기 연마체의 위치를 검출하는 위치 센서,
를 구비하고,
상기 헤드는 상기 연마체를 지지하는 연마체 지지 부재를 갖고,
상기 탄성 기구는 상기 연마체 지지 부재를 상기 피연마재를 향해 가압하는 가압 스프링과, 상기 가압 스프링과 병렬로 배치되고 상기 연마체 지지 부재의 자중을 지지하는 밸런스용 스프링을 구비하고,
상기 제어부는 상기 헤드에 대한 상기 연마체의 위치와 상기 가압 스프링의 탄성 계수만으로 상기 연마체로부터 상기 피연마재에 가해지는 하중을 측정하고, 상기 하중이 소정의 값으로 되도록 하중 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 연마체가 상기 피연마재에 압박될 때까지는, 상기 헤드의 위치에 기초하는 위치 제어를 실시하고, 상기 연마체가 상기 피연마재에 압박되어 연마시의 목표 하중이 달성된 때에 상기 하중 제어로 전환되는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 위치 센서는, 리니어 스케일인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 위치 제어로부터 상기 하중 제어로 전환할 때의 상기 연마체 지지 부재의 위치의 Z 좌표를 기억하고 있는 기억부와,
상기 연마체 지지 부재가 상기 Z 좌표에 도달했는지 여부를 판정하는 판정부,
를 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 연마체와 피연마재와의 접촉 면적과, 상기 리니어 스케일의 측정값에 기초하여 상기 하중이 적절한지 여부를 평가하는 압력 평가부를 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서,
상기 연마체 지지 부재는 상기 연마체를 회전시키는 회전 구동 기구를 내장하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제1항에 있어서,
상기 연마체 지지 부재의 커버의 상면에서, 상기 가압 스프링의 양측에 상기 밸런스용 스프링이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.