JP2017185590A

JP2017185590A - Constant pressure processing device

Info

Publication number: JP2017185590A
Application number: JP2016076641A
Authority: JP
Inventors: 光典小久保; Mitsunori Kokubo; 曲啓明大; Hiroaki Omagari
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2036-04-06
Also published as: JP6786244B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a constant pressure processing device that can accurately evaluate load acting on an abrasive pad and provide highly accurate constant pressure processing to a work.SOLUTION: The constant pressure processing device 100 includes: a processing part 10 for processing a work W; a support body 33 for supporting the processing part 10; a load measurement part 37 for measuring load acting on the processing part W via the support body 33; a rotary shaft member 31 for rotatably supporting the support body 33; and a drive mechanism 24 coupled to the rotary shaft member 31 to move the rotary shaft member 31 in a vertical direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、定圧加工装置に関する。 The present invention relates to a constant pressure processing apparatus.

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。 2. Description of the Related Art Conventionally, a polishing apparatus that polishes, for example, a wafer surface made of a semiconductor material is known as one of constant pressure processing apparatuses that perform processing while applying a constant pressure or load to a workpiece. As such a polishing apparatus, for example, a type using a rotationally driven polishing pad as described in International Publication No. 2013/038573 (Patent Document 1) is known. In general, the polishing pad is provided at the tip of a rotating shaft, and the polishing pad including the rotating mechanism and the rotating shaft is supported by the head via an elastic mechanism. The head is supported by the apparatus main body via a drive mechanism.

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。 As a method for controlling the drive mechanism, for example, a method combining position control and load control as described in JP-A-59-219152 (Patent Document 2) can be employed. In this control method, the drive mechanism is controlled (position control) based on the position (coordinates) of the polishing pad until the polishing pad contacts the wafer and the target load during polishing is achieved. After being achieved, the driving mechanism is controlled (load control) based on the pressure generated on the contact surface between the polishing pad and the wafer. The position of the head (Z coordinate) when the target load at the time of polishing is achieved is determined based on the area of the polishing surface of the polishing pad and the spring constant of the elastic mechanism.

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。 The load applied to the polishing pad can be measured by, for example, a load measuring unit (for example, a load cell) provided above the rotation axis of the polishing pad. The measurement procedure is as follows. That is, the head is lowered (moved in a direction approaching the wafer) along the Z coordinate axis (vertical direction axis), and the polishing surface of the polishing pad is pressed against the wafer. Along with this, the elastic mechanism (coil spring) is deformed, and the polishing pad and the rotating shaft are relatively moved upward with respect to the head. Thereby, the upper end part of the rotating shaft is pressed against the load measuring unit, and the force with which the rotating shaft presses the load measuring unit is measured. Then, the Z coordinate value of the head is adjusted so that the force measured by the load measuring unit becomes the target load.

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。 In the above polishing apparatus, the rotating shaft of the polishing pad is supported via, for example, a linear guide. For this reason, sliding resistance is generated when the polishing pad moves in the vertical direction with respect to the head, and an error occurs in the force measured by the load measuring unit. Such an error is a problem when performing high-precision constant pressure processing on a workpiece.

国際公開２０１３／０３８５７３号International Publication No. 2013/038573 特開昭５９−２１９１５２号公報JP 59-219152 A

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。 The present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a constant pressure processing apparatus that can accurately evaluate a load applied to a polishing pad and can perform high-precision constant pressure processing on a workpiece.

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、を備えている。 The constant pressure processing apparatus of the present invention includes a processing unit for processing a workpiece,
A support for supporting the processed portion;
A load measuring unit that measures the load applied to the processed part via the support;
A rotating shaft member that rotatably supports the support;
A drive mechanism coupled to the rotary shaft member and configured to move the rotary shaft member in the vertical direction.

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。 According to the present invention, since the support body that supports the processing portion is rotatably supported by the rotary shaft member, a linear guide is not necessary. This eliminates the occurrence of sliding resistance that caused an error in the force measured by the load measuring unit, so that the load applied to the polishing pad can be accurately evaluated, and a high-precision constant pressure is applied to the workpiece. A constant pressure processing apparatus capable of performing processing can be provided.

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。 Preferably, the rotating shaft member is a static pressure gas bearing. In this case, since the resistance generated when the support is rotated around the rotating shaft member is substantially zero, the load applied to the polishing pad can be more accurately evaluated, and the workpiece can be more highly accurate. A constant pressure processing apparatus capable of performing constant pressure processing can be provided.

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。 The rotation shaft member includes a rotation shaft and a support portion that supports the rotation shaft, and the support portion is provided with an elastic mechanism that biases the support body around the rotation shaft. Is preferred.

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。 In this case, regardless of whether the polishing pad is pressed against the workpiece, the elastic mechanism biases the support in a direction that cancels the moment around the rotation axis applied to the support by the dead weight of the processing portion. Therefore, it is possible to prevent the support from rotating undesirably due to its own weight. Further, when the load measuring device is, for example, a load cell, in order to accurately measure the load by the load cell, the support is pressed against the load cell regardless of whether the polishing pad is pressed against the workpiece. Desirably, this is easily maintained by employing an elastic mechanism.

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。 The elastic mechanism preferably has a coil spring. In this case, the elastic mechanism can be realized at low cost.

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。 Moreover, it is preferable that the said load measurement part has a load cell. In this case, the load can be easily measured.

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。 Alternatively, the load measuring unit preferably has a scale. In this case, the load can be easily measured based on the position (phase) of the support and the spring constant of the elastic mechanism.

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。 Furthermore, it is preferable that the separation distance between the load measuring unit and the rotation axis of the rotation shaft member is adjustable. In this case, the measurement sensitivity of the load measuring device can be adjusted as desired. That is, if the load measuring device is brought close to the rotation axis of the rotating shaft member, the measurement sensitivity is increased, and a smaller force can be measured with high accuracy by the same load detecting device. On the other hand, if the load measuring device is separated from the rotation axis of the rotating shaft member, the measurement sensitivity decreases (allowable input load increases), and a larger force can be measured by the same load detecting device.

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。 Preferably, the support body has a main body portion inclined with respect to a horizontal plane passing through the rotation axis of the rotation shaft member. In this case, since it is not necessary to lower the head greatly during polishing, for example, the support portion of the rotary shaft member can be prevented from interfering with the workpiece.

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。 According to the present invention, since the sliding resistance that causes an error in the force measured by the load measuring unit is not generated, the load applied to the polishing pad can be accurately evaluated, and the workpiece is highly accurate. A constant pressure processing apparatus capable of performing the constant pressure processing can be provided.

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。It is a schematic perspective view which shows the constant pressure processing apparatus by one embodiment of this invention. 図１の定圧加工装置を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the constant pressure processing apparatus of FIG. 図１の定圧加工装置を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the constant pressure processing apparatus of FIG. 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。It is a block diagram of the control apparatus employ | adopted as the constant pressure processing apparatus of FIG.

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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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。 1 is a schematic perspective view showing a constant pressure machining apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic front view showing the constant pressure machining apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a constant pressure machining of FIG. It is a schematic side view which shows an apparatus. In the present embodiment, the constant pressure processing apparatus of FIGS. 1 to 3 is a polishing apparatus 100, and is provided with a bed 70 and a table 60 as a holding unit that is provided on the bed 70 and holds a workpiece (wafer W). A polishing body 10 that polishes the material to be polished held on the table 60, a head 30 that supports the polishing body 10, and the head 30 with respect to the apparatus main body 20 via the arm 22 in the Z-coordinate direction (FIG. 1 to FIG. A drive mechanism 24 that moves in the vertical direction in FIG. 3 and a control unit 50 (see FIG. 1) that is connected to the drive mechanism 24 and controls the drive mechanism 24 are provided.

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。 Among these, the table (holding unit) 60 holds a disk-shaped wafer W as a material to be polished. The table 60 is supported by a rectangular parallelepiped support block 61 disposed on the bed 70.

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。 The polishing body 10 is for polishing the wafer W held on the table 60. As shown in FIGS. 1 to 3, the polishing body 10 includes a spindle 11 and a polishing pad 12 attached to one end of the spindle 11 (the lower end in FIGS. 1 to 3). . As the polishing pad 12 of the present embodiment, a disc-shaped one having a diameter of 10 mm is employed.

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。 The apparatus main body 20 of the present embodiment supports the head 30 via a drive mechanism 24 that moves the head 30 relative to the wafer W. As shown in FIGS. 1 to 3, the apparatus body 20 includes a rectangular parallelepiped column 21, a columnar arm 22 having one end supported on one side surface 21 a of the column 21 via a drive mechanism 24, and a column 21. And a rectangular parallelepiped base 23 that supports the upper surface 23a. As will be described in detail later, the arm 22 also serves as a housing for the static pressure gas bearing 31. A head 30 is attached to the other end of the arm 22, and the arm 22 is moved in the vertical direction (the Z coordinate direction in FIGS. 1 to 3) on the one side surface 21 a of the column 21 by the drive mechanism 24. It has become. Thereby, the positioning of the head 30 in the Z coordinate direction is performed.

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。 Further, the column 21 of the present embodiment is moved on the base 23 in the length direction of the arm 22 (the X coordinate direction in FIGS. 1 to 3) by a known drive mechanism. The head 30 is positioned in the X coordinate direction.

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。 As shown in FIG. 1, the bed 70 supports the support block 61 of the table 60 and the apparatus main body 20. The table 60 and the support block 61 are disposed at positions corresponding to the polishing body 10 on the upper surface of the bed 70. In the present embodiment, the lower surface of the support block 61 is provided with a ridge 62 that engages with two parallel grooves 71 carved along the Y coordinate direction of FIGS. 1 to 3 on the bed 70. The support block 61 can be moved along the two parallel grooves 71. Thereby, the positioning of the table 60 in the Y coordinate direction, that is, the positioning of the head 30 with respect to the table 60 in the Y coordinate direction is performed. The table 60 of the present embodiment has a mounting surface 60a having a diameter of 200 mm, for example.

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。 Next, the configuration of the head 30 will be further described. As shown in FIGS. 1 to 3, the head 30 of the present embodiment supports the polishing body 10, and includes a static pressure gas bearing 31 having one end fixed to a drive mechanism 24, and the static pressure gas bearing. A rectangular plate 32 fixed to the other end of 31, a bracket 33 as a rotary shaft member supported by a rotary shaft (not shown) of the static pressure gas bearing 31, and a polishing fixed to one end of the bracket 33 A rotation drive mechanism 34 for rotating the body 10.

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。 As shown in FIGS. 1 to 3, the static pressure gas bearing 31 has a cylindrical housing extending in the Y-axis direction. A rotation shaft (spindle) is accommodated in the housing, and a distal end of the drive mechanism 24 of the rotation shaft is exposed outside the housing, although not shown. The hydrostatic gas bearing 31 is a type of bearing that rotatably supports a rotating shaft (spindle) in a non-contact state with the inner surface of the housing by the pressure of high-pressure gas, and has a friction loss compared to other types of bearings. Is extremely low and the rotation accuracy is high.

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。 The plate 32 is for fixing a load cell 37 and an elastic mechanism, which will be described later, to the static pressure gas bearing 31. The plate 32 is composed of a rectangular flat plate having a pair of sides parallel to the Z axis and a pair of sides parallel to the X axis, and a through hole 32h is formed at the center (intersection of diagonal lines). ing. The tip of the rotating shaft (spindle) of the static pressure gas bearing 31 protrudes from the through hole 32h. A bracket 33 is fixed to the tip of the rotating shaft with the plate 32 interposed therebetween.

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。 As shown in FIGS. 1 to 3, the bracket 33 is a plate-like member, and is formed on the main body 33a and one end (the lower left end in FIGS. 1 and 3 and the lower end in FIG. 2). And a bent portion 33b. As shown in FIG. 3, the main body portion 33 a forms an angle of 45 ° with respect to a horizontal plane passing through the rotation axis of the static pressure gas bearing 31. The bent portion 33b forms an angle of 135 ° with the main body portion 33a and extends in the horizontal direction. When the polishing pad 12 is pressed against the wafer W, the bracket 33 presses the load cell 37 by a force applied from the wafer W to the polishing pad 12 at that time, and strain is applied to a strain gauge (not shown) in the load cell 37. Occurs. Along with this strain, the polishing pad 12 is slightly displaced vertically upward. Strictly speaking, this displacement is a displacement in a direction perpendicular to the length direction of the bracket 33 (the direction from the lower left to the upper right in FIGS. 1 and 2), so that the displacement of the polishing pad 12 includes the vertical component. The horizontal component is also included. As described above, this is because the main body portion 33a forms an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane. However, the above-mentioned strain is about several μm, and since the polishing pad 12 itself has cushioning properties, the horizontal component can be virtually ignored.

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。 In order to eliminate the horizontal component of the displacement of the polishing pad 12, it is effective to eliminate the bent portion 33b and make the bracket 33 horizontal to be supported by the rotating shaft of the hydrostatic gas bearing 31, but in this case, the polishing pad Since the position 12 moves vertically upward from the illustrated example, the head 30 needs to be greatly lowered by the drive mechanism 24 during polishing. In this case, for example, the lower end of the plate 32 interferes with the table 60 and the wafer W, making it difficult to perform desired processing. In order to avoid this problem, the length of the bracket 33 may be greatly increased. In this case, the load applied to the rotating shaft of the static pressure gas bearing 31 is greatly increased, and the static pressure gas bearing 31 Proper operation may not be possible. For this reason, as described above, the bracket 33 of the present embodiment has an angle of 45 ° with respect to a horizontal plane in which the main body portion 33a passes through the rotation axis of the static pressure gas bearing 31, and the bent portion is horizontal. It is composed.

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。 As shown in FIGS. 1 to 3, an elastic mechanism is attached to the plate 32. The elastic mechanism is for preventing the bracket 33 from undesirably rotating due to its own weight. The elastic mechanism of the present embodiment has a first coil spring 35 and a second coil spring 36. Specifically, the plate 32 has a first convex portion 32a formed below a horizontal plane passing through the rotation axis of the static pressure gas bearing 31, and a second convex portion 32b formed above the horizontal plane. . The first coil spring 35 has one end fixed to the first convex portion 32a and the other end in contact with the lower surface of the bracket 33 below the horizontal plane. On the other hand, one end of the second coil spring 36 is fixed to the second convex portion 32b, and the other end is in contact with the upper surface of the bracket 33 above the horizontal plane. In this state, both the first and second coil springs 35 and 36 are in a compressed state.

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。 As described above, the main body portion 33a forms an angle of 45 ° with respect to a horizontal plane passing through the rotation axis of the static pressure gas bearing 31. This is because the first and second coil springs 35 and 36 are in a compressed state. This is the posture of the main body 33a. That is, in the present embodiment, the force applied from the bracket 33 to the first and second coil springs 35 and 36 by the moment caused by the weight of the rotary drive mechanism 34 and the rotating body 10 is evaluated in advance, and this force and the first and second By predicting the amount of compressive deformation of the first and second coil springs 35 and 36 based on the spring constant of the second coil springs 35 and 36, the spring constant, natural length, and first length of the first and second coil springs 35 and 36 are calculated. And the installation position etc. of 2nd convex part 32a, 32b are determined. In the present embodiment, two coil springs 35 and 36 are employed. However, only one or three or more springs may be used as long as a desired urging force is realized.

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。 As shown in FIGS. 1 and 3, a load cell 37 is attached to the plate 32 as a load measuring unit. The load cell 37 is for evaluating the load applied to the wafer W by the polishing body 10. For example, the load cell 37 is attached in contact with the lower surface of a region existing above the horizontal plane passing through the rotation axis of the static pressure gas bearing 31 of the bracket 33. As described above, the bracket 33 is pressed against the load cell 37 regardless of whether or not the polishing body 10 is pressed against the wafer W by the urging force of the first and second coil springs 35 and 36. The measurement value of the load cell 37 is provided to a control device 50 described later, and the load applied to the wafer W by the polishing body 10 is evaluated based on the distance from the rotating shaft of the static pressure gas bearing 31 to the measurement position of the load cell 37. It has come to be.

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。 Further, the load cell 37 of the present embodiment has an angle of 45 ° along the length direction of the main body portion 33a, that is, counterclockwise when viewed from the front with respect to the horizontal plane passing through the rotation axis of the static pressure gas bearing 31. The installation position with respect to the plate 32 can be adjusted along a straight line formed. In FIG. 2, the position of the load cell 37 indicated by a solid line indicates the position Pd farthest from the rotation axis of the static pressure gas bearing 31, and the position of the load cell 37 indicated by a broken line indicates the position of the static pressure gas bearing 31. The position Pn closest to the rotation axis is shown. As will be apparent to those skilled in the art, when the load cell 37 is disposed at the position Pd and when it is disposed at the position Pn, the force applied from the wafer W to the polishing body 10 is the same. The load applied from the bracket 33 to the load cell 37 is smaller when the load cell 37 is disposed at the position Pd. Therefore, when the load cell 37 is disposed at the position Pd, the load measurement resolution (measurement sensitivity) is relatively low, but the range of measurable force (allowable input load) is relatively wide. . On the other hand, when the load cell 37 is disposed at the position Pn, the range of measurable force (allowable input load) is relatively narrow, but the measurement resolution (measurement sensitivity) is relatively high. In view of such measurement characteristics, the load cell 37 of the present embodiment can be adjusted in its installation position according to the force applied from the wafer W to the polishing body 10.

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。 FIG. 4 is a schematic block diagram of the control device 50 connected to the polishing apparatus 100 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the control device 50 of the present embodiment includes a detection unit 51 that detects the relative positional relationship between the axis of the spindle 11 of the polishing body 10 and the center of rotation of the table 60, and measurement of the load cell 37. A storage unit 52 that stores the correspondence between the value and the force applied to the polishing body 10 from the wafer W, and the contact area between the polishing pad 12 and the wafer W based on the relative positional relationship detected by the detection unit 51; Based on the contact area and the measurement value of the load cell 37, a pressure (pressure) applied from the wafer W to the polishing body 10, that is, a pressure for evaluating whether or not the force (pressure) applied from the polishing body 10 to the wafer W is appropriate. And an evaluation unit 54.

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。 Next, the operation of the polishing apparatus 100 according to the present embodiment will be described.

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。 First, prior to polishing, as shown in FIG. 1, two pieces carved on the bed 70 so that the center of rotation of the table 60 and the axis of the spindle 11 of the polishing body 10 coincide in the Y-axis direction. The table 60 is positioned along the parallel grooves 71. On the table 60, a wafer W as a workpiece is placed with the surface to be polished facing upward. When the polishing apparatus 100 is activated by the user, the column 21 moves on the base 23 until the center of rotation of the table 60 and the axis of the spindle 11 of the polishing body 10 coincide with each other in the X-axis direction of FIG. Be made. At this time, the head 30 is retracted to a sufficient height in the initial state so that the polishing pad 12 of the polishing body 10 does not interfere with the edge of the table 60. At this time, as described above, the main body portion 33a of the bracket 33 maintains an angle of 45 ° counterclockwise when viewed from the front with respect to the horizontal plane passing through the rotation axis of the static pressure gas bearing 31, and the bent portion 33b is Maintain level when viewed from the front.

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。 Then, based on the user's instruction, the spindle 11 of the polishing body 10 and the drive mechanism of the table 60 are activated, and the polishing body 10 and the table 60 are rotated at a desired speed. That is, the polishing pad 12 and the wafer W are each rotated at a desired speed. In this state, the head 30 is moved downward together with the arm 22 (static pressure gas bearing 31) by the drive mechanism 24 provided in the column 21, and the polishing pad 12 is pressed against the wafer W. In the present embodiment, in order to perform smooth polishing, the polishing liquid is supplied to the surface of the wafer W to be polished before the polishing pad 12 is pressed against the wafer W.

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。 When the polishing pad 12 is pressed against the wafer W, a vertically upward force is applied from the wafer W to the polishing pad 12. By this force, a clockwise moment about the rotation axis of the static pressure gas bearing 31 is generated in the bracket 33. Due to this moment, the bracket 33 presses the load cell 37. At the time of this pressing, as described above, the polishing pad 12 is slightly displaced not only in the vertical direction but also in the horizontal direction. However, since the polishing pad 12 itself has a cushioning property, the horizontal displacement Can be virtually ignored.

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。 Further, the hydrostatic gas bearing 31 that supports the bracket 33 in a freely rotatable manner has a very small frictional resistance (effectively zero) because the rotating shaft (spindle) is supported in a non-contact manner by the housing by the gas pressure. is there). For this reason, the aforementioned moment generated in the bracket 33 by the force applied from the wafer W to the polishing pad 12 is transmitted to the load cell 37 with virtually no loss.

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。 As described above, the polishing apparatus 100 according to the present embodiment can adjust the measurement sensitivity of the load cell 37 by adjusting the position of the load cell 37. Specifically, when the load cell 37 is disposed at a position Pd farthest from the rotational axis of the static pressure gas bearing 31, the bracket 33 is less force than when the load cell 37 is disposed at another position. The load cell 37 is pressed. This is because the value obtained by dividing the moment generated in the bracket 33 by the distance from the axis of the rotation axis to the load cell 37 corresponds to the force acting on the load cell 37. For this reason, when the polishing pad 12 is pressed against the wafer W with a large force and polishing is performed, the load cell 37 is preferably arranged in advance in the position Pd or in the vicinity of the position Pd. In other words, if the load cell 37 is disposed at the position Pd or in the vicinity of the position Pd, the load applied to the polishing pad 12 from the wafer W can be minimized and the load cell 37 can be measured. The upper limit of input load is effectively increased.

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。 On the other hand, when the load cell 37 is disposed at the position Pn closest to the rotational axis of the static pressure gas bearing 31, the bracket 33 is applied with a greater force than when the load cell 37 is disposed at another position. Press. For this reason, when the polishing pad 12 is pressed against the wafer W with a small force and polishing is performed, the load cell 37 is preferably arranged in advance in the position Pd or in the vicinity of the position Pd. In other words, if the load cell 37 is arranged at the position Pd or in the vicinity of the position Pd, the load applied to the polishing pad 12 from the wafer W can be maximized to cause the load cell 37 to measure, and the measurement sensitivity of the load cell 37 can be increased. Virtually enhanced.

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。 In the polishing by the polishing apparatus 100 of the present embodiment, the installation position of the load cell 37 is adjusted according to the target load or the target pressure so that the balance between the input load and the measurement sensitivity is the best.

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。 When the thickness of the wafer W decreases with the polishing process of the wafer W and the load applied to the polishing body 10 decreases, the head 30 is moved to the arm 22 (static pressure gas) by the drive mechanism 24 provided in the column 21. It is moved downward together with the bearing 31). Due to this movement, the polishing body 10 is more strongly pressed against the wafer W, so that the load applied to the polishing body 10 increases and the moment around the rotation axis generated in the bracket 33 increases. Thereby, when the load measured by the load cell 37 increases and it is detected that the target load or target pressure registered in the polishing apparatus 100 has been recovered in advance, the movement is stopped.

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。 When the desired polishing process is achieved, the supply of the polishing liquid is stopped and the head 30 is moved upward together with the arm 22 (hydrostatic gas bearing 31) by the drive mechanism 24. Then, based on a user instruction, the rotation of the polishing body 10 and the table 60 is stopped, and the wafer W is removed from the table 60. At this time, if necessary, the column 21 is moved on the base 23 in the negative direction of the X coordinate of FIG.

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。 According to the present embodiment as described above, since the bracket 33 that supports the polishing body 10 and the polishing body drive mechanism 34 is rotatably supported by the rotating shaft member, the linear that has been adopted in the conventional polishing apparatus is used. No guide is required. As a result, the sliding resistance that causes an error in the force measured by the load cell 37 is not generated, so that the load applied to the polishing pad 12 can be accurately evaluated. A polishing apparatus 100 capable of performing constant pressure processing (polishing processing) can be provided.

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。 Furthermore, since the static pressure gas bearing 31 is employed as the rotating shaft member, the resistance generated when the bracket 33 is rotated is substantially zero. For this reason, the load applied to the polishing pad can be more accurately evaluated, and the polishing apparatus 100 capable of performing constant pressure processing with higher accuracy on the wafer W can be provided.

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。 Further, a plate 32 is fixed to one end of the cylindrical housing of the static pressure gas bearing 31, and the plate 32 is a first elastic mechanism that urges the bracket 33 around the rotation axis of the static pressure gas bearing 31. First and second coil springs 35 and 36 are provided. The first and second coil springs 35 and 36 bias the bracket 33 in a direction to cancel the moment around the rotation axis applied to the bracket 33 due to the weight of the polishing body 10 and the rotation drive mechanism 34. Regardless of whether or not is pressed against the wafer W, it is possible to prevent the bracket 33 from rotating undesirably. Further, in order for the load cell 37 to accurately measure the load, it is desirable that the bracket 33 is pressed against the load cell 37 regardless of whether or not the polishing pad 12 is pressed against the wafer W. This can be easily maintained by employing the first and second coil springs 35 and 36.

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。 As described above, since the first and second coil springs 35 and 36 are employed as the elastic mechanism, the elastic mechanism can be realized at low cost.

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。 In the present embodiment, the load cell 33 can move in the direction close to the rotation axis of the static pressure gas bearing 31 and / or the direction away from the rotation axis, so that the measurement sensitivity of the load cell 37 is adjusted as desired. be able to. That is, if the load cell 37 is brought close to the rotational axis of the static pressure gas bearing 31, the measurement sensitivity is increased, and a smaller force can be measured with high accuracy by the same load cell 37. On the other hand, if the load cell 37 is separated from the rotational axis of the static pressure gas bearing 31, the measurement sensitivity decreases (allowable input load increases), and a larger force can be measured by the same load cell 37.

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。 Furthermore, the bracket 33 of the present embodiment has a main body portion 33a that is inclined with respect to a horizontal plane that passes through the rotational axis of the static pressure gas bearing 31, and is compared with a case where the main body portion 33a is not inclined. The polishing body 10 exists at a position close to the wafer W. For this reason, it is not necessary to greatly lower the head 30 during polishing, so that the plate 32 can be prevented from interfering with the wafer W.

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。 In the present embodiment, the load cell 37 is employed as the load measuring device and the load is easily detected. However, the present invention is not limited to such an embodiment. In other embodiments, a scale may be employed as the load measuring device. In this case, for example, a third protrusion is provided on the plate 32 in the vicinity of the position where the load cell 37 is disposed, and the position between the third protrusion and the lower surface of the bracket 33, that is, the position where the load cell 37 is disposed. In addition, the third coil spring is arranged in a compressed state, and the load applied to the polishing pad 12 from the wafer W is evaluated based on the total spring constant by the first to third coil springs and the displacement of the bracket 33 measured by the scale. Can do. Even with such a configuration, the load can be easily measured.

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。 In the present embodiment, the polishing body 10 is rotatably supported by the polishing body support member 31 via the spindle 11, but the polishing body 10 does not necessarily need to be rotatably supported.

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polishing body 11 Spindle 12 Polishing pad 20 Apparatus main body 21 Column 21a Column one side 22 Arm 23 Base 23a Base upper surface 30 Head 31 Static pressure gas bearing 32 Plate 32a First convex part 32b Second convex part 33 Bracket 33a Main part 33b Bending portion 34 Rotation drive mechanism 35 First coil spring 36 Second coil spring 37 Load cell 50 Control device 51 Detection portion 52 Storage portion 54 Pressure evaluation portion 60 Table 60a Placement surface 61 Support block 62 Projection 70 Bed 71 Parallel groove 100 Polishing device W wafer

Claims

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、
を備えた
ことを特徴とする定圧加工装置。 A processing section for processing the workpiece;
A support for supporting the processed portion;
A load measuring unit that measures the load applied to the processed part via the support;
A rotating shaft member that rotatably supports the support;
A drive mechanism connected to the rotary shaft member and moving the rotary shaft member in the vertical direction;
A constant pressure processing apparatus characterized by comprising:

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。 The constant pressure machining apparatus according to claim 1, wherein the rotating shaft member is a static pressure gas bearing.

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。 The rotating shaft member includes a rotating shaft and a support portion that supports the rotating shaft,
The constant pressure processing apparatus according to claim 1, wherein the support portion is provided with an elastic mechanism that urges the support body around the rotation axis.

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。 The constant pressure processing apparatus according to claim 3, wherein the elastic mechanism is a coil spring.

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。 The constant pressure processing apparatus according to claim 1, wherein the load measuring unit is a load cell.

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。 The constant pressure processing apparatus according to claim 3, wherein the load measuring unit is a scale.

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
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の定圧加工装置。 The constant pressure machining apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a distance between the load measuring unit and a rotation axis of the rotation shaft member is adjustable.

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７のいずれかに記載の定圧加工装置。 The constant pressure machining apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the support body has a main body portion that is inclined with respect to a horizontal plane passing through a rotation axis of the rotation shaft member.