JPH08215985A - 定盤平坦度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨用定盤の表面における研磨領域の平坦度
を、連続的且つ定量的に測定された測定データに基づい
て高精度に検出できるようにすること。 【構成】 表面の研磨領域２に溝部４を備えた研磨用定
盤１に設置可能とされ、上記定盤の研磨領域及び研磨領
域外部３にわたる変位を、この定盤を横断するように連
続的且つ定量的に測定可能とする変位測定装置１１と、
変位測定装置からの多数の測定データを取り込み、この
うち定盤の研磨領域端部５間を測定した多数の測定デー
タのうち、溝部を測定した測定データを、その直前の順
番の定盤研磨領域を測定した測定データの値に置換し
て、溝部を測定した測定データを除去し、この溝部を測
定した測定データが除去された測定データ群から最大値
と最小値の差を演算して、定盤表面の研磨領域の平坦度
を演算するデータ処理装置１２とを有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面の研磨領域に溝部
を備えた研磨用定盤の平坦度を検出する定盤平坦度検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ハードディスクは、遊離砥石に
よる研磨では、砥粒を介して、その表面及び裏面が研磨
される。この研磨の過程で、研磨用定盤の表面の研磨領
域の平坦度が低下するため、研磨工程終了後に上記平坦
度を検出する必要がある。

【０００３】上記研磨用定盤の平坦度の検出は、従来、
図８に示すダイヤルゲージ式定盤平坦度検出装置１００
と、図９に示すストレートエッジ式定盤平坦度検出装置
２００等が一般に用いられている。

【０００４】図８に示すダイヤルゲージ式定盤平坦度検
出装置１００は、ロッド１０１の長手方向に複数個のダ
イヤルゲージ１０２を設置し、ロッド１０１を研磨用定
盤１０３の表面１０４に設置して、定盤１０３の表面１
０４の直径方向における複数位置において、その表面１
０４の変位を非連続的に測定し、これらの測定データか
ら、研磨用定盤１０３の表面１０４の研磨領域における
平坦度を検出している。

【０００５】また、図９に示すストレートエッジ式定盤
平坦度検出装置２００では、ストレートエッジ２０１を
研磨用定盤１０３の表面１０４上に載置させ、このスト
レートエッジ２０１と上記定盤１０３との隙間に図示し
ないシクネスゲージを挿入し、このシクネスゲージの枚
数等により上記隙間の大きさを測定して、研磨用定盤１
０３の表面１０４の研磨領域における平坦度を検出して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８に示すように、研
磨用定盤１０３の表面１０４には、使用済の砥粒や研磨
屑を除去するために多数の溝部１０５が刻設されてい
る。このため、上記ダイヤルゲージ式定盤平坦度検出装
置１００では、ダイヤルゲージ１０２をロッド１０１の
長手方向にスライドさせることができず、従って、研磨
用定盤１０３の表面１０４の変位の測定箇所は、ダイヤ
ルゲージ１０２の数に制約されてしまう。この結果、研
磨用定盤１０３の表面１０４の変位を連続的に測定でき
ず、測定箇所が少ないので、研磨用定盤１０３の表面１
０４における研磨領域の平坦度を高精度に検出すること
ができないおそれがある。

【０００７】また、図９に示すストレートエッジ式定盤
平坦度検出装置２００では、ストレートエッジ２０１と
研磨用定盤１０３の表面１０４との隙間をシクネスゲー
ジにより測定するものの、正確な定量的測定とはならな
い。従って、この場合にも、研磨用定盤１０３の表面１
０４における研磨領域の平坦度を高精度に検出すること
ができないおそれがある。

【０００８】本発明は、上述の事情を考慮してなされた
ものであり、研磨用定盤の表面における研磨領域の平坦
度を、連続的且つ定量的に測定された測定データに基づ
いて高精度に検出できる定盤平坦度検出装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、表面の研磨領域に溝部を備えた研磨用定盤に設置可
能とされ、上記定盤の研磨領域とその外部にわたって、
この定盤を横断するように連続的且つ定量的に該測定装
置から対象物までの距離を測定する変位測定装置と、こ
の変位測定装置からの多数の測定データを取り込み、こ
のうち上記定盤の研磨領域端部間を測定した多数の測定
データのうち、上記溝部を測定した測定データを、その
直前の順番の上記定盤研磨領域を測定した測定データの
値に置換して、上記溝部を測定した測定データを除去
し、この溝部を測定した測定データが除去された測定デ
ータ群から最大値と最小値の差を演算して、上記定盤表
面の平坦度を演算するデータ処理装置と、を有するもの
である。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のデータ処理装置が、変位測定装置からの測定データの
うち、上記定盤研磨領域を測定した測定データの前の順
番にある上記定盤の研磨領域の外部を測定した測定デー
タにおける任意の測定データと、この測定データの次の
複数の測定データの平均値との差が所定値以下となった
ときに、上記任意の測定データを上記定盤の研磨領域端
部の測定データと特定するものである。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載のデータ処理装置が、溝部の測定データが除去さ
れた多数の測定データにおいて、任意の連続した複数の
測定データの平均値を演算し、上記複数の測定データの
値を上記平均値に置換して測定データのノイズを除去
し、このノイズが除去されたデータに基づいて定盤の平
坦度を演算するものである。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明には、次のの作用があ
る。 変位測定装置が、研磨用定盤の研磨領域とその外部に
わたって、この定盤を横断するように連続的且つ定量的
に該測定装置から対象物までの距離を測定し、データ処
理装置が、上記変位測定装置からの測定データのうち、
研磨用定盤の溝部を測定した測定データを除去して、研
磨用定盤の平坦度を演算することから、この研磨用定盤
の表面の研磨領域の平坦度を、連続的且つ定量的に測定
された測定データに基づいて高精度に検出することがで
きる。

【００１３】請求項２に記載の発明には、次のの作用
がある。 データ処理装置が、研磨用定盤の研磨領域の外部を測
定した測定データにおける任意の測定データと、この測
定データの次の複数の測定データの平均値との差が所定
値以下になったときに、上記任意の測定データを研磨用
定盤の研磨領域端部の測定データと特定することから、
この研磨用定盤の研磨領域端部の測定データを正確に検
出することができる。

【００１４】請求項３に記載の発明には、次のの作用
がある。 データ処理装置が、任意の連続した複数の測定データ
の平均値を各測定データの値に置換して、上記測定デー
タのノイズを除去することから、ノイズを良好に除去す
ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明に係る定盤平坦度検出装置の一実
施例を示す構成図である。図２は、図１の変位測定装置
を示す斜視図である。図３は、図１の定盤平坦度検出装
置における測定データの処理過程を示す図である。図４
は、図１のデータ処理装置に取り込まれるデータの順番
とデータの値を示すグラフである。図５は、図１のデー
タ処理装置にて実施されるリニアガイドの歪み補正工程
と、定盤の研磨領域端部の検出工程を示すフローチャー
トである。図６は、図１のデータ処理装置にて実施され
る定盤表面の研磨領域の溝部のデータ除去工程を示すフ
ローチャートである。図７は、図１のデータ処理装置に
て実施されるノイズの除去工程及び平坦度の演算工程を
示すフローチャートである。

【００１６】図１に示すように、研磨用定盤１の表面の
研磨領域２の平坦度を検出する平坦度検出装置１０は、
変位測定装置１１、データ処理装置１２及びプリンタ１
３を有して構成される。ここで、研磨用定盤１の表面の
研磨領域２には、使用済砥粒及び研磨屑を除去するため
の多数の溝部４が刻設されている。

【００１７】さて、上記変位測定装置１１は、図２にも
示すように、リニアガイド１５のスライダブロック１６
にレーザ変位センサ１７を固着し、リニアガイド１５の
ボールねじ１８にサーボモータ１９を結合させたもので
ある。スライダブロック１６は、ボールねじ１８に螺合
されるとともに、リニアガイド１５のガイドレール２０
に沿って長手方向に移動可能とされる。従って、サーボ
モータ１９の正逆回転により、ボールねじ１８及びスラ
イダブロック１６を介し、レーザ変位センサ１７がリニ
アガイド１５の長手方向に移動可能に構成される。

【００１８】リニアガイド１５には磁石２１が設置さ
れ、図１に示すように、変位測定装置１１は、この磁石
２１により、研磨用定盤１の表面の研磨領域２に磁着可
能とされる。また、上記レーザ変位センサ１７は、反射
型レーザ変位センサである。従って、レーザ変位センサ
１７は、レーザ光２２を放射するとともに、リニアガイ
ド１５の長手方向に移動する間に、研磨用定盤１の表面
の研磨領域２及び研磨領域外部３にて反射されたレーザ
光２２を入射して、研磨用定盤１を横断するように、研
磨領域２とその外部３までの変位を連続的且つ定量的に
測定する。ここで、この変位測定装置１１にて測定され
た多数の測定データのサンプリング間隔は、約10μｍが
最適である。

【００１９】変位測定装置１１のレーザ変位センサ１７
にて測定された測定データの波形２３は、図３に示すよ
うに、研磨用定盤１の表面の研磨領域２及び研磨領域外
部３を外れた箇所でオーバーフロー状態となり、研磨用
定盤１の研磨領域外部３で立ち上がり、研磨用定盤１の
表面の研磨領域２でフラット状態になり、表面の研磨領
域２の溝部４でオーバーフロー状態となっている。定盤
１の研磨領域端部５（図１）は、上記測定データの波形
２３において、研磨用定盤１の表面の研磨領域２及び研
磨領域外部３の境界に示されている。ここで、測定デー
タのうち研磨用定盤１の表面の研磨領域２を表わす波形
は、実際にはノイズを含んで、大きな鋸歯波形となって
いる。

【００２０】図１に示すデータ処理装置１２は、アナラ
イジングレコーダ２４とコンピュータ２５を備えて構成
される。

【００２１】上記アナライジングレコーダ２４は、Ａ／
Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２６及びローパスフィ
ルタ２７を有してなる。Ａ／Ｄ変換器２６が、変位測定
装置１１のレーザ変位センサ１７からの測定データをデ
ジタルデータに変換し、ローパスフィルタ２７が、Ａ／
Ｄ変換器２６からのデジタルデータのノイズを低減す
る。このアナライジングレコーダ２４にて処理された測
定データは、直接或いはフロッピーディスク等を介して
間接にコンピュータ２５へ入力される。

【００２２】ここで、アナライジングレコーダ２４にて
処理された測定データの波形２８は、図３に示すよう
に、研磨用定盤１の表面の研磨領域２を示す波形が変位
測定装置１１にて測定された測定データの波形２３の場
合よりも小さくなり、ノイズが低減されたものとなって
いる。

【００２３】上記データ処理装置１２のコンピュータ２
５は、後述する如く、アナライジングレコーダ２４から
のデジタル化されノイズが低減された測定データについ
て、変位測定装置１１のリニアガイド１５の歪みの補
正、研磨用定盤１の研磨領域端部５の検出、研磨用定盤
１の表面の研磨領域２における溝部４のデータ除去及び
ノイズの除去の各処理を実施し、更に研磨用定盤１の表
面の研磨領域２における平坦度を演算する。

【００２４】ここで、上記平坦度を演算する前の上記各
種処理後の測定データの波形２９は、図３に示すよう
に、研磨用定盤１の表面の研磨領域２における溝部４の
データが除去され、更にノイズが除去されて、研磨用定
盤１の表面の研磨領域２を示す波形が緩やかになってい
る。

【００２５】図１に示す上記プリンタ１３は、データ処
理装置１２のコンピュータ２５にて、上述の如く各種処
理された測定データと、演算された研磨用定盤１の表面
の研磨領域２の平坦度とをプリントアウトして出力す
る。

【００２６】次に、上記データ処理装置１２のコンピュ
ータ２５における上述の各種処理を、図４及び図５〜図
６を用いて説明する。。 (1) リニアガイドの歪みの補正（図５） コンピュータ２５は、データ処理装置１２のアナライジ
ングレコーダ２４にて処理された測定データが入力さ
れ、補正データが入力された後、上記測定データと補正
データとの差を演算し、その演算結果をデータＤｉ
（ｉ：整数）とする。上記補正データは、表面の平坦度
が保証された精密定盤上に変位測定装置１１を設置し、
この変位測定装置１１にて上記精密定盤上の表面及び側
面の変位を測定した多数のデータであり、この測定した
変位測定装置１１におけるリニアガイド１５の歪みを表
わす。変位測定装置１１におけるリニアガイド１５の歪
みは、変位測定装置１１が、上側に位置した研磨用定盤
１と下側に位置した研磨用定盤１とを測定する際に異な
った値となるので、上記補正用データは、変位測定装置
１１が上側の研磨用定盤１を測定した場合と、下側の研
磨用定盤１を測定した場合との２種類が用意される。こ
のような補正データは、予め測定されてフロッピーディ
スクに保存される。従って、測定データと補正データと
の差としてのデータＤｉは、リニアガイド１５の歪みが
除去された値となる。

【００２７】(2) 研磨用定盤の表面端部の検出（図４、
図５） コンピュータ２５は、リニアガイド１５の歪みが補正さ
れたデータＤｉのうち、最初の順番のデータＤｉから、
このデータＤｉがオーバーフローしているか否かを検討
する。オーバーフローしていれば（Ｙｅｓ）、この検討
を繰り返し、オーバーフローしていなければ（Ｎｏ）、
このオーバーフローしなくなった最初のータＤｉを、研
磨用定盤１の研磨領域外部３における研磨領域外部端部
６（図１）を示す研磨領域外部データＤｓとする。

【００２８】次に、この研磨領域外部データＤｓをデー
タＤｉとし、研磨領域外部データＤｓ以後の主に研磨用
定盤１の研磨領域外部３を表示する複数のデータについ
て、データＤｉと、このデータＤｉの次の複数のデータ
Ｄｉ＋１〜Ｄｉ＋ｎの平均値との差が、所定値αより大
きい場合には（Ｙｅｓ）、上記データＤｉが研磨用定盤
１の研磨領域外部３を表わすので、データの順番を１個
ずらして上述の処理を繰り返す。上記差が所定値αより
小さいか又は等しくなったときに（Ｎｏ）、そのときの
データＤｉを、研磨用定盤１の表面の研磨領域２におけ
る研磨領域端部５を示す研磨領域端部データＤａとす
る。

【００２９】尚、上記所定値α及び後述の所定値βは、
平坦度の検出精度によって異なるが、約10μｍが最適で
ある。

【００３０】(3) 研磨用定盤の表面の溝部データの除去
（図４、図６） コンピュータ２５は、研磨領域端部データＤａをデータ
Ｄｉとし、研磨領域端部データＤａ以後の主に、研磨用
定盤１の表面の研磨領域２を表わす複数のデータについ
て、データＤｉに連続したｎ個のデータＤｉ〜Ｄｉ＋ｎ
−１の平均値と、ｎ＋１番目のデータＤｉ＋ｎとの差を
算出し、この差が所定値βよりも小さいか又は等しい場
合（Ｎｏ）には、データＤｉ＋ｎが研磨用定盤１の溝部
４を表示するデータではないと判断して、データを１個
ずらし、このときのｉ＋ｎ番目のデータ番号が、変位測
定装置１１にて測定された最終のデータの番号ｂより小
さいときに（Ｎｏ）、上述の処理を繰り返す。

【００３１】上記差が所定値βよりも大きくなると（Ｙ
ｅｓ）、このときのｉ＋ｎ番目のデータＤｉ＋ｎが研磨
用定盤１の表面の研磨領域２の溝部４を表示すると判断
され、このデータＤｉ＋ｎの値を一つ前の順番の、研磨
用定盤１の表面の研磨領域２を表わすｉ＋ｎ−１番目の
データＤｉ＋ｎ−１に変換する。その後、データの順番
を１個ずらし、このときのｉ＋ｎ番目のデータが最終デ
ータ番号ｂより小さいときに（Ｎｏ）上述の処理を実施
し、上記差が所定値βより小さいか又は等しくなるまで
データＤｉ＋ｎを一つ前のデータＤｉ＋ｎ−１の値に置
換する。従って、この置換は、研磨用定盤１の表面の研
磨領域２における溝部４の幅寸法だけ実施されることに
なるので、溝部４を表示するデータが除去される。デー
タの番号ｉ＋ｎが最終データ番号ｂより大きくなったと
きに、次のノイズ除去処理に移行する。

【００３２】(4) データのノイズ除去（図７） コンピュータ２５は、研磨領域端部データＤａをデータ
Ｄｉとし、研磨用定盤１の表面の研磨領域２における溝
部４を表わすデータが除去されたデータについて、研磨
領域端部データＤａ以後の、主に研磨用定盤１の表面の
研磨領域２を表わすデータについて、データＤｉに連続
したｍ個のデータＤｉ〜Ｄｉ＋ｍ−１の平均値を算出
し、データＤｉ〜Ｄｉ＋ｍ−１の各値を上記平均値と置
換する。その後、データの順番をｍ個ずらし、順番ｉ＋
ｍが最終データ番号ｂより小さいか又は等しいとき（Ｎ
ｏ）上述の処理を繰り返す。上述のｍ個ずらした順番ｉ
＋ｍが最終データ番号ｂより大きいときに（Ｙｅｓ）、
最終データ番号ｂ以前のｂ−ｉ＋ｍ＋１個のデータの平
均値を演算し、データＤｉ−ｍ〜Ｄｂの各値を上記平均
値と置き換える。上述の処理によって、データのノイズ
を除去する。

【００３３】(5) 平坦度の演算（図７） コンピュータ２５は、上述の(1) 〜(4) の処理を実施し
た後、研磨領域端部データＤａ以後のデータについて、
最大値と最小値を求め、これらの最大値と最小値の差を
平坦度として演算する。このとき、最大値のデータの順
番から、研磨用定盤１における表面の研磨領域２の最も
窪んでいる位置が検出される。

【００３４】上記実施例によれば次の〜の効果を奏
する。 変位測定装置１１が、研磨用定盤１の表面の研磨領域
２及び研磨領域外部３にわたって、研磨用定盤１を横切
るように連続的且つ定量的に、該測定装置から研磨領域
２及びその外部３までの変位（距離）を測定し、データ
処理装置１２のコンピュータ２５が、上記変位測定装置
１１のレーザ変位センサ１７からアナライジングレコー
ダ２４を経て入力したデータのうち、研磨用定盤１の表
面の研磨領域２における溝部４を表わすデータＤｉ＋ｎ
を、その直前の順番の研磨用定盤１の表面の研磨領域２
を表わすデータＤｉ＋ｎ−１と置換して、上記研磨用定
盤１の表面の研磨領域２における溝部４を表わすデータ
Ｄｉ＋ｎを除去して、研磨用定盤１の平坦度を演算する
ことから、研磨用定盤１の表面の研磨領域２における平
坦度を、連続的且つ定量的に測定された測定データに基
づいて高精度に検出することができる。

【００３５】データ処理装置１２が、研磨用定盤１の
研磨領域外部３を表わすデータにおける任意のデータＤ
ｉと、このデータＤｉの次のｎ個の測定データＤｉ＋１
〜Ｄｉ＋ｎ−１の平均値との差が所定値α以下になった
ときに、上記任意のデータＤｉを研磨用定盤１の研磨領
域端部５を表わすデータＤａとすることから、この研磨
用定盤１の研磨領域端部５を表わすデータを正確に検出
できる。

【００３６】データ処理装置１２が、任意の連続した
ｍ個又はｂ−ｉ＋ｍ＋１個のデータＤｉ〜Ｄｉ＋ｍ−１
又はＤｉ−ｍ〜Ｄｂの平均値を、これらの各データＤｉ
〜Ｄｉ＋ｍ−１又はＤｉ−ｍ〜Ｄｂの値にそれぞれ置換
して、上記データのノイズを除去することから、ノイズ
を良好に除去することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る定盤平坦度
検出装置によれば、研磨用定盤の表面における研磨領域
の平坦度を、連続的且つ定量的に測定された測定データ
に基づいて高精度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る定盤平坦度検出装置の一
実施例を示す構成図である。

【図２】図２は、図１の変位測定装置を示す斜視図であ
る。

【図３】図３は、図１の定盤平坦度検出装置における測
定データの処理過程を示す図である。

【図４】図４は、図１のデータ処理装置に取り込まれる
データの順番とデータの値を示すグラフである。

【図５】図５は、図１のデータ処理装置にて実施される
リニアガイドの歪み補正工程と、定盤の研磨領域端部の
検出工程を示すフローチャートである。

【図６】図６は、図１のデータ処理装置にて実施される
定盤表面の研磨領域の溝部のデータ除去工程を示すフロ
ーチャートである。

【図７】図７は、図１のデータ処理装置にて実施される
ノイズの除去工程及び平坦度の演算工程を示すフローチ
ャートである。

【図８】図８は、従来のダイヤルゲージ式定盤平坦度検
出装置を示す斜視図である。

【図９】図９は、従来のストレートエッジ式定盤平坦度
検出装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 研磨用定盤 ２ 研磨領域 ３ 研磨領域の外部 ４ 溝部 ５ 研磨領域端部 １０ 定盤平坦度検出装置 １１ 変位測定装置 １２ データ処理装置 １５ リニアガイド １７ レーザ変位センサ ２４ アナライジングレコーダ ２５ コンピュータ Ｄｉ データ Ｄａ 研磨領域端部データ α、β 所定値

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の研磨領域に溝部を備えた研磨用定
   盤に設置可能とされ、上記定盤の研磨領域とその外部に
   わたって、この定盤を横断するように連続的且つ定量的
   に該測定装置から対象物までの距離を測定する変位測定
   装置と、 この変位測定装置からの多数の測定データを取り込み、
   このうち上記定盤の研磨領域端部間を測定した多数の測
   定データのうち、上記溝部を測定した測定データを、そ
   の直前の順番の上記定盤研磨領域を測定した測定データ
   の値に置換して、上記溝部を測定した測定データを除去
   し、この溝部を測定した測定データが除去された測定デ
   ータ群から最大値と最小値の差を演算して、上記定盤表
   面の平坦度を演算するデータ処理装置と、 を有することを特徴とする定盤平坦度検出装置。
2. 【請求項２】 上記データ処理装置は、変位測定装置か
   らの測定データのうち、上記定盤研磨領域を測定した測
   定データの前の順番にある上記定盤の研磨領域の外部を
   測定した測定データにおける任意の測定データと、この
   測定データの次の複数の測定データの平均値との差が所
   定値以下となったときに、上記任意の測定データを上記
   定盤の研磨領域端部の測定データと特定する請求項１に
   記載の定盤平坦度検出装置。
3. 【請求項３】 上記データ処理装置は、溝部の測定デー
   タが除去された多数の測定データにおいて、任意の連続
   した複数の測定データの平均値を演算し、上記複数の測
   定データの値を上記平均値に置換して測定データのノイ
   ズを除去し、このノイズが除去されたデータに基づいて
   定盤の平坦度を演算する請求項１又は２に記載の定盤平
   坦度検出装置。