CN103707173A - 研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种研磨装置,能够更正确地判断研磨的终点。该研磨装置具有:研磨台(12);旋转驱动研磨台的第一电动马达(14);能够与研磨台一同保持被加工物的顶环(20);和旋转驱动顶环的第二电动马达(22),通过第一电动马达使研磨台旋转,并且通过第二电动马达使顶环旋转,在由研磨台和顶环夹持的状态下研磨被加工物而能够使被加工物的表面平坦化,第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达具有多相的绕组,研磨装置具有:加权部,进行对各相的电流比例赋予差值的加权;和检测部,通过检测由加权部而将加权设定得较大的相的电流的变化,来检测由研磨产生的所述电动马达的转矩变动。

Description

研磨装置
技术领域
本发明涉及研磨装置,尤其涉及将半导体晶片等被加工物(研磨对象物)的表面研磨至平坦的研磨装置。
背景技术
近年来,随着半导体器件的高集成化的发展,电路的布线变得微细化,且布线间距离也变得更窄。尤其在0.5μm以下的光刻的情况下,由于焦点深度变浅,所以光刻机(stepper)的成像面的平坦度成为必要。因此,需要使半导体晶片的表面平坦化,作为该平坦化的一个方法,通过研磨装置来进行研磨(抛光)。
以往,这种研磨装置具有以各自独立的转速旋转且在上表面粘贴有研磨布的转动台、和顶环(top ring)。而且,在粘贴于转动台上的研磨垫上流动含有研磨剂的液体(研磨液;slurry),并在此处按压有设置在顶环上的作为被加工物的半导体晶片,从而将该半导体晶片的表面研磨为平坦且为镜面。
这种研磨装置的研磨速度会被在前工序产生的半导体晶片的表面状态的偏差、研磨垫的磨耗状态、和研磨液的微妙变化所影响,从而产生偏差。如果研磨不充分,则不能得到电路间的绝缘而担心发生短路,另外,在过度研磨的情况下,会产生因布线的截面面积减少而造成的电阻值的上升、和布线自身被完全除去且电路自身未形成等的问题。由此,这种研磨装置搭载有研磨终点检测装置,来进行最佳的研磨结束点的检测。
作为上述研磨装置的研磨终点检测方法之一,公知有对研磨向不同材质的物质转移时研磨摩擦力的变化进行检测的方法。作为研磨对象物的半导体晶片具有由半导体、导体、绝缘体等不同材质构成的层叠构造,在不同材质层之间摩擦系数不同,由此,具有对因研磨向不同材质层转移而产生的研磨摩擦力的变化进行检测的方法。根据该方法,研磨到达不同材质层的时刻成为研磨的终点。另外,研磨装置对从半导体晶片的表面具有凹凸的状态将凹凸除去而成为平坦时的、研磨摩擦力的变化进行检测,由此,还能够检测半导体晶片的表面被平坦化的情况。
在此,研磨摩擦力的变化如下所述地被检测。研磨摩擦力作用于从转动台的旋转中心偏移的位置上,由此,研磨摩擦力作为载荷转矩而作用在旋转的转动台上。由此,研磨摩擦力能够作为作用在转动台上的转矩而被检测。在旋转驱动转动台的机构为电动马达的情况下,载荷转矩能够作为在马达中流过的电流而被检测。由此,由电流计监视马达电流,实施适当的信号处理,由此检测研磨的终点。
图10是表示根据输入至驱动马达中的电流的变化来检测研磨终点的方法的一个构成例。电动马达500经由逆变装置510而通过交流商用电源512来驱动。在逆变装置510中,将交流商用电源512由变流器514变换为直流电源,将直流电力蓄积至电容器516中,由逆变部518逆变换为任意的频率和电压,并经由三相线缆520将交流电力供给至电动马达500。将交流电力向电动马达500供给的逆变装置510的三相线缆分别与电动马达500的三个相的励磁绕组连接。使电流变换器(CT)522夹设在将电力向电动马达500供给的三相线缆520中的一个相、例如V相中,来检测马达电流。关于在向电动马达500的电流供给线中流过的马达电流,由电流计524检测在V相中流过的其电流值,并发送至未图示的研磨装置的控制电路的终点检测机构,根据该电流值的变化来判断研磨的终点。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-202523号
近年来,随着半导体器件的高集成化的进一步发展,电路的布线更加微细化,且布线间距离也变得更加窄,由此,期望半导体晶片更加平坦化。但是,如上所述,仅由电流计检测在一个相中流过的电流值且从该电流值的变化来判断研磨的终点,对于使半导体晶片更进一步平坦化来说是不充分的。
另外,上述现有技术计测电动马达的3个相内的一个相(例如V相)的电流,根据该电流的变化检测电动马达的转矩变动,由此进行研磨终点检测。但是,实际上,在电动马达的各相的电流中会产生偏差。在此基础上,电动马达的各相的电流的偏差并不会一直使特定的相的电流变高或者变低,而可能会由于电动马达间的偏差或者研磨装置间的偏差而以各种方式产生。
在这种状况下,当计测电动马达的特定的一个相的电流而进行终点检测时,检测电流会发生偏差,因此,担心在电动马达的转矩变动的检测中也会发生偏差。
发明内容
本申请发明鉴于上述课题,而提供一种研磨装置,用于将被加工物的表面平坦化,该研磨装置具有:
研磨台;
旋转驱动该研磨台的第一电动马达;
能够保持被加工物的基板保持部;和
旋转驱动该基板保持部的第二电动马达,
所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达具有多相的绕组,所述研磨装置具有:加权部,进行对所述各相的电流比例赋予差值的加权;和转矩变动检测部,通过检测由所述加权部而将加权设定得较大的相的电流的变化,来检测由所述研磨产生的所述电动马达的转矩变动。
在上述研磨装置中,也可以为,还具有终点检测部,其基于由所述转矩变动检测部检测到的所述电动马达的转矩变动,来检测研磨加工的终点,该研磨加工的终点表示所述被加工物的表面的平坦化。
在上述研磨装置中,也可以为,所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达,至少具有U相、V相、和W相这三个相的绕组。
在上述研磨装置中,也可以为,所述第一电动马达至少具有U相、V相、和W相这三个相的绕组。
在上述研磨装置中,也可以为,所述第一电动马达为同步式或者感应式的AC伺服马达。
在上述研磨装置中,也可以为,所述加权部针对一个相将加权设定得较大。
在上述研磨装置中,也可以为,所述一个相是V相。
在上述研磨装置中,也可以为,所述加权部由电流放大器构成。
在上述研磨装置中,也能够为,所述研磨装置具有用于控制所述第一电动马达的第一逆变装置。
在上述研磨装置中,也能够为,所述加权部具有:与所述第一逆变装置并列连接且用于控制所述第一电动马达的第二逆变装置;和将从该第二逆变装置输出的电流附加到来自所述第一逆变装置的输出电流中的转换电路。
在上述研磨装置中,也能够为,还具有驱动所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的马达驱动器,该马达驱动器具有电流补偿器,该电流补偿器基于所述各相的各自的电流指令值、与供给至所述电动马达的实际的电流值之间的偏差,来补偿所述各相的电流,所述加权部相对于所述电流补偿器输入所述各相的电流比例的指令信号,所述电流补偿器基于从所述加权部输入的电流比例的指令信号,来对所述各相的电流比例赋予差值。
在上述研磨装置中,也能够为,还具有驱动所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的马达驱动器,该马达驱动器具有:运算器,基于所述电动马达的旋转位置的检测值来求出所述电动马达的转速;速度补偿器,基于经由输入接口而输入的所述电动马达的转速的指令值、与由所述运算器求出的所述电动马达的转速之间的偏差,来生成向所述电动马达供给的电流的指令信号;和变换器,基于根据所述电动马达的旋转位置的检测值而生成的电角度信号、和由所述速度补偿器生成的电流的指令信号,来生成所述各相中的至少两个相的电流指令值,所述加权部相对于所述变换器输入所述各相中的至少两个相的电流比例的指令信号,所述变换器基于从所述加权部输入的电流比例的指令信号,来对所述各相中的至少两个相的电流比例赋予差值。
在上述研磨装置中,也能够为,还具有驱动所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的逆变装置,所述加权部具有放大器,并接收所述各相的电流的放大值的指令信号,该放大器设在所述逆变装置的后级且将从该逆变装置输出的各相的电流独立地放大并向所述电动马达供给,所述放大器基于所述接收的电流的放大值的指令信号来将各相的电流放大,由此,对所述各相的电流比例赋予差值。
另外,本申请发明鉴于上述课题,提供一种研磨装置,用于将被加工物的表面平坦化,其特征在于,该研磨装置具有:
研磨台;
旋转驱动该研磨台的第一电动马达;
能够保持被加工物的基板保持部;和
旋转驱动该基板保持部的第二电动马达,
所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达具有多相的绕组,
所述研磨装置具有:
检测所述多相中的至少两个相的电流的电流检测部;
基于所述电流检测部检测到的至少两个相的电流来生成合成电流的合成电流生成部;和
基于由所述合成电流生成部所生成的合成电流的变化,来检测由所述研磨产生的所述电动马达的转矩变动的转矩变动检测部。
也就是说,本申请发明不是检测第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的特定的一个相(例如V相)的电流,而是检测至少两个相的电流。而且,本申请发明基于所检测的至少两个相的电流生成合成电流,并基于所生成的合成电流的变化来检测电动马达的转矩变动。
由此,能够吸收在电动马达之间以各种方式产生的各相电流的偏差,因此,能够抑制转矩变动检测的偏差。
在上述研磨装置中,也可以为,还具有终点检测部,基于由所述转矩变动检测部检测到的所述电动马达的转矩变动,来检测研磨加工的终点,该研磨加工的终点表示所述被加工物的表面的平坦化。
在上述研磨装置中,也可以为,所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达,至少具有U相、V相、和W相这三个相的绕组。
在上述研磨装置中,也可以为,所述第一电动马达至少具有U相、V相、和W相这三个相的绕组。
在上述研磨装置中,也可以为,所述第一电动马达为同步式或者感应式的AC伺服马达。
在上述研磨装置中,也能够为,还具有电角度信号生成部,基于所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的旋转位置的检测值,来生成所述电动马达的旋转角度,
所述电流检测部检测所述电动马达的U相、V相和W相这三个相中至少两个相的电流,
所述合成电流生成部基于由所述电流检测部检测到的至少两个相的电流、和由所述电角度信号生成部检测到的电动马达的旋转角度,生成与所述电动马达的转矩相当的所述三个相的合成实效电流作为所述合成电流。
在上述研磨装置中,也能够为,所述电流检测部检测所述电动马达的U相、V相和W相这三个相中至少两个相的电流,所述合成电流生成部基于由所述电流检测部检测到的至少两个相的电流,生成所述三个相的电流的平均电流作为所述合成电流。
在上述研磨装置中,也能够为,还具有驱动所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的马达驱动器,
该马达驱动器具有:
运算器,基于所述电动马达的旋转位置的检测值来求出所述电动马达的转速;
速度补偿器,基于经由输入接口而输入的所述电动马达的转速的指令值、与由所述运算器求出的所述电动马达的转速之间的偏差,来生成向所述电动马达供给的电流的指令信号;
电角度信号生成部,基于所述电动马达的旋转位置的检测值来生成所述电动马达的旋转角度;和
变换器,生成所述各相中的至少两个相的电流指令值,
所述电流检测部检测所述电动马达的U相、V相和W相这三个相中至少两个相的电流,
所述合成电流生成部基于由所述电流检测部检测到的至少两个相的电流、和由所述电角度信号生成部检测到的电动马达的旋转角度,生成与所述电动马达的转矩相当的所述三个相的合成实效电流作为所述合成电流,
所述变换器基于由所述速度补偿器生成的电流的指令信号、和由所述合成电流生成部生成的合成实效电流之间的偏差,来生成所述各相中的至少两个相的电流指令值。
发明的效果
根据所述本申请发明,在使加权设定得较大的相中,电流值的变化相对于转矩的变化而变大,由此,能够更正确地检测转矩的变化,因此,与以往相比能够更正确地判断研磨的终点。另外,与此相应地,还能够提高被平坦化的被加工物的成品率。
另外,根据所述本申请发明,由于能够吸收在电动马达间以各种方式产生的各相的电流的偏差,因此,能够抑制转矩变动检测的偏差。其结果为,能够抑制被加工物的研磨终点检测的偏差,因此,能够抑制被加工物的平坦化的偏差,还能够提高被平坦化的被加工物的成品率。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的框图。
图2是用于说明二相-三相变换器的处理内容的图。
图3是表示研磨终点检测方式的一例的图。
图4是表示在第一实施方式中作为实验值而得到的、载荷转矩与电流之间的关系的图表。
图5是本发明的第二实施方式的框图。
图6是本发明的第三实施方式的框图。
图7是图6所示的控制部与加权部的更具体的框图。
图8是本发明的第四实施方式的电流放大器的框图。
图9是本发明的第五实施方式的电流放大器的框图。
图10是表示基于以往的驱动马达的输入功率而实现的终点检测方法的电路构成的图。
图11是本发明的第六实施方式的框图。
图12是用于说明二相-三相变换器的处理内容的图。
图13是表示研磨终点检测方式的一例的图。
图14是表示比较例的研磨终点检测用的电流特性的图。
图15是表示第六实施方式的研磨终点检测用的电流特性的图。
图16是本发明的第七实施方式的框图。
图17是本发明的第八实施方式的框图。
附图标记说明
10  研磨布
12  转动台
14  第一电动马达
16  速度传感器
18  半导体晶片
20  顶环
22  第二电动马达
30  终点检测装置
50  逆变装置
100  马达驱动器
200  输入部
300  加权设定器
1010  研磨系统
1012  转动台
1014  第一电动马达
1018  半导体晶片
1020  顶环
1022  第二电动马达
1100、1400  驱动系统
1101、1401  马达驱动器
1102、1402  微分器
1104、1404  速度补偿器
1106、1406  二相-三相变换器
1108、1408  电角度信号生成器
1130、1430  功率放大器
1132、1134、1432、1434  电流传感器1150、1450  输入部
1200、1300  研磨终点检测系统
1202  U相电流检测器
1204  V相电流检测器
1210  电角度信号生成器
1220、1440  三相-二相变换器
1230、1330、1460  终点检测装置
1320  三相平均电流运算器
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的一个实施方式的研磨装置。
﹤第一实施方式﹥
图1是表示本发明的第一实施方式的研磨装置的整体构成的图。
研磨装置具有:能够将研磨布10安装在上表面的转动台12;不经由齿轮等而直接旋转驱动转动台12的第一电动马达14;检测第一电动马达的旋转位置的位置检测传感器16;能够保持半导体晶片18的顶环(基板保持部)20;旋转驱动顶环20的第二电动马达22;和检测转动台12的转矩来检测半导体晶片18的研磨的终点的终点检测装置(转矩变动检测部、终点检测部)30。
顶环20能够通过未图示的保持装置而与转动台12接近或者远离。在研磨半导体晶片18时,通过使顶环20接近转动台12,而使保持在顶环20上的半导体晶片18与安装在转动台12上的研磨布10抵接。在本实施方式中,检测直接旋转驱动转动台12的第一电动马达14的转矩,来检测半导体晶片18的研磨状态的终点,但也可以为,检测旋转驱动顶环20的第二电动马达的转矩,来检测半导体晶片的研磨状态的终点。
在研磨半导体晶片18时,在上表面张贴有研磨布10的转动台12被第一电动马达14旋转驱动的状态下,通过保持有作为研磨对象物的半导体晶片18的顶环20,使半导体晶片18按压在研磨布10上。另外,顶环20绕着与转动台12的旋转轴13偏移的轴线21旋转。在研磨时,包含研磨材料的研磨液从研磨材料供给装置24供给至研磨布10的上表面,且在此处按压有设置在顶环20上的半导体晶片18。换言之,在研磨半导体晶片18时,在由顶环20保持半导体晶片18的同时将半导体晶片18按压在转动台12上并进行研磨,来使半导体晶片18的表面平坦化。
优选为,第一电动马达14是至少具有U相、V相和W相这三个相的绕组的同步式或者感应式的AC伺服马达。在本实施方式中,第一电动马达14由具有三个相的绕组的AC伺服马达构成。三个相的绕组使相位错开120度的电流在设于电动马达14内的转子周围的励磁绕组中流动,由此,使转子旋转驱动。电动马达14的转子与马达轴15连接,通过马达轴15旋转驱动转动台12。
另外,研磨装置具有:旋转驱动第一电动马达14的马达驱动器100;经由键盘或触摸面板等的输入接口来从操作员接收第一电动马达14的转速的指令信号,且将所接收的指令信号向马达驱动器100输入的输入部200;和加权部300,该加权部300对供给至第一电动马达14的三个相的绕组中的电流的比例赋予差值并进行加权。
马达驱动器100具有微分器102、速度补偿器104、二相-三相变换器106、电角度信号生成器108、U相电流补偿器110、U相PWM调制电路112、V相电流补偿器114、V相PWM调制电路116、W相电流补偿器118、W相PWM调制电路120、功率放大器130、和电流传感器132、134。
微分器102对由位置检测传感器16检测到的旋转位置信号进行微分,由此生成与第一电动马达14的实际的转速相当的实际速度信号。即,微分器102是基于第一电动马达14的旋转位置的检测值来求出第一电动马达14的转速的运算器。
速度补偿器104基于速度偏差信号来进行第一电动马达14的转速的补偿,该速度偏差信号相当于经由输入部200输入的转速的指令信号(目标值)与由微分器102生成的实际速度信号之间的偏差。即,速度补偿器104基于经由输入接口(输入部200)输入的第一电动马达14的转速的指令值、与由微分器102求出的第一电动马达14的转速之间的偏差,来生成向第一电动马达14供给的电流的指令信号。
速度补偿器104例如能够由PID控制器构成。在该情况下,速度补偿器104进行比例控制、积分控制、和微分控制来生成相当于所补偿的转速的电流指令信号,其中,上述比例控制为,与从输入部200输入的转速的指令信号与第一电动马达的实际速度信号之间的偏差成比例地改变操作量,上述积分控制为,加上该偏差且与其值成比例来改变操作量,上述微分控制为,获取偏差的变化率(即偏差变化的速度)并生成与其成比例的操作量。此外,速度补偿器104也能够由PI控制器构成。
电角度信号生成器108基于由位置检测传感器16检测到的旋转位置信号来生成电角度信号。
二相-三相变换器106基于由速度补偿器104生成的电流指令信号、和由电角度信号生成器108生成的电角度信号,来生成U相电流指令信号以及V相电流指令信号。即,二相-三相变换器106是基于根据第一电动马达14的旋转位置的检测值所生成的电角度信号、和由速度补偿器104所生成的电流的指令信号,来生成各相中至少两个相的电流指令值的变换器。
在此,具体说明二相-三相变换器106的处理。图2是用于说明二相-三相变换器的处理内容的图。在二相-三相变换器106中,从速度补偿器104输入有图2所示那样的电流指令信号Ic。另外,在二相-三相变换器106中,从电角度信号生成器108输入有图2所示那样的U相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000121
。此外,虽然在图2中省略了图示,但在二相-三相变换器106中还输入有V相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000122
例如对生成U相电流指令信号Iuc的情况进行考虑。在该情况下,二相-三相变换器106将某时刻ti时的电流指令信号Ic(i)和U相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000123
(i)相乘,由此生成U相电流指令信号Iuc(i)。即,。另外,二相-三相变换器106与U相的情况同样地,将某时刻ti时的电流指令信号Ic(i)和V相的电角度信号(i)相乘,由此生成V相电流指令信号Ivc(i)。即,
Figure BDA0000388903830000126
电流传感器132设在功率放大器130的U相输出线上,检测从功率放大器130输出的U相的电流。
U相电流补偿器110基于U相电流偏差信号来进行U相的电流补偿,该U相电流偏差信号相当于从二相-三相变换器106输出的U相电流指令信号Iuc、与由电流传感器132检测并反馈的U相检测电流Iu*之间的偏差。U相电流补偿器110例如能够由PI控制器或者PID控制器构成。U相电流补偿器110使用PI控制或者PID控制来进行U相电流的补偿,生成与所补偿的电流相当的U相电流信号。
U相PWM调制电路112基于由U相电流补偿器110生成的U相电流信号来进行脉宽调制。U相PWM调制电路112通过进行脉宽调制而生成与U相电流信号对应的双系统的脉冲信号。
电流传感器134设在功率放大器130的V相输出线上,检测从功率放大器130输出的V相的电流。
V相电流补偿器114基于V相电流偏差信号来进行V相的电流补偿,该V相电流偏差信号相当于从二相-三相变换器106输出的V相电流指令信号Ivc、与由电流传感器134检测并反馈的V相检测电流Iv*之间的偏差。V相电流补偿器114例如能够由PI控制器或者PID控制器构成。V相电流补偿器114使用PI控制或者PID控制来进行V相电流的补偿,生成与所补偿的电流相当的V相电流信号。
V相PWM调制电路116基于由V相电流补偿器114生成的V相电流信号来进行脉宽调制。V相PWM调制电路114通过进行脉宽调制而生成与V相电流信号对应的双系统的脉冲信号。
W相电流补偿器118基于W相电流偏差信号来进行W相的电流补偿,该W相电流偏差信号相当于基于从二相-三相变换器106输出的U相电流指令信号Iuc以及V相电流指令信号Ivc而生成的W相电流指令信号Iwc、与由电流传感器132、134检测并反馈的U相检测电流Iu*以及V相检测电流Iv*之间的偏差。W相电流补偿器118例如能够由PI控制器或者PID控制器构成。W相电流补偿器118使用PI控制或者PID控制来进行W相电流的补偿,生成与所补偿的电流相当的W相电流信号。
W相PWM调制电路120基于由W相电流补偿器118生成的W相电流信号来进行脉宽调制。W相PWM调制电路118通过进行脉宽调制而生成与W相电流信号对应的双系统的脉冲信号。
功率放大器130通过图10所说明的逆变装置510而构成。在功率放大器130(逆变装置510)的逆变部518中,分别施加有由U相PWM调制电路112、V相PWM调制电路116、以及W相PWM调制电路120所生成的双系统的脉冲信号。功率放大器130根据所施加的各脉冲信号来驱动逆变部518的各晶体管。由此,功率放大器130分别对U相、V相和W相输出交流电力,根据该三相交流电力来旋转驱动第一电动马达14。
接下来,说明加权设定器300。加权设定器300从输入部200接收第一电动马达14的U相、V相、W相各自电流的加权的指令信号。而且,加权设定器300将输出电流大小的加权的指令信号(各相电流比例的指令信号)分别向U相电流补偿器110、V相电流补偿器114、以及W相电流补偿器118输入。例如,加权设定器300对U相赋予0.8的加权、对V相赋予1.2的加权、对W相赋予1.0的加权。
在该情况下,U相电流补偿器110输出相当于原本要从U相电流补偿器110输出的电流的0.8倍的电流,V相电流补偿器114输出相当于原本要从V相电流补偿器114输出的电流的1.2倍的电流。W相电流补偿器118直接输出原本要从W相电流补偿器118输出的电流。即,分别基于U相电流补偿器110、V相电流补偿器114、W相电流补偿器118被从加权设定器300输入的电流比例的指令信号,而对各补偿器的与相对应的电流的比例赋予差值。
这样,通过加权设定器300能够对分别从U相、V相、W相输出的电流的大小进行加权,因此,能够增大特定的相(例如V相)的电流。
而且,在本实施方式中,相对于通过加权设定器300将电流设定得较大的相(例如V相),而设有第二电流传感器31。更具体地,第二电流传感器31设在马达驱动器100与第一电动马达14之间的V相的电流流路上。第二电流传感器31检测V相的电流并向读出放大器32输出。
读出放大器32将从第二电流传感器31输出的检测电流放大,并将其作为检测电流信号而向终点检测部30输出。
终点检测部30基于从读出放大器32输出的检测电流信号,判断半导体晶片18的研磨的终点。更具体地,终点检测部30基于从读出放大器32输出的检测电流信号的变化来判断半导体晶片18的研磨的终点。
使用图3说明终点检测部30的研磨终点的判断。图3是表示研磨终点检测方式的一例的图。在图3中,横轴表示研磨时间的经过,纵轴表示转矩电流(I)以及转矩电流的微分值(△I/△t)。终点检测部30例如在转矩电流30a(V相的马达电流)如图3所示那样推移的情况下,若转矩电流30a与预先设定的阈值30b相比变小,则判断为半导体晶片18的研磨到达了终点。另外,终点检测部30求出转矩电流30a的微分值30c,若在预先设定的时间阈值30d与30e之间的期间中,检测到微分值30c的斜率从负转向正的话,则也能够判断为半导体晶片18的研磨到达了终点。即,时间阈值30d和30e被设定为,根据经验等而被认为到达研磨终点的大致期间,终点检测部30在时间阈值30d与30e之间的期间内进行研磨的终点检测。由此,终点检测部30在时间阈值30d与30e之间的期间以外,例如即使微分值30c的斜率从负转向正,也不会判断为半导体晶片18的研磨到达了终点。这是为了抑制如下情况:例如在研磨刚开始后等,因研磨不稳定的影响而导致微分值30c波动而使斜率从负转向正的情况下,错误检测为到达研磨终点的情况。以下,示出终点检测部30的研磨终点的判断的具体例。
例如,考虑半导体晶片18由半导体、导体、绝缘体等不同材质层叠而成的情况。在该情况下,由于在不同材质层之间摩擦系数不同,所以在研磨向不同材质层转移的情况下,第一电机马达14的马达转矩会发生变化。V相的马达电流(检测电流信号)也会根据该变化而变化。终点检测部30对该马达电流与阈值相比变大或者变小的情况进行检测,由此,判断半导体晶片18的研磨的终点。另外,终点检测部30也能够基于马达电流的微分值的变化来判断半导体晶片18的研磨的终点。
另外,例如,考虑从半导体晶片18的研磨面具有凹凸的状态起通过研磨使研磨面平坦化的情况。在该情况下,当使半导体晶片18的研磨面平坦化时,第一电动马达14的马达转矩会变化。V相的马达电流(检测电流信号)也会根据该变化而变化。终点检测部30对该马达电流与阈值相比变小的情况进行检测,由此,判断半导体晶片18的研磨的终点。另外,终点检测部30也能够基于马达电流的微分值的变化来判断半导体晶片18的研磨的终点。
接下来,说明本实施方式的研磨装置的作用。
操作员经由输入部200驱动第一以及第二电动马达14、22而使研磨装置运转。第一电动马达14所要求的转矩会与半导体晶片18的研磨状态对应地变动,但转动台12需要以固定的速度旋转。由此,速度补偿器104通过PID控制等,控制在第一电动马达14的各绕组中流过的电流。由于即使电动马达14所要求的转矩与半导体晶片18的研磨状态对应地变动,速度补偿器104也会以固定的速度旋转驱动第一电动马达14,因此,转动台12以固定的速度旋转。即,基于输入部200所设定的速度指令、和由微分器102所生成的第一电动马达14的实际的速度之间的差分,速度补偿器104通过PID控制等来运算在各相的绕组中应流过的电流指令值,输出各相的电流指令。
在此,与以往同样地没有进行加权控制的情况下,没有从输入部200向U相电流补偿器110、V相电流补偿器114、以及W相电流补偿器118赋予加权的指令。由此,U相电流补偿器110、V相电流补偿器114、以及W相电流补偿器118不向各相的电流指令值赋予加权,而直接输出各相的指令值。由此,振幅大致相同且相位差分别相差120°的电流供给至各相的绕组,基于该电流,电动马达14产生旋转转矩。
与之相对,为了更恰当地进行终点检测,对各相分别进行加权,在该情况下,从输入部200经由加权设定器300向U相电流补偿器110、V相电流补偿器114、以及W相电流补偿器118赋予加权的值。例如,在向U相赋予0.8的加权、向V相赋予1.2的加权、向W相赋予1.0的加权的情况下,由此,U相电流补偿器110、V相电流补偿器114、以及W相电流补偿器118以向各相的电流指令值赋予加权的方式控制各相的电流。即,U相电流补偿器110输出相当于原本要从U相电流补偿器110输出的电流的0.8倍的电流,V相电流补偿器114输出相当于原本要从V相电流补偿器114输出的电流的1.2倍的电流,W相电流补偿器118直接输出原本要从W相电流补偿器118输出的电流。
在像这样赋予加权的情况下,向在第一电动马达14的各相的绕组中流过的电流的振幅赋予差值。第二电流传感器31检测在流过最大电流的绕组、即V相绕组中流过的电流。终点检测装置30基于检测到的电流值来进行研磨装置的研磨终点检测。
图4是表示在这样地加权的情况下的相对于转动台驱动用的电动马达的载荷转矩的、各相绕组的马达电流的实测例的图。图4的横轴表示载荷转矩(Nm),纵轴表示电动马达的电流(实效电流)。图4中线形图100绘制U相,线形图150绘制W相,线形图200绘制V相。在这样地对V相进行加权控制的情况下,如图4所示,线形图200的斜率变大,能够相对于微小的载荷转矩变动,而检测到较大的电流变化。
若从相对于旋转载荷变动的电流灵敏度这一观点来观察图4,在将三相合成而得到的例子的情况下,成为12.5Nm/A的倒数,△I≈0.08△T,在赋予有加权的例子中,得到10.4Nm/A的倒数,△I≈0.1△T,能够将电流灵敏度提高大约20%。
以上,即使是以多相电流为基础来运算实效电流(DC电流),且作为载荷转矩与实效电流之比的转矩常数(Km=转矩/实效电流)相同的电动马达,通过具有加权控制,也能够减小作为加权对象的电动马达的V相的转矩常数Km。该结果为,在产生旋转载荷变动时,加权较大的相的电流大幅变动,能够改善终点检测的灵敏度。
此外,在本实施方式中,示出了在马达驱动器100与第一电动马达14之间的V相的电流流路中设有第二电流传感器31,且将由第二电流传感器31检测到的电流值向读出放大器32输出的例子,但并不限于此。例如也可以为,不设置第二电流传感器31,从马达驱动器100输出由电流传感器134检测到的V相的电流值,并向读出放大器32输出。
﹤第二实施方式﹥
图5是表示本发明的第二实施方式的研磨装置的整体构成的图。第二实施方式的研磨装置与第一实施方式相比较,仅加权设定器、以及二相-三相变换器的形态不同,其他的构成与第一实施方式相同。因此,在第二实施方式中,仅说明加权设定器以及二相-三相变换器,省略其他构成的说明。
如图5所示,加权设定器400相对于二相-三相变换器410,输入U相、V相、W相的各相中至少两个相(在本实施方式中为U相和V相)的电流比例的指令信号。例如,加权设定器400针对二相-三相变换器410,向U相输入加权0.8的指令信号,向V相输入加权1.2的指令信号。
二相-三相变换器410基于从加权设定器400输入的电流比例的指令信号,对各相中至少两个相(例如U相和V相)的电流比例赋予差值。
更具体地,二相-三相变换器410在生成U相电流指令信号Iuc的情况下,将某时刻ti时的电流指令信号Ic(i)、U相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000181
(i)和U相的加权(0.8)相乘,由此生成U相电流指令信号Iuc(i)。即,
Figure BDA0000388903830000182
另外,二相-三相变换器410在生成V相电流指令信号Ivc的情况下,将某时刻ti时的电流指令信号Ic(i)、V相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000183
(i)和V相的加权(1.2)相乘,由此生成V相电流指令信号Ivc(i)。即,
Figure BDA0000388903830000184
如第二实施方式那样地,即使在从加权设定器400相对于二相-三相变换器410输入加权的指令信号的情况下,也与第一实施方式同样地,能够使特定的相(例如V相)的电流比其他相大。因此,能够提高V相相对于第一电动马达14的旋转载荷变动的电流灵敏度。该结果为,在产生第一电动马达14的旋转载荷变动时,加权较大的相的电流大幅变动,因此,能够改善终点检测的灵敏度。
﹤第三实施方式﹥
图6是本发明的第三实施方式的框图。
在第三实施方式中,转动台12、第一电动马达14、顶环20、第二电动马达22等的构成与第一、第二实施方式相同,因此省略说明。
第三实施方式的研磨装置具有检测第一电动马达的速度的速度传感器506、和检测转动台12的转矩而检测半导体晶片18的研磨的终点的终点检测装置530。
在由具有三个相的绕组的AC伺服马达来构成电动马达的情况下,该电动马达优选为通过逆变装置550驱动。逆变装置550如图1所说明那样构成,通过变流部将交流商用电源552变换为直流电压,将直流电力蓄积至电容器中,由逆变部逆变换为任意的频率和电压,将交流电力向第一电动马达14供给。
在第一电动马达14上设有用于检测该电动马达的转子的转速的速度传感器506。速度传感器506能够由磁力式编码器、光学式编码器、旋转变压器(resolver)等构成。在采用旋转变压器的情况下,优选为,将旋转变压器转子与电动马达的转子直接连结。当旋转变压器转子进行旋转时,在错开90°配置的二次侧的线圈中得到sin信号和cos信号,基于这两个信号,检测电动马达的转子位置,并通过使用微分器能够求出电动马达的速度。
研磨装置具有:加权部560,向供给至第一电动马达14的三个相的绕组中的电流的比例赋予差值而进行加权;控制该加权部的控制部570;和电流传感器(检测部)580,检测由该控制部570将加权设定得较大的相的电流的变化,由此,检测由所述研磨所产生的所述电动马达的转矩变动,终点检测装置530根据来自电流传感器580的电流值的变化来判断研磨的终点。
电流传感器580具有设在向电动马达供给电力的三相线缆22中的一个相、例如V相中的电流变换器(CT),通过该电流变换器(CT)检测在V相中流过的马达电流值。电流传感器580与研磨装置的终点检测装置530连接,由电流传感器580检测到的在V相中流过的电流值发送至终点检测装置530,终点检测装置530根据该电流值的变化来判断研磨的终点。电流传感器580还与控制部570连接。在控制部570上连接有输入部590,基于由电流传感器580检测到的电流值和来自输入部590的设定值之差,控制加权部560,由此,在V相中流过的电流仅以规定范围放大。这样,在V相中流过的电流值比在其他的U相和W相中流过的电流值大,由此,改善了终点检测装置530中的终点检测的灵敏度。
加权部560用于对在第一电动马达14的各相的绕组中流过的电流的比例赋予差值,如图7所示,具有U相电流放大器562、V相电流放大器564、和W相电流放大器566。U相电流放大器562、V相电流放大器564以及W相电流放大器566为如下放大器:设在逆变装置550与第一电动马达14之间(逆变装置550的后级),将第一电动马达14的各相的电流独立地放大并向第一电动马达14供给。加权部560与逆变装置550连接,从逆变装置550输出的电流通过加权部560,而使在各相中流动的电流仅以规定的比例被放大,并向电动马达14供给。逆变装置550的U相线缆、V相线缆、W相线缆分别与加权部560的U相电流放大器562、V相电流放大器564、W相电流放大器566连接,加权部560基于来自控制部570的指令而对各相的电流振幅赋予差值。例如,在采用仅将在V相中流动的电流放大而不将在U相和W相中流动的电流放大的结构的情况下,加权部560能够仅由V相电流放大器564构成。
控制部570具有补偿器572和电流指令运算部574。在控制部570上连接有输入部590,通过输入部590的手动输入而使第一电动马达14的速度值供给至补偿器572,并使加权值供给至电流指令运算部574。
补偿器572能够由PID控制器构成,进行比例控制、积分控制、和微分控制,其中,该比例控制为,与从输入部590输入的作为目标值的电动马达的速度、与来自检测电动马达的速度的速度传感器16的实测值之间的偏差成比例地改变操作量,该积分控制为,加上该偏差且与其值成比例来改变操作量,该微分控制为,获取偏差的变化率(即偏差变化的速度)且生成与其成比例的操作量。通过进行该PID控制,以使电动马达14的速度成为从输入部590输入的作为目标值的速度的方式,输出控制各相的电流指令值。此外,补偿器572也能够由PI控制器构成。
电流指令运算部574与补偿器572、输入部590连接,基于输入至输入部590中的各相的加权信息、和从补偿器572输出的各相的电流指令值,来控制U相电流放大器562、V相电流放大器564、和W相电流放大器566。如上所述,在仅将从逆变装置550的V相线缆到电动马达14的V相绕组中流动的电流放大的情况下,电流指令运算部574仅向V相电流放大器564输出规定倍数的放大指令值,对U相电流放大器562和W相电流放大器566输出一倍的放大指令值。加权部560从电流指令运算部574接收各相电流的放大值的指令信号。U相电流放大器562、V相电流放大器564以及W相电流放大器566基于所接收的电流的放大值的指令信号来将各相的电流放大,由此,能够对各相的电流比例赋予差值。
输入部590由键盘或触摸面板等构成。操作员基于根据预先实施的实验所得到的结果和由模拟而得到的结果,经由输入部590来设定电动马达的速度值和加权值。
接下来,说明本实施方式的研磨装置的作用。
操作员经由输入部590驱动第一以及第二电动马达14、22而使研磨装置运转。电动马达14所要求的转矩会与半导体晶片18的研磨状态对应地变动,但转动台12需要以固定的速度旋转。由此,控制部570的补偿器572通过PID控制,控制在电动马达14的各绕组中流动的电流,即使电动马达14所要求的转矩与半导体晶片的研磨状态对应地变动,补偿器572也会以固定的速度旋转驱动电动马达14,因此,转动台12以固定的速度旋转。即,基于输入部590所设定的速度指令、和由速度传感器16检测到的电动马达14的实际的速度之间的差分,补偿器通过PID控制来运算在各相的绕组中应流动的电流指令值,并从补偿器572输出各相的电流指令值。
在此,与以往同样地没有进行加权控制的情况下,不从输入部590向电流运算指令部574赋予加权的指令。由此,电流运算指令部574不向从补偿器572输出的各相的电流指令值赋予加权,而直接向各相的电流放大器输出电流指令值。由此,各相的电流放大器将从逆变器输出的电流以不放大的方式向电动马达供给。由此,振幅大致相同且相位差分别相差120°的电流被供给至各相的绕组,基于该电流,电动马达14产生旋转转矩。
与之相对,为了更恰当地进行终点检测,对各相分别进行加权,在该情况下,从输入部590向电流运算指令部574赋予加权的值。例如,在向U相赋予0.8的加权、向V相赋予1.2的加权、向W相赋予1.0的加权的情况下,基于此,电流运算指令部574以向从补偿器572输出的各相的电流指令值赋予加权的方式控制各相的电流放大器562、564、566。即,从逆变装置550向该逆变装置的U相线缆输出的电流供给至U相电流放大器562,由该U相电流放大器使其振幅值成为0.8倍,并向电动马达14的U相绕组供给。另一方面,向逆变装置550的V相线缆输出的电流供给至V相电流放大器564,且由该V相电流放大器使其振幅值成为1.2倍,并向电动马达14的V相绕组供给。另外,向逆变装置的W相线缆输出的电流供给至W相电流放大器566,由该W相电流放大器使其振幅值成为1.0倍,即没有做任何放大,直接向电动马达14的W相绕组供给。
在像这样赋予了加权的情况下,对在电动马达14的各相的绕组中流动的电流的振幅赋予差值,通过电流传感器来检测在电流流过最多的绕组、即V相绕组中流动的电流,基于该电流值在研磨装置的研磨终点检测中使用。
如第三实施方式那样,即使在控制各相的电流放大器562、564、566,以对从补偿器572输出的各相的电流指令值赋予加权的情况下,也与第一实施方式同样地,能够使特定的相(例如V相)的电流比其他的相大。因此,能够提高V相相对于第一电动马达14的旋转载荷变动的电流灵敏度。该结果为,在发生第一电动马达14的旋转载荷变动时,加权较大的相的电流大幅变动,因此能够改善终点检测的灵敏度。
﹤第四实施方式﹥
此外,在上述实施方式中,由功率晶体管等构成电流放大器,但本发明并不限定于此,也可以采用其他的构成。图8是本发明的第四实施方式的电流放大器的框图。如图8所示,能够构成为,将多台(例如两台)逆变装置600、610并列连接,并在该两台逆变装置之间设置转换电路620。在要对V相的电流进行加权的情况下,通过转换电路620将两台逆变器的V相间闭合,能够使在电动马达的V相绕组中流动的电流重叠。此外,各个逆变装置600、610成为与图7所示的逆变装置相同的构成。
﹤第五实施方式﹥
图9是表示本发明的第五实施方式的电流放大器的框图。如图9所示,也可以为,分别在逆变装置600、610的输出侧设置变压器630、640,使电流值进一步放大。
另外,在本实施方式中,设有用于检测在V相中流动的电流值的电流传感器。与此相应地,也可以为,以仅使在V相中流动的电流放大而不使在U相和W相中流动的电流放大的方式进行控制。但是,也可以为,通过设置用于检测在各相中流动的电流值的电流传感器,而基于输入至输入部中的各相的加权信息,来控制各相电流放大器,从而放大在各相中流动的电流。
在上述各实施方式中,使用了具有三相的绕组的电动马达,但本发明不必限定于此,也可以使用具有两相以上的绕组的电动马达。
在上述实施方式中,对驱动转动台的电动马达的马达电流进行了加权控制,但在使用旋转驱动顶环的电动马达来进行终点检测的情况下,能够对旋转驱动顶环的电动马达的马达电流进行加权控制。
以下,基于附图说明本发明的一个实施方式的研磨装置。
﹤第六实施方式﹥
图11是表示本发明的第六实施方式的研磨装置的整体构成的图。
首先,若大体划分,则研磨装置具有:研磨半导体晶片等被加工物而使其平滑化的研磨系统1010、驱动研磨系统1010所包含的电动马达的驱动系统1100、以及检测被加工物的研磨的终点的研磨终点检测系统1200。
研磨系统1010具有:能够将研磨布1011安装在上表面的转动台(研磨台)1012;不经由齿轮等而直接旋转驱动转动台1012的第一电动马达1014;能够保持半导体晶片(被加工物)1018的顶环(基板保持部)1020;和旋转驱动顶环1020的第二电动马达1022。研磨装置通过第一电动马达1014使转动台1012旋转,并且,通过第二电动马达1022使顶环1020旋转,在通过顶环1020保持半导体晶片1018的同时,将半导体晶片1018按压在转动台1012上来研磨半导体晶片1018的表面,使其平坦化。
顶环1020能够通过未图示的保持装置而与转动台1012接近或者远离。在研磨半导体晶片1018时,通过将顶环1020向转动台1012接近,而使保持在顶环1020上的半导体晶片1018与安装在转动台1012上的研磨布1011抵接。此外,在本实施方式中,示出了检测直接旋转驱动转动台1012的第一电动马达1014的转矩,来检测半导体晶片1018的研磨状态的终点的例子,但也可以为,检测旋转驱动顶环1020的第二电动马达的转矩,来检测半导体晶片的研磨状态的终点。
在研磨半导体晶片1018时,在上表面张贴有研磨布1011的转动台1012通过第一电动马达1014而旋转驱动,在该状态下,通过保持有作为研磨对象物的半导体晶片1018的顶环1020,使半导体晶片1018按压在研磨布1011上。另外,顶环1020绕着与转动台1012的旋转轴1013偏移的轴线1021旋转。在研磨时,包含研磨材料的研磨液从研磨材料供给装置1024供给至研磨布1011的上表面,且在此处按压有保持在顶环1020上的半导体晶片1018。
优选为,第一电动马达1014是至少具有U相、V相和W相这三个相的绕组的同步式或者感应式的AC伺服马达。在本实施方式中,第一电动马达1014由具有三个相的绕组的AC伺服马达构成。三个相的绕组使相位错开120度的电流在设于电动马达1014内的转子周围的励磁绕组中流动,由此,使转子旋转驱动。电动马达1014的转子与马达轴1015连接,通过马达轴1015旋转驱动转动台1012。
接着,说明驱动系统1100。驱动系统1100具有:旋转驱动第一电动马达1014的马达驱动器1101;检测第一电动马达1014的旋转位置的位置检测传感器1140;和经由键盘或触摸面板等的输入接口而从操作员接收第一电动马达1014的转速的指令信号,且将所接收的指令信号向马达驱动器100输入的输入部1150。
马达驱动器1101具有微分器1102、速度补偿器1104、二相-三相变换器1106、电角度信号生成器(电角度信号生成部)1108、U相电流补偿器1110、U相PWM调制电路1112、V相电流补偿器1114、V相PWM调制电路1116、W相电流补偿器1118、W相PWM调制电路1120、功率放大器1130、和电流传感器1132、1134。
位置检测传感器1140检测第一电动马达1014的旋转位置,将检测到的旋转位置信号向微分器1102、电角度信号生成器1108、以及后述的电角度信号生成器1210输出。
微分器1102通过对由位置检测传感器1140检测到的旋转位置信号进行微分,而生成与第一电动马达1014的实际的转速相当的实际速度信号。即,微分器1102是基于第一电动马达1014的旋转位置的检测值来求出第一电动马达1014的转速的运算器。
速度补偿器1104基于速度偏差信号来进行第一电动马达1014的转速的补偿,该速度偏差信号相当于经由输入部1150输入的转速的指令信号(目标值)和由微分器1102生成的实际速度信号之间的偏差。即,速度补偿器1104基于经由输入接口(输入部1150)输入的第一电动马达1014的转速的指令值、与由微分器1102求出的第一电动马达1014的转速之间的偏差,来生成向第一电动马达1014供给的电流的指令信号。
速度补偿器1104例如能够由PID控制器构成。在该情况下,速度补偿器1104进行比例控制、积分控制、和微分控制来生成相当于所补偿的转速的电流指令信号,该比例控制为,与从输入部1150输入的转速的指令信号与第一电动马达的实际速度信号之间的偏差成比例地改变操作量,该积分控制为,加上该偏差且与其值成比例来改变操作量,该微分控制为,获取偏差的变化率(即偏差变化的速度)并生成与其成比例的操作量。此外,速度补偿器1104也能够由PI控制器构成。
电角度信号生成器1108基于由位置检测传感器1140检测到的旋转位置信号来生成相当于第一电动马达1014的转子的旋转角度的电角度信号。二相-三相变换器1106基于由速度补偿器1104生成的电流指令信号、和由电角度信号生成器1108生成的电角度信号,来生成U相电流指令信号以及V相电流指令信号。即,二相-三相变换器1106是基于根据第一电动马达1104的旋转位置的检测值所生成的电角度信号、和由速度补偿器1104所生成的电流的指令信号,来生成各相中至少两个相的电流指令值的变换器。
在此,具体说明二相-三相变换器1106的处理。图12是用于说明二相-三相变换器1106的处理内容的图。在二相-三相变换器1106中,从速度补偿器1104输入有图12所示那样的电流指令信号Ic。另外,在二相-三相变换器1106中,从电角度信号生成器1108输入有图12所示的U相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000261
。此外,虽然在图12中省略了图示,但在二相-三相变换器1106中还输入有V相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000271
例如对生成U相电流指令信号Iuc的情况进行考虑。在该情况下,二相-三相变换器1106基于所输入的电流指令信号Ic、以及U相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000272
来生成U相电流指令信号Iuc。例如,二相-三相变换器1106能够使用电角度信号将包含U相电流指令信号Iuc在内的旋转双坐标系的dq信号通过dq逆变换(派克(park)逆变换)而向静止双坐标系的αβ信号变换,并将αβ信号通过αβ逆变换(克拉克(clarke)逆变换)而向U相电流指令信号变换。
另外,在生成V相电流指令信号Iuc的情况下,二相-三相变换器1106与U相的情况同样地,基于所输入的电流指令信号Ic、以及V相的电角度信号
Figure BDA0000388903830000274
来生成V相电流指令信号Ivc。例如,二相-三相变换器1106能够使用电角度信号
Figure BDA0000388903830000275
,将包含V相电流指令信号Ivc在内的旋转双坐标系的dq信号通过dq逆变换(派克逆变换)而向静止双坐标系的αβ信号变换,并将αβ信号通过αβ逆变换(克拉克逆变换)而向V相电流指令信号变换。
电流传感器1132设在功率放大器1130的U相输出线上,检测从功率放大器1130输出的U相的电流。U相电流补偿器1110基于U相电流偏差信号来进行U相的电流补偿,该U相电流偏差信号相当于从二相-三相变换器1106输出的U相电流指令信号Iuc、与由电流传感器1132检测并反馈的U相检测电流Iu*之间的偏差。U相电流补偿器1110例如能够由PI控制器或者PID控制器构成。U相电流补偿器110使用PI控制或者PID控制来进行U相电流的补偿,生成与所补偿的电流相当的U相电流信号。
U相PWM调制电路1112基于由U相电流补偿器1110生成的U相电流信号来进行脉宽调制。U相PWM调制电路1112通过进行脉宽调制而生成与U相电流信号对应的双系统的脉冲信号。
电流传感器1134设在功率放大器1130的V相输出线上,检测由功率放大器1130输出的V相的电流。V相电流补偿器1114基于V相电流偏差信号来进行V相的电流补偿,该V相电流偏差信号相当于从二相-三相变换器1106输出的V相电流指令信号Ivc、与由电流传感器1134检测并反馈的V相检测电流Iv*之间的偏差。V相电流补偿器1114例如能够由PI控制器或者PID控制器构成。V相电流补偿器1114使用PI控制或者PID控制来进行V相电流的补偿,生成与所补偿的电流相当的V相电流信号。
V相PWM调制电路1116基于由V相电流补偿器1114生成的V相电流信号来进行脉宽调制。V相PWM调制电路1116通过进行脉宽调制而生成与V相电流信号对应的双系统的脉冲信号。
W相电流补偿器1118基于W相电流偏差信号来进行W相的电流补偿,该W相电流偏差信号相当于基于从二相-三相变换器1106输出的U相电流指令信号Iuc以及V相电流指令信号Ivc而生成的W相电流指令信号Iwc、与由电流传感器1132、1134检测并反馈的U相检测电流Iu*以及V相检测电流Iv*之间的偏差。W相电流补偿器1118例如能够由PI控制器或者PID控制器构成。W相电流补偿器1118使用PI控制或者PID控制来进行W相电流的补偿,生成与所补偿的电流相当的W相电流信号。
W相PWM调制电路1120基于由W相电流补偿器1118生成的W相电流信号来进行脉宽调制。W相PWM调制电路1118通过进行脉宽调制而生成与W相电流信号对应的双系统的脉冲信号。
功率放大器1130通过图10所说明的逆变装置510而构成。在功率放大器1130(逆变装置510)的逆变部518中,分别施加有由U相PWM调制电路1112、V相PWM调制电路1116、以及W相PWM调制电路1120所生成的双系统的脉冲信号。功率放大器1130根据所施加的各脉冲信号来驱动逆变部518的各晶体管。由此,功率放大器1130分别对U相、V相和W相输出交流电力,根据该三相交流电力来旋转驱动第一电动马达1014。
接下来,说明研磨终点检测系统1200。研磨终点检测系统1200具有U相电流检测器(电流检测部)1202、V相电流检测器(电流检测部)1204、读出放大器1206、1208、电角度信号生成器(电角度信号生成部)1210、三相-二相变换器(合成电流生成部)1220、以及终点检测装置(转矩变动检测部、终点检测部)1230。
U相电流检测器1202设在马达驱动器1101与第一电动马达1014之间的U相的电流流路上,检测从马达驱动器1101输出的U相的电流。
V相电流检测器1204设在马达驱动器1101与第一电动马达1014之间的V相的电流流路上,检测从马达驱动器1101输出的V相的电流。
读出放大器1206将由V相电流检测器1204检测到的电流放大。另外,读出放大器1208将由U相电流检测器1202检测到的电流放大。电角度信号生成器1210具有与上述电角度信号生成器1108同样的功能。即,电角度信号生成器1210基于由位置检测传感器1140检测到的旋转位置信号,而生成相当于第一电动马达1014的转子的旋转角度的如图12所示的电角度信号。
在三相-二相变换器1220中输入有分别由读出放大器1206、1208放大的V相、U相的检测电流、以及由电角度信号生成器1210生成的电角度信号。三相-二相变换器1220基于所输入的V相、U相的检测电流以及电角度信号而生成合成电流。
例如,三相-二相变换器1220将V相检测电流、U相检测电流、和基于V相检测电流以及U相检测电流而算出的W相检测电流的三坐标系的信号,通过αβ变换(克拉克变换)而向静止双坐标系的αβ信号变换。接着,三相-二相变换器1220使用由电角度信号生成器1210生成的电角度信号,将αβ信号通过dq变换(派克变换)而向旋转双坐标系的dq信号变换。而且,三相-二相变换器1220将dq信号中与第一电动马达1014的旋转转矩成分相当的q信号,作为V相、U相、W相这三个相的合成电流而输出。
终点检测装置1230基于从三相-二相变换器1220输出的合成电流信号,判断半导体晶片1018的研磨的终点。更具体地,终点检测装置1230基于从三相-二相变换器1220输出的合成电流信号的变化来检测由研磨而产生的电动马达的转矩变动。而且,终点检测装置1230基于检测到的电动马达的转矩变动,来判断半导体晶片1018的研磨的终点。
使用图13说明终点检测装置1230的研磨终点的判断。图13是表示研磨终点检测方式的一例的图。在图13中,横轴表示研磨时间的经过,纵轴表示转矩电流(I)以及转矩电流的微分值(△I/△t)。终点检测装置1230例如在转矩电流1030a(V相的马达电流)如图13所示那样推移的情况下,若转矩电流1030a与预先设定的阈值1030b相比变小,则判断为半导体晶片1018的研磨到达了终点。另外,终点检测装置1230求出转矩电流1030a的微分值1030c,若在预先设定的时间阈值1030d与1030e之间的期间中,检测到微分值1030c的斜率从负转向正的话,则也能够判断为半导体晶片1018的研磨到达了终点。即,时间阈值1030d和1030e被设定为,根据经验等而被认为到达研磨终点的大致期间,终点检测装置1230在时间阈值1030d与1030e之间的期间内进行研磨的终点检测。由此,终点检测装置1230在时间阈值1030d与1030e之间的期间以外,例如即使微分值1030c的斜率从负转向正,也不判断为半导体晶片1018的研磨到达了终点。这是为了抑制如下情况:例如在研磨刚开始后等,因研磨不稳定的影响而导致微分值1030c波动而使斜率从负转向正的情况下,错误检测为到达研磨终点的情况。以下,示出终点检测装置1230的研磨终点的判断的具体例。
例如,考虑半导体晶片1018由半导体、导体、绝缘体等不同材质层叠的情况。在该情况下,由于在不同材质层之间摩擦系数不同,所以研磨在向不同材质层转移的情况下,第一电机马达1014的马达转矩会变化。合成电流信号也会根据该变化而变化。终点检测装置1230对该合成电流信号(马达转矩)与阈值相比变大或者变小的情况进行检测,由此,判断半导体晶片1018的研磨的终点。另外,终点检测装置1230也能够基于合成电流信号的微分值的变化来判断半导体晶片1018的研磨的终点。
另外,例如,考虑从半导体晶片1018的研磨面具有凹凸的状态通过研磨而使研磨面平坦化的情况。在该情况下,当使半导体晶片1018的研磨面平坦化时,第一电动马达1014的马达转矩会变化。合成电流信号也根据该变化而变化。终点检测装置1230对该合成电流信号(马达转矩)与阈值相比变大或者变小的情况进行检测,由此,判断半导体晶片1018的研磨的终点。另外,终点检测装置1230也能够基于合成电流信号的微分值的变化来判断半导体晶片1018的研磨的终点。
接下来,说明本实施方式的研磨装置的作用。
操作员经由输入部1150驱动第一以及第二电动马达1014、1022而使研磨装置运转。第一电动马达1014所要求的转矩与半导体晶片1018的研磨状态对应地变动,但转动台1012需要以固定的速度旋转。由此,速度补偿器1104通过PID控制等,控制在第一电动马达1014的各绕组中流动的电流。即使电动马达1014所要求的转矩与半导体晶片1018的研磨状态对应地变动,速度补偿器1104也会以固定的速度旋转驱动第一电动马达1014,因此,转动台1012以固定的速度旋转。即,基于在输入部1150设定的速度指令、和由微分器1102生成的第一电动马达1014的实际的速度之间的差分,速度补偿器1104通过PID控制等来运算在各相的绕组中应流动的电流指令值,输出各相的电流指令。
另外,U相电流补偿器1110、V相电流补偿器1114以及W相电流补偿器1118分别基于U相、V相、W相的电流的指令信号与各相的实际电流之间的差分,通过PID控制等来运算在各相的绕组中应流动的电流信号。
功率放大器1130根据由U相电流补偿器1110、V相电流补偿器1114以及W相电流补偿器1118所运算的各相的电流信号,来驱动逆变部518的各晶体管,由此,对U相、V相、W相分别输出交流电力,旋转驱动第一电动马达1014。
在此,以往检测U相、V相、W相中的特定的一个相(例如V相)的电流,并基于该一个相的检测电流的变化来判断半导体晶片1018的研磨的终点。但是,实际上,会在电动马达的各相的电流中产生偏差。在此基础上,电动马达的各相的电流的偏差不会一直使特定的相的电流变高或者变低,而担心其会由于电动马达间的偏差或者研磨装置间的偏差而以各种形式产生。在这种状况下,当计测电动马达的特定的一个相而进行终点检测时,检测电流会发生偏差,因此,担心半导体晶片1018的平坦化产生偏差。
与之相对,在本实施方式中,检测U相、V相、W相中至少两个相(在实施方式中为U相以及V相)的电流,基于所检测的至少两个相的电流,生成合成电流。而且,基于所生成的合成电流的变化,检测由研磨所产生的电动马达的转矩变动。由此,能够吸收在电动马达之间以各种形式产生的各相电流的偏差。
使用图14、15来说明该问题。图14是表示比较例中的研磨终点检测用的电流的特性的图。图14分别表示对于四个研磨装置的样本A、B、C、D,在如以往技术那样地检测特定的一个相(例如V相)的电流而用于研磨终点检测的情况下的检测电流的推移。另一方面,图15表示第六实施方式中的研磨终点检测用的电流的特性的图。图15分别表示对于四个研磨装置的样本A、B、C、D,基于第六实施方式所生成的研磨终点检测用的合成电流的推移。在图14、15中,横轴表示时间轴,纵轴表示研磨终点检测用的电流值。
首先,在图14(检测特定的一个相的情况)中,电流推移1252、1254、1256、1258分别是与样本A、B、C、D对应的电流推移。例如,若比较与电流值被较低地检测到的样本A对应的电流推移1252、和与电流值被较高地检测到的样本B、D对应的电流推移1254、1258,则会明白在两者中存在有2(A)左右的电流值的差。另外,与样本C对应的电流推移1256成为两者大致中间左右的电流。这样,在将特定的一个相的电流作为研磨终点检测用来检测的情况下,在样本A、B、C、D的电流推移中会产生偏差。
与之相对,如图15所示,与样本A、B、C、D对应的电流推移1262、1264、1266、1268均大致重叠地绘制。这样,在将三相的合成电流作为研磨终点检测用而生成的情况下,能够吸收在样本A、B、C、D的电动马达之间以各种形式产生的各相电流的偏差。
因此,因为能够抑制电动马达的转矩变动的检测偏差,所以能够抑制半导体晶片1018的研磨终点检测的偏差。该结果为,能够抑制半导体晶片1018的平坦化的偏差,能够提高被平坦化的半导体晶片1018的成品率。
此外,在本实施方式中,表示了使用V相检测电流、U相检测电流、基于V相检测电流以及U相检测电流所算出的W相检测电流、和电角度信号来生成合成电流的示例,但并不限于此。例如,也能够为,检测U相、V相、W相中特定的两个相的电流,将这些检测电流的平均值等的统计值设为合成电流。
另外,在本实施方式中,表示了在马达驱动器1101与第一电动马达1014之间的U相、V相的电流流路上设置U相电流检测器1202、V相电流检测器1204,并将由这些检测器检测到的电流作为终点检测用的电流来使用的示例,但并不限于此。例如也能够为,不设置U相电流检测器1202和V相电流检测器1204,从马达驱动器1101输出由内置于马达驱动器1101中的电流传感器1132、1134检测到的U相、V相的电流值,并将其作为终点检测用的电流来使用。
另外,在本实施方式中,表示了设置电角度信号生成器1210的示例,但并不限于此。例如还能够为,不设置电角度信号生成器1210,从马达驱动器1101输出由内置于马达驱动器1101中的电角度信号生成器1108所生成的电角度信号,并将其作为终点检测用的电角度信号来使用。
﹤第七实施方式﹥
图16是表示本发明的第七实施方式的研磨装置的整体构成的图。第七实施方式的研磨装置与第六实施方式相比较,仅研磨终点检测系统的方式不同,其他构成与第六实施方式相同。因此,在第七实施方式中,仅说明研磨终点检测系统,省略其他构成的说明。
如图16所示,研磨终点检测系统1300具有U相电流检测器1302、V相电流检测器1304、读出放大器1306、1308、三相平均电流运算器(合成电流生成部)1320、以及终点检测装置1330。
U相电流检测器1302设在马达驱动器1101与第一电动马达1014之间的U相的电流流路上,检测从马达驱动器1101输出的U相的电流。
V相电流检测器1304设在马达驱动器1101与第一电动马达1014之间的V相的电流流路上,检测从马达驱动器1101输出的V相的电流。
读出放大器1306将由V相电流检测器1304检测到的电流放大。另外,读出放大器1308将由U相电流检测器1302检测到的电流放大。三相平均电流运算器1320基于从读出放大器1306、1308输出的至少两个相的电流,来生成U相、V相、W相这三个相的电流的平均电流。
例如,若三相平均电流运算器1320将从读出放大器1306输出的V相的检测电流作为Iv,将从读出放大器1308输出的U相的检测电流作为Iu,将W相的检测电流作为Iw,则通过算式Iw=﹣Iv﹣Iu而计算W相的检测电流。而且,三相平均电流运算器1320将V相的检测电流Iv、U相的检测电流Iu、W相的检测电流Iw各自的电流的实效值平均化,由此,生成三个相的电流的合成电流,并作为合成电流信号而向终点检测装置1330输出。
终点检测装置1330基于从三相平均电流运算器1320输出的合成电流信号,判断半导体晶片1018的研磨的终点。更具体地,终点检测装置1330基于从三相平均电流运算器1320输出的合成电流信号的变化来检测由研磨而产生的电动马达的转矩变动。而且,终点检测装置1330基于检测到的电动马达的转矩变动,来判断半导体晶片1018的研磨的终点。
如第七实施方式那样地,检测电动马达的U相、V相和W相的三个相中的至少两个相的电流,并基于检测到的至少两个相的电流,来生成三个相的电流的平均电流并作为研磨的终点检测用来使用,即使在这种情况下,也基于至少两个相的检测电流来进行研磨终点检测,因此,与第六实施方式同样地,能够吸收在电动马达之间以不同形式产生的各相电流的偏差。因此,能够抑制半导体晶片1018的终点检测的偏差。该结果为,能够抑制半导体晶片1018的平坦化的偏差,因此还能够提高被平坦化的半导体晶片1018的成品率。﹤第八实施方式﹥
图17是表示本发明的第八实施方式的研磨装置的整体构成的图。第八实施方式的研磨装置与第六实施方式相比较,仅研磨终点检测系统内置于驱动系统的马达驱动器中这一点不同,其他构成与第六实施方式相同。因此,在第八实施方式中,仅说明与第六实施方式的不同点,省略其他构成的说明。
如图17所示,驱动系统1400具有:旋转驱动第一电动马达1014的马达驱动器1401;检测第一电动马达1014的旋转位置的位置检测传感器1440;和经由键盘或触摸面板等的输入接口来从操作员接收第一电动马达1014的转速的指令信号,且将所接收的指令信号向马达驱动器1401输入的输入部1450。
马达驱动器1401具有微分器1402、速度补偿器1404、二相-三相变换器1406、电角度信号生成器1408、U相PWM调制电路1412、V相PWM调制电路1416、W相PWM调制电路1420、功率放大器1430、和电流传感器1432、1434。
另外,马达驱动器1401具有读出放大器1436、1438、三相-二相变换器1440、和终点检测装置1460。微分器1402、速度补偿器1404、电角度信号生成器1408、功率放大器1430、和电流传感器1432、1434与在第六实施方式中分别说明的微分器1102、速度补偿器1104、电角度信号生成器1108、功率放大器1130、和电流传感器1132、1134相同。
二相-三相变换器1406基于由速度补偿器1404生成的电流指令信号、与从三相-二相变换器1440输出的反馈电流信号之间的偏差,来进行电流补偿。二相-三相变换器1406例如能够由PI控制器、或者PID控制器构成。
另外,二相-三相变换器1406基于所补偿的电流指令信号、和由电角度信号生成器1408所生成的电角度信号、来生成U相电流指令信号以及V相电流指令信号。例如,在生成U相电流指令信号Iuc的情况下,二相-三相变换器1406能够使用电角度信号
Figure BDA0000388903830000361
,将包含所补偿的U相电流指令信号在内的旋转双坐标系的dq信号通过dq逆变换(派克逆变换)而向αβ信号变换,并将αβ信号通过αβ逆变换(克拉克逆变换)而向U相电流指令信号Iuc变换。
另外,在生成V相电流指令信号Ivc的情况下,二相-三相变换器1406能够使用电角度信号
Figure BDA0000388903830000362
,将包含所补偿的V相电流指令信号Ivc在内的旋转双坐标系的dq信号通过dq逆变换(派克逆变换)而向αβ信号变换,并将αβ信号通过αβ逆变换(克拉克逆变换)而向V相电流指令信号Ivc变换。
U相PWM调制电路1412基于由二相-三相变换器1406生成的U相电流指令信号来进行脉宽调制。U相PWM调制电路1412通过进行脉宽调制而生成与U相电流指令信号对应的双系统的脉冲信号。
V相PWM调制电路1416基于由二相-三相变换器1406生成的V相电流指令信号来进行脉宽调制。V相PWM调制电路1416通过进行脉宽调制而生成与V相电流指令信号对应的双系统的脉冲信号。
W相PWM调制电路1420基于由二相-三相变换器1406生成的U相电流指令信号、和根据V相电流指令信号所生成的W相电流指令信号来进行脉宽调制。W相PWM调制电路1420通过进行脉宽调制而生成与W相电流信号对应的双系统的脉冲信号。
读出放大器1436将由电流传感器1432检测到的电流放大。另外,读出放大器1438将由电流传感器1434检测到的电流放大。在三相-二相变换器1440中输入有分别由读出放大器1436、1438放大的V相、U相的检测电流、以及由电角度信号生成器1408生成的电角度信号。三相-二相变换器1440基于所输入的V相、U相的检测电流以及电角度信号而生成V相、U相、W相这三个相的合成电流。
例如,三相-二相变换器1440将V相检测电流、U相检测电流、和基于V相检测电流以及U相检测电流而算出的W相检测电流的三坐标系的信号,通过αβ变换(克拉克变换)而向静止双坐标系的αβ信号变换。接着,三相-二相变换器1440使用由电角度信号生成器1408生成的电角度信号,将αβ信号通过dq变换(派克变换)而向旋转双坐标系的dq信号变换。
而且,三相-二相变换器1440将dq信号作为反馈电流信号来输出,并且,将dq信号中与第一电动马达1014的旋转转矩成分相当的q信号,作为V相、U相、W相这三个相的合成电流而向终点检测装置1460输出。
终点检测装置1460基于从三相-二相变换器1440输出的合成电流信号,判断半导体晶片1018的研磨的终点。更具体地,终点检测装置1460基于从三相-二相变换器1440输出的合成电流信号的变化来检测由研磨而产生的电动马达的转矩变动。而且,终点检测装置1460基于检测到的电动马达的转矩变动,来判断半导体晶片1018的研磨的终点。
如第八实施方式那样地,即使在马达驱动器1401中内置有研磨终点检测系统的情况下,也基于至少两个相的检测电流来进行研磨终点检测,因此,与第六实施方式同样地,能够吸收在电动马达之间以各种形式产生的各相电流的偏差。因此,能够抑制半导体晶片1018的终点检测的偏差。该结果为,能够抑制半导体晶片1018的平坦化的偏差,因此还能够提高被平坦化的半导体晶片1018的成品率。
此外,在上述各实施方式中,使用了具有三个相的绕组的电动马达,但本申请发明并不一定限定于此,也可以使用具有两个相以上的绕组的电动马达。

Claims (21)

1.一种研磨装置,用于将被加工物的表面平坦化,其特征在于,该研磨装置具有:
研磨台;
旋转驱动该研磨台的第一电动马达;
能够保持被加工物的基板保持部;和
旋转驱动该基板保持部的第二电动马达,
所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达具有多相的绕组,
所述研磨装置具有:加权部,进行对所述各相的电流比例赋予差值的加权;和转矩变动检测部,通过检测由所述加权部而将加权设定得较大的相的电流的变化,来检测由所述研磨产生的所述电动马达的转矩变动。
2.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,还具有终点检测部,该终点检测部基于由所述转矩变动检测部检测到的所述电动马达的转矩变动,来检测研磨加工的终点,该研磨加工的终点表示所述被加工物的表面的平坦化。
3.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达,至少具有U相、V相、和W相这三个相的绕组。
4.根据权利要求3所述的研磨装置,其特征在于,所述第一电动马达至少具有U相、V相、和W相这三个相的绕组。
5.根据权利要求4所述的研磨装置,其特征在于,所述第一电动马达为同步式或者感应式的AC伺服马达。
6.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,所述加权部针对一个相将加权设定得较大。
7.根据权利要求6所述的研磨装置,其特征在于,所述一个相是V相。
8.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,所述加权部由电流放大器构成。
9.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,所述研磨装置具有用于控制所述第一电动马达的第一逆变装置。
10.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,所述加权部具有:
与所述第一逆变装置并列连接且用于控制所述第一电动马达的第二逆变装置;和
将从该第二逆变装置输出的电流附加到来自所述第一逆变装置的输出电流中的转换电路。
11.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,还具有驱动所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的马达驱动器,
该马达驱动器具有电流补偿器,该电流补偿器基于所述各相的各自的电流指令值、与供给至所述电动马达的实际的电流值之间的偏差,来补偿所述各相的电流,
所述加权部相对于所述电流补偿器输入所述各相的电流比例的指令信号,
所述电流补偿器基于从所述加权部输入的电流比例的指令信号,来对所述各相的电流比例赋予差值。
12.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,还具有驱动所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的马达驱动器,
该马达驱动器具有:
运算器,基于所述电动马达的旋转位置的检测值来求出所述电动马达的转速;
速度补偿器,基于经由输入接口而输入的所述电动马达的转速的指令值、与由所述运算器求出的所述电动马达的转速之间的偏差,来生成向所述电动马达供给的电流的指令信号;和
变换器,基于根据所述电动马达的旋转位置的检测值而生成的电角度信号、和由所述速度补偿器生成的电流的指令信号,来生成所述各相中的至少两个相的电流指令值,
所述加权部相对于所述变换器输入所述各相中的至少两个相的电流比例的指令信号,
所述变换器基于从所述加权部输入的电流比例的指令信号,来对所述各相中的至少两个相的电流比例赋予差值。
13.根据权利要求1所述的研磨装置,其特征在于,还具有驱动所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的逆变装置,
所述加权部具有放大器,并接收所述各相的电流的放大值的指令信号,其中,所述放大器设在所述逆变装置的后级且将从该逆变装置输出的各相的电流独立地放大并向所述电动马达供给,
所述放大器基于所述接收的电流的放大值的指令信号来将各相的电流放大,由此,对所述各相的电流比例赋予差值。
14.一种研磨装置,用于将被加工物的表面平坦化,其特征在于,该研磨装置具有:
研磨台;
旋转驱动该研磨台的第一电动马达;
能够保持被加工物的基板保持部;和
旋转驱动该基板保持部的第二电动马达,
所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达具有多相的绕组,
所述研磨装置具有:
检测所述多相中的至少两个相的电流的电流检测部;
基于所述电流检测部检测到的至少两个相的电流来生成合成电流的合成电流生成部;和
基于由所述合成电流生成部所生成的合成电流的变化,来检测由所述研磨产生的所述电动马达的转矩变动的转矩变动检测部。
15.根据权利要求14所述的研磨装置,其特征在于,还具有终点检测部,该终点检测部基于由所述转矩变动检测部检测到的所述电动马达的转矩变动,来检测研磨加工的终点,该研磨加工的终点表示所述被加工物的表面的平坦化。
16.根据权利要求14所述的研磨装置,其特征在于,所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达,至少具有U相、V相、和W相这三个相的绕组。
17.根据权利要求16所述的研磨装置,其特征在于,所述第一电动马达至少具有U相、V相、和W相这三个相的绕组。
18.根据权利要求17所述的研磨装置,其特征在于,所述第一电动马达为同步式或者感应式的AC伺服马达。
19.根据权利要求14所述的研磨装置,其特征在于,还具有电角度信号生成部,其基于所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的旋转位置的检测值,来生成所述电动马达的旋转角度,
所述电流检测部检测所述电动马达的U相、V相和W相这三个相中至少两个相的电流,
所述合成电流生成部基于由所述电流检测部检测到的至少两个相的电流、和由所述电角度信号生成部检测到的电动马达的旋转角度,生成与所述电动马达的转矩相当的所述三个相的合成实效电流作为所述合成电流。
20.根据权利要求14所述的研磨装置,其特征在于,所述电流检测部检测所述电动马达的U相、V相和W相这三个相中至少两个相的电流,
所述合成电流生成部基于由所述电流检测部检测到的至少两个相的电流,生成所述三个相的电流的平均电流作为所述合成电流。
21.根据权利要求14所述的研磨装置,其特征在于,还具有驱动所述第一电动马达以及第二电动马达中至少一方的电动马达的马达驱动器,
该马达驱动器具有:
运算器,基于所述电动马达的旋转位置的检测值来求出所述电动马达的转速;
速度补偿器,基于经由输入接口而输入的所述电动马达的转速的指令值、与由所述运算器求出的所述电动马达的转速之间的偏差,来生成向所述电动马达供给的电流的指令信号;
电角度信号生成部,基于所述电动马达的旋转位置的检测值来生成所述电动马达的旋转角度;和
变换器,生成所述各相中的至少两个相的电流指令值,
所述电流检测部检测所述电动马达的U相、V相和W相这三个相中至少两个相的电流,
所述合成电流生成部基于由所述电流检测部检测到的至少两个相的电流、和由所述电角度信号生成部检测到的电动马达的旋转角度,生成与所述电动马达的转矩相当的所述三个相的合成实效电流作为所述合成电流,
所述变换器基于由所述速度补偿器生成的电流的指令信号、和由所述合成电流生成部生成的合成实效电流之间的偏差,来生成所述各相中的至少两个相的电流指令值。
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TW (1) TWI530360B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104493683A (zh) * 2014-11-28 2015-04-08 上海华力微电子有限公司 一种测定薄膜研磨速率的方法
CN106604802A (zh) * 2014-09-02 2017-04-26 株式会社荏原制作所 终点检测方法、研磨装置及研磨方法
CN106965075A (zh) * 2015-10-16 2017-07-21 株式会社荏原制作所 研磨装置及研磨方法
CN110261806A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 杭州优迈科技有限公司 驱动器、变频器以及驱动器的校准方法、控制方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI558495B (zh) 2014-11-12 2016-11-21 財團法人工業技術研究院 加工輔助方法及其應用之加工設備
CN107660325B (zh) * 2015-04-27 2020-02-28 三菱电机株式会社 交流旋转电机的控制装置及电动助力转向装置
US10744617B2 (en) 2015-10-16 2020-08-18 Ebara Corporation Polishing endpoint detection method
TWI809389B (zh) * 2020-06-08 2023-07-21 美商應用材料股份有限公司 用於在拋光相鄰導電層的堆疊期間的輪廓控制的系統、方法及電腦程式產品
JP2021194748A (ja) * 2020-06-17 2021-12-27 株式会社荏原製作所 研磨装置及びプログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020037681A1 (en) * 2000-09-25 2002-03-28 Norm Gitis Method and apparatus for controlled polishing
US20030077986A1 (en) * 2000-06-08 2003-04-24 Speedfam-Ipec Corporation Front-reference carrier on orbital solid platen
CN101456151A (zh) * 2007-12-13 2009-06-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨及其终点检测方法
CN102085636A (zh) * 2009-12-04 2011-06-08 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械抛光的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3321894B2 (ja) * 1993-05-07 2002-09-09 日本電信電話株式会社 研磨終点検出装置
JPH10202523A (ja) 1997-01-22 1998-08-04 Ebara Corp ポリッシングの終点検知方法
US7878882B2 (en) * 1999-04-01 2011-02-01 Charles J. Molnar Advanced workpiece finishing
TW464588B (en) * 2000-08-31 2001-11-21 United Microelectronics Corp Device for detecting abnormality of chemical mechanical polishing
US6547637B1 (en) * 2000-10-05 2003-04-15 Momentum Technical Consulting Inc. Chemical/mechanical polishing endpoint detection device and method
JP2005288664A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Ebara Corp 研磨装置及び研磨パッド立上完了検知方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030077986A1 (en) * 2000-06-08 2003-04-24 Speedfam-Ipec Corporation Front-reference carrier on orbital solid platen
US20020037681A1 (en) * 2000-09-25 2002-03-28 Norm Gitis Method and apparatus for controlled polishing
CN101456151A (zh) * 2007-12-13 2009-06-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨及其终点检测方法
CN102085636A (zh) * 2009-12-04 2011-06-08 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械抛光的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106604802A (zh) * 2014-09-02 2017-04-26 株式会社荏原制作所 终点检测方法、研磨装置及研磨方法
CN106604802B (zh) * 2014-09-02 2019-05-31 株式会社荏原制作所 终点检测方法、研磨装置及研磨方法
CN104493683A (zh) * 2014-11-28 2015-04-08 上海华力微电子有限公司 一种测定薄膜研磨速率的方法
CN106965075A (zh) * 2015-10-16 2017-07-21 株式会社荏原制作所 研磨装置及研磨方法
CN106965075B (zh) * 2015-10-16 2020-02-07 株式会社荏原制作所 研磨装置及研磨方法
CN110261806A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 杭州优迈科技有限公司 驱动器、变频器以及驱动器的校准方法、控制方法
CN110261806B (zh) * 2019-06-14 2021-08-31 杭州优迈科技有限公司 驱动器、变频器以及驱动器的校准方法、控制方法

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