CN116209543A - 研磨装置及研磨垫的更换时期的决定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明关于在用于研磨晶片、基板、面板等工件的研磨装置中使用的研磨垫的更换时期的决定的技术。研磨装置(1)具备：研磨台(5)，该研磨台支承研磨垫(2)；研磨头(7)，该研磨头将工件(W)按压至研磨垫(2)的研磨面(2a)；修整器(40)，该修整器修整研磨垫(2)的研磨面(2a)；检测传感器(60)，该检测传感器构成为检测修整器(40)与研磨垫(2)的摩擦，且固定于修整器(40)；及磨损监视装置(63)，该磨损监视装置构成为根据检测传感器(60)的多个输出值来决定磨损指标值，且磨损指标值低于预定的下限值时发出警报信号。
Description
技术领域
本发明关于在用于研磨晶片、基板、面板等工件的研磨装置中使用的研磨垫的更换时期的决定方法的技术。
背景技术
化学机械研磨(以下称为CMP)是一边将包含二氧化硅(SiO2)等砥粒的研磨液供给至研磨垫上，一边使工件(例如晶片、基板或面板等)滑动接触于研磨垫来研磨该工件的制程。用于进行该CMP的研磨装置具备：支承具有研磨面的研磨垫的研磨台；及用于将工件按压至研磨垫的研磨头。
研磨装置按如下方式研磨工件。一边使研磨台及研磨垫一体旋转，一边将研磨液(典型而言为浆料)供给至研磨垫的研磨面。研磨头一边使工件旋转，一边对研磨垫的研磨面按压工件的表面。工件在研磨液的存在下滑动接触于研磨垫。工件的表面通过研磨液的化学作用，与研磨液所包含的砥粒及研磨垫的机械作用予以研磨。
若进行工件的研磨，在研磨垫的研磨面附着砥粒、研磨屑，则研磨性能降低。因此，为了使研磨垫的研磨面再生，进行基于修整器的研磨垫的修整。修整器具有固定于其下表面的钻石粒子等硬质砥粒，以该修整器切削研磨垫的研磨面，由此将研磨垫的研磨面再生。研磨垫的修整在每研磨一枚工件时进行。
研磨垫随着反复修整而逐渐损耗。若研磨垫损耗，由于会无法得到期望的研磨性能，因此必须定期更换研磨垫。因此，研磨垫的使用时间超过预先设定的时间时或经研磨的工件的枚数超过预先设定的数量时，研磨垫被更换为新品。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-56029号公报
发明要解决的课题
但是，研磨垫的使用时间及经研磨的工件的枚数仅间接地表示研磨垫的损耗，有未正确反映出研磨垫的损耗的情形。结果，有更换尚未达到使用寿命的研磨垫的情形或有持续使用超过使用限界而损耗的研磨垫的情形。尤其，若使用过度损耗的研磨垫，有无法达成工件的目标的膜厚轮廓的情形。
发明内容
因此，本发明提供一种正确检测研磨垫的消耗或异常且能够决定研磨垫的适当处理时期或更换时期等的经改良的技术。
[解决课题的手段]
在一方式中，提供一种研磨装置，具备：研磨台，该研磨台支承研磨垫；研磨头，该研磨头将工件按压至所述研磨垫的研磨面；修整器，该修整器修整所述研磨垫的所述研磨面；检测传感器，该检测传感器构成为检测所述修整器与所述研磨垫的摩擦，且固定于所述修整器；及磨损监视装置，该磨损监视装置构成为根据所述检测传感器的多个输出值来决定磨损指标值，且当所述磨损指标值低于预定的下限值时发出警报信号。
在一方式中，所述磨损监视装置构成为，对沿着时间轴排列的所述多个输出值执行频率解析，来决定所述磨损指标值。
在一方式中，所述频率解析是傅里叶变换，所述磨损监视装置构成为，对沿着时间轴排列的所述多个输出值应用傅里叶变换，来制作功率频谱，所述磨损指标值是所述功率频谱的第一峰值。
在一方式中，所述磨损监视装置构成为，从多个基准值分别减去所述多个输出值而算出多个相对输出值，且对沿着时间轴排列的所述多个相对输出值执行频率解析，来决定所述磨损指标值。
在一方式中，所述频率解析是傅里叶变换，所述磨损监视装置构成为，对沿着时间轴排列的所述多个相对输出值应用傅里叶变换，来制作功率频谱，所述磨损指标值是所述功率频谱的第一峰值。
在一方式中，所述多个基准值是所述修整器在最初修整所述研磨垫时所得的所述检测传感器的所述多个输出值。
在一方式中，所述磨损监视装置构成为，当所述功率频谱的第二峰值超过预定的上限值时，检测所述研磨垫的异常。
在一方式中，所述检测传感器是加速度传感器、声波发射传感器及应变传感器中的任意一个。
在一方式中，所述研磨装置还具备：研磨进度检测器，该研磨进度检测器生成表示所述工件的研磨进度的所述研磨指标值；及动作控制部，该动作控制部监视所述研磨指标值，
所述动作控制部构成为，基于所述磨损指标值来补正所述研磨指标值。
在一方式中，提供一种研磨垫的更换时期的决定方法，在用于工件的研磨装置中使用，该研磨垫的更换时期的决定方法的特征在于，一边通过修整器修整所述研磨垫的研磨面，一边通过固定于所述修整器的检测传感器对所述修整器与所述研磨垫的摩擦进行检测，根据所述检测传感器的多个输出值来决定磨损指标值，当所述磨损指标值低于预定的下限值时发出警报信号。
在一方式中，决定所述磨损指标值的工序是如下工序：对沿着时间轴排列的所述多个输出值执行频率解析来决定所述磨损指标值。
在一方式中，所述频率解析是傅里叶变换，决定所述磨损指标值的工序是如下工序：对沿着时间轴排列的所述多个输出值应用傅里叶变换来制作功率频谱，且决定作为所述功率频谱的第一峰值的所述磨损指标值。
在一方式中，决定所述磨损指标值的工序是如下工序：从多个基准值分别减去所述多个输出值而算出多个相对输出值，且对沿着时间轴排列的所述多个相对输出值执行频率解析，来决定所述磨损指标值。
在一方式中，所述频率解析是傅里叶变换，决定所述磨损指标值的工序是如下工序：对沿着时间轴排列的所述多个相对输出值应用傅里叶变换，来制作功率频谱，决定作为所述功率频谱的第一峰值的所述磨损指标值。
在一方式中，所述多个基准值是所述修整器在最初修整所述研磨垫时所得的所述检测传感器的所述多个输出值。
在一方式中，所述方法还包含如下工序：所述功率频谱的第二峰值超过预定的上限值时，检测所述研磨垫的异常。
在一方式中，所述检测传感器是加速度传感器、声波发射传感器及应变传感器中的任意一个。
在一方式中，所述方法还包含如下工序：基于所述磨损指标值，补正表示所述工件的研磨进度的研磨指标值。
发明效果
根据本发明，通过固定于修整器的检测传感器来检测修整器与研磨垫的摩擦。检测传感器的输出值随着研磨垫磨损而逐渐变化。换言之，检测传感器的输出值反映出研磨垫的磨损。因此，磨损监视装置可基于从检测传感器的多个输出值求出的磨损指标值，来正确地决定研磨垫的磨损及研磨垫的更换时期。
附图说明
图1是表示研磨装置的一实施方式的模式图。
图2是表示修整器修整研磨垫的研磨面时的检测传感器的输出值的经时变化的一例的图表。
图3是表示通过磨损监视装置所制作的功率频谱的一例的图表。
图4是表示沿着时间轴排列的多个基准值、检测传感器的多个输出值及基准值与检测传感器的输出值的差亦即相对输出值的图表。
图5是表示对图4所示的沿着时间轴排列的相对输出值应用傅里叶变换(或高速傅里叶变换)而得的功率频谱的图。
图6是表示修整器修整研磨垫的研磨面时的检测传感器的输出值的经时变化的其他例的图表。
图7是表示对图6所示的沿着时间轴排列的检测传感器的多个输出值应用傅里叶变换(或高速傅里叶变换)而得的功率频谱的图。
图8是表示使用新品的研磨垫来研磨工件时由研磨进度检测器输出的研磨指标值(膜厚)的时间变化与使用已磨损的研磨垫来研磨工件时由研磨进度检测器输出的研磨指标值(膜厚)的时间变化的图表。
图9是表示相关数据的一例的图。
具体实施方式
以下参照附图，说明本发明的实施方式。图1是表示研磨装置的一实施方式的模式图。研磨装置1是对晶片、基板、面板等工件W进行化学机械式研磨的装置。如图1所示，该研磨装置1具备：支承具有研磨面2a的研磨垫2的研磨台5；对研磨面2a按压工件W的研磨头7；将研磨液(例如包含砥粒的浆料)供给至研磨面2a的研磨液供给喷嘴8；及控制研磨装置1的动作的动作控制部10。研磨头7构成为可在其下表面保持工件W。工件W具有被研磨膜。
动作控制部10由至少一台计算机所构成。动作控制部10具备：储存有程序的存储装置10a及按照程序所包含的命令来执行运算的运算装置10b。存储装置10a具备：随机存取存储器(RAM)等主存储装置及硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)等辅助存储装置。以运算装置10b的例而言，列举CPU(中央处理装置)、GPU(图形处理单元)。但是，动作控制部10的具体构成并非限定于这些例。
研磨装置1另外具备：支轴14、连结于支轴14的上端的研磨头摆动臂16及可旋转地被支承在研磨头摆动臂16的自由端的研磨头轴18。研磨头7固定于研磨头轴18的下端。在研磨头摆动臂16内配置有具备电动机等的研磨头旋转机构(未图示)。该研磨头旋转机构连结于研磨头轴18，构成为使研磨头轴18及研磨头7以箭头所示方向旋转。
研磨头轴18连结于未图示的研磨头升降机构(包含滚珠螺杆机构等)。该研磨头升降机构构成为使研磨头轴18相对于研磨头摆动臂16相对上下动。通过该研磨头轴18的上下动，研磨头7如箭头所示，可相对于研磨头摆动臂16及研磨台5相对上下动。
研磨装置1另外具备：使研磨垫2及研磨台5以这些轴心为中心旋转的平台旋转马达21。平台旋转马达21配置在研磨台5的下方，研磨台5经由平台轴5a而连结于平台旋转马达21。研磨台5及研磨垫2通过平台旋转马达21而以平台轴5a为中心以箭头所示方向旋转。研磨垫2粘贴在研磨台5的上表面。研磨垫2的露出面构成研磨晶片等工件W的研磨面2a。
工件W的研磨按如下方式进行。工件W在其被研磨面朝下的状态下被保持在研磨头7。一边使研磨头7及研磨台5分别旋转，一边由被设在研磨台5的上方的研磨液供给喷嘴8供给研磨液(例如包含砥粒的浆料)至研磨垫2的研磨面2a上。研磨垫2以其中心轴线为中心而与研磨台5一体旋转。研磨头7通过研磨头升降机构(未图示)而移动至预定的高度。此外，研磨头7在维持在上述预定的高度的情况下，将工件W按压在研磨垫2的研磨面2a。工件W与研磨头7一体旋转。在研磨液存在于研磨垫2的研磨面2a上的状态下，工件W被滑动接触于研磨面2a。工件W的表面通过研磨液的化学作用，与研磨液所包含的砥粒及研磨垫2的机械作用的组合予以研磨。
研磨装置1具备：由测定研磨面2a上的工件W的膜厚的膜厚传感器构成的研磨进度检测器42。研磨进度检测器42构成为生成直接或间接表示工件W的膜厚的研磨指标值。该研磨指标值随着工件W的膜厚而改变，因此表示工件W的研磨的进度。研磨指标值亦可为表示工件W的膜厚本身的值或者亦可为换算为膜厚前的物理量或信号值。
作为研磨进度检测器42的例，列举涡电流传感器、光学式膜厚传感器。研磨进度检测器42设置在研磨台5内，与研磨台5一体旋转。更具体而言，研磨进度检测器42构成为研磨台5每旋转一次，一边横穿研磨面2a上的工件W，一边测定工件W的多个测定点处的膜厚。
研磨进度检测器42连接于动作控制部10。通过研磨进度检测器42生成的研磨指标值被动作控制部10监视。亦即，在多个测定点的膜厚作为研磨指标值而由研磨进度检测器42输出，研磨指标值被送至动作控制部10。动作控制部10构成为根据研磨指标值来控制研磨装置1的动作。例如，动作控制部10检测研磨指标值已到达预定的目标值的时间点亦即研磨终点。
作为研磨进度检测器42，亦可取代膜厚传感器，而使用测定被施加至平台旋转马达21的转矩电流的转矩电流检测器。若构成工件W的表面的膜通过研磨予以去除，则露出存在于该膜的下方的基底层。膜与基底层由不同的材料构成，因此若膜被去除而露出基底层时，工件W与研磨垫2的摩擦会改变。该摩擦的变化呈现为被施加至平台旋转马达21的转矩电流的变化。例如，若摩擦变大，用于使研磨台5以预先设定的速度旋转所需的转矩电流会变大。转矩电流检测器输出转矩电流的测定值作为研磨指标值，且送至动作控制部10。动作控制部10可根据转矩电流的变化，来决定工件W的膜被去除的时间点。
研磨装置1具备：修整研磨垫2的研磨面2a的修整器40。该修整器40具备：滑动接触于研磨垫2的研磨面2a的修整盘50、连结有修整盘50的修整器轴51及将修整器轴51支承为旋转自如的修整器摆动臂55。修整盘50的下表面构成修整面50a，该修整面50a由砥粒(例如钻石粒子)构成。
修整器轴51与被配置在修整器摆动臂55内的未图示的研磨盘按压机构(包含例如空气汽缸)相连结。该研磨盘按压机构构成为经由修整器轴51而对研磨垫2的研磨面2a按压修整盘50的修整面50a。此外，修整器轴51与配置在修整器摆动臂55内的未图示的研磨盘旋转机构(包含例如电动机)相连结。该研磨盘旋转机构构成为经由修整器轴51而使修整盘50以箭头所示方向旋转。
研磨垫2的研磨面2a的修整按如下方式进行。研磨垫2一边与研磨台5一起通过平台旋转马达21而旋转，一边由未图示的纯水供给喷嘴对研磨面2a供给纯水。修整盘50一边以修整器轴51为中心通过研磨盘旋转机构(未图示)而旋转，修整盘50的修整面50a一边通过研磨盘按压机构(未图示)而被按压在研磨面2a。在纯水存在于研磨面2a上的状态下，修整盘50滑动接触于研磨面2a。在修整盘50旋转中，使修整器摆动臂55以支轴58为中心回旋而使修整盘50以研磨面2a的半径方向摆动。如此一来，通过修整盘50切削研磨垫2，研磨面2a被修整(再生)。研磨垫2的研磨面2a的修整在工件W研磨中或工件W研磨后实施。
研磨装置1具备固定于修整器摆动臂55的检测传感器60。该检测传感器60由加速度传感器、声波发射传感器(以下称为AE传感器)、应变传感器等构成。在一实施方式中，检测传感器60亦可固定于修整盘50。检测传感器60检测修整器40(更具体而言为修整盘50)与研磨垫2的摩擦的摩擦检测器。
例如，若使用加速度传感器作为检测传感器60，修整盘50滑动接触于研磨垫2的研磨面2a时，修整盘50的振动传至加速度传感器。修整盘50与研磨垫2的摩擦形成为振动而通过加速度传感器被检测。推定振动越大，摩擦越大。若使用AE传感器作为检测传感器60，修整盘50滑动接触于研磨垫2的研磨面2a时，由修整盘50及研磨垫2被放出声波(弹性波)。修整盘50与研磨垫2的摩擦形成为声波(弹性波)而通过AE传感器被检测。AE传感器将该声波(弹性波)转换成电信号，而输出该电信号。若使用应变传感器作为检测传感器60，修整盘50滑动接触于研磨垫2的研磨面2a时，通过应变传感器来检测修整器摆动臂55的挠曲。修整盘50与研磨垫2的摩擦形成为修整器摆动臂55的挠曲而通过应变传感器被检测。推定修整器摆动臂55的挠曲越大，摩擦越大。
在以下说明的实施方式中，检测传感器60使用AE传感器。图2是表示修整器40修整研磨垫2的研磨面2a时的检测传感器60的输出值的经时变化的一例的图表。图2的纵轴表示检测传感器60的输出值，图2的横轴表示时间。在研磨垫2修整中，修整盘50伴随修整器摆动臂55的回旋运动，在研磨垫2的研磨面2a上以半径方向进行摆动(往返运动)。因此，如图2所示，检测传感器60的输出值伴随修整盘50的摆动而作周期性变化。检测传感器60的输出值的周期相当于修整盘50的摆动周期。
通常在研磨垫2的研磨面2a形成有用于保持研磨液的多个槽。若研磨垫2继续磨损，槽的深度变小，修整盘50与研磨垫2之间的摩擦变小。结果，检测传感器60的输出值亦整体降低(参照图表的点线)。若研磨垫2的磨损进展，必须将研磨垫2更换为新的研磨垫。因此，在本实施方式中，按如下方式来决定研磨垫2的更换时期。
如图1所示，研磨装置1具备与检测传感器60电连接的磨损监视装置63。磨损监视装置63构成为取得检测传感器60的多个输出值，且由检测传感器60的多个输出值决定磨损指标值。更具体而言，磨损监视装置63构成为对沿着时间轴排列的检测传感器60的多个输出值执行频率解析，而决定所述磨损指标值。在本实施方式中，频率解析是傅里叶变换，磨损监视装置63构成为对沿着时间轴排列的检测传感器60的多个输出值应用傅里叶变换，而制作功率频谱，且决定功率频谱的峰值亦即磨损指标值。傅里叶变换亦可为高速傅里叶变换(FFT)。以频率解析的其他例而言，亦可使用小波分析、倍频程分析等。
图3是表示通过磨损监视装置63制作的功率频谱的一例的图表。图3的横轴是图2所示的检测传感器60的输出值的变动的频率，图3的纵轴是频率成分的强度。如图3所示，功率频谱具有起因于修整盘50的摆动的峰值P1。该峰值P1出现的频率f1相当于修整盘50的摆动的频率。因此，磨损监视装置63能够确定起因于修整盘50的摆动的功率频谱的峰值P1。
在检测传感器60的输出值有包含研磨装置1所固有的噪声、起因于研磨垫2上的异物等的噪声的情形。起因于这些噪声，如图3所示，峰值P1以外，亦在功率频谱上出现多个峰值。根据本实施方式，功率频谱可分为起因于修整盘50与研磨垫2的摩擦的峰值P1及起因于噪声的其他峰值。因此，磨损监视装置63可监视修整盘50与研磨垫2的摩擦的时间变化。
在一实施方式中，磨损监视装置63可对检测传感器60的输出值进行噪声处理，而生成检测传感器60的经修正的输出值。例如，磨损监视装置63预先测定或预测研磨垫2与工件W的接触、研磨垫2与修整器40的接触以外所发生的噪声成分，将该噪声成分由检测传感器60的输出值去除，由此可修正检测传感器60的输出值。可根据例如工件W或修整器40与研磨垫2无接触时的检测传感器60的输出值、仅研磨头7旋转时的检测传感器60的输出值、水研磨时的检测传感器60的输出值、修整时的检测传感器60的输出值、水研磨及修整时的检测传感器60的输出值、工件W研磨时的检测传感器60的输出值、工件W研磨及修整时的检测传感器60的输出值或这些组合，通过过滤、运算，制作检测传感器60的经修正的输出值。此外，可利用检测传感器60的经修正的输出值而效率良好地以高SN(信号噪声比)来进行基于传感器信号的垫表面状态的监视。
功率频谱的峰值P1随着研磨垫2磨损而逐渐降低。磨损监视装置63构成为将峰值P1与预定的下限值相比较，峰值P1低于下限值时即发出警报信号。该警报信号是使磨损监视装置63的显示器装置63c显示催促使用者更换研磨垫2的信息。
检测传感器60的输出值随着研磨垫2磨损而逐渐改变。换言之，检测传感器60的输出值反映出研磨垫2的磨损。因此，磨损监视装置63可根据由检测传感器60的多个输出值所求出的磨损指标值，来正确地决定研磨垫2的磨损及研磨垫2的更换时期。
磨损监视装置63由至少一台计算机构成。磨损监视装置63具备：储存有程序的存储装置63a；及按照程序所包含的命令来执行运算的运算装置63b。存储装置63a具备：随机存取存储器(RAM)等主存储装置、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)等辅助存储装置。作为运算装置63b的例，列举CPU(中央处理装置)、GPU(图形处理单元)。但磨损监视装置63的具体构成并非限定于这些例。磨损监视装置63亦可与动作控制部10一体构成。亦即，磨损监视装置63及动作控制部10亦可由包含储存有程序的存储装置及按照程序所包含的命令来执行运算的运算装置的至少一台计算机构成。
在一实施方式中，为了从检测传感器60的输出值去除噪声，磨损监视装置63亦可构成为从多个基准值分别减去检测传感器60的多个输出值，算出多个相对输出值，且对沿着时间轴排列的多个相对输出值执行频率解析，而决定磨损指标值。在一实施方式中，频率解析是傅里叶变换(或高速傅里叶变换)，磨损监视装置63构成为从多个基准值分别减去检测传感器60的多个输出值，算出多个相对输出值，且对沿着时间轴排列的多个相对输出值应用傅里叶变换(或高速傅里叶变换)，而制作功率频谱。
多个基准值是在研磨装置1运转中所取得的数值。例如，上述多个基准值是修整器40在最初修整研磨垫2时所得的检测传感器60的多个输出值。更具体而言，在将新品的研磨垫2粘贴在研磨台5的、在研磨工件前，一边对研磨垫2的研磨面2a供给纯水，一边以修整器40执行研磨垫2的初期修整，在该初期修整中通过检测传感器60生成的多个输出值被登录于多个基准值。磨损监视装置63将由检测传感器60所取得的多个输出值作为多个基准值而保存在存储装置63a。
图4是表示沿着时间轴排列的多个基准值、检测传感器60的多个输出值及基准值与检测传感器60的输出值的差亦即相对输出值的图表。图4的纵轴表示基准值、检测传感器60的输出值及相对输出值，图4的横轴表示时间。由图4可知，相对输出值与检测传感器60的输出值相比，随着时间经过而平滑变化。
图5是表示对图4所示的沿着时间轴排列的相对输出值应用傅里叶变换(或高速傅里叶变换)而得的功率频谱的图。由图5所示的功率频谱与图3所示的功率频谱的对比可知，图5所示的功率频谱出现的尖峰数量少。这意味着，相对输出值几乎未包含噪声。
根据本实施方式，工件W研磨中或研磨后、磨损监视装置63通过从多个基准值分别减去检测传感器60的多个输出值，而算出多个相对输出值。基准值与检测传感器60的输出值的差亦即相对输出值是已去除噪声的值。通过使用如上所示的相对输出值，磨损监视装置63可更正确地决定研磨垫2的磨损及研磨垫2的更换时期。
图6是表示修整器40修整研磨垫2的研磨面2a时的检测传感器60的输出值的经时变化的其他例的图表。如图6所示的例所示，有检测传感器60的输出值暂时且急剧上升的情形。如上所示的输出值的急剧上升是因研磨垫2上的异物(研磨屑或砥粒等)的存在、研磨垫2的部分剥离、研磨垫2的研磨面2a内的刮痕等研磨垫2的异常而发生。
图7是表示对图6所示的沿着时间轴排列的检测传感器60的多个输出值应用傅里叶变换(或高速傅里叶变换)而得的功率频谱的图。如图7所示，功率频谱系是除了在与修整盘50的摆动相对应的频率f1的峰值P1之外，具有起因于研磨垫2的异常的其他峰值P2。该峰值P2出现在与峰值P1的频率f1不同的频率f2。磨损监视装置63构成为将该峰值P2与预定的上限值相比较，且当峰值P2超过预定的上限值时，检测研磨垫2的异常，且生成通知研磨垫2的异常的警报信号。根据本实施方式，研磨装置1可避免起因于研磨垫2的异常(例如，研磨垫2上的异物或研磨垫2的损伤)的对工件W的研磨的不良影响。
参照图6及图7所说明的实施方式亦可与参照图4及图5所说明的实施方式加以组合。
图8是表示使用新品的研磨垫2来研磨工件时由研磨进度检测器42输出的研磨指标值(膜厚)的时间变化与使用经磨损的研磨垫2来研磨工件时由研磨进度检测器42输出的研磨指标值(膜厚)的时间变化的图表。如图8所示，研磨垫2磨损时的研磨指标值整体从研磨垫2未磨损时的研磨指标值移位。亦即，即使工件的膜厚相同，由研磨进度检测器42输出的研磨指标值亦可取决于研磨垫2的磨损而改变。换言之，研磨指标值的变化与研磨垫2的磨损有相关。
例如，若研磨进度检测器42为光学式膜厚传感器或涡电流式膜厚传感器时，随着研磨垫2磨损，研磨进度检测器42与工件的距离变小。结果，即使工件的膜厚相同，由研磨进度检测器42输出的研磨指标值(膜厚)亦可能改变。若取代膜厚传感器而使用转矩电流检测器作为研磨进度检测器42时，随着研磨垫2磨损，作用于工件与研磨垫2之间的摩擦力降低。结果，由研磨进度检测器42输出的研磨指标值(转矩电流)可能改变。
因此，在本实施方式中，动作控制部10构成为根据磨损指标值来补正研磨指标值。动作控制部10在该存储装置10a预先储存有图9所示的相关数据。图9所示的相关数据表示磨损指标值与研磨指标值的补正量的相关的一例。在图9所示的例中，相关数据以一次函数表示，但相关数据亦可为二次函数、三次函数等。或者，相关数据亦可为表示磨损指标值与研磨指标值的补正量的相关的数据表格。
相关数据根据过去的磨损指标值与对应的研磨指标值制作。具体而言，由新品的研磨垫磨损至其使用界限以下为止被使用在多个工件的研磨时所取得的磨损指标值与在同一膜厚条件下所取得的研磨指标值，制作相关数据。
动作控制部10在工件W研磨中，取得从磨损监视装置63发送的磨损指标值，且使用相关数据决定对应该磨损指标值的补正量。接着，动作控制部10取得工件W研磨中从研磨进度检测器42发送的研磨指标值，且在研磨指标值加算补正量(或从研磨指标值减去补正量)，由此补正研磨指标值。动作控制部10根据经补正的研磨指标值来控制研磨装置1的动作。例如，动作控制部10决定经补正的研磨指标值达至预先设定的目标值的时间点亦即研磨终点。
参照图8及图9所说明的实施方式亦可与参照图1至图7所说明的实施方式适当组合。
在一实施方式中，可对通过深度学习所得的学习完毕模型输入检测传感器60的输出值，由学习完毕模型输出研磨垫2的表面状态预测。作为学习完毕模型的输入，列举：检测传感器60的输出值或检测传感器60的输出值与平台转矩、平台转速等参数。作为来自学习完毕模型的输出，列举：研磨垫2的表面状态的指标或评估的预测值。在磨损监视装置63中，若预测值接近基准值时，则警报来通知研磨垫2的更换推荐。此外，亦可将正常使用时期预测作为输出。关于深度学习，使用实际上在进行研磨的过程中所得的研磨垫2的使用时间、检测传感器60的输出值的波形、研磨垫2的更换时期等数据集。该数据集可由正常进行研磨垫2的更换的数据集、在使用途中发生异常的数据集、正常与异常混合存在的数据集中选择而用于学习。
在一实施方式中，亦可将生成研磨垫2的研磨面2a的图像的摄影机设置在修整器摆动臂55。磨损监视装置63可利用研磨面2a的图像来观察研磨面2a。例如，修整器摆动臂55可摆动，研磨台5可旋转，因此磨损监视装置63可进行研磨面2a的任意区域的基于摄影机的观察。预先决定研磨面2a的监视区域，磨损监视装置63可定期取得研磨面2a的图像。磨损监视装置63由其图像来评估研磨垫2的消耗程度的变化。此外，磨损监视装置63可将因研磨垫2的消耗所致的检测传感器60的输出值的变化与研磨面2a的图像相比较，由多个指标求出研磨垫2的消耗度的评估。例如，若双方的评估值表示为更换时期，亦可避免因仅单方的判断所致的错误。此外，磨损监视装置63可由传感器信号确定发生检测传感器60的输出信号的异常波形的部位，观察该部位且决定早期的应对方法。
上述实施方式以本发明所属技术领域的技术人员可实施本发明为目的而记载。上述实施方式的各种变形例若为本领域技术人员当然可完成，本发明的技术思想亦可应用于其他实施方式。因此，本发明并非限定于所记载的实施方式，被解释为按照权利要求所定义的技术思想的最大范围。
[产业上可利用性]
本发明可利用于决定在用于研磨晶片、基板、面板等工件的研磨装置中使用的研磨垫的更换时期的技术。
符号说明
1 研磨装置
2 研磨垫
2a 研磨面
5 研磨台
7 研磨头
8 研磨液供给喷嘴
10 动作控制部
14 支轴
16 研磨头摆动臂
18 研磨头轴
21 平台旋转马达
40 修整器
42 研磨进度检测器
50 修整盘
51 修整器轴
55 修整器摆动臂
58 支轴
60 检测传感器
63 磨损监视装置
Claims (18)
1.一种研磨装置，其特征在于，具备：
研磨台，该研磨台支承研磨垫；
研磨头，该研磨头将工件按压至所述研磨垫的研磨面；
修整器，该修整器修整所述研磨垫的所述研磨面；
检测传感器，该检测传感器构成为检测所述修整器与所述研磨垫的摩擦，且固定于所述修整器；及
磨损监视装置，该磨损监视装置构成为根据所述检测传感器的多个输出值来决定磨损指标值，且当所述磨损指标值低于预定的下限值时发出警报信号。
2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
所述磨损监视装置构成为，对沿着时间轴排列的所述多个输出值执行频率解析，来决定所述磨损指标值。
3.如权利要求2所述的研磨装置，其特征在于，
所述频率解析是傅里叶变换，
所述磨损监视装置构成为，对沿着时间轴排列的所述多个输出值应用傅里叶变换，来制作功率频谱，所述磨损指标值是所述功率频谱的第一峰值。
4.如权利要求2所述的研磨装置，其特征在于，
所述磨损监视装置构成为，从多个基准值分别减去所述多个输出值而算出多个相对输出值，且对沿着时间轴排列的所述多个相对输出值执行频率解析，来决定所述磨损指标值。
5.如权利要求4所述的研磨装置，其特征在于，
所述频率解析是傅里叶变换，
所述磨损监视装置构成为，对沿着时间轴排列的所述多个相对输出值应用傅里叶变换，来制作功率频谱，所述磨损指标值是所述功率频谱的第一峰值。
6.如权利要求4或5所述的研磨装置，其特征在于，
所述多个基准值是所述修整器在最初修整所述研磨垫时所得的所述检测传感器的所述多个输出值。
7.如权利要求3或5所述的研磨装置，其特征在于，
所述磨损监视装置构成为，当所述功率频谱的第二峰值超过预定的上限值时，检测所述研磨垫的异常。
8.如权利要求1至7中任一项所述的研磨装置，其特征在于，
所述检测传感器是加速度传感器、声波发射传感器及应变传感器中的任意一个。
9.如权利要求1至8中任一项所述的研磨装置，其特征在于，
所述研磨装置还具备：研磨进度检测器，该研磨进度检测器生成表示所述工件的研磨进度的研磨指标值；及动作控制部，该动作控制部监视所述研磨指标值，
所述动作控制部构成为，基于所述磨损指标值来补正所述研磨指标值。
10.一种研磨垫的更换时期的决定方法，在用于工件的研磨装置中使用，该研磨垫的更换时期的决定方法的特征在于，
一边通过修整器修整所述研磨垫的研磨面，一边通过固定于所述修整器的检测传感器对所述修整器与所述研磨垫的摩擦进行检测，
根据所述检测传感器的多个输出值来决定磨损指标值，
当所述磨损指标值低于预定的下限值时发出警报信号。
11.如权利要求10所述的研磨垫的更换时期的决定方法，其特征在于，
决定所述磨损指标值的工序是如下工序：对沿着时间轴排列的所述多个输出值执行频率解析来决定所述磨损指标值。
12.如权利要求11所述的研磨垫的更换时期的决定方法，其特征在于，
所述频率解析是傅里叶变换，
决定所述磨损指标值的工序是如下工序：对沿着时间轴排列的所述多个输出值应用傅里叶变换来制作功率频谱，且决定作为所述功率频谱的第一峰值的所述磨损指标值。
13.如权利要求11所述的研磨垫的更换时期的决定方法，其特征在于，
决定所述磨损指标值的工序是如下工序：从多个基准值分别减去所述多个输出值而算出多个相对输出值，且对沿着时间轴排列的所述多个相对输出值执行频率解析，来决定所述磨损指标值。
14.如权利要求13所述的研磨垫的更换时期的决定方法，其特征在于，
所述频率解析是傅里叶变换，
决定所述磨损指标值的工序是如下工序：对沿着时间轴排列的所述多个相对输出值应用傅里叶变换，来制作功率频谱，决定作为所述功率频谱的第一峰值的所述磨损指标值。
15.如权利要求13或14所述的研磨垫的更换时期的决定方法，其特征在于，
所述多个基准值是所述修整器在最初修整所述研磨垫时所得的所述检测传感器的所述多个输出值。
16.如权利要求12或14所述的研磨垫的更换时期的决定方法，其特征在于，
还包含如下工序：所述功率频谱的第二峰值超过预定的上限值时，检测所述研磨垫的异常。
17.如权利要求10至16中任一项所述的研磨垫的更换时期的决定方法，其特征在于，
所述检测传感器是加速度传感器、声波发射传感器及应变传感器中的任意一个。
18.如权利要求10至17中任一项所述的研磨垫的更换时期的决定方法，其特征在于，
还包含如下工序：基于所述磨损指标值，补正表示所述工件的研磨进度的研磨指标值。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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