JP2012056029A - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本研磨装置は、研磨テーブル12を回転させるテーブル回転モータ70と、トップリング20を回転させるトップリング回転モータ71と、研磨パッド22をドレッシングするドレッサ50と、研磨パッド22の高さを測定するパッド高さ測定器60と、研磨パッド22の高さから研磨パッド22の減耗量を算出し、研磨パッド22の減耗量と、テーブル回転モータ70のトルクまたは電流と、トップリング回転モータ71のトルクまたは電流とに基づいて研磨パッド22の寿命を決定する診断部47とを備える。
【選択図】図5
Description
また、本発明は、ドレッサの寿命を正確に決定することができ、ドレッサの交換頻度を少なくすることができる研磨装置を提供することを第2の目的とする。
T1´ma(n)={T1ma(n)−T1ma(n−Δn)}/Δn (1)
なお、T1´ma(n)は、関数y=f(x)(ただし、yはT1ma、xは基板数)におけるn点での微分値でもよい。
T2´ma(n)={T2ma(n)−T2ma(n−Δn)}/Δn (2)
なお、T2´ma(n)は、関数y=f(x)(ただし、yはT2ma、xは基板数)におけるn点での微分値でもよい。
|Hma(n)−Hma(n−50)|/ΣΔt (3)
図17は、研磨パッド22の高さHおよびカットレート|ΔHma|/ΣΔtの変化を示すグラフである。
12a テーブル軸
14,58 支軸
16 トップリング揺動アーム
18 トップリングシャフト
20 トップリング
22 研磨パッド
22a 研磨面
24 昇降機構
25 ロータリージョイント
28 ブリッジ
29,57 支持台
30,56 支柱
32 ボールねじ
32a ねじ軸
32b ナット
38 ACサーボモータ
40 ドレッシングユニット
47 診断部
50 ドレッサ
50a ドレッシング面
51 ドレッサシャフト
52 ドレッサ回転モータ
53 エアシリンダ
55 揺動アーム
60 変位センサ
61 プレート
70 テーブル回転モータ
71 トップリング回転モータ
75 テーブルモータ電流検出部
76 トップリングモータ電流検出部
Claims (28)
- 研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、
前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、
前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、
前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、
前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、
前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする研磨装置。 - 前記診断部は、基板の研磨中における前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中における前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第1の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第2の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項2に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項2に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項2に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記基板の研磨中に前記研磨テーブルが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中に前記トップリングが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを求めることを特徴とする請求項2に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値とをさらに算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする請求項2に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第1の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第2の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項7に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項7に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項7に記載の研磨装置。
- 前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングするたびに、前記研磨パッドの高さの複数の測定値を取得し、
前記診断部は、前記複数の測定値の平均値を前記研磨パッドの高さとして決定し、該決定された前記研磨パッドの高さと前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。 - 前記診断部は、前記決定された前記研磨パッドの高さの移動平均値を算出し、前記研磨パッドの高さの前記移動平均値と前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項11に記載の研磨装置。
- 前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサの縦方向の位置から前記研磨パッドの高さを間接的に測定するように構成されており、
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングしている間に前記研磨パッドの高さを測定することを特徴とする請求項11に記載の研磨装置。 - 前記診断部は、前記研磨パッドのドレッシング中に取得された前記複数の測定値から、所定のドレッシング初期期間および所定のドレッシング最終期間に取得された測定値を除去して、前記研磨パッドの高さを反映したパッド高さ測定値を取得し、該パッド高さ測定値の平均値から前記研磨パッドの高さを決定することを特徴とする請求項13に記載の研磨装置。
- 研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、
前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、
前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、
前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、
前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、
前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量および所定の研磨基板枚数当たりの総ドレッシング時間から前記研磨パッドのカットレートを算出し、さらに前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする研磨装置。 - 前記診断部は、基板の研磨中における前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中における前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを算出し、前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする請求項15に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第1の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第2の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項16に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項16に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項16に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記基板の研磨中に前記研磨テーブルが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中に前記トップリングが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを求めることを特徴とする請求項16に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値とをさらに算出し、前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする請求項16に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第1の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第2の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項21に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項21に記載の研磨装置。
- 前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項21に記載の研磨装置。
- 前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングするたびに、前記研磨パッドの高さの複数の測定値を取得し、
前記診断部は、前記複数の測定値の平均値を前記研磨パッドの高さとして決定し、該決定された前記研磨パッドの高さと前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項15に記載の研磨装置。 - 前記診断部は、前記決定された前記研磨パッドの高さの移動平均値を算出し、前記研磨パッドの高さの前記移動平均値と前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項25に記載の研磨装置。
- 前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサの縦方向の位置から前記研磨パッドの高さを間接的に測定するように構成されており、
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングしている間に前記研磨パッドの高さを測定することを特徴とする請求項25に記載の研磨装置。 - 前記診断部は、前記研磨パッドのドレッシング中に取得された前記複数の測定値から、所定のドレッシング初期期間および所定のドレッシング最終期間に取得された測定値を除去して、前記研磨パッドの高さを反映したパッド高さ測定値を取得し、該パッド高さ測定値の平均値から前記研磨パッドの高さを決定することを特徴とする請求項27に記載の研磨装置。
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