JP2019059017A - 研磨装置およびその制御方法ならびにドレッシング条件出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型なドレッサで研磨パッドを均一にできる研磨装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】基板（Ｗ）を研磨する研磨パッド（１１ａ）が設けられたターンテーブル（１１）と、前記ターンテーブル（１１）を回転させるターンテーブル回転機構（１２）と、前記研磨パッド（１１ａ）を削ることにより前記研磨パッド（１１ａ）をドレッシングするドレッサ（５１）と、前記ドレッサ（５１）を前記研磨パッド（１１ａ）上の第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構（５６）と、を備え、ドレッシング時の前記ターンテーブル（１１）の回転周期をＴｔｔとし、前記ドレッサ（５１）が前記第１位置と前記第２位置との間をスキャンする際のスキャン周期をＴｄｓとするとき、Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数である、研磨装置が提供される。【選択図】図３

Description

本発明は、研磨パッド用のドレッサを備える研磨装置およびその制御方法ならびにドレッシング条件出力方法に関する。

ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置に代表される研磨装置は、研磨パッド
と研磨対象の基板の表面とを接触させた状態で両者を相対移動させることにより、基板の表面を研磨する。そのため、研磨パッドが徐々に摩耗したり、研磨パッドの表面の微細な凹凸が潰れたりして、研磨レートの低下を引き起こす。よって、表面に多数のダイヤモンド粒子を電着させたドレッサや表面にブラシを植毛したドレッサなどで研磨パッド表面のドレッシング（目立て）を行い、研磨パッド表面に微細な凹凸を再形成する必要がある。（例えば、特許文献１，２）。

特開平９−３００２０７号公報 特開２０１０−７６０４９号公報

従来は、研磨パッド全体をカバーする大きさのドレッサを用いてドレッシングすることが多かった（特許文献１など）。しかしながら、近年では基板が大型化しており、これに伴う研磨装置の大型化をできる限り抑えるため、小型のドレッサが用いられるようになってきている（特許文献２など）。ドレッサが研磨パッドより小さい場合、研磨パッドを均一にするのが困難であるという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、小型なドレッサで研磨パッドを均一にできる研磨装置およびその制御方法ならびにドレッシング条件出力方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、前記ドレッサを前記研磨パッド上の第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備え、ドレッシング時の前記ターンテーブルの回転周期をＴｔｔとし、前記ドレッサが前記第１位置と前記第２位置との間をスキャンする際のスキャン周期をＴｄｓとするとき、Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数である、研磨装置が提供される。
Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数であるため、ドレッサの軌跡が重ならず、研磨パッドを均一にできる。

前記Ｔｔｔおよび／または前記Ｔｄｓを設定する制御器を備えるのが望ましい。これにより、Ｔｔｔ，Ｔｄｓの関係を適切に制御できる。

１回のドレッシングにおいて前記ドレッサが前記研磨パッド上をスキャンする回数をＮとするとき、Ｔｄｓ／Ｔｔｔ＝ｎ＋１／Ｎ（ただし、ｎは任意の整数）を満たすのが望ましい。これにより、Ｎ回のスキャンにおいて研磨パッド上の同じ位置を削ることなく、限
られたスキャン回数で効率よく研磨パッドをドレッシングできる。

また、前記ドレッサの直径をｄ、スキャンにおける前記ドレッサの始点と前記ターンテーブルの中心との距離をｒ０とするとき、Ｔｄｓ／Ｔｔｔ＝ｎ±ｄ／２πｒ０（ただし、ｎは任意の整数）を満たすのが望ましい。これにより、ドレッサが自身の直径ｄずつずれながらスキャンするため、研磨パッドの周方向においてドレッシングされない領域を小さくすることができる。

望ましくは、前記ドレッサの直径をｄとするとき、前記ドレッサの平均スキャン速度がｄ／Ｔｔｔに最も近くなるよう、前記ｎが選択される。これにより、研磨パッドの径方向においてドレッシングされない領域を小さくすることができる。

１つの基板の研磨終了後かつ次の基板の研磨開始前の期間に、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングし、前記期間内に所定回数以上、前記ドレッサが前記研磨パッド上をスキャンするよう、前記Ｔｄｓが設定されてもよい。これにより、期間内に十分な研磨回数を確保できる。

前記研磨パッドが前記基板を研磨するのと並行して、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングし、前記Ｔｔｔは、前記基板の研磨条件で設定されてもよい。これにより、基板の研磨条件と、研磨パッドのドレッシング条件とを両立できる。

前記スキャン機構は、前記研磨パッド上の中心近傍を始点として前記ドレッサをスキャンさせるのが望ましい。これにより、研磨パッドの中心近傍でドレッシングされない領域を小さくできる。

前記研磨パッドに対して前記ドレッサを押圧させる押圧機構を備え、時刻ｔにおいて、前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の相対速度をＶ（ｔ）、前記ターンテーブルの中心と前記ドレッサの中心との距離をｒ（ｔ）、前記研磨パッドに対する前記ドレッサの押圧力または圧力をＡ（ｔ）とすると、Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定であるのが望ましい。これにより、ドレッサの位置に関わらず研磨パッドの削り量を一定にできる。

また、本発明の別の態様によれば、基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、前記研磨パッドに対して前記ドレッサを押圧させる押圧機構と、前記ドレッサを前記研磨パッドの第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備え、時刻ｔにおいて、前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の相対速度をＶ（ｔ）、前記ターンテーブルの中心と前記ドレッサの中心との距離をｒ（ｔ）、前記研磨パッドに対する前記ドレッサの押圧力または圧力をＡ（ｔ）とすると、Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定である、研磨装置が提供される。これにより、ドレッサの位置に関わらず研磨パッドの削り量を一定にできる。

研磨装置は、Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定となるよう、前記Ｖ（ｔ）および／または前記Ａ（ｔ）を制御する制御器を備えるのが望ましい。これにより、Ｖ（ｔ），Ａ（ｔ）の関係を適切に制御できる。

前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の摩擦係数が一定となるよう、前記Ｖ（ｔ）および／または前記Ａ（ｔ）を制御する制御器を備えるのが望ましい。これにより、ドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの間の摩擦係数が一定となり、研磨パッド１１ａを均一にできる。

前記制御器は、前記Ｖ（ｔ）と、前記Ａ（ｔ）と、前記ドレッサが前記研磨パッドを実際にドレッシングする力と、に基づいて前記摩擦係数を算出するのが望ましい。これにより、摩擦係数が一定となるような制御を行うことができる。

前記ドレッサが前記研磨パッドに接触しない状態で、前記ターンテーブル回転機構を制御して前記ターンテーブルを回転させるとともに、前記スキャン機構を制御して前記ドレッサをスキャンさせ、前記研磨パッド上での前記ドレッサの軌跡をモニターする制御器を備えるのが望ましい。これにより、摩耗させることなく、設定された条件で動作させた際に、実際に研磨パッドを均一にドレッシングできるか否かをチェックできる。

また、本発明の別の態様によれば、基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、前記ドレッサを前記研磨パッド上の第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備えた研磨装置の制御方法であって、ドレッシング時の前記ターンテーブルの回転周期をＴｔｔとし、前記ドレッサが前記第１位置と前記第２位置との間をスキャンする際のスキャン周期をＴｄｓとするとき、Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数となるよう、前記ターンテーブル回転機構および前記スキャン機構を制御する、研磨装置の制御方法が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、前記研磨パッドに対して前記ドレッサを押圧させる押圧機構と、前記ドレッサを前記研磨パッドの第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備えた研磨装置の制御方法であって、時刻ｔにおいて、前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の相対速度をＶ（ｔ）、前記ターンテーブルの中心と前記ドレッサの中心との距離をｒ（ｔ）、前記研磨パッドに対する前記ドレッサの押圧力または圧力をＡ（ｔ）とすると、Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定となるよう、前記ターンテーブル回転機構、前記押圧機構および前記スキャン機構を制御する、研磨装置の制御方法が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、前記ドレッサを前記研磨パッド上の第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備える研磨装置におけるドレッシング条件を出力する方法であって、制約条件を受信するステップと、前記研磨パッドを均一にドレッシングできるドレッシング条件である第１条件と、前記研磨パッドを均一にドレッシングできないドレッシング条件である第２条件と、を予め記憶したデータベースを参照し、前記制約条件満たす前記第１条件が記憶されている場合に、その第１条件を出力するステップと、前記制約条件を満たす前記第１条件が記憶されていない場合に、ドレッシング条件を算出するステップと、前記データベースを参照し、前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件とが一致しない場合に、算出された前記ドレッシング条件を出力するステップと、を備え、前記ドレッシング条件を算出するステップでは、ドレッシング時の前記ターンテーブルの回転周期をＴｔｔとし、前記ドレッサが前記第１位置と前記第２位置との間をスキャンする際のスキャン周期をＴｄｓとするとき、Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数となるよう、前記ドレッシング条件を算出する、ドレッシング条件出力方法が提供される。
これにより、研磨装置の自立制御が可能となり、効率よくドレッシング条件が得られる。

基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転
させるターンテーブル回転機構と、前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、前記研磨パッドに対して前記ドレッサを押圧させる押圧機構と、前記ドレッサを前記研磨パッド上の第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備える研磨装置におけるドレッシング条件を出力する方法であって、制約条件を受信するステップと、前記研磨パッドを均一にドレッシングできるドレッシング条件である第１条件と、前記研磨パッドを均一にドレッシングできないドレッシング条件である第２条件と、を予め記憶したデータベースを参照し、前記制約条件満たす前記第１条件が記憶されている場合に、その第１条件を出力するステップと、前記制約条件を満たす前記第１条件が記憶されていない場合に、ドレッシング条件を算出するステップと、前記データベースを参照し、前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件とが一致しない場合に、算出された前記ドレッシング条件を出力するステップと、を備え、前記ドレッシング条件を算出するステップでは、時刻ｔにおいて、前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の相対速度をＶ（ｔ）、前記ターンテーブルの中心と前記ドレッサの中心との距離をｒ（ｔ）、前記研磨パッドに対する前記ドレッサの押圧力または圧力をＡ（ｔ）とすると、Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定となるよう、前記ドレッシング条件を算出する、ドレッシング条件出力方法が提供される。
これにより、研磨装置の自立制御が可能となり、効率よくドレッシング条件が得られる。

前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件と、が一致しない場合に、前記算出されたドレッシング条件を前記データベースに追加するステップを備えるのが望ましい。これにより、データベースをさらに充実させることができる。

前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件と、が一致しない場合に、前記算出されたドレッシング条件にて、前記ドレッサが前記研磨パッドに接触しない状態で、前記ターンテーブル回転機構を制御して前記ターンテーブルを回転させるとともに、前記スキャン機構を制御して前記ドレッサをスキャンさせ、前記研磨パッド上での前記ドレッサの軌跡をモニターすることで、前記研磨パッドを均一にドレッシングできるか否かをチェックするステップを備え、このチェックの結果、前記研磨パッドを均一にドレッシングできる場合に、前記算出されたドレッシング条件を出力するのが望ましい。これにより、摩耗させることなく、設定された条件で動作させた際に、実際に研磨パッドを均一にドレッシングできるか否かをチェックした上で、ドレッシング条件を出力できる。

前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件と、が一致する場合に、別のドレッシング条件を算出するステップを備えるのが望ましい。これにより、適切なドレッシング条件が出力される。

ドレッサが研磨パッドより小さい場合でも、研磨パッドを均一にできる。

研磨装置の概略構成を示す模式図 Ｔｔｔ／ＴｄｓまたはＴｄｓ／Ｔｔｔが整数の場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を示す図 Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数の場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を示す図 研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を示す図 距離ｒ０を説明する図 研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を示す図 ドレッシング条件算出の具体例を説明する図 ストライベックカーブを模式的に示す図 第５の実施形態における制御器６の処理動作の一例を示すフローチャート

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、研磨装置の概略構成を示す模式図である。この研磨装置は、半導体ウエハなどの基板Ｗを研磨するものであり、テーブルユニット１と、研磨液供給ノズル２と、研磨ユニット３と、ドレッシング液供給ノズル４と、ドレッシングユニット５と、制御器６とを備えている。テーブルユニット１、研磨ユニット３およびドレッシングユニット５は、ベース７上に設置されている。

テーブルユニット１は、ターンテーブル１１と、ターンテーブル１１を回転させるターンテーブル回転機構１２とを有する。ターンテーブル１１の断面は円形であり、その上面には基板Ｗを研磨する研磨パッド１１ａが固定されている。研磨パッド１１ａの断面は、ターンテーブル１１の断面と同じく円形である。ターンテーブル回転機構１２は、ターンテーブルモータドライバ１２１と、ターンテーブルモータ１２２と、電流検出器１２３とから構成される。ターンテーブルモータドライバ１２１は駆動電流をターンテーブルモータ１２２に供給する。ターンテーブルモータ１２２はターンテーブル１１に連結されており、駆動電流によってターンテーブル１１を回転させる。電流検出器１２３は駆動電流の値を検出する。駆動電流が大きいほどターンテーブル１１のトルクが大きくなることから、駆動電流の値に基づいてターンテーブル１１のトルクを算出できる。

ターンテーブル１１の回転周期および回転数をそれぞれＴｔｔ［ｓ］，Ｎｔｔ［ｒｐｍ］とすると、Ｔｔｔ＝６０／Ｎｔｔの関係を満たす。回転周期Ｔｔｔ（または回転速度Ｎｔｔ）は、制御器６が駆動電流を調整することによって制御できる。
研磨液供給ノズル２は研磨パッド１１ａ上にスラリなどの研磨液を供給する。

研磨ユニット３は、トップリングシャフト３１と、トップリングシャフト３１の下端に連結されたトップリング３２とを有する。トップリング３２は真空吸着により基板Ｗをその下面に保持する。モータ（不図示）によってトップリングシャフト３１が回転し、これにより、トップリング３２および保持された基板Ｗが回転する。また、トップリングシャフト３１は、例えば、サーボモータおよびボールねじなどから構成される上下動機構（不図示）により研磨パッド１１ａに対して上下動する。

基板Ｗの研磨は次のようにして行われる。研磨液供給ノズル２から研磨パッド１１ａ上に研磨液を供給しつつ、トップリング３２およびターンテーブル１１をそれぞれ回転させる。この状態で、基板Ｗを保持したトップリング３２を下降させ、基板Ｗを研磨パッド１１ａの上面に押し付ける。基板Ｗおよび研磨パッド１１ａは研磨液の存在下で互いに摺接され、これにより基板Ｗの表面が研磨されて平坦化される。このときのターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔは研磨条件で設定される。

ドレッシング液供給ノズル４は研磨パッド１１ａ上に純水などのドレッシング液を供給する。
ドレッシングユニット５は、ドレッサ５１と、ドレッサシャフト５２と、押圧機構５３と、ドレッサ回転機構５４と、ドレッサアーム５５と、スキャン機構５６とを有する。

ドレッサ５１は断面が円形であり、その下面がドレッシング面である。ドレッシング面はダイヤモンド粒子などが固定されたドレスディスク５１ａによって構成される。ドレッ
サ５１は、ドレスディスク５１ａが研磨パッド１１ａに接触してその表面を削ることによって、研磨パッド１１ａをドレッシング（コンディショニング）する。
ドレッサシャフト５２は、その下端にドレッサ５１が連結され、その上端に押圧機構５３に連結されている。

押圧機構５３はドレッサシャフト５２を昇降させるものであり、ドレッサシャフト５２が下降することでドレッサ５１が研磨パッド１１ａに押圧される。具体的な構成例として、押圧機構５３は、所定の圧力を生成する電空レギュレータ５３１と、ドレッサシャフト５２の上部に設けられ、生成された圧力でドレッサシャフト５２を昇降させるシリンダ５３２とから構成される。

研磨パッド１１ａに対するドレッサ５１の押圧力Ｆ［Ｎ］は、制御器６が押圧機構５３を制御することによって制御される。例えば、電空レギュレータ５３１によって生成される圧力Ｐ［Ｎ／ｍ²］を制御器６が調整することで押圧力Ｆが制御される。あるいは、電
空レギュレータ５３１によって生成される圧力Ｐは一定とし、ドレッサシャフト５２を傾ける角度を制御器６が調整することで、垂直方向の押圧力Ｆが制御される。後者の制御によれば、ドレッサシャフト５２を上下動させる際のヒステリシスに影響されることなく、押圧力Ｆを制御できる。

ドレッサ回転機構５４は、ドレッサモータドライバ５４１と、ドレッサモータ５４２とから構成される。ドレッサモータドライバ５４１は駆動電流をドレッサモータ５４２に供給する。ドレッサモータ５４２はドレッサシャフト５２に連結されており、駆動電流によってドレッサシャフト５２を回転させ、これによりドレッサ５１は回転する。
ドレッサ５１の回転速度Ｎｄ［ｒｐｍ］は、制御器６が駆動電流を調整することによって制御できる。

ドレッサアーム５５の一端はドレッサシャフト５２を回転自在に支持する。また、ドレッサアーム５５の他端はスキャン機構５６に連結される。

スキャン機構５６は、支軸５６１と、揺動モータドライバ５６２と、揺動モータ５６３とから構成され、ドレッサ５１を研磨パッド１１ａ上でスキャンさせる。すなわち、支軸５６１の上端はドレッサアーム５５の他端に連結され、下端は揺動モータ５６３に連結される。揺動モータドライバ５６２は駆動電流を揺動モータ５６３に供給する。揺動モータ５６３は駆動電流によって支軸５６１を回転させ、これによりドレッサ５１は、研磨パッド１１ａ上で、その中心と縁との間で揺動する。また、スキャン機構５６は、変位センサやエンコーダなどの検出器（不図示）により、研磨パッド１１ａ上におけるドレッサ５１の位置および揺動方向を検出する。

ドレッサ５１のスキャン周期（ドレッサ５１が研磨パッド１１ａの中心から縁へ移動し、さらに中心に戻るまでの１往復に要する時間）Ｔｄｓ［ｓ］は、制御器６が、予め設定されたドレッサーレシピのスキャン移動させる区間と速度設定に基づき、揺動モータドライバ５６２へ指令することによって制御できる。

研磨パッド１１ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッシング液供給ノズル４から研磨パッド１１ａ上にドレッシング液を供給しつつ、ターンテーブル回転機構１２によりターンテーブル１１を回転させ、ドレッサ回転機構５４によりドレッサ５１を回転させ、かつ、スキャン機構５６によりドレッサ５１をスキャンさせる。この状態で、押圧機構５３がドレッサ５１を研磨パッド１１ａの表面に押圧し、ドレスディスク５１ａを研磨パッド１１ａの表面で摺動させる。研磨パッド１１ａの表面は回転するドレッサ５１により削り取られ、これにより研磨パッド１１ａ表面のドレッシングが行われる。

制御器６は研磨装置全体を制御するものであり、上述したように、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔ（回転速度Ｎｔｔ）、ドレッサ５１の回転速度Ｎｄ、同スキャン周期Ｔｄｓなどの制御を行う。制御器６はコンピュータであってもよく、以下に説明する制御を、所定のプログラムを実行することによって実現してもよい。

上述したように、研磨装置において、基板Ｗの研磨処理と、研磨パッド１１ａのドレッシング処理とが行われる。これら２つの処理のタイミングとして、例えば次の直列処理および並列処理が考えられる。

直列処理では、１つの基板Ｗの研磨終了後、かつ、次の基板Ｗの研磨開始前の期間にドレッシングを行う。言い換えると、直列処理では、基板Ｗの研磨と研磨パッド１１ａのドレッシングとを別個に行う。よって、基板Ｗの研磨条件とは別にドレッシング条件を自由に設定できるという利点がある。ただし、ドレッシングを行う期間は基板Ｗを処理していないオーバーヘッドタイムでもあるため、できるだけこの期間が短いのが望ましく、短時間でドレッシングを行わなければならないという制約がある。

並列処理では、研磨パッド１１ａ上のある位置で基板Ｗを研磨しつつ、別の位置をドレッシングする。言い換えると、並列処理では、基板Ｗの研磨と研磨パッド１１ａのドレッシングを並列して行う。よって、研磨パッド１１ａのドレッシングのみを行っている時間がないため、オーバーヘッドタイムを短くできるという利点がある。ただし、基板Ｗの研磨条件でドレッシングを行うことになるため、ドレッシング条件の自由度が小さくなるという制約がある。

いずれの処理であっても、本実施形態の制御器６は、下記（１）式を満たすよう、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔおよび／またはドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを設定する。
Ｔｔｔ／Ｔｄｓ≠整数 かつ Ｔｄｓ／Ｔｔｔ≠整数 ・・・（１）

以下に説明するように、Ｔｔｔ／ＴｄｓまたはＴｄｓ／Ｔｔｔが整数である場合、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできないことがあるためである。

図２は、Ｔｔｔ／ＴｄｓまたはＴｄｓ／Ｔｔｔが整数の場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を示す図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、Ｔｔｔ／Ｔｄｓ＝２，１，０．５の各ケースについて、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａの中心と縁との間を４往復した場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の中心の軌跡を示している。例えば、同図の「Ｃ−Ｅ１」は、研磨パッド１１ａの中心から縁への１回目の軌跡である。また、「Ｅ−Ｃ１」は、研磨パッド１１ａの縁から中心への１回目の軌跡である。他の記号も同様である。なお、ドレッサ５１の始点は研磨パッド１１ａの中心（正確には、ドレッサ５１の縁が研磨パッド１１ａの中心）である。

図示のように、Ｔｔｔ／ＴｄｓまたはＴｄｓ／Ｔｔｔが整数の場合、ドレッサ５１は研磨パッド１１ａ上の同じ位置を繰り返し移動する。すなわち、Ｔｔｔ／Ｔｄｓ＝２の場合、ドレッサ５１の１往復目と３往復目が同じ軌跡となり、２往復目と４往復目が同じ軌跡となる。また、Ｔｔｔ／Ｔｄｓ＝１，０．５の場合、ドレッサ５１の１〜４往復目はすべて同じ軌跡となる。

このように軌跡が重なる理由は、例えばＴｔｔ／Ｔｄｓ＝１の場合、ターンテーブル１１が１周したときにドレッサ５１がちょうど１往復し、元の位置Ｓ１に戻るためである。より一般的には、Ｔｔｔ／Ｔｄｓ＝ｎ（ｎは整数）であれば、ターンテーブル１１が１周
したときにドレッサ５１がちょうどｎ往復し、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａ上の元の位置Ｓ１に戻る。また、Ｔｄｓ／Ｔｔｔ＝ｎであれば、ドレッサ５１が１往復したときにターンテーブル１１がちょうどｎ周し、やはりドレッサ５１が研磨パッド１１ａ上の元の位置Ｓ１に戻る。
結果として、Ｔｔｔ／ＴｄｓまたはＴｄｓ／Ｔｔｔが整数の場合、研磨パッド１１ａの一部ばかりが削られ、研磨パッド１１ａが均一になりにくい。

図３は、Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数の場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を示す図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、Ｔｔｔ／Ｔｄｓ＝２．７，１．７，０．５９の各ケースについて、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａの中心と縁との間を４往復した場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の中心の軌跡を示している。なお、ドレッサ５１の始点は研磨パッド１１ａの中心である。

図２（ａ）〜（ｃ）と図３（ａ）〜（ｃ）とをそれぞれ比較すると明らかなように、Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数の場合、ドレッサ５１は、少なくとも４往復においては軌跡が重なることなく、研磨パッド１１ａ上のより多くの位置を移動する。同図では４往復分の軌跡しか描いていないが、５往復以上することで、研磨パッド１１ａのより多くの位置をドレッシングできる。

このようにドレッサ５１が多くの位置を移動する理由は、例えばＴｔｔ／Ｔｄｓ＝１．７の場合、ドレッサ５１が１往復したときにターンテーブル１１は１／１．７周しかしておらず、ドレッサ５１は元の位置Ｓ１とは異なる位置Ｓ２にあるためである。このように、Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数の場合、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａ上の元の位置Ｓ１に戻るまでには、ドレッサ５１の往復回数やターンテーブル１１の周回数が多くかかる。

結果として、Ｔｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔを非整数に設定することで、研磨パッド１１ａの多くの位置を削ることができ、研磨パッド１１ａを均一にできる。

以上説明したようにＴｔｔ／ＴｄｓおよびＴｄｓ／Ｔｔｔが非整数であればよいが、より望ましい設定として、１回のドレッシングにおけるドレッサ５１のスキャン回数をＮとするとき、制御器６は、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔおよびドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを、下記（２）式を満たすように設定してもよい。
Ｔｄｓ／Ｔｔｔ＝ｎ＋１／Ｎ ・・・（２）
ここで、ｎは任意の整数である。

図４は、上記（２）式を満たす場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を示す図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、Ｔｄｓ／Ｔｔｔ＝１．５（ｎ＝１，Ｎ＝２）、２．５（ｎ＝２，Ｎ＝２）、１．２５（ｎ＝１，Ｎ＝４）の各ケースについて、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａの中心と縁との間を２または４往復した場合の、ターンテーブル１１上でのドレッサ５１の中心の軌跡を示している。なお、ドレッサ５１の始点は研磨パッド１１ａの中心である。

Ｎ＝２（図４（ａ），（ｂ））の場合、ドレッサ５１が２往復したときに初めて研磨パッド１１ａの元の位置Ｓ１に戻る。また、Ｎ＝４（図４（ｃ））の場合、ドレッサ５１が４往復したときに初めて研磨パッド１１ａの元の位置Ｓ１に戻る。

より一般的には、ドレッサ５１がＮ往復を終了した時に初めて研磨パッド１１ａ上の元の位置Ｓ１に戻る。言い換えると、１〜（Ｎ−１）往復においては、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａ上の元の位置Ｓ１に戻らず、軌跡が重ならない。上記（２）式の関係を満た
す場合、ターンテーブル１１が（ｎＮ＋１）回転したときにドレッサ５１がちょうどＮ往復し、ドレッサ５１が元の位置Ｓ１に戻るためである。
結果として、Ｎ往復の間に研磨パッド１１ａの同じ位置を削ることなく、限られた往復回数で効率よく研磨パッド１１ａをドレッシングできる。

また、別のより望ましい設定として、ドレッサ５１の半径をｄ、ドレッサ５１の始点と研磨パッド１１ａの中心との距離をｒ０とするとき、制御器６は、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔおよびドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを、下記（３）式を満たすように設定してもよい。
Ｔｄｓ／Ｔｔｔ＝ｎ±ｄ／２πｒ０ ・・・（３）

図５は、距離ｒ０を説明する図である。図５（ａ）に示すように、ドレッサ５１の始点が研磨パッド１１ａの中心Ｃである場合、ドレッサ５１の縁が研磨パッド１１ａの中心Ｃ上にあるため、ｒ０＝ｄ／２である。また、図５（ｂ）に示すように、ドレッサ５１の始点が研磨パッド１１ａの縁である場合、ドレッサ５１の縁が研磨パッド１１ａの縁上にあるため、ｒ０＝ｒ−ｄ／２（ｒは研磨パッド１１ａの半径）である。

なお、実際には、ドレッサ５１をオーバーハングさせて使うことが多い。その理由は、研磨パッド１１ａの縁までのドレッサスキャン動作では、研磨パッド１１ａの縁部分の削れ量が不足する傾向にあるからである。そうすると、研磨パッド１１ａの平坦度が劣化し、劣化した領域が基板Ｗの研磨面と重なると研磨性能に悪影響がでてしまう。従って、ドレッサ５１を研磨パッド１１ａの縁でオーバーハングさせる場合には、距離ｒ０をオーバーハングさせたドレッサ５１の外径と研磨パッド１１ａの中心間距離として扱うのが望ましい。

図６は、上記（３）式を満たす場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を示す図である。同図において、ドレッサ５１の始点は研磨パッド１１ａの中心（図５（ａ）相当）である。そして、ｄ＝１００［ｍｍ］、ｒ０＝５０［ｍｍ］としており、上記（３）式の右辺第２項ｄ／２πｒ０≒０．３２である。そして、図６（ａ），（ｂ）はＴｄｓ／Ｔｔｔ＝１．３２（＝１＋０．３２），１．６８（＝２−０．３２）の各ケースについて、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａの中心と縁との間を４往復した場合の、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の中心の軌跡を示している。

図６（ａ）に示すように、ドレッサ５１が１往復して研磨パッド１１ａの中心に戻ったとき、ドレッサ５１は研磨パッド１１ａ上において、始点位置Ｓ１から距離ｄだけドレッサ５１の軌跡前方にずれた位置Ｓ２にある。以降、ドレッサ５１が１往復する度に、距離ｄだけずれる。

図６（ｂ）に示すように、ドレッサ５１が１往復して研磨パッド１１ａの中心に戻ったとき、ドレッサ５１は研磨パッド１１ａ上において、始点位置Ｓ１から距離ｄだけドレッサ５１の軌跡後方ずれた位置Ｓ３にある。以降、ドレッサ５１が１往復する度に、距離ｄだけずれる。

このように、ドレッサ５１が自身の直径ｄずつずれながら往復するため、研磨パッド１１ａの周方向においてドレッシングされない領域を小さくすることができる。特に、ドレッサ５１の始点を研磨パッド１１ａの中心とすることで、研磨パッド１１ａの中心近傍を隈なくドレッシングできる。

なお、ドレッサ５１の始点を研磨パッド１１ａの縁としてもよいが、その場合、距離ｄに比べて円周２πｒ０の値が大きくなり、距離ｄずつずれながらドレッサ５１が円周２π
ｒ０を１周するのに多くの往復回数が必要となってしまう。よって、スキャン機構５６は、研磨パッド１１ａの中心近傍を始点としてドレッサ５１を揺動させるのが望ましい。

ところで、研磨パッド１１ａの径方向においてドレッシングされない領域を小さくするためには、ターンテーブル１１が１回転するたびに、ドレッサ５１が直径ｄずつ径方向に移動するのが望ましい。すなわち、ドレッサ５１の往復の平均スキャン速度をＶｄｓ［ｍｍ／ｓ］とすると、上記（１）〜（３）式の条件に加え、下記（４）式をさらに満たすのが望ましい。
Ｖｄｓ＝ｄ／Ｔｔｔ ・・・（４）

そこで、制御器６は、上記（１）〜（３）式のいずれかのみならず、上記（４）式をも満たすよう、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔおよび／またはドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを設定するのが望ましい。例えば、制御器６は、平均スキャン速度Ｖｄｓがｄ／Ｔｔｔに最も近くなるよう、上記（２），（３）式のｎを選択してもよい。

また、ドレッサ５１の揺動距離（１往復での移動距離）をＬ［ｍｍ］（図１におけるドレッサアーム５５の長さおよび揺動の角度で定まる）とし、ドレッサ５１の加減速を無視すると、ドレッサ５１の平均スキャン速度Ｖｄｓは下記（５）式で表される。
Ｖｄｓ＝Ｌ／Ｔｄｓ ・・・（５）
上記（４），（５）式から下記（６）式が導かれる。
Ｔｄｓ／Ｔｔｔ＝Ｌ／ｄ ・・・（６）

通常のドレッサ５１は交換可能であることから、制御器６が上記（１）〜（３）式のいずれかを満たすようターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔおよび／またはドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを設定し、かつ、上記（６）式を満たす直径ｄを有するドレッサ５１を用いるようにしてもよい。これにより、上記（４）式が満たされる。

ところで、上述したように、ドレッシングのタイミングとして並列処理と直列処理が考えられる。上記（１）〜（３）式では、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔおよびドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓが制御され得るが、次に説明するように、並列処理の場合はドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓの設定自由度が高く、直列処理の場合はターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔの設定自由度が高い。

直列処理の場合、ドレッシングを行う期間、すなわち、基板Ｗの研磨と次の基板Ｗの研磨との間の期間はオーバーヘッドタイムであるため、それほど長くするわけにはいかない。具体的には、この期間は１２〜１６秒程度である。この短い期間内にドレッサ５１をある程度の回数往復させなければ、十分に研磨パッド１１ａをドレッシングできない。制御器６は、これらの制約下で、上記（１）〜（３）式のいずれかを満たすようターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔおよび／またはドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを設定する。

具体的には、上記ドレッシングを行う期間をＴ０とし、ドレッサ５１の最小往復回数をｍ回とすると、制御器６は下記（７）式を満たすよう、ドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを設定する。
Ｔｄｓ≦Ｔ０／ｍ ・・・（７）

すなわち、ドレッサ５１をｍ回以上往復させるためには、制御器６はドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを極端に大きく設定することはできず、上記（７）式に基づくスキャン周期Ｔｄｓの上限値Ｔ０／ｍが存在する。

その一方で、ドレッシング中には基板Ｗの研磨が行われないので、ターンテーブル１１
の回転周期Ｔｔｔにはそれほど制限はない。そこで、制御器６は、まず上記（７）式を満たすようドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを設定し、その上で、上記（１）〜（３）式のいずれかを満たすようターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔを設定することができる。

ただし、回転周期Ｔｔｔを短くしすぎると、ドレッシング液供給ノズル４から供給されるドレッシング液の影響でドレッサ５１が浮き上がり（ハイドロプレーニング現象と呼ばれる）、研磨パッド１１ａが削られなくなることがある。そのため、回転周期Ｔｔｔはハイドロプレーニング現象が発生しない範囲で設定する必要がある。

並列処理の場合、ドレッシング中に基板Ｗの研磨も行われている。そのため、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔは基板Ｗの研磨条件で定められ、ドレッシングの都合で設定するのは難しい。その一方で、ドレッシングを行う期間を短くする必要はないので、ドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓにはそれほど制限はない。よって、制御器６は、基板Ｗの研磨条件で定まるターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔに対して、上記（１）〜（３）式のいずれかを満たすようドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを設定することができる。

なお、直列処理であっても並列処理であっても、制御器６はドレッサ５１の往復周期Ｔｓを極端に小さく設定することはできない。スキャン機構５６、より具体的には、揺動モータドライバ５６２や揺動モータ５６３の能力に応じた、ドレッサ５１の移動速度の限界があるためである。

以下、図７を用いて具体例を説明する。本例では、ドレッサ５１の直径ｄ＝１００［ｍｍ］、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔ＝０．６６６［ｓ］、ドレッサ５１の始点（研磨パッド１１ａの中心とする）と研磨パッド１１ａの中心との距離ｒ０＝５０［ｍｍ］、ドレッサ５１の往復距離Ｌ＝６２０［ｍｍ」を仮定している。この状況で、上記（３）式を満たすドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを算出する。

上記（３）式に数値を代入すると下記（３’），（３’’）式が得られる。
Ｔｄｓ＝Ｔｔｔ（ｎ＋ｄ／２πｒ０）≒０．６６６（ｎ＋０．３１８８）
≒３．５４， ４．２１， ４．８７［ｓ］（ｎ＝５，６，７） ・・・（３’）
Ｔｄｓ＝Ｔｔｔ（ｎ−ｄ／２πｒ０）≒０．６６６（ｎ−０．３１８８）
≒３．１２， ３．７８， ４．４５［ｓ］（ｎ＝５，６，７） ・・・（３’
’）

ここで、さらに上記（４）式を満たすドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを検討する。上記（４）式に数値を代入すると下記（４’）式が得られる。
Ｖｄｓ＝ｄ／Ｔｔｔ≒１５０［ｍｍ／ｓ］ ・・・（４’）
また、ドレッサ５１の加減速を無視し、上記（５）式に数値および上記（４’）式の結果を代入すると下記（５’）式が得られる。
Ｔｄｓ＝Ｌ／Ｖｄｓ≒４．１３３［ｓ］ ・・・（５’）

正確性を向上するために、ドレッサ５１の加減速を考慮する。研磨パッド１１ａの中心および縁付近での加速度を５００ｍｍ／ｓ²とすると、上記ドレッサ５１のスキャン速度
Ｖｄｓ＝１５０［ｍｍ／ｓ］に達するまでに要する時間は０．３［ｓ］である。そして、１往復において加減速が４回発生するため、加減速の合計時間は１．２［ｓ］である。よって、ドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓは下記（５’’）式となる。
Ｔｄｓ≒（Ｌ−（Ｖｄｓ＊加減速の合計時間／２））／Ｖｄｓ＋加減速の合計時間
＝（６２０−（１５０＊１．２）／２）／１５０＋１．２
＝４．７３［ｓ］ ・・・（５’’）

したがって、この値４．７３［ｓ］に近いのは上記（３’）式の４．８７（ｎ＝７）である。よって、制御器６はドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓを４．８７［ｓ］とするのが最適である。Ｔｄｓ／Ｔｔｔ＝４．８７／０．６６６＝７．３１となり非整数である。

このように、第１の実施形態では、ターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔおよびドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓについて、ドレッシング時に、Ｔｄｓ／ＴｔｔおよびＴｔｔ／Ｔｄｓが非整数となるようにする。そのため、研磨パッド１１ａの多くの位置をドレッシングでき、研磨パッド１１ａを均一にできる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態は、ドレッサ５１の軌跡が重ならないこと、言い換えると、研磨パッド１１ａのできる限り多くの位置を磨くことに主眼を置いていた。これに対し、次に説明する第２の実施形態では、ドレッサ５１の位置に応じて研磨パッド１１ａの削り量が変動するのを抑えるものである。

単位時間当たりにドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る量（以下、単に「削りレート」ともいう）は、ドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの間の相対速度Ｖに比例する。なお、本実施形態では、ドレッサ５１がターンテーブル１１より十分に小さいとして、ドレッサ５１の中心における相対速度Ｖを考える。また、ドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの間の摩擦係数が一定とすると、削りレートは研磨パッド１１ａに対するドレッサ５１の押圧力Ｆにも比例する。結局、削りレートは相対速度Ｖと押圧力Ｆとの積に比例する。

一方、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａ上のある位置を削っている時間（以下、単に「削り時間」ともいう）は、研磨パッド１１ａ上の当該位置の速度に反比例する。この速度は、研磨パッド１１ａ上の当該位置（つまりドレッサ５１がある位置）の、研磨パッド１１ａの中心からの距離ｒに比例する。結局、削り時間はドレッサ５１と研磨パッド１１ａの中心との距離ｒに反比例する。
上記相対速度Ｖ、押圧力Ｆおよび距離ｒは時々刻々と変化し得るため、時刻ｔにおける値をそれぞれＶ（ｔ），Ｆ（ｔ），ｒ（ｔ）と表記する。

ドレッサ５１が研磨パッド１１ａ上のある位置を削る量（以下、単に「削り量」ともいう）は、削りレートと、削り時間との積である。以上から、削り量は、相対速度Ｖ（ｔ）と押圧力Ｆ（ｔ）との積に比例し、かつ、距離ｒ（ｔ）に反比例する。よって、本実施形態では、ドレッサ５１の位置（すなわち時刻ｔ）によらず削り量が一定となるよう、制御器６は下記（７）式を満たすような制御を行う。
Ｖ（ｔ）Ｆ（ｔ）／ｒ（ｔ）＝一定 ・・・（７）
距離ｒ（ｔ）の制御は困難であるので、制御器６は上記（７）式を満たすよう相対速度Ｖ（ｔ）および／または押圧力Ｆ（ｔ）を制御する。

本実施形態ではドレッサ５１の中心における相対速度Ｖ（ｔ）を考えているので、相対速度Ｖ（ｔ）は、ターンテーブル１１の速度（つまり２πｒ（ｔ）／Ｔｔｔ＝２πｒ（ｔ）＊Ｎｔｔ／６０）およびドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓ［ｍｍ／ｓ］で定まる。よって、制御器６は、相対速度Ｖ（ｔ）を制御する場合、ターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔおよび／またはドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓを調整すればよい。

ただし、本実施形態では、ドレッサ５１は研磨パッド１１ａの中心と縁との間を直線状ではなく円弧状に往復しており、ドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓは径方向成分のみならず周方向成分を有する。その場合、制御器６は、ドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓではなく、ターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔを調整するのが望ましい。

ターンテーブル１１の回転方向と、ドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓの周方向成分とが一致する場合、相対速度Ｖ（ｔ）は小さくなり、削りレートが小さくなる。削り時間を長くするためにドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓを小さくしてしまうと、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａ上を往復する回数が減って十分にドレッシングできない。そのため、制御器６は、上記（７）式を満たすべく、ドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓは一定とし、ターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔを調整するのが望ましい。

また、ターンテーブル１１の回転方向と、ドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓの周方向成分が反対方向である場合、相対速度Ｖ（ｔ）は大きくなる。よって、削りレートが大きくなる。削り時間を短くするためにドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓを大きくしてしまうと、相対速度Ｖ（ｔ）がさらに大きくなってしまう。そのため、制御器６は、上記（７）式を満たすべく、やはりドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓは一定とし、ターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔを調整するのが望ましい。

よって、上記（７）式を満たすための制御の一例として、制御器６は、押圧力Ｆ（ｔ）を一定とし、距離ｒ（ｔ）に応じて、ターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔを随時調整することが考えられる。この場合、ドレッシングのタイミングとしては直列処理を採用するのが望ましい。並列処理では、ターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔは研磨条件で定められ、ドレッシングの都合で設定するのは難しいためである。

また、上記（７）式を満たすための制御の別の例として、制御器６は、ターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔを一定とし、距離ｒ（ｔ）に応じて、押圧力Ｆ（ｔ）を調整してもよい。この場合、ドレッシングのタイミングとしては、直列処理でも並列処理でも構わない。

なお、ドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの接触面積は一定であるため、押圧力Ｆ（ｔ）は研磨パッド１１ａに対するドレッサ５１の圧力Ｐ（ｔ）に比例する。そのため、上記（７）式において、押圧力Ｆ（ｔ）に代えて圧力Ｐ（ｔ）を用いてもよい。

このように、第２の実施形態では、Ｖ（ｔ）Ｆ（ｔ）／ｒ（ｔ）が一定となるよう制御する。そのため、ドレッサ５１の位置に関わらず研磨パッド１１ａの削り量を一定にできる。

なお、本実施形態は、第１の実施形態と組み合わせてもよい。つまり、上記（１）〜（３）式のいずれか（場合によっては上記（４）式も）を満たし、かつ、Ｖ（ｔ）Ｆ（ｔ）／ｒ（ｔ）が一定となるよう制御してもよい。

（第３の実施形態）
上述した第２の実施形態では、ドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの間の摩擦係数が一定としていた。しかしながら、実際には摩擦係数が変動することもある。そこで、次に説明する第３の実施形態では、摩擦係数の変動も考慮した制御を行うものである。

一般に、２物体間の摩擦係数はこれらの相対速度および互いの押圧力に応じて変動する。この関係はストライベックカーブと呼ばれる。本実施形態においては、ドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの間の摩擦係数ｚは、相対速度Ｖと、研磨パッド１１ａに対するドレッサ５１の押圧力Ｆに応じて変動する。

図８は、ストライベックカーブを模式的に示す図である。横軸は、相対速度Ｖと押圧力Ｆとの比Ｖ／Ｆであり、縦軸は摩擦係数ｚである。図示のように、比Ｖ／Ｆによらず摩擦
係数ｚがほぼ一定である領域ａと、比Ｖ／Ｆに応じて摩擦係数ｚが変動する領域ｂ〜ｅがある。ドレッサ５１が領域ａで動作していれば、ドレッサ５１の位置に応じて相対速度Ｖが変動しても、摩擦係数ｚは一定である。よって、制御器６は、摩擦係数ｚと比Ｖ／Ｆとの関係をモニターし、ドレッサ５１が領域ａで動作するよう、相対速度Ｖおよび／または押圧力Ｆを調整すればよい。この関係は次のようにしてモニターでき、制御器６はこの関係を不図示のディスプレイに表示してもよい。

押圧力Ｆ（ｔ）は、電空レギュレータ５３１からシリンダ５３２に供給される圧力Ｐとシリンダ５３２の面積との積から（あるいは、ドレッサ５１とシリンダ５３２間の軸上に設けたロードセル（不図示）から）取得される。なお、押圧力Ｆと上記圧力Ｐは比例するため、押圧力Ｆに代えて圧力Ｐを用いてもよいのは上述の通りである。

本実施形態ではドレッサ５１の中心における相対速度Ｖ（ｔ）を考えているので、相対速度Ｖは、ターンテーブル１１の速度（つまり２πｒ（ｔ）／Ｔｔｔ＝２πｒ（ｔ）＊Ｎｔｔ／６０、ｒ（ｔ）はドレッサ５１と研磨パッド１１ａの中心との距離）、およびドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓ（つまりＬ／Ｔｄｓ、Ｌはドレッサ５１の１往復における揺動距離）で定まる。ターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔおよびドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓは、制御器６が制御可能であるため、制御器６が把握できる。ドレッサ５１の往復距離Ｌは既知である。距離ｒ（ｔ）はスキャン機構５６の検出器により検出される。

摩擦係数ｚは、押圧力Ｆと、実際にドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る力ｆとの比ｆ／Ｆである。削る力ｆは、研磨パッド１１ａに作用する水平方向の力Ｆｘとほぼ等しいので、ドレッシングによるターンテーブル１１のトルク（ターンテーブル１１のトルクＴｒと、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａに接触しない場合の定常トルクＴｒ０との差分）を、距離ｒで除すことで取得される。ここで、トルクＴｒは、電流検出器１２３によって検出される駆動電流Ｉと、ターンテーブルモータ１２２に固有のトルク定数Ｋｍ［Ｎｍ／Ａ］とを乗じることで取得される。

以上のようにして、摩擦係数ｚ、相対速度Ｖ（ｔ）および押圧力Ｆを時刻ｔごとに取得することで摩擦係数ｚをモニターでき、制御器６はドレッサ５１がストライベック曲線におけるどの領域で動作しているかを把握できる。よって、ドレッサ５１が領域ｂ〜ｅで動作している場合、制御器６は、ドレッサ５１が領域ａで動作するよう、押圧力Ｆ（または圧力Ｐ）および／または相対速度Ｖ（ｔ）を制御すればよい。結果として、ドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの間の摩擦係数が一定となり、研磨パッド１１ａを均一にできる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態における制御器６は、第１〜第３の実施形態のいずれかで設定された条件でターンテーブル１１およびドレッサ５１を制御する。ただし、ドレッサ５１および研磨パッド１１ａの摩耗を防ぐために、制御器６は、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａとは接触せずに研磨パッド１１ａの上方にある状態で、ターンテーブル１１およびドレッサ５１を動作させる。いわゆる「空レシピ」と呼ばれるものである。

上記の条件は計算上得られる条件であるが、実際には、研磨装置のハードウェア制約や通信速度、ソフトウェア処理の都合で、条件通りにターンテーブル１１およびドレッサ５１が動作できないこともある。そこで、制御器６は空レシピを用いて動作させ、実際のターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔ、ドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓ、ドレッサ５１の位置ｒを定期的に取得する。そして、これらの値に基づいて、制御器６は、図２〜４および図６に示すような、研磨パッド１１ａ上でのドレッサ５１の軌跡を算出する。この軌跡がディスプレイに表示されてもよい。
この軌跡に基づいて、研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできるか否かを判断できる。この判断は人手で行ってもよいし制御器６が行ってもよい。

このように、本実施形態では、制御器６は空レシピを用いてターンテーブル１１およびドレッサ５１を動作させる。そのため、ターンテーブル１１およびドレッサ５１を摩耗させることなく、設定された条件で動作させた際に研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできるか否かをチェックできる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態における制御器６は自立制御を行うものである。本実施形態における制御器６は、研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできるドレッシング条件と、均一にドレッシングできないドレッシング条件とを予めデータベースに保持しているものとする。前者は、例えば上記（１）〜（３）式を満たし、かつ、第４の実施形態で示したチェックによって良い結果が得られた条件である。後者は、例えば上記（１）〜（３）式を満たさない条件や、満たしたとしても第４の実施形態で示したチェックによって良い結果が得られなかった条件である。

なお、ここでのドレッシング条件とは、例えばターンテーブル１１の回転周期Ｔｔｔ、ドレッサ５１のスキャン周期Ｔｄｓ、ドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓ、押圧力Ｆ（ｔ）、圧力Ｐ（ｔ）など、あるいはこれらの関係である。

図９は、第５の実施形態における制御器６の処理動作の一例を示すフローチャートである。制御器６はドレッシング条件を設定する際の制約条件を受け取る（ステップＳ１）。制約条件は、例えば直列処理を行う場合のターンテーブル１１の回転速度Ｎｔｔや、研磨装置のマシンコンスタント（ドレッサ５１のスキャン速度Ｖｄｓの最大値など）である。

続いて、制御器６は、データベースを参照し、制約条件を満たし、研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできるドレッシング条件の有無を確認する（ステップＳ２）。
有る場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、制御器６は該当するドレッシング条件を出力する（ステップＳ３）。

無い場合（ステップＳ２のＮＯ）、制御器６は上述した第１〜第３の実施形態での手法でドレッシング条件を算出する（ステップＳ４）。そして、制御器６はデータベースを参照し、算出された結果が、研磨パッド１１ａを均一にできないドレッシング条件と一致しないか確認する（ステップＳ５）。一致してしまう場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御器６は別のドレッシング条件を算出する（ステップＳ４）。一致しない場合、第４の実施形態で説明したチェックを行う（ステップＳ６）。

得られたドレッサ５１の軌跡に基づき、研磨パッド１１ａを均一にできないと判断される場合（ステップＳ６のＮＯ）、別のドレッシング条件を算出する（ステップＳ４）。

得られたドレッサ５１の軌跡に基づき、研磨パッド１１ａを均一にできると判断される場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、ステップＳ４で算出されたドレッシング条件をデータベースに追加する（ステップＳ７）し、出力する（ステップＳ３）。

なお、ステップＳ６の空レシピを用いたチェックの後、さらに実際にドレッシングを行って研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできることを確認してもよい。また、一部のステップを省略するなど、図９のフローチャートを適宜変更してもよいのは言うまでもない。

このように、第５の実施形態では、制御器６が自立制御を行う。そのため、効率よく研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできるドレッシング条件を得ることができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１１ ターンテーブル
１１ａ 研磨パッド
１２ ターンテーブル回転機構
５１ ドレッサ
５３ 押圧機構
５６ スキャン機構
６ 制御器

Claims (10)

1. 基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、
   前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、
   前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、
   前記研磨パッドに対して前記ドレッサを押圧させる押圧機構と、
   前記ドレッサを前記研磨パッドの第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備え、
   時刻ｔにおいて、前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の相対速度をＶ（ｔ）、前記ターンテーブルの中心と前記ドレッサの中心との距離をｒ（ｔ）、前記研磨パッドに対する前記ドレッサの押圧力または圧力をＡ（ｔ）とすると、Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定である、研磨装置。
2. Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定となるよう、前記Ｖ（ｔ）および／または前記Ａ（ｔ）を制御する制御器を備える、請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の摩擦係数が一定となるよう、前記Ｖ（ｔ）および／または前記Ａ（ｔ）を制御する制御器を備える、請求項１に記載の研磨装置。
4. 前記制御器は、前記Ｖ（ｔ）と、前記Ａ（ｔ）と、前記ドレッサが前記研磨パッドを実際にドレッシングする力と、に基づいて前記摩擦係数を算出する、請求項３に記載の研磨装置。
5. 前記ドレッサが前記研磨パッドに接触しない状態で、前記ターンテーブル回転機構を制御して前記ターンテーブルを回転させるとともに、前記スキャン機構を制御して前記ドレッサをスキャンさせ、前記研磨パッド上での前記ドレッサの軌跡をモニターする制御器を備える、請求項１に記載の研磨装置。
6. 基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、
   前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、
   前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、
   前記研磨パッドに対して前記ドレッサを押圧させる押圧機構と、
   前記ドレッサを前記研磨パッドの第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備えた研磨装置の制御方法であって、
   時刻ｔにおいて、前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の相対速度をＶ（ｔ）、前記ターンテーブルの中心と前記ドレッサの中心との距離をｒ（ｔ）、前記研磨パッドに対する前記ドレッサの押圧力または圧力をＡ（ｔ）とすると、Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定となるよう、前記ターンテーブル回転機構、前記押圧機構および前記スキャン機構を制御する、研磨装置の制御方法。
7. 基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、
   前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、
   前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、
   前記研磨パッドに対して前記ドレッサを押圧させる押圧機構と、
   前記ドレッサを前記研磨パッド上の第１位置と第２位置との間をスキャンさせるスキャン機構と、を備える研磨装置におけるドレッシング条件を出力する方法であって、
   制約条件を受信するステップと、
   前記研磨パッドを均一にドレッシングできるドレッシング条件である第１条件と、前記研磨パッドを均一にドレッシングできないドレッシング条件である第２条件と、を予め記憶したデータベースを参照し、前記制約条件満たす前記第１条件が記憶されている場合に、その第１条件を出力するステップと、
   前記制約条件を満たす前記第１条件が記憶されていない場合に、ドレッシング条件を算出するステップと、
   前記データベースを参照し、前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件とが一致しない場合に、算出された前記ドレッシング条件を出力するステップと、を備え、
   前記ドレッシング条件を算出するステップでは、時刻ｔにおいて、前記ドレッサと前記研磨パッドとの間の相対速度をＶ（ｔ）、前記ターンテーブルの中心と前記ドレッサの中心との距離をｒ（ｔ）、前記研磨パッドに対する前記ドレッサの押圧力または圧力をＡ（ｔ）とすると、Ｖ（ｔ）Ａ（ｔ）／ｒ（ｔ）が略一定となるよう、前記ドレッシング条件を算出する、ドレッシング条件出力方法。
8. 前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件と、が一致しない場合に、前記算出されたドレッシング条件を前記データベースに追加するステップを備える、請求項７に記載のドレッシング条件出力方法。
9. 前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件と、が一致しない場合に、前記算出されたドレッシング条件にて、前記ドレッサが前記研磨パッドに接触しない状態で、前記ターンテーブル回転機構を制御して前記ターンテーブルを回転させるとともに、前記スキャン機構を制御して前記ドレッサをスキャンさせ、前記研磨パッド上での前記ドレッサの軌跡をモニターすることで、前記研磨パッドを均一にドレッシングできるか否かをチェックするステップを備え、
   このチェックの結果、前記研磨パッドを均一にドレッシングできる場合に、前記算出されたドレッシング条件を出力する、請求項７または８に記載のドレッシング条件出力方法。
10. 前記算出されたドレッシング条件と、前記第２条件と、が一致する場合に、別のドレッシング条件を算出するステップを備える、請求項７乃至９の何れかに記載のドレッシング条件出力方法。

Images