JP5990074B2 - 研磨装置 - Google Patents
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Description
500に電力を供給する3相ケーブル520のうちの1相、例えばV相に電流変換器(CT)522を介在させて、モータ電流を検出する。電動モータ500への電流供給線に流れるモータ電流は、電流計524でV相に流れるその電流値が検出され、図示しない研磨装置の制御回路の終点検出手段に送られ、その電流値の変化から研磨の終点が判定されている。
研磨テーブルと、
該研磨テーブルを回転駆動する第1の電動モータと、
被加工物を保持可能な基板保持部と、
該基板保持部を回転駆動する第2の電動モータとを備え、
前記第1の電動モータにより前記研磨テーブルを回転させると共に、前記第2の電動モータにより前記基板保持部を回転させて、前記被加工物を前記基板保持部で保持しつつ前記研磨テーブルに押圧し研磨して該被加工物の表面を平坦化できるようになっており、
前記第1及び第2の電動モータのうち少なくとも一方の電動モータは、複数相の巻線を備え、
前記研磨装置は、前記各相の電流割合に差を付ける重み付けを行う重み付け部と、前記重み付け部により重み付けを大きく設定された相の電流の変化を検知することによって、前記研磨により生じる前記電動モータのトルク変動を検出する検出部とを備えた、研磨装置を提供するものである。
前記研磨装置において、前記第1の電動モータが、少なくともU相とV相とW相の3相の巻線を備えてもよい。
前記研磨装置において、前記重み付け部は、1つの相に重み付けを大きく設定してもよい。
前記研磨装置において、前記重み付け部は、電流アンプから構成してもよい。
前記研磨装置において、前記研磨装置は、前記第1の電動モータを制御するための第1のインバータ装置を備えることができる。
該第2のインバータ装置から出力された電流を、前記第1のインバータ装置の出力電流に加えるスイッチング回路とを備えることができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す図である。
2相‐3相変換器106は、速度補償器104によって生成された電流指令信号と、電気角信号生成器108によって生成された電気角信号とに基づいて、U相電流指令信号、及びV相電流指令信号を生成する。すなわち、2相‐3相変換器106は、第1の電動モータ14の回転位置の検出値に基づいて生成された電気角信号と速度補償器104によって生成された電流の指令信号とに基づいて、各相のうちの少なくとも2つの相の電流指令値を生成する変換器である。
U相電流補償器110は、2相‐3相変換器106から出力されたU相電流指令信号Iucと、電流センサ132によって検出されてフィードバックされたU相検出電流Iu*との偏差に相当するU相電流偏差信号に基づいて、U相の電流補償を行う。U相電流補償器110は、例えばPI制御器、又はPID制御器で構成することができる。U相電流補償器110は、PI制御又はPID制御を用いてU相電流の補償を行い、補償された電流に相当するU相電流信号を生成する。
V相電流補償器114は、2相‐3相変換器106から出力されたV相電流指令信号Ivcと、電流センサ134によって検出されてフィードバックされたV相検出電流Iv*との偏差に相当するV相電流偏差信号に基づいてV相の電流補償を行う。V相電流補償器114は、例えばPI制御器、又はPID制御器で構成することができる。V相電流補償器114は、PI制御又はPID制御を用いてV相電流の補償を行い、補償された電流に相当するV相電流信号を生成する。
指令信号(各相の電流割合の指令信号)を入力する。例えば、重み付け設定器300は、U相に0.8、V相に1.2、W相に1.0の重み付けを与える。
終点検出部30は、センサアンプ32から出力された検出電流信号に基づいて、半導体ウエハ18の研磨の終点を判定する。より具体的には、終点検出部30は、センサアンプ32から出力された検出電流信号の変化に基づいて半導体ウエハ18の研磨の終点を判定する。
大きくなった又は小さくなったことを検出することにより半導体ウエハ18の研磨の終点を判定する。また、終点検出部30は、モータ電流の微分値の変化に基づいて半導体ウエハ18の研磨の終点を判定することもできる。
オペレータは、入力部200を介して、第1及び第2の電動モータ14、22を駆動して、研磨装置を稼働させる。半導体ウエハ18の研磨状態に応じて、第1の電動モータ14に要求されるトルクが変動することになるが、ターンテーブル12は一定の速度で回転させる必要がある。このため、速度補償器104は、PID制御などによって、第1の電動モータ14の各巻線に流す電流を制御する。速度補償器104は、半導体ウエハ18の研磨状態に応じて電動モータ14に要求されるトルクが変動しても、第1の電動モータ14を一定の速度で回転駆動するので、ターンテーブル12は一定の速度で回転する。すなわち、入力部200に設定された速度指令と、微分器102で生成された第1の電動モータ14の実際の速度との間の差分に基づき、速度補償器104は、PID制御などにより各相の巻線に流すべき電流指令値を演算し、各相の電流指令を出力する。
100は、U相をプロットしたものであり、線図150は、W相をプロットしたものであり、線図200はV相をプロットしたものである。このようにV相に重み付け制御をした場合、図4に示されているように線図200の傾きが大きくなり、わずかな負荷トルク変動に対して、大きな電流変化を検出することができる。
<第2実施形態>
図5は、本発明の第2実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す図である。第2実施形態の研磨装置は、第1実施形態と比較して、重み付け設定器、及び2相‐3相変換器の態様が異なるだけであり、その他の構成は第1実施形態と同様である。そこで、第2実施形態では、重み付け設定器、及び2相‐3相変換器のみを説明し、その他の構成については説明を省略する。
V相)の電流を他の相に対して大きくすることができる。したがって、第1の電動モータ14の回転負荷変動に対するV相の電流感度を向上させることができる。その結果、第1の電動モータ14の回転負荷変動が発生したときに重み付けの大きな相の電流は大きく変動することとなるので終点検知の感度を改善することができる。
<第3実施形態>
図6は、本発明の第3実施形態に係るブロック図である。
プ564と、W相電流アンプ566とを備えている。U相電流アンプ562、V相電流アンプ564、及びW相電流アンプ566は、インバータ装置550と第1の電動モータ14との間(インバータ装置550の後段)に設けられ、第1の電動モータ14の各相の電流を個別に増幅して第1の電動モータ14へ供給する増幅器である。重み付け部560は、インバータ装置550と接続されており、インバータ装置550から出力された電流は、重み付け部560で各相に流れる電流が所定の割合だけ増幅されて、電動モータ14に供給される。インバータ装置550のU相ケーブル、V相ケーブル、W相ケーブルは、それぞれ、重み付け部560のU相電流アンプ562、V相電流アンプ564と、W相電流アンプ566に接続されており、制御部570からの指令に基づいて、重み付け部560は、各相の電流振幅に差を付けるようにしている。例えば、V相に流れる電流だけ増幅し、U相とW相に流れる電流を増幅しない構成を採用した場合、重み付け部560は、V相電流アンプ564だけで構成することができる。
オペレータは、入力部590を介して、第1及び第2の電動モータ14、22を駆動して、研磨装置を稼働させる。半導体ウエハ18の研磨状態に応じて、電動モータ14に要求されるトルクが変動することになるが、ターンテーブル12は一定の速度で回転させる必要がある。このため、制御部570の補償器572がPID制御により、電動モータ14の各巻線に流れる電流が制御され、半導体ウエハの研磨状態に応じて電動モータ14に要求されるトルクが変動しても、電動モータ14は一定の速度で回転駆動され、ターンテーブル12は一定の速度で回転する。すなわち、入力部590に設定された速度指令と、
速度センサ16で検出された電動モータ14の実際の速度との間の差分に基づき、補償器は、PID制御により各相の巻線に流すべき電流指令値を演算し、補償器572から各相の電流指令値が出力される。
<第4実施形態>
なお、上記実施形態において、電流アンプをパワートランジスタなどから構成したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。図8は、本発明の第4実施形態に係る電流アンプのブロック図である。図8に示されているように、複数台(例えば2台)のインバータ装置600、610を並列接続し、この2台のインバータ装置間にスイッチング回路620を設ける構成とすることができる。V相の電流を重み付けする場合、スイッチング回路620により2台のインバータのV相間を閉じて、電動モータのV相巻線に流れる電流を重畳させることができる。なお、インバータ装置600、610の各々は、図7に示したインバータ装置と同様の構成となっている。
<第5実施形態>
図9は、本発明の第5実施形態に係る電流アンプのブロック図である。図9に示されているように、インバータ装置600、610の出力側のそれぞれに変圧器630、640
を設けて、電流値をさらに増幅させるようにしてもよい。
12 ターンテーブル
14 第1の電動モータ
16 速度センサ
18 半導体ウエハ
20トップリング
22 第2の電動モータ
30 終点検出装置
50 インバータ装置
100 モータドライバ
200 入力部
300 重み付け設定器
Claims (13)
- 被加工物の表面を平坦化するための研磨装置であって、
研磨テーブルと、
該研磨テーブルを回転駆動する第1の電動モータと、
被加工物を保持可能な基板保持部と、
該基板保持部を回転駆動する第2の電動モータとを備え、
前記第1の電動モータにより前記研磨テーブルを回転させると共に、前記第2の電動モータにより前記基板保持部を回転させて、前記被加工物を前記基板保持部で保持しつつ前記研磨テーブルに押圧し研磨して該被加工物の表面を平坦化できるようになっており、
前記第1及び第2の電動モータのうち少なくとも一方の電動モータは、複数相の巻線を備え、
前記研磨装置は、前記各相の電流割合に差を付ける重み付けを行う重み付け部と、前記重み付け部により重み付けを大きく設定された相の電流の変化を検知することによって、前記研磨により生じる前記電動モータのトルク変動を検出する検出部とを備えたことを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1に記載の研磨装置において、さらに、
前記検出部で検出された前記電動モータのトルク変動に基づいて、前記被加工物の表面の平坦化を示す研磨加工の終点を検出する終点検出部を備えたことを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1又は2に記載の研磨装置において、
前記第1及び第2の電動モータのうち少なくとも一方の電動モータは、少なくともU相とV相とW相の3相の巻線を備えたことを特徴とする、研磨装置。 - 請求項3に記載の研磨装置において、
前記第1の電動モータが、少なくともU相とV相とW相の3相の巻線を備えたことを特徴とする、研磨装置。 - 請求項4に記載の研磨装置において、
前記第1の電動モータは、同期式又は誘導式のACサーボモータであることを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の研磨装置において、
前記重み付け部は、1つの相に重み付けを大きく設定することを特徴とする、研磨装置。 - 請求項6に記載の研磨装置において、
前記1つの相は、V相であることを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の研磨装置において、
前記重み付け部は、電流アンプから構成されていることを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1に記載の研磨装置において、
前記研磨装置は、前記第1の電動モータを制御するための第1のインバータ装置を備えていることを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1に記載の研磨装置において、
前記重み付け部は、
前記第1のインバータ装置に並列に接続され前記第1の電動モータを制御するための第2のインバータ装置と、
該第2のインバータ装置から出力された電流を、前記第1のインバータ装置からの出力電流に加えるスイッチング回路とを備えていることを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1に記載の研磨装置において、さらに、
前記第1及び第2の電動モータのうち少なくとも一方の電動モータを駆動するモータドライバを備え、
該モータドライバは、前記各相のそれぞれの電流指令値と前記電動モータに供給される実際の電流値との偏差に基づいて、前記各相の電流を補償する電流補償器を有し、
前記重み付け部は、前記電流補償器に対して前記各相の電流割合の指令信号を入力し、
前記電流補償器は、前記重み付け部から入力された電流割合の指令信号に基づいて、前記各相の電流割合に差を付けることを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1に記載の研磨装置において、さらに、
前記第1及び第2の電動モータのうち少なくとも一方の電動モータを駆動するモータドライバを備え、
該モータドライバは、
前記電動モータの回転位置の検出値に基づいて前記電動モータの回転速度を求める演算器と、
入力インターフェースを介して入力された前記電動モータの回転速度の指令値と前記演算器によって求められた前記電動モータの回転速度との偏差に基づいて、前記電動モータへ供給する電流の指令信号を生成する速度補償器と、
前記電動モータの回転位置の検出値に基づいて生成された電気角信号と前記速度補償器によって生成された電流の指令信号とに基づいて、前記各相のうちの少なくとも2つの相の電流指令値を生成する変換器と、を有し、
前記重み付け部は、前記変換器に対して前記各相のうちの少なくとも2つの相の電流割合の指令信号を入力し、
前記変換器は、前記重み付け部から入力された電流割合の指令信号に基づいて、前記各相のうちの少なくとも2つの相の電流割合に差を付けることを特徴とする、研磨装置。 - 請求項1に記載の研磨装置において、さらに、
前記第1及び第2の電動モータのうち少なくとも一方の電動モータを駆動するインバータ装置を備え、
前記重み付け部は、前記インバータ装置の後段に設けられ該インバータ装置から出力された各相の電流を個別に増幅して前記電動モータへ供給する増幅器を有するとともに、前記各相の電流の増幅値の指令信号を受信し、
前記増幅部は、前記受信された電流の増幅値の指令信号に基づいて各相の電流を増幅することにより、前記各相の電流割合に差を付けることを特徴とする、研磨装置。
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