TW201412457A - 修整製程之監視方法及研磨裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種將對研磨墊的修整工作數值化，可在研磨墊的修整中監視墊修整之方法。本發明使支持研磨墊22的研磨台12旋轉；使修整器50在研磨墊22的半徑方向搖動，同時將修整器50壓抵於旋轉的研磨墊22並修整研磨墊22；在研磨墊22的修整中，算出表示在修整器50與研磨墊22之間運作的摩擦力與壓抵力的比率的工作係數Z；以及根據工作係數Z，監視研磨墊22的修整。

Description

修整製程之監視方法及研磨裝置
本發明是關於一種監視研磨晶圓等基板的研磨墊的修整製程方法及研磨裝置。
以化學機械研磨(CPM，Chemical Mechanical Polishing)裝置為代表的研磨裝置，藉由將研磨液供給至貼附於研磨台的研磨墊上，同時使研磨墊與基板表面相對移動，來研磨基板表面。為了維持研磨墊的研磨性能，需要以修整器(dresser)定期地修整(又稱為調節(conditioning))。
修整器具有修整面，該修整面在全面固定有鑽石粒子。修整器具有可裝卸的修整盤(dress disk)，此修整盤的下面為修整面。修整器以其軸心為中心旋轉，同時按壓研磨墊的研磨面，在此狀態下在研磨面上移動。旋轉的修整器輕微地削切研磨墊的研磨面，藉此研磨墊的研磨面被恢復。
以修整器在每單位時間削切的研磨墊的量(厚度)，被稱為切削率(cut rate)。此切削率較佳為在研磨墊的研磨面整體為均勻。為了獲得理想的研磨面，需要進行墊修整的方法調整。在此方法調整是調整修整器的旋轉速度以及移動速度，對於修整器的研磨墊的負重(以下稱為修整負重)等。
為了評價以修整器修整的研磨墊的表面狀態，需要將研磨墊從研磨台剝離並測量其厚度。再者，若不實際研磨基板，就不會知道研磨墊的表面狀態。因此，在墊修整的方法調整，耗費許多騙的研磨墊與時間。
藉由測量切削率或修正負重等，來評價修整製程的數個方法被提議。但是，這些方法是從修整結果以及修整負重來推定實際的修整製程，所以不能監視修整製程本身。
因此，本發明的目的在於提供一種將對研磨墊的修整工作數值化，可在研磨墊的修整中監視墊修整(墊調節)之方法及研磨裝置。
為了達成上述目的，本發明的一態樣為一種研磨墊修整之監視方法，其特徵在於：使支持研磨墊的研磨台旋轉；使修整器在前述研磨墊的半徑方向搖動，同時將前述修整器壓抵於旋轉的前述研磨墊並修整前述研磨墊；在前述研磨墊的修整中，算出表示在前述修整器與前述研磨墊之間運作的摩擦力與前述壓抵力的比率的工作係數；以及根據前述工作係數，監視前述研磨墊的修整。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述工作係數是從使前述研磨台旋轉的台馬達的力矩、前述修整器的對於前述研磨墊的壓抵力、以及從前述研磨台的旋轉中心到前述修整器為止的距離來算出。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述工作係數為Z，修整中的前述台馬達的力矩為Tt，前述修整器接觸前述研磨墊前的前述台馬達的初始力矩為Tt0，前述壓抵力為DF，前述修整器與前述研磨台中心的距離為St，前述工作係數是以Z=(Tt-Tt0)/(DF*St)來表示。
本發明的較佳態樣其特徵在於：藉由前述工作係數與特定閾值的比較，檢測前述研磨墊的修整異常。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述工作係數超過前述特定閾值時的前述修整器位置表示於前述研磨墊上所定義的二維平面上。
本發明的較佳態樣其特徵在於：藉由每單位時間的前述工作係數的變化量與特定閾值比較，檢測前述研磨墊的修整異常。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述工作係數的變化量超過前述特定閾值時的前述修整器位置表示於前述研磨墊上所定義的二維平面上。
本發明的較佳態樣其特徵在於：根據前述工作係數，決定前述修整器的剩餘壽命。
本發明的其他態樣為一種研磨裝置，其特徵在於具備：研磨台，支持研磨墊；台馬達，使前述研磨台旋轉；修整器，修整研磨墊；旋轉馬達，使前述修整器在前述研磨墊的半徑方向搖動；按壓機構，將前述 修整器壓抵於旋轉的前述研磨墊；墊監視裝置，監視前述研磨墊的修整，前述墊監視裝置在前述研磨墊的修整中，算出表示在前述修整器與前述研磨墊之間運作的摩擦力與前述壓抵力的比率的工作係數，根據前述工作係數，監視前述研磨墊的修整。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述墊監視裝置是從使前述研磨台旋轉的台馬達的力矩、前述修整器的對於前述研磨墊的壓抵力、以及從前述研磨台的旋轉中心到前述修整器為止的距離來算出前述工作係數。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述工作係數為Z，修整中的前述台馬達的力矩為Tt，前述修整器接觸前述研磨墊前的前述台馬達的初始力矩為Tt0，前述壓抵力為DF，前述修整器與前述研磨台中心的距離為St，前述工作係數是以Z=(Tt-Tt0)/(DF*St)來表示。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述墊監視裝置是藉由前述工作係數與特定閾值的比較，檢測前述研磨墊的修整異常。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述墊監視裝置是將前述工作係數超過前述特定閾值時的前述修整器位置表示於前述研磨墊上所定義的二維平面上。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述墊監視裝置是藉由每單位時間的前述工作係數的變化量與特定閾值比較，檢測前述研磨墊的修整異常。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述墊監視裝置是將前述工作係數的變化量超過前述特定閾值時的前述修整器位置表示於前述研磨墊上所定義的二維平面上。
本發明的較佳態樣其特徵在於：前述墊監視裝置是根據前述工作係數，決定前述修整器的剩餘壽命。
根據本發明，對研磨墊的修整工作在修整中被數值化為工作係數。因此，可以從工作係數監視、評價研磨墊的修整製程。
1‧‧‧研磨單元
2‧‧‧修整單元
3‧‧‧基座
5‧‧‧研磨液供給噴嘴
12‧‧‧研磨台
13‧‧‧台馬達
14‧‧‧馬達電流測量器
15‧‧‧馬達驅動器
16‧‧‧壓力計
17‧‧‧測力器(負重測量器)
18‧‧‧頂環軸
20‧‧‧頂環
22‧‧‧研磨墊
22a‧‧‧研磨面
31‧‧‧台旋轉編碼器
32‧‧‧修整旋轉編碼器
50‧‧‧修整器
50a‧‧‧修整盤
51‧‧‧修整軸
52‧‧‧自由軸承
53‧‧‧氣缸
55‧‧‧修整臂
56‧‧‧轉動馬達
58‧‧‧支軸
60‧‧‧墊監視裝置
90‧‧‧區域
C、O‧‧‧點
DF、Fx‧‧‧力
L‧‧‧距離
M、M+、M-‧‧‧力矩
W‧‧‧晶圓
V‧‧‧速度
α‧‧‧旋轉角度
θ‧‧‧轉動角度
第一圖係表示研磨晶圓等基板的研磨裝置的示意圖。
第二圖係概略地表示研磨墊與修整器的平面圖。
第三圖係表示修整器的示意圖，該修整器係用來說明修整研磨墊時的作用於修整器的力。
第四圖係表示在研磨墊以速度V移動時，從修整器作用於研磨墊的向下力的分佈的示意圖。
第五圖係用來說明假定在修整面上所分佈的不均勻力集中於研磨墊上的一點時，作用於修整器的力的力矩的圖。
第六圖係表示在研磨墊的修整中所取得的各種資料的圖。
第七圖係概略地表示研磨墊與修整器的平面圖。
第八圖係表示工作係數分佈的圖。
第九圖係表示在X-Y旋轉座標系上所定義的複數個區域的圖。
以下，參照圖式來詳細地說明關於本發明的實施形態。
第一圖係表示研磨晶圓等基板的研磨裝置的示意圖。如第一圖所示，研磨裝置具備：研磨台12，支持研磨墊22；研磨液供給噴嘴5，供給研磨液至研磨墊22上；研磨單元1，用來研磨晶圓W；以及修整單元2，修整(調節)使用於晶圓W研磨的研磨墊22。研磨單元1以及修整單元2被設置於基座3上。
研磨單元1具備頂環20，頂環20被連接於頂環軸18的下端。頂環20被構成為以真空吸附來保持晶圓W於其下面。頂環軸18以圖未顯示的馬達的驅動來旋轉，由於此頂環軸18的旋轉，頂環20以及晶圓W會旋轉。頂環軸18以圖未顯示的上下移動機構(例如由伺服馬達及滾珠螺桿所構成)，相對於研磨墊22來上下移動。
研磨台12被連接於配置在其下方的台馬達13。研磨台12以台馬達13在其軸心周圍旋轉。在研磨台12的上面貼附有研磨墊22，研磨墊22的上面構成研磨晶圓W的研磨面22a。
研磨裝置更具備：馬達驅動器15，供給電流至台馬達13； 馬達電流測量器(電流計)14，測量供給至台馬達13的電流；以及墊監視裝置(監視裝置)60，監視以修整器50進行的研磨墊22的修整。馬達電流測量器14被連接於墊監視裝置60，電流的測定值被送到墊監視裝置60。
台馬達13被控制成以預設固定速度使研磨台12旋轉。因此，當修整器50與研磨墊22之間作用的摩擦力變化，在台馬達13流動的電流，即力矩電流會變化。更具體來說，當摩擦力變大，為了施加更大力矩於研磨台12，力矩電流會增加，當摩擦力變小，為了使施加於研磨台12的力矩變小，力矩電流會下降。因此，從供給至台馬達13的電流值，可以推定在整修器50與研磨墊22之間產生的摩擦力。
晶圓W的研磨如下述進行。使頂環20以及研磨台12分別旋轉，供給研磨液至研磨墊22上。在此狀態下，使保持晶圓W的頂環20下降，將晶圓W壓抵至研磨墊22的研磨面22a。晶圓W與研磨墊22在研磨液存在下彼此滑接，藉此晶圓W的表面被研磨、平坦化。
修整單元2具備：修整器50，接觸研磨墊22的研磨面22a；修整軸51，連接於修整器50；氣缸53，設於修整軸51的上端；以及修整臂55，支持修整軸51成可自由旋轉。修整器50的下部是由修整盤50a所構成，在此修整盤50a的下面固定有鑽石粒子。
修整軸51以及修整器50可相對於修整臂55上下移動。汽缸53是將對研磨墊22的修整負重施加於修整器50的按壓機構。修整負重可以藉由供給至汽缸53的氣體壓力來調整。供給至汽缸53的氣體壓力被壓力計16所測量。在修整軸51組裝有測量修整負重的測力器(負重測量器)17。修整負重雖然可以用測力器17來測量，但也可以從壓力計16所測量的氣體壓與汽缸53的受壓面積經計算求得。
修整臂55被構成為被轉動馬達56驅動，以支軸58為中心轉動。修整軸51以設置在修整臂55內的圖未顯示的馬達來旋轉，由於此修整軸51的旋轉，修整器50在其軸心周圍旋轉。汽缸53經由修整軸51將修整器50以特定負重按壓至研磨墊22的研磨面22a。
研磨墊22的研磨面22a的修整如下述進行。以台馬達13使研磨台12以及研磨墊22旋轉，從圖未顯示的修整液供給噴嘴將修整液 (例如純水)供給至研磨台22的研磨面22a。再者，修整器50在其軸心周圍旋轉。修整器50被汽缸53按壓至研磨面22a，使修整盤50a的下面滑接於研磨面22a。在此狀態下，使修整臂55轉動，使研磨墊22上的修整器50在研磨墊22的大致半徑方向搖動。研磨墊22被旋轉的修整器50削切，藉此進行研磨面22a的修整。
研磨裝置具備：台旋轉編碼器(rotary encoder)31，測量研磨台12以及研磨墊22的旋轉角度；以及修整旋轉編碼器32，測量修整器50(修整臂55)的轉動角度。這些台旋轉編碼器31以及修整旋轉編碼器32是測量角度絕對值的絕對編碼器。
第二圖係概略地表示研磨墊與修整器的平面圖。研磨台12以及其上的研磨墊22是以原點O為中心旋轉。修整臂55將特定點C做為中心僅旋轉特定角度(即轉動)，修整器50在研磨墊22的半徑方向搖動。此點C的位置相當於在第一圖所示的支軸58的中心位置。以點C為中心的修整臂55的轉動角度θ是以修整旋轉編碼器32來測量。
修整器50與轉動中心點C的距離L，是從研磨裝置的設計來決定的已知值。修整器50的中心位置可由點C的位置、距離L以及角度θ來決定。台旋轉編碼器31以及修整旋轉編碼器32被連接於墊監視裝置60，研磨台12的旋轉角度α的測量值以及修整器50(修整臂55)的轉動角度θ的測量值被送到墊監視裝置60。在墊監視裝置60，預先記憶上述修整器50與點C的距離L以及對於研磨台12的支軸58的相對位置。符號St是從修整器50的研磨台12的中心起算的距離，隨著修整器50的搖動改變。
第三圖係表示修整器50的示意圖，修整器50係用來說明修整研磨墊22時的作用於修整器50的力。如第三圖所示，被自由軸承52可自由傾斜地連接於修整軸51。使用球面軸承、板彈簧等做為此自由軸承52。在研磨墊22的修整中，修整軸51施加向下力DF於修整器50。旋轉的研磨台12上的研磨墊22的表面，相對於修整器50以速度V移動。以此研磨墊22的移動，水平方向的力Fx作用於修整器50。此力Fx相當於在修整器50削切研磨墊22的表面時，修整器50的下面(以下稱修整面)與研磨墊 22的表面22a之間產生的摩擦力。
第四圖係表示在研磨墊22以速度V移動時，從修整器50作用於研磨墊22的向下力的分佈的示意圖。研磨墊22為了相對於修整器50以速度V相對地移動，向下力DF對於研磨墊22的表面不均勻地作用。結果，在修整器50，使修整器以逆時針方向旋轉的反力作用於自由軸承52周圍。在修整面上分佈的不均勻力，如第五圖所示假定集中於研磨墊22上的一點，則自由軸承52周圍的逆時針方向的力的力矩M+係以下式表示。
M+=Q*R*DF (1)
在此，R是修整面的半徑，Q是變換係數，用來將假定修整面上所分佈的不均勻的力集中於研磨墊22上的一點時的力作用點與修整面的中心的距離以半徑R表示。變換係數Q是比1小的數值。
自由軸承52周圍的順時針方向的力的力矩M-係以下式表示。
M-=Fx*h (2)
在此，h是修整器50的修整面與自由軸承52的距離。
水平方向的力Fx相當於修整器50與研磨墊22的摩擦力。因此，在水平方向的力Fx與向下力DF之間，基本上有相關關係。水平方向的力Fx與向下力DF的關係，用係數Z以下式表示。
Fx=Z*DF (3)
以下，在本說明書將係數Z稱為工作係數。
自由軸承52周圍的力的力矩M成為：M=M+-M-=Q*R*DF-h*Z*DF=(Q*R-h*Z)*DF (4)。
當順時針方向的力的力矩M-比逆時針方向的力的力矩M+更大，修整器50被卡(阻礙)在研磨墊22，修整器50的姿勢會變得不穩定。因此，自由軸承52周圍的修整器50的傾斜運動的穩定條件，是上述式(4)的括弧內的值為正值。具體來說，穩定條件如下所述。
Q*R-h*Z>0 (5)
Q是預定的變換係數。R以及h是從修整器50的尺寸特別決定的固定值。因此，由於在研磨中取得工作係數Z，所以可監視修整製程的穩定性。
接下來，說明關於取得工作係數Z的方法。水平方向的力Fx可如下述由使研磨台12旋轉的台馬達13的力矩與從修整器50的研磨台12的中心起算的距離St(參照第二圖)來算出。
Fx=(Tt-Tt0)/St (6)
在此，Tt是修整中的台馬達13的力矩，Tt0是使修整器50接觸研磨墊22前的台馬達13的初始力矩。
台馬達13的力矩與供給至台馬達13的電流成比例。因此，力矩Tt、Tt0可由將電流與力矩常數[Nm/A]來求得。力矩常數是在台馬達13固有的常數，可從台馬達13的工作資料取得。從馬達驅動器15供給至台馬達13的電流，可以藉由馬達電流測量器14來計測。
修整中的修整器50在研磨台12的半徑方向搖動。因此，修整器50與研磨台12中心的距離St是與修整時間一起周期地變動。距離St可以由修整器50的轉動中心點C與研磨台12的中心O的相對位置、修整器50與點C的距離L以及修整臂55的轉動角度θ等來計算。
工作係數Z是如下述由上述式(3)及式(6)所獲得。
Z=Fx/DF=(Tt-Tt0)/(DF*St) (7)
從上述式(7)可知，工作係數Z是從修整器50作用於研磨墊22的平行於研磨墊22的表面22a的力Fx以及從修整器50作用於研磨墊22的垂直於研磨墊22的表面22a的力DF的比率。
墊監視裝置60是從修整中的台馬達13的力矩Tt、台馬達13的初始力矩Tt0、作用於修整器50的向下力DF以及修整器50與研磨台12中心的距離St，用上述式(7)算出工作係數Z。向下力DF可由組裝於修整軸51的測力器17來測量。替代此方法，也可以藉由氣缸53內氣體的壓力值乘以氣缸53的活塞受壓面積來算出向下力DF。
假定修整面的半徑R為k*h(k為例如2~10)，變換係數Q 為0.5，從式(5)可知，在工作係數Z比0.5k更大時，修整器50會變得不穩定。墊監視裝置60在研磨墊22的修整中算出工作係數Z，根據此工作係數Z來監視修整是否正常進行。
第六圖係表示在研磨墊22的修整中所取得的各種資料的圖。第六圖左側的縱軸表示
從修整器50與研磨台12中心的距離St[mm]、向下力DF[N]、水平方向的力Fx[N]以及力矩差分Tt-Tt0[Nm]，右側的縱軸表示工作係數Z，橫軸表示修整時間。修整器50的研磨台12的半徑方向的搖動，被從修整器50與研磨台12中心的距離St最佳地表示。從第六圖可知工作係數Z與此修整器50的搖動同步變化。更具體來說，隨著修整器50從研磨墊22(研磨台12)的邊緣部移動到中心部，工作係數Z以及水平方向的力Fx會變大，在修整器50位於研磨墊22的中心部時，工作係數Z以及水平方向的力Fx變得最大。這是因為從研磨墊22的邊緣部向著中心部移動的修整器50的向量，具有與研磨台12的旋轉方向相反方向的成分。如第六圖所示，工作係數Z是可在修整中變化的變數。
如第六圖所示，經由修整總時間的水平方向的力Fx的平均，大致與向下力DF相同。在修整器50在研磨墊22上滑動的狀況下，即在修整器50未削切研磨墊22的狀況下，工作係數Z為0。在第六圖所示的例，工作係數Z大致表示為1，其最大值是在研磨台12的中心的1.7。此狀況表示修整器50不在研磨墊上滑動，即削切研磨墊22的狀況。工作係數Z大的修整製程是修整器大幅削切研磨墊22的製程，在此狀況下，預測修整器50的剩餘壽命會變短。
墊監視裝置60在工作係數Z不在預定範圍內的狀況下，可判斷修整未被正常進行。較佳地，墊監視裝置60也可以在一次或複數次的修整步驟的工作係數Z的平均不在預定範圍內的狀況下，判斷修整未被正常進行。
水平方向的力Fx與修整器50的研磨墊22的周方向的移動距離S的乘積，表示修整器50的工作量W[J]。移動距離S可由從研磨台12(研磨墊22)的中心到修整器50的距離與研磨台12的旋轉速度來算出。
W=Fx*S[J] (8)
再者，水平方向的力Fx與修整器50的研磨墊22的周方向的每單位時間的移動距離dS/dt的乘積，表示修整器50的功率P[J/s]。
P=Fx*(dS/dt)[J/s] (9)
修整器50的工作量W[J]及功率P[J/s]，皆為預測消耗品的修整器50的剩餘壽命的較佳指標。
接下來，說明關於預測消耗品的修整器50的剩餘壽命的方法。當修整器50的容許總工作量為W0[J]、修整器50的工作量的累積值為W1[J]、每單位時間的工作量(即功率)為P[J/s]，則可由下式求得剩餘壽命Tend。
Tend[s]=(W0-W1)/P (10)
功率P是每單位時間的最新工作量。此功率P也可以是在一段持續時間的移動平均。
從式(3)可知，工作係數Z為0時，儘管向下力DF作用於研磨墊22，水平方向的力Fx仍為零。這表示修整器50未削切研磨墊22。若修整器50的研磨粒因長時間使用而磨損耗盡，修整器50會失去削切研磨墊22的能力。因此，從工作係數Z可以決定修整器50的交換時期。
接下來，用工作係數Z來說明關於預測修整器50的剩餘壽命的方法。當初始工作係數為Z0、使用極限工作係數為Zend、每單位時間的工作係數的變化量為dZ/dt時，修整器50的剩餘壽命Tend可由下式求得。
Tend[s]=(Z0-Zend)/(dZ/dt) (11)
在此狀況下，工作係數Z也可以是在在一段持續時間的移動平均，每單位時間的工作係數的變化量dZ/dt也可以從工作係數Z的移動平均算出。
工作係數Z以及每單位時間的工作係數的變化量dZ/dt，可用於修整異常的檢測。例如，墊監視裝置60在工作係數Z及/或變化量dZ/dt達到特定閾值時，也可以判斷修整製程的異常產生。又，墊監視裝置60在工作係數Z或經由其修整步驟的平均達到使用極限工作係數Zend時，也可以判斷已達到修整器50的交換時期或修整器50已故障。再者，墊監視裝 置60在算出的修整器50的剩餘壽命達到特定閾值時，也可以發出催促修整器50交換的訊號。
如此，墊監視裝置60根據修整中所取得的工作係數Z，監視修整製程，更可以監視修整器50的剩餘壽命。再者，根據用工作係數Z的修整製程的評價，可以完成最適當的修整方法。
墊監視裝置60經由整體修整時間算出工作係數Z，決定修整中的各時間點所對應的工作係數Z。決定工作係數Z時的修整器50的研磨墊22上的位置，可以從研磨裝置的尺寸以及修整器50的動作參數來特別決定。因此，從被決定的工作係數Z與被決定的研磨墊22上的修整器50的位置，可以作出研磨墊22上的工作係數Z的分佈圖。
墊監視裝置60如下述地作出研磨墊22上的工作係數Z的分佈圖。第七圖係概略地表示研磨墊22與修整器50的平面圖。在第七圖中，x-y座標系是定義於基座3(參照第一圖)上的固定座標系，X-Y座標系是定義於研磨墊22的研磨面22a上的旋轉座標系。如第七圖所示，研磨台12以及其上的研磨墊22是以x-y固定座標系的原點O為中心來旋轉。另一方面，修整器50是以x-y固定座標系上的特定點C為中心，僅轉動特定角度。
由於研磨台12與支軸58的相對位置為固定，所以x-y固定座標系上的點C的座標必然被決定。以點C為中心的修整器50的轉動角度θ是修整臂55的轉動角度，此轉動角度θ是以修整旋轉編碼器32來計測。研磨墊22(研磨台12)的旋轉角度α是x-y固定座標系的座標軸與X-Y旋轉座標系的座標軸所成角度，此旋轉角度α是以台旋轉編碼器31來計測。
x-y固定座標系上的修整器50的中心座標，可以從點C的座標、距離L、角度θ來決定。再者，X-Y旋轉座標系上的修整器50的中心座標，可以從x-y固定座標系上的修整器50的中心座標與研磨墊22的旋轉角度α來決定。從固定座標系上的座標變換至旋轉座標系上的座標，可以用公知的三角函數與四則運算來進行。
墊監視裝置60如上述，是從旋轉角度α以及轉動角度θ來算出X-Y旋轉座標系上的修整器50的中心座標。
X-Y旋轉座標系是定義於研磨面22a上的二維平面。也就是說，X-Y旋轉座標系上的修整器50的座標，表示對於研磨面22a的修整器50的相對位置。如此，修整器50的位置做為定義於研磨面22a的二維平面上的位置來表示。
每當墊監視裝置60以計算取得工作係數Z時，特別決定取得其工作係數Z的X-Y旋轉座標系上的座標。此座標表示取得的工作係數Z所對應的修整器50的位置。再者，墊監視裝置60賦予關聯於對應工作係數Z的X-Y旋轉座標系上的座標。各工作係數以及賦予關聯的座標被記憶於墊監視裝置60。
當修整器50的邊緣部卡在研磨墊22的研磨面22a，則研磨墊22被修整器50局部地削切，失去研磨面22a的平坦部。當工作係數X變大，則從式(5)可知，修整器50更容易地被卡在研磨墊22。因此，墊監視裝置60是根據算出的工作係數Z，來監視研磨面22a是否平坦，即研磨墊22的修整是否正常地進行。也就是說，墊監視裝置60將超出特定閾值的工作係數Z做為異常點，標繪(表示)在研磨墊22上所定義的X-Y旋轉座標系上，產生如第八圖所示的工作係數分佈。
墊監視裝置60更具備計算表示在二維平面上的異常點的密度的功能。墊監視裝置60在二維平面內的複數個區域內計算異常點密度，決定在各區域異常點密度是否超過特定值。此區域是研磨面22a上的X-Y旋轉座標系上所預先定義的格子狀區域。
第九圖係表示在X-Y旋轉座標系上所定義的複數個區域的圖。異常點的密度可藉由以區域90的面積分割在各區域90的異常點數來求得。第九圖的符號90'表示異常點的密度達到特定值的區域。如第九圖所示，在異常點的密度達到特定值的區域賦予顏色為較佳。墊監視裝置60在至少一區域90，異常點密度超過特定值時，輸出表示研磨墊22的修整未正常進行的訊號。
如此，由於工作係數Z的異常點可以表示在二維平面上，所以在失去研磨面22a的平坦度前，可以將研磨墊22與新的研磨墊交換。因此，可以預先防止製品的良率降低。再者，可以在研磨墊22的修整中， 知道研磨墊22的修整是否正常進行。為了容易識別異常點的產生，以顏色濃淡來表示異常點密度為較佳。代替工作係數Z，也可以將每單位時間的工作係數Z的變化量dZ/dt的異常點表示在二維平面上。
以上說明了關於本發明的實施形態，但本發明並不受限於上述實施形態，更不用說在其技術思想的範圍內可實施各種不同形態。
1‧‧‧研磨單元
2‧‧‧修整單元
3‧‧‧基座
5‧‧‧研磨液供給噴嘴
12‧‧‧研磨台
13‧‧‧台馬達
14‧‧‧馬達電流測量器
15‧‧‧馬達驅動器
16‧‧‧壓力計
17‧‧‧測力器(負重測量器)
18‧‧‧頂環軸
20‧‧‧頂環
22‧‧‧研磨墊
22a‧‧‧研磨面
31‧‧‧台旋轉編碼器
32‧‧‧修整旋轉編碼器
50‧‧‧修整器
50a‧‧‧修整盤
51‧‧‧修整軸
53‧‧‧氣缸
55‧‧‧修整臂
56‧‧‧轉動馬達
58‧‧‧支軸
60‧‧‧墊監視裝置
W‧‧‧晶圓

Claims (16)

  1. 一種研磨墊修整之監視方法，其特徵在於：使支持研磨墊的研磨台旋轉；使修整器在前述研磨墊的半徑方向搖動，同時將前述修整器壓抵於旋轉的前述研磨墊並修整前述研磨墊；在前述研磨墊的修整中，算出表示在前述修整器與前述研磨墊之間運作的摩擦力與前述壓抵力的比率的工作係數；以及根據前述工作係數，監視前述研磨墊的修整。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之監視方法，其中前述工作係數是從使前述研磨台旋轉的台馬達的力矩、前述修整器的對於前述研磨墊的壓抵力、以及從前述研磨台的旋轉中心到前述修整器為止的距離來算出。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之監視方法，其中前述工作係數為Z，修整中的前述台馬達的力矩為Tt，前述修整器接觸前述研磨墊前的前述台馬達的初始力矩為Tt0，前述壓抵力為DF，前述修整器與前述研磨台中心的距離為St，前述工作係數是以Z=(Tt-Tt0)/(DF*St)來表示。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之監視方法，其中藉由前述工作係數與特定閾值的比較，檢測前述研磨墊的修整異常。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之監視方法，其中前述工作係數超過前述特定閾值時的前述修整器位置表示於前述研磨墊上所定義的二維平面上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之監視方法，其中藉由每單位時間的前述工作係數的變化量與特定閾值比較，檢測前述研磨墊的修整異常。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之監視方法，其中前述工作係數的變化量超過前述特定閾值時的前述修整器位置表示於前述研磨墊上所定義的二維平面上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之監視方法，其中根據前述工作係數，決定前述修整器的剩餘壽命。
  9. 一種研磨裝置，其特徵在於具備：研磨台，支持研磨墊；台馬達，使前述研磨台旋轉；修整器，修整研磨墊； 旋轉馬達，使前述修整器在前述研磨墊的半徑方向搖動；按壓機構，將前述修整器壓抵於旋轉的前述研磨墊；以及墊監視裝置，監視前述研磨墊的修整，其中前述墊監視裝置在前述研磨墊的修整中，算出表示在前述修整器與前述研磨墊之間運作的摩擦力與前述壓抵力的比率的工作係數，根據前述工作係數，監視前述研磨墊的修整。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之研磨裝置，其中前述墊監視裝置是從使前述研磨台旋轉的台馬達的力矩、前述修整器的對於前述研磨墊的壓抵力、以及從前述研磨台的旋轉中心到前述修整器為止的距離來算出前述工作係數。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之研磨裝置，其中前述工作係數為Z，修整中的前述台馬達的力矩為Tt，前述修整器接觸前述研磨墊前的前述台馬達的初始力矩為Tt0，前述壓抵力為DF，前述修整器與前述研磨台中心的距離為St，前述工作係數是以Z=(Tt-Tt0)/(DF*St)來表示。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之研磨裝置，其中前述墊監視裝置是藉由前述工作係數與特定閾值的比較，檢測前述研磨墊的修整異常。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之研磨裝置，其中前述墊監視裝置是將前述工作係數超過前述特定閾值時的前述修整器位置表示於前述研磨墊上所定義的二維平面上。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之研磨裝置，其中前述墊監視裝置是藉由每單位時間的前述工作係數的變化量與特定閾值比較，檢測前述研磨墊的修整異常。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之研磨裝置，其中前述墊監視裝置是將前述工作係數的變化量超過前述特定閾值時的前述修整器位置表示於前述研磨墊上所定義的二維平面上。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之研磨裝置，其中前述墊監視裝置是根據前述工作係數，決定前述修整器的剩餘壽命。
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