TWI819138B - 研磨裝置及研磨構件的修整方法 - Google Patents

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    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Abstract

本發明為研磨裝置及研磨構件的修整方法，修整器能夠在沿著擺動方 向而設定於研磨構件上的多個掃描區域中調整擺動速度，具備以下步驟：在沿著修整器的擺動方向預先設定於研磨構件上的多個監控區域中測定研磨構件的表面高度；創建由監控區域、掃描區域和修整模型定義的修整模型矩陣；使用修整模型和各掃描區域中的擺動速度或停留時間來計算高度輪廓預測值；根據與研磨構件的高度輪廓的目標值的差值來設定評價指標；以及根據評價指標來設定修整器的各掃描區域中的擺動速度，使用於確定高度輪廓的目標值或評價指標的參數中的至少一方自動地變化。

Description

研磨裝置及研磨構件的修整方法
本發明涉及對晶片等基板進行研磨的研磨構件的修整方法及研磨裝置。
隨著半導體器件的高集成化的進行，電路的佈線微細化，所集成的器件的尺寸也正在被進一步微細化。因此，需要如下的工序：對在表面形成有例如金屬等的膜的晶片進行研磨而使晶片的表面平坦化。作為該平坦化法之一，有利用化學機械研磨(CMP)裝置進行的研磨。化學機械研磨裝置具有：研磨構件(研磨布、研磨墊等)以及對晶片等研磨物件物進行保持的保持部(頂環、研磨頭、卡盤等)。並且，將研磨物件物的表面(被研磨面)按壓於研磨構件的表面，一邊向研磨構件與研磨物件物之間供給研磨液(磨液、藥液、漿料、純水等)，一邊使研磨構件與研磨物件物相對運動，由此將研磨物件物的表面研磨平坦。
作為這樣的化學機械研磨裝置所使用的研磨構件的材料，一般使用發泡樹脂或無紡布。在研磨構件的表面形成有細微的凹凸，該細微的凹凸作為容屑槽有效地起到防止堵塞和減小研磨阻力的作用。但是，若用研磨構件持續對研磨物件物進行研磨，研磨構件表面的細微的凹凸就會被破壞，引起研磨 速率的下降。因此，要用電鍍有金剛石顆粒等許多磨粒的修整器來進行研磨構件表面的修整(整形)，在研磨構件表面再形成細微的凹凸。
作為研磨構件的修整方法，例如一邊使要旋轉的修整器移動(以圓弧狀、直線狀進行往復運動、擺動)，一邊將修整面按壓於正在旋轉的研磨構件上來進行修整。在修整研磨構件時，雖然是微量的，但研磨構件的表面被磨削。因此，若不適當地進行修整，就會有下述不良情況：在研磨構件的表面產生不適當的波紋，在被研磨面內研磨速率產生波動。研磨速率的波動成為研磨不良的原因，因此必須適當地進行修整以使得研磨構件的表面不產生不適當的波紋。即，通過在研磨構件的適當的旋轉速度、修整器的適當的旋轉速度、適當的修整載荷、修整器的適當的移動速度這樣的適當的修整條件下進行修整，從而避免了研磨速率的波動。
另外，在專利文獻1(日本特開2014-161944號公報)所記載的研磨裝置中，沿着修整器的擺動方向而設定多個擺動區間，並且計算當前輪廓(日文：
Figure 108141083-A0305-02-0004-3
)與目標輪廓的差值，所述當前輪廓是根據研磨構件的表面高度的各擺動區間中的測定值而得到的，並對修整器在各擺動區間中的移動速度進行修正以消除該差值。
然而，即使利用上述專利文獻所記載的修正方法，例如在與目標輪廓的差值較大的情況下，修整器移動速度的各擺動區間中的變動量變大，修整器移動速度不穩定，其結果是，有時也無法獲得所期望的研磨構件的輪廓。
研磨構件的高度(厚度)通常伴隨著對晶片W的研磨處理而以一定比例逐漸減少。然而，在晶片W的處理暫時未進行的情況下，有時因研磨構件含有水分而溶脹，從而導致研磨構件的高度增加。與此相反，在晶片W的處 理暫時未進行的情況下，有時研磨構件收縮，從而導致研磨構件的高度大幅減少。
雖然研磨構件的溶脹量、收縮量根據研磨構件的種類、裝置的使用狀態而變動，但若研磨構件的高度因溶脹、收縮而不連續地變動，則就不能算出切割速率進而修整器的移動速度，或者計算值有成為異常值的可能性。在那樣的情況下，會對研磨裝置的性能造成影響。
本發明的目的在於，提供一種實現作為目標的研磨構件的輪廓而對研磨構件進行修整的方法。另外，本發明的目的在於，提供一種即使在研磨構件的高度因溶脹、收縮而發生了不連續變動的情況下，也實現作為目標的研磨構件的輪廓而對研磨構件進行修整。進而，本發明的目的在於，提供一種能夠執行那樣的研磨構件的修整方法的研磨裝置。
本發明的一實施方案是研磨構件的修整方法，其中，修整器能夠在沿著擺動方向設定於研磨構件上的多個掃描區域中調整擺動速度，所述研磨構件的修整方法具備以下步驟：在沿著修整器的擺動方向預先設定於研磨構件上的多個監控區域中測定研磨構件的表面高度；創建由監控區域、掃描區域和修整模型定義的修整模型矩陣；使用修整模型和各掃描區域中的擺動速度或停留時間來計算高度輪廓預測值；根據與研磨構件的高度輪廓的目標值的差值設定評價指標；以及根據該評價指標設定修整器的各掃描區域中的擺動速度，使得用於確定高度輪廓的目標值或評價指標的參數中的至少一方自動地變化。
本發明的一實施方案，是在基板的研磨裝置所使用的研磨構件上使修整器擺動來對該研磨構件進行修整的方法，修整器能夠在沿著擺動方向設定於研磨構件上的多個掃描區域中調整擺動速度，所述研磨構件的修整方法具備以下步驟：在沿著修整器的擺動方向預先設定於研磨構件上的多個監控區域中測定研磨構件的表面高度；根據表面高度的測定間隔和表面高度的測定值的變動量進行研磨構件的表面高度的修正；創建由監控區域、掃描區域和修整模型定義的修整模型矩陣；使用修整模型和各掃描區域中的擺動速度或停留時間來計算高度輪廓預測值；根據與研磨構件的高度輪廓的目標值的差值設定評價指標；以及根據該評價指標設定修整器的各掃描區域中的擺動速度。
10:研磨單元
11:研磨墊(研磨構件)
11a:研磨面
12:研磨台
13:研磨液供給噴嘴
14:修整單元
15:基座
17:萬向接頭
20:頂環(基板保持部)
21:頂環軸
23:修整器
24:修整器軸
25:氣缸
26:修整器臂
30:電動機
31:支軸
32:墊高度感測器(表面高度測定器)
33:感測器目標件
35:修整監視裝置
36:台用旋轉式編碼器
37:修整器用旋轉式編碼器
38:墊粗糙度測定器
39:膜厚感測器(膜厚測定器)
41:修整模型設定部
42:基準輪廓算出部
43:切割速率算出部
44:評價指標創建部
45:移動速度算出部
46:設定輸入部
47:記憶體
48:墊高度檢測部
49:參數設定部
50:修整監視裝置
51:墊高度修正部
J:點
L:圓弧
M1~M10:監控區域
R0~R4:區域
S:修整模型(矩陣)
S1~S7:掃描區域
S11~S24:步驟
S31~S42:步驟
W:晶片
圖1是表示對晶片等基板進行研磨的研磨裝置的示意圖。
圖2是示意性地表示修整器及研磨墊的俯視圖。
圖3是表示設定在研磨墊上的掃描區域的一例的圖。
圖4是表示研磨墊的掃描區域與監控區域的關係的說明圖。
圖5是表示修整器監視裝置的結構的一例的框圖。
圖6是表示各監控區域中的研磨墊高度的輪廓推移的一例的說明圖。
圖7是表示各掃描區域中的修整器移動速度和基準值的一例的說明圖。
圖8是表示輪廓範圍與收斂時目標減耗量Atg的關係的一例的曲線圖。
圖9是表示收斂時目標減耗量Atg的變化的一例的曲線圖。
圖10是表示在使收斂時目標減耗量Atg發生了變化的情況下的、輪廓範圍的變化的一例的曲線圖。
圖11是表示修整器的移動速度的調整步驟的一例的流程圖。
圖12是表示相鄰區域間的速度差加權係數η的變化的一例的曲線圖。
圖13是表示在使相鄰區域間的速度差加權係數η發生了變化的情況下的、輪廓範圍的變化的一例的曲線圖。
圖14是表示在使相鄰區域間的速度差加權係數η發生了變化的情況下的、掃描速度範圍的變化的一例的曲線圖。
圖15是表示在將相鄰區域間的速度差加權係數η設為了固定值的情況下的、輪廓範圍的變化的一例的曲線圖。
圖16是表示在將相鄰區域間的速度差加權係數η設為了固定值的情況下的、掃描速度範圍的變化的一例的曲線圖。
圖17是表示研磨墊高度的推定方法的一例的說明圖。
圖18是表示修整器監視裝置的結構的一例的框圖。
圖19是用於說明在研磨墊產生了溶脹的情況下對墊高度測定值進行修正的處理的圖。
圖20是表示研磨墊高度的測定值的時間變化的一例的圖表。
圖21是表示研磨墊減耗量相對於晶片處理張數的測定值的一例的曲線圖。
圖22是表示研磨墊的溶脹前後的墊減耗量的分佈的一例的曲線圖，圖22(a)是表示進行了墊溶脹等的修正的情況的圖，圖22(b)是表示未進行墊溶脹等的修正的情況的圖。
圖23是表示研磨墊的輪廓範圍相對於晶片處理張數的一例的曲線圖，圖23(a)是表示進行了墊溶脹等的修正的情況的圖，圖23(b)是表示未進行墊溶脹等的修正的情況的圖。
圖24是表示切割速率相對於晶片處理張數的變化的一例的曲線圖，圖24(a)是表示進行了墊溶脹等的修正的情況的圖，圖24(b)是表示未進行墊溶脹等的修正的情況的圖。
圖25是表示修整器擺動速度相對於晶片處理張數的變化的一例的曲線圖，圖25(a)是表示進行了墊溶脹等的修正的情況的圖，圖25(b)是表示未進行墊溶脹等的修正的情況的圖。
圖26是表示修整器的移動速度的調整步驟的一例的流程圖。
(第一實施方式)
參照附圖來對本發明的一實施方式進行說明。圖1是表示對晶片等基板進行研磨的研磨裝置的示意圖。研磨裝置設置於能夠進行如下的一系列工序的基板處理裝置：對晶片進行研磨、清洗並使其乾燥。
如圖1所示，研磨裝置具有：用於對晶片W進行研磨的研磨單元10、保持研磨墊(研磨構件)11的研磨台12、將研磨液供給到研磨墊11上的研磨液供給噴嘴13、以及對晶片W的研磨所使用的研磨墊11進行調節(修整)的修整單元14。研磨單元10及修整單元14設置在基座15上。
研磨單元10具有與頂環軸21的下端連結的頂環(基板保持部)20。頂環20構成為其下表面利用真空吸附而對晶片W進行保持。頂環軸21通過未圖示的電動機的驅動而旋轉，頂環20及晶片W隨著該頂環軸21的旋轉而旋 轉。頂環軸21通過未圖示的上下移動機構(例如由伺服電動機和滾珠絲杠等構成的上下移動機構)而相對於研磨墊11進行上下移動。
研磨台12與配置在其下方的未圖示的電動機連結。研磨台12利用電動機而繞其軸心旋轉。在研磨台12的上表面貼附有研磨墊11，研磨墊11的上表面構成對晶片W進行研磨的研磨面11a。
晶片W的研磨如下進行。分別使頂環20及研磨台12旋轉，並將研磨液供給到研磨墊11上。在該狀態下，使保持有晶片W的頂環20下降，再利用設置在頂環20內的由氣囊構成的加壓機構(未圖示)將晶片W按壓在研磨墊11的研磨面11a上。晶片W與研磨墊11在研磨液的存在下相互滑動接觸，由此晶片W的表面被研磨、被平坦化。
修整單元14具有：與研磨墊11的研磨面11a接觸的修整器23、與修整器23連結的修整器軸24、設置於修整器軸24的上端的氣缸25，以及將修整器軸24支承為旋轉自如的修整器臂26。在修整器23的下表面固定有金剛石顆粒等磨粒。修整器23的下表面構成對研磨墊11進行修整的修整面。
修整器軸24及修整器23能夠相對於修整器臂26上下移動。氣缸25是將對研磨墊11的修整載荷賦予修整器23的裝置。修整載荷可利用供給於氣缸25的空氣壓力來進行調整。
修整器臂26構成為由電動機30驅動而以支軸31為中心進行擺動。修整器軸24通過設置於修整器臂26內的未圖示的電動機而旋轉，修整器23隨著該修整器軸24的旋轉而繞其軸心旋轉。氣缸25經由修整器軸24而以規定的載荷將修整器23按壓在研磨墊11的研磨面11a上。
研磨墊11的研磨面11a的調節如下進行。利用電動機來使研磨台12及研磨墊11旋轉，從未圖示的修整液供給噴嘴將修整液(例如純水)供給到研磨墊11的研磨面11a。進一步，使修整器23繞其軸心旋轉。修整器23通過氣缸25而被按壓於研磨面11a上，使修整器23的下表面(修整面)與研磨面11a滑動接觸。在該狀態下，使修整器臂26旋轉，使研磨墊11上的修整器23沿研磨墊11的大致徑向擺動。研磨墊11被旋轉的修整器23磨削，由此進行研磨面11a的調節。
在修整器臂26固定有對研磨面11a的高度進行測定的墊高度感測器(表面高度測定器)32。另外，在修整器軸24固定有與墊高度感測器32相對的感測器目標件33。感測器目標件33與修整器軸24及修整器23一體地上下移動，另一方面，墊高度感測器32的上下方向的位置已被固定。墊高度感測器32是位移感測器，通過測定感測器目標件33的位移，能夠間接地測定研磨面11a的高度(研磨墊11的厚度)。由於感測器目標件33與修整器23連結，因此墊高度感測器32能夠在研磨墊11的調節中測定研磨面11a的高度。
通過墊高度感測器32進行的研磨面11a的高度的測定，在研磨墊的徑向上劃分的多個規定的區域(監控區域)進行。墊高度感測器32從與研磨面11a接觸的修整器23的上下方向的位置對研磨面11a間接地進行測定。因此，修整器23的下表面(修整面)所接觸的區域(某監控區域)研磨面11a的平均高度由墊高度感測器32測定，通過在多個監控區域中測定研磨墊的高度，能夠得到研磨墊的輪廓(研磨面11a的截面形狀)。作為墊高度感測器32，可以使用線性刻度式感測器、鐳射式感測器、超聲波感測器或渦電流式感測器等所有類型的感測器。
墊高度感測器32與修整監視裝置35連接，墊高度感測器32的輸出信號(即研磨面11a的高度的測定值)輸送至修整監視裝置35。修整監視裝置35具有如下的功能：根據研磨面11a的高度的測定值而取得研磨墊11的輪廓，進而判定是否正確地進行了研磨墊11的調節。
研磨裝置具有台用旋轉式編碼器36和修整器用旋轉式編碼器37，該台用旋轉式編碼器36對研磨台12及研磨墊11的旋轉角度進行測定，該修整器用旋轉式編碼器37對修整器23的旋轉角度進行測定。這些台用旋轉式編碼器36及修整器用旋轉式編碼器37是對角度的絕對值進行測定的絕對式編碼器。這些旋轉式編碼器36、37與修整監視裝置35連接，修整監視裝置35能夠在通過墊高度感測器32對研磨面11a進行的高度測定時取得研磨台12及研磨墊11的旋轉角度，進而取得修整器23的迴旋角度的資訊。
修整器23經由萬向接頭17與修整器軸24連結。修整器軸24與未圖示的電動機連結。修整器軸24旋轉自如地支承於修整器臂26，通過該修整器臂26，修整器23一邊與研磨墊11接觸，一邊如圖2所示在研磨墊11的徑向上擺動。萬向接頭17構成為，允許修整器23傾動，並且將修整器軸24的旋轉傳遞至修整器23。修整單元14由修整器23、萬向接頭17、修整器軸24、修整器臂26及未圖示的旋轉機構等構成。在該修整單元14電連接有修整監視裝置35，該修整監視裝置35算出修整器23的滑動距離和滑動速度。作為該修整監視裝置35，能夠使用專用或通用的電腦。
在修整器23的下表面固定有金剛石顆粒等磨粒。固定有該磨粒的部分構成對研磨墊11的研磨面進行修整的修整面。作為修整面的形態，能夠應用圓形修整面(在修整器23的整個下表面固定有磨粒的修整面)、環狀修整面 (在修整器23的下表面的周緣部固定有磨粒的修整面)、或者多個圓形的修整面(在繞修整器23的中心大致等間隔地排列的多個小徑圓形區域的表面固定有磨粒的修整面)。此外，在本實施例中的修整器23設置了圓形修整面。
在對研磨墊11進行修整時，如圖1所示，使研磨墊11以規定的旋轉速度沿箭頭方向旋轉，利用未圖示的旋轉機構來使修整器23以規定的旋轉速度沿箭頭方向旋轉。並且，在該狀態下，將修整器23的修整面(配置有磨粒的面)以規定的修整載荷按壓於研磨墊11上而進行研磨墊11的修整。另外，通過修整器臂26使修整器23在研磨墊11上擺動，由此能夠對研磨墊11的研磨中所使用的區域(研磨區域即對晶片等研磨物件物進行研磨的區域)進行修整。
由於修整器23經由萬向接頭17與修整器軸24連結，因此即使修整器軸24相對於研磨墊11的表面稍微傾斜，修整器23的修整面也與研磨墊11適當地抵接。在研磨墊11的上方配置有對研磨墊11的表面粗糙度進行測定的墊粗糙度測定器38。作為該墊粗糙度測定器38，可以使用光學式等公知的非接觸型的表面粗糙度測定器。墊粗糙度測定器38與修整監視裝置35連接，研磨墊11的表面粗糙度的測定值輸送至修整監視裝置35。
在研磨台12內配置有測定晶片W的膜厚的膜厚感測器(膜厚測定器)39。膜厚感測器39朝向由頂環20所保持的晶片W的表面而配置。膜厚感測器39是一種膜厚測定儀，該膜厚測定儀一邊伴隨研磨台12的旋轉而橫穿晶片W的表面地移動，一邊測定晶片W的膜厚。作為膜厚感測器39，可以使用渦電流感測器、光學式感測器等非接觸型的感測器。膜厚的測定值被輸送至修整監視裝置35。修整監視裝置35構成為根據膜厚的測定值來生成晶片W的膜厚輪廓(沿著晶片W的徑向的膜厚分佈)。
接著，參照圖2來對修整器23的擺動進行說明。修整器臂26以點J為中心按順時針方向及逆時針方向迴旋規定的角度。該點J的位置相當於圖1所示的支軸31的中心位置。並且，通過修整器臂26的迴旋，修整器23的旋轉中心在圓弧L所示的範圍內在研磨墊11的徑向上擺動。
圖3是研磨墊11的研磨面11a的放大圖。如圖3所示，修整器23的擺動範圍(擺動幅度L)被分割成多個(在圖3的例子中為七個)掃描區域(擺動區間)S1~S7。這些掃描區域S1~S7是在研磨面11a上預先設定的假想的區間，沿著修整器23的擺動方向(即研磨墊11的大致徑向)排列。修整器23一邊橫穿這些掃描區域S1~S7地移動，一邊對研磨墊11進行修整。這些掃描區域S1~S7的長度既可以彼此相同，也可以不同。
圖4是表示研磨墊11的掃描區域S1~S7與監控區域M1~M10的位置關係的說明圖，圖的橫軸表示距研磨墊11的中心的距離。在本實施方式中，以設定了七個掃描區域和十個監控區域的情況為例，但這些數量可以適當變更。另外，在從掃描區域的兩端起相當於修整器23的半徑的寬度的區域中，很難控制墊輪廓，因此在內側(從墊中心起R1~R3的區域)和外側(從墊中心起R4~R2的區域)設有監控除外寬度，但不一定必須設置除外寬度。
在研磨墊11上擺動時的修整器23的移動速度對每個掃描區域S1~S7預先設定，並且能夠適當調整。修整器23的移動速度分佈表示在各個掃描區域S1~S7中的修整器23的移動速度。
修整器23的移動速度是研磨墊11的墊高度輪廓的決定要素中的一個。研磨墊11的切割速率表示研磨墊11每單位時間被修整器23削去的量(厚度)。在以等速使修整器進行了移動的情況下，通常，在各掃描區域中被削去 的研磨墊11的厚度各不相同，因此切割速率的數值也按每個掃描區域而不同。但是，墊輪廓通常優選維持初始形狀，因此調整移動速度以使得每個掃描區域的磨削量之差變小。
在此，提高修整器23的移動速度是指縮短修整器23在研磨墊11上的停留時間，即降低研磨墊11的磨削量。另一方面，降低修整器23的移動速度是指延長修整器23在研磨墊11上的停留時間，即提高研磨墊11的磨削量。因此，通過提高某掃描區域中的修整器23的移動速度，能夠降低該掃描區域中的磨削量，通過降低某掃描區域中的修整器23的移動速度，能夠提高該掃描區域中的磨削量。由此，能夠調節整個研磨墊的墊高度輪廓。
如圖5所示，修整監視裝置35具有：修整模型設定部41、基準輪廓算出部42、切割速率算出部43、評價指標創建部44、移動速度算出部45、設定輸入部46、記憶體47、墊高度檢測部48以及參數設定部49，修整監視裝置35取得研磨墊11的輪廓，並且在規定的時機將掃描區域中的修整器23的移動速度設定為最佳。
修整模型設定部41設定用於算出掃描區域中的研磨墊11的研磨量的修整模型S。修整模型S是將監控區域的分割數設為m(在本實施例中為10)、將掃描區域的分割數設為n(在本實施例中為7)時的m行n列的實數矩陣，由後述的各種參數決定。
當將在研磨墊11上設定的各掃描區域中的修整器的掃描速度設為V=[v1、v2、...、vn]、將各掃描區域的寬度設為W=[w1、w2、...wn]時，各掃描區域中的修整器(的中心)的停留時間用 T=W/V=[w1/v1、w2/v2、...wn/vn]
進行表示。此時，在將各監控區域中的墊磨損量設為U=[u1、u2、...um]時，使用上述的修整模型S和各掃描區域中的停留時間T來進行 U=ST
的矩陣運算，由此算出墊磨損量U。
在修整模型矩陣S的匯出中，能夠考慮例如1)切割速率模型、2)修整器直徑、3)掃描速度控制的各要素而適當組合。關於切割速率模型，以修整模型矩陣S的各要素與監控區域中的停留時間成比例，或者與刮擦距離(移動距離)成比例為前提進行設定。
另外，關於修整器直徑，以考慮修整器的直徑(遍及修整器的整個有效區域地按照相同的切割速率來使研磨墊磨損)，或者不考慮修整器的直徑(僅按照在修整器的中心位置處的切割速率)為前提，設定修整模型矩陣S的各要素。若考慮修整器的直徑，則對於例如將金剛石顆粒塗布成環狀的修整器也能夠定義適當的修整模型。並且，關於掃描速度控制，根據修整器的移動速度的變化是階梯狀還是斜坡狀來設定修整模型矩陣S的各要素。通過適當組合這些參數，能夠根據修整模型S來算出更符合實際情況的切割量，進而求出正確的輪廓預想值。
墊高度檢測部48將由墊高度感測器32連續測定出的研磨墊11的高度資料與該研磨墊11上的測定座標資料建立對應，來檢測各監控區域中的墊高度。
基準輪廓算出部42算出收斂時的墊高度的目標輪廓(基準輪廓)(參照圖6)。基準輪廓用於後述的移動速度算出部45中使用的目標切割量的計算。基準輪廓既可以基於墊初始狀態下的研磨墊的高度分佈(Diff(j))和 測定出的墊高度來計算，或者也可以作為設定值給出。另外，在未設定基準輪廓的情況下，也可以計算研磨墊的形狀為扁平的目標切割量。
目標切割量的基準使用表示當前時點上的每個監控區域的墊高度的墊高度輪廓Hp(j)[j=1，2...m]和通過後述的參數設定部49來另外設定的收斂時目標減耗量Atg並通過下式來算出：min{Hp(j)}-Atg
另外，各監控區域的目標切割量能夠考慮上述的基準輪廓而通過下式來算出：min{Hp(j)}-Atg+Diff(j)
切割速率算出部43算出各監測區域中的修整器的切割速率。例如，可以根據各監控區域中的墊高度的變化量的斜率來算出切割速率。
評價指標創建部44使用後述的評價指標來算出掃描區域中的最佳的停留時間(擺動時間)並進行修正，由此使各掃描區域中的修整器的移動速度最優化。該評價指標是基於與目標切割量的偏差、2)與基準方法中的停留時間的偏差、以及3)相鄰的掃描區域間的速度差的指標，成為在各掃描區域中的停留時間T=[w1/v1、w2/v2、…wn/vn]的函數。並且，以該評價指標變得最小的方式確定各掃描區域中的停留時間T，由此修整器的移動速度被最優化。
1)與目標切割量的偏差
在將修整器的目標切割量設為U0=[U01、U02、…U0m]時，通過求出與上述的各監控區域中的墊磨損量U(=ST)之差的平方值(|U-U0|2)，來算出與目標切割量的偏差。此外，用於確定目標切割量的目標輪廓可以在研磨墊的使用開始後的任意的時機決定，或者也可以基於手動設定的值來決定。
2)與基準方法中的停留時間的偏差
如圖7所示，通過求出基於在各掃描區域上設定的基準方法的修整器的移動速度(基準速度(基準停留時間T0))與各掃描區域中的修整器的移動速度(修整器的停留時間T)之差(△T)的平方值(△T2=|T-T0|2)，能夠算出與基準方法中的停留時間的偏差。在此，基準速度是預計為在各掃描區域中可獲得平坦的切割速率的移動速度，是預先通過實驗或模擬而得到的值。在通過類比來求出基準速度的情況下，例如能夠假設為修整器的刮擦距離(停留時間)與研磨墊的切割量成比例來求出。此外，基準速度也可以在使用同一研磨墊的過程中根據實際的切割速率來適當更新。
3)相鄰的掃描區域間的速度差
在本實施方式所涉及的研磨裝置中，還抑制在相鄰的掃描區域間的速度差，由此抑制伴隨移動速度的急劇變化而產生的對研磨裝置的影響。即，通過求出相鄰的掃描區域中的速度之差的平方值(|△Vinv|2)，能夠算出相鄰的掃描區域間的速度差的指標。在此，如圖7所示，作為掃描區域間的速度差，能夠應用基準速度的差(△inv)和修整器的移動速度(△v)中的任一個。此外，由於掃描區域的寬度是固定值，因此速度差的指標依賴於各掃描區域中的修整器的停留時間。
評價指標創建部44基於這三個指標來定義由下式所示的評價指標J：J=γ|U-U0|2+λ|T-T0|2+η|△Vinv|2
在此，評價指標J的右邊的第一項、第二項及第三項分別是起因於與目標切割量的偏差、與基準方法中的停留時間的偏差、相鄰的掃描區域間 的速度差的指標，均依賴於各掃描區域中的修整器的停留時間T。在上述的評價指標J中，γ、λ以及η是規定的加權值，通過參數設定部49來設定。
然後，在移動速度算出部45中，進行評價指標J的值取得最小值這樣的最優化運算，求出各掃描區域中的修整器的停留時間T，對修整器的移動速度進行修正。作為最優化運算的方法，能夠使用二次規劃法，但也可以使用基於模擬的收斂運算、PID控制。
在本實施方式中，構成為：在使用同一研磨墊的過程中，在參數設定部49中適當變更上述的收斂時目標減耗量Atg。圖8是表示本實施方式中的收斂時目標減耗量Atg與輪廓範圍的關係的曲線圖。輪廓範圍是某時點上的輪廓的寬度(最大值與最小值之差)。在本實施方式中，將輪廓範圍與收斂時目標減耗量Atg以成為反比例的關係的方式建立了對應，但本發明不限於此，能夠使用在輪廓範圍增加的情況下收斂時目標減耗量Atg減少那樣的任意的函數。
參數設定部49具有與圖8的關係對應的表，根據測定出的輪廓範圍的值，設定收斂時目標減耗量Atg。圖9是表示收斂時目標減耗量Atg變化的情形的曲線圖，設定為在晶片的處理張數(研磨張數)達到了50張時開始收斂時目標減耗量Atg的控制，但能夠適當地規定開始控制的研磨張數。在圖9的例子中，在開始了收斂時目標減耗量Atg的控制之後，Atg的值按如下方式變化：逐漸增加而達到峰值後逐漸減少。
圖10是針對在使Atg發生了變化的情況(Atg自動)下的輪廓範圍的變化而使其與將Atg設為固定值(10μm、20μm、30μm)的情況相對比地示出的曲線圖。示出了如下情況：通過進行控制來使Atg變化，與將其作為固定值的情況相比輪廓範圍不會過激而快速收斂(以更少的晶片張數收斂)。
此外，在求出修整器的移動速度時，優選使合計修整時間在規定值以內。在此，合計修整時間是指修整器的所有擺動區間(在本實施例中為掃描區域S1~S7)的移動時間。若合計修整時間(修整所需的時間)變長，則有對晶片的研磨行程、搬送行程等其他行程帶來影響的可能性，因此優選對各掃描區域中的移動速度適當進行修正，以使合計修整時間的值不超過規定值。另外，由於存在裝置的機構上的制約，因此，對於修整器的最大(及最小)移動速度，以及最大速度(最小速度)相對於初始速度的比例，也優選設定修整器的移動速度以使它們成為設定值以內。
此外，在由於是新的修整器與研磨墊的組合而不清楚適當的修整條件的情況下或者在像修整器、研磨墊剛更換之後那樣還未確定修整器的基準速度(基準停留時間T0)的情況下，移動速度算出部45可以僅使用與目標切割量的偏差的條件來確定評價指標J(下述)，使各掃描區域中的修整器的移動速度最優化(初始設定)。
J=|U-U0|2
設定輸入部46是例如鍵盤、滑鼠等輸入裝置，輸入如下這樣的各種參數：修整模型矩陣S的各分量的值、制約條件的設定、切割速率更新迴圈、移動速度更新迴圈。另外，記憶體47存儲如下這樣的各種資料：用於使構成修整監視裝置35的各構成要素動作的程式的資料、修整模型矩陣S的各分量的值、目標輪廓、評價指標J的加權值、修整器的移動速度的設定值。
圖11是表示對修整器的移動速度進行控制的處理步驟的流程圖。當檢測到研磨墊11已被更換時(步驟S11)，修整模型設定部41考慮切割速率 模型、修整器直徑、掃描速度控制的參數來匯出修整模型矩陣S(步驟S12)。此外，在為相同種類的墊的情況下，也能夠繼續使用修整模型矩陣。
接著，判定是否進行修整器的基準速度的計算(是否通過設定輸入部46進行了用於進行基準速度計算的指示的輸入)(步驟S13)。在進行基準速度的計算的情況下，在移動速度算出部45中，根據修整器的目標切割量U0和各監控區域中的墊磨損量U而設定各掃描區域中的修整器的移動速度(停留時間T)，以使得以下的評價指標J成為最小值(步驟S14)。也可以將計算出的基準速度設定為移動速度的初始值。
J=|U-U0|2
其後，當隨著晶片W的研磨處理的進行而對研磨墊11進行修整處理時，進行通過墊高度感測器32來對研磨面11a的高度(墊高度)的測定(步驟S15)。然後，判定是否滿足了基準輪廓的取得條件(例如規定張數的晶片W的研磨)(步驟S16)，在滿足了條件的情況下，在基準輪廓算出部42中算出收斂時的墊高度的目標輪廓(基準輪廓)(步驟S17)。
其後，也是當隨著晶片W的研磨處理的進行而對研磨墊11進行修整處理時，進行通過墊高度感測器32來對研磨面11a的高度(墊高度)的測定(步驟S18)。然後，判定是否達到了規定的切割速率計算迴圈(例如規定張數的晶片W的研磨)(步驟S19)，在達到了的情況下，在切割速率算出部43中算出各掃描區域中的修整器的切割速率(步驟S20)。
並且，判定修整器的移動速度是否達到了移動速度更新迴圈(例如規定張數的晶片W的研磨)(步驟S21)，在達到了的情況下，參數設定部49根據所測定的輪廓範圍的值來設定收斂時目標減耗量Atg(步驟S22)。
然後，在移動速度算出部45中，使用所設定的收斂時目標減耗量Atg的值來確定評價指標J，通過算出該評價指標J變得最小的修整器的停留時間，來進行各掃描區域中的修整器移動速度的最優化(步驟S23)。然後，設定最優化後的移動速度的值，更新修整器的移動速度(步驟S24)。以後，返回到步驟S18，重複上述的處理，直到更換研磨墊11為止。
在上述實施方式中，構成為在參數設定部49中使收斂時目標減耗量Atg變化，但本發明不限於此，也可以使評價指標J的加權係數變動。
圖12是表示使評價指標J的加權參數(係數)中的相鄰區域間速度差加權係數η根據輪廓範圍而變化的例子的圖。在該例子中，以其值在輪廓範圍為基準值(例如10μm)附近處大幅變化的方式設定加權係數η的值，例如能夠使用下述的S型函數(sigmoid function，日文：
Figure 108141083-A0305-02-0021-2
関數)： η=A×sigmoid(-(Range-TargetRange))
Figure 108141083-A0305-02-0021-1
在上述的數學式中，A、a是規定的參數，Range是輪廓範圍，TargetRange是基準值，在圖12的例子中，A=1，a=1，TargetRange=10。參數設定部49根據所得到的輪廓範圍來設定加權係數η。
圖13是表示基於圖12而使加權係數η的值自動地變化的情況下的輪廓範圍的變化的曲線圖，圖14是表示掃描速度範圍的變化的曲線圖。在此，掃描速度範圍是指晶片處理時的各區域的掃描速度的最大值與最小值之差。此外，與收斂時目標減耗量Atg的控制例同樣地設定為，在晶片的研磨張數達到了50張時開始加權係數η的控制。
根據圖13的曲線圖，示出了如下情況：隨著晶片處理張數的增加，輪廓範圍收斂於規定值(基準值Range)。另外，根據圖14的曲線圖，示出了如下情形：在晶片處理張數為100張(從控制開始起50張)附近處掃描速度範圍急劇減少，在此之後逐漸增加。
另一方面，圖15以及圖16分別是表示在將加權係數η設定為固定值(0.2、0.5、1.0)的情況下的、輪廓範圍和掃描速度範圍的變化的曲線圖。根據圖15的曲線圖，示出了如下情況：在使加權係數η升高了的情況下，隨著晶片處理張數的增加，輪廓範圍增加。另外，根據圖16的曲線圖，示出了如下情況：在使加權係數η降低了的情況下，隨著晶片處理張數的增加，掃描速度範圍變大。這樣，在將加權係數η設為了固定值的情況下，在輪廓範圍與掃描速度範圍之間產生權衡。另外，墊的磨損特性根據使用的墊、修整器而不同，因此難以將加權係數η設定為適當的值。
與此相對，通過構成為使加權係數η自動地變化，能夠控制成：抑制掃描速度範圍，並且使輪廓範圍接近規定值(基準值)。這樣，通過使評價指標J的加權係數變化，從而能夠與研磨墊、修整器的特性無關而根據裝置的運轉狀況來適當調整應重視的指標。
在上述實施方式中，以研磨墊的高度伴隨著對晶片W的研磨處理而降低為前提而進行了說明，但在晶片W的處理暫時未進行的情況下，有時因研磨墊含有水分而溶脹從而外觀上的研磨墊的高度增加。雖然研磨墊的溶脹量根據研磨墊的種類、裝置的使用狀態而變動，但若研磨墊的高度因溶脹而變動，則在評價指標J的算定中應使用的切割速率成為負值，其結果是，存在不能 算出修整器的移動速度或者算出值成為異常值的可能性。在那樣的情況下，可能會對研磨裝置的性能帶來影響。
因此，可以如圖17所示假定研磨墊的(實際的)切割速率不急劇變化，在切割速率算出部43中保持最新的(之前緊挨著的)切割速率的計算值，使用該切割速率的值和上次的墊高度的值來推定當前的墊高度。由此，使修整器的移動速度的算出與切割速率計算不同步，從而能夠回避無法準確地計算切割速率的狀況。
此外，切割速率的計算間隔優選通過研磨墊與修整器的組合來決定。另外，關於切割速率的計算方法，可以選擇如下中的任一種：根據初始的墊高度和當前的研磨墊的高度(測定值)來算出的方法、以及根據上次進行了切割速率計算時的墊高度和當前的研磨墊的高度來算出的方法。
並且，監控的物件並不限定於研磨墊高度，也可以測定研磨墊的表面粗糙度而計算使該表面粗糙度變得均勻這樣的移動速度。
(第二實施方式)
以下，對本發明的另外的實施方式進行說明。此外，對於與在上述第一實施方式中說明過的構件相同的構件，標注相同的編號並省略詳細的說明。
如圖18所示，修整監視裝置50具有：修整模型設定部41、基準輪廓算出部42、切割速率算出部43、評價指標創建部44、移動速度算出部45、設定輸入部46、記憶體47、墊高度檢測部48以及墊高度修正部51，修整監視裝置50取得研磨墊11的輪廓，並且在規定的時機將掃描區域中的修整器23的移動速度設定為最佳。
墊高度檢測部48將由墊高度感測器32連續測定出的研磨墊的高度資料與該研磨墊上的測定座標資料建立對應，來檢測各監控區域中的墊高度。具體而言，對測定出的研磨墊的高度資料(研磨墊的徑向上的高度資料)，使用相鄰的多個高度資料來進行平均化處理(空間平均)，然後按被分割的每個監控區域取移動平均後的高度資料的平均，由此算出各監控區域中的墊高度的值。其後，針對每個監控區域，使用在之前緊挨著的多張(例如五張)晶片研磨處理時得到的(平均化處理後的)高度資料來進行平均化，由此生成移動平均後的高度資料。這樣，通過採用之前緊挨著的多次中的研磨墊高度的測定值的移動平均，抑制由測定值的急劇變動或偏差造成的影響。
在晶片W的處理暫時未進行的情況下，當由墊高度檢測部48測定並檢測出的研磨墊的高度發生了急劇變化時，墊高度修正部51判定為研磨墊產生了溶脹或收縮，進行研磨墊高度的修正處理。關於修正處理的詳情，將在後面說明。
評價指標創建部44基於在上述第一實施方式中已說明的三個指標(與各監控區域中的墊磨損量U(=ST)之差的平方值(|U-U0|2)、與各掃描區域中的修整器的移動速度(修整器的停留時間T)之差(△T)的平方值(△T2=|T-T0|2)、相鄰的掃描區域間的速度之差的平方值(|△Vinv|2))，定義由下式表示的評價指標J。
J=γ|U-U0|2+λ|T-T0|2+η|△Vinv|2
在此，評價指標J的右邊的第一項、第二項及第三項分別是起因於與目標切割量的偏差、與基準方法中的停留時間的偏差、相鄰的掃描區域間的速度差的指標，均依賴於各掃描區域中的修整器的停留時間T。
然後，在移動速度算出部45中，進行評價指標J的值取得最小值這樣的最優化運算，求出各掃描區域中的修整器的停留時間T，對修整器的移動速度進行修正。作為最優化運算的方法，能夠使用二次規劃法，但也可以使用基於模擬的收斂運算、PID控制。
在上述的評價指標J中，γ、λ以及η為規定的加權值，能夠在同一研磨墊的使用中適當變更。通過變更這些加權值，能夠根據研磨墊和修整器的特性、裝置的運轉狀況來適當調整應重視的指標。
在此，在晶片W的處理暫時未進行的情況下，若研磨墊含有水分而溶脹，則與上次的測定時相比，研磨墊的高度的測定值有時會增加。相反，在晶片W的處理暫時未進行的情況下，若研磨墊收縮，則研磨墊的高度的測定值有時會急劇減少。
若因長時間不使用研磨墊而引起研磨墊高度的測定值不連續地變動，則在評價指標J的算定中應使用的切割速率急劇地變化(或成為負值)，其結果是，存在不能算出修整器的移動速度或者算出值成為異常值的可能性。在那樣的情況下，可能會對研磨裝置的性能帶來影響。
因此，在本實施方式的研磨裝置中，在超過基準值△TTH的時間內未進行研磨墊高度的測定且測定值的變化超過了閾值△HTH的情況下，判定為研磨墊發生了異常(溶脹或收縮)，對研磨墊高度的測定值包括過去的測定值在內進行修正，由此抑制切割速率的不連續變化。
圖19是表示進行研磨墊高度資料的修正的情形的說明圖，左側的圖表示未發生研磨墊的溶脹的情況，右側的圖表示發生了溶脹的情況。在未發生溶脹的情況下，在墊高度修正部51中不進行修正，由墊高度檢測部48測定出 的值作為研磨墊高度的資料輸出。然後，使用過去的一定區間(例如與用於切割速率計算的研磨墊的磨削量成為設定值以上的區間對應的時刻t1~tn)內的研磨墊高度的資料，來進行切割速率的算出。
另一方面，在檢測出發生了溶脹的情況下，墊高度修正部51對過去的一定區間(時刻t1~tn)內的研磨墊高度的資料加上後述的修正值，來對研磨墊高度的測定值進行修正。另一方面，在檢測出發生了溶脹的情況下，墊高度修正部51對過去的一定區間(時刻t1~tn)內的研磨墊高度的資料加上後述的修正值，來對研磨墊高度的測定值進行修正。通過這樣進行修正，即使研磨墊高度的測定值產生了不連續的變化，也不會影響切割速率的計算，能夠實現穩定的墊高度輪廓的控制。
圖20表示由研磨墊高度檢測部48測定出的研磨墊高度的時間推移的一例。在時刻T1~T3之間，墊高度的測定值逐漸減少，示出了研磨墊的高度隨著晶片研磨而不斷在減少的情形。在此，時刻T1與T2、時刻T2與T3的間隔分別小於基準值△TTH，因此不進行墊高度的修正。此外，基準值△TTH的值能夠以比連續進行晶片研磨的情況下的研磨墊高度測定的時間間隔大的方式適當確定。
在圖20中，在時刻T3與T4的間隔△t1大於上述的基準值△TTH的情況下(即由於使裝置一直停止等原因而晶片研磨的閒置時間長的情況下)，墊高度修正部51判定研磨墊高度測定值的變化(減少值)△h1是否超過了閾值△HTH，在已超過的情況下，判定為研磨墊發生了異常(收縮)，並對研磨墊高度的資料減去△h1作為修正值。
在圖20中，在時刻T3與T4的間隔△t1大於上述的基準值△TTH的情況下，墊高度修正部51判定研磨墊高度測定值的變化(增加值)△h2是否超過了閾值△HTH，在已超過的情況下，判定為研磨墊發生了異常(溶脹)，並對研磨墊高度的資料加上△h2作為修正值。
這樣，根據研磨墊高度的檢測時間的間隔和測定值的差這兩者來檢測研磨墊的溶脹、收縮，並且也包括過去的測定值在內進行修正，由此能夠對研磨墊的測定值及切割速率的不連續變化適當地進行修正。
此外，研磨墊的異常(溶脹或收縮)的判定也可以將研磨墊的徑向上的墊高度測定值中的任一個作為基準，在該情況下，將超過了閾值△HTH的測定值中的任一個作為修正值來加上(或減去)。或者，也可以構成為，將研磨墊的徑向上的墊高度測定值的平均值作為判定的基準，在該情況下，當平均值超過了閾值△HTH時，將該平均值作為修正值來加上(或減去)。並且，對於閾值△HTH，也可以設定成在溶脹的情況下和收縮的情況下的閾值不同。
在研磨墊發生了異常(溶脹或收縮)的情況下，不論墊高度的測定時間間隔是否已超過基準值△TTH(晶片研磨的閒置時間是否長)，墊高度修正部51都進行研磨墊高度測定值的變化是否超過了閾值△HTH的判定。在圖9的例子中，即使在時刻T3與T4的間隔△t3為基準值△TTH以下的情況下，但若研磨墊高度測定值的變化△h3已超過閾值△HTH，則也進行研磨墊高度的修正。另一方面，在研磨墊高度測定值的變化△h3未超過閾值△HTH的情況下，不進行研磨墊高度的修正。由此，能夠精細地進行研磨墊的異常(溶脹或收縮)發生後的修正處理。此外，在從最後檢測研磨墊的異常(溶脹或收縮)起經過了規定時間的情況(即研磨墊高度測定值的變化△h3不超過閾值△HTH的狀況持續了規定 期間的情況)下，也可以包括墊高度的測定時間間隔是否超過基準值△TTH的判定在內進行研磨墊的異常(溶脹或收縮)的判定。
圖21是表示墊減耗量相對於晶片處理張數的一例的曲線圖，示出了在處理張數為150張附近的時點上發生了由晶片處理的閒置時間引起的墊減耗量的異常(墊的收縮)。本實施方式中的墊高度修正部51對該墊減耗量的異常(墊的收縮)進行檢測，對一定區間(例如用於切割速率計算的研磨墊的磨削量成為設定值以上的區間)中的研磨墊高度的資料用上述的修正值進行減法運算，由此進行切割速率的修正。
圖22是表示在研磨墊發生了收縮的情況下的、研磨墊的減耗量相對於監控區域的分佈的曲線圖，(a)表示進行了測定值的修正的情況，(b)表示未進行修正的情況。此外，在各圖中，虛線表示研磨墊發生收縮前的減耗量。由於研磨墊的高度的檢測是作為包含過去的測定值的平均值而檢測出的，因此，相對於未進行測定值的修正的情況，通過進行修正，能夠可靠地捕捉由於研磨墊的收縮所引起的墊減耗量的變化。
圖23是表示墊範圍(墊輪廓)相對於晶片處理張數的變化的曲線圖，(a)表示進行了測定值的修正的情況，(b)表示未進行修正的情況。在此，墊範圍(墊輪廓)表示研磨墊的徑向上的、高度的測定值的最大值與最小值之差。如上所述，由於研磨墊的高度的檢測是作為包含過去的測定值的平均值而檢測出的，因此，相對於未進行測定值的修正的情況，通過進行修正，能夠捕捉因研磨墊的收縮而產生的墊範圍的急劇變化。
圖24是表示切割速率相對於晶片處理張數的變化的曲線圖，(a)表示進行了測定值的修正的情況，(b)表示未進行修正的情況。此外， 圖13的曲線圖是對研磨墊的多個監控區域中的一個監控區域進行示出的圖。在未進行測定值的修正的情況下，伴隨研磨墊的收縮而帶來的影響未得以立即反映，需要對由研磨墊的收縮引起的切割速率的變化的收斂進行較多的晶片處理(延遲時間變長)，但通過進行修正處理，切割速率的變化的收斂被改善(更快速地收斂)。
圖25是表示修整器擺動速度相對於晶片處理張數的變化的曲線圖，(a)表示進行了測定值的修正的情況，(b)表示未進行修正的情況。此外，圖13的曲線圖是對研磨墊的多個監控區域中的一個監控區域進行示出的圖。在未進行測定值的修正的情況下，伴隨研磨墊的收縮而帶來的影響未得以立即反映，需要對由研磨墊的收縮引起的修整器擺動速度的變化的收斂進行較多的晶片處理(延遲時間變長)，但通過進行修正處理，修整器擺動速度的變化的收斂被改善(更快速地收斂)。
此外，在求出修整器的移動速度時，優選使合計修整時間在規定值以內。在此，合計修整時間是指修整器的所有擺動區間(在本實施例中為掃描區域S1~S7)的移動時間。若合計修整時間(修整所需的時間)變長，則有對晶片的研磨行程、搬送行程等其他行程帶來影響的可能性，因此優選對各掃描區域中的移動速度適當進行修正，以使合計修整時間的值不超過規定值。另外，由於存在裝置的機構上的制約，因此，對於修整器的最大(及最小)移動速度、以及最大速度(最小速度)相對於初始速度的比例，也優選設定修整器的移動速度以使它們成為設定值以內。
在由於是新的修整器與研磨墊的組合而不清楚適當的修整條件的情況下，或者在像修整器、研磨墊剛更換之後那樣還未確定修整器的基準速度 (基準停留時間T0)的情況下，移動速度算出部45可以僅使用與目標切割量的偏差的條件來確定評價指標J(下述)，使各掃描區域中的修整器的移動速度最優化(初始設定)。
J=|U-U0|2
設定輸入部46是例如鍵盤、滑鼠等輸入裝置，輸入如下這樣的各種參數：修整模型矩陣S的各分量的值、制約條件的設定、切割速率更新迴圈、移動速度更新迴圈。另外，記憶體47存儲如下這樣的各種資料：用於使構成修整監視裝置35的各構成要素動作的程式的資料、修整模型矩陣S的各分量的值、目標輪廓、評價指標J的加權值、修整器的移動速度的設定值。
圖26是表示對修整器的移動速度進行控制的處理步驟的流程圖。當檢測到研磨墊11已被更換時(步驟S31)，修整模型設定部41考慮切割速率模型、修整器直徑、掃描速度控制的參數來匯出修整模型矩陣S(步驟S32)。此外，在為相同種類的墊的情況下，也能夠繼續使用修整模型矩陣。
接著，判定是否進行修整器的基準速度的計算(是否通過設定輸入部46進行了用於進行基準速度計算的指示的輸入)(步驟S33)。在進行基準速度的計算的情況下，在移動速度算出部45中，根據修整器的目標切割量U0和各監控區域中的墊磨損量U而設定各掃描區域中的修整器的移動速度(停留時間T)，以使得以下的評價指標J成為最小值(步驟S34)。也可以將計算出的基準速度設定為移動速度的初始值。
J=|U-U0|2
其後，當隨著晶片W的研磨處理的進行而對研磨墊11進行修整處理時，在基準輪廓算出部42中，算出收斂時的墊高度的目標輪廓(基準輪廓)(步驟S35)。
其後，也是當隨著晶片W的研磨處理的進行而對研磨墊11進行修整處理時，進行通過墊高度感測器32來對研磨面11a的高度(墊高度)的測定，通過墊高度檢測部48來檢測墊高度的輪廓(步驟S36)。
參數設定部49根據研磨墊的高度測定值及測定時間間隔來判定研磨墊是否發生了溶脹或收縮(步驟S37)。然後，在判定為發生了溶脹或收縮的情況下，將研磨墊的高度測定值的變動量作為修正值來進行過去的一定期間中的墊高度資料的修正(步驟S38)。其後，在切割速率算出部43中，算出各掃描區域中的修整器的切割速率(步驟S39)。
並且，判定修整器的移動速度是否達到了移動速度更新迴圈(例如規定張數的晶片W的研磨)(步驟S40)，在達到了的情況下，在移動速度算出部45中，算出評價指標J變得最小的修整器的停留時間，由此進行各掃描區域中的修整器移動速度的最優化(步驟S41)。然後，設定最優化後的移動速度的值，更新修整器的移動速度(步驟S42)。以後，返回到步驟S16，重複上述的處理，直到更換研磨墊11為止。
此外，切割速率的計算間隔優選通過研磨墊與修整器的組合來決定。另外，關於切割速率的計算方法，可以選擇如下中的任一種：根據初始的墊高度和當前的研磨墊的高度(測定值)來算出的方法、以及根據上次進行了切割速率計算時的墊高度和當前的研磨墊的高度來算出的方法。
並且，監控的物件並不限定於研磨墊高度，也可以測定研磨墊的表面粗糙度而計算使該表面粗糙度變得均勻這樣的移動速度。
上述的實施方式是以具有本發明所屬的技術領域中的通常知識的人員能夠實施本發明為目的來記載的。只要是本領域技術人員，就當然能夠做出上述實施方式的各種的變形例，本發明的技術思想也可適用於其他實施方式。本發明並不限定於所記載的實施方式，而被解釋為遵照由請求保護的範圍定義的技術思想的最大範圍。
10:研磨單元
11:研磨墊(研磨構件)
11a:研磨面
12:研磨台
13:研磨液供給噴嘴
14:修整單元
15:基座
17:萬向接頭
20:頂環(基板保持部)
21:頂環軸
23:修整器
24:修整器軸
25:氣缸
26:修整器臂
30:電動機
31:支軸
32:墊高度感測器(表面高度測定器)
33:感測器目標件
35:修整監視裝置
36:台用旋轉式編碼器
37:修整器用旋轉式編碼器
38:墊粗糙度測定器
39:膜厚感測器(膜厚測定器)
W:晶片

Claims (32)

  1. 一種研磨構件的修整方法，是在基板的研磨裝置所使用的研磨構件上使修整器移動來對該研磨構件進行修整的方法，其中所述修整器能夠在沿著移動方向設定於所述研磨構件上的多個掃描區域中調整移動速度，所述研磨構件的修整方法具備以下步驟：在沿著所述修整器的擺動方向預先設定於所述研磨構件上的多個監控區域中，測定所述研磨構件的表面高度；創建由所述多個監控區域及所述多個掃描區域定義的修整模型矩陣；根據目標切割量的偏差、基準方法中的停留時間的偏差和相鄰的所述掃描區域間的速度差設定評價指標，其中所述目標切割量的偏差係為所述修整器的目標切割量與使用所述修整模型矩陣所算出的墊磨損量等二者之差的平方值；根據該評價指標，設定所述修整器的各掃描區域中的移動速度，其中，使得用於確定所述目標切割量的參數或用於確定評價指標的參數中的至少一方自動地變化。
  2. 根據請求項1所述的修整方法，其中每當進行所述研磨構件的修整時，對所述參數進行設定。
  3. 根據請求項1或2所述的修整方法，其中所述參數是用於確定所述目標切割量的收斂時目標減耗量(Atg)。
  4. 根據請求項1所述的修整方法，其中根據所述掃描區域的移動速度與移動速度基準值的差值，來設定所述評價指標。
  5. 根據請求項1所述的修整方法，其中根據相鄰的所述掃描區域的移動速度的差值，來設定所述評價指標。
  6. 根據請求項1所述的修整方法，其中根據相鄰的所述掃描區域的移動速度的基準值的差值，來設定所述評價指標。
  7. 根據請求項6所述的修整方法，其中所述參數是針對相鄰的所述掃描區域的移動速度的基準值的差值的加權係數。
  8. 根據請求項1所述的研磨裝置的修整方法，其中針對與所述研磨構件的高度輪廓的目標值的差值、與所述移動速度的基準值的差值，以及相鄰的掃描區域的移動速度的差值，來設定加權係數。
  9. 根據請求項1所述的修整方法，其中具備算出多個所述監控區域中的所述研磨構件的切割速率的步驟。
  10. 根據請求項9所述的修整方法，其中具備根據所述表面高度的測定值存儲所述研磨構件的切割速率的步驟，根據所存儲的該切割速率推定所述研磨構件的高度輪廓。
  11. 根據請求項1所述的修整方法，其中作為所述修整器的移動速度的算出條件，使所述修整器停留在各掃描區域的時間的合計時間具有制約。
  12. 根據請求項1所述的修整方法，其中作為所述修整器的移動速度的算出條件，使所述修整器的移動速度的上限值及下限值具有制約。
  13. 根據請求項1所述的修整方法，其中為了算出所述修整器的移動速度，實施使所述評價指標為最小的最優化計算。
  14. 根據請求項13所述的修整方法，其中所述最優化計算是二次規劃法。
  15. 根據請求項1所述的修整方法，其中所述修整模型矩陣是根據切割速率模型、修整器直徑、掃描速度控制中的至少一個要素設定的。
  16. 一種研磨裝置，使基板滑動接觸在研磨構件上來對該基板進行研磨，所述研磨裝置具有：修整器，該修整器通過在所述研磨構件上移動，來對該研磨構件進行修整，並且該修整器能夠在沿著擺動方向設定於所述研磨構件上的多個掃描區域中調整移動速度；高度檢測部，該高度檢測部在沿著所述修整器的移動方向預先設定於所述研磨構件上的多個監控區域中，測定所述研磨構件的表面高度；修整模型矩陣創建部，該修整模型矩陣創建部創建由多個監控區域以及所述多個掃描區域定義的修整模型矩陣；評價指標創建部，該評價指標創建部根據目標切割量的偏差、基準方法中的停留時間的偏差和相鄰的所述掃描區域間的速度差設定評價指標，其中所述目標切割量的偏差係為所述修整器的目標切割量與使用所述修整模型矩陣所算出的墊磨損量等二者之差的平方值；移動速度算出部，該移動速度算出部基於該評價指標，算出所述修整器的各掃描區域中的移動速度；以及參數設定部，該參數設定部使得用於確定所述決定目標切割量的參數或用於確定評價指標的參數中的至少一方自動地變化。
  17. 一種研磨構件的修整方法，是在基板的研磨裝置所使用的研磨構件上使修整器移動來對該研磨構件進行修整的方法，其中所述修整器能夠在沿著移動方向設定於所述研磨構件上的多個掃描區域中調整移動速度，所述研磨構件的修整方法具備以下步驟：在沿著所述修整器的移動方向預先設定於所述研磨構件上的多個監控區域中，測定所述研磨構件的表面高度； 根據所述表面高度的測定間隔和所述表面高度的測定值的變動量，進行所述研磨構件的表面高度的修正；創建由所述多個監控區域以及所述多個掃描區域定義的修整模型矩陣；根據目標切割量的偏差、基準方法中的停留時間的偏差和相鄰的所述掃描區域間的速度差設定評價指標的，其中所述目標切割量的偏差係為所述修整器的目標切割量與使用所述修整模型矩陣所算出的墊磨損量等二者之差的平方值；以及根據該評價指標設定所述修整器的各掃描區域中的移動速度。
  18. 根據請求項17所述的修整方法，其中進行所述修正的步驟，係在所述表面高度的測定間隔超過了基準值並且所述表面高度的測定值的變動量超過了閾值的情況下進行。
  19. 根據請求項17所述的修整方法，其中進行所述修正的步驟，係對過去的一定期間內的所述表面高度的測定值加上或減去所述表面高度的測定值的變動量。
  20. 根據請求項18所述的修整方法，其中在所述表面高度的測定值增加的情況下的所述閾值、與所述表面高度的測定值減少的情況下的所述閾值，是不同的值。
  21. 根據請求項17所述的修整方法，其中根據所述掃描區域的移動速度與移動速度基準值的差值，來設定所述評價指標。
  22. 根據請求項17所述的修整方法，其中根據相鄰的所述掃描區域的移動速度的差值，來設定所述評價指標。
  23. 根據請求項17所述的修整方法，其中根據相鄰的所述掃描區域的移動速度的基準值的差值，來設定所述評價指標。
  24. 根據請求項17所述的修整方法，其中針對與所述研磨構件的高度輪廓的目標值的差值、與所述移動速度的基準值的差值，以及相鄰的掃描區域的移動速度的差值，來設定加權係數。
  25. 根據請求項17所述的修整方法，其中具備算出多個所述監控區域中的所述研磨構件的切割速率的步驟。
  26. 根據請求項25所述的修整方法，其中具備根據所述表面高度的測定值存儲所述研磨構件的切割速率的步驟，根據所存儲的該切割速率推定所述研磨構件的高度輪廓。
  27. 根據請求項17所述的修整方法，其中作為所述修整器的移動速度的算出條件，使所述修整器停留在各掃描區域的時間的合計時間具有制約。
  28. 根據請求項17所述的修整方法，其中作為所述修整器的移動速度的算出條件，使所述修整器的移動速度的上限值及下限值具有制約。
  29. 根據請求項17所述的修整方法，其中為了算出所述修整器的移動速度，實施使所述評價指標為最小的最優化計算。
  30. 根據請求項29所述的修整方法，其中所述最優化計算是二次規劃法或收斂運算。
  31. 根據請求項17所述的修整方法，其中所述修整模型矩陣是根據切割速率模型、修整器直徑、掃描速度控制中的至少一個要素設定的。
  32. 一種研磨裝置，使基板滑動接觸在研磨構件上來對該基板進行研磨，所述研磨裝置具有：修整器，該修整器通過在所述研磨構件上移動來對該研磨構件進行修整，並且該修整器能夠在沿著移動方向設定於所述研磨構件上的多個掃描區域中調整移動速度；高度檢測部，該高度檢測部在沿著所述修整器的移動方向預先設定於所述研磨構件上的多個監控區域中，測定所述研磨構件的表面高度；高度修正部，該高度修正部基於所述表面高度的測定間隔以及所述表面高度的測定值的變動量，進行所述研磨構件的表面高度的修正；修整模型矩陣創建部，該修整模型矩陣創建部創建由所述多個監控區域及所述多個掃描區域定義的修整模型矩陣；評價指標創建部，該評價指標創建部係根據目標切割量的偏差、基準方法中的停留時間的偏差和相鄰的所述掃描區域間的速度差設定評價指標，其中所述目標切割量的偏差係為所述修整器的目標切割量與使用所述修整模型矩陣所算出的墊磨損量等二者之差的平方值；以及移動速度算出部，該移動速度算出部基於該評價指標，算出所述修整器的各掃描區域中的移動速度。
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