研磨装置及磨损检测方法

研磨装置及磨损检测方法
【专利摘要】一种研磨装置及磨损检测方法，能够检测研磨垫的偏磨损的发生，并检测研磨垫的恰当的更换时间。按规定时间检测使研磨台旋转驱动的研磨台驱动轴或使修整器驱动的修整器驱动轴的转速值或旋转力矩值、或者使所述修整器摆动的修整器摆动轴的摆动力矩值，基于该检测到的转速值、旋转力矩值或摆动力矩值来计算其变化量，并判断该变化量是否超过了规定值。在以规定次数判断成变化量超过了规定值的情况下，对用户发出警报。
【专利说明】研磨装置及磨损检测方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及研磨装置及磨损检测方法，检测用于研磨基板而使其平坦化的研磨台上的研磨面的磨损。

【背景技术】
[0002]近年来，半导体器件越来越微小化，元件构造逐渐变得复杂。在半导体器件的制造工序中，半导体晶片的表面平坦化为非常重要的工序。用于表面平坦化的代表性技术为化学机械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)。在该化学机械研磨中，一边向研磨垫的研磨面上供给含有二氧化硅(Si02)等磨粒的研磨液一边使半导体晶片与研磨面滑动接触来研磨半导体晶片的表面。还存在代替研磨垫而使用将磨粒通过粘结剂(binder)进行固定的固定磨粒的情况。
[0003]该化学机械研磨使用CMP装置而进行。CMP装置通常具有:在上表面上贴附有研磨垫的研磨台；和保持作为抛光(polishing)对象物的半导体晶片等基板(被研磨物)的顶环(top ring)。一边使研磨台及顶环以其轴心为中心而分别旋转，一边通过顶环以规定压力将基板按压到研磨垫的研磨面(上表面)上，并一边向研磨面上供给研磨液一边将基板的表面平坦且研磨成镜面。对于研磨液，通常使用在碱溶液中悬浮有由二氧化硅等微粒构成的磨粒的溶液。基板通过基于碱的化学研磨作用与基于磨粒的机械研磨作用的复合作用而被研磨。
[0004]当进行基板的研磨时，在研磨垫的研磨面上会附着磨粒和研磨屑，另外，研磨垫的特性发生变化而使研磨性能逐渐劣化。因此，随着重复基板的研磨，研磨速度会降低，另外，还会产生研磨不均。因此，为了使已劣化的研磨垫的研磨面再生，与研磨台相邻地设有修整
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[0005]该修整装置通常具有能够旋转的修整头(dresser head)、和固定在该修整头上的修整部件。修整装置一边使修整头以其轴心为中心而旋转，一边将修整部件按压到旋转的研磨台上的研磨垫的研磨面上，由此，去除附着在研磨面上的磨粒和切削屑，并且，进行研磨面的平坦化及修锐(修整)。作为修整部件，通常使用在与研磨面接触的面(修整面)上电沉积有金刚石颗粒的部件等。
[0006]但是，上述研磨垫由于对特定数量的基板进行研磨处理、和进行上述修整而导致其研磨面消耗，因此，当研磨垫磨损至某种程度时要进行更换。在研磨垫已磨损的状态下即使对基板进行研磨处理，基板也不会被研磨，因此，需要恰当地掌握研磨垫的更换时间。
[0007]因此，公知一种技术，为了检测研磨垫的磨损、即研磨垫的恰当的更换时间，基于研磨垫调节器组件(pad condit1ner assembly)的电动马达的转速或转矩来推定研磨垫的耐用年限(参照专利文献I)。
[0008]另外，还公知一种技术，检测进行修整的调整盘的旋转力矩及扫掠力矩(scantorque)等,并基于检测到的值来检测研磨垫的磨损(参照专利文献2)。
[0009]但是，在CMP装置中，存在如下情况:与研磨垫的整面磨损相比在经过耐用期间之前产生偏磨损，由此，需要进行研磨垫的更换。例如，在向该CMP装置的研磨台贴附研磨垫时，若在研磨台与研磨垫之间混入空气(气泡)，则研磨垫的混入有空气的部分相对于研磨台稍微隆起。此外，并不限于此，还存在因其他原因而在研磨垫的表面上产生若干凹凸的情况。若在这种状态下进行基板的化学机械研磨和研磨垫的修整，则研磨垫的隆起部分与其他部分相比接触压力更强而被磨损，即会发生偏磨损。若以研磨垫发生偏磨损的状态对基板进行化学机械研磨，则可能导致所研磨的基板的平坦性和研磨率降低。
[0010]此外，公知一种技术，在修整装置中，在修整研磨垫时检测在修整装置的研磨垫修整器(修整头)与研磨垫之间产生的摩擦力或冲击力(参照专利文献3)。
[0011]另外，公知一种技术，在研磨装置中，根据研磨垫的高度计算研磨垫的耗损量，并基于研磨垫的耗损量、研磨台的旋转马达的转矩或电流、和顶环的旋转马达的转矩或电流，来分析研磨垫的研磨面的状态(参照专利文献4)。
[0012]而且，公知一种技术，在修整装置中，在修整研磨面时，检测在具有研磨面的研磨台的旋转马达中流动的电流，由此检测作用于研磨面与修整器(修整头)之间的摩擦荷载(参照专利文献5)。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献1:日本特表2007-529111号公报
[0015]专利文献2:日本特表2011-530809号公报
[0016]专利文献3:日本特开2005-022028号公报
[0017]专利文献4:日本特开2012-056029号公报
[0018]专利文献5:日本特开2006-272549号公报


【发明内容】

[0019]本发明的一个目的在于，提供一种能够检测研磨垫的偏磨损的发生的研磨装置及磨损检测方法。
[0020]为了实现上述目的，本发明的一个方式的研磨装置具有:研磨台，其具有用于配置研磨垫的面；研磨台驱动轴，其构成为使上述研磨台旋转；基板保持装置，其构成为，保持基板并将上述基板的表面按压到上述研磨垫上；修整部，其具有与上述研磨垫滑动接触的修整面；修整器摆动轴，其构成为使上述修整部在上述研磨台上的位置与上述研磨台的外侧的位置之间摆动；修整器驱动轴，其构成为使上述修整部旋转；传感器，其按规定时间进行上述研磨台驱动轴的转速值、上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述修整器驱动轴的转速值、上述修整器驱动轴的旋转力矩值及上述修整器摆动轴的摆动力矩值中的至少一个值的检测；和控制部，其构成为，基于该检测到的上述研磨台驱动轴的转速值、上述检测到的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述检测到的上述修整器驱动轴的转速值、上述检测到的上述修整器驱动轴的旋转力矩值、或上述检测到的上述修整器摆动轴的摆动力矩值，来计算上述研磨台驱动轴的转速值的变化量、上述研磨台驱动轴的旋转力矩值的变化量、上述修整器驱动轴的转速值的变化量、上述修整器驱动轴的旋转力矩值的变化量、或上述修整器摆动轴的摆动力矩值的变化量，并判断该变化量是否超过了规定值。
[0021]在本发明的其他方式的研磨装置中，上述控制部将基于上述检测到的按规定时间的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值中连续检测到的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述检测到的按规定时间的上述修整器驱动轴的旋转力矩值中连续检测到的上述修整器驱动轴的旋转力矩值、或上述检测到的按规定时间的上述修整器摆动轴的摆动力矩值中连续检测到的修整器摆动轴的摆动力矩值而计算出的值、与基于上述检测到的按规定时间的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值中其他连续检测到的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述检测到的按规定时间的上述修整器驱动轴的旋转力矩值中其他连续检测到的上述修整器驱动轴的旋转力矩值、或上述检测到的按规定时间的上述修整器摆动轴的摆动力矩值中其他连续检测到的修整器摆动轴的摆动力矩值而计算出的值之间的差，作为上述研磨台驱动轴的旋转力矩值的变化量、上述修整器驱动轴的旋转力矩值的变化量、或上述修整器摆动轴的摆动力矩值的变化量。
[0022]在本发明的其他方式的研磨装置中，上述控制部将上述检测到的上述研磨台驱动轴的转速值的最大值与最小值的差作为上述研磨台驱动轴的转速值的变化量，或将上述修整器驱动轴的转速值的最大值与最小值的差作为上述修整器驱动轴的转速值的变化量。
[0023]在本发明的其他方式的研磨装置中，具有警报通知部，在上述控制部判断成上述变化量超过了规定值时进行警报通知。
[0024]在本发明的其他方式的研磨装置中，上述控制部对上述变化量被判断成超过了规定值的次数进行计数，并判断规定时间内的上述次数是否超过了规定次数。
[0025]在本发明的其他方式的研磨装置中，具有警报通知部，在上述控制部判断成规定时间内的上述次数超过了规定次数时进行警报通知。
[0026]在本发明的其他方式的研磨装置中，上述传感器在由上述修整部开始修整而经过了规定时间之后，开始检测上述研磨台驱动轴的转速值、上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述修整器驱动轴的转速值、上述修整器驱动轴的旋转力矩值及上述修整器摆动轴的摆动力矩值中的至少一个。
[0027]为了实现上述目的，本发明的一个方式的磨损检测方法是检测配置在用于研磨装置的研磨台上的研磨垫的磨损的方法，具有以下工序:按规定时间检测使上述研磨台旋转驱动的研磨台驱动轴的转速值、该研磨台驱动轴的旋转力矩值、使修整器旋转驱动的修整器驱动轴的转速值、该修整器驱动轴的旋转力矩值、或使上述修整器摆动的修整器摆动轴的摆动力矩值的工序；基于该检测到的上述研磨台驱动轴的转速值、上述检测到的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述检测到的上述修整器驱动轴的转速值、上述检测到的上述修整器驱动轴的旋转力矩值、或上述检测到的上述修整器摆动轴的摆动力矩值，来计算上述研磨台驱动轴的转速值的变化量、上述研磨台驱动轴的旋转力矩值的变化量、上述修整器驱动轴的转速值的变化量、上述修整器驱动轴的旋转力矩值的变化量、或上述修整器摆动轴的摆动力矩值的变化量的工序；和判断该变化量是否超过了规定值的工序。
[0028]在本发明的其他方式的磨损检测方法中，在计算上述变化量的工序中，将基于上述检测到的按规定时间的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值中连续检测到的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述检测到的按规定时间的上述修整器驱动轴的旋转力矩值中连续检测到的上述修整器驱动轴的旋转力矩值、或上述检测到的按规定时间的上述修整器摆动轴的摆动力矩值中连续检测到的修整器摆动轴的摆动力矩值而计算出的值、与基于上述检测到的按规定时间的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值中其他连续检测到的上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述检测到的按规定时间的上述修整器驱动轴的旋转力矩值中其他连续检测到的上述修整器驱动轴的旋转力矩值、或上述检测到的按规定时间的上述修整器摆动轴的摆动力矩值中其他连续检测到的修整器摆动轴的摆动力矩值而计算出的值之间的差，作为上述研磨台驱动轴的旋转力矩值的变化量、上述修整器驱动轴的旋转力矩值的变化量、或上述修整器摆动轴的摆动力矩值的变化量来进行计算。
[0029]在本发明的其他方式的磨损检测方法中，在计算上述变化量的工序中，将上述检测到的上述研磨台驱动轴的转速值的最大值与最小值的差作为上述研磨台驱动轴的转速值的变化量来进行计算，或将以上述修整器驱动轴的转速值的最大值与最小值的差为上述修整器驱动轴的转速值的变化量的、上述检测到的转速的最大值与最小值的差作为上述变化量来进行计算。
[0030]在本发明的其他方式的磨损检测方法中，具有在判断成上述变化量超过了规定值时进行警报通知的工序。
[0031]在本发明的其他方式的磨损检测方法中，具有:对在进行上述判断的工序中上述变化量被判断成超过了规定值的次数进行计数的工序；和判断规定时间内的上述次数是否超过了规定次数的工序。
[0032]在本发明的其他方式的磨损检测方法中，具有在判断成规定时间内的上述次数超过了规定次数时进行警报通知的工序。
[0033]在本发明的其他方式的磨损检测方法中，在进行上述检测的工序中，在由上述修整器开始修整而经过了规定时间之后，开始检测上述研磨台驱动轴的转速值、上述研磨台驱动轴的旋转力矩值、上述修整器驱动轴的转速值、上述修整器驱动轴的旋转力矩值及上述修整器摆动轴的摆动力矩值中的至少一个。

【专利附图】

【附图说明】
[0034]图1是本发明的一实施方式的研磨装置的外观图。
[0035]图2是本发明的一实施方式的研磨装置的框图。
[0036]图3是说明本发明的一实施方式的磨损检测方法的流程图。
[0037]图4是表示本发明的一实施方式的修整器的转速的数据例的曲线图。
[0038]图5是表示本发明的一实施方式的修整器的旋转力矩的数据例的曲线图。

【具体实施方式】
[0039]以下，参照【专利附图】

【附图说明】用于实施本发明的最佳方式。
[0040]图1是本发明的一实施方式的研磨装置I的外观图。
[0041]研磨装置I具有:配置研磨垫10的研磨台11、使半导体晶片等基板(被研磨物)与研磨垫10滑动接触而进行研磨的顶环装置20 (基板保持装置)、对研磨垫10进行修锐(修整)的修整装置30、对上述研磨台11、顶环装置20及修整装置30进行驱动控制的控制部40。
[0042]研磨垫10通过贴附等方法而安装在研磨台11的上表面上，研磨垫10的上表面构成了研磨面。研磨台11经由研磨台驱动轴12而与未图示的马达连结,研磨台11及研磨垫10构成为，通过马达而沿图中箭头所示的圆周方向旋转。另外，在研磨台11的马达上，设有用于检测研磨台11的转速值的研磨台转速传感器13 (参照图2)、和用于检测研磨台11的旋转力矩值的研磨台旋转力矩传感器14 (参照图2)。
[0043]顶环装置20具有:保持基板且将该基板按压到研磨垫10的上表面上的顶环头(top ring head)21 ;与顶环头21连结的顶环驱动轴22 ;和能够摆动地保持顶环驱动轴22的顶环摆动臂23。顶环摆动臂23被顶环摆动轴24支承。在顶环摆动臂23的内部配置有与顶环驱动轴22连结的未图示的马达。该马达的旋转经由顶环驱动轴22而传递至顶环头21，由此，顶环头21沿图中箭头所示的圆周方向，以顶环驱动轴22为中心而旋转。
[0044]顶环头21的下表面构成了通过真空吸附等来保持基板的基板保持面。顶环驱动轴22与未图示的上下移动执行机构(例如气缸)连结。因此，顶环头21通过上下移动执行机构并经由顶环驱动轴22而上下移动。顶环摆动轴24位于研磨垫10的径向外侧。该顶环摆动轴24以能够通过未图示的马达而旋转的方式构成，由此,顶环头21能够在研磨垫10上的研磨位置与研磨垫10外侧的等待位置之间移动。
[0045]与顶环装置20相邻地配置有对研磨垫10的研磨面供给研磨液及修整液的液体供给机构25。液体供给机构25从其供给喷嘴对研磨垫10的研磨面供给研磨液及修整液。该液体供给机构25兼用作向研磨垫10供给研磨液的研磨液供给机构、和向研磨垫10供给修整液(例如纯水)的修整液供给机构。此外，也可以为，研磨液供给机构和修整液供给机构独立地设置，即具有多个供给喷嘴。
[0046]基板的研磨以如下方式进行。即，将基板保持在顶环头21的下表面上，并使顶环头21及研磨台11旋转。在该状态下，向研磨垫10的研磨面供给研磨液，而且，通过顶环头21将基板按压到研磨垫10的研磨面上。基板的表面(下表面)通过基于研磨液所含有的磨粒的机械研磨作用、和研磨液的化学研磨作用而被研磨。
[0047]修整装置30具有:与研磨垫10的研磨面滑动接触的修整器31 ;与该修整器31连结的修整器驱动轴32 ;和摆动自如地保持修整器驱动轴32的修整器摆动臂33。修整器31的下表面构成了与研磨垫10的研磨面滑动接触的修整面。在该修整面上固定有金刚石颗粒等磨粒。修整器摆动臂33支承在修整器摆动轴34上。在修整器摆动臂33的内部配置有与修整器驱动轴32连结的未图示的马达。该马达的旋转经由修整器驱动轴32而传递至修整器31，由此，修整器31沿图中箭头所示的圆周方向以修整器驱动轴32为中心而旋转。另外，在与该修整驱动轴32连结的马达上，设有检测修整器31的转速值的修整器转速传感器35 (参照图2)、和检测修整器31的旋转力矩值的修整器旋转力矩传感器36 (参照图2)。
[0048]修整器摆动轴34位于研磨垫10的径向外侧。该修整器摆动轴34以能够通过未图示的马达而旋转的方式构成，由此，修整器31能够在研磨垫10上的修整位置与研磨垫10的外侧的等待位置之间移动。另外，在该修整器摆动轴34的马达上，设有检测修整器摆动轴34的摆动力矩值的修整器摆动力矩传感器37 (参照图2)。
[0049]研磨垫10的修整以如下方式进行。即，在基板的研磨中或基板的研磨与研磨之间的间隔，将旋转的修整器31相对于旋转的研磨垫10按压。在将修整器31固定的状态下进行规定时间的修整后，使修整器摆动轴34驱动而使修整器31摆动。由此，修整器31沿研磨垫10的径向移动，能够将研磨垫10的整面修整。
[0050]图2是本发明的一实施方式的研磨装置I的框图。控制部40例如具有处理各种数据的CPU (Central Processing Unit)、和用于存储各种数据的存储器。控制部40与研磨台11、顶环装置20及修整装置30以能够通信的方式连接，发送命令信号而能够进行研磨台11、顶环装置20及修整装置30的驱动控制。例如，控制部40对修整装置30指示修整器驱动轴32的转速、旋转力矩及修整器摆动轴34的摆动力矩的各值，由此驱动修整装置。另夕卜，例如，控制部40对研磨台11指示马达的转速及旋转力矩的各值，由此驱动研磨台11。
[0051]研磨台转速传感器13、研磨台旋转力矩传感器14、修整器转速传感器35、修整器旋转力矩传感器36及修整器摆动力矩传感器37与控制部40以能够通信的方式连接，将各传感器所检测到的转速值及力矩值的数据发送到控制部40。所发送的转速值及力矩值的数据存储在控制部40的存储器中。警报通知部50例如由显示器等显示装置或扬声器等发声装置构成，根据来自控制部40的指令而向使用者通知规定的警报。
[0052]在此，在本研磨装置I中，在将研磨垫10贴附于研磨台11时，具有在研磨垫10与研磨台11之间混入空气(气泡)的情况。由此，研磨垫10相对于研磨台11稍微隆起。若在该状态下进行半导体晶片等基板的化学机械研磨和研磨垫10的修整，则研磨垫10的隆起部分与修整器21之间的接触压力与其他部分相比变高，在该隆起部分上发生偏磨损。
[0053]若在研磨垫10上发生偏磨损，则该磨损的部分与其他部分相比被平滑化，修整时的与修整器31之间的接触面积增加。因此，当对发生了偏磨损的研磨垫10进行修整时，偏磨损部分中的修整器31与研磨垫10之间的摩擦阻力与其他部分中的摩擦阻力相比变高，因该摩擦阻力的不同而导致修整器31 (修整器驱动轴32)及研磨垫10 (研磨台11)的转速值或旋转力矩值发生变动。
[0054]另外，当修整器31与研磨垫10的偏磨损部接触时，因上述摩擦阻力的不同，也会对修整器摆动轴34的摆动力矩值产生影响。即，在研磨垫10上没有偏磨损的情况下，通过研磨垫10的旋转对修整器31施加有大致固定的摩擦力，因此，修整器摆动轴34以大致固定的摆动力矩将修整器31固定在规定位置上。但是，因上述摩擦阻力的不同而导致通过研磨垫10的旋转对修整器31施加的摩擦力发生变化，因此，其摆动力矩值发生变动。
[0055]在本实施方式中，图2所示的研磨台转速传感器13、研磨台旋转力矩传感器14、修整器转速传感器35、修整器旋转力矩传感器36及修整器摆动力矩传感器37对修整器31(修整器驱动轴32)及研磨台驱动轴12 (研磨垫10)的转速值或旋转力矩值的变动、以及修整器摆动轴34的摆动力矩值的变动中的至少一个值的变动进行检
[0056]测，由此，检测研磨垫10的偏磨损。尤其是，修整器31的转速值及旋转力矩值是使与研磨垫10直接接触的修整器31旋转的马达的值，显著地表现出基于研磨垫10的偏磨损而导致的值的变动，因此，通过检测修整器31的转速及旋转力矩值，能够更高精度地检测研磨垫10的变动。
[0057]图3是说明本发明的一实施方式的磨损检测方法的流程图。
[0058]首先，在基板的研磨中或基板的研磨的间隔中，控制部40向修整装置30的修整器驱动轴32及修整器摆动轴34发送命令信号，开始研磨垫10的修整(S101)。
[0059]接着，通过研磨台转速传感器13、研磨台旋转力矩传感器14、修整器转速传感器35、修整器旋转力矩传感器36及修整器摆动力矩传感器37，开始检测研磨台驱动轴12的转速及旋转力矩、修整器驱动轴32的转速及旋转力矩、以及修整器摆动轴34的摆动力矩(S102)。此时，各传感器以规定时间间隔检测该转速值、旋转力矩值及摆动力矩值，并且将检测到的值向控制部40发送。在此，在本实施方式中，优选在从修整开始经过了规定时间(例如3秒)之后，开始这些检测。其原因在于，只要从修整开始经过了规定时间(例如3秒)之后，各机构的转速、旋转力矩及摆动力矩值就会稳定，因此，能够进行准确的偏磨损检测。
[0060]控制部40将从各传感器接收到的转速值、旋转力矩值及摆动力矩值的数据存储到存储器中，并且基于这些值计算出变化量(S102)。此外，在后说明该变化量的计算方法。
[0061]控制部40将计算出的变化量与预先规定的阈值进行比较，判断变化量是否超过了阈值(S103)。例如，通过实验预先求出在研磨垫10上发生偏磨损时的上述变化量，并将其作为阈值。
[0062]在判断成变化量没有超过阈值时(S103，否)，基于从各传感器接收的转速值、旋转力矩值及摆动力矩值的数据，继续计算变化量(S102)。
[0063]控制部40在判断成变化量超过了阈值时(S103，是)，将计数加I并存储到控制部40的存储器中(S104)。控制部40判断所存储的计数中的、在规定时间以内(例如I小时以内)存储的计数累计值是否超过了预先规定的阈值，在本实施方式中判断是否超过了 4(S105)。即，在该例中，与判断时相比在I小时之前所存储的计数，不作为计数来累计。由此，I小时之前的计数实质上被清除，从而能够防止偏磨损的误测。
[0064]在判断成规定时间以内(例如I小时以内)的计数值没有超过4时(S105，否)，控制部40基于从各传感器接收的转速值、旋转力矩值及摆动力矩值的数据，继续计算变化量(S102)。
[0065]在判断成规定时间以内(例如I小时以内)的计数值超过了 4时(S105，是)，判断为在研磨垫10上发生了偏磨损，控制部40向警报通知部50发出指令，警报通知部50向使用者通知发生了偏磨损的情况(S106)。
[0066]图4是表示在图3所示的步骤S102中检测到的、本发明的一实施方式的修整器31的转速的数据例的曲线图。该曲线图的纵轴表示转速(rpm:Rotation Per Minute(每分钟转速))，横轴表示从检测转速开始的经过时间(秒)。如本曲线图所示，修整器转速传感器35按规定时间、例如按0.1秒检测修整器31的转速。
[0067]如图4所示，在时间Tl检测到的转速为“a”，是检测到的转速的最大值。另一方面，在时间T2检测到的转速为“b”，是检测到的转速值的最小值。在本实施方式中，将上述最大值与最小值的差作为基于这些检测到的转速值而计算出的变化量。即，将上述最大值与最小值的差即“a-b”作为变化量，与在图3所示的步骤S103中预先规定的阈值相比较，来判断变化量是否超过了阈值。
[0068]作为基于检测到的研磨台11的转速值而计算出的变化量，也同样地能够采用检测到的转速值的最大值与最小值的差。
[0069]图5是表示在图3所示的步骤S102中检测到的、与本发明的一实施方式的修整器31的旋转力矩相关的数据的曲线图。该曲线图的纵轴表示旋转力矩的均方根的差的绝对值，横轴表示从旋转力矩值的检测开始的经过时间。在本实施方式中，修整器旋转力矩传感器36以例如0.1秒间隔来检测修整器31的旋转力矩(电流值、单位:安培)。
[0070]在本实施方式中，例如以如下方式计算旋转力矩的均方根的差的绝对值。首先，计算连续检测到的5个旋转力矩值的均方根值。即，计算旋转力矩值的检测开始后的从0.1秒的时刻到0.5秒的时刻的5个旋转力矩值的均方根值a。接着，计算旋转力矩值的检测开始后的从0.2秒的时刻到0.6秒的时刻的5个的旋转力矩值的均方根值b。而且，计算旋转力矩值的检测开始后的从0.3秒的时刻到0.7秒的时刻的5个旋转力矩值的均方根值c。以下同样地，计算5个旋转力矩值的均方根值。
[0071]在本实施方式中，将通过上述方法连续计算出的上述均方根值的差的绝对值作为基于检测到的旋转力矩而计算出的变化量(图5的曲线图的纵轴值)。即，将均方根值a与均方根值b的差的绝对值、均方根值b与均方根值c的差的绝对值作为上述变化量。将这样计算出的变化量与在图3所示的步骤S103中预先规定的阈值相比较，来判断变化量是否超过了阈值。在图5的曲线图中，由于时间T3处的变化量超过了阈值，所以在图3所示的步骤S103中判断成超过了预先规定的阈值。
[0072]在此，在变化量的计算中使用了旋转力矩值的均方根值，由此，与例如使用算术平均值的情况相比，能够计算出将旋转力矩值的偏差幅度考虑在内的变化量。
[0073]此外，作为基于检测到的修整器摆动轴34的摆动力矩值而计算出的变化量及基于检测到的研磨台11的旋转力矩值而计算出的变化量，也能够采用以同样的计算方法计算出的均方根值的差的绝对值。
[0074]如以上说明那样，根据本发明的一实施方式，能够检测研磨垫10的偏磨损的发生，从而能够检测研磨垫的恰当的更换时间。此外，在以上说明的实施方式中，作为对研磨台驱动轴12的转速值及旋转力矩值、修整器驱动轴32的转速值及旋转力矩值、以及修整器摆动轴34的摆动力矩值全部进行检测的示例而进行了说明，但能够通过检测这些值中的至少一个值来检测研磨垫10的偏磨损。另外，通过检测上述各值中的多个值，例如检测修整器驱动轴32的转速值和旋转力矩值双方，与检测一个值的情况相比，能够降低误测。
[0075]本发明并不限定于上述实施方式，能够在权利要求书及说明书和附图所记载的技术思想的范围内进行各种变形。例如，在图3的流程图的步骤S106中，控制部40将所存储的计数中的、I小时以内存储的计数累计值作为阈值的比较对象，但并不限于I小时，能够适当变更。另外，该阈值为4，但也能够将该值适当变更。
[0076]在图4及图5中，说明了按0.1秒检测转速值及旋转力矩值的示例，但检测间隔并不限于此，能够适当变更。
【权利要求】
1.一种研磨装置，其特征在于，具有: 研磨台，其具有用于配置研磨垫的面； 研磨台驱动轴，其构成为使所述研磨台旋转； 基板保持装置，其保持基板，并构成为将所述基板的表面按压到所述研磨垫上； 修整部，其具有与所述研磨垫滑动接触的修整面； 修整器摆动轴，其构成为使所述修整部在所述研磨台上的位置与所述研磨台的外侧的位置之间摆动； 修整器驱动轴，其构成为使所述修整部旋转； 传感器，其按规定时间进行所述研磨台驱动轴的转速值、所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所述修整器驱动轴的转速值、所述修整器驱动轴的旋转力矩值及所述修整器摆动轴的摆动力矩值中的至少一个值的检测；和 控制部，其构成为，基于所检测到的所述研磨台驱动轴的转速值、所检测到的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所检测到的所述修整器驱动轴的转速值、所检测到的所述修整器驱动轴的旋转力矩值、或所检测到的所述修整器摆动轴的摆动力矩值，来计算所述研磨台驱动轴的转速值的变化量、所述研磨台驱动轴的旋转力矩值的变化量、所述修整器驱动轴的转速值的变化量、所述修整器驱动轴的旋转力矩值的变化量、或所述修整器摆动轴的摆动力矩值的变化量，并 判断该变化量是否超过了规定值。
2.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于， 所述控制部将基于所检测到的按规定时间的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值中连续检测到的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所检测到的按规定时间的所述修整器驱动轴的旋转力矩值中连续检测到的所述修整器驱动轴的旋转力矩值、或所检测到的按规定时间的所述修整器摆动轴的摆动力矩值中连续检测到的修整器摆动轴的摆动力矩值而计算出的值、与基于所检测到的按规定时间的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值中其他连续检测到的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所检测到的按规定时间的所述修整器驱动轴的旋转力矩值中其他连续检测到的所述修整器驱动轴的旋转力矩值、或所检测到的按规定时间的所述修整器摆动轴的摆动力矩值中其他连续检测到的修整器摆动轴的摆动力矩值而计算出的值之间的差，作为所述研磨台驱动轴的旋转力矩值的变化量、所述修整器驱动轴的旋转力矩值的变化量、或所述修整器摆动轴的摆动力矩值的变化量。
3.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其特征在于，所述控制部将所检测到的所述研磨台驱动轴的转速值的最大值与最小值的差作为所述研磨台驱动轴的转速值的变化量，或将所述修整器驱动轴的转速值的最大值与最小值的差作为所述修整器驱动轴的转速值的变化量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的研磨装置，其特征在于，具有警报通知部，在所述控制部判断成所述变化量超过了规定值时进行警报通知。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的研磨装置，其特征在于，所述控制部对所述变化量被判断成超过了规定值的次数进行计数，并判断规定时间内的所述次数是否超过了规定次数。
6.根据权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，具有警报通知部，在所述控制部判断成规定时间内的所述次数超过了规定次数时进行警报通知。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的研磨装置，其特征在于，所述传感器在由所述修整部开始修整而经过了规定时间之后，开始检测所述研磨台驱动轴的转速值、所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所述修整器驱动轴的转速值、所述修整器驱动轴的旋转力矩值及所述修整器摆动轴的摆动力矩值中的至少一个。
8.一种磨损检测方法，检测配置在用于研磨装置的研磨台上的研磨垫的磨损，其特征在于，具有以下工序: 检测工序，按规定时间检测使所述研磨台旋转驱动的研磨台驱动轴的转速值、该研磨台驱动轴的旋转力矩值、使修整器旋转驱动的修整器驱动轴的转速值、该修整器驱动轴的旋转力矩值、或使所述修整器摆动的修整器摆动轴的摆动力矩值； 变化量计算工序，基于所检测到的所述研磨台驱动轴的转速值、所检测到的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所检测到的所述修整器驱动轴的转速值、所检测到的所述修整器驱动轴的旋转力矩值、或所检测到的所述修整器摆动轴的摆动力矩值，来计算所述研磨台驱动轴的转速值的变化量、所述研磨台驱动轴的旋转力矩值的变化量、所述修整器驱动轴的转速值的变化量、所述修整器驱动轴的旋转力矩值的变化量、或所述修整器摆动轴的摆动力矩值的变化量；和 判断工序，判断该变化量是否超过了规定值的工序。
9.根据权利要求8所述的磨损检测方法，其特征在于， 在所述变化量计算工序中，将基于所检测到的按规定时间的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值中连续检测到的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所检测到的按规定时间的所述修整器驱动轴的旋转力矩值 中连续检测到的所述修整器驱动轴的旋转力矩值、或所检测到的按规定时间的所述修整器摆动轴的摆动力矩值中连续检测到的修整器摆动轴的摆动力矩值而计算出的值、与基于所检测到的按规定时间的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值中其他连续检测到的所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所检测到的按规定时间的所述修整器驱动轴的旋转力矩值中其他连续检测到的所述修整器驱动轴的旋转力矩值、或所检测到的按规定时间的所述修整器摆动轴的摆动力矩值中其他连续检测到的修整器摆动轴的摆动力矩值而计算出的值之间的差，作为所述研磨台驱动轴的旋转力矩值的变化量、所述修整器驱动轴的旋转力矩值的变化量、或所述修整器摆动轴的摆动力矩值的变化量来进行计算。
10.根据权利要求8或9所述的磨损检测方法，其特征在于，在所述变化量计算工序中，将所检测到的所述研磨台驱动轴的转速值的最大值与最小值的差作为所述研磨台驱动轴的转速值的变化量来进行计算，或将所述修整器驱动轴的转速值的最大值与最小值的差作为所述修整器驱动轴的转速值的变化量来进行计算。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的磨损检测方法，其特征在于，具有在判断成所述变化量超过了规定值时进行警报通知的工序。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的磨损检测方法，其特征在于，具有: 对在所述判断工序中所述变化量被判断成超过了规定值的次数进行计数的工序；和 判断规定时间内的所述次数是否超过了规定次数的工序。
13.根据权利要求12所述的磨损检测方法，其特征在于，具有在判断成规定时间内的所述次数超过了规定次数时进行警报通知的工序。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的磨损检测方法，其特征在于，在所述检测工序中，在由所述修整器开始修整而经过了规定时间之后，开始检测所述研磨台驱动轴的转速值、所述研磨台驱动轴的旋转力矩值、所述修整器驱动轴的转速值、所述修整器驱动轴的旋转力矩值及所述 修整器摆动轴的摆动力矩值中的至少一个。
【文档编号】B24B49/18GK104070445SQ201410122510
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】小菅隆一, 曾根忠一 申请人:株式会社荏原制作所