JP2001138218A

JP2001138218A - Ｃｍｐ加工機

Info

Publication number: JP2001138218A
Application number: JP32188099A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Naka; 浩中; Katsuhisa Okawa; 勝久大川; Shigeo Yoshida; 成夫吉田; Hajime Kaizu; 一海津
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨ヘッドの動作異常やその発生の可能性を
オペレータによる確認作業を必要とすることなく早期に
検出する。【解決手段】研磨ヘッド６の位置と移動開始後の経過
時間との関係から特定され得る正常動作時の基準データ
２１ａを予め正常値記憶手段としての不揮発性メモリ２
１に記憶させておく。また、ＣＭＰ加工機１に位置検出
手段１４を配備し、研磨工程の加工動作時に位置検出手
段１４を介して研磨ヘッド６の現在位置を検出して経過
時間とヘッド位置との関係を表すデータを一時的に保存
する。そして、このデータを用いて基準データ２１ａと
同じ次元の実測データ２８ａを求め、異常判定手段２６
ａにより実測データ２８ａと基準データ２１ａとを比較
することにより研磨ヘッド６の異常動作の有無を自動判
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＭＰ加工機の改
良、特に、その研磨ヘッドの異常検出機能の付加に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年のＬＳＩ技術の進展によりＬＳＩの
多層化・微細化が求められている。この多層化によって
ステッパーの焦点深度に余裕が無くなったことから、ウ
ェハ表面の平坦化が重要な課題となった。

【０００３】この平坦化を行うものがＣＭＰ加工機（化
学的機械研磨装置）である。ＣＭＰ加工機では、ウェハ
をロードまたはアンロードする位置で、研磨ヘッドの上
下左右の動作により研磨対象となるウェハを研磨ヘッド
に吸着し、この研磨ヘッドを研磨テーブル上に移動させ
て、研磨ヘッドおよび研磨テーブルを回転させながらウ
ェハを研磨テーブル上の研磨パッドに加圧することによ
って所定時間の研磨作業を行う。

【０００４】また、１つの研磨テーブルで研磨が終了し
たウェハは、更に、必要に応じて他の研磨テーブルで研
磨される場合もあり、このような時には、ウェハを吸着
したまま研磨ヘッドを他の研磨テーブルに移動させて、
前記と同様にして研磨作業を繰り返すことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、研磨作業を
繰り返すうちに、ヘッド送り機構に関連する構造上の問
題等で、研磨ヘッドの上下動作の駆動源となるシリンダ
動作や直動案内や回転案内の動作が鈍くなる場合があ
る。そうすると、ウェハを研磨テーブルに押しつける加
圧力が不足して研磨異常が発生し、製品ロットの処理が
中断されてしまう。

【０００６】従来、このような場合には、ウェハにおけ
る研磨異常の発生を発見し研磨ヘッドの上下動作異常を
推定した場合、ＣＭＰ加工機の障害復旧作業やシリンダ
の交換作業等を行っていたので、ＣＭＰ加工機の稼動中
に運転が停止されることになり、生産性が落ちるといっ
た問題があった。

【０００７】また、実際に研磨異常の発生を確認してか
らＣＭＰ加工機の障害復旧作業やシリンダの交換作業を
行っていたため、異常の発見が遅れたような場合、異常
発見の前の段階で研磨されたウェハに関しても異常が生
じている可能性があり、前ロットの製品確認作業等が必
要となる場合もあり、作業が煩雑になるといった欠点も
ある。また、駆動源となるシリンダ等に異常の発生する
頻度や時期等も想定しにくいので、交換部品の手配が難
しくなるといった問題がある。

【０００８】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、前記従来技術
の欠点を解消し、研磨ヘッドの動作異常やその発生の可
能性を、オペレータによる確認作業を必要とすることな
く、早期に検出することのできるＣＭＰ加工機を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、研磨パッドを
装着した研磨テーブルと、ウェハを保持して回転駆動す
る研磨ヘッドと、研磨ヘッドの回転面を研磨テーブルの
法線方向に直交させた状態で研磨ヘッドをターンテーブ
ルに対し法線方向に接離移動させるヘッド送り機構とを
備えたＣＭＰ加工機であって、前記目的を達成するた
め、特に、研磨ヘッドの移動位置を検出する位置検出手
段と、研磨ヘッドの位置と移動開始後の経過時間との関
係から特定され得るヘッド送り機構の正常動作に対応す
る基準データを記憶した正常値記憶手段と、ヘッド送り
機構の動作時に前記位置検出手段により時系列で検出さ
れる位置データに基づいて前記基準データと同種の実測
データを求め、この実測データと前記正常値記憶手段に
記憶された基準データとを比較し、その相違が所定値を
越えた場合に異常検出信号を出力する異常判定手段とを
備えたことを特徴とする構成を有する。

【００１０】このように、ヘッド送り機構の動作時に求
められる実測データと正常値記憶手段に記憶された基準
データ（ヘッド送り機構の正常動作に対応したデータ）
とをＣＭＰ加工機自体の異常判定手段により比較して動
作異常の有無を判定するようにしているため、オペレー
タによる異常確認の作業を実施しなくても研磨ヘッドの
動作異常の有無を定量的に判定することができる。ま
た、異常判定の基準となる所定値を調整することによ
り、実際の研磨作業に異常が生じない程度の僅かな動作
異常を検出することも可能であり、将来的な研磨異常の
発生の可能性を事前に予測することができるようにな
る。この場合、生産量が少ないとき、ロットの区切りや
定期メンテナンスのようにＣＭＰ加工機が休止状態にあ
るときに早期のメンテナンス作業を行うようにすれば、
定常運転時の異常発生を未然に防止することができ、生
産性の向上に繋がる。

【００１１】正常値記憶手段に記憶される基準データ
は、ＣＭＰ加工機が備える検出手段によって求めること
が可能なものであれば、どのようなものでもよい。

【００１２】例えば、ＣＭＰ加工機が、研磨ヘッドの移
動位置を検出する位置検出手段を備えている場合、前記
正常値記憶手段に記憶する基準データとしては、ヘッド
送り機構の正常動作に対応する研磨ヘッドの移動ストロ
ークの値を利用することができる。

【００１３】更に、ＣＭＰ加工機が、研磨ヘッドの移動
位置を時系列で検出する位置検出手段を備えている場合
であれば、前記正常値記憶手段に記憶する基準データと
して、ヘッド送り機構の正常動作に対応する研磨ヘッド
の移動所要時間，研磨ヘッドの位置変化パターン，研磨
ヘッドの平均移動速度，研磨ヘッドの速度変化パター
ン，研磨ヘッドの移動速度，研磨ヘッドの移動開始所要
時間，研磨ヘッドの移動開始後の経過時間と移動位置と
の関係等を利用することができる。

【００１４】また、前述した移動ストローク，移動所要
時間，位置変化パターン，研磨ヘッドの平均移動速度，
研磨ヘッドの速度変化パターン，研磨ヘッドの移動速
度，研磨ヘッドの移動開始所要時間，研磨ヘッドの移動
開始後の経過時間と移動位置に関する異常判定手段の各
構成を全て兼備すると共に、更に、前記各異常判定手段
からの異常検出信号の出力数が設定値を越える場合に最
終的な異常検出信号を出力する動作異常総合判定手段を
設け、研磨ヘッドの異常動作の有無を総合的に判定する
ように構成することも可能である。

【００１５】この構成によれば、研磨ヘッドの異常動作
の有無が様々な条件によって総合的に判定されることに
なるので、異常発生の判定結果の信頼性が一層高くな
る。

【００１６】更に、研磨対象となるウェハを載置するた
めのロードカップを備えて水平送り機構とヘッド送り機
構との協調動作によりロードカップと研磨テーブルとの
間で研磨ヘッドを往復移動させる構造を有するＣＭＰ加
工機の場合においては、研磨ヘッドがロードカップ上に
位置するときに使用すべきロードカップ位置用の基準デ
ータと研磨ヘッドが研磨テーブル上に位置するときに使
用すべき研磨テーブル位置用の基準データとを記憶した
正常値記憶手段を設けると共に、前記異常判定手段に
は、ヘッド位置判定手段の判定結果に対応して前記正常
値記憶手段からロードカップ位置用の基準データまたは
研磨テーブル位置用の基準データの何れか一方を選択す
る基準データ選択機能を配備するようにする。

【００１７】この構成によれば、研磨量に影響を与える
研磨ヘッド加圧機構の動作異常に加え、研磨ヘッドが研
磨対象となるウェハを所定位置に搭載するときの動作異
常をも検出できるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した一
実施形態のＣＭＰ加工機１の要部を示すブロック図であ
る。

【００１９】ＣＭＰ加工機１の実作業部を構成する加工
機本体２は、ベース部３と、該ベース部３上に設けられ
た研磨テーブル４、および、研磨テーブル４に取り付け
られた研磨パッド５と、ベース部３に一体的に設けられ
た図示しないコラムに装着されたガイド１０を介して研
磨テーブル４上に配備された研磨ヘッド６、並びに、研
磨対象となるウェハ９を載置するためのロードカップ７
等によって構成される。

【００２０】研磨テーブル４は図示しない駆動機構によ
り図１の矢印α方向に回転駆動され、また、研磨テーブ
ル４上に取り付けられた研磨パッド５も、研磨テーブル
４と一体的に回転するようになっている。そして、研磨
パッド５上には図示しないノズル等を介して供給される
研磨液８が満たされ、研磨ヘッド６で回転駆動されるウ
ェハ９に対する化学的機械研磨が施される。

【００２１】研磨ヘッド６は、ヘッド本体６ａとチャッ
ク部６ｂとによって構成され、ヘッド本体６ａ内に設け
られた図示しない回転駆動機構によってチャック部６ｂ
を図１の矢印β方向に回転駆動する。また、チャック部
６ｂは、真空引き等を利用した吸着機能を備え、研磨対
象となるウェハ９を安定的に保持する。

【００２２】また、研磨ヘッド６は、シリンダによって
構成されるヘッド送り機構１１によりガイド１０に沿っ
て図１におけるＺ軸の方向に送り動作を掛けられるよう
になっており、更に、前述したコラムとガイド１０との
間に設けられた図示しない水平送り機構により、ガイド
１０，ヘッド送り機構１１，研磨ヘッド６が一体となっ
て図１におけるＸ軸の方向、つまり、研磨ヘッド６とロ
ードカップ７との間を往復する方向に移動されるように
なっている。

【００２３】制御装置１２は、研磨テーブル４や研磨ヘ
ッド６の回転、および、前述した水平送り機構による研
磨ヘッド６の水平移動動作やヘッド送り機構１１による
研磨ヘッド６の上下動作を全体的に制御するためのもの
で、このうち、研磨ヘッド６の上下動作に関しては、圧
力制御ユニット１３を介してヘッド送り機構１１を構成
するシリンダのＯＮ／ＯＦＦを制御することによって行
う。

【００２４】つまり、制御装置１２から圧力制御ユニッ
ト１３にＯＮ指令を出力することによりヘッド送り機構
１１を構成するシリンダにエアが供給されて研磨ヘッド
６が下降し、また、制御装置１２から圧力制御ユニット
１３への指令をＯＦＦにすると、前述したシリンダに対
するエアの供給が停止され、自動復帰バネの力またはポ
ートの切り替え等により、ヘッド送り機構１１を構成す
るシリンダが逆方向に作動して研磨ヘッド６が上昇す
る。

【００２５】以上の構成に関しては、従来のＣＭＰ加工
機と同様であり、基本的な１サイクルの作業は、研磨ヘ
ッド６をガイド１０の上端の待機位置に保持した状態で
研磨ヘッド６をロードカップ７上に位置決めする工程
と、研磨ヘッド６を下降させてチャック部６ｂによりロ
ードカップ７上の未加工ウェハ９を吸着する工程、およ
び、研磨ヘッド６を上端の待機位置に戻して研磨ヘッド
６を研磨テーブル４上に位置決めする工程と、チャック
部６ｂの回転を開始して研磨ヘッド６を下降させ未加工
ウェハ９を所定時間に亘り研磨パッド５に押圧して実際
の研磨作業を実施する図１の工程、並びに、研磨ヘッド
６を上端の待機位置に戻してチャック部６ｂの回転を停
止する工程とによって構成され、その後、必要に応じ
て、研磨ヘッド６を別の研磨テーブル上に位置決めして
前記と同様の研磨作業を行うか、または、ロードカップ
７上に戻してチャック部６ｂの吸着を解除して加工済ウ
ェハ９を回収する等の作業が行われる。また、図１に示
した研磨作業の工程では、チャック部６ｂの回転および
研磨テーブル４の回転に加え、前述した水平送り機構に
よる研磨ヘッド６の水平方向の揺動動作が行われ、ウェ
ハ９の研磨効率の向上と研磨面の平坦化の向上が図られ
ている。

【００２６】本実施形態においては、前述した従来技術
の構成に加えて、更に、研磨ヘッド６の上下方向の移動
位置を検出する位置検出手段１４と研磨ヘッド６がロー
ドカップ７側に位置するのか研磨テーブル４側に位置す
るのかを判定するためのヘッド位置判定手段１５とが加
工機本体２上に実装され、また、圧力制御ユニット１３
には、ＣＭＰ制御装置１２からの指令のＯＮ／ＯＦＦ状
態を検出するための制御信号検出センサ１６が取り付け
られている。

【００２７】そして、位置検出手段１４，ヘッド位置判
定手段１５，制御信号検出センサ１６からの信号はＡＤ
・ＩＯボード１７を介してディジタル変換され、正常値
記憶手段と異常判定手段とを備えた異常判定ユニット１
８に入力される。

【００２８】異常判定ユニット１８は、図２に示される
ように、演算手段としてのＣＰＵ１９、その動作プログ
ラム等を記憶したＲＯＭ２０、演算データの一時記憶等
に利用されるＲＡＭ２２、ＡＤ・ＩＯボード１７との間
のインターフェイスを構成する入出力回路２３、ＡＤ・
ＩＯボード１７を介して入力されたデータを一時記憶す
るためのバッファ２４、および、正常値記憶手段として
機能する不揮発性メモリ２１等により構成される。

【００２９】また、警報ニット２５は、パトライト等の
警告灯やブザー等の警告音発生装置によって構成される
もので、ＡＤ・ＩＯボード１７を介して異常判定ユニッ
ト１８によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるようになってい
る。

【００３０】図３は正常値記憶手段としての不揮発性メ
モリ２１における基準データの記憶状態の一例を示す概
念図であり、本実施形態においては、研磨ヘッド６の上
下動作の異常判定に用いるための基準データとして、次
の８種のものが予め準備されている。

【００３１】まず、移動ストローク２１ａは、ガイド１
０に沿って上下動する研磨ヘッド６が実際に上端位置か
ら下降を開始してウェハ９の押圧が開始される位置まで
下降するときの研磨ヘッド６の移動量である。前述した
通り、研磨ヘッド６は、研磨テーブル４上でウェハ９を
研磨する場合、および、ロードカップ７上で未加工ウェ
ハ９を吸着する場合の２つの態様で上下動作を行うの
で、移動ストローク２１ａの基準データも、各々の動作
態様に合わせて予め研磨テーブル位置用のものとロード
カップ位置用のものとの２種が準備されている。基準デ
ータとなる移動ストロークの値は、設計上のデータに従
って設定してもよいし、また、実際にＣＭＰ加工機を作
動させ、正常動作の時の移動ストロークを測定して設定
してもよい。

【００３２】そして、移動所要時間２１ｂは、前述した
移動ストロークが達成されるときに必要とされる研磨ヘ
ッド６の移動時間である。前記と同様、予め研磨テーブ
ル位置用のものとロードカップ位置用のものとの２種が
準備されており、その値は、設計上のデータに従っても
よいし、また、実際にＣＭＰ加工機が正常に作動したと
きの移動所要時間を採用してもよい。

【００３３】また、位置変化パターン２１ｃは、研磨ヘ
ッド６の下降開始後の経過時間とその時点における研磨
ヘッド６の現在位置との関係で示される一連のデータの
繋がりである。前記と同様、予め研磨テーブル位置用の
ものとロードカップ位置用のものとの２種が準備されて
いる。その値は、設計上のデータに従ってもよいし、ま
た、実際にＣＭＰ加工機が正常に作動したときの位置デ
ータをサンプリングして使用してもよい。

【００３４】平均移動速度２１ｄは、ガイド１０に沿っ
て上下動する研磨ヘッド６が実際に上端位置からの下降
を開始してからウェハ９の押圧が開始される位置まで下
降する間の平均的な移動速度である。前記と同様、予め
研磨テーブル位置用のものとロードカップ位置用のもの
との２種が準備されており、その値は、設計上のデータ
に従ってもよいし、また、実際にＣＭＰ加工機が正常に
作動したときの移動ストロークと移動所要時間との関係
から求めてもよい。

【００３５】また、速度変化パターン２１ｅは、研磨ヘ
ッド６の下降開始後の経過時間とその時点における研磨
ヘッド６の移動速度との関係で示される一連のデータの
繋がりである。前記と同様、予め研磨テーブル位置用の
ものとロードカップ位置用のものとの２種が準備されて
おり、その値は、設計上のデータに従ってもよいし、ま
た、実際にＣＭＰ加工機が正常に作動したときの位置デ
ータをサンプリングし、サンプリング周期と位置データ
との関係から１周期間の移動速度を求め、各サンプリン
グ時の経過時間と対応させて速度変化パターンを設定す
るようにしてもよい。

【００３６】移動速度２１ｆは、研磨ヘッド６の下降速
度が正常であると見なせる範囲の中間的な移動速度の値
である。前記と同様、予め研磨テーブル位置用のものと
ロードカップ位置用のものとの２種が準備されている。

【００３７】また、移動開始所要時間２１ｇは、ヘッド
送り機構１１を構成するシリンダに空気圧の印加が開始
されてから実際に研磨ヘッド６が下降を開始するまでに
必要とされるタイムラグの値である。この基準データ
は、前述した各規準データとは相違し、研磨ヘッド６の
下降開始時点でのみ意味を成す値であり、研磨ヘッド６
がウェハ９を研磨作業のために押圧するのか（この場合
は下降の最終段階で大きな反力を受ける）、新たなウェ
ハ９を装着するためにウェハ９に接近するのか（この場
合は下降の最終段階で格別の反力を受けない）といった
動作種別の違いによる影響は受けないので、研磨テーブ
ル位置用のものとロードカップ位置用のものとを共通化
して使用しても問題はない。

【００３８】移動開始後の経過時間と移動位置との関係
２１ｈは、基本的には、前述した位置変化パターン２１
ｃと同様であり、研磨ヘッド６の下降開始後の経過時間
とその時点における研磨ヘッド６の現在位置との関係で
示される一連のデータである。但し、前述した位置変化
パターン２１ｃの場合では移動開始後の経過時間と移動
位置との関係を連続した一連の関数として捉え、実測デ
ータ全体の傾向がそのパターンと近似しているか否かに
よって異常の有無を判定するのに対し、ここで言う移動
開始後の経過時間と移動位置との関係２１ｈにおいて
は、各経過時間における移動位置の各々を個別に比較し
て異常の有無を判定するようにしており、データの取り
扱い方に違いがある。前記と同様、予め研磨テーブル位
置用のものとロードカップ位置用のものとの２種が準備
されている。その値は、設計上のデータに従ってもよい
し、また、実際にＣＭＰ加工機が正常に作動したときの
位置データをサンプリングして使用してもよい。

【００３９】図４は、異常判定ユニット１８のＣＰＵ１
９とＲＯＭ２０とによって構成される異常判定手段２６
の処理の一例を概略で示す機能ブロック図である。ここ
では、一例として、研磨ヘッド６の移動ストローク２１
ａを基準データとして使用する異常判定手段２６ａの場
合を例にとって説明するが、他の基準データ２１ｂ〜２
１ｈを使用する場合においても、全体的な処理の流れに
関しては概ねこれと同様である。

【００４０】まず、異常判定手段２６ａ内の基準データ
選択部３０ａは、ヘッド位置検出手段１５からの信号に
基づいて、研磨ヘッド６が研磨テーブル４上に位置する
のかロードカップ７上に位置するのかを判別する。そし
て、研磨ヘッド６が研磨テーブル４上に位置する場合に
は、正常値記憶手段としての不揮発性メモリ２１に記憶
された移動ストローク２１ａの基準データのうち、研磨
テーブル位置用の基準データを読み込んで異常判定手段
２６ａ内の比較部２９ａに設定する。また、研磨ヘッド
６がロードカップ７上に位置する場合には、不揮発性メ
モリ２１に記憶された移動ストローク２１ａの基準デー
タのうちロードカップ位置用の基準データを読み込ん
で、比較部２９ａに設定することになる。

【００４１】一方、異常判定手段２６ａ内の実測データ
生成部２７ａは、制御信号検出センサ１６のＯＦＦから
ＯＮへの立ち上がり、つまり、研磨ヘッド６の下降動作
の開始を検出して処理を開始し、ＣＰＵ１９が備えるタ
イマをスタートさせて移動開始後の経過時間の計測を開
始し、同時に、位置検出手段１４による研磨ヘッド６の
現在位置の検出を開始して、所定周期毎のサンプリング
処理を開始する。

【００４２】移動ストローク２１ａを基準データとして
使用する異常判定手段２６ａに必要とされる実測データ
２８ａは研磨ヘッド６の移動ストロークである。

【００４３】従って、実測データ生成部２７ａは、研磨
ヘッド６の下降動作の終了を検出した時点で、研磨ヘッ
ド６の移動終了位置の値から移動開始位置の値を減算
し、このサイクルにおける研磨ヘッド６の移動ストロー
クの実測データ２８ａを求め、この値を比較部２９ａに
出力する。

【００４４】そして、比較部２９ａは、研磨ヘッド６の
移動ストロークの実測データ２８ａと基準データである
移動ストローク２１ａとを比較し、両者間の大小差が所
定範囲内にあるか否かを判定し、その差が所定範囲内に
あれば異常なしと判定する。また、その差が所定範囲を
越えていた場合には、異常ありと判定して異常検出信号
を出力する。

【００４５】この異常検出信号は、異常判定ユニット１
８の入出力回路２３およびＡＤ・ＩＯボード１７を介し
て警報ユニット２５に入力され、警報ユニット２５によ
るパトライトの点滅、または、警報ブザーの作動といっ
た処理が行われる。

【００４６】図５および図６は異常判定手段２６ａの機
能を達成するためにＣＰＵ１９によってサンプリング周
期毎に繰り返し実行される処理の一例を具体的に示すフ
ローチャートである。

【００４７】なお、図５および図６で示されるフラグＦ
は異常判定手段２６ａによる処理の進行過程を表すフラ
グであり、その初期値は０である。

【００４８】サンプリング周期毎の処理を開始したＣＰ
Ｕ１９は、まず、フラグＦの値を判定する（ステップａ
１）。この段階ではフラグＦの値は０であるから、ＣＰ
Ｕ１９は、次いで、制御信号検出センサ１６によって制
御信号のＯＮ状態が検出されているか否か、つまり、ヘ
ッド送り機構１１のシリンダにエアの供給が開始されて
いるか否かを判別し（ステップａ２）、制御信号がＯＦ
Ｆであれば、この周期の処理をそのまま終了する。

【００４９】このような処理が繰り返し実行される間
に、ステップａ２の判別結果が真となって制御信号がＯ
Ｎとなり、ヘッド送り機構１１のシリンダにエアの供給
が開始されたことが確認されると、ＣＰＵ１９は、ヘッ
ド位置判定手段１５からの信号を読み込み（ステップａ
３）、研磨ヘッド６が研磨テーブル４上に位置するの
か、それとも、ロードカップ７上に位置するのかを判別
する（ステップａ４）。

【００５０】そして、研磨ヘッド６が研磨テーブル４
上、つまり、図１における右側の位置にある場合には、
ＣＰＵ１９は、不揮発性メモリ２１に記憶された移動ス
トローク２１ａの基準データのうち、研磨テーブル位置
用の基準データを読み込んで、その値を基準値記憶レジ
スタに設定する（ステップａ５）。また、研磨ヘッド６
がロードカップ７上、つまり、図１における左側の位置
にある場合には、不揮発性メモリ２１に記憶された移動
ストローク２１ａの基準データのうち、ロードカップ位
置用の基準データを読み込んで、その値を基準値記憶レ
ジスタに設定することになる（ステップａ６）。

【００５１】次いで、ＣＰＵ１９は、フラグＦに１をセ
ットし、ヘッド送り機構１１のシリンダに対するエアの
供給が開始されたことを記憶し（ステップａ７）、位置
検出手段１４を介して研磨ヘッド６の現在位置Ｖ_ｎを読
み込んで（ステップａ８）、その位置を制御開始位置Ｓ
_０として記憶すると共に、タイマＴをリセットして再ス
タートさせる（ステップａ９）。

【００５２】そして、ＣＰＵ１９は、研磨ヘッド６の現
在位置Ｖ_ｎから制御開始位置Ｓ_０の値を減じて差の絶対
値｜Ｖ_ｎ−Ｓ_０｜を求め、この差が設定値αを越えてい
るか否かを判定する（ステップａ１０）。設定値αは、
ヘッド送り機構１１に対するエアの供給によって実際に
研磨ヘッド６の下降動作が開始されているか否かを判定
するための設定値である。

【００５３】ステップａ１０の判別結果が偽となった場
合には、この段階では未だ研磨ヘッド６の下降動作が開
始されていないことを意味するので、ＣＰＵ１９は、こ
のまま当該周期の処理を終了する。

【００５４】次周期以降の処理では、エアの供給は既に
開始されており、フラグＦにも既に１がセットされてい
るので、ステップａ１の判別結果は偽となる。

【００５５】従って、ＣＰＵ１９はステップａ１４の判
別処理に移行し、フラグＦの現在値が１であるか否かを
判別する。

【００５６】この場合、フラグＦの現在値は１であり、
ステップａ１４の判別結果は真となるので、ＣＰＵ１９
は、再び位置検出手段１４を介して研磨ヘッド６の現在
位置Ｖ_ｎを読み込み（ステップａ１５）、前記と同様に
してステップａ１０の判別処理を繰り返す。

【００５７】ステップａ１０の判別結果が偽となった場
合には、研磨ヘッド６の下降動作が未だ開始されていな
いことを意味するので、ＣＰＵ１９は、このまま当該周
期の処理を終了し、次周期以降の処理において、前記と
同様にしてステップａ１，ステップａ１４，ステップａ
１５，ステップａ１０の処理を繰り返し実行することに
なる。

【００５８】このような処理が繰り返し実行される間に
実際に研磨ヘッド６の下降動作が開始され、｜Ｖ_ｎ−Ｓ
_０｜の値が設定値αに達したことがステップａ１０の判
別処理で検出されると、ＣＰＵ１９は、タイマＴの現在
値を移動開始所要時間記憶レジスタＴ_ｓに記憶し、再び
タイマＴをリセットして再スタートさせ（ステップａ１
１）、フラグＦに２をセットして研磨ヘッド６の実際の
下降動作が開始されたことを記憶し（ステップａ１
２）、この周期で読み込んだ研磨ヘッド６の現在位置Ｖ
_ｎの値を周期遅れ現在位置記憶レジスタＶ_ｎ−１に記憶
して（ステップａ１３）、この周期の処理を終了する。

【００５９】次周期以降の処理では、研磨ヘッド６の下
降動作は既に開始されており、フラグＦにも既に２がセ
ットされているので、ステップａ１，ステップａ１４の
判別結果は偽、また、ステップａ１６の判別結果は真と
なる。

【００６０】従って、ＣＰＵ１９は、改めて研磨ヘッド
６の現在位置Ｖ_ｎの値を読み込み（ステップａ１７）、
この現在位置Ｖ_ｎから周期遅れ現在位置記憶レジスタＶ
_ｎ− _１の値を減じて差の絶対値｜Ｖ_ｎ−Ｖ_ｎ−１｜を求
め、この差が設定値βを下回っているか否かを判定する
（ステップａ１８）。

【００６１】設定値βは、研磨ヘッド６が下降限度に達
してウェハ９の押圧を開始したか否かを判定するための
設定値である。サンプリング周期τは一定であるから、
｜Ｖ _ｎ−Ｖ_ｎ−１｜は単位時間τ当たりの研磨ヘッド６
の移動量、つまり、下降開始後の経過時間と研磨ヘッド
６の位置との対応関係を示す図８の関係において、位置
変化曲線の傾き、即ち、下降速度（Ｖ_ｎ−Ｖ_ｎ−１）／
τに比例した値となる。

【００６２】従って、｜Ｖ_ｎ−Ｖ_ｎ−１｜の値が適当な
設定値βを下回っているか否か、つまり、研磨ヘッド６
がウェハ９からの力の反作用を受けてその下降速度を鈍
らせているか否かを判別することにより、研磨ヘッド６
が下降限度に達しているか否かを判定することができる
のである。

【００６３】ステップａ１８の判別結果が偽となった場
合には、研磨ヘッド６が下降限度に到達していないこと
を意味するので、ＣＰＵ１９は、この周期で読み込んだ
研磨ヘッド６の現在位置Ｖ_ｎの値を周期遅れ現在位置記
憶レジスタＶ_ｎ−１に記憶し（ステップａ１９）、この
周期の処理を終了する。

【００６４】次周期以降の処理では、前記と同様にして
ステップａ１，ステップａ１４，ステップａ１６〜ステ
ップａ１９の処理が繰り返し実行されることになる。

【００６５】そして、このような処理が繰り返し実行さ
れる間にステップａ１８の判別結果が真となって研磨ヘ
ッド６が下降限度に達したことが確認されると、ＣＰＵ
１９は、タイマＴの現在値を移動所要時間記憶レジスタ
Ｔ_ｅに記憶すると共に移動終了位置記憶レジスタＳ_ｅに
研磨ヘッド６の現在位置Ｖ_ｎの値を記憶し（ステップａ
２０）、移動終了位置記憶レジスタＳ_ｅの値から制御開
始位置Ｓ_０の値を減じて実測データ２８ａとなる移動ス
トロークＸの値を求める（ステップａ２１）。

【００６６】次いで、ＣＰＵ１９は、実測データとして
の移動ストロークＸの値から基準データである移動スト
ローク２１ａの値を減じ、その差が予め決められた所定
値γの範囲を越えているか否かを判定する（ステップａ
２２）。

【００６７】前述した通り、研磨ヘッド６は、研磨テー
ブル４上に位置する場合とロードカップ７上に位置する
場合とがあり、これらの状況によって研磨ヘッド６の移
動ストロークには相違が生じるが、ステップａ３〜ステ
ップａ６の処理により、研磨ヘッド６の所在位置に応じ
た適正な基準データが基準値記憶レジスタに格納される
ようになっているので、実測データと基準データとの対
応関係の整合性は確実に保証される。

【００６８】そして、ステップａ２２の判別結果が真と
なった場合、つまり、実測データと基準データとの間に
著しい相違があると判定された場合には、ＣＰＵ１９
は、研磨ヘッド６の下降動作に異常があるものと判定
し、異常判定ユニット１８の入出力回路２３およびＡＤ
・ＩＯボード１７を介して警報ユニット２５にアラーム
信号を出力し（ステップ２３）、警報ユニット２５によ
るパトライトの点滅、または、警報ブザーの作動といっ
た処理を実行させる。

【００６９】また、ステップａ２２の判別結果が偽とな
った場合には、研磨ヘッド６の下降動作に異常がないこ
とを意味するので、ステップａ２３の処理は非実行とな
る。従って、この場合、警報ユニット２５は作動しな
い。

【００７０】なお、警報の解除は警報ユニット２５のリ
セットスイッチの操作によって可能である。

【００７１】また、ホストコンピュータやセル・コント
ローラ等で多数のＣＭＰ加工機の動作スケジュールを管
理しているような場合には、これらのホストコンピュー
タやセル・コントローラ等にＣＭＰ加工機の装置番号と
共にアラーム信号を出力し、ホストコンピュータやセル
・コントローラ等のモニタに異常の発生を表示するよう
にしてもよい。無論、異常発生の履歴をデータとして保
存することも可能である。

【００７２】そして、ステップａ２２の判定処理または
ステップａ２３のアラーム出力処理を終えたＣＰＵ１９
は、フラグＦ３に３をセットして１サイクルの機械動作
に対応した判定処理を終えたことを記憶し（ステップａ
２４）、この周期の処理を終了する。

【００７３】次周期以降の処理では既にフラグＦに３が
セットされているので、ステップａ１，ステップａ１
４，ステップａ１６の判別結果は偽となり、ＣＰＵ１９
は、制御信号検出センサ１６によって制御信号のＯＮ状
態が検出されているか否かを判別することになる（ステ
ップａ２５）。

【００７４】前述した通り、この段階で既に研磨ヘッド
６は下降限度に達し、また、異常の有無の判定も終えて
いるが、実際には、ウェハ９の研磨作業や吸着作業を実
施する必要上、ヘッド送り機構１１のシリンダに対する
エアの供給は暫くの間は継続して行われ、この間、制御
信号検出センサ１６によって検出される制御信号の状態
はＯＮに保持される。

【００７５】この間、ステップａ２５の判別結果は偽と
なり、ＣＰＵ１９は、単に、ステップａ１，ステップａ
１４，ステップａ１６，ステップａ２５の判別処理のみ
を繰り返し実行して待機することになり、実質的な処理
は行われない。

【００７６】そして、このような判別処理が繰り返し実
行される間に、１サイクル内の研磨作業や吸着作業が終
了し、ヘッド送り機構１１のシリンダに対するエアの供
給が停止される。すると、制御信号検出センサ１６によ
って検出される制御信号の状態がＯＦＦとなり、ＣＰＵ
１９はステップａ１９の判別処理でこれを検出し、フラ
グＦに改めて初期値０を再設定する（ステップａ２
６）。

【００７７】この結果、ＣＰＵ１９の処理は完全に初期
状態に復帰し、制御信号検出センサ１６により再び制御
信号のＯＮ状態が検出されるのを待つ待機状態に入る。

【００７８】従って、前述した全ての処理は、ヘッド送
り機構１１のシリンダに対するエアの供給が開始される
度、繰り返し実行されることになる。

【００７９】以上の処理により、研磨ヘッド６の移動ス
トロークＸに異常が検出された場合には、その原因とし
て、研磨ヘッド６が完全に最下点まで下がっていない
か、または、研磨ヘッド６が十分上に戻っていない状態
から下降を開始した可能性が考えられる。

【００８０】なお、移動終了位置記憶レジスタＳ_ｅの値
に基づいて異常の有無を判定することも可能であり、移
動終了位置記憶レジスタＳ_ｅの値に変動が生じた場合に
は、研磨ヘッド６が通常下がる位置まで下がっていない
ことが異常の原因と考えられる。

【００８１】以上、一例として、研磨ヘッド６の移動ス
トロークを基準データとして使用する異常判定手段２６
ａの場合を例にとってＣＰＵ１９の実際的な処理動作に
ついて説明したが、他の基準データ２１ｂ〜２１ｈを使
用する場合においても、全体的な処理の流れに関しては
概ねこれと同様である。

【００８２】以下、他の基準データ２１ｂ〜２１ｈを使
用する場合の処理について簡単に説明する。

【００８３】まず、移動所要時間２１ｂを基準データと
して使用し、移動所要時間の実測データを生成して両者
を比較する場合には、図５のフローチャートにおけるス
テップａ５，ステップａ６の処理で基準データとしての
移動ストローク２１ａに代え、研磨ヘッド６の所在位置
に応じた移動所要時間２１ｂを基準データとして基準値
記憶レジスタに設定するようにする。

【００８４】移動所要時間の実測データは図５における
ステップａ１１およびステップａ２０の処理によって移
動所要時間記憶レジスタＴ_ｅに自動的に設定されるの
で、ステップａ２２の処理でＴ_ｅの値と移動所要時間２
１ｂの値とを比較し、その差が予め設定された所定値の
範囲を越えているか否かにより異常の有無を判定するよ
うにすればよい。

【００８５】移動所要時間Ｔ_ｅに異常があると判断され
た場合は、研磨ヘッド６の上下動作がスムーズでないこ
とが原因であると考えられる。

【００８６】また、位置変化パターン２１ｃを基準デー
タとして使用し、位置変化パターンの実測データを生成
して両者を比較する場合には、図５のフローチャートに
おけるステップａ５，ステップａ６の処理で基準データ
としての移動ストローク２１ａに代え、研磨ヘッド６の
所在位置に応じた位置変化パターン２１ｃを基準データ
として選択するようにする。

【００８７】位置変化パターンの実測データは、図６に
おけるステップａ１７の処理で研磨ヘッド６の現在位置
Ｖ_ｎの値を読み込んだ段階で、現在位置Ｖ_ｎとタイマＴ
の計測時間との対応関係、つまり、移動開始後の経過時
間と移動位置との対応関係である（Ｔ，Ｖ_ｎ）の二次元
配列データを次々と記憶させることにより求めることが
できる。従って、この実測データと前述した基準データ
との相違の大小をステップａ２１の処理で求めるように
する。

【００８８】相違の大小は、例えば、移動開始後の経過
時間を基準として同一の経過時間に対応する実測データ
の位置データの値から同一の経過時間に対応する基準デ
ータの位置データの値を減じて各々２乗し、それらの値
を全てのデータの組み合わせに亘って加算することによ
って求めることができる。

【００８９】最終的に、ステップａ２２の判別処理で、
この加算値が予め設定された所定値の範囲を越えている
か否かにより異常の有無を判定するようにすればよい。

【００９０】位置変化パターンに異常があると判断され
た場合は、研磨ヘッド６の上下動作がスムーズではなく
引っ掛かりが発生する等の理由で研磨ヘッド６の移動速
度が変動していると考えられる。

【００９１】また、平均移動速度２１ｄを基準データと
して使用し、平均移動速度の実測データを生成して両者
を比較する場合には、図５のフローチャートにおけるス
テップａ５，ステップａ６の処理で基準データとしての
移動ストローク２１ａに代え、研磨ヘッド６の所在位置
に応じた平均移動速度２１ｄを基準データとして基準値
記憶レジスタに設定するようにする。

【００９２】平均移動速度の実測データは、移動ストロ
ーク２１ａの実測値Ｘと移動所要時間記憶レジスタの実
測値Ｔ_ｅが既に求められているので、ステップａ２１の
処理でＸ／Ｔ_ｅの演算式を実行することにより求めるこ
とができる。従って、ステップａ２２の処理でＸ／Ｔ_ｅ
の値と平均移動速度２１ｄの値とを比較し、その差が予
め設定された所定値の範囲を越えているか否かにより異
常の有無を判定するようにすればよい。

【００９３】平均移動速度に異常があると判断された場
合は、研磨ヘッド６の動作途中で引っ掛かりが発生し、
研磨ヘッド６が連続的に滑らかに移動していないことが
原因であると考えられる。

【００９４】また、速度変化パターン２１ｅを基準デー
タとして使用し、速度変化パターンの実測データを生成
して両者を比較する場合には、図５のフローチャートに
おけるステップａ５，ステップａ６の処理で基準データ
としての移動ストローク２１ａに代え、研磨ヘッド６の
所在位置に応じた速度変化パターン２１ｅを基準データ
として選択するようにする。

【００９５】速度変化パターンの実測データは、図６に
おけるステップａ１７の処理で研磨ヘッド６の現在位置
Ｖ_ｎの値を読み込んだ時にＶ_ｎ−Ｖ_ｎ−１の演算式を実
行して直前の１サンプリング周期間における研磨ヘッド
６の移動距離を求め、更に、この移動距離をサンプリン
グ周期τで除して直前の１サンプリング周期間における
研磨ヘッド６の移動速度ΔＶを算出し、この移動速度Δ
ＶとタイマＴの計測時間との対応関係、つまり、移動開
始後の経過時間と移動速度との関係である（Ｔ，ΔＶ）
の二次元配列データを次々と記憶させることで求めるこ
とができる。従って、この実測データと前述した基準デ
ータとの相違の大小をステップａ２１の処理で求めるよ
うにする。

【００９６】相違の大小を求めるための処理は、例え
ば、移動開始後の経過時間を基準として同一の経過時間
に対応する実測データの速度データの値から同一の経過
時間に対応する基準データの速度データの値を減じて各
々２乗し、それらの値を全てのデータの組み合わせに亘
って加算することによって求めることができる。

【００９７】最終的に、ステップａ２２の処理で、この
加算値が予め設定された所定値の範囲を越えているか否
かにより異常の有無を判定するようにすればよい。な
お、サンプリングの周期τは一定であるから、必ずし
も、1サンプリング周期間の移動距離をサンプリング周
期τで除して１サンプリング周期間の移動速度を求める
といった必要はなく、演算処理上は、1サンプリング周
期間の移動距離それ自体を１サンプリング周期間の移動
速度に代わる値として利用しても構わない。但し、速度
変化パターン２１ｅの側も実質的な速度に代えて1サン
プリング周期相当の移動量を記憶させることが前提であ
る。

【００９８】速度変化パターンに異常があると判断され
た場合は、研磨ヘッド６の上下動作がスムーズでなく引
っ掛かりが発生していることが原因であると考えられ
る。

【００９９】また、移動速度２１ｆを基準データとして
使用し、移動速度の実測データを生成して両者を比較す
る場合には、図５のフローチャートにおけるステップａ
５，ステップａ６の処理で基準データとしての移動スト
ローク２１ａに代え、研磨ヘッド６の所在位置に応じた
移動速度２１ｆを基準データとして選択するようにす
る。

【０１００】移動速度の実測データは、図６におけるス
テップａ１７の処理で、研磨ヘッド６の現在位置Ｖ_ｎの
値を読み込んだ時にＶ_ｎ−Ｖ_ｎ−１の演算式を実行して
直前の１サンプリング周期間の研磨ヘッド６の移動距離
を求め、更に、この移動距離をサンプリング周期τで除
して直前の１サンプリング周期間の研磨ヘッド６の移動
速度ΔＶを算出し、この移動速度ΔＶとタイマＴの計測
時間との対応関係、つまり、移動開始後の経過時間と移
動速度との関係である（Ｔ，ΔＶ）の二次元配列データ
を次々と記憶させることにより求めることができる。

【０１０１】相違の大小を求めるための処理は、例え
ば、実測データの速度データの各々の値から基準データ
である移動速度２１ｆを減じて各時点の速度データ毎の
偏差の絶対値を求め、その中で最も大きな値、つまり、
基準的な移動速度から最も外れた移動速度データの偏差
の値を最終的な相違量として決定することにより実施す
る。

【０１０２】最終的に、ステップａ２２の処理で、この
相違量が予め設定された所定値の範囲を越えているか否
かにより異常の有無を判定するようにすればよい。

【０１０３】研磨ヘッド６の移動速度に瞬間的であれ異
常があると判断された場合には、研磨ヘッド６の連続的
な移動が何らかの形で阻害されていることを示唆してい
る。

【０１０４】また、移動開始所要時間２１ｇを基準デー
タとして使用し、移動開始所要時間の実測データを生成
して両者を比較する場合には、図５のフローチャートに
おけるステップａ５，ステップａ６の処理で基準データ
としての移動ストローク２１ａに代え、移動開始所要時
間２１ｇを基準データとして基準値記憶レジスタに設定
するようにする。

【０１０５】移動開始所要時間の実測データは図５にお
けるステップａ９およびステップａ１１の処理によって
移動開始所要時間記憶レジスタＴ_ｓに自動的に設定され
るので、ステップａ２２の処理で移動開始所要時間の実
測データＴ_ｓの値と基準データである移動開始所要時間
２１ｇの値とを比較し、その差が予め設定された所定値
の範囲を越えているか否かにより異常の有無を判定する
ようにすればよい。

【０１０６】移動開始所要時間に異常があると判定され
た場合は、研磨ヘッド６の動作開始位置で引っ掛かりが
発生しており、下降動作の開始が遅れているものと考え
られる。

【０１０７】また、移動開始後の経過時間と移動位置と
の関係２１ｈを基準データとして使用し、移動開始後の
経過時間と移動位置との関係の実測データを生成して両
者を比較する場合には、図５のフローチャートにおける
ステップａ５，ステップａ６の処理で基準データとして
の移動ストローク２１ａに代え、移動開始後の経過時間
と移動位置との関係２１ｈを基準データとして選択する
ようにする。

【０１０８】移動開始後の経過時間と移動位置との関係
の実測データ、つまり、各経過時間における（Ｔ，
Ｖ_ｎ）は、前述した位置変化パターンの実測データの場
合と同様にして求めることができる。

【０１０９】そして、移動開始後の経過時間を基準とし
て同一の経過時間に対応する実測データの位置データの
値から同一の経過時間に対応する基準データの位置デー
タの値を減じて差を求める処理を経過時間を同じくする
全てのデータの組み合わせに対して実施する。最終的
に、その差が予め設定された所定値の範囲を越えている
基準データと実測データの組み合わせが１つでもあれ
ば、異常ありとして判定するようにする。

【０１１０】前述した位置変化パターンを基準データと
して異常を判定する場合の処理との相違は、位置変化パ
ターン全体の総合的なずれを評価する代わりに、各経過
時間における移動位置の各々を個別に比較して異常の有
無を判定する点にある。

【０１１１】移動開始後の経過時間と移動位置との関係
に異常があると判定された場合は、研磨ヘッド６が規定
時間内に通常の動作許容範囲を超えて動作していること
を意味し、研磨ヘッド６の上下動作機構に何らかの異常
が発生している可能性があると考えられる。

【０１１２】以上の実施形態では、研磨ヘッド６の移動
ストロークの異常，移動所要時間の異常，位置変化パタ
ーンの異常，平均移動速度の異常，速度変化パターンの
異常，移動速度の異常，移動開始所要時間の異常，移動
開始後の経過時間と移動位置との関係の異常の何れか１
つを選択的に判定基準として利用することによって研磨
ヘッド６の下降動作の異常の有無を判定する場合につい
て説明したが、これらの判定基準を複合的に組み合わせ
て下降動作の異常を判定するように構成することも可能
である。その一例を図７に示す。

【０１１３】図７において、符号２６ａ〜２６ｈの各々
は前述した各項目毎の異常判定手段であり、その各々は
異常判定ユニット１８のＣＰＵ１９およびＲＯＭ２０に
よって実行されるソフトウェア上の処理により構成され
ている。但し、図７の実施形態においては、異常判定手
段２６ａ〜２６ｈからの異常検出信号が出力された場合
であっても直ちに警報ユニット２５が作動されることは
なく、警報ユニット２５を作動させるか否かは、最終的
に、動作異常総合判定判定手段３１によって決定される
ようになっている。

【０１１４】前記と同様、符号１４は研磨ヘッド６の上
下の移動位置を検出する位置検出手段、また、符号１５
は研磨ヘッド６が研磨テーブル４上に位置するのかロー
ドカップ７上に位置するのかを判定するためのヘッド位
置判定手段であり、これらの要素は異常判定手段２６ａ
〜２６ｈに共通して利用することができる。

【０１１５】また、タイマＴは前述した異常判定手段２
６ａの処理で利用されたタイマと同様のものであり、移
動所要時間Ｔ_ｅおよび移動開始所要時間Ｔ_ｓを求めるた
めに利用される。

【０１１６】符号２６ａは、図５および図６のフローチ
ャートを参照して既に説明した通り、研磨ヘッド６の移
動ストロークの異常を検出するための異常判定手段であ
る。

【０１１７】また、符号２６ｂ〜２６ｈの各々は、夫
々、移動所要時間の異常を検出するための異常判定手
段，位置変化パターンの異常を検出するための異常判定
手段，平均移動速度の異常を検出するための異常判定手
段，速度変化パターンの異常を検出するための異常判定
手段，移動速度の異常を検出するための異常判定手段，
移動開始所要時間の異常を検出するための異常判定手
段，移動開始後の経過時間と移動位置との関係の異常を
検出するための異常判定手段であり、これらの異常判定
手段に関しても、その作用原理については既に実施可能
な程度に説明した。

【０１１８】動作異常総合判定判定手段３１は、異常判
定手段２６ａ〜２６ｈによる判定結果のうち異常ありの
判定結果の個数を数えるためのものであり、実質的に
は、異常判定ユニット１８のＣＰＵ１９と所定のレジス
タ（カウンタ）によって構成されている。

【０１１９】そして、動作異常総合判定判定手段３１と
してのＣＰＵ１９は、異常判定手段２６ａ〜２６ｈの判
定結果のうち異常ありの判定結果の個数を数え、異常あ
りの判定結果の個数の総和が所定値Ｎを越えた場合に限
り、最終的な異常検出信号を出力して警報ユニット２５
を作動させ、オペレータや管理者に研磨ヘッド６の下降
異常の発生、または、発生の可能性を警告する。

【０１２０】つまり、異常判定手段２６ａ〜２６ｈにお
いて判定基準として使用される所定値の値、例えば、図
５および図６のフローチャートに示される所定値γ等の
値は任意に設定が可能であり、異常の有無の判定基準を
厳格に設定すれば、実際の研磨加工に支障が出ない程度
の僅かな異常を検出することも可能であり、このような
設定によれば、下降異常の発生の可能性を警報によって
オペレータや管理者に示唆することが可能である。

【０１２１】また、動作異常総合判定判定手段３１が最
終的な判定に利用する所定値Ｎの値も任意に設定するこ
とが可能であり、このＮの値の大小によって、最終的な
異常判定の厳格度を調整することができる。当然、異常
判定手段２６ａ〜２６ｈの判定結果が異常ありの場合の
出力を１、また、異常なしの場合の出力を０として、そ
の論理積や論理和を求めて最終的な異常判定を行うよう
にすることも可能である。

【０１２２】更に、異常判定手段２６ａ〜２６ｈを構成
する処理を選択的に実行させるためのソフトウェアスイ
ッチ等を設け、実際の判定に用いる異常判定手段の種類
や個数を任意に組み合わせられるように構成することも
可能である。

【０１２３】また、ホストコンピュータやセル・コント
ローラ等で多数のＣＭＰ加工機の動作スケジュールを管
理しているような場合、または、異常判定ユニット１８
自体にモニタ等が実装されている場合には、各異常判定
手段２６ａ〜２６ｈによる判定結果に応じて異常の原因
を示唆するステートメントを表示するように構成するこ
とも可能である。例えば、異常判定手段２６ａで異常が
検出された場合には「ストロークエンドの異常」、ま
た、異常判定手段２６ｇで異常が検出された場合には
「動作開始点位置に引っ掛かり有り」、その他の異常判
定手段２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６
ｈで異常が検出された場合には「ストロークの途中に障
害あり」等のステートメントが適当であろう。

【０１２４】以上の実施形態では、研磨ヘッド６の下降
動作が実施されるときに送り動作の異常の有無を判定す
るようにしたが、制御信号検出センサ１６のＯＮからＯ
ＦＦへの変化を検出して前記と略同等の処理を実施する
ように構成すれば、下降動作時の異常検出に加え、更
に、研磨ヘッド６の上昇動作の際の異常を検出すること
もできる。

【０１２５】また、複数の研磨テーブルを備え、水平送
り機構とヘッド送り機構１１との協調動作によって研磨
ヘッド６を複数の研磨テーブル間で移動させて研磨加工
を実施するＣＭＰ加工機の場合においては、ロードカッ
プ７および各々の研磨テーブル毎の基準データを記憶し
た正常値記憶手段を設け、研磨ヘッド６が所在する研磨
テーブルに対応して基準データを選択するように構成す
ることにより、最初に述べた実施形態における研磨テー
ブル４とロードカップ７の場合と同様、研磨ヘッド６が
どの研磨テーブル上に位置するかに関わり無く、常に最
適の基準データに基づいて研磨ヘッド６の上下動作の異
常を判定することができるようになる。

【０１２６】なお、ヘッド送り機構１１としてはシリン
ダの他にも、ボールスクリュー＆ソケットおよびサーボ
モータ等で構成される直線送り機構を採用することが可
能である。

【０１２７】サーボモータ等を使用する場合において
は、その駆動電流を検出することによってヘッド送り機
構１１に作用する駆動トルク、即ち、研磨ヘッド６に作
用する抵抗の反力を求めることができるので、前述した
時間と位置および速度に基づく基準データや実測データ
に加え、研磨ヘッド６とガイド１０との間に生じる引っ
掛かりや摩擦抵抗の変動等を異常の判定に利用すること
も可能である。

【０１２８】

【発明の効果】本発明のＣＭＰ加工機は、ＣＭＰ加工機
の研磨ヘッドの上下動作を位置検出手段によって常に監
視しているので、位置と時間との関係から特定すること
のできる様々な実測データ、例えば、研磨ヘッドの移動
ストローク，移動所要時間，位置変化パターン，平均移
動速度，速度変化パターン，移動速度，移動開始所要時
間，移動開始後の経過時間と移動位置との関係等の様々
なデータに基づいて、研磨ヘッドの上下動作の異常の発
生やその前兆を、オペレータによる直接の確認作業を必
要とすることなく、確実に検出することができる。この
ため、異常発生からの対応が早くなり、装置の停止時間
を短くすることができる。

【０１２９】また、異常が少し出始めた状態を検出でき
るため、不良品を連続生産するといった問題が解消さ
れ、製品の選別等の無駄な作業をなくすことができる。

【０１３０】更に、装置の故障を予知することが可能と
なるため、予め必要な資材を購入しておく等の措置を心
がければ、装置の修理交換に要する時間を短縮すること
ができる。

【０１３１】また、計画的に装置を停止させて部品交換
や修理作業を実施したり、装置の使用されない時期を見
計らって部品交換や修理作業を実施したりすることが可
能となるので、研磨作業を途中で停止しての部品交換や
修理作業を減らすことができ、装置のランニングコスト
が向上される。

【０１３２】更に、予め故障が予知できるため、製品ウ
ェハを処理中に装置を停止することもなくなり、処理中
に製品の再度の膜厚測定や再度の研磨を行う工程を減ら
すことができ、工程の効率を向上させることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施形態のＣＭＰ加工機の
要部を示すブロック図である。

【図２】同実施形態のＣＭＰ加工機に設けられた異常判
定ユニットの要部を示す機能ブロック図である。

【図３】不揮発性メモリにおける基準データの記憶状態
の一例を示す概念図である。

【図４】異常判定ユニットの異常判定手段によって実施
される処理の一例を概略で示す機能ブロック図である。

【図５】異常判定手段として機能するＣＰＵの処理の一
例をより具体的に示すフローチャートである。

【図６】異常判定手段として機能するＣＰＵの処理の一
例をより具体的に示すフローチャートの続きである。

【図７】複数の判定基準を利用して異常判定を行う場合
の処理の概略を示す機能ブロック図である。

【図８】研磨ヘッドの下降開始後の経過時間と研磨ヘッ
ドの下降位置との関係の一例を示す動作原理図である。

【符号の説明】

１ＣＭＰ加工機２加工機本体３ベース部４研磨テーブル５研磨パッド６研磨ヘッド６ａヘッド本体６ｂチャック部７ロードカップ８研磨液９ウェハ１０ガイド１１ヘッド送り機構１２ＣＭＰ制御装置１３圧力制御ユニット１４位置検出手段１５ヘッド位置判定手段１６制御信号検出センサ１７ＡＤ・ＩＯボード１８異常判定ユニット１９ＣＰＵ２０ＲＯＭ２１不揮発性メモリ２１ａ〜２１ｈ基準データ２２ＲＡＭ２３入出力回路２４バッファ２５警報ユニット２６異常判定手段２６ａ〜２６ｈ各項目毎の異常判定手段２７ａ実測データ生成部２８ａ実測データ２９ａ比較部３０ａ基準データ選択部３１動作異常総合判定判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田成夫東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者海津一東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内Ｆターム(参考） 3C034 AA13 AA17 CA11 CA15 CA27 CB13 DD18 3C058 AA07 BA04 BA07 BA09 BB02 BB08 BC03 CB03 DA12 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨パッドを装着した研磨テーブルと、
ウェハを保持して回転駆動する研磨ヘッドと、前記研磨
ヘッドの回転面を前記研磨テーブルの法線方向に直交さ
せた状態で該研磨ヘッドを前記研磨テーブルに対し法線
方向に接離移動させるヘッド送り機構とを備えたＣＭＰ
加工機であって、前記研磨ヘッドの移動位置を検出する位置検出手段と、
前記研磨ヘッドの位置と移動開始後の経過時間との関係
から特定され得る前記ヘッド送り機構の正常動作に対応
する基準データを記憶した正常値記憶手段と、前記ヘッ
ド送り機構の動作時に前記位置検出手段により時系列で
検出される位置データに基づいて前記基準データと同種
の実測データを求め，この実測データと前記正常値記憶
手段に記憶された基準データとを比較し，その相違が所
定値を越えた場合に異常検出信号を出力する異常判定手
段とを備えたことを特徴とするＣＭＰ加工機。
【請求項２】前記正常値記憶手段には前記ヘッド送り
機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッドの移動ストロ
ークが基準データとして記憶され、前記異常判定手段
は、前記研磨ヘッドの移動ストロークを実測データとし
て求めるものである請求項１記載のＣＭＰ加工機。
【請求項３】前記正常値記憶手段には前記ヘッド送り
機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッドの移動所要時
間が基準データとして記憶され、前記異常判定手段は、
前記研磨ヘッドの移動所要時間を実測データとして求め
るものである請求項１記載のＣＭＰ加工機。
【請求項４】前記正常値記憶手段には前記ヘッド送り
機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッドの位置変化パ
ターンが基準データとして記憶され、前記異常判定手段
は、前記研磨ヘッドの位置変化パターンを実測データと
して求めるものである請求項１記載のＣＭＰ加工機。
【請求項５】前記正常値記憶手段には前記ヘッド送り
機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッドの平均移動速
度が基準データとして記憶され、前記異常判定手段は、
前記研磨ヘッドの平均移動速度を実測データとして求め
るものである請求項１記載のＣＭＰ加工機。
【請求項６】前記正常値記憶手段には前記ヘッド送り
機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッドの速度変化パ
ターンが基準データとして記憶され、前記異常判定手段
は、前記研磨ヘッドの速度変化パターンを実測データと
して求めるものである請求項１記載のＣＭＰ加工機。
【請求項７】前記正常値記憶手段には前記ヘッド送り
機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッドの移動速度が
基準データとして記憶され、前記異常判定手段は、前記
研磨ヘッドの各位置における移動速度を実測データとし
て求めるものである請求項１記載のＣＭＰ加工機。
【請求項８】前記正常値記憶手段には前記ヘッド送り
機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッドの移動開始所
要時間が基準データとして記憶され、前記異常判定手段
は、前記研磨ヘッドの移動開始所要時間を実測データと
して求めるものである請求項１記載のＣＭＰ加工機。
【請求項９】前記正常値記憶手段には前記ヘッド送り
機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッドの移動開始後
の経過時間と移動位置との関係が基準データとして記憶
され、前記異常判定手段は、前記研磨ヘッドの移動開始
後の経過時間と移動位置との関係を実測データとして求
めるものである請求項１記載のＣＭＰ加工機。
【請求項１０】研磨パッドを装着した研磨テーブル
と、ウェハを保持して回転駆動する研磨ヘッドと、前記
研磨ヘッドの回転面を前記研磨テーブルの法線方向に直
交させた状態で該研磨ヘッドを前記研磨テーブルに対し
法線方向に接離移動させるヘッド送り機構とを備えたＣ
ＭＰ加工機であって、前記研磨ヘッドの移動位置を検出する位置検出手段と、
前記ヘッド送り機構の正常動作に対応する前記研磨ヘッ
ドの移動ストローク，移動所要時間，位置変化パター
ン，平均移動速度，速度変化パターン，移動速度，移動
開始所要時間、および、移動開始後の経過時間と移動位
置との関係の基準データを記憶した正常値記憶手段と、
前記ヘッド送り機構の動作時に前記位置検出手段により
時系列で検出される位置データに基づいて前記研磨ヘッ
ドの移動ストローク，移動所要時間，位置変化パター
ン，平均移動速度，速度変化パターン，移動速度，移動
開始所要時間、および、移動開始後の経過時間と移動位
置との関係の実測データを求め、前記各項目の実測デー
タと前記正常値記憶手段に記憶された対応する基準デー
タとを比較し、その相違が所定値を越えた場合に異常検
出信号を出力する各項目毎の異常判定手段と、前記各異
常判定手段からの異常検出信号の出力数が設定値を越え
る場合に最終的な異常検出信号を出力する動作異常総合
判定手段とを備えたことを特徴とするＣＭＰ加工機。
【請求項１１】研磨対象となるウェハを載置するため
のロードカップを前記研磨テーブルに並列して配備する
と共に、前記ロードカップと前記研磨テーブルとの間で
前記研磨ヘッドを往復移動させるための水平送り機構
と、前記研磨ヘッドが前記ロードカップ側に位置するの
か前記研磨テーブル側に位置するのかを判定するための
ヘッド位置判定手段とを設け、前記正常値記憶手段に
は、前記研磨ヘッドが前記ロードカップ上に位置すると
きに使用すべきロードカップ位置用の基準データと前記
研磨ヘッドが前記研磨テーブル上に位置するときに使用
すべき研磨テーブル位置用の基準データとが記憶され、
前記異常判定手段は、前記ヘッド位置判定手段の判定結
果に対応して前記正常値記憶手段から前記ロードカップ
位置用の基準データまたは研磨テーブル位置用の基準デ
ータの何れか一方を選択する基準データ選択機能を有す
ることを特徴とする請求項１，請求項２，請求項３，請
求項４，請求項５，請求項６，請求項７，請求項８，請
求項９または請求項１０のうち何れか一項に記載のＣＭ
Ｐ加工機。