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TW201622889A - 研磨裝置及其控制方法 - Google Patents

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TW201622889A
TW201622889A TW104133980A TW104133980A TW201622889A TW 201622889 A TW201622889 A TW 201622889A TW 104133980 A TW104133980 A TW 104133980A TW 104133980 A TW104133980 A TW 104133980A TW 201622889 A TW201622889 A TW 201622889A
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polishing
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Inventor
篠崎弘行
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荏原製作所股份有限公司
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Abstract

提供一種具備可儘量以一定之力切削研磨墊的修整器之研磨裝置及其控制方法。 本發明提供一種研磨裝置，其具備：設有研磨基板(W)之研磨墊(11a)的旋轉台(11)；使前述旋轉台(11)旋轉之旋轉台旋轉機構(12)；藉由切削前述研磨墊(11a)來修整前述研磨墊(11a)之修整器(51)；將前述修整器(51)按壓於前述研磨墊(11a)之按壓機構(53)；使前述修整器(51)旋轉之修整器旋轉機構(54)；使前述修整器(51)在前述研磨墊(11a)上搖動之搖動機構(56)；及依據前述修整器(51)之位置及搖動方向，控制前述按壓機構(53)、前述旋轉台旋轉機構(12)或前述修整器旋轉機構(54)之控制器(6)。

Description

研磨裝置及其控制方法
本發明係關於一種具備研磨墊用之修整器的研磨裝置及其控制方法。
以CMP(化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing))裝置為代表之研磨裝置，在使研磨墊與被研磨基板表面接觸狀態下，藉由使兩者相對移動來研磨被研磨基板之表面。因研磨被研磨基板導致研磨墊逐漸磨耗，或是研磨墊表面之微細凹凸磨平，造成研磨率降低。因而，係以使許多鑽石粒子電沉積於表面之修整器或是在表面植刷毛的修整器等進行研磨墊表面之修整(Dressing)，而在研磨墊表面再度形成微細凹凸。(例如，專利文獻1、2)。
修整器係藉由按壓於研磨墊上旋轉而且在研磨墊上搖動來切削研磨墊表面。為了維持對被研磨基板之研磨性能(特別是研磨之均勻性及指定的研磨輪廓)，切削研磨墊表面之力，不論研磨墊上任何位置皆應保持一定。因而，通常係將修整器按壓研磨墊之力控制為一定。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2014-42968號公報
[專利文獻2]日本特開2010-76049號公報
但是，即使修整器按壓研磨墊之力為一定，然而修整器切削研磨墊之力未必一定。
本發明係鑑於此種問題者，本發明之課題為提供一種具備可儘量以一定之力切削研磨墊的修整器之研磨裝置及其控制方法。
本發明提供一種態樣之研磨裝置，其具備：旋轉台，其係設有研磨基板之研磨墊；旋轉台旋轉機構，其係使前述旋轉台旋轉；修整器，其係藉由切削前述研磨墊來修整前述研磨墊；按壓機構，其係將前述修整器按壓於前述研磨墊；修整器旋轉機構，其係使前述修整器旋轉；搖動機構，其係使前述修整器在前述研磨墊上搖動；及控制器，其係依據前述修整器之位置及搖動方向，來控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
前述控制器應控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構，使前述修整器切削前述研磨墊之力成為目標值。
前述控制器亦可考慮前述修整器按壓前述研磨墊之力、與前述修整器切削前述研磨墊之力的比係取決於前述修整器之搖動方向，來控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
前述控制器亦可控制前述按壓機構，來調整前述修整器按壓前述研磨墊之力，或是控制前述旋轉台旋轉機構，來調整前述旋轉台之旋轉速度，或是控制前述修整器旋轉機構，來調整前述修整器之旋轉速度。
前述搖動機構亦可使前述修整器在前述研磨墊的中心與邊緣之間搖動，前述控制器依據前述修整器之搖動方向係從前述研磨墊中心朝向邊緣之方向，或是從前述研磨墊邊緣朝向中心的方向，來控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
前述控制器應具有表，其係就前述修整器之各位置及搖動方向，預定用於將前述修整器切削前述研磨墊之力作為目標值的控制信號，依前述修整器之位置及搖動方向輸出前述控制信號，並依據前述控制信號來控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
前述控制器進一步應具有判定器，其係依據前述修整器切削前述研磨墊之實際力、與前述目標值之差，判定前述表中規定之控制信號是否妥當。
前述判定器亦可具有記憶體，其係將前述修整器之位置及搖動方向與判定結果相關連而記憶。
具體例為前述控制器亦可從前述旋轉台旋轉機構供給至旋轉台馬達之驅動電流與前述修整器的位置，算出前述實際之切削力，或是從前述旋轉台之旋轉軸的應變與前述修整器的位置，算出前述實際之切削力，或是從作用於支撐前述修整器旋轉軸之支撐構件的力算出前述實際之切削力，或是從作用於支撐前述修整器支軸之支撐構件的力算出前述實際之切削力。
又，本發明另外態樣提供一種研磨裝置之控制方法，該研磨裝置具備：旋轉台，其係設有研磨基板之研磨墊；旋轉台旋轉機構，其係使前述旋轉台旋轉；修整器，其係藉由切削前述研磨墊來修整前述研磨墊； 按壓機構，其係將前述修整器按壓於前述研磨墊；修整器旋轉機構，其係使前述修整器旋轉；及搖動機構，其係使前述修整器在前述研磨墊上搖動；其具備：檢測步驟，其係檢測前述修整器之位置及搖動方向；及控制步驟，其係依據前述修整器之位置及搖動方向控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
因為依據修整器之搖動方向進行控制，所以可使修整器切削研磨墊之力接近一定。
1‧‧‧工作台單元
2‧‧‧研磨液供給噴嘴
3‧‧‧研磨單元
4‧‧‧修整液供給噴嘴
5‧‧‧修整單元
6‧‧‧控制器
7‧‧‧底座
11‧‧‧旋轉台
11a‧‧‧研磨墊
12‧‧‧旋轉台旋轉機構
31‧‧‧上方環形轉盤軸桿
32‧‧‧上方環形轉盤
51‧‧‧修整器
51a‧‧‧修整盤
52‧‧‧修整器軸桿
53‧‧‧按壓機構
54‧‧‧修整器旋轉機構
55‧‧‧修整器支臂
56‧‧‧搖動機構
61、61a、61b‧‧‧表
62‧‧‧判定器
121‧‧‧旋轉台馬達驅動器
122‧‧‧旋轉台馬達
123‧‧‧電流檢測器
531‧‧‧電-氣調壓閥
532‧‧‧汽缸
541‧‧‧修整器馬達驅動器
542‧‧‧修整器馬達
561‧‧‧支軸
562‧‧‧搖動馬達驅動器
563‧‧‧搖動馬達
621‧‧‧距離算出器
622‧‧‧乘法器
623‧‧‧減法器
624‧‧‧除法器
625‧‧‧減法器
626‧‧‧比較器
627‧‧‧記憶體
C‧‧‧另一端(亦即支軸561的中心)
W‧‧‧基板
第一圖係顯示研磨裝置之概略構成的示意圖。
第二圖係示意顯示修整器51在研磨墊11a上之搖動的俯視圖。
第三圖係示意顯示修整時作用於研磨墊11a及修整器51之力的圖。
第四圖係說明在第一種實施形態中修整時之控制的方塊圖。
第五圖係顯示控制按壓力Fd(t)保持一定，而且使修整器51移動及搖動時的修整器51之位置R(t)、按壓力Fd(t)、切削力F(t)及摩擦係數z(t)的測定結果之一例圖。
第六圖係顯示控制器6具有之表61的構造一例圖。
第七圖係顯示表61生成方法的一例流程圖。
第八圖係說明在第二種實施形態中修整時之控制的方塊圖。
第九圖係顯示控制器6具有之表61a的構造一例圖。
第十圖係示意顯示旋轉數之比Ntt/Ndr與力F(Ntt/Ndr)的關係圖。
第十一圖係說明在第三種實施形態中修整時之控制的方塊圖。
第十二圖係顯示控制器6具有之表61b的構造一例圖。
第十三圖係說明在第四種實施形態中修整時之控制的方塊圖。
第十四圖係顯示判定器62之構成例的方塊圖。
以下，參照圖式具體說明本發明之實施形態。
(第一種實施形態)
第一圖係顯示研磨裝置之概略構成的示意圖。該研磨裝置係研磨半導體晶圓等之基板W者，且具備：工作台單元1、研磨液供給噴嘴2、研磨單元3、修整液供給噴嘴4、修整單元5、控制器6。工作台單元1、研磨單元3及修整單元5設置於底座7上。
工作台單元1具有：旋轉台11、及使旋轉台11旋轉之旋轉台旋轉機構12。旋轉台11之剖面係圓形，且其上面固定有研磨基板W之研磨墊11a。研磨墊11a之剖面與旋轉台11之剖面同樣係圓形。旋轉台旋轉機構12由旋轉台馬達驅動器121、旋轉台馬達122、電流檢測器123構成。旋轉台馬達驅動器121將驅動電流供給至旋轉台馬達122。旋轉台馬達122連結於旋轉台11，並藉由驅動電流使旋轉台11旋轉。電流檢測器123檢測驅動電流之值。由於驅動電流愈大旋轉台11之扭力愈大，因此可依據驅動電流之值算出旋轉台11的扭力。
研磨液供給噴嘴2在研磨墊11a上供給漿液等研磨液。
研磨單元3具有：上方環形轉盤軸桿31、及連結於上方環形轉盤軸桿31下端之上方環形轉盤32。上方環形轉盤32藉由真空吸附而將基板W保持於其下面。上方環形轉盤軸桿31藉由馬達(無圖示)旋轉，上方環形轉盤 32及保持之基板W藉此而旋轉。又，上方環形轉盤軸桿31例如藉由伺服馬達及滾珠螺桿等構成之上下運動機構(無圖示)而對研磨墊11a上下運動。
基板W之研磨進行如下。從研磨液供給噴嘴2供給研磨液至研磨墊11a上，且分別使上方環形轉盤32及旋轉台11旋轉。在該狀態下，使保持基板W之上方環形轉盤32下降，而將基板W按壓於研磨墊11a的上面。基板W及研磨墊11a在研磨液存在下彼此滑接，藉此研磨基板W表面使其平坦化。
修整液供給噴嘴4在研磨墊11a上供給純水等修整液。
修整單元5具有：修整器51、修整器軸桿52、按壓機構53、修整器旋轉機構54、修整器支臂55、搖動機構56。
修整器51之剖面係圓形，且其下面係修整面。修整面藉由固定有鑽石粒子等之修整盤51a構成。修整器51藉由修整盤51a接觸於研磨墊11a而切削其表面，來修整(調整)研磨墊11a。
修整器軸桿52在其下端連結修整器51，並在其上端連結按壓機構53。
按壓機構53係使修整器軸桿52昇降者，且藉由修整器軸桿52下降而將修整器51按壓於研磨墊11a。具體之構成例為按壓機構53由：生成指定壓力之電-氣調壓閥531；及設於修整器軸桿52上部，以生成之壓力使修整器軸桿52昇降的汽缸532構成。按壓機構53之按壓力可藉由電-氣調壓閥531生成的壓力來調整。
修整器旋轉機構54由修整器馬達驅動器541、及修整器馬達542構成。修整器馬達驅動器541將驅動電流供給至修整器馬達542。修整器馬達542連結於修整器軸桿52，並藉由驅動電流使修整器軸桿52旋轉，修整 器51藉此而旋轉。修整器51之旋轉速度可藉由驅動電流來調整。
修整器支臂55之一端旋轉自如地支撐修整器軸桿52。又，修整器支臂55之另一端連結於搖動機構56。
搖動機構56由：支軸561、搖動馬達驅動器562、搖動馬達563構成。支軸561之上端連結於修整器支臂55的另一端，下端連結於搖動馬達563。搖動馬達驅動器562將驅動電流供給至搖動馬達563。搖動馬達563藉由驅動電流使支軸561旋轉，藉此，修整器51在研磨墊11a上於其中心與邊緣之間搖動。又，搖動機構56藉由變位感測器或編碼器等檢測器(無圖示)檢測修整器51在研磨墊11a上之位置及搖動方向。
控制器6係控制整個研磨裝置者。控制器6亦可係電腦，亦可藉由執行指定之程式來實現以下說明的控制。本實施形態之控制器6係依據修整器51在研磨墊11a上之位置及搖動方向控制按壓機構53，使修整器51切削研磨墊11a之力F成為指定的目標值Ftrg。
第二圖係示意顯示修整器51在研磨墊11a上之搖動的俯視圖。旋轉台旋轉機構12使設於旋轉台11上之研磨墊11a旋轉。另外，搖動機構56將修整器支臂55之另一端(亦即支軸561的中心)C作為中心，使修整器51在研磨墊11a的中心O與邊緣之間搖動。修整器支臂55比研磨墊11a的直徑足夠長時，修整器51視為在研磨墊11a的半徑方向搖動者。
修整器51之搖動方向i係以從研磨墊11a之中心O朝向邊緣的方向(本實施形態為i=0)，或從邊緣朝向中心O之方向(i=1)的2值表示。修整器51之位置j對應於從研磨墊11a之中心O的距離，本實施形態係以50~350之間的值來表示者。j=50表示修整器51位於研磨墊11a之中心，j=350表 示修整器51位於研磨墊11a之邊緣。
回到第一圖，研磨墊11a之修整進行如下。從修整液供給噴嘴4供給修整液至研磨墊11a上，並藉由旋轉台旋轉機構12使旋轉台11旋轉，藉由修整器旋轉機構54使修整器51旋轉，且藉由搖動機構56使修整器51搖動。在該狀態下，按壓機構53將修整器51按壓於研磨墊11a表面，使修整盤51a在研磨墊11a表面滑動。藉由旋轉之修整器51削除研磨墊11a表面，藉此進行研磨墊11a表面之修整。
第三圖係示意顯示修整時作用於研磨墊11a及修整器51之力的圖。如圖示，修整器51經由活動軸承連結於修整器軸桿52。研磨墊11a修整中，修整器軸桿52對修整器51賦予向下之力，藉此，修整器51以按壓力Fd按壓研磨墊11a。
另外，旋轉之研磨墊11a的表面對修整器51以相對速度V移動。藉此，在修整器51上作用水平方向之力Fx。此處，水平方向之力Fx在修整器51削除研磨墊11a表面時，相當於在修整器51下面(修整面)與研磨墊11a之間產生的摩擦力。理論上，作用於研磨墊11a的水平方向之力Fx與修整器51之按壓力Fd成正比。
第四圖係說明在第一種實施形態中修整時之控制的方塊圖。如上述，修整單元5中之修整器51藉由搖動機構56在研磨墊11a上搖動，並藉由修整器旋轉機構54旋轉，藉由按壓機構53按壓於研磨墊11a表面。此處，即使修整器51以按壓研磨墊11a之力(以下簡稱按壓力)Fd為一定的方式控制，修整器51切削研磨墊11a之力(以下簡稱切削力)F未必一定。以下，對此作說明。
第五圖係顯示控制按壓力Fd(t)保持一定，而且使修整器51移動及搖動時的修整器51之位置R(t)、按壓力Fd(t)、切削力F(t)及摩擦係數z(t)的測定結果之一例圖，橫軸表示時刻t。
修整器51之位置R(t)(與上述之位置j同義)從搖動機構56取得。左側之縱軸表示修整器51之位置R(t)。修整器51之位置R(t)的坡度為正之時間區域，係修整器51在從研磨墊11a中心朝向邊緣的方向移動。另外，修整器51之位置R(t)的坡度為負之時間區域，係修整器51在從研磨墊11a邊緣朝向中心之方向移動。
按壓力Fd(t)由從電-氣調壓閥531供給至汽缸532之壓力與汽缸532的面積之乘積(或是從設於修整器51與汽缸532間之軸上的負載傳感器(無圖示))取得。
由於切削力F(t)與作用於研磨墊11a的水平方向之力Fx概等，因此，係藉由修整時旋轉台11之扭力(旋轉台11之扭力Ttt與修整器51不與研磨墊11a接觸時之正常扭力T0的差分)除以修整器51從研磨墊11a中心之距離s(t)而取得。此處，扭力T藉由電流檢測器123檢測之驅動電流I與旋轉台馬達122之固有扭力常數Km[Nm/A]相乘而取得。又，距離s(t)依修整器51之位置R(t)單義地決定。
由於作用於研磨墊11a的水平方向之力(亦即切削力F(t))相當於修整器51與研磨墊11a之間的摩擦力，因此，以下述公式(1)定義摩擦係數z(t)。
z(t)=F(t)/Fd(t)‧‧‧(1)
從第五圖瞭解，雖然按壓力Fd(t)大致一定，但切削力F(t)不 一定。更具體而言，切削力F(t)除了因修整器51的位置R(t)之外，還會因搖動方向而變動。例如，在位置R(t)=200的時刻t1、t2，搖動方向係從中心朝向邊緣之方向時的切削力F(t1)，比搖動方向係從邊緣朝向中心之方向時的切削力F(t2)小。
如此，切削力F(t)因修整器51之搖動方向而不同的理由，因為切削力F(t)係藉由修整器51與研磨墊11a之間的摩擦力來決定，而該摩擦力又取決於兩者之相對速度。例如，兩者在相同方向移動(旋轉)時，因為相對速度小所以摩擦力變小，且切削力F(t)變小。另外，兩者在相反方向移動(旋轉)時，因為相對速度大所以摩擦力變大，切削力F(t)變大。上述之例中，因為兩者在時刻t1之相對速度比在時刻t2的相對速度小，所以形成F(t1)<F(t2)。
因為相對速度依旋轉台11之旋轉、修整器51之旋轉及修整器51的搖動而時時刻刻變化，所以摩擦係數z(t)亦變動，因而切削力F(t)也不一定。
因此，本實施形態並非將按壓力Fd(t)保持一定，而係考慮依搖動方向而變動摩擦係數z(t)，來及時調整按壓力Fd(t)。
亦即，如第四圖所示，控制器6從搖動機構56之變位感測器或編碼器等檢測器(無圖示)取得修整器51之搖動方向i及位置j。而後，控制器6輸出控制信號Pset(i,j)使切削力F成為預定之目標值Ftrg。此時，控制器6可使用對修整器51之各搖動方向i及位置j預定用於將切削力F作為目標值Ftrg的控制信號Pset(i,j)之值的表61。
控制信號Pset(i，j)表示應供給至按壓機構53之汽缸532的壓力。而後，電-氣調壓閥531將依控制信號Pset(i,j)之壓力供給至汽缸532。汽 缸532依該壓力經由修整器軸桿52使修整器51上下運動。藉此，修整器51可以上述目標值Ftrg切削研磨墊11a的表面。
第六圖係顯示控制器6具有之表61的構造一例圖。如圖示，修整器51之各搖動方向i及位置j預定用於將切削力作為目標值Ftrg的控制信號Pset(i,j)之值。該表61可經由實驗決定，例如可如以下生成。
第七圖係顯示表61生成方法的一例流程圖。首先，控制按壓力Fd保持一定，而且使修整器51移動及搖動，測定第五圖所示之修整器51的位置R(t)、按壓力Fd(t)及切削力F(t)。依據測定結果，從按壓力Fd(t)及切削力F(t)獲得作為修整器51之搖動方向i及位置j函數的按壓力Fd(i,j)及切削力F(i,j)(步驟S1)。
而後，利用下述公式(1')算出修整器51之各搖動方向i及位置j的摩擦係數z(i,j)(步驟S2)。
z(i,j)=F(i,j)/Fd(i,j)‧‧‧(1')
繼續，依據下述公式(2)，修整器51之各搖動方向i及位置j算出用於將切削力作為目標值Ftrg的按壓力Fd'(i,j)(步驟S3)。
Fd'(i,j)=Ftrg/z(i,j)‧‧‧(2)
進一步，考慮汽缸532或修整器軸桿52之特定而算出為了獲得希望之按壓力Fd'(i,j)，電-氣調壓閥531應供給至汽缸532的壓力(亦即控制信號Pset(i,j))(步驟S4)。從按壓力Fd'(i,j)變換成壓力Pset(i,j)可使用習知的方法進行。
如以上可生成第六圖所示之表61。另外，控制器6依修整器51之搖動方向i及位置j輸出按壓力Fd'(i,j)作為控制信號，設於控制器6中或 設於控制器6之外的運算器(無圖示)亦可從按壓力Fd'(i,j)算出壓力Pset(i,j)。該運算器於不輸入來自控制器6之控制信號Fd'(i,j)情況下，亦可依據預定之初始按壓力算出壓力。
又，表61中之修整器51的位置j刻度寬應小於修整器51的直徑D，更應為D/3~D程度。例如，修整器51之直徑D係研磨墊11a的直徑之1/10時，可將研磨墊11a之中心與邊緣之間劃分成10~30等分。此因，若電-氣調壓閥531或汽缸532未如此迅速反應，即使刻度寬相當窄仍無法生成穩定之按壓力Fd。
如此，第一種實施形態係依據修整器51之搖動方向i及位置j控制按壓機構53，並調整按壓力Fd。因而可均勻地修整研磨墊11a。
(第二種實施形態)
其次說明之第二種實施形態係調整旋轉台11之旋轉速度者。以下，主要說明與第一種實施形態之差異處。
第八圖係說明在第二種實施形態中修整時之控制的方塊圖。本實施形態中，控制器6亦可不控制按壓機構53，而代之以控制旋轉台旋轉機構12。亦即，控制器6仍然考慮摩擦係數z之變動，依修整器51之搖動方向i及位置j輸出控制信號Nttset(i,j)，使切削力F成為預定之目標值Ftrg。此時，控制器6可使用表61a，其係修整器51之各搖動方向i及位置j預定了用於將切削力作為目標值Ftrg的控制信號Nttset(i,j)之值。
控制信號Nttset(i,j)表示旋轉台11之旋轉速度。旋轉台旋轉機構12依控制信號Nttset(i,j)使旋轉台11旋轉。藉此，修整器51可以上述目標值Ftrg切削研磨墊11a的表面。
第九圖係顯示控制器6具有之表61a的構造一例圖。如圖示，修整器51之各搖動方向i及位置j預定用於將切削力作為目標值Ftrg的控制信號Nttset(i,j)之值。
該表61a可如下生成。首先，與第一種實施形態同樣地，獲得切削力F(i,j)作為修整器51之搖動方向i及位置j的函數。而後，就修整器51之各搖動方向i及位置j在實驗上取得當切削力F(i,j)接近目標值Ftrg時，應使旋轉台11之旋轉速度從初始值Ntt0增減多少。而後，將初始值Ntt0與增減量相加之值作為表值Nttset(i,j)。
又，亦可藉由另外方法生成。假定摩擦係數z不取決於修整器51之搖動方向而為一定時，考慮旋轉台11與修整器51之耦合效應，可藉由數值計算獲得旋轉台11之旋轉扭力Ttt、與旋轉台11之旋轉數Ntt與修整器51的旋轉數Ndr之比Ntt/Ndr的關係。而後，旋轉扭力Ttt除以修整器51的位置j，獲得各位置j的旋轉數之比Ntt/Ndr與力F0(Ntt/Ndr)的關係。
第十圖係示意顯示旋轉數之比Ntt/Ndr與力F0(Ntt/Ndr)的關係圖。圖示之力F0(Ntt/Ndr)係修整器51之各位置j算出者。
其次，以修整器51之旋轉數為Ndr，旋轉台11的旋轉數為初始值Ntt0而使修整器51動作，取得係搖動方向i1及位置j1時的旋轉扭力Ttt，並將其除以位置j來算出力F(Ntt0/Ndr)。該力F(Ntt0/Ndr)係修整器51切削研磨面11a的實際力。
算出之力F(Ntt0/Ndr)不在第十圖所示之力F0(Ntt/Ndr)的曲線上。此因，力F0(Ntt/Ndr)雖是假定摩擦係數z不取決於修整器51的搖動方向係一定而獲得者，但是如上述，實際上摩擦係數z依搖動方向i 而變動。
因此，將力F(Ntt0/Ndr)與力F0(Ntt0/Ndr)之差設為d1，算出滿足F0(Ntt1/Ndr)=F0(Ntt0/Ndr)+d1之旋轉台11的旋轉數Ntt1。設定該旋轉數Ntt1作為在表61a之搖動方向i1及位置j中的控制信號Nttset(i1,j1)。
就全部之i,j進行以上處理即可決定表61。
本實施形態因為控制旋轉台旋轉機構12所以反應性佳。因而，亦可使表61a中之修整器51的位置j刻度寬比第一種實施形態窄，而可緩和地變動控制旋轉台11的旋轉速度。
如此，第二種實施形態係依據修整器51之搖動方向i及位置j控制旋轉台旋轉機構12，來調整旋轉台11的旋轉速度。因而，可均勻地修整研磨墊11a。又，與控制由電-氣調壓閥531及汽缸532構成之空氣控制系的按壓機構53之第一種實施形態比較，可提高反應性。
(第三種實施形態)
其次說明之第三種實施形態係調整修整器51的旋轉速度者。以下，主要說明與第一及第二種實施形態之差異處。
第十一圖係說明在第三種實施形態中修整時之控制的方塊圖。本實施形態中，控制器6亦可不控制按壓機構53或旋轉台旋轉機構12，而代之以控制修整器旋轉機構54。亦即，控制器6仍然考慮摩擦係數z之變動，依修整器51之搖動方向i及位置j輸出控制信號Ndrset(i,j)，使切削力F成為預定之目標值Ftrg。此時，控制器6可使用表61b，其係就修整器51之各搖動方向i及位置j預定用於將切削力F作為目標值Ftrg的控制信號Ndrset(i,j)之 值。
控制信號Ndrset(i,j)表示修整器51之旋轉速度。修整器旋轉機構54依控制信號Ndrset(i,j)使修整器51旋轉。藉此，修整器51可以上述目標值Ftrg切削研磨墊11a的表面。
第十二圖係顯示控制器6具有之表61b的構造一例圖。如圖示，就修整器51之各搖動方向i及位置j預定有用於將切削力F作為目標值Ftrg的控制信號Ndrset(i,j)之值。該表61可如下生成。
該表61b可如下生成。首先，與第一種實施形態同樣地，獲得切削力F(i,j)作為修整器51之搖動方向i及位置j的函數。而後，就修整器51之各搖動方向i及位置j實驗上取得當切削力F(i,j)接近目標值Ftrg時，應使修整器51之旋轉速度從初始值Ndr0增減多少。而後，將初始值Ndr0與增減量相加之值作為表值Ndrset(i,j)。
又，亦可與第二種實施形態使用第十圖說明者同樣地決定表61b。亦即，獲得第十圖之關係後，將修整器51之旋轉數設為初始值之Ndr0，將旋轉台11的旋轉數設為Ntt而使修整器51動作，取得係搖動方向i1及位置j1時的旋轉扭力Ttt，將其除以位置j來算出力F(Ntt/Ndr0)。
將力F(Ntt/Ndr0)與力F0(Ntt/Ndr0)之差設為d1，算出滿足F0(Ntt/Ndr1)=F0(Ntt/Ndr0)+d1之修整器51的旋轉數Ndr1。設定該旋轉數Ndr1作為在表61b之搖動方向i1及位置j中的控制信號Ndrset(i1,j1)。
就全部之i,j進行以上處理即可決定表61。
本實施形態因為控制修整器旋轉機構54所以反應性佳。因 而，亦可使表61b中之修整器51的位置j刻度寬比第一種實施形態窄，而可緩和地變動控制修整器51的旋轉速度Ndr。
如此，第三種實施形態係依據修整器51之搖動方向i及位置j控制修整器旋轉機構54，來調整修整器51的旋轉速度。因而，可均勻地修整研磨墊11a。又，與控制由電-氣調壓閥531及汽缸532構成之空氣控制系的按壓機構53之第一種實施形態比較，可提高反應性。
(第四種實施形態)
上述第一~第三種實施形態係說明使用控制器6之表61(或表61a、61b。以下皆同)，以切削力F成為目標值Ftrg之方式作控制。第四種實施形態係檢測修整器51切削研磨墊11a之實際力Fact，藉由比較其與目標值Ftrg來判定表61之值妥當與否者。藉此，即使研磨墊11a及修整器51消耗而兩者間的摩擦變化，仍可以適切之時序更新表61。
第十三圖係說明在第四種實施形態中修整時之控制的方塊圖。另外，該圖中並未圖示，而控制器6如第四圖所示係控制按壓機構53(第一種實施形態)、或如第八圖所示係控制旋轉台旋轉機構12(第二種實施形態)、或如第十一圖所示係控制修整器旋轉機構54(第三種實施形態)者，且亦可適用於第一~第三種實施形態之任何一種。
本實施形態之控制器6從旋轉台旋轉機構12中之電流檢測器123取得修整時供給至旋轉台馬達122的驅動電流Itt。又，控制器6具有判定器62。判定器62在修整中即時監控依據驅動電流Itt等切削研磨墊11a的實際之力Fact。而後，判定器62依據實際之力Fact與目標值Ftrg之差判定表61之值是否妥當。
第十四圖係顯示判定器62之構成例的方塊圖。判定器62具有：距離算出器621、乘法器622、減法器623、除法器624、減法器625、比較器626、記憶體627。
距離算出器621依據修整器51之位置j算出修整器51從研磨墊11a中心的距離S。乘法器622將驅動電流Itt與旋轉台馬達122之扭力常數Km相乘，算出旋轉台11的扭力Ttt。減法器623從旋轉台11之扭力Ttt減去正常扭力T0，算出修整時旋轉台11之扭力Tdrs。除法器624將修整時之旋轉台11的扭力Tdrs除以距離S，算出修整器51切削研磨墊11a時的實際之力Fact。減法器625從實際之力Fact減去目標值Ftrg算出偏差e。比較器626比較偏差e與預定的臨限值emax，判定表61之值妥當與否。
偏差e比臨限值emax小時，可藉由使用表61之控制器6的控制，使修整器51切削研磨墊11a的實際之力Fact接近目標值Ftrg。因此，表61之值判定為妥當。
另外，偏差e比臨限值emax大時，即使藉由使用表61之控制器6的控制，仍無法使修整器51切削研磨墊11a的實際之力Fact接近目標值Ftrg。因此，表61之值判定為不妥當。在此種判定結果時，亦可發出警告等。
記憶體627將修整器51之搖動方向i及位置j、與此時的判定結果相關連而記憶。並將記憶於記憶體627之內容在顯示裝置(無圖示)上顯示於曲線圖中，使得在哪個搖動方向i及位置j偏差e大於臨限值emax一目了然。
使用者可依據警告或顯示於顯示裝置的內容判斷是否應更新表61之值。應該更新時，藉由第七圖之方法等重新設定表61之值。
如此，第四種實施形態可藉由算出修整器51切削研磨墊11a的實際之力Fact，判定表61之值的妥當性，並可判斷表61之更新時期。
另外。第四種實施形態係顯示從供給至旋轉台馬達122之驅動電流Itt算出修整器51切削研磨墊11a的實際之力Fact之例，不過，亦可藉由其他習知的方法算出實際之力Fact。例如，判定器62亦可從旋轉台11之旋轉軸的應變取得修整時之扭力Tdr，並從扭力Tdr與修整器51從研磨墊11a中心的距離S算出實際之力Fact。又，判定器62亦可從支撐修整器軸桿52之軸承箱、或作用於支撐支軸561之軸承箱的力算出實際之力Fact。
(第五種實施形態)
以下說明之第五種實施形態係採用與第四種實施形態不同之方法，判定第二種實施形態中的表61a之值是否妥當者。以下，說明與第四種實施形態之差異處。
判定器62就修整器51之各搖動方向i及位置j記憶第十圖中之差d1，換言之，假定摩擦係數z一定而算出之力F0(Ntt0/Ndr)與表61a生成時的力F(Ntt0,Ndr)之差d1。
而後，將修整器51之旋轉數作為Ndr，將旋轉台11之旋轉數作為初始值Ntt0而使修整器51動作，從係搖動方向i1及位置j1時之旋轉扭力Ttt算出力F(Ntt0/Ndr)。
此時，力F(Ntt0/Ndr)與力F0(Ntt0/Ndr)之差d1'應該與差d1一致。但是，研磨墊11a及修整器51有消耗等時，差d1'成為與差d1不同之值。
因此，判定器62依據差d1'判定表61a之值妥當與否。例如， 判定器62於差d1'與差d1之差大於臨限值時，可判定為表61a之值不妥當。
如此，即使藉由第五種實施形態仍可判定表61a之值的妥當性，並可判斷表61的更新時期。另外，明瞭亦可將本實施形態適用於第三種實施形態中的表61b。
如以上說明，本發明係考慮修整器51之搖動方向來控制按壓機構53、旋轉台旋轉機構12或修整器旋轉機構54。因而，無論研磨墊11a上之位置及搖動方向如何，皆可使切削研磨墊11a之力F接近目標值Ftrg。結果，可短時間良好地修整研磨墊11a，可維持研磨性能，並且研磨裝置之生產性提高。
上述之實施形態係以具有本發明所屬之技術領域中的一般知識者可實施本發明為目的而記載者。該業者當然可形成上述實施形態之各種變形例，本發明之技術性思想亦可適用於其他實施形態。因此，本發明不限定於所記載之實施形態，而應為按照申請專利範圍所定義之技術性思想的最廣範圍。
1‧‧‧工作台單元
2‧‧‧研磨液供給噴嘴
3‧‧‧研磨單元
4‧‧‧修整液供給噴嘴
5‧‧‧修整單元
6‧‧‧控制器
7‧‧‧底座
11‧‧‧旋轉台
11a‧‧‧研磨墊
12‧‧‧旋轉台旋轉機構
31‧‧‧上方環形轉盤軸桿
32‧‧‧上方環形轉盤
51‧‧‧修整器
51a‧‧‧修整盤
52‧‧‧修整器軸桿
53‧‧‧按壓機構
54‧‧‧修整器旋轉機構
55‧‧‧修整器支臂
56‧‧‧搖動機構
121‧‧‧旋轉台馬達驅動器
122‧‧‧旋轉台馬達
123‧‧‧電流檢測器
531‧‧‧電-氣調壓閥
532‧‧‧汽缸
541‧‧‧修整器馬達驅動器
542‧‧‧修整器馬達
561‧‧‧支軸
562‧‧‧搖動馬達驅動器
563‧‧‧搖動馬達
W‧‧‧基板

Claims (10)

  1. 一種研磨裝置，其具備：旋轉台，其係設有研磨基板之研磨墊；旋轉台旋轉機構，其係使前述旋轉台旋轉；修整器，其係藉由切削前述研磨墊來修整前述研磨墊；按壓機構，其係將前述修整器按壓於前述研磨墊；修整器旋轉機構，其係使前述修整器旋轉；搖動機構，其係使前述修整器在前述研磨墊上搖動；及控制器，其係依據前述修整器之位置及搖動方向，來控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述控制器係控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構，使前述修整器切削前述研磨墊之力成為目標值。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述控制器係考慮前述修整器按壓前述研磨墊之力、與前述修整器切削前述研磨墊之力的比係取決於前述修整器之搖動方向，來控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
  4. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述控制器係控制前述按壓機構，來調整前述修整器按壓前述研磨墊之力，或是控制前述旋轉台旋轉機構，來調整前述旋轉台之旋轉速度，或是控制前述修整器旋轉機構，來調整前述修整器之旋轉速度。
  5. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述搖動機構係使前述修整 器在前述研磨墊的中心與邊緣之間搖動，前述控制器依據前述修整器之搖動方向係從前述研磨墊中心朝向邊緣之方向，或是從前述研磨墊邊緣朝向中心的方向，來控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
  6. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述控制器具有表，其係就前述修整器之各位置及搖動方向，預定用於將前述修整器切削前述研磨墊之力作為目標值的控制信號，依前述修整器之位置及搖動方向輸出前述控制信號，並依據前述控制信號來控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
  7. 如申請專利範圍第6項之研磨裝置，其中前述控制器具有判定器，其係依據前述修整器切削前述研磨墊之實際力、與前述目標值之差，判定前述表中規定之控制信號是否妥當。
  8. 如申請專利範圍第7項之研磨裝置，其中前述判定器具有記憶體，其係將前述修整器之位置及搖動方向與判定結果相關連而記憶。
  9. 如申請專利範圍第7項之研磨裝置，其中前述控制器係從前述旋轉台旋轉機構供給至旋轉台馬達之驅動電流與前述修整器的位置，算出前述實際之切削力，或是從前述旋轉台之旋轉軸的應變與前述修整器的位置，算出前述實際之切削力，或是 從作用於支撐前述修整器旋轉軸之支撐構件的力算出前述實際之切削力，或是從作用於支撐前述修整器支軸之支撐構件的力算出前述實際之切削力。
  10. 一種研磨裝置之控制方法，該研磨裝置具備：旋轉台，其係設有研磨基板之研磨墊；旋轉台旋轉機構，其係使前述旋轉台旋轉；修整器，其係藉由切削前述研磨墊來修整前述研磨墊；按壓機構，其係將前述修整器按壓於前述研磨墊；修整器旋轉機構，其係使前述修整器旋轉；及搖動機構，其係使前述修整器在前述研磨墊上搖動；其中該控制方法具備：檢測步驟，其係檢測前述修整器之位置及搖動方向；及控制步驟，其係依據前述修整器之位置及搖動方向控制前述按壓機構、前述旋轉台旋轉機構或前述修整器旋轉機構。
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