[发明专利]修整的监视方法以及研磨装置

说明书

技术领域

本发明涉及对研磨晶片等基板的研磨垫的修整处理进行监视的方法以及研磨装置。

背景技术

以CMP(化学机械抛光；Chemical Mechanical Polishing)装置为代表的研磨装置一边向贴附在研磨台上的研磨垫上供给研磨液，一边使研磨垫与基板的表面相对移动，由此研磨基板的表面。为了维持研磨垫的研磨性能，需要通过修整器对研磨垫的研磨面定期地进行修整(也称为调整)。

修整器具有在整面上固定有金刚石颗粒的修整面。修整器具有能够拆装的研磨盘(dress disk)，该研磨盘的下表面成为修整面。修整器一边以其轴向为中心旋转，一边按压研磨垫的研磨面，并在该状态下在研磨面上移动。旋转的修整器微微地削取研磨垫的研磨面，由此使研磨垫的研磨面再生。

由修整器以单位时间削取的研磨垫的量(厚度)被称为磨削速率(cut rate)。希望该磨削速率在研磨垫的整个研磨面上是均匀的。为了得到理想的研磨面，就需要进行研磨垫修整的方法调整。在该方法调整中，对修整器的转速以及移动速度、修整器相对于研磨面的载荷(以下，称为修整载荷)等进行调整。

为了评价由修整器修整的研磨垫的表面状态，需要将研磨垫从研磨台上剥下来测定其厚度。而且，若不对基板进行实际地研磨，就无法知晓研磨垫的表面状态。由此，在研磨垫修整的方法调整中消耗了大量的研磨垫和时间。

也提出了几个通过测定磨削速率和修整载荷等来评价修整处理的方法，但是，这些方法是从修整的结果以及修整载荷来推定实际的修整处理，无法监视修整处理自身。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够将修整器对研磨垫的作功数值化并在研磨垫的修整中监视研磨垫修整(研磨垫调整)的方法以及研磨装置。

为了实现上述的目的，本发明的一个方式提供了一种研磨垫的修整的监视方法，其特征在于，使支承研磨垫的研磨台旋转，一边使修整器沿所述研磨垫的半径方向摆动，一边将所述修整器按压于旋转的所述研磨垫而修整所述研磨垫，在所述研磨垫的修整中，计算出作功系数，该作功系数表示作用在所述修整器与所述研磨垫之间的摩擦力和所述按压力之比，基于所述作功系数来监视所述研磨垫的修整。

本发明的优选实施方式的特征在于，所述作功系数由使所述研磨垫旋转的研磨台电机的转矩、所述修整器相对于所述研磨垫的按压力、和从所述研磨台的旋转中心到所述修整器的距离来计算。

本发明的优选实施方式的特征在于，在将所述作功系数设为Z，将修整中的所述研磨台电机的转矩设为Tt，将所述修整器与所述研磨垫接触之前的所述研磨台电机的初始转矩设为Tt0，将所述按压力设为DF，将所述修整器与所述研磨垫的旋转中心之间的距离设为St时，所述作功系数由Z＝(Tt-Tt0)/(DF*St)来表示。

本发明的优选实施方式的特征在于，通过比较所述作功系数与规定阈值来检测所述研磨垫修整的异常。

本发明的优选实施方式的特征在于，将所述作功系数超出所述规定阈值时的所述修整器的位置表示于在所述研磨垫上定义的二维平面上。

本发明的优选实施方式的特征在于，通过比较单位时间的所述作功系数的变化量与规定阈值来检测所述研磨垫修整的异常。

本发明的优选实施方式的特征在于，将所述作功系数的变化量超出所述规定阈值时的所述修整器的位置表示于在所述研磨垫上定义的二维平面上。

本发明的优选实施方式的特征在于，基于所述作功系数来确定所述修整器的剩余寿命。

本发明的另一方式提供一种研磨装置，其特征在于，具有：支承研磨垫的研磨台；使所述研磨台旋转的研磨台电机；修整研磨垫的修整器；使所述修整器沿所述研磨垫的半径方向摆动的旋转电机；将所述修整器按压于旋转的所述研磨垫上的按压机构；和监视所述研磨垫的修整的研磨垫监视装置，所述研磨垫监视装置在所述研磨垫的修整中计算出作功系数，该作功系数表示作用在所述修整器与所述研磨垫之间的摩擦力与所述按压力之比，基于所述作功系数来监视所述研磨垫的修整。

本发明的优选实施方式的特征在于，所述研磨垫监视装置根据所述研磨台电机的转矩、所述修整器相对于所述研磨垫的按压力、和从所述研磨台的旋转中心到所述修整器的距离而计算出所述作功系数。

本发明的优选实施方式的特征在于，在将所述作功系数设为Z，将修整中的所述研磨台电机的转矩设为Tt，将所述修整器与所述研磨垫接触之前的所述研磨台电机的初始转矩设为Tt0，将所述按压力设为DF，将所述修整器与所述研磨垫的旋转中心之间的距离设为St时，所述作功系数由Z＝(Tt-Tt0)/(DF*St)来表示。