研磨装置及磨损检测方法制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，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。
技术介绍
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。 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。 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 >J-U ρ?α装直。 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。 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。 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)。 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)。 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。 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)。 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)。 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)。 现有技术文献 专利文献1:日本特表2007-529111号公报 专利文献2:日本特表2011-530809号公报 专利文献3:日本特开2005-022028号公报 专利文献4:日本特开2012-056029号公报 专利文献5:日本特开2006-272549号公报
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，提供一种能够检测研磨垫的偏磨损的发生的。 为了实现上述目的，本专利技术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。 在本专利技术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。 在本专利技术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。 在本专利技术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。 在本专利技术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。 在本专利技术的其他方式的研磨装置中，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2013.03.29 JP 2013-0723991.一种研磨装置，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：小菅隆一，曾根忠一，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP