(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、
前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、
前記研磨パッドを削ることにより前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、
前記ドレッサを前記研磨パッドに押圧する押圧機構と、
前記ドレッサを回転させるドレッサ回転機構と、
前記ドレッサを前記研磨パッド上で揺動させる揺動機構と、
前記ドレッサの位置および揺動方向に基づいて、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御する制御器と、を備える、研磨装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記ドレッサが前記研磨パッドを削る力が目標値となるよう、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御する、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記ドレッサが前記研磨パッドを押圧する力と、前記ドレッサが前記研磨パッドを削る力との比が、前記ドレッサの揺動方向に依存することを考慮して、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御する、請求項１または２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記制御器は、
前記押圧機構を制御して、前記ドレッサが前記研磨パッドを押圧する力を調整するか、
前記ターンテーブル回転機構を制御して、前記ターンテーブルの回転速度を調整するか、
前記ドレッサ回転機構を制御して、前記ドレッサの回転速度を調整する、請求項１乃至３のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項５】
前記揺動機構は、前記研磨パッドの中心と縁との間で前記ドレッサを揺動させ、
前記制御器は、前記ドレッサの揺動方向が、
前記研磨パッドの中心から縁に向かう方向であるか、
前記研磨パッドの縁から中心に向かう方向であるか、
に基づいて、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御する、請求項１乃至４のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記ドレッサの位置および揺動方向ごとに、前記ドレッサが前記研磨パッドを削る力を目標値とするための制御信号を予め定めたテーブルを有し、前記ドレッサの位置および揺動方向に応じた前記制御信号を出力し、
前記制御信号に基づいて、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構が制御される、請求項１乃至５のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項７】
前記制御器は、前記ドレッサが前記研磨パッドを削る実際の力と、前記目標値と、の差に基づいて、前記テーブルに定められた制御信号が妥当であるか否かを判定する判定器を有する、請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記判定器は、前記ドレッサの位置および揺動方向と、判定結果とを関連付けて記憶するメモリを有する、請求項７に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記制御器は、
前記ターンテーブル回転機構におけるターンテーブルモータに供給される駆動電流と、前記ドレッサの位置と、から前記実際の削る力を算出するか、
前記ターンテーブルの回転軸のひずみと、前記ドレッサの位置と、から前記実際の削る力を算出するか、
前記ドレッサの回転軸を支持する支持部材に作用する力から前記実際の削る力を算出するか、
前記ドレッサの支軸を支持する支持部材に作用する力から前記実際の削る力を算出する、請求項７または８に記載の研磨装置。
【請求項１０】
基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、
前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、
前記研磨パッドを削ることにより前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、
前記ドレッサを前記研磨パッドに押圧する押圧機構と、
前記ドレッサを回転させるドレッサ回転機構と、
前記ドレッサを前記研磨パッド上で揺動させる揺動機構と、を備える研磨装置の制御方法であって、
前記ドレッサの位置および揺動方向を検出するステップと、
前記ドレッサの位置および揺動方向に基づいて、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御するステップと、を備える、研磨装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッド用のドレッサを備える研磨装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置に代表される研磨装置は、研磨パッドと被研磨基板の表面とを接触させた状態で両者を相対移動させることにより、被研磨基板の表面を研磨する。被研磨基板の研磨により研磨パッドが徐々に摩耗したり、研磨パッドの表面の微細な凹凸が潰れてしまい、研磨レートの低下を引き起こす。このため、表面に多数のダイヤモンド粒子を電着させたドレッサや表面にブラシを植毛したドレッサなどで研磨パッド表面のドレッシング（目立て）を行い、研磨パッド表面に微細な凹凸を再形成する。（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
ドレッサは研磨パッド上に押圧され、回転しながら研磨パッド上を揺動することで研磨パッドの表面を削る。被研磨基板に対する研磨性能（特に研磨の均一性や所定の研磨プロファイル）を維持するには、研磨パッドの表面を削る力が、研磨パッド上の位置に依らず一定であるのが望ましい。そのため、ドレッサが研磨パッドを押圧する力が一定となるように制御するのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４２９６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−７６０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ドレッサが研磨パッドを押圧する力を一定としても、ドレッサが研磨パッドを削る力が一定になるとは限らない。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、できるだけ一定の力で研磨パッドを削ることができるドレッサを備える研磨装置およびその制御方法提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、前記研磨パッドを削ることにより前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、前記ドレッサを前記研磨パッドに押圧する押圧機構と、前記ドレッサを回転させるドレッサ回転機構と、前記ドレッサを前記研磨パッド上で揺動させる揺動機構と、前記ドレッサの位置および揺動方向に基づいて、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御する制御器と、を備える、研磨装置が提供される。
【０００８】
前記制御器は、前記ドレッサが前記研磨パッドを削る力が目標値となるよう、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御するのが望ましい。
【０００９】
前記制御器は、前記ドレッサが前記研磨パッドを押圧する力と、前記ドレッサが前記研磨パッドを削る力との比が、前記ドレッサの揺動方向に依存することを考慮して、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御してもよい。
【００１０】
前記制御器は、前記押圧機構を制御して、前記ドレッサが前記研磨パッドを押圧する力を調整するか、前記ターンテーブル回転機構を制御して、前記ターンテーブルの回転速度を調整するか、前記ドレッサ回転機構を制御して、前記ドレッサの回転速度を調整してもよい。
【００１１】
前記揺動機構は、前記研磨パッドの中心と縁との間で前記ドレッサを揺動させ、前記制御器は、前記ドレッサの揺動方向が、前記研磨パッドの中心から縁に向かう方向であるか、前記研磨パッドの縁から中心に向かう方向であるか、に基づいて、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御してもよい。
【００１２】
望ましくは、前記制御器は、前記ドレッサの位置および揺動方向ごとに、前記ドレッサが前記研磨パッドを削る力を目標値とするための制御信号を予め定めたテーブルを有し、前記ドレッサの位置および揺動方向に応じた前記制御信号を出力し、前記制御信号に基づいて、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構が制御される。
【００１３】
さらに望ましくは、前記制御器は、前記ドレッサが前記研磨パッドを削る実際の力と、前記目標値と、の差に基づいて、前記テーブルに定められた制御信号が妥当であるか否かを判定する判定器を有する。
前記判定器は、前記ドレッサの位置および揺動方向と、判定結果とを関連付けて記憶するメモリを有してもよい。
【００１４】
具体例として、前記制御器は、前記ターンテーブル回転機構におけるターンテーブルモータに供給される駆動電流と、前記ドレッサの位置と、から前記実際の削る力を算出するか、前記ターンテーブルの回転軸のひずみと、前記ドレッサの位置と、から前記実際の削る力を算出するか、前記ドレッサの回転軸を支持する支持部材に作用する力から前記実際の削る力を算出するか、前記ドレッサの支軸を支持する支持部材に作用する力から前記実際の削る力を算出してもよい。
【００１５】
また、本発明の別の態様によれば、基板を研磨する研磨パッドが設けられたターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転させるターンテーブル回転機構と、前記研磨パッドを削ることにより前記研磨パッドをドレッシングするドレッサと、前記ドレッサを前記研磨パッドに押圧する押圧機構と、前記ドレッサを回転させるドレッサ回転機構と、前記ドレッサを前記研磨パッド上で揺動させる揺動機構と、を備える研磨装置の制御方法であって、前記ドレッサの位置および揺動方向を検出するステップと、前記ドレッサの位置および揺動方向に基づいて、前記押圧機構、前記ターンテーブル回転機構または前記ドレッサ回転機構を制御するステップと、を備える、研磨装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
ドレッサの揺動方向に基づく制御を行うため、ドレッサが研磨パッドを削る力を一定に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】研磨装置の概略構成を示す模式図
【図２】研磨パッド１１ａでのドレッサ５１の揺動を模式的に示す平面図
【図３】ドレッシング時の研磨パッド１１ａおよびドレッサ５１に作用する力を模式的に示す図
【図４】第１の実施形態におけるドレッシング時の制御を説明するブロック図
【図５】押圧力Ｆｄ（ｔ）が一定となるよう制御しながらドレッサ５１を移動および揺動させた場合の、ドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）、押圧力Ｆｄ（ｔ）、削る力Ｆ（ｔ）および摩擦係数ｚ（ｔ）の測定結果の一例を示す図
【図６】制御器６が有するテーブル６１の構造の一例を示す図
【図７】テーブル６１生成手法の一例を示すフローチャート
【図８】第２の実施形態におけるドレッシング時の制御を説明するブロック図
【図９】制御器６が有するテーブル６１ａの構造の一例を示す図
【図１０】回転数の比Ｎｔｔ／Ｎｄｒと、力Ｆ（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ）との関係を模式的に示した図
【図１１】第３の実施形態におけるドレッシング時の制御を説明するブロック図
【図１２】制御器６が有するテーブル６１ｂの構造の一例を示す図
【図１３】第４の実施形態におけるドレッシング時の制御を説明するブロック図
【図１４】判定器６２の構成例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、研磨装置の概略構成を示す模式図である。この研磨装置は、半導体ウエハなどの基板Ｗを研磨するものであり、テーブルユニット１と、研磨液供給ノズル２と、研磨ユニット３と、ドレッシング液供給ノズル４と、ドレッシングユニット５と、制御器６とを備えている。テーブルユニット１、研磨ユニット３およびドレッシングユニット５は、ベース７上に設置されている。
【００２０】
テーブルユニット１は、ターンテーブル１１と、ターンテーブル１１を回転させるターンテーブル回転機構１２とを有する。ターンテーブル１１の断面は円形であり、その上面には基板Ｗを研磨する研磨パッド１１ａが固定されている。研磨パッド１１ａの断面は、ターンテーブル１１の断面と同じく円形である。ターンテーブル回転機構１２は、ターンテーブルモータドライバ１２１と、ターンテーブルモータ１２２と、電流検出器１２３とから構成される。ターンテーブルモータドライバ１２１は駆動電流をターンテーブルモータ１２２に供給する。ターンテーブルモータ１２２はターンテーブル１１に連結されており、駆動電流によってターンテーブル１１を回転させる。電流検出器１２３は駆動電流の値を検出する。駆動電流が大きいほどターンテーブル１１のトルクが大きくなることから、駆動電流の値に基づいてターンテーブル１１のトルクを算出できる。
【００２１】
研磨液供給ノズル２は研磨パッド１１ａ上にスラリなどの研磨液を供給する。
研磨ユニット３は、トップリングシャフト３１と、トップリングシャフト３１の下端に連結されたトップリング３２とを有する。トップリング３２は真空吸着により基板Ｗをその下面に保持する。モータ（不図示）によってトップリングシャフト３１が回転し、これにより、トップリング３２および保持された基板Ｗが回転する。また、トップリングシャフト３１は、例えば、サーボモータおよびボールねじなどから構成される上下動機構（不図示）により研磨パッド１１ａに対して上下動する。
【００２２】
基板Ｗの研磨は次のようにして行われる。研磨液供給ノズル２から研磨パッド１１ａ上に研磨液を供給しつつ、トップリング３２およびターンテーブル１１をそれぞれ回転させる。この状態で、基板Ｗを保持したトップリング３２を下降させ、基板Ｗを研磨パッド１１ａの上面に押し付ける。基板Ｗおよび研磨パッド１１ａは研磨液の存在下で互いに摺接され、これにより基板Ｗの表面が研磨されて平坦化される。
【００２３】
ドレッシング液供給ノズル４は研磨パッド１１ａ上に純水などのドレッシング液を供給する。
ドレッシングユニット５は、ドレッサ５１と、ドレッサシャフト５２と、押圧機構５３と、ドレッサ回転機構５４と、ドレッサアーム５５と、揺動機構５６とを有する。
【００２４】
ドレッサ５１は断面が円形であり、その下面がドレッシング面である。ドレッシング面はダイヤモンド粒子などが固定されたドレスディスク５１ａによって構成される。ドレッサ５１は、ドレスディスク５１ａが研磨パッド１１ａに接触してその表面を削ることによって、研磨パッド１１ａをドレッシング（コンディショニング）する。
ドレッサシャフト５２は、その下端にドレッサ５１が連結され、その上端に押圧機構５３に連結されている。
【００２５】
押圧機構５３はドレッサシャフト５２を昇降させるものであり、ドレッサシャフト５２が下降することでドレッサ５１が研磨パッド１１ａに押圧される。具体的な構成例として、押圧機構５３は、所定の圧力を生成する電空レギュレータ５３１と、ドレッサシャフト５２の上部に設けられ、生成された圧力でドレッサシャフト５２を昇降させるシリンダ５３２とから構成される。押圧機構５３による押圧力は電空レギュレータ５３１が生成する圧力によって調整可能である。
【００２６】
ドレッサ回転機構５４は、ドレッサモータドライバ５４１と、ドレッサモータ５４２とから構成される。ドレッサモータドライバ５４１は駆動電流をドレッサモータ５４２に供給する。ドレッサモータ５４２はドレッサシャフト５２に連結されており、駆動電流によってドレッサシャフト５２を回転させ、これによりドレッサ５１は回転する。ドレッサ５１の回転速度は駆動電流によって調整可能である。
ドレッサアーム５５の一端はドレッサシャフト５２を回転自在に支持する。また、ドレッサアーム５５の他端は揺動機構５６に連結される。
【００２７】
揺動機構５６は、支軸５６１と、揺動モータドライバ５６２と、揺動モータ５６３とから構成される。支軸５６１の上端はドレッサアーム５５の他端に連結され、下端は揺動モータ５６３に連結される。揺動モータドライバ５６２は駆動電流を揺動モータ５６３に供給する。揺動モータ５６３は駆動電流によって支軸５６１を回転させ、これによりドレッサ５１は、研磨パッド１１ａ上で、その中心と縁との間で揺動する。また、揺動機構５６は、変位センサやエンコーダなどの検出器（不図示）により、研磨パッド１１ａ上におけるドレッサ５１の位置および揺動方向を検出する。
【００２８】
制御器６は研磨装置全体を制御するものである。制御器６はコンピュータであってもよく、以下に説明する制御を、所定のプログラムを実行することによって実現してもよい。本実施形態の制御器６は、ドレッサ５１の研磨パッド１１ａ上での位置および揺動方向に基づき、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る力Ｆが所定の目標値Ｆｔｒｇとなるよう、押圧機構５３を制御する。
【００２９】
図２は、研磨パッド１１ａでのドレッサ５１の揺動を模式的に示す平面図である。ターンテーブル回転機構１２は、ターンテーブル１１上に設けられた研磨パッド１１ａを回転させる。一方、揺動機構５６は、ドレッサアーム５５の他端（すなわち支軸５６１の中心）Ｃを中心として、ドレッサ５１を研磨パッド１１ａの中心Ｏと縁との間で揺動させる。研磨パッド１１ａの直径よりドレッサアーム５５が十分長い場合、ドレッサ５１は研磨パッド１１ａの半径方向に揺動するものとみなせる。
【００３０】
ドレッサ５１の揺動方向ｉは、研磨パッド１１ａの中心Ｏから縁に向かう方向（本実施形態ではｉ＝０とする）であるか、縁から中心Ｏに向かう方向（ｉ＝１とする）であるかの２値で表される。ドレッサ５１の位置ｊは、研磨パッド１１ａの中心Ｏからの距離に対応しており、本実施形態では５０〜３５０の間の値で表されるものとする。ｊ＝５０はドレッサ５１が研磨パッド１１ａの中心に位置することを意味し、ｊ＝３５０はドレッサ５１が研磨パッド１１ａの縁に位置することを意味する。
【００３１】
図１に戻り、研磨パッド１１ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッシング液供給ノズル４から研磨パッド１１ａ上にドレッシング液を供給しつつ、ターンテーブル回転機構１２によりターンテーブル１１を回転させ、ドレッサ回転機構５４によりドレッサ５１を回転させ、かつ、揺動機構５６によりドレッサ５１を揺動させる。この状態で、押圧機構５３がドレッサ５１を研磨パッド１１ａの表面に押圧し、ドレスディスク５１ａを研磨パッド１１ａの表面で摺動させる。研磨パッド１１ａの表面は回転するドレッサ５１により削り取られ、これにより研磨パッド１１ａ表面のドレッシングが行われる。
【００３２】
図３は、ドレッシング時の研磨パッド１１ａおよびドレッサ５１に作用する力を模式的に示す図である。図示のように、ドレッサ５１は自在軸受を介してドレッサシャフト５２に連結されている。研磨パッド１１ａのドレッシング中、ドレッサシャフト５２はドレッサ５１に下向きの力を与え、これによりドレッサ５１は押圧力Ｆｄで研磨パッド１１ａを押圧する。
【００３３】
一方、回転する研磨パッド１１ａの表面は、ドレッサ５１に対して相対速度Ｖで移動する。これによりドレッサ５１には水平方向の力Ｆｘが作用する。ここで、水平方向の力Ｆｘは、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａの表面を削り取るときに、ドレッサ５１の下面（ドレッシング面）と研磨パッド１１ａとの間に生じる摩擦力に相当する。理論的には、研磨パッド１１ａに作用する水平方向の力Ｆｘは、ドレッサ５１による押圧力Ｆｄに比例する。  
【００３４】
図４は、第１の実施形態におけるドレッシング時の制御を説明するブロック図である。上述したように、ドレッシングユニット５におけるドレッサ５１は、揺動機構５６によって研磨パッド１１ａ上を揺動し、ドレッサ回転機構５４によって回転し、押圧機構５３によって研磨パッド１１ａの表面に押圧される。ここで、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａを押圧する力（以下、単に押圧力という）Ｆｄが一定となるよう制御しても、必ずしもドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る力（以下、単に削る力という）Ｆが一定となるとは限らない。以下、このことを説明する。
【００３５】
図５は、押圧力Ｆｄ（ｔ）が一定となるよう制御しながらドレッサ５１を移動および揺動させた場合の、ドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）、押圧力Ｆｄ（ｔ）、削る力Ｆ（ｔ）および摩擦係数ｚ（ｔ）の測定結果の一例を示す図であり、横軸は時刻ｔを表している。
【００３６】
ドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）（上記の位置ｊと同義）は揺動機構５６から取得される。左側の縦軸がドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）を表している。ドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）の傾きが正である時間領域では、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａの中心から縁に向かう方向に移動している。一方、ドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）の傾きが負である時間領域では、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａの縁から中心に向かう方向に移動している。
【００３７】
押圧力Ｆｄ（ｔ）は、電空レギュレータ５３１からシリンダ５３２に供給される圧力とシリンダ５３２の面積との積から（あるいは、ドレッサ５１とシリンダ５３２間の軸上に設けたロードセル（不図示）から）取得される。
【００３８】
削る力Ｆ（ｔ）は、研磨パッド１１ａに作用する水平方向の力Ｆｘとほぼ等しいので、ドレッシングによるターンテーブル１１のトルク（ターンテーブル１１のトルクＴｔｔと、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａに接触しない場合の定常トルクＴ０との差分）を、ドレッサ５１の研磨パッド１１ａ中心からの距離ｓ（ｔ）で除すことで取得される。ここで、トルクＴは、電流検出器１２３によって検出される駆動電流Ｉと、ターンテーブルモータ１２２に固有のトルク定数Ｋｍ［Ｎｍ／Ａ］とを乗じることで取得される。また、距離ｓ（ｔ）はドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）に応じて一意に定まる。
【００３９】
研磨パッド１１ａに作用する水平方向の力（すなわち削る力Ｆ（ｔ））は、ドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの間の摩擦力に相当するので、摩擦係数ｚ（ｔ）は下記（１）式で定義される。
ｚ（ｔ）＝Ｆ（ｔ）／Ｆｄ（ｔ）  ・・・（１）
【００４０】
図５から分かるように、押圧力Ｆｄ（ｔ）はほぼ一定であるが、削る力Ｆ（ｔ）は一定ではない。より具体的には、削る力Ｆ（ｔ）は、ドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）だけでなく、揺動方向によっても変動する。例えば、位置Ｒ（ｔ）＝２００となる時刻ｔ１，ｔ２において、揺動方向が中心から縁に向かう方向である場合の削る力Ｆ（ｔ１）は、揺動方向が縁から中心に向かう方向である場合の削る力Ｆ（ｔ２）より小さい。
【００４１】
このように削る力Ｆ（ｔ）がドレッサ５１の揺動方向によって異なる理由は、削る力Ｆ（ｔ）はドレッサ５１と研磨パッド１１ａとの間の摩擦力によって定まるが、この摩擦力は両者の相対速度に依存するためと考えられる。例えば、両者が同じ方向に移動（回転）していれば、相対速度が小さいために摩擦が小さくなり、削る力Ｆ（ｔ）は小さくなる。一方、両者が逆方向に移動（回転）していれば、相対速度が大いために摩擦が大きくなり、削る力Ｆ（ｔ）は大きくなる。上記の例においては、時刻ｔ１における両者の相対速度が時刻ｔ２における相対速度より小さいために、Ｆ（ｔ１）＜Ｆ（ｔ２）になっていると考えられる。
ターンテーブル１１の回転、ドレッサ５１の回転およびドレッサ５１の揺動により相対速度が時々刻々と変わるため、摩擦係数ｚ（ｔ）も変動し、これに伴って削る力Ｆ（ｔ）が一定とならないのである。
【００４２】
そこで、本実施形態では、押圧力Ｆｄ（ｔ）を一定にするのではなく、摩擦係数ｚ（ｔ）が揺動方向に応じて変動するのを考慮して、押圧力Ｆｄ（ｔ）をリアルタイムに調整する。
【００４３】
すなわち、図４に示すように、制御器６は、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊを、揺動機構５６の変位センサやエンコーダなどの検出器（不図示）から取得する。そして、制御器６は、削る力Ｆが予め定めた目標値Ｆｔｒｇとなるよう、制御信号Ｐｓｅｔ（ｉ，ｊ）を出力する。この際、制御器６は、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、削る力Ｆを目標値Ｆｔｒｇとするための制御信号Ｐｓｅｔ（ｉ，ｊ）の値を予め定めたテーブル６１を用いればよい。
【００４４】
制御信号Ｐｓｅｔ（ｉ，ｊ）は押圧機構５３のシリンダ５３２に供給されるべき圧力を示している。そして、電空レギュレータ５３１は制御信号Ｐｓｅｔ（ｉ，ｊ）に応じた圧力をシリンダ５３２に供給する。この圧力に応じてシリンダ５３２がドレッサシャフト５２を介してドレッサ５１を上下動させる。これにより、ドレッサ５１は上記目標値Ｆｔｒｇで研磨パッド１１ａの表面を削ることができる。
【００４５】
図６は、制御器６が有するテーブル６１の構造の一例を示す図である。図示のように、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、削る力を目標値Ｆｔｒｇとするための制御信号Ｐｓｅｔ（ｉ，ｊ）の値が予め定められている。このテーブル６１は実験的に定めることができ、例えば次のように生成できる。
【００４６】
図７は、テーブル６１生成手法の一例を示すフローチャートである。まず、押圧力Ｆｄが一定となるよう制御しながらドレッサ５１を移動および揺動させ、図５に示すような、ドレッサ５１の位置Ｒ（ｔ）、押圧力Ｆｄ（ｔ）および削る力Ｆ（ｔ）を測定する。測定結果に基づき、押圧力Ｆｄ（ｔ）および削る力Ｆ（ｔ）から、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊの関数としての押圧力Ｆｄ（ｉ，ｊ）および削る力Ｆ（ｉ，ｊ）を得る（ステップＳ１）。
そして、下記（１’）式により、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとの摩擦係数ｚ（ｉ，ｊ）を算出する（ステップＳ２）。
ｚ（ｉ，ｊ）＝Ｆ（ｉ，ｊ）／Ｆｄ（ｉ，ｊ）  ・・・（１’）
【００４７】
続いて、下記（２）式に基づいて、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、削る力を目標値Ｆｔｒｇとするための押圧力Ｆｄ’（ｉ，ｊ）を算出する（ステップＳ３）。
Ｆｄ’（ｉ，ｊ）＝Ｆｔｒｇ／ｚ（ｉ，ｊ）  ・・・（２）
【００４８】
さらに、所望の押圧力Ｆｄ’（ｉ，ｊ）を得るために電空レギュレータ５３１がシリンダ５３２に供給すべき圧力（すなわち制御信号）Ｐｓｅｔ（ｉ，ｊ）を、シリンダ５３２やドレッサシャフト５２の特定を考慮して算出する（ステップＳ４）。押圧力Ｆｄ’（ｉ，ｊ）から圧力Ｐｓｅｔ（ｉ，ｊ）への変換は公知の手法を用いて行うことができる。
【００４９】
以上のようにして、図６に示すテーブル６１を生成できる。なお、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊに応じて、制御器６が押圧力Ｆｄ’（ｉ，ｊ）を制御信号として出力し、制御器６内または制御器６とは別個に設けられる演算器（不図示）が、押圧力Ｆｄ’（ｉ，ｊ）から圧力Ｐｓｅｔ（ｉ，ｊ）を算出してもよい。この演算器は、制御器６からの制御信号Ｆｄ’（ｉ，ｊ）が入力されない場合には、予め定めた初期押圧力に基づいて圧力を算出してもよい。
【００５０】
また、テーブル６１におけるドレッサ５１の位置ｊの刻み幅は、望ましくはドレッサ５１の直径Ｄ以下であり、さらに望ましくはＤ／３〜Ｄ程度である。例えば、ドレッサ５１の直径Ｄが研磨パッド１１ａの直径の１／１０である場合、研磨パッド１１ａの中心と縁との間を１０〜３０等分とすればよい。電空レギュレータ５３１やシリンダ５３２がそれほど速くは応答しないため、あまりに刻み幅を細かくしすぎても安定した押圧力Ｆｄを生成できないからである。
【００５１】
このように、第１の実施形態では、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊに基づいて押圧機構５３を制御し、押圧力Ｆｄを調整する。そのため、研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に説明する第２の実施形態は、ターンテーブル１１の回転速度を調整するものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５３】
図８は、第２の実施形態におけるドレッシング時の制御を説明するブロック図である。本実施形態では、制御器６は押圧機構５３を制御しなくてもよく、代わりにターンテーブル回転機構１２を制御する。すなわち、制御器６は、やはり摩擦係数ｚの変動を考慮し、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊに応じて、削る力Ｆが予め定めた目標値Ｆｔｒｇとなるよう、制御信号Ｎｔｔｓｅｔ（ｉ，ｊ）を出力する。この際、制御器６は、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、削る力を目標値Ｆｔｒｇとするための制御信号Ｎｔｔｓｅｔ（ｉ，ｊ）の値を予め定めたテーブル６１ａを用いればよい。
【００５４】
制御信号Ｎｔｔｓｅｔ（ｉ，ｊ）はターンテーブル１１の回転速度を示している。ターンテーブル回転機構１２は制御信号Ｎｔｔｓｅｔ（ｉ，ｊ）に応じてターンテーブル１１を回転させる。これにより、ドレッサ５１は上記の目標値Ｆｔｒｇで研磨パッド１１ａの表面を削ることができる。
【００５５】
図９は、制御器６が有するテーブル６１ａの構造の一例を示す図である。図示のように、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、削る力を目標値Ｆｔｒｇとするための制御信号Ｎｔｔｓｅｔ（ｉ，ｊ）の値が予め定められている。
【００５６】
このテーブル６１ａは、次のようにして生成できる。まず、第１の実施形態と同様に、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊの関数として削る力Ｆ（ｉ，ｊ）を得る。そして、削る力Ｆ（ｉ，ｊ）を目標値Ｆｔｒｇに近づけるには、ターンテーブル１１の回転速度を初期値Ｎｔｔ０からどれだけ増減させればよいかを、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、実験的に取得する。そして、初期値Ｎｔｔ０と増減量とを加えた値をテーブル値Ｎｔｔｓｅｔ（ｉ，ｊ）とする。
【００５７】
また、別の手法によって生成することもできる。摩擦係数ｚがドレッサ５１の揺動方向に依存せず一定であると仮定すると、ターンテーブル１１とドレッサ５１とのカップリング効果を考慮して、ターンテーブル１１の回転トルクＴｔｔと、ターンテーブル１１の回転数Ｎｔｔとドレッサ５１の回転数Ｎｄｒとの比Ｎｔｔ／Ｎｄｒとの関係を数値計算によって得ることができる。そして、回転トルクＴｔｔをドレッサ５１の位置ｊで割ることで、位置ｊごとの、回転数の比Ｎｔｔ／Ｎｄｒと、力Ｆ０（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ）との関係が得られる。
【００５８】
図１０は、回転数の比Ｎｔｔ／Ｎｄｒと、力Ｆ０（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ）との関係を模式的に示した図である。図示のような力Ｆ０（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ）が、ドレッサ５１の位置ｊごとに算出される。
【００５９】
次に、ドレッサ５１の回転数をＮｄｒ、ターンテーブル１１の回転数を初期値Ｎｔｔ０としてドレッサ５１を動作させ、揺動方向ｉ１および位置ｊ１である場合の回転トルクＴｔｔを取得し、これを位置ｊで割って力Ｆ（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）を算出する。この力Ｆ（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）は、ドレッサ５１が研磨面１１ａを削る実際の力である。
【００６０】
算出された力Ｆ（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）は、図１０に示す力Ｆ０（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ）の曲線上にはない。その理由は、力Ｆ０（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ）は、摩擦係数ｚがドレッサ５１の揺動方向に依存せず一定であると仮定して得られたものであるが、上述のように実際には摩擦係数ｚが揺動方向ｉに応じて変動するためである。
【００６１】
そこで、力Ｆ（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）と、力Ｆ０（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）との差をｄ１とし、Ｆ０（Ｎｔｔ１／Ｎｄｒ）＝Ｆ０（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）＋ｄ１を満たすターンテーブル１１の回転数Ｎｔｔ１を算出する。この回転数Ｎｔｔ１を、テーブル６１ａの揺動方向ｉ１および位置ｊにおける制御信号Ｎｔｔｓｅｔ（ｉ１，ｊ１）として設定する。
以上をすべてのｉ，ｊについて行うことで、テーブル６１を定めることができる。
【００６２】
本実施形態では、ターンテーブル回転機構１２を制御するため、応答性がよい。そのため、テーブル６１ａにおけるドレッサ５１の位置ｊの刻み幅を、第１の実施形態より細かくしてもよく、ターンテーブル１１の回転速度を緩やかに可変制御できる。
【００６３】
このように、第２の実施形態では、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊに基づいてターンテーブル回転機構１２を制御し、ターンテーブル１１の回転速度を調整する。そのため、研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできる。また、電空レギュレータ５３１およびシリンダ５３２から構成される空気制御系の押圧機構５３を制御する第１の実施形態に比べ、応答性を向上できる。
【００６４】
（第３の実施形態）
次に説明する第３の実施形態は、ドレッサ５１の回転速度を調整するものである。以下、第１および第２の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６５】
図１１は、第３の実施形態におけるドレッシング時の制御を説明するブロック図である。本実施形態では、制御器６は押圧機構５３やターンテーブル回転機構１２を制御しなくてもよく、代わりにドレッサ回転機構５４を制御する。すなわち、制御器６は、やはり摩擦係数ｚの変動を考慮し、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊに応じて、削る力Ｆが予め定めた目標値Ｆｔｒｇとなるよう、制御信号Ｎｄｒｓｅｔ（ｉ，ｊ）を出力する。この際、制御器６は、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、削る力Ｆを目標値Ｆｔｒｇとするための制御信号Ｎｄｒｓｅｔ（ｉ，ｊ）の値を予め定めたテーブル６１ｂを用いればよい。
【００６６】
制御信号Ｎｄｒｓｅｔ（ｉ，ｊ）はドレッサ５１の回転速度を示している。ドレッサ回転機構５４は制御信号Ｎｄｒｓｅｔ（ｉ，ｊ）に応じてドレッサ５１を回転させる。これにより、ドレッサ５１は上記の目標値Ｆｔｒｇで研磨パッド１１ａの表面を削ることができる。
【００６７】
図１２は、制御器６が有するテーブル６１ｂの構造の一例を示す図である。図示のように、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、削る力Ｆを目標値Ｆｔｒｇとするための制御信号Ｎｄｒｓｅｔ（ｉ，ｊ）の値が予め定められている。このテーブル６１は次のようにして生成できる。
【００６８】
このテーブル６１ｂは、次のようにして生成できる。まず、第１の実施形態と同様に、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊの関数として削る力Ｆ（ｉ，ｊ）を得る。そして、削る力Ｆ（ｉ，ｊ）を目標値Ｆｔｒｇに近づけるには、ドレッサ５１の回転速度を初期値Ｎｄｒ０からどれだけ増減させればよいかを、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに、実験的に取得する。そして、初期値Ｎｄｒ０と増減量とを加えた値をテーブル値Ｎｄｒｓｅｔ（ｉ，ｊ）とする。
【００６９】
また、第２の実施形態で図１０を用いて説明したのと同様にし、テーブル６１ｂを定めてもよい。すなわち、図１０の関係を得た後、ドレッサ５１の回転数を初期値のＮｄｒ０、ターンテーブル１１の回転数をＮｔｔとしてドレッサ５１を動作させ、揺動方向ｉ１および位置ｊ１である場合の回転トルクＴｔｔを取得し、これを位置ｊで割って力Ｆ（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ０）を算出する。
【００７０】
力Ｆ（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ０）と、力Ｆ０（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ０）との差をｄ１とし、Ｆ０（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ１）＝Ｆ０（Ｎｔｔ／Ｎｄｒ０）＋ｄ１を満たすドレッサ５１の回転数Ｎｄｒ１を算出する。この回転数Ｎｄｒ１を、テーブル６１ｂの揺動方向ｉ１および位置ｊにおける制御信号Ｎｄｒｓｅｔ（ｉ１，ｊ１）として設定する。
以上をすべてのｉ，ｊについて行うことで、テーブル６１を定めることができる。
【００７１】
本実施形態では、ドレッサ回転機構５４を制御するため、応答性がよい。そのため、テーブル６１ｂにおけるドレッサ５１の位置ｊの刻み幅を、第１の実施形態より細かくしてもよく、ドレッサ５１の回転速度Ｎｄｒを緩やかに可変制御できる。
【００７２】
このように、第３の実施形態では、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊに基づいてドレッサ回転機構５４を制御し、ドレッサ５１の回転速度を調整する。そのため、研磨パッド１１ａを均一にドレッシングできる。また、電空レギュレータ５３１およびシリンダ５３２から構成される空気制御系の押圧機構５３を制御する第１の実施形態に比べ、応答性を向上できる。
【００７３】
（第４の実施形態）
上述した第１〜第３の実施形態では、制御器６のテーブル６１（またはテーブル６１ａ，６１ｂ。以下同じ）を用いて、削る力Ｆが目標値Ｆｔｒｇとなるように制御することを説明した。第４の実施形態では、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る実際の力Ｆａｃｔを検出し、これと目標値Ｆｔｒｇとを比較することで、テーブル６１の値が妥当かどうかを判定するものである。これにより、研磨パッド１１ａおよびドレッサ５１が消耗して両者間の摩擦が変化したとしも、適切なタイミングでテーブル６１を更新できる。
【００７４】
図１３は、第４の実施形態におけるドレッシング時の制御を説明するブロック図である。なお、同図には図示していないが、制御器６は、図４に示すように押圧機構５３を制御したり（第１の実施形態）、図８に示すようにターンテーブル回転機構１２を制御したり（第２の実施形態）、図１１に示すようにドレッサ回転機構５４を制御したり（第３の実施形態）するものであり、第１〜第３の実施形態のいずれにも適用可能である。
【００７５】
本実施形態の制御器６は、ターンテーブル回転機構１２における電流検出器１２３から、ドレッシング時にターンテーブルモータ１２２に供給される駆動電流Ｉｔｔを取得する。また、制御器６は判定器６２を有する。判定器６２は、ドレッシング中リアルタイムに、駆動電流Ｉｔｔなどに基づいて研磨パッド１１ａを削る実際の力Ｆａｃｔをモニタリングする。そして、判定器６２は、実際の力Ｆａｃｔと目標値Ｆｔｒｇとの差に基づいて、テーブル６１の値が妥当かどうかを判定する。
【００７６】
図１４は、判定器６２の構成例を示すブロック図である。判定器６２は、距離算出器６２１と、乗算器６２２と、減算器６２３と、除算器６２４と、減算器６２５と、比較器６２６と、メモリ６２７とを有する。
【００７７】
距離算出器６２１は、ドレッサ５１の位置ｊに基づいて、研磨パッド１１ａの中心からのドレッサ５１の距離Ｓを算出する。乗算器６２２は、駆動電流Ｉｔｔと、ターンテーブルモータ１２２のトルク定数Ｋｍとを乗じて、ターンテーブル１１のトルクＴｔｔを算出する。減算器６２３は、ターンテーブル１１のトルクＴｔｔから定常トルクＴ０を減じて、ドレッシングによるターンテーブル１１のトルクＴｄｒｓを算出する。除算器６２４は、ドレッシングによるターンテーブル１１のトルクＴｄｒｓを距離Ｓで除して、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る実際の力Ｆａｃｔを算出する。減算器６２５は、実際の力Ｆａｃｔから目標値Ｆｔｒｇを減じて、偏差ｅを算出する。比較器６２６は、偏差ｅと予め定めた閾値ｅｍａｘとを比較し、テーブル６１の値が妥当か判定する。
【００７８】
偏差ｅが閾値ｅｍａｘより小さい場合、テーブル６１を用いた制御器６による制御によって、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る実際の力Ｆａｃｔを目標値Ｆｔｒｇに近づけることができている。したがって、テーブル６１の値は妥当と判定される。
【００７９】
一方、偏差ｅが閾値ｅｍａｘ以上である場合、テーブル６１を用いた制御器６による制御によっても、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る実際の力Ｆａｃｔを、目標値Ｆｔｒｇに近づけることができていない。したがって、テーブル６１の値は妥当ではないと判定される。このような判定結果の場合、アラームを発報するなどしてもよい。
【００８０】
メモリ６２７は、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊと、そのときの判定結果とを関連付けて記憶する。メモリ６２７に記憶された内容を、どの揺動方向ｉおよび位置ｊで偏差ｅが閾値ｅｍａｘ以上となったかが一見して分かるよう、表示装置（不図示）にグラフィックに表示してもよい。
【００８１】
ユーザは、アラームや表示装置に表示された内容に基づいて、テーブル６１の値を更新すべきか否かを判断できる。更新すべきであれば、図７の手法などによって、テーブル６１の値が新たに設定される。
【００８２】
このように、第４の実施形態では、ドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る実際の力Ｆａｃｔを算出することにより、テーブル６１の値の妥当性を判定でき、テーブル６１の更新時期を判断できる。
【００８３】
なお、第４の実施形態では、ターンテーブルモータ１２２に供給される駆動電流Ｉｔｔからドレッサ５１が研磨パッド１１ａを削る実際の力Ｆａｃｔを算出する例を示したが、他の公知の手法によって実際の力Ｆａｃｔを算出してもよい。例えば、判定器６２は、ターンテーブル１１の回転軸のひずみからドレッシングによるトルクＴｄｒを取得し、これと研磨パッド１１ａの中心からのドレッサ５１の距離Ｓと、から実際の力Ｆａｃｔを算出してもよい。また、判定器６２は、ドレッサシャフト５２を支持する軸受ハウジングや、支軸５６１を支持する軸受ハウジングに作用する力から実際の力Ｆａｃｔを算出してもよい。
【００８４】
（第５の実施形態）
以下に説明する第５の実施形態では、第４の実施形態とは異なる手法で第２の実施形態におけるテーブル６１ａの値が妥当かどうかを判定するものである。以下では、第４の実施形態との相違点を説明する。
【００８５】
判定器６２は、図１０における差ｄ１、つまり、摩擦係数ｚが一定であると仮定して算出された力Ｆ０（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）と、テーブル６１ａ生成時の力Ｆ（Ｎｔｔ０，Ｎｄｒ）との差ｄ１を、ドレッサ５１の揺動方向ｉおよび位置ｊごとに記憶している。
【００８６】
そして、ドレッサ５１の回転数をＮｄｒ、ターンテーブル１１の回転数を初期値Ｎｔｔ０としてドレッサ５１を動作させ、揺動方向ｉ１および位置ｊ１である場合の回転トルクＴｔｔから力Ｆ（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）を算出する。
【００８７】
このとき、力Ｆ（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）と、力Ｆ０（Ｎｔｔ０／Ｎｄｒ）との差ｄ１’は差ｄ１と一致するはずである。しかしながら、研磨パッド１１ａおよびドレッサ５１の消耗などがあると、差ｄ１’は差ｄ１とは異なる値となる。
【００８８】
そこで、判定器６２は差ｄ１’に基づいて判定器６２はテーブル６１ａの値が妥当か否かを判定する。例えば、判定器６２は、差ｄ１’と差ｄ１との差が閾値以上である場合に、テーブル６１ａの値が妥当でないと判定することができる。
【００８９】
このように、第５の実施形態によっても、テーブル６１ａの値の妥当性を判定でき、テーブル６１の更新時期を判断できる。なお、本実施形態を第３の実施形態におけるテーブル６１ｂにも適用できることは明らかである。
【００９０】
以上説明したように、本発明では、ドレッサ５１の揺動方向を考慮して、押圧機構５３、ターンテーブル回転機構１２またはドレッサ回転機構５４を制御する。そのため、研磨パッド１１ａ上の位置や揺動方向に依らず、研磨パッド１１ａを削る力Ｆを目標値Ｆｔｒｇに近づけることができる。結果として、短時間で良好に研磨パッド１１ａをドレッシングでき、研磨性能を維持できるとともに、研磨装置の生産性が向上する。
【００９１】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００９２】
１  テーブルユニット
１１  ターンテーブル
１１ａ  研磨パッド
１２  ターンテーブル回転機構
５  ドレッシングユニット
５１  ドレッサ
５２  ドレッサシャフト
５３  押圧機構
５４  ドレッサ回転機構
５６  揺動機構
６  制御器
６１，６１ａ，６１ｂ  テーブル
６２  判定器
Ｗ  基板
【図１】
0006307428.tif 000002
【図２】
0006307428.tif 000003
【図３】
0006307428.tif 000004
【図４】
0006307428.tif 000005
【図５】
0006307428.tif 000006
【図６】
0006307428.tif 000007
【図７】
0006307428.tif 000008
【図８】
0006307428.tif 000009
【図９】
0006307428.tif 000010
【図１０】
0006307428.tif 000011
【図１１】
0006307428.tif 000012
【図１２】
0006307428.tif 000013
【図１３】
0006307428.tif 000014
【図１４】
0006307428.tif 000015