(57)【要約】【課題】研磨パッドの表面状態を正確に把握でき、精度のよいドレッシングを行うことができ、精度のよい研磨を行えるワーク研磨方法を提供する。【解決手段】本発明に係るワーク研磨方法は、予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の研磨パッド１６の表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシングした後の研磨パッド１６によりワーク２０を研磨した際のワーク２０の研磨効果との相関関係を示す相関データを取得する工程と、相関データから、目標研磨効果を達成し得る想定ドレッシング条件を割り出し、該割り出した想定ドレッシング条件で研磨パッド１６のドレッシングを行うドレッシング工程と、ワーク２０を研磨する研磨工程と、ワーク２０研磨後の研磨パッド１６を洗浄する工程と、該洗浄後の研磨パッド１６の表面性状を計測する工程とを具備することを特徴とする。【選択図】図１４
2017121672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する定盤の研磨パッド上にワークを押接し、前記研磨パッドに研磨液を供給しつつワーク表面の研磨を行い、しかる後、ドレッシング砥石を有するドレッシングヘッドを前記研磨パッド上を往復移動させて前記ドレッシング砥石により前記研磨パッドの表面状態を調整するドレッシングを行うワーク研磨方法において、
予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の前記研磨パッドの表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシングした後の研磨パッドによりワークを研磨した際のワークの研磨効果との相関関係を示す相関データを取得する工程と、
前記相関データから、目標研磨効果を達成し得る想定ドレッシング条件を割り出し、該割り出した想定ドレッシング条件で前記研磨パッドのドレッシングを行うドレッシング工程と、
ワークを研磨する研磨工程と、
ワーク研磨後の前記研磨パッドを洗浄する工程と、
該洗浄後の前記研磨パッドの表面性状を計測する工程と、を具備し、
計測した前記研磨パッドの表面性状が、所要設定した表面性状を示す設定データ内の表面性状であれば、ワークの研磨工程に移行し、前記設定データよりも表面性状が劣る結果になった場合に、前記想定ドレッシング条件による再ドレッシング工程に移行するか、もしくは、前記研磨パッドを交換することを特徴とするワーク研磨方法。
【請求項２】
前記想定ドレッシング条件による前記研磨パッドの再ドレッシング後、
前記研磨パッドを洗浄し、
該洗浄した研磨パッドの表面性状を計測し、
該計測した前記研磨パッドの表面性状が、前記所要設定した表面性状を示す設定データ内の表面性状であれば、ワークの研磨工程に移行し、前記設定データよりも表面性状が劣る結果となった場合に、前記研磨パッドを交換することを特徴とする請求項１記載のワーク研磨方法。
【請求項３】
前記ドレッシング砥石は、平均粒度の異なる砥粒からなる複数のドレッシング砥石からなり、前記複数段階のドレッシング条件は、それぞれ異なるドレッシング砥石を用いることによるドレッシング条件であることを特徴とする請求項１または２記載のワーク研磨方法。
【請求項４】
前記ドレッシング条件は、前記ドレッシングヘッドの、前記研磨パッドへの押圧力、前記定盤の半径方向における往復移動速度、前記軸線を中心とする回転速度、ドレッシング時間および前記定盤の回転速度のうちの少なくとも１つを変更することをさらに含むことを特徴とする請求項３記載のワーク研磨方法。
【請求項５】
前記平均粒度の小さな砥粒からなるドレッシング砥石を用いて前記研磨パッドのドレッシングをする場合、事前に、それよりも平均粒度の大きなドレッシング砥石を用いてドレッシングを行ってから、ドレッシングを行うことを特徴とする請求項３または４記載のワーク研磨方法。
【請求項６】
前記ドレッシングヘッドに、下面に、それぞれ前記平均粒度の異なる砥粒が固定された複数種類のドレッシング砥石が交互に周方向に配置されたドレッシングヘッドを用いることを特徴とする請求項３〜５いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【請求項７】
前記複数種類のドレッシング砥石が、それぞれ前記ドレッシングヘッド下面から空気圧により突出入可能に設けられていることを特徴とする請求項６記載のワーク研磨方法。
【請求項８】
前記相関データを取得する際、ワークを前記研磨パッドに押接する研磨圧の異なる段階を含む複数の研磨条件を含むことを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【請求項９】
前記研磨パッドの表面性状の計測を、
接触面、この接触面に光を入光させる入光面、および観察面を有するプリズムを、前記接触面を前記研磨パッドの研磨面に当接させて該研磨面上に配置し、
該研磨面上に配置した前記プリズムに所定の押圧力を加えて前記研磨パッドの研磨面を接触面で押圧し、
前記入光面に光を入光させて、屈折光を前記接触面で反射させる際、前記接触面に当接しない前記研磨パッドの凹部に対応する接触面では全反射させ、前記接触面に当接する前記研磨パッドの凸部に対応する接触面では全反射が崩れることによって発生する反射光を反射させ、
前記プリズムの前記観察面側から出光する反射光を受光部で受光し、この受光光の状態により研磨面の表面状態を観察して行うことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【請求項１０】
前記プリズムにダブプリズムを用いることを特徴とする請求項９記載のワーク研磨方法。
【請求項１１】
前記受光部により検出した接触画像を白黒のいずれかにする２値化処理を行い、該２値化処理により得られた２値化画像データから算出した、単位面積当たりの接触点数を用いて前記研磨パッドの表面性状を計測することを特徴とする請求項９または１０記載のワーク研磨方法。
【請求項１２】
前記研磨パッドの表面性状が、該研磨パッドの、中心から外端にかけての表面の傾斜度であることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【請求項１３】
ワークの前記研磨効果は、ワークの研磨レートであることを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【請求項１４】
前記研磨工程と前記ドレッシング工程とが異なる装置上で行われることを特徴とする請求項１〜１３いずれか１項記載のワークの研磨方法。
【請求項１５】
回転する定盤の研磨パッド上にワークを押接し、前記研磨パッドに研磨液を供給しつつワーク表面の研磨を行い、しかる後、ドレッシング砥石を有するドレッシングヘッドを前記研磨パッド上を往復移動させて前記ドレッシング砥石により前記研磨パッドの表面状態を調整する研磨パッドのドレッシング方法において、
予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の前記研磨パッドの表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシングした後の研磨パッドによりワークを研磨した際のワークの研磨効果との相関関係を示す相関データを取得し、
前記相関データから、目標研磨効果を再現し得る想定ドレッシング条件を割り出し、前記想定ドレッシング条件で前記研磨パッドのドレッシングを行い、
ワーク研磨後前記研磨パッドの表面性状を計測し、計測した前記研磨パッドの表面性状が、所要設定した表面性状を示す設定データよりも劣る結果になった場合に、前記想定ドレッシング条件により前記研磨パッドを再ドレッシングするか、もしくは、前記研磨パッドを交換することを特徴とする研磨パッドのドレッシング方法。
【請求項１６】
前記研磨パッドの表面性状の計測を、
接触面、この接触面に光を入光させる入光面、および観察面を有するプリズムを、前記接触面を前記研磨パッドの研磨面に当接させて該研磨面上に配置し、
該研磨面上に配置した前記プリズムに所定の押圧力を加えて前記研磨パッドの研磨面を接触面で押圧し、
前記入光面に光を入光させて、屈折光を前記接触面で反射させる際、前記接触面に当接しない前記研磨パッドの凹部に対応する接触面では全反射させ、前記接触面に当接する前記研磨パッドの凸部に対応する接触面では全反射が崩れることによって発生する反射光を反射させ、
前記プリズムの前記観察面側から出光する反射光を受光部で受光し、この受光光の状態により研磨面の表面状態を観察して行うことを特徴とする請求項１５記載の研磨パッドのドレッシング方法。
【請求項１７】
前記複数段階のドレッシング条件は、３段階以上であることを特徴とする請求項１５または１６記載の研磨パッドのドレッシング方法。
【請求項１８】
前記ドレッシング砥石は、平均粒度の異なる砥粒からなる複数のドレッシング砥石からなり、前記複数段階のドレッシング条件は、それぞれ異なるドレッシング砥石を用いることによるドレッシング条件であり、前記平均粒度の小さな砥粒からなるドレッシング砥石を用いて前記研磨パッドのドレッシングをする場合、事前に、それよりも平均粒度の大きなドレッシング砥石を用いてドレッシングを行ってから、ドレッシングを行うことを特徴とする１５〜１７のいずれか１項記載の研磨パッドのドレッシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェーハ等のワークのワーク研磨方法および研磨パッドのドレッシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ等のワークの研磨は、研磨パッドを貼設した定盤の該研磨パッド表面にワークの被研磨面を押接して、研磨パッドに研磨液を供給しつつ定盤を回転させることによって行っている。
しかしながら、多数のワークの研磨を行うと、研磨パッドが次第に目詰まりを起こし、研磨レートが劣化する。そこで、所要枚数のワークの研磨を行った後、ドレッシング砥石を用いて研磨パッドの表面をドレッシング（目立て）し、研磨レートを回復させるようにしている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１のものでは、研磨加工の進行と共に推移する研磨パッドのドレッシングレートを検出するドレッシングレート計測装置と、研磨パッド表面性状を計測する表面形状計測装置等を備え、リアルタイムに自動計測したこれらのデータを用いて、スクラッチ密度に重大な影響を与えるドレッシングレートが、予め求められたデータベースに記憶された管理規定値の範囲内となるように、ドレッシング条件を制御する半導体装置の平坦化方法を提案している。
【０００４】
特許文献１において、上記研磨パッド表面性状を計測する表面形状計測方法は、画像処理方法や反射率方式によるとしている。
すなわち、画像処理方法は、研磨パッドの表面を投光器によって照明し、その箇所をＣＣＤカメラにて画像を抽出し、画像処理を行って、目詰まりによって形成された平面部分の面積比率を算出するようにしている。また、反射率方式では、レーザ光を研磨パッド表面に当て、この反射光を受光器で受光し、受光した光量の変化から研磨パッドの表面形状を計測するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６０００１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のものによれば、ワークの研磨処理中に研磨パッドの表面性状を計測し、ドレッシングを行っているので、刻々変化する研磨パッドの表面性状に対応してドレッシングできるという利点がある。
しかしながら、特許文献１のものによれば、ワークの研磨処理中に研磨パッドの表面性状を計測するものであるため、研磨屑や研磨液（例えば、白濁液）によって、実際と異なる画像となったり、不鮮明な画像となったりするので、研磨パッドの表面形状について高い精度の情報が得られないという課題がある。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、研磨パッドの表面状態を正確に把握でき、精度のよいドレッシングを行うことができ、精度のよい研磨を行えるワーク研磨方法および研磨パッドのドレッシング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係るワーク研磨方法は、回転する定盤の研磨パッド上にワークを押接し、前記研磨パッドに研磨液を供給しつつワーク表面の研磨を行い、しかる後、ドレッシング砥石を有するドレッシングヘッドを前記研磨パッド上を往復移動させて前記ドレッシング砥石により前記研磨パッドの表面状態を調整するドレッシングを行うワーク研磨方法において、予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の前記研磨パッドの表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシングした後の研磨パッドによりワークを研磨した際のワークの研磨効果との相関関係を示す相関データを取得する工程と、前記相関データから、目標研磨効果を達成し得る想定ドレッシング条件を割り出し、該割り出した想定ドレッシング条件で前記研磨パッドのドレッシングを行うドレッシング工程と、ワークを研磨する研磨工程と、ワーク研磨後の前記研磨パッドを洗浄する工程と、該洗浄後の前記研磨パッドの表面性状を計測する工程と、を具備し、計測した前記研磨パッドの表面性状が、所要設定した表面性状を示す設定データ内の表面性状であれば、ワークの研磨工程に移行し、前記設定データよりも表面性状が劣る結果になった場合に、前記想定ドレッシング条件による再ドレッシング工程に移行するか、もしくは、前記研磨パッドを交換することを特徴とする。
【０００８】
前記想定ドレッシング条件による前記研磨パッドの再ドレッシング後、前記研磨パッドを洗浄し、該洗浄した研磨パッドの表面性状を計測し、該計測した前記研磨パッドの表面性状が、前記所要設定した表面性状を示す設定データ内の表面性状であれば、ワークの研磨工程に移行し、前記設定データよりも表面性状が劣る結果となった場合に、前記研磨パッドを交換するようにすることができる。
単位面積当たりの接触点数を用いて前記研磨パッドの表面性状を計測するようにすることができる。
また本発明に係るドレッシング方法は、回転する定盤の研磨パッド上にワークを押接し、前記研磨パッドに研磨液を供給しつつワーク表面の研磨を行い、しかる後、ドレッシング砥石を有するドレッシングヘッドを前記研磨パッド上を往復移動させて前記ドレッシング砥石により前記研磨パッドの表面状態を調整するドレッシング方法において、予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の前記研磨パッドの表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシングした後の研磨パッドによりワークを研磨した際のワークの研磨効果との相関関係を示す相関データを取得し、前記相関データから、目標研磨効果を再現し得る想定ドレッシング条件を割り出し、前記想定ドレッシング条件で前記研磨パッドのドレッシングを行い、ワーク研磨後前記研磨パッドの表面性状を計測し、計測した前記研磨パッドの表面性状が、所要設定した表面性状を示す設定データよりも劣る結果になった場合に、前記想定ドレッシング条件により前記研磨パッドを再ドレッシングするか、もしくは、前記研磨パッドを交換することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の前記研磨パッドの表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシング後の研磨パッドにより、複数段階の研磨条件によりワークを研磨した際のワークの研磨効果との相関関係を示す相関データを取得しておき、該相関データから所要の目標研磨効果を達成できるドレッシング条件を割出し、該ドレッシング条件で研磨パッドのドレッシングをし、次いで、ワークを研磨するとともに、ワーク研磨後、研磨パッドの洗浄をし、次いで研磨パッドの表面性状を計測するようにしているので、研磨屑等に影響されることなく研磨パッドの表面性状を正確に把握でき、精度のよいドレッシングを行うことができ、また、該研磨パッドの表面性状が所要設定した表面性状内となるように管理しているので精度よくワークの研磨を行える。
【００１０】
また、ワークの研磨の状況を、ワークの研磨レートでなく、計測の容易な研磨パッドの表面性状で管理しているので、ワークの研磨の管理が容易となる。
また、ドレッシング条件および研磨条件を複数段階の組み合わせで、上記相関関係のデータを取得しておくことで、実際のドレッシング条件および研磨条件をきめ細かく決めることができ、研磨パッドの表面性状を良好に維持することができ、したがってまたワークを精度よく研磨できる。
また、研磨パッドの表面性状を、ダブプリズムを所定の押圧力でもって研磨パッドに押接した状態でダブプリズムと研磨パッドの接触点数で表すようにすれば、直接ワークと研磨パッドの接触点数を計測するものではないが、ワークと研磨パッドの接触点数と近似した接触点数を計測することができ、ワークの研磨時の状況を良好に反映できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】研磨装置の概略を示す説明図である。
【図２】ドレッシング装置の説明図である。
【図３】ドレッシングヘッドの断面図である。
【図４】ドレッシングヘッドの斜視図である。
【図５】ドレッシングヘッドの別な角度から見た斜視図である。
【図６】ダブプリズムを用いて、マイクロスコープで計測した、#80のドレッシング砥石でドレッシングした際の研磨パッドとダブプリズムの接触画像である。
【図７】ダブプリズムを用いて、マイクロスコープで計測した、#500のドレッシング砥石でドレッシングした際の研磨パッドとダブプリズムの接触画像である。
【図８】ダブプリズムを用いて、マイクロスコープで計測した、#1000のドレッシング砥石でドレッシングした際の研磨パッドとダブプリズムの接触画像である。
【図９】ドレッシング砥石の粒度と研磨パッドの表面性状（接触点数）の計測結果との関係を示すグラフである。
【図１０】ドレッシング砥石の粒度と研磨パッドの表面性状（接触率）の計測結果との関係を示すグラフである。
【図１１】ドレッシング砥石の粒度と研磨パッドの表面性状（接触点間隔）の計測結果との関係を示すグラフである。
【図１２】ドレッシング砥石の粒度と研磨パッドの表面性状（空間FFT解析）の計測結果との関係を示すグラフである。
【図１３】研磨条件、ドレッシング条件、研磨効果の相関データをデータベースとして予め設定する説明図である。
【図１４】研磨パッドのドレッシングとワーク研磨の動作フロー図である。
【図１５】研磨パッドのドレッシングとワーク研磨のさらに別の動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は研磨装置１０の概略を示す説明図である。
１２は定盤であり、公知の駆動機構（図示せず）により回転軸１４を中心に水平面内で回転する。定盤１２の上面には、例えば発泡ポリウレタンを主材とする研磨パッド１６が貼付されている。
【００１３】
１８は研磨ヘッドであり、その下面側に研磨すべきワーク（半導体ウェーハ等）２０が保持される。研磨ヘッド１８は回転軸２２を中心に回転される。また研磨ヘッド１８は、シリンダ等の上下動機構（図示せず）により上下動可能となっている。
２４はスラリー供給ノズルであり、スラリー（研磨液）を研磨パッド１６上に供給するものである。
【００１４】
ワーク２０は、水の表面張力により、あるいはエアーの吸引力等により研磨ヘッド１８の下面側に保持され、次いで研磨ヘッド１８が下降され、水平面内で回転している定盤１２の研磨パッド１６上に所定の押圧力（例えば１５０ｇｆ／ｃｍ2）で押圧され、また研磨ヘッド１８が回転軸２２を中心に回転されることによって、ワーク２０の下面側が研磨される。研磨中、スラリー供給ノズル２４から研磨布１６上にスラリーが供給される。
なお、研磨ヘッド１８には種々の公知の構造のものがあり、研磨ヘッドの種類は特に限定されない。
【００１５】
図２は、ドレッシング装置２６の概略を示す平面図である。
ドレッシング装置２６は、回転軸２７を中心に回転する揺動アーム２８を備えている。揺動アーム２８の先端にはドレッシングヘッド３０が固定されている。また、ドレッシングヘッド３０下面側には、所要大きさのダイヤモンド粒からなるドレッシング砥石が固定されている。ドレッシングヘッド３０は、揺動アーム２８の先端部において、自身の軸線を中心に回転するように設けられている。
【００１６】
研磨パッド１６のドレッシングは、演算処理部３１からの指令により、モータ等の出力部３２を動作させ、定盤１２を回転させると共に、揺動アーム２８を回転軸２７を中心に揺動させ、ドレッシングヘッド３０を自身の中心軸を中心に回転させながら、定盤１２の半径方向に往復動させて、そのドレッシング砥石により研磨パッド１６の表面側を研削することによって研磨パッド１６のドレッシング（目立て）を行う。なお、３３は各種データを入力する入力部であり、３４は、後記するデータベース（相関データ）をストックする記憶部である。
【００１７】
ドレッシング時、ドレッシングヘッド３０は、研磨パッド１６を所要の押圧力で押圧するようにする。また、研磨パッド１６の全面が、均一にドレッシングされるように、定盤１２の回転速度や、揺動アーム２８のスイング速度を調整するようにするとよい。
ドレッシングヘッド３０の具体的な構成例については別途説明する。
【００１８】
研磨パッド１６のドレッシングは、研磨パッド１６を新たに貼りかえた際、あるいは所要枚数のワークの研磨終了後に行う。なお、研磨パッドを貼りかえる際には、研磨パッド１６を、予め定盤１２とは別の箇所で後記する所要のドレッシングをし、このドレッシングをした研磨パッド１６を定盤１２に貼付するようにしてもよい。ワーク研磨後にドレッシングを行う場合には、ドレッシングに先立って、研磨パッド１６の洗浄装置により、研磨パッド１６の洗浄を行って、研磨時における研磨屑や研磨液を洗い流した後に行うようにする。このように、研磨屑や研磨液を洗い流した後に研磨パッド１６のドレッシングを行うことによって、ドレッシングを精度よく行える。
なお、研磨パッド１６の洗浄は、ノズルより高圧洗浄水を研磨パッド１６に噴出して行うようにする。この洗浄装置には、例えば特開２０１０−２２８０５８に示される洗浄装置を用いることができる。
【００１９】
図３〜図５に、ドレッシングヘッド３０の一例を示す。
３６はヘッド本体である。
３７は第１の可動板であり、ヘッド本体３６に、フレキシブルなダイアフラム３８を介して取り付けられており、ヘッド本体３６に対して上下動可能となっている。
【００２０】
ダイアフラム３８はリング状をなし、その内端側でネジによってヘッド本体に固定され、外端側でネジによって第１の可動板３７に固定されている。ヘッド本体３６の下面と、ダイアフラム３８下面および第１の可動板３７上面との間に第１の圧力室４０が形成されている。第１の圧力室４０には、圧力源（図示せず）から流路（図示せず）を通じて圧力空気が導入可能になっている。
第１の可動板３７の下面側外端部には、周方向に所要間隔をおいて複数の突出部４１が設けられている。各突出部４１の下面には、例えば、粒度が#80のダイヤモンド砥粒が固着されたドレッシング砥石４２が固定されている。
【００２１】
図３において、４４は第２の可動板であり、第１の可動板３７の下面側に、フレキシブルなダイアフラム４５を介して取り付けられており、第１の可動板３７に対して上下動可能となっている。
ダイアフラム４５はリング状をなし、その内端側でネジによって第２の可動板４４に固定され、外端側でネジによって第１の可動板３７に固定されている。第１の可動板３７下面と、ダイアフラム４５上面および第２の可動板４４上面との間に第２の圧力室４７が形成されている。第２の圧力室４７には、圧力源（図示せず）から流路（図示せず）を通じて圧力空気が導入可能になっている。
【００２２】
第２の可動板４４の下面側外端部には、周方向に所要間隔をおいて複数の突出部４８が設けられている。各突出部４８は、突出部４１と突出部４１との間の空間内に位置するように設けられている。したがって、突出部４１と突出部４８とは同じ円周上に位置している。突出部４８の下面には、例えば、粒度が#1000のダイヤモンド砥粒が固着されたドレッシング砥石５０が固定されている。
【００２３】
第１の圧力室４０および第２の圧力室４７に、それぞれ図示しない流路から圧縮空気が導入されると、ドレッシング砥石４２およびドレッシング砥石５０は、それぞれ独立に下方に突出して、これにより各ドレッシング砥石４２、５０が研磨パッド１６に圧接され、研磨パッド１６のドレッシングが行えるようになっている。なお、ドレッシング砥石４２とドレッシング砥石５０とは同時に研磨パッド１６に圧接可能にもなっており、両ドレッシング砥石４２、５０で同時に研磨パッド１６のドレッシングが可能となっている。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、粒度#80と粒度#1000の２種類のドレッシング砥石を持つドレッシングヘッド３０としたが、場合によっては、同様の構成により、さらに第２の可動板に対して上下動可能に第３の可動板（図示せず）を設け、この第３の可動板の突出部下面に、例えば粒度#500のドレッシング砥石を設けて、#80、#500および#1000の３段階の粒度のドレッシング砥石によるドレッシングを行えるようにすることもできる。
【００２５】
次に、本実施の形態に係るワーク研磨方法について説明する。
本実施の形態に係るワーク研磨方法は、前記のように、
Ａ：予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の前記研磨パッドの表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシング後の研磨パッドによりワークを研磨した際のワークの研磨効果との相関関係を示す相関データを取得する工程と、
Ｂ：前記相関データから、目標研磨効果を達成し得る想定ドレッシング条件を割り出し、該割り出した想定ドレッシング条件で前記研磨パッドのドレッシングを行うドレッシング工程と、
Ｃ：ワークを研磨する研磨工程と、
Ｄ：ワーク研磨後の前記研磨パッドを洗浄する工程と、
Ｅ：該洗浄後の前記研磨パッドの表面性状を計測する工程と、
を具備し、
Ｆ：計測した前記研磨パッドの表面性状が、所要設定した表面性状を示す設定データ内の表面性状であれば、ワークの研磨工程に移行し、前記設定データよりも表面性状が劣る結果になった場合に、前記想定ドレッシング条件による再ドレッシング工程に移行するか、あるいは、前記研磨パッドを交換することを特徴とする。
【００２６】
さらに具体的には、
前記想定ドレッシング条件による前記研磨パッドの再ドレッシング後、
前記研磨パッドを洗浄し、
該洗浄した研磨パッドの表面性状を計測し、
該計測した前記研磨パッドの表面性状が、前記所要設定した表面性状を示す設定データ内の表面性状であれば、ワークの研磨工程に移行し、前記設定データよりも表面性状が劣る結果となった場合に、前記研磨パッドを交換することを特徴とする。
また、本実施の形態に係るドレッシング方法は、具体的には、
予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の前記研磨パッドの表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシングした後の研磨パッドによりワークを研磨した際のワークの研磨効果との相関関係を示す相関データを取得し、前記相関データから、目標研磨効果を再現し得る想定ドレッシング条件を割り出し、前記想定ドレッシング条件で前記研磨パッドのドレッシングを行い、ワーク研磨後前記研磨パッドの表面性状を計測し、計測した前記研磨パッドの表面性状が、所要設定した表面性状を示す設定データよりも劣る結果になった場合に、前記想定ドレッシング条件により前記研磨パッドを再ドレッシングするか、もしくは、前記研磨パッドを交換することを特徴とする。
【００２７】
次に各工程の具体的な実施例について説明する。
<Ａ：相関データを取得する工程>
表１および表２は、予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の前記研磨パッド１６の表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシングした後の研磨パッド１６によりワーク２０を研磨した際のワーク２０の研磨効果との相関関係を示す相関データの一例を示すものである。なお、本実施例においては、複数段階のドレッシング条件として、３段階の粒度（#80、#500、#1000）のドレッシング砥石を有する３つの異なるドレッシングヘッドを用意して、それぞれのドレッシングヘッドでドレッシングを行うドレッシング条件とした。また、研磨条件も、定盤１２へのワーク２０の加圧力を低負荷（30kPa）と高負荷（90kPa）の２段階とした。
【００２８】
表１
2017121672.tif 000003
【００２９】
表２
2017121672.tif 000004
【００３０】
表１は、それぞれ砥石番手#80、#500、#1000（条件２）のドレッシング砥石でドレッシングした研磨パッド１６で、表１における条件１の研磨条件（加圧力：２段階）でワーク２０を研磨した際の、研磨レート（研磨効果）を示す。また、表２は、それぞれ砥石番手#80、#500、#1000のドレッシング砥石でドレッシングした際の、研磨パッド１６の表面性状（接触点数）を示すデータである。研磨パッド１６の表面性状（接触点数等）の計測方法は後で説明する。
【００３１】
研磨条件の条件１については、上記ではサファイアで例示したが、ＳｉやＳｉＣなど研磨対象（ワーク）の種類毎に設定するとよい。また、研磨の際の加圧力（負荷）も、３段階、４段階など、より多数の段階で設定してもよい。さらには、定盤１２の回転速度や研磨ヘッド１８の回転速度などで段階分けして設定することもできる。
また、ドレッシング条件（条件２）についても、ドレッシング砥石の粒度別（必ずしも３段階でなく、２段階、４段階以上であってもよい）は基本条件であるが、さらに、ドレッシング時間、ドレッシング圧、揺動アーム２８のスイング速度、ドレッシングヘッドの回転速度、定盤の回転速度などで段階分けして設定することもできる。
【００３２】
なお、ドレッシング砥石の場合、#1000など、平均粒度の小さな砥粒からなるドレッシング砥石を用いて研磨パッドのドレッシングをする場合、事前に、それよりも平均粒度の大きなドレッシング砥石（例えば#80）を用いてドレッシングを行ってから、ドレッシングを行うようにするとよい。大きな粒度のものから小さな粒度のものへと順に、段階的に研磨パッド１６面を粗らすようにすることによって、より接触点数の多い、有効な研磨パッド１６の目立てが行える。
【００３３】
次に、研磨パッド１６の表面性状（接触点数等）の計測方法について説明する。この計測方法は、例えば、特許第５３６６０４１号に示す方法を用いる。
すなわち、
請求項１：研磨装置の定盤に貼付されたパッドの研磨面の表面状態を観察するパッド表面状態観察方法であって、接触面、この接触面に光を入光させる入光面、および観察面を有するプリズムを、前記接触面をパッドの研磨面に当接させて研磨面上に配置し、該研磨面上に配置したプリズムに所定の押圧力を加えてパッドの研磨面を接触面で押圧し、前記入光面に光を入光させて、屈折光を前記接触面で反射させる際、前記接触面に当接しないパッドの凹部に対応する接触面では全反射させ、前記接触面に当接するパッドの凸部に対応する接触面では全反射が崩れることによって発生する反射光を反射させ、  前記プリズムの前記観察面側から出光する反射光を受光部で受光し、この受光光の状態により研磨面の表面状態を観察するパッド表面状態観察方法において、前記プリズムに、光を透過する錘をのせてプリズムを押圧し、該錘を透過する反射光を受光部で受光するようにすることを特徴とするパッド表面状態観察方法（発明１）。
【００３４】
また、請求項２：前記プリズムにダブプリズムを用いることを特徴とする請求項１記載のパッド表面状態観察方法（発明２）。
また、請求項３：前記受光部により検出した接触画像を白黒のいずれかにする２値化処理を行い、該２値化処理により得られた２値化画像データから算出した接触点数を用いて画像診断を行うことを特徴とする請求項１または２記載のパッド表面状態観察方法（発明３）。
【００３５】
また、請求項４：前記受光部により検出した接触画像を白黒のいずれかにする２値化処理を行い、該２値化処理により得られた２値化画像データから算出した接触率を用いて画像診断を行うことを特徴とする請求項１または２記載のパッド表面状態観察方法（発明４）。
また、請求項５：前記受光部により検出した接触画像を白黒のいずれかにする２値化処理を行い、該２値化処理により得られた２値化画像データを用いた空間FFT解析結果の半値幅を用いて画像診断を行うことを特徴とする請求項１または２記載のパッド表面状態観察方法（発明５）。
詳しくは、特許第５３６６０４１号公報参照。
なお、パッド表面状態観察方法の画像診断は、閾値により２値価処理した２値価画像データを用いる方法に限らず、接触画像におけるグレースケール値の分布（例えば、グレースケールヒストグラム）を用いてもよい。
【００３６】
図６、図７、図８は、上記ダブプリズムを用いて、マイクロスコープで計測した、それぞれ、#80、#500、#1000のドレッシング砥石でドレッシングした際の研磨パッド１６とダブプリズムの接触画像である。図６〜図８で明らかなように、平均粒度の小さなドレッシング砥石でドレッシングした方が、接触点数が多くなっている。前記表２は、上記発明３の方法で計測した単位面積当たりの接触点数である。そして、表１、表２から明らかなように、平均粒度の小さなドレッシング砥石でドレッシングした研磨パッド１６によりワークを研磨した方が、研磨レートが大きく、高い研磨効率が得られることがわかる。
【００３７】
図９は、ドレッシング砥石の粒度と研磨パッド１６の表面性状（接触点数）の計測結果との関係を示すグラフであり、表３はその具体的な計測数値を示す表である。
表３
2017121672.tif 000005
図９および表３において、＃80・ドレッシングでの接触点数１９．４とは、＃80のドレッシング砥石でドレッシングした際の研磨パッド１６とダブプリズムとの接触点数が19.4／ｍｍ2という意味であり、１回目研磨とは、この研磨パッド１６によりワーク２０を１回研磨した後の研磨パッド１６とダブプリズムとの接触点数が19.2／ｍｍ2であり、また２回目研磨とは、そのまま引き続いて２回目の研磨をした後の研磨パッド１６とダブプリズムとの接触点数が18.9／ｍｍ2という意味である。
【００３８】
＃500 ドレッシングとは、上記のように、＃80のドレッシング砥石でドレッシングした後、＃500のドレッシング砥石でさらにドレッシングしたという意味である。
また、＃1000 ドレッシングとは、＃80のドレッシング砥石でドレッシングし、＃500のドレッシング砥石でドレッシングし、さらに＃1000のドレッシング砥石でドレッシングしたという意味である。
平均粒度の小さなドレッシング砥石の方が、平均粒度の大きいドレッシング砥石よりも接触点数が大きくなっていて、前記のように、研磨レートも大きくなっている。
しかしながら、各ドレッシング段階において、研磨回数間での接触点数の低下はそれほど大きくはない。もちろん、研磨回数が多くなるほど接触点数は小さくなる。すなわち、次第に研磨パッド表面の劣化が進むことにより、接触点数は減少することになる。
【００３９】
図１０は、ドレッシング砥石の粒度と研磨パッド１６の表面性状（接触率：上記発明４による計測）の計測結果との関係を示すグラフであり、表４はその具体的な計測数値を示す表である。
表４
2017121672.tif 000006
図１０および表４に示されるように、各ドレッシング段階において、研磨回数によって、その接触率の変動が大きく、またバラツキもあり、研磨パッド１６の表面性状を表すデータとして、接触率を用いることはあまり好ましくない。今後の課題である。
【００４０】
図１１は、ドレッシング砥石の粒度と研磨パッド１６の表面性状（接触点間隔）の計測結果との関係を示すグラフであり、表５はその具体的な計測数値を示す表である。
表５
2017121672.tif 000007
図１１および表５に示されるように、各ドレッシング段階において、研磨回数によって、その接触点間隔の変動が大きく、またバラツキもあり、研磨パッド１６の表面性状を表すデータとして、接触点間隔を用いることは好ましくない。
【００４１】
図１２は、ドレッシング砥石の粒度と研磨パッド１６の表面性状（空間FFT解析：上記発明５による計測）の計測結果との関係を示すグラフであり、表６はその具体的な計測数値を示す表である。
表６
2017121672.tif 000008
図１２および表６に示されるように、各ドレッシング段階において、研磨回数によって、その空間FFT解析値にバラツキがあり、研磨パッド１６の表面性状を表すデータとして、空間FFT解析を用いることは好ましくない。
【００４２】
以上の結果から、研磨パッド１６のドレッシング後の表面性状を表すデータとしては、接触点数を用いるのが好ましいことがわかる。また、接触点数と研磨後の研磨レートとの関係にも、直線的な相関関係があり、この関係からも、研磨パッド１６の表面性状を表すデータとして接触点数を用いるのがよい。
なお、上記接触点数の計測は、直接ワーク２０と研磨パッド１６の接触点数を計測するものではないが、本実施の形態においては、ダブプリズムを所定の押圧力でもって研磨パッド１６に押接した状態でその接触点数を計測しているので、ワーク２０と研磨パッド１６の接触点数と近似した接触点数を計測していることとなり、ワーク２０の研磨時の状況を反映できるものとなっている。
この点、前記特許文献１（特開２００１−２６０００１）のものでは、ドレッシング時の研磨パッドの表面性状を非接触の計測方式によって計測しているため、実際のワークと研磨パッドとの接触状態が把握できないという課題がある。
【００４３】
上記のようにして、予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の研磨パッド１６の表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシング後の研磨パッド１６により、複数段階の研磨条件によりワーク２０を研磨した際のワーク２０の研磨効果との相関関係を示す相関データを取得することができる。
得られた相関データは、図１３に示すように、研磨条件、ドレッシング条件（ドレッシング砥石と接触点数との関係）のデータベースとして予め設定される。
ところで、前記特許文献１（特開２００１−２６０００１）には、研磨による目つぶれによって平坦部分が形成されて、接触面積比率が大きくなる旨が記載されているが、本実施の形態における接触点数および接触率は、研磨を進めたときに減少傾向を示している。よって、接触点数および接触率において、目詰まり（目つぶれ）が平坦部分を形成することによる影響は現れず、研磨パッド１６の表面をワーク２０に接触し易くする作用（例えば、研磨パッド１６の表面がワーク２０に押し付けられると、研磨パッド１６の弾性がワーク２０に向かって接触させようとする作用）が弱まる影響が現れていると推測する。
つまり、前記特許文献１に記載されている表面性状は、研磨中における研磨パッドの平坦さであるが、本実施の形態における表面性状（接触点数および接触率）とは傾向の異なる情報であり、本実施の形態において、前記特許文献１の記載に基づく表面性状の情報を用いれば、本実施の形態の実施は不可能となる。
【００４４】
次に、ワーク２０の研磨工程について説明する。図１４は、ワーク２０の研磨工程の動作フロー図である。まず、装置の動作スイッチ（図示せず）を押すことによって開始（ステップ１：Ｓ１）する。
【００４５】
<Ｂ：研磨パッドのドレッシング工程>
次に研磨条件を入力する（ステップ２：Ｓ２）。例えば、研磨対象(ワーク)としてサファイア、そのサイズ、研磨負荷条件（低負荷：30kPa）を入力する。また、目標研磨レートとして、例えば、５．０と入力する。
目標研磨レートを含む研磨条件が入力されると、前記相関データから、目標研磨効果（５．０）を達成し得る想定ドレッシング条件が割り出される。例えば、表１および表２の相関データから、目標研磨レートに近い研磨レートの５．２８から、＃1000・ドレッシングによる想定ドレッシング条件が選択される。
ワーク２０の研磨工程に先立って、上記割り出した想定ドレッシング条件で研磨パッド１６のドレッシングが行われる（ステップ３：Ｓ３）。
このドレッシングにより、研磨パッド１６の表面性状（接触点数）が、４３．５となると仮定される。
<Ｃ：ワークの研磨工程>
研磨パッド１６のドレッシング後、ワーク２０の研磨を行う（ステップ４：Ｓ４）。
ワーク２０研磨後、引き続き研磨を行うワーク２０が無ければ（ステップ５）、研磨終了となる（ステップ６：Ｓ６）。
【００４６】
<Ｄ：研磨パッドの洗浄工程>
引き続き研磨を行うワーク２０が存在すれば（ステップ５）、研磨パッド１６の洗浄が行われる（ステップ７：Ｓ７）。
【００４７】
<Ｅ：研磨パッドの性状計測>
次いで、前記のようにして、研磨パッド１６の表面性状（接触点数）の計測が行われる（ステップ８：Ｓ８）。
【００４８】
<Ｆ：再ドレッシング工程>
計測された表面性状（接触点数）が、設定データ（例えば、計測誤差、および消耗による劣化５％を考慮して４１．３）以上（設定データ内）であれば、引き続きワーク２０の研磨を行い（Ｓ４）、設定データよりも劣る場合には、上記想定ドレッシング条件で再度研磨パッドのドレッシングを行い（Ｓ３）、次いでワークの研磨を行う（Ｓ４）。
なお、想定ドレッシング条件で研磨パッドの再ドレッシングを行った後、研磨パッド１６を洗浄し、再度研磨パッド１６の表面性状の計測を行い、再度ドレッシングを行っても表面性状が回復しない場合には、研磨パッド１６を交換するようにするとよい。
さらに、複数段階のドレッシング条件における条件数を増やせば、各相関データの間隔が密になり、よりピンポイントの相関対応が可能となる。そのために、複数段階の数（砥石番手の種類）を増やしてもよいが、新たな条件（例えば、ドレッシングヘッドの押圧時間、ドレッシングヘッドへの押圧力など）を追加してもよい。
あるいは、相関データから近似式を作成し、その近似式に基づいて相関データのないところを補完してもよい。
【００４９】
図１５は、別途、研磨パッド１６の交換を行う場合のフロー図である。
ステップ８で研磨パッド１６の表面性状（接触点数）の計測を行って後、研磨パッド１６の寿命判定を行う（ステップ９：Ｓ９）。例えば、寿命判定基準をワーク２０の研磨回数とし、ワーク２０の研磨回数が所要設定回数以上であれば、交換時期であると判定して、研磨パッド１６の交換を行う（ステップ１０：Ｓ１０）。研磨パッド１６の交換を行った場合には、前記想定ドレッシング条件により、研磨パッド１６のドレッシングを行い（Ｓ３）、しかる後、ワーク２０の研磨を行う（Ｓ４）。ワーク２０の研磨回数が設定回数に至っていない場合には、研磨パッド１６のドレッシングを行って（Ｓ３）、次いでワーク２０の研磨を続行する（Ｓ５）。
【００５０】
以上のようにして、ワーク２０の研磨および研磨パッド１６のドレッシングが行える。
本実施の形態では、予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の研磨パッド１６の表面性状と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシング後の研磨パッド１６により、複数段階の研磨条件によりワーク２０を研磨した際のワーク２０の研磨効果との相関関係を示す相関データを取得しておき、該相関データから所要の目標研磨効果を達成できるドレッシング条件を割出し、該ドレッシング条件で研磨パッド１６のドレッシングをし、次いで、ワーク２０を研磨するとともに、ワーク２０研磨後、研磨パッド１６の洗浄をし、次いで研磨パッド１６の表面性状を計測するようにしているので、研磨屑等に影響されることなく研磨パッド１６の表面性状を正確に把握でき、精度のよいドレッシングを行うことができ、また、該研磨パッド１６の表面性状が所要設定した表面性状内となるように管理しているので精度よくワーク２０の研磨を行える。
【００５１】
また、ワーク２０の研磨の状況を、ワーク２０の研磨レートでなく、計測の容易な研磨パッド１６の表面性状で管理しているので、ワーク２０の研磨の管理が容易となる。
また、ドレッシング条件および研磨条件を複数段階の組み合わせで、上記相関関係のデータを取得しておくことで、実際のドレッシング条件および研磨条件をきめ細かく決めることができ、研磨パッド１６の表面性状を良好に維持することができ、したがってまたワーク２０を精度よく研磨できる。
また、研磨パッド１６の表面性状を、ダブプリズムを所定の押圧力でもって研磨パッド１６に押接した状態でダブプリズムと研磨パッド１６の接触点数で表すようにすれば、直接ワーク２０と研磨パッド１６の接触点数を計測するものではないが、ワーク２０と研磨パッド１６の接触点数と近似した接触点数を計測することができ、ワーク２０の研磨時の状況を良好に反映できる。
【００５２】
なお、上記実施の形態では、研磨パッド１６の表面性状を接触点数によって表したが、研磨パッド１６の、中心から外端にかけての表面の傾斜度（平坦度）で表すようにしてもよい。
ドレッシングヘッド３０を、研磨パッド１６の中心から外端にかけて等速で揺動（スイング）させると、ドレッシング砥石と研磨パッド１６の接触長等の関係から、通常、研磨パッド１６の中心側の方が外端側の方と比べてドレッシング量（研削量）が多く、研磨パッド１６の表面性状（表面形状）は、すり鉢型となる。
【００５３】
この研磨パッド１６の表面形状の調整は、揺動アーム２８のスイング速度（等速か、あるいは変速か）、ドレッシングヘッド３０の回転速度、ドレッシングヘッド３０の研磨パッド１６に対する加圧度、定盤１２の回転速度等のドレッシング条件に依存する。
また、研磨パッド１６の外端側にて、ドレッシングヘッド（ドレッシング砥石）３０をどれ位オフセットするか（ドレッシングヘッド３０を研磨パッド１６の外縁から外側にどれ位突出する位置まで揺動するように設定するか）によっても、研磨パッド１６外端側へのドレッシングヘッド３０による加圧度が変位し、研磨パッド１６の外端側の表面形状が変化する。
このような、研磨パッドの表面性状（表面形状）を調整は、特許第４３５８７６３号に示される方法を用いることができる。
【００５４】
この場合も、予め、複数段階のドレッシング条件でドレッシングした際の研磨パッド１６の表面性状（表面形状）と、該それぞれのドレッシング条件でドレッシング後の研磨パッド１６により、複数段階の研磨条件によりワーク２０を研磨した際のワーク２０の研磨効果との相関関係を示す相関データを取得しておくことによって、前記実施の形態と同様にして、ワーク２０の研磨と研磨パッド１６のドレッシングとを良好に行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０  研磨装置、１２  定盤、１４  回転軸、１６  研磨パッド、１８  研磨ヘッド、
２０  ワーク、２２  回転軸、２４  スラリー供給ノズル、２６  ドレッシング装置、２７  回転軸、２８  揺動アーム、３０  ドレッシングヘッド、３１  演算処理部、３２  出力部、３３  入力部、３４  データベース、３６  ヘッド本体、３６  第１の可動板、３８  ダイアフラム、４０  第１の圧力室、４１  突出部、４２  ドレッシング砥石、４４  第２の可動板、４５  ダイアフラム、４８  突出部、５０  ドレッシング砥石
【図１】
2017121672.tif 000009
【図２】
2017121672.tif 000010
【図３】
2017121672.tif 000011
【図４】
2017121672.tif 000012
【図５】
2017121672.tif 000013
【図６】
2017121672.tif 000014
【図７】
2017121672.tif 000015
【図８】
2017121672.tif 000016
【図９】
2017121672.tif 000017
【図１０】
2017121672.tif 000018
【図１１】
2017121672.tif 000019
【図１２】
2017121672.tif 000020
【図１３】
2017121672.tif 000021
【図１４】
2017121672.tif 000022
【図１５】
2017121672.tif 000023