JP2018192541A

JP2018192541A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2018192541A
Application number: JP2017096117A
Authority: JP
Inventors: 昌史青木; Masashi Aoki
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-05-15
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2037-05-15
Also published as: JP6899182B2

Abstract

【課題】研磨工具の研磨面形状を検知することができるようにすること。【解決手段】研磨装置１は、板状ワークＷを研磨する研磨手段４における研磨工具４０の研磨面４０１ａをドレスするドレス機構６と、研磨手段を研磨送りさせる研磨送り手段２と、ドレス送りさせるチャックテーブル送り手段を備えている。ドレス機構は、研磨面に接触してドレスするドレス部６０と、研磨工具の研磨面にドレス部が当接してドレス送りする際に研磨面の表面粗さ及び接触強さに応じて発生する弾性波を検出する弾性波検出センサ８０と、研磨送り手段及びチャックテーブル送り手段を制御する制御手段８２とを備えている。ドレスする際に、ドレス部のドレス送り方向の位置に対応して弾性波検出センサの出力信号の変化する大きさにより研磨面形状を判断部８２１で判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、研磨工具の研磨面をドレスする機構を有する研磨装置に関する。

ウエーハ等の板状物を研磨する研磨装置では、ダイヤモンド砥粒等の砥粒をボンド剤で結合してなる研磨パッド（研磨工具）を使用してウエーハを研磨する。研磨中は、研磨パッドの研磨面をウエーハに押し付けるため、ウエーハが研磨されることにより生じる屑が研磨パッドの研磨面に入り込み、研磨面が目つぶれを起こすことがある。そこで、研磨面の目つぶれを解消するために、研磨面にドレッサーを押し当てて研磨面をドレスすることにより、研磨加工能力を維持することが行われている。研磨面のドレスは、例えば、ウエーハを一枚研磨する毎に行なわれている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−０５５９７１号公報

しかしながら、上記のような研磨装置においては、加工条件が合わない等の理由で研磨パッドの研磨面の高さが不均一になる偏摩耗が生じたときに、かかる偏摩耗を検知する手段がない。そのため、例えば、ウエーハを１枚研磨する毎に中間ドレスを行っても偏摩耗を十分に除去できなくなり、加工品質を低下させるだけでなく、合わない加工条件で加工が継続されていることに気付くことができないという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、研磨工具の研磨面形状を検知することができる研磨装置を提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様の研磨装置は、板状ワークを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された板状ワークを研磨するための砥粒がボンド剤で結合してなる研磨工具が回転可能に装着された研磨手段と、研磨工具の研磨面をドレスするドレス機構と、研磨手段をチャックテーブルとドレス機構に対して離間及び接近する研磨送り方向に移動させる研磨送り手段と、研磨手段とドレス機構を相対的に研磨面に平行なＹ軸方向にドレス送りするドレス送り手段と、を備える研磨装置であって、ドレス機構は、研磨面の半径以下の面積の平坦なドレス面を有し研磨面に当接してドレスするドレス部と、研磨工具の研磨面にドレス部が当接してドレス送りする際に研磨面の表面粗さ及び接触強さに応じて発生する弾性波を検出する弾性波検出センサと、少なくとも研磨送り手段及びドレス送り手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、研磨工具とドレス部とを接近する方向に研磨送り手段により所定量研磨送りし研磨手段とドレス部とを相対的にドレス送り手段によりドレス送りして研磨面をドレスする際に、検出された弾性波検出センサからの出力信号においてＹ軸の位置に対応して弾性波の出力信号の変化する大きさにより研磨面形状を判断する判断部、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、研磨面の高さが不均一になる場合、研磨面に対するドレス機構のＹ軸方向（ドレス送り方向）の位置によって研磨面とドレス部との接触強さが変化し、この変化に応じて変化する弾性波を弾性波検出センサが検出することができる。そして、判断部では、弾性波検出センサの出力信号における変化の大きさによって研磨面形状を判断することができる。これにより、研磨面の高さが不均一になるような偏摩耗状態を検出でき、かかる状態での加工条件について良否を判断する際の正確性を高めることができる。

また、本発明の一態様の研磨装置は、板状ワークを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された板状ワークを研磨するための砥粒がボンド剤で結合してなる研磨工具が回転可能に装着された研磨手段と、研磨工具の研磨面をドレスするドレス機構と、研磨手段をチャックテーブルとドレス機構に対して離間及び接近する研磨送り方向に移動させる研磨送り手段と、研磨手段とドレス機構を相対的に研磨面に平行にドレス送りするドレス送り手段と、を備える研磨装置であって、研磨工具の研磨面に当接して研磨面形状を検出する研磨工具の検出手段と、少なくとも検出手段及び研磨送り手段を制御する制御手段と、を備え、検出手段は、研磨工具のボンド剤の硬度よりも柔らかい硬度を有する弾性部材で形成され研磨面の半径以下の大きさの先端を有する当接部と、研磨面と当接部とを相対的に研磨面に平行なＹ軸方向に移動させる移動部と、研磨面に当接部が当接してＹ軸方向に平行移動する際に研磨面の表面粗さ及び接触強さに応じて発生する弾性波を検出する弾性波検出センサと、を備え、制御手段は、当接部の先端を弾性変形させて当接部を研磨面に当接させて、研磨工具と当接部とを相対的に平行送りして研磨面を走査して検出された弾性波検出センサからの出力信号においてＹ軸の位置に対応して弾性波の出力信号の変化する大きさにより研磨面形状を判断する判断部、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、研磨工具のボンド剤よりも硬度が柔らかい材質で形成された当接部が弾性変形して研磨面に当接するので、かかる当接によって研磨面に影響を与えずに研磨面形状の判断を行うことができる。

本発明によれば、研磨面に対する接触強さに応じた弾性波を検出する弾性波検出センサを備え、研磨面に対するドレス部や当接部の相対位置に応じた弾性波検出センサの出力信号の変化の大きさに基づき、研磨工具の研磨面形状を検知することができる。

本実施の形態の研磨装置の一例を示す斜視図である。本実施の形態の研磨工具の斜視図である。本実施の形態のチャックテーブル機構、ドレス機構及び弾性波検出センサを示す斜視図である。本実施の形態の支持機構、ドレス機構及び弾性波検出センサを示す斜視図である。ドレスボードを研磨パッドの研磨面に接触させて研磨面のドレスを行う状態を示す側面図である。研磨面形状と弾性波検出センサの検出結果となるグラフとの対応関係を示す説明図である。研磨面形状と弾性波検出センサの検出結果となるグラフとの対応関係を示す説明図である。研磨面形状と弾性波検出センサの検出結果となるグラフとの対応関係を示す説明図である。変形例にかかる検出手段を説明するための図５と同様の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態の研磨装置について説明する。図１は、本実施の形態の研磨装置の一例を示す斜視図である。なお、研磨装置は、本実施の形態の弾性波の検出によって研磨面形状を検知する構造を備えた構成であればよく、図１に示す構成に限定されない。また、図１においては、説明の便宜上、一部の部材については省略して記載しているが、研磨装置が通常備える構成については備えているものとする。

図１に示す研磨装置１は、チャックテーブル５２に保持された板状ワークＷを、研磨工具４０を備える研磨手段４によって研磨する装置である。

研磨装置１のベース１０上には、チャックテーブル機構５が配設されている。チャックテーブル機構５は、実質上鉛直に延びる回転中心軸線を中心として回転自在に配設された円板形状のチャックテーブル５２と、その周囲のカバー５１とを含んでいる。

チャックテーブル５２は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり板状ワークＷを吸着する吸着部５２０と、吸着部５２０を支持する枠体５２１とを備える。吸着部５２０は図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部５２０の露出面である保持面５２０ａに伝達されることで、チャックテーブル５２０は、保持面５２０ａ上で板状ワークＷを吸引保持する。また、チャックテーブル５２は、カバー５１によって周囲から囲まれ、図示しない回転手段により回転可能に支持されている。

ベース１０上の側方（−Ｘ方向側）にはコラム１１が立設されており、コラム１１の前面には、研磨手段４をチャックテーブル５２に対して接近及び離間する研磨送り方向に移動させる研磨送り手段２が配設されている。研磨送り手段２は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ２０と、ボールネジ２０と平行に配設された一対のガイドレール２１と、ボールネジ２０の上端に連結しボールネジ２０を回動させるモータ２２と、内部のナットがボールネジ２０に螺合し側部がガイドレール２１に摺接する昇降板２３と、昇降板２３に連結され研磨手段４を保持するホルダ２４とから構成され、モータ２２がボールネジ２０を回動させると、これに伴い昇降板２３がガイドレール２１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ２４に保持された研磨手段４がＺ軸方向に研磨送りされる。モータ２２の制御は制御部８２によって行われる。制御部８２の構成については後述する。

研磨手段４は、マウント４１を有するスピンドル４２と、マウント４１に装着されチャックテーブル５２に保持される板状ワークＷを研磨する研磨工具４０と、スピンドル４２に装着される研磨工具４０と、スピンドル４２を回転させることにより研磨工具４０を回転させる回転手段４３とを備えている。

図２は、本実施の形態の研磨工具の斜視図である。図２に示すように、研磨工具４０は、円板形状の支持部材４００と円環となる板状の研磨パッド４０１とから構成されている。研磨パッド４０１の下面が研磨面４０１ａとなっている。支持部材４００の下面は円形支持面を構成しており、研磨パッド４０１は、接着剤によって支持部材４００の円形支持面に接合されている。研磨パッド４０１は、板状ワークＷを研磨するための砥粒が樹脂で形成されたボンド剤で結合してなる。

図３は、本実施の形態のチャックテーブル機構、ドレス機構及び弾性波検出センサを示す斜視図である。図３に示すように、チャックテーブル機構５は、チャックテーブル５２をＹ軸方向に移動させるチャックテーブル送り手段５６を備えている。チャックテーブル送り手段５６は、Ｙ軸方向に延在するボールネジ５６１と、ボールネジ５６１の一端に連結されボールネジ５６１を正逆両方向に回転させるモータ５６２と、ボールネジ５６１の他端においてボールネジ５６１を回転可能に支持する軸受部５６３と、ボールネジ５６１と平行に配設された一対のガイドレール５６４と、内部のナット５３１がボールネジ５６１に螺合するとともに底部がガイドレール５６４に摺接する移動基台５３とから構成されており、モータ５６２がボールネジ５６１を正転駆動すると移動基台５３が＋Ｙ方向に移動し、モータ５６２がボールネジ５６１を逆転駆動すると移動基台５３が−Ｙ方向に移動する。移動基台５３がＹ軸方向に移動することにより、チャックテーブル５２が、チャックテーブル５２に対する板状ワークの着脱が行われる領域である図１に示す着脱域１００と、研磨工具４０による研磨が行われる領域である研磨域１０１との間を移動可能となっている。また、ガイドレール５６４と平行にリニアスケール５７１が配設されるとともに、移動基台５３にはリニアスケール５７１を読み取る読み取りヘッド５７２を備えており、読み取りヘッド５７２は、移動基台５３のＹ軸方向の位置情報を制御部８２（図１参照）に通知する。

移動基台５３には、図示しない回転軸を介してチャックテーブル５２に連結されたモータ５４が配設されており、モータ５４がチャックテーブル５２を所望の回転速度で回転させる。

図１に示すように、カバー５１の上面には、研磨工具４０の研磨面４０１ａをドレスするドレス機構６が配設されている。ドレス機構６は、図４に示すように、研磨面４０１ａ（図４では不図示）に当接してドレスを行うドレス部６０と、ドレス６０が配設されるベース６１と、ベース６１を昇降可能に支持する支持機構７とを備えている。ドレス部６０は、ベース６１から立設された支持部６００と、支持部６００の上端に固定されたドレスボード６０１とから構成されている。ドレスボード６０１は、平坦なドレス面を上面に有し、ドレス面の大きさは、研磨パッド４０１における研磨面４０１ａの半径以下の面積に設定されている。

支持機構７は、ベース６１を支持する支持板７１と、支持板７１を支持する移動基板７２と、図４に示した移動基台５３に立設され移動基板７２の上下方向の移動を案内する４本の案内ロッド７３（１本は不図示）と、移動基板７２を案内ロッド７３に沿って移動させる昇降手段７４と、移動基板７２と支持板７１との間に配設された水平度調整手段７５とを具備している。支持板７１は、矩形状に形成されており、その上面には、ベース６１に設けられた３個の取付け穴６１１に対応する位置に３個のネジ穴７１１が形成されている。このネジ穴７１１にベース６１に設けられた取付け穴６１１を通した皿ネジ７６を螺合させることによって、支持板７１上にドレス機構６が装着される。なお、支持板７１上にドレス機構６を取り付けた状態において、皿ネジ７６は、その頭部が取付け穴６１１の上部のテーパー面に嵌合してベース６１の上面より低い位置に位置付けられる。

支持板７１を支持する移動基板７２は矩形状に形成されており、その四隅部には、上下方向に貫通する４個の被案内穴７２１（１個は不図示）が設けられている。この４個の被案内穴７２１を４本の案内ロッド７３にそれぞれ挿通することにより、移動基板７２が案内ロッド７３に沿って上下方向に移動可能に構成される。移動基板７２を案内ロッド７３に沿って移動させる昇降手段７４は、移動基台５３（図３参照）上に配設され正転・逆転可能なパルスモータ７４１及びパルスモータ７４１によって駆動されるボールネジ７４２を含んでおり、パルスモータ７４１を正転駆動すると移動基板７２が上昇し、パルスモータ７４１を逆転駆動すると移動基板７２が下降する。また、移動基板７２と支持板７１との間に配設された水平度調整手段７５は、支持板７１の長手方向に間隔をおいて配設された２個の昇降手段７５１からなっている。この昇降手段７５１は、パルスモータおよびパルスモータによって駆動されるボールネジを含んでおり、パルスモータを正転駆動すると支持板７１が上昇し、パルスモータを逆転駆動すると支持板７１が下降する。２個の昇降手段７５１を個別に昇降させることにより、支持板７１の上面に装着されたベース６１の水平度を調整することができる。

ドレス機構６は、弾性波検出センサ８０を更に備え、弾性波検出センサ８０は、ドレス部６０の下方位置であって、ベース６１と支持板７１と跨るように配設されている（図５参照）。弾性波検出センサ８０は、ドレス部６０におけるドレスボード６０１の上面に研磨パッド４０１が接触したときに発生する弾性波を検出する機能を有している。弾性波検出センサ８０としては、例えばＡＥセンサを用いることができる。

図１に示すように、ドレス機構６は、信号処理部８１、制御手段８２及び報知手段８３を更に備え、信号処理部８１に弾性波検出センサ８０が接続されている。信号処理部８１は、弾性波検出センサ８０が検出した出力信号を出力電圧に変換するアンプ等を備えている。従って、弾性波検出センサ８０が検出した出力信号は、信号処理部８１によって変換された出力信号（出力電圧等）として制御手段８２に入力される。

ここで、制御手段８２は、研磨送り手段２及びチャックテーブル送り手段５６（図３参照）を含む装置各部を統括制御する。制御手段８２は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。制御手段８２は、弾性波検出センサ８０からの出力信号と、チャックテーブル送り手段５６によるＹ軸方向の移動量とを入力する。そして、制御手段８２の判断部８２１にて、ドレス機構６によるドレス中における弾性波検出センサ８０からの出力信号の変化に大きさにより研磨面４０１ａの形状を求め、研磨面４０１ａの形状や判断する。かかる判断の具体例は後述する。

また、制御手段８２では、弾性波検出センサ８０からの出力信号と比較するため、研磨面４０１ａが所望の形状となる場合のデータをメモリにて記憶しておき、判断部８２１では、そのデータと弾性波検出センサ８０からの出力信号とを比較する。この比較にて、研磨面４０１ａが所望の形状と異なると判断した場合に、その旨を報知するよう判断部８２１が報知手段８３を制御する。報知手段８３による報知としては、ディスプレイの表示、ランプの点灯、アラームの発生等を例示できる。更に、制御手段８２では、研磨面４０１ａが所望の形状と異なると判断部８２１が判断した場合に、ドレスを再度行うよう研磨送り手段２及びチャックテーブル送り手段５６等を制御する。

図１に示した研磨装置１においては、研磨対象のウエーハＷの一方の面Ｗ１にテープＴが貼着される。そして、図３に示したチャックテーブル送り手段５６がチャックテーブル５２を着脱域１００に移動させ、テープＴ側がチャックテーブル５２の保持面５２０ａに載置され、図示しない吸引源が吸引することで生み出された吸引力がチャックテーブル５２の保持面５２０ａに伝達されて、チャックテーブル５２がテープＴを介して板状ワークＷを吸引保持し、被研磨面Ｗ２が露出した状態となる。

次に、チャックテーブル送り手段５６がチャックテーブル５２を研磨域１０１に移動させるとともに、図３に示したモータ５４がチャックテーブル５２を回転させる。そして、研磨手段４においては回転手段４３がスピンドル４２を回転させて研磨パッド４０１を回転させ、研磨送り手段２が研磨手段４をチャックテーブル５２の保持面５２０ａに接近する方向（−Ｚ方向）に研磨送りし、回転する研磨パッド４０１の研磨面４０１ａを板状ワークＷの被研磨面Ｗ２に接触させて研磨を行う。このとき、図４に示した昇降手段７４がドレス機構６を下降させておき、少なくともドレス部６０のドレスボード６０１の上面がチャックテーブル５２の保持面５２０ａよりも下側（−Ｚ方向）に位置するようにし、研磨面４０１ａがドレスボード６０１に接触しないようにしておく。

かかる研磨により研磨パッド４０１の研磨面４０１ａに付着した研磨屑を除去したり、研磨の際に崩れた研磨面４０１ａの面出しを行ったりするために、適宜のタイミングで、研磨面４０１ａにドレスボード６０１を押し当てて研磨面４０１ａをドレスする。

研磨面４０１ａのドレス時は、図３に示したチャックテーブル送り手段５６が移動基台５３をＹ軸方向に移動させ、ドレスボード６０１を研磨パッド４０１の下方に移動させる。

そして、図４に示した昇降手段７４が支持板７１を上昇させることによりベース６１を上昇させ、ドレスボード６０１の上面を、チャックテーブル５２の保持面５２０ａよりも上側（＋Ｚ軸方向）に位置付ける。次いで、図５に示すように、研磨パッド４０１の中央における穴の直下に、ドレスボード６０１が位置するようにドレス機構６（二点鎖線で図示）を移動させる。その後、研磨送り手段２によって、研磨手段４をドレスボード６０１に接近する−Ｚ軸方向（図１参照）に所定の送り量研磨送りさせ、研磨パッド４０１の研磨面４０１ａがドレスボード６０１の上面より低くなる位置に位置付ける。このとき、研磨パッド４０１中央の穴内にドレスボード６０１が配置された状態とされる。この状態で研磨パッド４０１を回転させながら、＋Ｙ軸方向となる研磨パッド４０１の中央から外側に向かい所定の送り速度でドレスボード６０１をドレス送りさせる。そうすると、ドレスボード６０１が、回転する研磨パッド４０１の研磨面４０１ａに当接した状態となり、回転する研磨パッド４０１の研磨面４０１ａの全面がドレスボード６０１によってドレスされる。

上記のドレスによって研磨面４０１ａを中央から外側に向かい１回目のドレスが完了する。このドレスが完了した後、２回目のドレスを実施すべく、＋Ｚ軸方向に研磨手段４を移動させて研磨面４０１ａをドレスボード６０１から離してから、−Ｙ軸方向にドレス機構６を移動させて研磨パッド４０１の穴の直下に、ドレスボード６０１を位置付ける。そして、研磨手段４をドレスボード６０１に再度接近するよう−Ｚ軸方向に所定の送り量研磨送りさせ、研磨パッド４０１の研磨面４０１ａがドレスボード６０１の上面より低くなる位置に位置付ける。この状態で研磨パッド４０１を回転させながら、研磨パッド４０１の中央から外側に向かってドレスボード６０１をドレス送りさせ、研磨面４０１ａの２回目のドレスが実施される。

このように、チャックテーブル送り手段５６（図３参照）により研磨手段４に対してドレス機構６をＹ軸方向に相対的にドレス送りする動作と、研磨送り手段２（図１参照）により研磨手段４とドレス機構６とが接近するＺ軸方向に研磨送りする動作とを交互に繰り返す。これにより、回転する研磨パッド４０１の研磨面４０１ａの全面をドレスボード６０１によって複数回ドレスされる。このとき、チャックテーブル送り手段５６は、研磨手段４とドレス機構６とを研磨面４０１ａに平行に相対的に移動させるドレス送り手段として機能する。なお、ドレスにおける上記各数値条件は、研磨パッド４０１の種類に応じて変更される。

ここで、ドレスボード６０１の上面が回転する研磨パッド４０１の研磨面４０１ａに接触すると、弾性波が発生する。弾性波の発生は、研磨面４０１ａにドレスボード６０１が当接してドレス送りする際に研磨面４０１ａの表面粗さに応じたものとなり、ドレス機構６の近傍に位置する弾性波検出センサ８０は、この弾性波を検出して出力信号を出力する。ドレスが進行されるにつれて、研磨面４０１ａの表面粗さは減少し、この減少に応じて弾性波検出センサ８０の出力信号も変化する。

また、弾性波の発生は、研磨面４０１ａにドレスボード６０１が当接してドレス送りする際の研磨面４０１ａとドレスボード６０１との接触強さに応じたものとなり、弾性波検出センサ８０は、この弾性波を検出して出力信号を出力する。具体的には、研磨面４０１ａに対してドレスボード６０１が接近する程、接触強さが大きくなって出力信号及び出力電圧も大きくなる。これに反し、研磨面４０１ａに対してドレスボード６０１が離間する程、接触強さが小さくなって出力信号及び出力電圧も小さくなる。

ここで、研磨面４０１ａとドレスボード６０１との接触強さに応じた弾性波検出センサ８０の出力信号の変化について図６乃至図８を参照して説明する。図６乃至図８は、研磨面形状と弾性波検出センサの検出結果となるグラフとの対応関係を示す説明図である。図６乃至図８のグラフにおいて、縦軸は弾性波検出センサ８０の出力信号を変換した出力電圧であり、横軸はＹ軸方向の距離である。横軸のＹ軸方向の距離は、各グラフの上方に図示した研磨パッド４０１に対するドレスボード６０１（図５参照）の位置に対応している。図６乃至図８のグラフでは、研磨パッド４０１の中央から外側に向かいドレスボード６０１（図５参照）をドレス送りした際、研磨面４０１ａとドレスボード６０１との接触開始から接触終了するまでの距離において、出力電圧が所定のレンジ幅で高くなる。図６のグラフは、研磨面４０１ａの高さが略均一である場合のドレスにおける出力電圧を示している。図６の場合には、研磨面４０１ａの高さが変わらないので、距離が変化しても研磨面４０１ａとドレスボード６０１との接触強さも一定となり、所定のレンジ幅となる出力電圧が一定の大きさに保たれる。このとき、図５に示した判断部８２１では、研磨面４０１ａの形状が均一な高さで水平であると判断する。

図７のグラフは、研磨パッド４０１の外側から中央に向かって研磨面４０１ａが高くなる場合のドレスにおける出力電圧を示している。図７の場合には、研磨面４０１ａの高さの変化に応じ、研磨面４０１ａとドレスボード６０１との接触強さは、研磨パッド４０１の中央から外側に向かって次第に大きくなる。このため、弾性波検出センサ８０による所定のレンジ幅となる出力電圧は、研磨パッド４０１の中央から外側に向かって次第に大きくなる。このとき、判断部８２１では、研磨面４０１ａの形状が研磨パッド４０１の外側から中央に向かって高くなって不均一な高さであると判断する。

図８のグラフは、研磨パッド４０１の中央から外側に向かって研磨面４０１ａが高くなる場合のドレスにおける出力電圧を示している。図８の場合には、研磨面４０１ａの高さの変化に応じ、研磨面４０１ａとドレスボード６０１との接触強さは、研磨パッド４０１の中央から外側に向かって次第に小さくなる。このため、弾性波検出センサ８０による所定のレンジ幅となる出力電圧は、研磨パッド４０１の中央から外側に向かって次第に小さくなる。このとき、判断部８２１では、研磨面４０１ａの形状が研磨パッド４０１の中央から外側に向かって高くなって不均一な高さであると判断する。

判断部８２１は、例えば、図６のように研磨面４０１ａが均一な高さ形状になると判断した場合には、研磨面４０１ａの偏摩耗が生じていないこととなるので、研磨手段４によって板状ワークＷが研磨されるよう制御手段８２にて制御される。一方、判断部８２１は、図７及び図８のように、研磨面４０１ａが均一な高さ形状と異なると判断した場合には、その旨を報知するよう報知手段８３を制御する。この場合には、上述したドレスを再度行うよう研磨手段４や研磨送り手段２、チャックテーブル送り手段５６等を制御する。

従って、このような実施の形態によれば、ドレス中にドレスボード６０１をＹ軸方向にドレス送りする際に、Ｙ軸での位置に応じて弾性波検出センサ８０の出力信号における変化を検出し、研磨面４０１ａの形状を予測することができる。これにより、研磨面４０１ａの偏摩耗状態を検出でき、かかる状態での加工条件の良否について正確な判断を行うことが可能となる。また、研磨面４０１ａに偏摩耗が生じた場合、加工条件が合っていないことに気付くことができ、合わない加工条件で加工が継続されることを回避して加工品質を向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

上記実施の形態では、ドレス機構６にて弾性波を検出して研磨面４０１ａ形状を検出したが、例えば、ドレス機構６とは別に図９に示すように検出手段９０を設けてもよい。図９は、変形例にかかる検出手段を説明するための図５と同様の説明図である。検出手段９０は、ベース９１から立設された当接部９２と、研磨面４０１ａと当接部９２とを相対的に研磨面４０１ａに平行なＹ軸方向に移動させる移動部９３とを備え、ベース９１内であって当接部９２の下部に弾性波検出センサ８０が隣接して設けられている。

当接部９２の上面となる先端面は、研磨面４０１ａの半径以下の大きさに形成されている。当接部９２は、合成樹脂やゴム等の弾性部材により形成され、研磨工具４０のボンド剤の硬度よりも柔らかい硬度を有している。移動部９３は、送りねじ機構等によってベース９１をＹ軸方向に移動させ、当接部９２及び弾性波検出センサ８０もＹ軸方向に移動させる。

弾性波検出センサ８０は、当接部９２の先端側に研磨パッド４０１が接触したときに発生する弾性波を検出する。弾性波の発生は、研磨面４０１ａに当接部９２が当接してＹ軸方向に平行移動する際の研磨面４０１ａと当接部９２との接触強さに応じたものとなり、弾性波検出センサ８０は、この弾性波を検出して出力信号を出力する。このような構成において、研磨面４０１ａの形状を検出及び判断する場合、研磨パッド４０１の外側から中央に向かうＹ軸方向にて研磨工具４０と当接部９２とを相対的平行送りする。この平行送りによって、当接部９２の先端を弾性変形させて当接部９２を研磨面４０１ａに当接させ、研磨面４０１ａが当接部９２で走査される。この走査中、当接部９２のＹ軸方向の位置に対応して弾性波検出センサ８０からの出力信号が第１の実施の形態と同様に変化し、かかる変化の大きさにより研磨面４０１ａの形状を検出及び判断することができる。

従って、図９の変形例においても、研磨面４０１ａの偏摩耗状態を検出できる上、当接部９２が上述した硬度で形成されるので、研磨面４０１ａの状態に影響を与えずに研磨面４０１ａの形状を検出できる。しかも、仮に研磨面４０１ａに凹部や凸部がある特殊な形状であっても、所望の形状に形成されているかを確認することができる。

また、上記実施の形態では、チャックテーブル送り手段５６がドレス送り手段を兼ねることとしたが、チャックテーブル送り手段とドレス送り手段とがそれぞれが単独に存在してもよい。したがって、ドレス機構６は、チャックテーブル機構５のカバー５１上に配設されていなくてもよい。

また、弾性波検出センサ８０の設置位置は、ドレス部６０の下方位置以外で支持板７１に埋め込むように設けたりする他、ベース６１の上部に設けたり、研磨手段４に設けたりする等、変更してもよい。

また、上記実施の形態の研磨装置１は、いわゆるドライポリッシュ装置であるが、研磨パッドに加えてスラリーも用いて研磨を行うＣＭＰ装置にも本発明を適用することができる。

以上説明したように、本発明は、研磨工具の研磨面形状を検知することができるという効果を有し、特に、加工条件によっては研磨面に偏摩耗が生じ得る研磨装置に有用である。

１研磨装置
２研磨送り手段
４研磨手段
４０研磨工具
４０１ａ研磨面
５２チャックテーブル
５６チャックテーブル送り手段（ドレス送り手段）
６ドレス機構
６０ドレス部
８０弾性波検出センサ
８２制御手段
８２１判断部
８３報知手段
９０検出手段
９２当接部
９３移動部
Ｗ板状ワーク

Claims

板状ワークを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状ワークを研磨するための砥粒がボンド剤で結合してなる研磨工具が回転可能に装着された研磨手段と、該研磨工具の研磨面をドレスするドレス機構と、該研磨手段を該チャックテーブルと該ドレス機構に対して離間及び接近する研磨送り方向に移動させる研磨送り手段と、該研磨手段と該ドレス機構を相対的に該研磨面に平行なＹ軸方向にドレス送りするドレス送り手段と、を備える研磨装置であって、
該ドレス機構は、該研磨面の半径以下の面積の平坦なドレス面を有し該研磨面に当接してドレスするドレス部と、該研磨工具の該研磨面に該ドレス部が当接してドレス送りする際に該研磨面の表面粗さ及び接触強さに応じて発生する弾性波を検出する弾性波検出センサと、少なくとも該研磨送り手段及び該ドレス送り手段を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、
該研磨工具と該ドレス部とを接近する方向に該研磨送り手段により所定量研磨送りし該研磨手段と該ドレス部とを相対的に該ドレス送り手段によりドレス送りして該研磨面をドレスする際に、検出された該弾性波検出センサからの出力信号において該Ｙ軸の位置に対応して該弾性波の出力信号の変化する大きさにより研磨面形状を判断する判断部、を備える研磨装置。
板状ワークを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状ワークを研磨するための砥粒がボンド剤で結合してなる研磨工具が回転可能に装着された研磨手段と、該研磨工具の研磨面をドレスするドレス機構と、該研磨手段を該チャックテーブルと該ドレス機構に対して離間及び接近する研磨送り方向に移動させる研磨送り手段と、該研磨手段と該ドレス機構を相対的に該研磨面に平行にドレス送りするドレス送り手段と、を備える研磨装置であって、
該研磨工具の該研磨面に当接して研磨面形状を検出する研磨工具の検出手段と、少なくとも該検出手段及び該研磨送り手段を制御する制御手段と、を備え、
該検出手段は、該研磨工具の該ボンド剤の硬度よりも柔らかい硬度を有する弾性部材で形成され該研磨面の半径以下の大きさの先端を有する当接部と、該研磨面と該当接部とを相対的に該研磨面に平行なＹ軸方向に移動させる移動部と、該研磨面に該当接部が当接してＹ軸方向に平行移動する際に該研磨面の表面粗さ及び接触強さに応じて発生する弾性波を検出する弾性波検出センサと、を備え、
該制御手段は、
該当接部の該先端を弾性変形させて該当接部を該研磨面に当接させて、該研磨工具と該当接部とを相対的に平行送りして該研磨面を走査して検出された該弾性波検出センサからの出力信号において該Ｙ軸の位置に対応して該弾性波の出力信号の変化する大きさにより研磨面形状を判断する判断部、を備える研磨装置。
該判断部が、該研磨面が所望の形状と異なると判断した場合にその旨を報知する報知手段を備えること、を特徴とする請求項１又は２記載の研磨装置。
該制御手段は、該判断部が該研磨面が所望の形状と異なると判断した場合に、再度ドレスを行うこと、を特徴とする請求項３記載の研磨装置。