JP7046358B2 - 研磨装置 - Google Patents
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Description
そして、制御部は、形状測定器によって測定された現在研磨中のワークである研磨中ワークの形状描画を時系列で並べた第1描画を生成し、この第1描画を表示器に表示させる。
以下、実施例1の研磨装置1の構成を「全体構成」、「研磨機の詳細構成」、「形状測定器の詳細構成」、「メモリの詳細構成」、「表示器の詳細構成」、「制御部の詳細構成」、「研磨停止判定処理構成」、「第2描画生成処理構成」に分けて説明する。
実施例1の研磨装置1は、半導体ウェーハ、水晶ウェーハ、サファイアウェーハ、ガラスウェーハ或いはセラミックウェーハといった、薄板状のワークWの表裏両面を研磨する両面研磨装置である。研磨装置1は、図1に示すように、研磨機10と、形状測定器20と、メモリ30と、表示器40と、制御部50と、を備えている。
研磨機10は、回転する下定盤11及び上定盤12によってワークWを研磨する。研磨機10は、軸線L1を中央とする同心に配置された円板状の下定盤11及び上定盤12と、下定盤11の中央部に回転自在に配置されたサンギヤ13と、下定盤11の外周側に配置されたインターナルギヤ14と、下定盤11及び上定盤12の間に配置され且つワーク保持穴15a(図2参照)が形成されたキャリアプレート15と、を有している。また、下定盤11の上面には研磨パッド11aが貼付され、上定盤12の下面には研磨パッド12aが貼付されている。さらに、上定盤12には、研磨スラリを供給する供給孔(図示せず)が設けられている。
形状測定器20は、ワークWに向けて測定光を照射し、ワークWで反射した測定光を受光して研磨中のワークWの厚さを測定する。また、この形状測定器20は、計測したワークWの厚さからワークWの断面形状を求める。形状測定器20は、測定ユニット21と、厚さ測定部22と、形状演算部23と、を有している。
メモリ30は、形状測定器20及び制御部50からデータの読み書きが可能な記憶装置である。このメモリ30には、厚さ測定部22によって求められたワークWの厚さの情報や、形状演算部23によって求められたワークWの断面形状の情報(以下、「ワークWの形状情報」という)等が記憶される。
表示器40は、制御部50からの表示指令に基づき、現在研磨中のワークWの形状情報や、過去に研磨加工したワークWの形状情報、ワークWの形状情報を演算処理して得られたワーク形状パターン、ワークWを研磨加工した際の条件的属性とワークWの形状情報との間の相関度の学習結果に基づいて生成したワーク形状パターン、ワークWの研磨停止判定をしたこと等任意の情報を表示する。表示器40は、例えば研磨機10に取り付けられている。この表示器40は、研磨機10のユーザーが目視可能な画面40a(図8参照)を有している。
制御部50は、CPU(Central Processing Unit)からなる制御演算部51と、サブメモリ52と、入力装置53等を備えている。この制御部50は、サブメモリ52に記憶されたプログラムや、入力装置53を介して研磨機10のユーザーによって入力されたワークWの加工目標や条件的属性等に基づき、制御演算部51から第1駆動装置M1~第5駆動装置M5に制御指令を出力し、研磨機10の動作を制御する。
なお、研磨中ワークWαの形状情報は、研磨中ワークWαの研磨加工の進行に伴って測定回数が増えるごとに増加する。そのため、第1描画P1は、測定回数に応じて図4の左側に示す図から、図4の右側に示す図のように次第に変化していく。
ここで、メモリ30から抽出する形状情報は、メモリ30に記憶された形状情報のうちの所望範囲から抽出される。
なお、この形状推移予測部57は、機械学習機能を備えており、形状推移パターンや経時的変動パターンを機械学習的に随時更新する。さらに、研磨加工の進行に伴って、研磨中ワークWαの研磨加工中に監視していた条件的属性が、無視できる範囲を超えて変化したときには、この形状推移予測部57は、即座に新たな条件的属性に基づいてその後の研磨中ワークWαの形状予測を行い、演算して出力する。
図6は、実施例1の制御部50の制御演算部51にて実行される研磨停止判定処理の流れを示すフローチャートである。以下、図6に基づいて、実施例1の研磨停止判定処理の各ステップを説明する。
ここで、研磨機10によるワーク研磨実施の判定は、制御演算部51から第1駆動装置M1~第5駆動装置M5への制御指令を伴い、研磨加工指令フラグが立っているか否かに基づいて行う。
ここで、第2描画P2を生成する処理(第2描画生成処理)は、図6に示す研磨停止判定処理の各ステップと並行して実行されており、第2描画P2は、研磨中ワークWαの研磨中に条件的属性が変化した場合は、適宜差し替えられる。
なお、実施例1では、図8に示すように、表示器40は、第1描画P1及び第2描画P2の各X軸及びZ軸の比率を同一に揃えると共に、第1描画P1と第2描画P2とを水平方向に並べて画面40aに表示する。また、表示器40は、研磨中ワークWαの条件的属性(一部又は全部)も同時に画面40aに表示する。なお、全ての条件的属性を表示するか否かは、画面40aの表示スペースや条件的属性をモニターすることの利便性等を勘案して設定すればよい。また、研磨中ワークWαの条件的属性は、画面40aに表示しなくてもよい。
なお、第2描画P2を生成する際に抽出した選択マスターの形状情報は、第2描画P2を差し替えた場合には、差し替えた第2描画P2に応じて変化する。
ここで、研磨中ワークWαの研磨状態は、研磨加工を停止可能なワーク形状に達した「研磨停止状態」、研磨加工の継続が必要な「研磨継続状態」のいずれかに判定される。
ここで、研磨中ワークWαの研磨停止との判定は、ステップS7にて「研磨停止状態」と判定されたときに行われる。
ここで、研磨機10による研磨加工の停止は、制御演算部51から第1駆動装置M1~第5駆動装置M5へ停止制御指令を出力することで行う。
図7は、実施例1の制御部50の第2描画生成部55にて実行される第2描画生成処理の流れを示すフローチャートである。以下、図7に基づいて、実施例1の第2描画生成処理の各ステップを説明する。
ここで、研磨機10によるワーク研磨実施の判定は、研磨停止判定処理におけるステップS1と同様に行う。
ここで、研磨中ワークWαの条件的属性は、この研磨中ワークWαの研磨開始時に研磨機10のユーザーにより入力装置53を介して入力されたり、サブメモリ52に予め記憶されたり、CPUを介してセンサー等により変化状態を監視されたりしている。
ここで、研磨中ワークWαの研磨継続との判定は、研磨中ワークWαの研磨状態に基づいて研磨加工の継続が必要な「研磨継続状態」と判定されたときに行われる。
ここで、研磨中ワークWαの条件的属性に状態変化が生じたか否かは、ステップS16にて取得した研磨中ワークWαの条件的属性と、それ以前に取得した研磨中ワークWαの条件的属性とを比較し、その乖離に基づいて判断する。なお、研磨中ワークWαの条件的属性に状態変化が生じた場合とは、研磨加工の進行に伴って、条件的属性が当初設定した状態から大きく逸脱した場合や、条件的属性が想定から大きく変動した場合などである。
ここで、条件的属性の編集とは、研磨中ワークWαの条件的属性に基づいて、選択マスターの条件的属性として、ワークWの研磨加工に与える影響の高い条件的属性や、特定の条件に応じた条件的属性を選択又は置換することである。
まず、「ワーク研磨停止時の課題」を説明し、続いて、実施例1の研磨装置1の作用を「研磨停止作用」、「形状推移の予測精度向上作用」に分けて説明する。
研磨装置1の研磨機10によってワークWの両面を研磨する際、ワークWの厚さ及び断面形状は研磨加工の進行に伴って次第に変化していく。特にワークWの断面形状は、他の条件的属性が望ましい状態で一定の場合、キャリアプレート15とワークWとの厚さ差によって決まることが一般的となるが、研磨加工が進むにつれて例えば「中央凸・外周ダレ形状」から「フラット形状」を経て「中央凹・外周タチ形状」のように推移する。なお、「中央凸形状」とは、ワークWの中央部の厚さが外周領域よりも大きい形状である。また「外周ダレ形状」とは、ワークWの外周縁に向かって次第に厚さが小さくなっていく形状である。また「フラット形状」とは、ワークWの全面がほぼ平坦な形状である。また「中央凹形状」とは、ワークWの中央部の厚さが外周領域よりも小さい形状である。また「外周タチ形状」とは、ワークWの外周縁に向かって次第に厚さが大きくなっていく形状である。
実施例1の研磨装置1では、研磨機10によるワークWの研磨中に形状測定器20によりワークWの厚さ及び断面形状を測定する。そして、この研磨装置1は、形状測定器20で測定したワークWの厚さ及び断面形状の情報を、メモリ30に記憶する。
図9Aに示すように、研磨初期の研磨段階Aにおいて、中央部が比較的大きくへこんでいる「強凹形状」の断面形状の第1ワークW1は、研磨加工が進行し、厚さが狙い厚さ範囲(T1≦厚さ≦T2)に達した直後の研磨段階Bでは、断面形状が「弱凹形状(中央部が小さくへこんだ状態)」となる。そして、研磨加工を継続し、厚さが狙い厚さ範囲の下限(T1)に近くなった研磨段階Cで、この第1ワークW1の断面形状は「フラット形状」になる。
実施例1の研磨装置1では、ワークWの形状情報に対して、当該ワークWの研磨時の条件的属性を紐づけてメモリ30に記憶する。そして、研磨中ワークWαの条件的属性にマッチする条件的属性に紐づけられた選択マスターの形状情報をメモリ30から抽出し、この抽出された選択マスターの形状情報に基づいて第2描画P2を生成する。
実施例1の研磨装置1にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
定盤(上定盤12)に形成された測定孔19を介してワークWの形状を測定する形状測定器20と、
形状測定器20によって測定されたワークWの形状情報を記憶するメモリ30と、
形状測定器20によって測定されたワークWの形状情報を表示する表示器40と、
表示器40の表示内容を制御する制御部50と、を備え、
制御部50は、形状測定器20によって測定された現在研磨中のワークである研磨中ワークWαの形状描画を時系列で並べた第1描画P1を生成し、この第1描画P1を表示器40に表示させる構成とした。
これにより、研磨中ワークWαの形状変化の推移に基づき、所望のワーク形状になったタイミング或いは所望のワーク形状になるタイミングで研磨中ワークWαの研磨加工を停止できる。
制御部50は、研磨中ワークWαの形状情報の時系列変化と、研磨中ワークWαの条件的属性にマッチする条件的属性に紐づけられた形状情報(選択マスターの形状情報)の時系列変化との比較演算の結果に基づいて研磨中ワークWαの形状推移を予測し、この研磨中ワークWαの形状推移の予測に基づいて研磨中ワークWαの状態判定を行う構成とした。
これにより、研磨中ワークWαの形状推移の予測精度を向上させて状態判定を適切に行うことができ、研磨中ワークWαが所望の形状になった最適なタイミング、或いは研磨中ワークWαが所望の形状になる最適なタイミングで研磨加工を停止することができる。
定盤(上定盤12)に形成された測定孔19を介してワークWの形状を測定する形状測定器20と、
形状測定器20によって測定されたワークWの形状情報を記憶するメモリ30と、
形状測定器20によって測定されたワークWの形状情報を表示する表示器40と、
表示器40の表示内容を制御する制御部50と、を備え、
制御部50は、形状測定器20によって測定された現在研磨中のワークである研磨中ワークWαの形状描画を時系列で並べた第1描画P1と、研磨中ワークWαの研磨以前に研磨加工されたワーク(選択マスター)の形状描画を時系列で並べた第2描画P2と、を生成し、第1描画P1及び第2描画P2とを同時に表示器40に表示させる構成とした。
これにより、研磨中ワークWαの形状変化の推移に基づき、所望のワーク形状になったタイミング或いは研磨中ワークWαが所望の形状になるタイミングで研磨中ワークWαの研磨加工を停止できる。
制御部50は、研磨中ワークWαの条件的属性にマッチする条件的属性に紐づけられたワーク(選択マスター)の形状情報に基づいて第2描画P2を生成する構成とした。
これにより、研磨中ワークWαの形状推移の予測精度の向上を図ることができる。
これにより、第2描画P2によって示されるワーク形状の推移精度を向上させ、研磨中ワークWαの形状推移の予測をより正確に行うことができる。
制御部50は、研磨中ワークWαの形状情報の時系列変化と、研磨中ワークWαの条件的属性にマッチする条件的属性に紐づけられた形状情報(選択マスターの形状情報)の時系列変化との比較演算の結果に基づいて研磨中ワークWαの形状推移を予測し、この研磨中ワークWαの形状推移の予測に基づいて研磨中ワークWαの状態判定を行う構成とした。
これにより、研磨中ワークWαの形状推移の予測精度を向上させて状態判定を適切に行うことができ、研磨中ワークWαが所望の形状になった、或いは研磨中ワークWαが所望の形状になる最適なタイミングで研磨加工を停止することができる。
これにより、研磨中ワークWαの研磨停止を適切なタイミングで自動的に行うと共に、研磨機10のユーザーに研磨加工の停止を報知することができる。
実施例2の研磨装置は、研磨中ワークWαの最終的なワーク形状が二次的に許容可能なワーク形状になったときの責任パラメータを特定すると共に、当該責任パラメータを報知する例である。以下、実施例2の研磨装置を説明する。なお、実施例1の研磨装置1と同等の構成については、実施例1と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
ここで、研磨中ワークWαの研磨状態は、研磨中ワークWαのワーク形状が所望状態に達した「第1研磨停止状態」、研磨中ワークWαのワーク形状が二次的許容状態に達した「第2研磨停止状態」、直ちに研磨加工を停止する「第3研磨停止状態」、研磨加工の継続が必要な「研磨継続状態」のいずれかに判定される。
ここで、研磨中ワークWαの研磨停止との判定は、ステップS71にて「第1研磨停止状態」、「第2研磨停止状態」、「第3研磨停止状態」のいずれかの判定がなされたときに行われる。
ここで、ステップS71にて「第1研磨停止状態」との判定がなされた場合には、研磨停止を判定した旨と共に研磨中ワークWαが「所望状態」であることを表示させる制御指令を出力する。また、ステップS71にて「第2研磨停止状態」との判定がなされた場合には、研磨停止を判定した旨と共に研磨中ワークWαが「二次的許容状態」であることを表示させる制御指令を出力する。さらに、ステップS71にて「第3研磨停止状態」との判定がなされた場合には、研磨停止を判定した旨と共に研磨中ワークWαが、所望状態及び二次的許容状態のいずれでもないことを意味する「許容外形状」であることを表示させる制御指令を出力する。
実施例2の研磨装置1Aでは、研磨機10によってワークWの研磨加工を実行したとき、実施例1と同様に第1描画P1及び第2描画P2を表示器40の画面40aに表示させる。その後、図12のフローチャートに示すステップS6、ステップS61の各処理を順に行う。つまり、形状推移予測部57Aは、研磨中ワークWαの形状情報の時系列変化と、選択マスターの形状情報の時系列変化とを比較演算し、その結果に基づいて研磨中ワークWαの今後の形状推移を予測する。そして、この形状推移の予測に基づき、最終ワーク形状が所望状態になり得るか否かを判定する。
図13Aに示すように、研磨加工の開始時に外周領域が比較的研磨された「凸ダレ形状」である第5ワークW5を「ドレッシング後1バッチ目」の研磨機10で研磨する場合を説明する。研磨初期の研磨段階Aで「凸ダレ形状」の第5ワークW5の断面形状は、研磨加工が進行し、厚さが狙い厚さ範囲(T1≦厚さ≦T2)に達した直後の研磨段階Bでは、「フラット・ダレ形状(中央部は平坦で外周領域が過剰に研磨加工された状態)」となる。その後研磨加工を継続し、厚さが狙い厚さ範囲の下限(T1)に近くなった研磨段階Cでは、この第5ワークW5の断面形状は所望状態である「フラット形状」になる。
実施例2の研磨装置1Aにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
これにより、最終ワーク形状が所望状態になり得ない場合であっても、適切なタイミングで研磨加工を停止させ、研磨加工の停止遅れが生じることを防止できる。また、研磨加工の停止タイミングが適時より遅れることを防止して、適切なタイミングで自動的に研磨加工を停止できる。
これにより、ユーザーが責任パラメータ又はその候補を把握でき、最終ワーク形状を所望状態にするための必要な対策を合理的に立案することができる。
この場合であっても、第2描画P2によって示されるワーク形状の推移の精度は、選択マスターの形状情報を用いて第2描画P2を生成した場合よりも向上させることができる。そのため、研磨中ワークWαの形状推移の予測をより正確に行い、さらに適切なタイミングで研磨停止を行うことが可能となる。
10 研磨機
11 下定盤
12 上定盤
20 形状測定器
19 測定孔
30 メモリ
40 表示器
40a 画面
50,50A 制御部
51,51A 制御演算部
54 第1描画生成部
55 第2描画生成部
56,56A 表示制御部
57,57A 形状推移予測部
58,58A 状態判定部
59 パラメータ特定部
60 相関度データ処理部
Claims (9)
- 回転する定盤によってワークを研磨する研磨機と、
前記定盤に形成された測定孔を介して前記ワークの形状を測定する形状測定器と、
前記形状測定器によって測定された前記ワークの形状情報を記憶するメモリと、
前記形状測定器によって測定された前記ワークの形状情報を表示する表示器と、
前記表示器の表示内容を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記形状測定器によって測定された現在研磨中のワークである研磨中ワークの形状描画を時系列で並べた第1描画を生成し、前記第1描画を前記表示器に表示させる
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項1に記載された研磨装置において、
前記メモリは、前記ワークの形状情報及び前記ワークの形状情報を演算処理して得られたワーク形状パターンの少なくとも一方を含む予測情報に、このワークを研磨加工した際の条件的属性又は学習的に生成した条件的属性を紐づけて記憶し、
前記制御部は、前記研磨中ワークの予測情報の時系列変化と、前記研磨中ワークの条件的属性にマッチする条件的属性に紐づけられた予測情報の時系列変化との比較演算の結果に基づいて前記研磨中ワークの形状推移を予測し、前記研磨中ワークの形状推移の予測に基づいて前記研磨中ワークの状態判定を行う
ことを特徴とする研磨装置。 - 回転する定盤によってワークを研磨する研磨機と、
前記定盤に形成された測定孔を介して前記ワークの形状を測定する形状測定器と、
前記形状測定器によって測定された前記ワークの形状情報を記憶するメモリと、
前記形状測定器によって測定された前記ワークの形状情報を表示する表示器と、
前記表示器の表示内容を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記形状測定器によって測定された現在研磨中のワークである研磨中ワークの形状描画を時系列で並べた第1描画と、前記研磨中ワークの研磨以前に研磨加工されたワークの形状描画を時系列で並べた第2描画と、を生成し、前記第1描画及び前記第2描画を同時に前記表示器に表示させる
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項3に記載された研磨装置において、
前記メモリは、前記ワークの形状情報に、このワークを研磨加工した際の条件的属性又は学習的に生成した条件的属性を紐づけて記憶し、
前記制御部は、前記研磨中ワークの条件的属性にマッチする条件的属性に紐づけられたワークの形状情報に基づいて前記第2描画を生成する
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項3又は請求項4に記載された研磨装置において、
前記制御部は、前記メモリに記憶された前記ワークの形状情報を演算処理して得られたワーク形状パターン、又は前記ワークを研磨加工した際の条件的属性と前記ワークの形状情報との間の相関度の学習結果に基づいて生成したワーク形状パターンに基づいて前記第2描画を生成する
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項3から請求項5のいずれか一項に記載された研磨装置において、
前記メモリは、前記ワークの形状情報及び前記ワークの形状情報を演算処理して得られたワーク形状パターンの少なくとも一方を含む予測情報に、このワークを研磨加工した際の条件的属性又は学習的に生成した条件的属性を紐づけて記憶し、
前記制御部は、前記研磨中ワークの予測情報の時系列変化と、前記研磨中ワークの条件的属性にマッチする条件的属性に紐づけられた予測情報の時系列変化との比較演算の結果に基づいて前記研磨中ワークの形状推移を予測し、前記形状推移の予測に基づいて前記研磨中ワークの状態判定を行う
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項2又は請求項6に記載された研磨装置において、
前記制御部は、前記研磨中ワークの状態判定の結果、前記研磨中ワークの研磨加工を停止すると判定したとき、前記研磨中ワークの研磨加工の停止及び前記研磨中ワークの研磨加工の停止判定の報知のうち、少なくとも一方を行う
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項2又は請求項6に記載された研磨装置において、
前記制御部は、前記研磨中ワークの形状推移の予測に基づいて前記研磨中ワークが所望のワーク状態になり得ないと判定したとき、前記研磨中ワークが二次的許容状態のときに前記研磨中ワークの研磨加工の停止及び前記研磨中ワークの研磨加工の停止判定の報知のうち、少なくとも一方を行う
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項8に記載された研磨装置において、
前記制御部は、前記研磨中ワークの二次的許容状態の現出に対して相関度が高い条件的属性を特定、又は前記研磨中ワークの二次的許容状態の現出に対して相関度が高い順に条件的属性を列挙し、特定或いは列挙された条件的属性を報知する
ことを特徴とする研磨装置。
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