研磨装置
【課題】研磨パッドの寿命を正確に決定することができ、研磨パッドの交換頻度を少なくすることができる研磨装置を提供する。
【解決手段】本研磨装置は、研磨テーブル１２を回転させるテーブル回転モータ７０と、トップリング２０を回転させるトップリング回転モータ７１と、研磨パッド２２をドレッシングするドレッサ５０と、研磨パッド２２の高さを測定するパッド高さ測定器６０と、研磨パッド２２の高さから研磨パッド２２の減耗量を算出し、研磨パッド２２の減耗量と、テーブル回転モータ７０のトルクまたは電流と、トップリング回転モータ７１のトルクまたは電流とに基づいて研磨パッド２２の寿命を決定する診断部４７とを備える。
【解決手段】本研磨装置は、研磨テーブル１２を回転させるテーブル回転モータ７０と、トップリング２０を回転させるトップリング回転モータ７１と、研磨パッド２２をドレッシングするドレッサ５０と、研磨パッド２２の高さを測定するパッド高さ測定器６０と、研磨パッド２２の高さから研磨パッド２２の減耗量を算出し、研磨パッド２２の減耗量と、テーブル回転モータ７０のトルクまたは電流と、トップリング回転モータ７１のトルクまたは電流とに基づいて研磨パッド２２の寿命を決定する診断部４７とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハなどの基板を研磨する研磨装置に関し、特に研磨パッドまたはドレッサの状態を診断して、その寿命を決定する機能を備えた研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、基板の表面の平坦化は非常に重要な工程とされる。表面の平坦化に用いられる代表的な技術は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ，Chemical Mechanical Polishing）である。この化学的機械的研磨では、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッドの研磨面上に供給しつつ基板を研磨面に摺接させて基板の表面を研磨する。
【０００３】
この化学的機械的研磨はＣＭＰ装置を用いて行われる。ＣＭＰ装置は、上面に研磨パッドを貼付した研磨テーブルと、基板を保持するトップリングとを備えている。基板の研磨中は、研磨テーブルおよびトップリングをその軸心周りにそれぞれ回転させながら、トップリングで基板を研磨パッドの研磨面に押圧し、基板と研磨パッドとを摺接させる。研磨パッドの研磨面には研磨液が供給され、基板と研磨パッドとの間に研磨液が存在した状態で基板が研磨される。基板の表面は、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用によって平坦化される。
【０００４】
基板の研磨を行なうと、研磨パッドの研磨面には砥粒や研磨屑が付着し、研磨性能が低下してくる。そこで、研磨パッドの研磨面を再生するために、ドレッサによるパッドドレッシングが行なわれる。ドレッサは、その下面に固定されたダイヤモンド粒子などの硬質の砥粒を有しており、このドレッサで研磨パッドの研磨面を削り取ることにより、研磨パッドの研磨面を再生する。
【０００５】
研磨パッドは、パッドドレッシングにより徐々に減耗していく。研磨パッドが減耗すると、意図した研磨性能が発揮されなくなるため、研磨パッドを定期的に交換することが必要となる。従来、研磨パッドの交換は、研磨された基板の枚数に基づいて決定されるのが一般的である。しかしながら、研磨された基板の枚数は、必ずしも研磨パッドの寿命を正確には反映していない。そのため、研磨性能を維持するために、本来のパッド寿命よりも早い時期に研磨パッドを交換しなければならなかった。また、このような頻繁な研磨パッドの交換は、ＣＭＰ装置の稼働率を低下させてしまう。
【０００６】
そこで、研磨パッドの頻繁な交換を回避するため、研磨パッドの表面の位置（パッド高さ）を測定し、その測定値に基づいて研磨パッドの減耗を監視する研磨装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このような研磨装置によれば、測定された研磨パッドの表面の位置、すなわち研磨パッドの減耗量に基づいて研磨パッドの寿命を判断することが可能である。
【０００７】
しかしながら、研磨パッドの厚さや、研磨パッドの表面に形成されている溝の深さは、研磨パッドごとに異なっていることがある。このため、研磨パッドの表面の位置から研磨パッドの寿命を正確に決定することが困難であった。
【０００８】
また、ドレッサの砥粒もパッドドレッシングにより徐々に減耗する。ドレッサのドレッシング性能の低下は、研磨パッドの研磨性能の低下につながるため、研磨パッドと同様に、ドレッサを定期的に交換する必要がある。このように、研磨パッドおよびドレッサは、研磨装置の消耗品であり、最近ではこれら消耗品のコストをできるだけ削減する要請が高まっている。消耗品のコスト削減を実現するために、研磨パッドおよびドレッサの交換時期、すなわちそれらの寿命を正確に決定することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３５５７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、研磨パッドの寿命を正確に決定することができ、研磨パッドの交換頻度を少なくすることができる研磨装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、ドレッサの寿命を正確に決定することができ、ドレッサの交換頻度を少なくすることができる研磨装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した第１の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする研磨装置である。
【００１２】
上述した第２の目的を達成するために、本発明の第２の態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量および所定の研磨基板枚数当たりの総ドレッシング時間から前記研磨パッドのカットレートを算出し、さらに前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする研磨装置である。
【発明の効果】
【００１３】
研磨パッドが減耗してその研磨性能が低下すると、後述するように、基板の研磨中、研磨テーブルを回転させるモータ電流（トルク）およびトップリングを回転させるモータ電流（トルク）に特徴的な変化が現われる。上述した本発明の第１の態様によれば、研磨パッドの減耗量に加えて、研磨テーブルを回転させるモータ電流およびトップリングを回転させるモータ電流から研磨パッドの研磨面の状態を診断することができ、その診断結果から研磨パッドの寿命を正確に決定することができる。
【００１４】
また、ドレッサのドレッシング性能が低下すると、研磨パッドが減耗したときと同様に、基板の研磨中に研磨テーブルを回転させるモータ電流（トルク）およびトップリングを回転させるモータ電流（トルク）に特徴的な変化が現われる。上述した本発明の第２の態様によれば、研磨パッドのカットレート（ドレッサにより削り取られる研磨パッドの単位時間当たりの量）に加えて、研磨テーブルを回転させるモータ電流およびトップリングを回転させるモータ電流からドレッサのドレッシング面の状態を診断することができ、その診断結果からドレッサの寿命を正確に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における研磨装置を示す模式図である。
【図２】変位センサによって測定された研磨パッドの高さを示すグラフである。
【図３】研磨パッドの減耗量と研磨された基板枚数との関係を示すグラフである。
【図４】研磨パッドの減耗量と研磨パッドの交換周期を示すグラフである。
【図５】トップリングおよび研磨テーブルを回転させるモータの電流を検出する構造を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）は、研磨パッドの減耗量が許容範囲内にあるときの、トップリング回転モータおよびテーブル回転モータの電流を示すグラフであり、図６（ｂ）は、研磨パッドの減耗量が許容範囲を超えたときの、トップリング回転モータおよびテーブル回転モータの電流を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、研磨パッドの減耗量が許容範囲内にあるときの、研磨された基板の実際の膜厚と予め設定された目標膜厚との差異を示すグラフであり、図７（ｂ）は、研磨パッドの減耗量が許容範囲を超えたときの、研磨された基板の実際の膜厚と予め設定された目標膜厚との差異を示すグラフである。
【図８】研磨パッドの寿命を決定する方法を示すフローチャートである。
【図９】研磨パッドの高さおよび研磨パッドの高さの移動平均値の変化を示すグラフである。
【図１０】研磨レートの評価を説明するフローチャートである。
【図１１】研磨レートの評価の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】研磨レートの評価のさらに他の例を示すフローチャートである。
【図１３】図８に示す研磨パッドの寿命を決定する方法の変形例を示すフローチャートである。
【図１４】図８に示す研磨パッドの寿命を決定する方法の別の変形例を示すフローチャートである。
【図１５】図１０に示す研磨レートの評価を説明するフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図１６】ドレッサの寿命を決定する方法を示すフローチャートである。
【図１７】研磨パッドの高さおよびカットレートの変化を示すグラフである。
【図１８】図１６に示すドレッサの寿命を決定する方法の変形例を示すフローチャートである。
【図１９】基板の複数の領域を独立に押圧する複数のエアバッグを備えたトップリングの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態における研磨装置を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨テーブル１２と、支軸１４の上端に連結されたトップリング揺動アーム１６と、トップリング揺動アーム１６の自由端に取り付けられたトップリングシャフト１８と、トップリングシャフト１８の下端に連結された略円盤状のトップリング２０と、各種データを処理する診断部４７とを備えている。診断部４７は、図示しないが、データを記憶する記憶部と、該データを処理する演算処理部とを有している。図１においては図示しないが、トップリングシャフト１８は、タイミングベルト等の連結手段を介してトップリング回転モータに連結されて回転駆動されるようになっている。このトップリングシャフト１８の回転により、トップリング２０が矢印で示す方向にトップリングシャフト１８周りに回転するようになっている。
【００１７】
研磨テーブル１２は、テーブル軸１２ａを介してその下方に配置されるテーブル回転モータ７０に連結されており、このテーブル回転モータ７０により研磨テーブル１２がテーブル軸１２ａ周りに矢印で示す方向に回転駆動されるようになっている。この研磨テーブル１２の上面には研磨パッド２２が貼付されており、研磨パッド２２の上面２２ａが半導体ウェハなどの基板を研磨する研磨面を構成している。
【００１８】
トップリングシャフト１８は、上下動機構２４によりトップリング揺動アーム１６に対して上下動するようになっており、このトップリングシャフト１８の上下動によりトップリング２０がトップリング揺動アーム１６に対して上下動するようになっている。なお、トップリングシャフト１８の上端にはロータリージョイント２５が取り付けられている。
【００１９】
トップリング２０は、その下面に半導体ウェハなどの基板を保持できるように構成されている。トップリング揺動アーム１６は支軸１４を中心として旋回可能に構成されており、下面に基板を保持したトップリング２０は、トップリング揺動アーム１６の旋回により基板の受取位置から研磨テーブル１２の上方に移動される。そして、トップリング２０を下降させて基板を研磨パッド２２の上面（研磨面）２２ａに押圧する。基板の研磨中は、トップリング２０および研磨テーブル１２をそれぞれ回転させ、研磨テーブル１２の上方に設けられた研磨液供給ノズル（図示せず）から研磨パッド２２上に研磨液を供給する。このように、基板を研磨パッド２２の研磨面２２ａに摺接させて基板の表面を研磨する。
【００２０】
トップリングシャフト１８およびトップリング２０を昇降させる昇降機構２４は、軸受２６を介してトップリングシャフト１８を回転可能に支持するブリッジ２８と、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ３２と、支柱３０により支持された支持台２９と、支持台２９上に設けられたＡＣサーボモータ３８とを備えている。サーボモータ３８を支持する支持台２９は、支柱３０を介してトップリング揺動アーム１６に連結されている。
【００２１】
ボールねじ３２は、サーボモータ３８に連結されたねじ軸３２ａと、このねじ軸３２ａが螺合するナット３２ｂとを備えている。トップリングシャフト１８は、ブリッジ２８と一体となって昇降（上下動）するようになっている。したがって、サーボモータ３８を駆動すると、ボールねじ３２を介してブリッジ２８が上下動し、これによりトップリングシャフト１８およびトップリング２０が上下動する。
【００２２】
この研磨装置は、研磨テーブル１２の研磨面２２ａをドレッシングするドレッシングユニット４０を備えている。このドレッシングユニット４０は、研磨面２２ａに摺接されるドレッサ５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１の上端に設けられたエアシリンダ５３と、ドレッサシャフト５１を回転自在に支持するドレッサ揺動アーム５５とを備えている。ドレッサ５０の下面はドレッシング面５０ａを構成し、このドレッシング面５０ａは砥粒（例えば、ダイヤモンド粒子）から構成されている。エアシリンダ５３は、支柱５６により支持された支持台５７上に配置されており、これらの支柱５６はドレッサ揺動アーム５５に固定されている。
【００２３】
ドレッサ揺動アーム５５は図示しないモータに駆動されて、支軸５８を中心として旋回するように構成されている。ドレッサシャフト５１は、図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサシャフト５１の回転により、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに矢印で示す方向に回転するようになっている。エアシリンダ５３は、ドレッサシャフト５１を介してドレッサ５０を上下動させ、ドレッサ５０を所定の押圧力で研磨パッド２２の研磨面２２ａに押圧する。
【００２４】
研磨パッド２２の研磨面２２ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッサ５０はエアシリンダ５３により研磨面２２ａに押圧され、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面２２ａに供給される。この状態で、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転し、ドレッシング面５０ａを研磨面２２ａに摺接させる。さらに、ドレッサ揺動アーム５５を支軸５８を中心として旋回させてドレッサ５０を研磨面２２ａの半径方向に移動させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド２２が削り取られ、研磨面２２ａがドレッシング（再生）される。
【００２５】
この研磨装置では、このドレッサ５０の縦方向の位置を利用して研磨パッド２２の減耗量を測定する。すなわち、ドレッシングユニット４０はドレッサ５０の縦方向の変位を測定する変位センサ６０を備えている。この変位センサ６０は、研磨パッド２２の高さ（すなわち研磨面２２ａの高さ）を測定するパッド高さ測定器である。研磨パッド２２の高さとは、研磨パッド２２の上面（すなわち研磨面２２ａ）の高さであり、変位センサ６０は、その値の変化（変位）を測定する。そして、この変化（変位）が研磨パッド２２の減耗量である。変位の基準は装置内にはなく、最初に測定した研磨パッド２２の研磨面２２ａの高さが基準となる。すなわち、基準は研磨パッドごとの固有の値であり、研磨パッドごとに基準を測定する。
【００２６】
ドレッサシャフト５１にはプレート６１が固定されており、ドレッサ５０の上下動にともなって、プレート６１が上下動するようになっている。変位センサ６０はプレート６１に固定されており、プレート６１の変位を測定することによりドレッサ５０の変位を測定する。すなわち、変位センサ６０は、該変位センサ６０の下端とドレッサ揺動アーム５５の上面との相対変位を測定できるように構成されている。
【００２７】
エアシリンダ５３を駆動すると、ドレッサ５０、ドレッサシャフト５１、プレート６１、および変位センサ６０が一体に上下動するようになっている。一方、ドレッサ揺動アーム５５の上下方向の位置は固定である。変位センサ６０は、ドレッサ揺動アーム５５の上面に対するドレッサ５０の縦方向の変位を測定することにより、研磨パッド２２の研磨面２２ａの高さを間接的に測定する。なお、この例では、変位センサ６０として接触式変位センサが用いられているが、非接触式変位センサを用いてもよい。具体的には、リニアスケール、レーザ式センサ、超音波センサ、または渦電流式センサなどを変位センサ６０として用いることができる。また、変位センサに代えて、２点間の距離を測定する距離センサを用いてもよい。
【００２８】
研磨パッド２２の減耗量は、次のようにして求められる。まず、エアシリンダ５３を駆動させてドレッサ５０を、初期ドレッシング済の研磨パッド２２の研磨面２２ａに当接させる。この状態で、変位センサ６０はドレッサ５０の初期位置（初期高さ）を測定し、その初期位置（初期高さ）を診断部４７に記憶する。そして、１つの、または複数の基板の研磨処理が終了した後、再びドレッサ５０を研磨面２２ａに当接させ、この状態でドレッサ５０の位置を測定する。ドレッサ５０の位置は研磨パッド２２の減耗量に応じて下方に変位するため、診断部４７は、上記初期位置と研磨後のドレッサ５０の位置との差異を求めることで、研磨パッド２２の減耗量を求めることができる。
【００２９】
ドレッシングユニット４０は、基板を研磨する毎に研磨パッド２２のドレッシングを行なう。なお、通常は、１枚の基板を研磨する毎に研磨パッド２２のドレッシングを行なう。ドレッシングは、基板研磨の前または後、あるいは基板の研磨中に実施される。また、基板研磨の前または後、および基板の研磨中にドレッシングが実施される場合もある。研磨パッド２２の減耗量の算出には、いずれかのドレッシング時に取得された変位センサ６０の測定値が使用される。
【００３０】
ドレッサ５０は、ドレッサ揺動アーム５５の揺動により、ドレッシング中研磨パッド２２上をその半径方向に揺動（スキャン）する。研磨パッド２２の高さの測定値は、変位センサ６０から診断部４７に送られ、ここでドレッシング中の研磨パッド２２の高さの測定値の平均が求められる。なお、１回のドレッシング動作につき、ドレッサ５０は、１回または複数回研磨パッド２２上を往復（スキャン）する。
【００３１】
図２は、変位センサ６０によって測定された研磨パッド２２の高さを示すグラフである。図２のグラフにおいて、縦軸は研磨パッド２２の研磨面２２ａの高さを表し、横軸は時間を表している。時間ｔ１は、ドレッサ５０が研磨パッド２２に向かって下降し始めた時点を示し、時間ｔ２’は、ドレッサ５０が研磨パッド２２からの上昇を完了した時点を示している。したがって、図２のグラフは、研磨パッド２２のドレッシングが時間ｔ１から時間ｔ２’までの間に行なわれたことを示している。変位センサ６０は、ドレッサ５０がドレッサ揺動アーム５５の揺動により研磨面２２ａ上を移動している間に研磨パッド２２の高さを測定して複数の測定値を取得し、診断部４７は、得られた測定値に基づいて研磨パッド２２の高さを決定する。
【００３２】
しかしながら、図２から分かるように、ドレッサ５０が研磨パッド２２に接触し始めたドレッシング初期段階、およびドレッサ５０が研磨パッド２２から離間し始めたドレッシング最終段階において取得された測定値は、研磨パッド２２の高さを正確には反映していない。そこで、診断部４７は、ドレッサ５０が研磨パッド２２に接触してから離間するまでに取得された研磨パッド２２の高さの測定値から、予め定められたドレッシング初期期間Δｔ１とドレッシング最終期間Δｔ２に取得された測定値を除去して、研磨パッド２２の高さを反映したパッド高さ測定値を取得し、このパッド高さ測定値の平均値を求める。このように、ドレッシングの初期期間Δｔ１および最終期間Δｔ２を除くドレッシング期間Δｔ中に取得された測定値のみが使用されて研磨パッド２２の高さが求められる。
【００３３】
ドレッシング時間内におけるドレッシング初期期間Δｔ１およびドレッシング最終期間Δｔ２は、次のようにして特定することができる。図２に示す一点鎖線は、ドレッサ５０のドレッシング位置信号を表している。このドレッサ５０のドレッシング位置信号は、ドレッサ５０のドレッシング位置を決定する信号であり、図２に示すドレッシング位置信号は、時間ｔ１から時間ｔ２までの所定期間において、ドレッサ５０が研磨パッド２２をドレッシングすることを示している。ドレッサ５０は、このドレッシング位置信号に基づいて上下動およびスキャン動作を行なう。ドレッシング初期期間Δｔ１は、ドレッサ５０の下降開始点を示すドレッシング位置信号の時間ｔ１を基準として決定することができる。すなわち、ドレッシング初期期間Δｔ１は、ドレッシング開始点を示すドレッシング位置信号の時間ｔ１から始まる所定の固定時間である。同様に、ドレッシング最終期間Δｔ２は、ドレッサ５０の上昇開始点を示すドレッシング位置信号の時間ｔ２を基準として決定することができる。すなわち、ドレッシング最終期間Δｔ２は、ドレッシング終了点を示すドレッシング位置信号の時間ｔ２から始まる所定の固定時間である。
【００３４】
診断部４７は、１回のドレッシング動作中に取得された複数の測定値の平均値を求め、得られた平均値を研磨パッド２２の高さとして決定する。さらに、診断部４７は、得られた研磨パッド２２の高さと予め求められた研磨パッド２２の初期高さとの間の差異を算出することにより、研磨パッド２２の減耗量を取得する。
【００３５】
図３は、研磨パッド２２の減耗量と研磨された基板枚数との関係を示すグラフである。図３のグラフにおいて、縦軸は、変位センサ６０の測定値から得られた研磨パッド２２の減耗量を表し、横軸は、研磨された基板の枚数を表している。横軸の基板の枚数は、時間としても表すことができる。したがって、図３のグラフの傾きは、単位時間当たりの研磨パッド２２の減耗量を示している。
【００３６】
図４は、研磨パッドの減耗量と研磨パッドの交換周期を示すグラフである。図４のグラフの縦軸は研磨パッドの減耗量を表し、横軸は研磨された基板の枚数を表している。図４に示すように、従来では、図４に示すように、研磨パッド２２の減耗量がその限界レベルに達する前に研磨パッド２２が交換されていた。したがって、研磨パッド２２の減耗量の限界レベルが正確に把握できれば、研磨パッド２２の寿命を約１０％以上延ばすことができることが期待される。
【００３７】
本実施形態では、変位センサ（パッド高さセンサ）６０によって測定される研磨パッド２２の減耗量に加えて、研磨パッド２２の減耗に起因して変化するいくつかのパラメータに基づいて、研磨パッド２２の寿命を決定する。具体的には、監視すべきパラメータとして、トップリング２０および研磨テーブル１２の回転に必要なモータ電流（トルク）が使用される。
【００３８】
図５は、トップリング２０および研磨テーブル１２を回転させるモータの電流を検出する構造を示す模式図である。図５に示すように、研磨テーブル１２はテーブル回転モータ７０によって回転駆動され、トップリング２０はトップリング回転モータ７１によって回転駆動される。テーブル回転モータ７０およびトップリング回転モータ７１には、モータ電流を検出するテーブルモータ電流検出部７５およびトップリングモータ電流検出部７６がそれぞれ接続されている。なお、これら電流検出部７５，７６を設けずに、モータ７０，７１にそれぞれ接続されたモータドライバ（図示せず）から出力される電流を診断部４７が監視することもできる。
【００３９】
基板Ｗの研磨中は、基板Ｗの表面と研磨パッド２２の研磨面２２ａとが摺接するため、基板Ｗと研磨パッド２２との間には摩擦力が生じる。一般に、基板Ｗの研磨レート（単位時間当たりの基板の膜の除去量、除去レートともいう）は、この摩擦力に依存する。すなわち、基板Ｗと研磨パッド２２との間の摩擦力が小さくなると、基板Ｗの研磨レートが低下する。この摩擦力は抵抗トルクとしてテーブル回転モータ７０およびトップリング回転モータ７１に作用する。したがって、基板Ｗと研磨パッド２２との間の摩擦力の変化はテーブル回転モータ７０およびトップリング回転モータ７１にかかるトルク変化として検出することができる。さらに、このトルク変化は、テーブル回転モータ７０およびトップリング回転モータ７１の電流の変化として検出することができる。本実施形態では、基板Ｗの研磨中に研磨テーブル１２およびトップリング２０の回転速度を維持させるために必要なモータ７０，７１の電流（すなわち、トルク電流）は、テーブルモータ電流検出部７５およびトップリングモータ電流検出部７６によって検出される。なお、上述したように、基板Ｗの研磨中に研磨テーブル１２およびトップリング２０の回転速度を維持させるために必要なモータ７０，７１の電流（すなわち、トルク電流）は、モータ７０，７１に接続されたモータドライバから検出することもできる。また、これらの例にかぎらず、モータ７０，７１の電流（トルク電流）は、いかなる公知の技術を使って検出してもよい。以下の説明では、モータ電流を用いて記載するが、モータ電流をモータトルクに置き換えてもよい。モータのトルクはモータ電流から求めてもよく、またはモータ駆動用のドライバから出力（モニタ）されるトルク値、電流値を用いてもよい。
【００４０】
図６（ａ）は、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲内にあるときの、トップリング回転モータ７１およびテーブル回転モータ７０の電流を示すグラフであり、図６（ｂ）は、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲を超えたときの、トップリング回転モータ７１およびテーブル回転モータ７０の電流を示すグラフである。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すモータ電流は、１枚の基板を研磨するたびに得られるモータ電流の測定値の平均値をプロットすることにより描かれている。
【００４１】
本実施形態では、１枚の基板が研磨されるたびに、研磨中におけるテーブル回転モータ７０の電流の平均値およびトップリング回転モータ７１の電流の平均値が診断部４７によって求められる。正確な電流の平均値を求めるために、研磨テーブル１２およびトップリング２０が、実質的に一定の回転速度でそれぞれ回転しているときに取得されたテーブル回転モータ７０の電流の平均値およびトップリング回転モータ７１の電流の平均値を算出することが好ましい。ここで、実質的に一定の回転速度とは、例えば、設定速度の±１０％の範囲内の回転速度である。
【００４２】
図６（ａ）と図６（ｂ）との対比から分かるように、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲を超えると、テーブル回転モータ７０の電流は大きく減少し、トップリング回転モータ７１の電流は大きく上昇する。これは次の理由によると考えられる。通常、基板の研磨中、研磨テーブル１２とトップリング２０は、図１に示すように、同じ方向に回転し、それぞれの回転速度もほぼ同じである。このため、トップリング２０には研磨テーブル１２のつれ回りトルクが作用し、トップリング２０は研磨テーブル１２の回転によってある程度回転させられる。研磨面２２ａによる基板の研磨ができなくなるまで研磨パッド２２の減耗が進行すると、研磨テーブル１２の負荷が低下し、その結果、テーブル回転モータ７０の電流が低下する（すなわち、研磨テーブル１２の回転速度維持のために必要なトルクが低下する）。一方、トップリング２０には、研磨テーブル１２のつれ回りトルクが作用しなくなるので、トップリング２０の回転速度維持のためにトップリング回転モータ７１の電流が増加する（すなわち、トップリング２０の回転速度維持のために必要なトルクが増加する）。
【００４３】
図７（ａ）は、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲内にあるときの、研磨された基板の実際の膜厚と予め設定された目標膜厚との差異を示すグラフであり、図７（ｂ）は、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲を超えたときの、研磨された基板の実際の膜厚と予め設定された目標膜厚との差異を示すグラフである。図７（ａ）のグラフは図６（ａ）のグラフに対応し、図７（ｂ）のグラフは図６（ｂ）のグラフに対応している。また、図７（ｂ）中のＡ点は、図６（ｂ）中のＡ点に対応している。図７（ａ）から分かるように、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲内にあるときは、研磨された基板の膜厚と目標膜厚との差異は小さい。一方、図７（ｂ）に示すように、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲を超えると、研磨された基板の膜厚と目標膜厚との差異が大きくなる。したがって、研磨パッド２２の研磨性能が維持される限りにおいて、研磨パッド２２の交換時期をできるだけ延ばすことが好ましい。
【００４４】
上述したように、本実施形態では、研磨パッド２２の寿命を決定するパラメータとして、研磨パッド２２の減耗量に加えて、研磨テーブル１２のモータ７０の電流、およびトップリング２０のモータ７１の電流が使用される。研磨パッド２２が減耗して研磨レートが大きく低下すると、図６（ｂ）に示すように、モータ７０，７１の電流が特徴的な変化を示す。したがって、モータ７０，７１の電流は、研磨レートの低下を示すパラメータということもできる。
【００４５】
診断部４７は、研磨パッド２２の減耗量と、モータ７０，７１の電流によって示される研磨レートの変化とに基づいて、研磨パッド２２の研磨面２２ａの状態を診断し、その診断結果から、研磨パッド２２の寿命、すなわち交換時期を決定する。すなわち、診断部４７は、変位センサ６０の測定値から算出される研磨パッド２２の減耗量と、テーブルモータ電流検出部７５（またはテーブル回転モータ７０のモータドライバ）から得られたテーブル回転モータ７０の電流と、トップリングモータ電流検出部７６（またはトップリング回転モータ７１のモータドライバ）から得られたトップリング回転モータ７１の電流を監視し、これらのパラメータに基づいて研磨パッド２２の寿命、すなわち減耗限界値を決定する。
【００４６】
研磨パッド２２の寿命は、具体的には、次のようにして決定される。１枚の基板が研磨されるたびに、変位センサ６０は研磨パッド２２の研磨面２２ａの高さを測定し、診断部４７は研磨パッド２２の高さの測定値および初期高さからパッド減耗量を算出する。また、診断部４７は、１枚の基板が研磨されるたびに、その基板の研磨中に取得されたテーブル回転モータ７０の電流の平均値およびトップリング回転モータ７１の電流の平均値を算出する。診断部４７は、さらにテーブル回転モータ７０の電流の平均値の移動平均値と、トップリング回転モータ７１の電流の平均値の移動平均値を算出する。
【００４７】
診断部４７は、得られたパッド減耗量と所定の管理値とを比較し、このパッド減耗量が所定の管理値を超えたか否かを判断する。この管理値は、研磨パッド２２の特性などに基づいて予め決定される。パッド減耗量が上記管理値を超えた場合は、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値が所定の第２の設定値を下回った否かを判断する。トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値が所定の第２の設定値を下回ったとき、診断部４７は、研磨パッド２２がその寿命に達したと判断する。
【００４８】
トップリング回転モータ７１の電流およびテーブル回転モータ７０の電流を用いた研磨パッド２２の寿命の判断は、次のように行なってもよい。パッド減耗量が上記管理値に達すると、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値とトップリング回転モータ７１の電流の移動平均値との差が、所定の設定値以下であるか否かを判断し、上記差が所定の設定値以下であるとき、診断部４７は、研磨パッド２２がその寿命に達したと判断する。
【００４９】
さらに別の例では、パッド減耗量が上記管理値に達すると、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値の変化率とテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値の変化率との差が所定の設定値よりも大きいか否かを判断する。上記差が所定の設定値を上回ったとき、診断部４７は、研磨パッド２２がその寿命に達したと判断する。
【００５０】
なお、テーブル回転モータ７０の電流の平均値とトップリング回転モータ７１の電流の平均値の変動が小さい場合もあり得る。したがって、上記移動平均値を求めずに、テーブル回転モータ７０の電流の平均値およびトップリング回転モータ７１の電流の平均値を使用して、上述の方法に従って研磨パッド２２の寿命を判断してもよい。
【００５１】
以下、研磨パッド２２の寿命を決定する方法について図８を参照してより詳細に説明する。図８は、研磨パッド２２の寿命を決定する方法を示すフローチャートである。ステップ１では、ｎ枚目の基板が研磨された後、ドレッサ５０の揺動中に変位センサ６０により研磨パッド２２の高さを複数の計測点で計測し、診断部４７は研磨パッド２２の高さの測定値の平均値を算出して、ｎ枚目の基板研磨後の研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）を決定する。研磨パッド２２の高さＨは、研磨パッド２２がドレッシングされるたびに取得される。
【００５２】
ステップ２では、現在の基板の枚数ｎが所定の数よりも大きいか否かが診断部４７によって決定される。本実施形態では、この所定の数は３０に設定されている。基板の枚数ｎが３０以下である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、基板の枚数ｎが３０よりも大きい場合は、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）の移動平均が診断部４７により求められる（ステップ３）。具体的には、所定枚数分の基板に対応する研磨パッド２２の高さＨの複数の値から移動平均値が求められる。本実施形態では、ｎ枚目の基板（現在の基板）からｎ−３０枚目の基板（先行して研磨された基板）までの直近の複数の基板に対応する研磨パッド２２の高さ（Ｈ（ｎ），…，Ｈ（ｎ−３０））が時系列データとして定義され、この時系列データの平均値、すなわち移動平均値Ｈｍａ（ｎ）が診断部４７により算出される。すなわち、診断部４７は、現在の基板（ｎ枚目の基板）に対応する研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）が得られるたびに、直近３１枚の基板に対応する研磨パッド２２の高さ（Ｈ（ｎ），…，Ｈ（ｎ−３０））の移動平均値Ｈｍａ（ｎ）を算出する。
【００５３】
図９は、研磨パッド２２の高さＨおよび研磨パッド２２の高さの移動平均値Ｈｍａの変化を示すグラフである。図９のグラフの横軸は、ドレッシング累積時間を表している。移動平均値Ｈｍａは、上述したように、直近３１枚の基板に対応したパッド高さの値からなる時系列データの平均値を示している。図９から分かるように、研磨パッド２２の高さＨは大きくばらつき、そのばらつきの大きさは１００μｍを超えている。一方、研磨パッド２２の高さの移動平均値Ｈｍａはばらつきが小さく、研磨パッド２２の高さＨの値が平滑化されているのが分かる。研磨パッド２２の高さＨおよびその移動平均値Ｈｍａは、研磨パッド２２がドレッシングされるたびに取得される。なお、１つの移動平均値Ｈｍａの算出に使用される時系列データの数は３１に限られず、適宜決定することができる。また、研磨パッド２２の高さＨのばらつきが小さい場合は、移動平均値Ｈｍａを算出することは不要である。この場合は、研磨パッド２２の減耗量は、研磨パッド２２の高さＨおよび初期高さから求められる。
【００５４】
図８に戻り、ステップ４では、ｎ枚目の基板（現在の基板）に対応する移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と、ｎ−３０枚目の基板に対応する移動平均値Ｈｍａ（ｎ−３０）との差の絶対値|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−３０）|が、診断部４７によって求められる。そして、診断部４７は、得られた差の絶対値が所定のしきい値以下であるか否かを決定する。この例では、しきい値として１００μｍが設定されている。ステップ５では、差異|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−３０）|が１００μｍ以下の場合は、研磨パッド２２の減耗量の算出に、研磨パッド２２の初期高さＨ０がそのまま使用される（Ｈ０＝Ｈ０）。一方、差異|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−３０）|が１００μｍよりも大きい場合は、研磨パッド２２の初期高さＨ０の値として、移動平均値Ｈｍａ（ｎ）が用いられる（Ｈ０＝Ｈｍａ（ｎ））。なお、ステップ４およびステップ５は、研磨パッド２２が交換されたか否かを判断するためのステップである。研磨パッド２２の交換時間が装置情報から得られる場合は、これらのステップを省略し、初期高さＨ０を更新してもよい。
【００５５】
ステップ６では、診断部４７は、現在の移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と研磨パッド２２の初期高さＨ０との間の差異を算出することで現在の研磨パッド２２の減耗量を求め、得られた減耗量が所定の管理値よりも大きいか否かを決定する。本実施形態では、管理値は６００μｍに設定されており、この管理値は研磨パッド２２の特性などに基づいて予め決定される。
【００５６】
研磨パッド２２の減耗量が所定の管理値以下の場合、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について同様の処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、研磨パッド２２の減耗量が所定の管理値を上回った場合、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流およびトップリング回転モータ７１の電流の変化に基づいて、研磨レートを評価する（ステップ７）。この研磨レートの評価方法について、図１０を参照して説明する。診断部４７は、ｎ枚目の基板の研磨中に測定されたトップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）を求める。ここで、Ｔ１（ｎ），Ｔ２（ｎ）は、過去のデータの代表値など（最大値、最小値）でスケーリング化してもよい。さらに、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）を求める。
【００５７】
モータ７１，７０の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ），Ｔ２ｍａ（ｎ）は、上述した研磨パッド２２の高さの移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と同様にして求められる。すなわち、所定の枚数分の基板に対応するトップリング回転モータ７１の電流の平均値（Ｔ１（ｎ），Ｔ１（ｎ-１），…，Ｔ１（ｎ-Ｎ））から移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）が求められ、同様に、所定の枚数分の基板に対応するテーブル回転モータ７０の電流の平均値（Ｔ２（ｎ），Ｔ２（ｎ-１），…，Ｔ２（ｎ-Ｎ））から移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）が求められる。Ｎは適宜決定することができる。
【００５８】
次に、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）が所定の第１の設定値Ｐ１を上回ったか否かを決定する。トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）が第１の設定値Ｐ１以下である場合（Ｔ１ｍａ（ｎ）≦Ｐ１）は、研磨レートが良好であると判断される。一方、移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）が第１の設定値Ｐ１を上回った場合（Ｔ１ｍａ（ｎ）＞Ｐ１）は、診断部４７は、さらに、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）が所定の第２の設定値Ｐ２を下回った否かを判断する。
【００５９】
テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）が第２の設定値Ｐ２以上である場合は（Ｔ２ｍａ（ｎ）≧Ｐ２）、研磨レートが良好であると判断される。一方、移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）が第２の設定値Ｐ２を下回った場合は（Ｔ２ｍａ（ｎ）＜Ｐ２）、研磨レートが低下したと判断される。図８に戻って、研磨レートが低下したと判断されると、診断部４７は、研磨パッド２２がその寿命に達したと判断し、図示しない警報装置に研磨パッド２２の交換通知を発信し、この警報装置にアラームを発生させる。
【００６０】
研磨パッド２２の交換通知を発信した後、診断部４７は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。
【００６１】
図１１は、研磨レートの評価の他の例を示すフローチャートである。まず、診断部４７は、ｎ枚目の基板の研磨中に測定されたトップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）を求める。さらに、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）を求める。
【００６２】
次に、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）とトップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）との差が、所定の設定値Ｐ３以下であるか否かを判断する。上記差が所定の設定値以下であるとき（Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ）≦Ｐ３）、診断部４７は、研磨レートが低下した、すなわち研磨パッド２２が寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にアラームを発生させる。一方、上記差が所定の設定値よりも大きいときは（Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ）＞Ｐ３）、診断部４７は研磨レートが良好であると判断し、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。
【００６３】
図１２は、研磨レートの評価のさらに他の例を示すフローチャートである。まず、診断部４７は、ｎ枚目の基板（現在の基板）の研磨中に測定されたトップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）を求める。さらに、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）を求める。
【００６４】
次に、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）と、ｎ−Δｎ枚目の基板（先行する基板）の研磨後に算出されたトップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔｍａ１（ｎ−Δｎ）との差（Ｔ１ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ−Δｎ））を求め、ｎ枚目の基板とｎ−Δｎ枚目の基板との間の基板の枚数差Δｎで上記差（Ｔ１ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ−Δｎ））を割り算することで、ｎ枚目の基板に関するトップリング回転モータ７１の電流の移動平均値の変化率Ｔ１´ｍａ（ｎ）を求める。つまり、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値の変化率Ｔ１´ｍａ（ｎ）は、次の式で表される。
Ｔ１´ｍａ（ｎ）＝{Ｔ１ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ−Δｎ）}／Δｎ （１）
なお、Ｔ１´ｍａ（ｎ）は、関数ｙ＝ｆ（ｘ）（ただし、ｙはＴ１ｍａ、ｘは基板数）におけるｎ点での微分値でもよい。
【００６５】
同様に、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）と、ｎ−Δｎ枚目の基板（先行する基板）の研磨後に算出されたテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔｍａ２（ｎ−Δｎ）との差（Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ２ｍａ（ｎ−Δｎ））を求め、ｎ枚目の基板とｎ−Δｎ枚目の基板との間の基板の枚数差Δｎで上記差（Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ２ｍａ（ｎ−Δｎ））を割り算することで、ｎ枚目の基板に関するテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値の変化率Ｔ２´ｍａ（ｎ）を求める。つまり、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値の変化率Ｔ２´ｍａ（ｎ）は、次の式で表される。
Ｔ２´ｍａ（ｎ）＝{Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ２ｍａ（ｎ−Δｎ）}／Δｎ （２）
なお、Ｔ２´ｍａ（ｎ）は、関数ｙ＝ｆ（ｘ）（ただし、ｙはＴ２ｍａ、ｘは基板数）におけるｎ点での微分値でもよい。
【００６６】
なお、本明細書において、電流の移動平均値の変化率とは、所定の基板枚数Δｎ当たりの電流の移動平均値の変化量をいう。Δｎは自然数であり、適宜設定される。この電流の移動平均値の変化率は、１枚の基板が研磨されるたびに診断部４７により算出される。
【００６７】
診断部４７は、次に、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値の変化率Ｔ１´ｍａ（ｎ）とテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値の変化率Ｔ２´ｍａ（ｎ）との差（Ｔ１´ｍａ（ｎ）−Ｔ２´ｍａ（ｎ））を求め、得られた差が所定の設定値Ｐ４より大きいか否かを決定する。得られた差が所定の設定値Ｐ４より大きい場合は（Ｔ１´ｍａ（ｎ）−Ｔ２´ｍａ（ｎ）＞Ｐ４）、診断部４７は、研磨レートが低下した、すなわち研磨パッド２２が寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にアラームを発生させる。一方、上記差が所定の設定値以下であるときは（Ｔ１´ｍａ（ｎ）−Ｔ２´ｍａ（ｎ）≦Ｐ４）、診断部４７は研磨レートが良好であると判断し、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。
【００６８】
研磨レートを評価するためのさらに別の例として、膜厚測定器を用いて研磨前後の膜厚を測定し、その膜厚の値と研磨時間とから研磨レートを算出し、予め定めた設定値と求めた研磨レートとを比較して、研磨レートの低下を判定してもよい。
【００６９】
図８に示した例では、モータ電流を用いた研磨レートの評価に基づいて研磨パッド２２の寿命が決定されているが、研磨レートの評価に加えて、面内均一性の評価に基づいて研磨パッド２２の寿命を決定してもよい。図１３は、図８に示す研磨パッドの寿命を決定する方法の変形例を示すフローチャートである。この例では、研磨レートの評価の後、面内均一性が評価される（ステップ８）。研磨レートの評価および面内均一性の評価の結果がいずれも良好である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、研磨レートの評価および面内均一性の評価のいずれか一方の結果が悪かった場合は、診断部４７は、研磨パッド２２が寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にアラームを発生させる。なお、研磨レートと面内均一性との間に相関がある場合は、図１３の点線で描かれた矢印に示すように、ステップ８の面内均一性の評価を省略してもよい。
【００７０】
ここで、面内均一性とは、基板の表面に形成されている膜が均一に研磨されているかどうかを示す指標である。この面内均一性は、基板を研磨した後に、インラインタイプまたはオフラインタイプの膜厚測定器（図示せず）によって実際に膜厚を測定することによって評価される。
【００７１】
図８および図１３に示す例では、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）からさらに移動平均値Ｈｍａ（ｎ）が求められ、この移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と初期高さＨ０とから研磨パッド２２の減耗量が求められる。しかしながら、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）の変動が小さい場合には、移動平均値Ｈｍａ（ｎ）を求めなくてもよい。この場合、図８のフローチャートは、図１４に示すように変更される。さらに、図１０〜図１２に示す例においても、電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ），Ｔ２ｍａ（ｎ）を求めずに、電流の平均値Ｔ１（ｎ），Ｔ２（ｎ）を用いて研磨レートを評価してもよい。例えば、図１０に示すフローチャートは図１５に示すように変更される。
【００７２】
研磨レートの低下は、研磨パッド２２の減耗のみならず、ドレッサ５０のドレッシング性能の低下によっても起こりうる。ドレッサ５０のドレッシング性能は、一般に、カットレートとして表される。カットレートとは、単位時間当たりにドレッサ５０が研磨パッドを削り取る量のことである。カットレートが低下すると、研磨パッド２２の研磨面２２ａがドレッシング（再生）されず、結果として研磨レートが低下する。このため、研磨パッド２２が減耗した場合と同様に、モータ７０，７１の電流は、図６（ｂ）に示すように、特徴的な変化を示す。したがって、モータ７０，７１の電流に基づいて、ドレッサ５０のドレッシング面５０ａの状態を診断し、その診断結果からドレッサ５０の寿命、すなわち交換時期を決定することができる。
【００７３】
以下、ドレッサ５０の寿命（交換時期）を決定する一実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は、ドレッサ５０の寿命を決定する方法を示すフローチャートである。ステップ１では、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）が診断部４７により求められ、ステップ２では、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）の移動平均値Ｈｍａ（ｎ）が求められる。研磨パッド２２の高さＨおよびその移動平均値Ｈｍａは、基板が研磨されるたびに取得される。
【００７４】
ステップ３では、現在の基板の枚数ｎが所定の数よりも大きいか否かが診断部４７によって決定される。本実施形態では、この所定の数は５０に設定されている。基板の枚数ｎが５０以下である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、基板の枚数ｎが５０よりも大きい場合は、ｎ枚目の基板（現在の基板）に対応する移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と、ｎ−５０枚目の基板に対応する移動平均値Ｈｍａ（ｎ−５０）との差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|＝|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−５０）|が、診断部４７によって求められる。ステップ４では、診断部４７は、得られた差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|が所定のしきい値以下であるか否かを決定する。この例では、所定のしきい値として１００μｍが設定されている。
【００７５】
差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|が１００μｍよりも大きい場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|が１００μｍ以下である場合は、研磨パッド２２のカットレートが所定の管理値よりも小さいか否かが診断部４７により決定される（ステップ５）。研磨パッド２２のカットレートは、上述した差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|を、研磨された基板５０枚当たりの総ドレッシング時間（ドレッシング時間の累積値）ΣΔｔで割り算することにより得られる。つまり、研磨パッド２２のカットレートは、次の式により求められる。
|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−５０）|／ΣΔｔ （３）
図１７は、研磨パッド２２の高さＨおよびカットレート|ΔＨｍａ|／ΣΔｔの変化を示すグラフである。
【００７６】
得られたカットレートが上記管理値以上である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、カットレートが上記管理値よりも小さい場合は、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流およびトップリング回転モータ７１の電流の変化に基づいて、研磨レートを評価する（ステップ６）。この研磨レートの評価は、図８に示すフローチャートでの研磨レートの評価と同様に行われるので、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
研磨レートが良好であると評価された場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、研磨レートが低下したと評価された場合は、診断部４７は、ドレッサ５０がその寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にドレッサ５０の交換通知を発信し、この警報装置にアラームを発生させる。ドレッサ５０の交換通知を発信した後、診断部４７は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。このようにして、ドレッサ５０の交換時期を、研磨パッド２２のカットレート、テーブル回転モータ７０の電流、およびトップリング回転モータ７１の電流に基づいて決定することができる。
【００７８】
なお、この実施形態においても、研磨パッド２２の高さの移動平均値Ｈｍａ（ｎ）を求めずに、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）からカットレートを決定してもよい。同様に、電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ），Ｔ２ｍａ（ｎ）を求めずに、電流の平均値Ｔ１（ｎ），Ｔ２（ｎ）を用いて研磨レートを評価してもよい。さらに、図１６の点線で描かれた矢印で示すように、カットレートが上記管理値よりも小さい場合は、診断部４７は、図示しない警報装置にアラームを発生させてもよい。
【００７９】
図１３に示す例と同様に、研磨レートの評価に加えて、面内均一性の評価に基づいてドレッサ５０の寿命を決定してもよい。図１８は、図１６に示すドレッサの寿命を決定する方法の変形例を示すフローチャートである。この例では、研磨レートの評価および面内均一性の評価の結果がいずれも良好である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、研磨レートの評価および面内均一性の評価のいずれか一方の結果が悪かった場合は、診断部４７は、研磨レートが低下した、すなわちドレッサ５０が寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にアラームを発生させる。
【００８０】
以上述べたように、本発明によれば、研磨パッドおよびドレッサの交換時期を、研磨レートの低下を示すトップリング回転モータおよびテーブル回転モータの電流の変化に基づいて正確に決定することができる。したがって、消耗品である研磨パッドおよびドレッサの交換頻度を少なくし、研磨装置のランニングコストを下げることができる。さらには、研磨パッドおよびドレッサの交換頻度が少なくなるので、研磨装置の稼働率を向上させることができる。なお、研磨パッドおよびドレッサの寿命とは、これら消耗品に起因して製品の歩留まりの低下に繋がるような研磨レートの低下、面内均一性の低下、または欠陥（ディフェクト）の増加が発生した状態をいう。
【００８１】
エアバッグを備えたトップリングは、トップリング２０の一つの構成例である。このタイプのトップリングは、トップリングの下面（基板保持面）を構成する１つまたは複数のエアバッグ内に加圧空気などの気体を供給し、その気体の圧力で基板を研磨パッド２２に対して押圧する。このようなトップリングを用いる場合は、モータの電流またはトルクに代えて、トップリングの基板保持面を構成するエアバッグに供給する気体の流量を測定し、その測定値から研磨パッドの状態を監視することもできる。具体的には、一枚ごとの基板の研磨中に得られる流量の最大レンジ（振動などで揺れる流量の波形のピークとピークとの間の大きさ）を測定し、その所定基板枚数Ｎの（移動）平均値と所定の管理値との比較を行なって研磨パッドの状態を診断する。例えば、得られた流量レンジの（移動）平均値が管理値に達したときに、研磨パッドがその寿命に達したと判断することができる。別の方法としては、流量の平均値を監視するのではなく、流量の周波数分析（ＦＦＴ）を行ない、その結果から研磨パッドの状態を判断することもできる。通常、気体の流量は、研磨テーブル１２の回転周期に従って変動する。したがって、エアバッグに供給される気体の流量の周波数分析（ＦＦＴ）を実施して、研磨テーブル１２の回転周期と同周期のパワースペクトル（流量振幅）を選択的に監視し、そのパワースペクトルと所定の管理値とを比較して研磨パッドの状態を診断することができる。また、選択した周波数以外の周波数でパワースペクトルの大きな値が発生した場合には、研磨パッドの寿命以外の問題が発生したと判断できる。つまり、異常の分類分けが可能となる。
【００８２】
図１９は、基板の複数の領域を独立に押圧する複数のエアバッグを備えたトップリングの一例を示す断面図である。トップリング２０は、トップリングシャフト１８に自由継手８０を介して連結されるトップリング本体８１と、トップリング本体８１の下部に配置されたリテーナリング８２とを備えている。トップリング本体８１の下方には、基板Ｗに当接する円形のメンブレン８６と、メンブレン８６を保持するチャッキングプレート８７とが配置されている。メンブレン８６とチャッキングプレート８７との間には、４つのエアバッグ（圧力室）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が設けられている。エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はメンブレン８６とチャッキングプレート８７とによって形成されている。中央のエアバッグＣ１は円形であり、他のエアバッグＣ２，Ｃ３，Ｃ４は環状である。これらのエアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、同心上に配列されている。
【００８３】
エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４にはそれぞれ流体路９１，９２，９３，９４を介して圧力調整部１００により加圧空気等の加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の内部圧力は互いに独立して変化させることが可能であり、これにより、基板Ｗの４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、および周縁部に対する押圧力を独立に調整することができる。また、トップリング２０の全体を昇降させることにより、リテーナリング８２を所定の押圧力で研磨パッド２２に押圧できるようになっている。
【００８４】
チャッキングプレート８７とトップリング本体８１との間にはエアバッグＣ５が形成され、このエアバッグＣ５には流体路９５を介して上記圧力調整部１００により加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。これにより、チャッキングプレート８７およびメンブレン８６全体が上下方向に動くことができる。流体路９１，９２，９３，９４，９５には、加圧流体の流量を測定する流量検出器Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５がそれぞれ設けられている。これらの流量検出器Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５の出力信号（すなわち流量の測定値）は診断部４７（図１参照）に送られるようになっている。
【００８５】
基板Ｗの周端部はリテーナリング８２に囲まれており、研磨中に基板Ｗがトップリング２０から飛び出さないようになっている。エアバッグＣ３を構成する、メンブレン８６の部位には開口が形成されており、エアバッグＣ３に真空を形成することにより基板Ｗがトップリング２０に吸着保持されるようになっている。また、このエアバッグＣ３に窒素ガスやクリーンエアなどを供給することにより、基板Ｗがトップリング２０からリリースされるようになっている。
【００８６】
研磨装置の制御部（図示せず）は、各エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に対応する位置にある計測点での研磨の進捗に基づいて、各エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の内部圧力の目標値を決定する。制御部は上記圧力調整部１００に指令信号を送り、エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の内部圧力が上記目標値に一致するように圧力調整部１００を制御する。複数のエアバッグを持つトップリング２０は、研磨の進捗に従って基板の表面上の各領域を独立に研磨パッド２２に押圧できるので、膜を均一に研磨することができる。
【００８７】
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に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１２ 研磨テーブル
１２ａ テーブル軸
１４，５８ 支軸
１６ トップリング揺動アーム
１８ トップリングシャフト
２０ トップリング
２２ 研磨パッド
２２ａ 研磨面
２４ 昇降機構
２５ ロータリージョイント
２８ ブリッジ
２９，５７ 支持台
３０，５６ 支柱
３２ ボールねじ
３２ａ ねじ軸
３２ｂ ナット
３８ ＡＣサーボモータ
４０ ドレッシングユニット
４７ 診断部
５０ ドレッサ
５０ａ ドレッシング面
５１ ドレッサシャフト
５２ ドレッサ回転モータ
５３ エアシリンダ
５５ 揺動アーム
６０ 変位センサ
６１ プレート
７０ テーブル回転モータ
７１ トップリング回転モータ
７５ テーブルモータ電流検出部
７６ トップリングモータ電流検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハなどの基板を研磨する研磨装置に関し、特に研磨パッドまたはドレッサの状態を診断して、その寿命を決定する機能を備えた研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、基板の表面の平坦化は非常に重要な工程とされる。表面の平坦化に用いられる代表的な技術は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ，Chemical Mechanical Polishing）である。この化学的機械的研磨では、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッドの研磨面上に供給しつつ基板を研磨面に摺接させて基板の表面を研磨する。
【０００３】
この化学的機械的研磨はＣＭＰ装置を用いて行われる。ＣＭＰ装置は、上面に研磨パッドを貼付した研磨テーブルと、基板を保持するトップリングとを備えている。基板の研磨中は、研磨テーブルおよびトップリングをその軸心周りにそれぞれ回転させながら、トップリングで基板を研磨パッドの研磨面に押圧し、基板と研磨パッドとを摺接させる。研磨パッドの研磨面には研磨液が供給され、基板と研磨パッドとの間に研磨液が存在した状態で基板が研磨される。基板の表面は、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用によって平坦化される。
【０００４】
基板の研磨を行なうと、研磨パッドの研磨面には砥粒や研磨屑が付着し、研磨性能が低下してくる。そこで、研磨パッドの研磨面を再生するために、ドレッサによるパッドドレッシングが行なわれる。ドレッサは、その下面に固定されたダイヤモンド粒子などの硬質の砥粒を有しており、このドレッサで研磨パッドの研磨面を削り取ることにより、研磨パッドの研磨面を再生する。
【０００５】
研磨パッドは、パッドドレッシングにより徐々に減耗していく。研磨パッドが減耗すると、意図した研磨性能が発揮されなくなるため、研磨パッドを定期的に交換することが必要となる。従来、研磨パッドの交換は、研磨された基板の枚数に基づいて決定されるのが一般的である。しかしながら、研磨された基板の枚数は、必ずしも研磨パッドの寿命を正確には反映していない。そのため、研磨性能を維持するために、本来のパッド寿命よりも早い時期に研磨パッドを交換しなければならなかった。また、このような頻繁な研磨パッドの交換は、ＣＭＰ装置の稼働率を低下させてしまう。
【０００６】
そこで、研磨パッドの頻繁な交換を回避するため、研磨パッドの表面の位置（パッド高さ）を測定し、その測定値に基づいて研磨パッドの減耗を監視する研磨装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このような研磨装置によれば、測定された研磨パッドの表面の位置、すなわち研磨パッドの減耗量に基づいて研磨パッドの寿命を判断することが可能である。
【０００７】
しかしながら、研磨パッドの厚さや、研磨パッドの表面に形成されている溝の深さは、研磨パッドごとに異なっていることがある。このため、研磨パッドの表面の位置から研磨パッドの寿命を正確に決定することが困難であった。
【０００８】
また、ドレッサの砥粒もパッドドレッシングにより徐々に減耗する。ドレッサのドレッシング性能の低下は、研磨パッドの研磨性能の低下につながるため、研磨パッドと同様に、ドレッサを定期的に交換する必要がある。このように、研磨パッドおよびドレッサは、研磨装置の消耗品であり、最近ではこれら消耗品のコストをできるだけ削減する要請が高まっている。消耗品のコスト削減を実現するために、研磨パッドおよびドレッサの交換時期、すなわちそれらの寿命を正確に決定することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３５５７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、研磨パッドの寿命を正確に決定することができ、研磨パッドの交換頻度を少なくすることができる研磨装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、ドレッサの寿命を正確に決定することができ、ドレッサの交換頻度を少なくすることができる研磨装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した第１の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする研磨装置である。
【００１２】
上述した第２の目的を達成するために、本発明の第２の態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量および所定の研磨基板枚数当たりの総ドレッシング時間から前記研磨パッドのカットレートを算出し、さらに前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする研磨装置である。
【発明の効果】
【００１３】
研磨パッドが減耗してその研磨性能が低下すると、後述するように、基板の研磨中、研磨テーブルを回転させるモータ電流（トルク）およびトップリングを回転させるモータ電流（トルク）に特徴的な変化が現われる。上述した本発明の第１の態様によれば、研磨パッドの減耗量に加えて、研磨テーブルを回転させるモータ電流およびトップリングを回転させるモータ電流から研磨パッドの研磨面の状態を診断することができ、その診断結果から研磨パッドの寿命を正確に決定することができる。
【００１４】
また、ドレッサのドレッシング性能が低下すると、研磨パッドが減耗したときと同様に、基板の研磨中に研磨テーブルを回転させるモータ電流（トルク）およびトップリングを回転させるモータ電流（トルク）に特徴的な変化が現われる。上述した本発明の第２の態様によれば、研磨パッドのカットレート（ドレッサにより削り取られる研磨パッドの単位時間当たりの量）に加えて、研磨テーブルを回転させるモータ電流およびトップリングを回転させるモータ電流からドレッサのドレッシング面の状態を診断することができ、その診断結果からドレッサの寿命を正確に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における研磨装置を示す模式図である。
【図２】変位センサによって測定された研磨パッドの高さを示すグラフである。
【図３】研磨パッドの減耗量と研磨された基板枚数との関係を示すグラフである。
【図４】研磨パッドの減耗量と研磨パッドの交換周期を示すグラフである。
【図５】トップリングおよび研磨テーブルを回転させるモータの電流を検出する構造を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）は、研磨パッドの減耗量が許容範囲内にあるときの、トップリング回転モータおよびテーブル回転モータの電流を示すグラフであり、図６（ｂ）は、研磨パッドの減耗量が許容範囲を超えたときの、トップリング回転モータおよびテーブル回転モータの電流を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、研磨パッドの減耗量が許容範囲内にあるときの、研磨された基板の実際の膜厚と予め設定された目標膜厚との差異を示すグラフであり、図７（ｂ）は、研磨パッドの減耗量が許容範囲を超えたときの、研磨された基板の実際の膜厚と予め設定された目標膜厚との差異を示すグラフである。
【図８】研磨パッドの寿命を決定する方法を示すフローチャートである。
【図９】研磨パッドの高さおよび研磨パッドの高さの移動平均値の変化を示すグラフである。
【図１０】研磨レートの評価を説明するフローチャートである。
【図１１】研磨レートの評価の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】研磨レートの評価のさらに他の例を示すフローチャートである。
【図１３】図８に示す研磨パッドの寿命を決定する方法の変形例を示すフローチャートである。
【図１４】図８に示す研磨パッドの寿命を決定する方法の別の変形例を示すフローチャートである。
【図１５】図１０に示す研磨レートの評価を説明するフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図１６】ドレッサの寿命を決定する方法を示すフローチャートである。
【図１７】研磨パッドの高さおよびカットレートの変化を示すグラフである。
【図１８】図１６に示すドレッサの寿命を決定する方法の変形例を示すフローチャートである。
【図１９】基板の複数の領域を独立に押圧する複数のエアバッグを備えたトップリングの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態における研磨装置を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨テーブル１２と、支軸１４の上端に連結されたトップリング揺動アーム１６と、トップリング揺動アーム１６の自由端に取り付けられたトップリングシャフト１８と、トップリングシャフト１８の下端に連結された略円盤状のトップリング２０と、各種データを処理する診断部４７とを備えている。診断部４７は、図示しないが、データを記憶する記憶部と、該データを処理する演算処理部とを有している。図１においては図示しないが、トップリングシャフト１８は、タイミングベルト等の連結手段を介してトップリング回転モータに連結されて回転駆動されるようになっている。このトップリングシャフト１８の回転により、トップリング２０が矢印で示す方向にトップリングシャフト１８周りに回転するようになっている。
【００１７】
研磨テーブル１２は、テーブル軸１２ａを介してその下方に配置されるテーブル回転モータ７０に連結されており、このテーブル回転モータ７０により研磨テーブル１２がテーブル軸１２ａ周りに矢印で示す方向に回転駆動されるようになっている。この研磨テーブル１２の上面には研磨パッド２２が貼付されており、研磨パッド２２の上面２２ａが半導体ウェハなどの基板を研磨する研磨面を構成している。
【００１８】
トップリングシャフト１８は、上下動機構２４によりトップリング揺動アーム１６に対して上下動するようになっており、このトップリングシャフト１８の上下動によりトップリング２０がトップリング揺動アーム１６に対して上下動するようになっている。なお、トップリングシャフト１８の上端にはロータリージョイント２５が取り付けられている。
【００１９】
トップリング２０は、その下面に半導体ウェハなどの基板を保持できるように構成されている。トップリング揺動アーム１６は支軸１４を中心として旋回可能に構成されており、下面に基板を保持したトップリング２０は、トップリング揺動アーム１６の旋回により基板の受取位置から研磨テーブル１２の上方に移動される。そして、トップリング２０を下降させて基板を研磨パッド２２の上面（研磨面）２２ａに押圧する。基板の研磨中は、トップリング２０および研磨テーブル１２をそれぞれ回転させ、研磨テーブル１２の上方に設けられた研磨液供給ノズル（図示せず）から研磨パッド２２上に研磨液を供給する。このように、基板を研磨パッド２２の研磨面２２ａに摺接させて基板の表面を研磨する。
【００２０】
トップリングシャフト１８およびトップリング２０を昇降させる昇降機構２４は、軸受２６を介してトップリングシャフト１８を回転可能に支持するブリッジ２８と、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ３２と、支柱３０により支持された支持台２９と、支持台２９上に設けられたＡＣサーボモータ３８とを備えている。サーボモータ３８を支持する支持台２９は、支柱３０を介してトップリング揺動アーム１６に連結されている。
【００２１】
ボールねじ３２は、サーボモータ３８に連結されたねじ軸３２ａと、このねじ軸３２ａが螺合するナット３２ｂとを備えている。トップリングシャフト１８は、ブリッジ２８と一体となって昇降（上下動）するようになっている。したがって、サーボモータ３８を駆動すると、ボールねじ３２を介してブリッジ２８が上下動し、これによりトップリングシャフト１８およびトップリング２０が上下動する。
【００２２】
この研磨装置は、研磨テーブル１２の研磨面２２ａをドレッシングするドレッシングユニット４０を備えている。このドレッシングユニット４０は、研磨面２２ａに摺接されるドレッサ５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１の上端に設けられたエアシリンダ５３と、ドレッサシャフト５１を回転自在に支持するドレッサ揺動アーム５５とを備えている。ドレッサ５０の下面はドレッシング面５０ａを構成し、このドレッシング面５０ａは砥粒（例えば、ダイヤモンド粒子）から構成されている。エアシリンダ５３は、支柱５６により支持された支持台５７上に配置されており、これらの支柱５６はドレッサ揺動アーム５５に固定されている。
【００２３】
ドレッサ揺動アーム５５は図示しないモータに駆動されて、支軸５８を中心として旋回するように構成されている。ドレッサシャフト５１は、図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサシャフト５１の回転により、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに矢印で示す方向に回転するようになっている。エアシリンダ５３は、ドレッサシャフト５１を介してドレッサ５０を上下動させ、ドレッサ５０を所定の押圧力で研磨パッド２２の研磨面２２ａに押圧する。
【００２４】
研磨パッド２２の研磨面２２ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッサ５０はエアシリンダ５３により研磨面２２ａに押圧され、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面２２ａに供給される。この状態で、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転し、ドレッシング面５０ａを研磨面２２ａに摺接させる。さらに、ドレッサ揺動アーム５５を支軸５８を中心として旋回させてドレッサ５０を研磨面２２ａの半径方向に移動させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド２２が削り取られ、研磨面２２ａがドレッシング（再生）される。
【００２５】
この研磨装置では、このドレッサ５０の縦方向の位置を利用して研磨パッド２２の減耗量を測定する。すなわち、ドレッシングユニット４０はドレッサ５０の縦方向の変位を測定する変位センサ６０を備えている。この変位センサ６０は、研磨パッド２２の高さ（すなわち研磨面２２ａの高さ）を測定するパッド高さ測定器である。研磨パッド２２の高さとは、研磨パッド２２の上面（すなわち研磨面２２ａ）の高さであり、変位センサ６０は、その値の変化（変位）を測定する。そして、この変化（変位）が研磨パッド２２の減耗量である。変位の基準は装置内にはなく、最初に測定した研磨パッド２２の研磨面２２ａの高さが基準となる。すなわち、基準は研磨パッドごとの固有の値であり、研磨パッドごとに基準を測定する。
【００２６】
ドレッサシャフト５１にはプレート６１が固定されており、ドレッサ５０の上下動にともなって、プレート６１が上下動するようになっている。変位センサ６０はプレート６１に固定されており、プレート６１の変位を測定することによりドレッサ５０の変位を測定する。すなわち、変位センサ６０は、該変位センサ６０の下端とドレッサ揺動アーム５５の上面との相対変位を測定できるように構成されている。
【００２７】
エアシリンダ５３を駆動すると、ドレッサ５０、ドレッサシャフト５１、プレート６１、および変位センサ６０が一体に上下動するようになっている。一方、ドレッサ揺動アーム５５の上下方向の位置は固定である。変位センサ６０は、ドレッサ揺動アーム５５の上面に対するドレッサ５０の縦方向の変位を測定することにより、研磨パッド２２の研磨面２２ａの高さを間接的に測定する。なお、この例では、変位センサ６０として接触式変位センサが用いられているが、非接触式変位センサを用いてもよい。具体的には、リニアスケール、レーザ式センサ、超音波センサ、または渦電流式センサなどを変位センサ６０として用いることができる。また、変位センサに代えて、２点間の距離を測定する距離センサを用いてもよい。
【００２８】
研磨パッド２２の減耗量は、次のようにして求められる。まず、エアシリンダ５３を駆動させてドレッサ５０を、初期ドレッシング済の研磨パッド２２の研磨面２２ａに当接させる。この状態で、変位センサ６０はドレッサ５０の初期位置（初期高さ）を測定し、その初期位置（初期高さ）を診断部４７に記憶する。そして、１つの、または複数の基板の研磨処理が終了した後、再びドレッサ５０を研磨面２２ａに当接させ、この状態でドレッサ５０の位置を測定する。ドレッサ５０の位置は研磨パッド２２の減耗量に応じて下方に変位するため、診断部４７は、上記初期位置と研磨後のドレッサ５０の位置との差異を求めることで、研磨パッド２２の減耗量を求めることができる。
【００２９】
ドレッシングユニット４０は、基板を研磨する毎に研磨パッド２２のドレッシングを行なう。なお、通常は、１枚の基板を研磨する毎に研磨パッド２２のドレッシングを行なう。ドレッシングは、基板研磨の前または後、あるいは基板の研磨中に実施される。また、基板研磨の前または後、および基板の研磨中にドレッシングが実施される場合もある。研磨パッド２２の減耗量の算出には、いずれかのドレッシング時に取得された変位センサ６０の測定値が使用される。
【００３０】
ドレッサ５０は、ドレッサ揺動アーム５５の揺動により、ドレッシング中研磨パッド２２上をその半径方向に揺動（スキャン）する。研磨パッド２２の高さの測定値は、変位センサ６０から診断部４７に送られ、ここでドレッシング中の研磨パッド２２の高さの測定値の平均が求められる。なお、１回のドレッシング動作につき、ドレッサ５０は、１回または複数回研磨パッド２２上を往復（スキャン）する。
【００３１】
図２は、変位センサ６０によって測定された研磨パッド２２の高さを示すグラフである。図２のグラフにおいて、縦軸は研磨パッド２２の研磨面２２ａの高さを表し、横軸は時間を表している。時間ｔ１は、ドレッサ５０が研磨パッド２２に向かって下降し始めた時点を示し、時間ｔ２’は、ドレッサ５０が研磨パッド２２からの上昇を完了した時点を示している。したがって、図２のグラフは、研磨パッド２２のドレッシングが時間ｔ１から時間ｔ２’までの間に行なわれたことを示している。変位センサ６０は、ドレッサ５０がドレッサ揺動アーム５５の揺動により研磨面２２ａ上を移動している間に研磨パッド２２の高さを測定して複数の測定値を取得し、診断部４７は、得られた測定値に基づいて研磨パッド２２の高さを決定する。
【００３２】
しかしながら、図２から分かるように、ドレッサ５０が研磨パッド２２に接触し始めたドレッシング初期段階、およびドレッサ５０が研磨パッド２２から離間し始めたドレッシング最終段階において取得された測定値は、研磨パッド２２の高さを正確には反映していない。そこで、診断部４７は、ドレッサ５０が研磨パッド２２に接触してから離間するまでに取得された研磨パッド２２の高さの測定値から、予め定められたドレッシング初期期間Δｔ１とドレッシング最終期間Δｔ２に取得された測定値を除去して、研磨パッド２２の高さを反映したパッド高さ測定値を取得し、このパッド高さ測定値の平均値を求める。このように、ドレッシングの初期期間Δｔ１および最終期間Δｔ２を除くドレッシング期間Δｔ中に取得された測定値のみが使用されて研磨パッド２２の高さが求められる。
【００３３】
ドレッシング時間内におけるドレッシング初期期間Δｔ１およびドレッシング最終期間Δｔ２は、次のようにして特定することができる。図２に示す一点鎖線は、ドレッサ５０のドレッシング位置信号を表している。このドレッサ５０のドレッシング位置信号は、ドレッサ５０のドレッシング位置を決定する信号であり、図２に示すドレッシング位置信号は、時間ｔ１から時間ｔ２までの所定期間において、ドレッサ５０が研磨パッド２２をドレッシングすることを示している。ドレッサ５０は、このドレッシング位置信号に基づいて上下動およびスキャン動作を行なう。ドレッシング初期期間Δｔ１は、ドレッサ５０の下降開始点を示すドレッシング位置信号の時間ｔ１を基準として決定することができる。すなわち、ドレッシング初期期間Δｔ１は、ドレッシング開始点を示すドレッシング位置信号の時間ｔ１から始まる所定の固定時間である。同様に、ドレッシング最終期間Δｔ２は、ドレッサ５０の上昇開始点を示すドレッシング位置信号の時間ｔ２を基準として決定することができる。すなわち、ドレッシング最終期間Δｔ２は、ドレッシング終了点を示すドレッシング位置信号の時間ｔ２から始まる所定の固定時間である。
【００３４】
診断部４７は、１回のドレッシング動作中に取得された複数の測定値の平均値を求め、得られた平均値を研磨パッド２２の高さとして決定する。さらに、診断部４７は、得られた研磨パッド２２の高さと予め求められた研磨パッド２２の初期高さとの間の差異を算出することにより、研磨パッド２２の減耗量を取得する。
【００３５】
図３は、研磨パッド２２の減耗量と研磨された基板枚数との関係を示すグラフである。図３のグラフにおいて、縦軸は、変位センサ６０の測定値から得られた研磨パッド２２の減耗量を表し、横軸は、研磨された基板の枚数を表している。横軸の基板の枚数は、時間としても表すことができる。したがって、図３のグラフの傾きは、単位時間当たりの研磨パッド２２の減耗量を示している。
【００３６】
図４は、研磨パッドの減耗量と研磨パッドの交換周期を示すグラフである。図４のグラフの縦軸は研磨パッドの減耗量を表し、横軸は研磨された基板の枚数を表している。図４に示すように、従来では、図４に示すように、研磨パッド２２の減耗量がその限界レベルに達する前に研磨パッド２２が交換されていた。したがって、研磨パッド２２の減耗量の限界レベルが正確に把握できれば、研磨パッド２２の寿命を約１０％以上延ばすことができることが期待される。
【００３７】
本実施形態では、変位センサ（パッド高さセンサ）６０によって測定される研磨パッド２２の減耗量に加えて、研磨パッド２２の減耗に起因して変化するいくつかのパラメータに基づいて、研磨パッド２２の寿命を決定する。具体的には、監視すべきパラメータとして、トップリング２０および研磨テーブル１２の回転に必要なモータ電流（トルク）が使用される。
【００３８】
図５は、トップリング２０および研磨テーブル１２を回転させるモータの電流を検出する構造を示す模式図である。図５に示すように、研磨テーブル１２はテーブル回転モータ７０によって回転駆動され、トップリング２０はトップリング回転モータ７１によって回転駆動される。テーブル回転モータ７０およびトップリング回転モータ７１には、モータ電流を検出するテーブルモータ電流検出部７５およびトップリングモータ電流検出部７６がそれぞれ接続されている。なお、これら電流検出部７５，７６を設けずに、モータ７０，７１にそれぞれ接続されたモータドライバ（図示せず）から出力される電流を診断部４７が監視することもできる。
【００３９】
基板Ｗの研磨中は、基板Ｗの表面と研磨パッド２２の研磨面２２ａとが摺接するため、基板Ｗと研磨パッド２２との間には摩擦力が生じる。一般に、基板Ｗの研磨レート（単位時間当たりの基板の膜の除去量、除去レートともいう）は、この摩擦力に依存する。すなわち、基板Ｗと研磨パッド２２との間の摩擦力が小さくなると、基板Ｗの研磨レートが低下する。この摩擦力は抵抗トルクとしてテーブル回転モータ７０およびトップリング回転モータ７１に作用する。したがって、基板Ｗと研磨パッド２２との間の摩擦力の変化はテーブル回転モータ７０およびトップリング回転モータ７１にかかるトルク変化として検出することができる。さらに、このトルク変化は、テーブル回転モータ７０およびトップリング回転モータ７１の電流の変化として検出することができる。本実施形態では、基板Ｗの研磨中に研磨テーブル１２およびトップリング２０の回転速度を維持させるために必要なモータ７０，７１の電流（すなわち、トルク電流）は、テーブルモータ電流検出部７５およびトップリングモータ電流検出部７６によって検出される。なお、上述したように、基板Ｗの研磨中に研磨テーブル１２およびトップリング２０の回転速度を維持させるために必要なモータ７０，７１の電流（すなわち、トルク電流）は、モータ７０，７１に接続されたモータドライバから検出することもできる。また、これらの例にかぎらず、モータ７０，７１の電流（トルク電流）は、いかなる公知の技術を使って検出してもよい。以下の説明では、モータ電流を用いて記載するが、モータ電流をモータトルクに置き換えてもよい。モータのトルクはモータ電流から求めてもよく、またはモータ駆動用のドライバから出力（モニタ）されるトルク値、電流値を用いてもよい。
【００４０】
図６（ａ）は、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲内にあるときの、トップリング回転モータ７１およびテーブル回転モータ７０の電流を示すグラフであり、図６（ｂ）は、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲を超えたときの、トップリング回転モータ７１およびテーブル回転モータ７０の電流を示すグラフである。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すモータ電流は、１枚の基板を研磨するたびに得られるモータ電流の測定値の平均値をプロットすることにより描かれている。
【００４１】
本実施形態では、１枚の基板が研磨されるたびに、研磨中におけるテーブル回転モータ７０の電流の平均値およびトップリング回転モータ７１の電流の平均値が診断部４７によって求められる。正確な電流の平均値を求めるために、研磨テーブル１２およびトップリング２０が、実質的に一定の回転速度でそれぞれ回転しているときに取得されたテーブル回転モータ７０の電流の平均値およびトップリング回転モータ７１の電流の平均値を算出することが好ましい。ここで、実質的に一定の回転速度とは、例えば、設定速度の±１０％の範囲内の回転速度である。
【００４２】
図６（ａ）と図６（ｂ）との対比から分かるように、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲を超えると、テーブル回転モータ７０の電流は大きく減少し、トップリング回転モータ７１の電流は大きく上昇する。これは次の理由によると考えられる。通常、基板の研磨中、研磨テーブル１２とトップリング２０は、図１に示すように、同じ方向に回転し、それぞれの回転速度もほぼ同じである。このため、トップリング２０には研磨テーブル１２のつれ回りトルクが作用し、トップリング２０は研磨テーブル１２の回転によってある程度回転させられる。研磨面２２ａによる基板の研磨ができなくなるまで研磨パッド２２の減耗が進行すると、研磨テーブル１２の負荷が低下し、その結果、テーブル回転モータ７０の電流が低下する（すなわち、研磨テーブル１２の回転速度維持のために必要なトルクが低下する）。一方、トップリング２０には、研磨テーブル１２のつれ回りトルクが作用しなくなるので、トップリング２０の回転速度維持のためにトップリング回転モータ７１の電流が増加する（すなわち、トップリング２０の回転速度維持のために必要なトルクが増加する）。
【００４３】
図７（ａ）は、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲内にあるときの、研磨された基板の実際の膜厚と予め設定された目標膜厚との差異を示すグラフであり、図７（ｂ）は、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲を超えたときの、研磨された基板の実際の膜厚と予め設定された目標膜厚との差異を示すグラフである。図７（ａ）のグラフは図６（ａ）のグラフに対応し、図７（ｂ）のグラフは図６（ｂ）のグラフに対応している。また、図７（ｂ）中のＡ点は、図６（ｂ）中のＡ点に対応している。図７（ａ）から分かるように、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲内にあるときは、研磨された基板の膜厚と目標膜厚との差異は小さい。一方、図７（ｂ）に示すように、研磨パッド２２の減耗量が許容範囲を超えると、研磨された基板の膜厚と目標膜厚との差異が大きくなる。したがって、研磨パッド２２の研磨性能が維持される限りにおいて、研磨パッド２２の交換時期をできるだけ延ばすことが好ましい。
【００４４】
上述したように、本実施形態では、研磨パッド２２の寿命を決定するパラメータとして、研磨パッド２２の減耗量に加えて、研磨テーブル１２のモータ７０の電流、およびトップリング２０のモータ７１の電流が使用される。研磨パッド２２が減耗して研磨レートが大きく低下すると、図６（ｂ）に示すように、モータ７０，７１の電流が特徴的な変化を示す。したがって、モータ７０，７１の電流は、研磨レートの低下を示すパラメータということもできる。
【００４５】
診断部４７は、研磨パッド２２の減耗量と、モータ７０，７１の電流によって示される研磨レートの変化とに基づいて、研磨パッド２２の研磨面２２ａの状態を診断し、その診断結果から、研磨パッド２２の寿命、すなわち交換時期を決定する。すなわち、診断部４７は、変位センサ６０の測定値から算出される研磨パッド２２の減耗量と、テーブルモータ電流検出部７５（またはテーブル回転モータ７０のモータドライバ）から得られたテーブル回転モータ７０の電流と、トップリングモータ電流検出部７６（またはトップリング回転モータ７１のモータドライバ）から得られたトップリング回転モータ７１の電流を監視し、これらのパラメータに基づいて研磨パッド２２の寿命、すなわち減耗限界値を決定する。
【００４６】
研磨パッド２２の寿命は、具体的には、次のようにして決定される。１枚の基板が研磨されるたびに、変位センサ６０は研磨パッド２２の研磨面２２ａの高さを測定し、診断部４７は研磨パッド２２の高さの測定値および初期高さからパッド減耗量を算出する。また、診断部４７は、１枚の基板が研磨されるたびに、その基板の研磨中に取得されたテーブル回転モータ７０の電流の平均値およびトップリング回転モータ７１の電流の平均値を算出する。診断部４７は、さらにテーブル回転モータ７０の電流の平均値の移動平均値と、トップリング回転モータ７１の電流の平均値の移動平均値を算出する。
【００４７】
診断部４７は、得られたパッド減耗量と所定の管理値とを比較し、このパッド減耗量が所定の管理値を超えたか否かを判断する。この管理値は、研磨パッド２２の特性などに基づいて予め決定される。パッド減耗量が上記管理値を超えた場合は、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値が所定の第２の設定値を下回った否かを判断する。トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値が所定の第２の設定値を下回ったとき、診断部４７は、研磨パッド２２がその寿命に達したと判断する。
【００４８】
トップリング回転モータ７１の電流およびテーブル回転モータ７０の電流を用いた研磨パッド２２の寿命の判断は、次のように行なってもよい。パッド減耗量が上記管理値に達すると、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値とトップリング回転モータ７１の電流の移動平均値との差が、所定の設定値以下であるか否かを判断し、上記差が所定の設定値以下であるとき、診断部４７は、研磨パッド２２がその寿命に達したと判断する。
【００４９】
さらに別の例では、パッド減耗量が上記管理値に達すると、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値の変化率とテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値の変化率との差が所定の設定値よりも大きいか否かを判断する。上記差が所定の設定値を上回ったとき、診断部４７は、研磨パッド２２がその寿命に達したと判断する。
【００５０】
なお、テーブル回転モータ７０の電流の平均値とトップリング回転モータ７１の電流の平均値の変動が小さい場合もあり得る。したがって、上記移動平均値を求めずに、テーブル回転モータ７０の電流の平均値およびトップリング回転モータ７１の電流の平均値を使用して、上述の方法に従って研磨パッド２２の寿命を判断してもよい。
【００５１】
以下、研磨パッド２２の寿命を決定する方法について図８を参照してより詳細に説明する。図８は、研磨パッド２２の寿命を決定する方法を示すフローチャートである。ステップ１では、ｎ枚目の基板が研磨された後、ドレッサ５０の揺動中に変位センサ６０により研磨パッド２２の高さを複数の計測点で計測し、診断部４７は研磨パッド２２の高さの測定値の平均値を算出して、ｎ枚目の基板研磨後の研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）を決定する。研磨パッド２２の高さＨは、研磨パッド２２がドレッシングされるたびに取得される。
【００５２】
ステップ２では、現在の基板の枚数ｎが所定の数よりも大きいか否かが診断部４７によって決定される。本実施形態では、この所定の数は３０に設定されている。基板の枚数ｎが３０以下である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、基板の枚数ｎが３０よりも大きい場合は、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）の移動平均が診断部４７により求められる（ステップ３）。具体的には、所定枚数分の基板に対応する研磨パッド２２の高さＨの複数の値から移動平均値が求められる。本実施形態では、ｎ枚目の基板（現在の基板）からｎ−３０枚目の基板（先行して研磨された基板）までの直近の複数の基板に対応する研磨パッド２２の高さ（Ｈ（ｎ），…，Ｈ（ｎ−３０））が時系列データとして定義され、この時系列データの平均値、すなわち移動平均値Ｈｍａ（ｎ）が診断部４７により算出される。すなわち、診断部４７は、現在の基板（ｎ枚目の基板）に対応する研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）が得られるたびに、直近３１枚の基板に対応する研磨パッド２２の高さ（Ｈ（ｎ），…，Ｈ（ｎ−３０））の移動平均値Ｈｍａ（ｎ）を算出する。
【００５３】
図９は、研磨パッド２２の高さＨおよび研磨パッド２２の高さの移動平均値Ｈｍａの変化を示すグラフである。図９のグラフの横軸は、ドレッシング累積時間を表している。移動平均値Ｈｍａは、上述したように、直近３１枚の基板に対応したパッド高さの値からなる時系列データの平均値を示している。図９から分かるように、研磨パッド２２の高さＨは大きくばらつき、そのばらつきの大きさは１００μｍを超えている。一方、研磨パッド２２の高さの移動平均値Ｈｍａはばらつきが小さく、研磨パッド２２の高さＨの値が平滑化されているのが分かる。研磨パッド２２の高さＨおよびその移動平均値Ｈｍａは、研磨パッド２２がドレッシングされるたびに取得される。なお、１つの移動平均値Ｈｍａの算出に使用される時系列データの数は３１に限られず、適宜決定することができる。また、研磨パッド２２の高さＨのばらつきが小さい場合は、移動平均値Ｈｍａを算出することは不要である。この場合は、研磨パッド２２の減耗量は、研磨パッド２２の高さＨおよび初期高さから求められる。
【００５４】
図８に戻り、ステップ４では、ｎ枚目の基板（現在の基板）に対応する移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と、ｎ−３０枚目の基板に対応する移動平均値Ｈｍａ（ｎ−３０）との差の絶対値|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−３０）|が、診断部４７によって求められる。そして、診断部４７は、得られた差の絶対値が所定のしきい値以下であるか否かを決定する。この例では、しきい値として１００μｍが設定されている。ステップ５では、差異|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−３０）|が１００μｍ以下の場合は、研磨パッド２２の減耗量の算出に、研磨パッド２２の初期高さＨ０がそのまま使用される（Ｈ０＝Ｈ０）。一方、差異|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−３０）|が１００μｍよりも大きい場合は、研磨パッド２２の初期高さＨ０の値として、移動平均値Ｈｍａ（ｎ）が用いられる（Ｈ０＝Ｈｍａ（ｎ））。なお、ステップ４およびステップ５は、研磨パッド２２が交換されたか否かを判断するためのステップである。研磨パッド２２の交換時間が装置情報から得られる場合は、これらのステップを省略し、初期高さＨ０を更新してもよい。
【００５５】
ステップ６では、診断部４７は、現在の移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と研磨パッド２２の初期高さＨ０との間の差異を算出することで現在の研磨パッド２２の減耗量を求め、得られた減耗量が所定の管理値よりも大きいか否かを決定する。本実施形態では、管理値は６００μｍに設定されており、この管理値は研磨パッド２２の特性などに基づいて予め決定される。
【００５６】
研磨パッド２２の減耗量が所定の管理値以下の場合、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について同様の処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、研磨パッド２２の減耗量が所定の管理値を上回った場合、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流およびトップリング回転モータ７１の電流の変化に基づいて、研磨レートを評価する（ステップ７）。この研磨レートの評価方法について、図１０を参照して説明する。診断部４７は、ｎ枚目の基板の研磨中に測定されたトップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）を求める。ここで、Ｔ１（ｎ），Ｔ２（ｎ）は、過去のデータの代表値など（最大値、最小値）でスケーリング化してもよい。さらに、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）を求める。
【００５７】
モータ７１，７０の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ），Ｔ２ｍａ（ｎ）は、上述した研磨パッド２２の高さの移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と同様にして求められる。すなわち、所定の枚数分の基板に対応するトップリング回転モータ７１の電流の平均値（Ｔ１（ｎ），Ｔ１（ｎ-１），…，Ｔ１（ｎ-Ｎ））から移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）が求められ、同様に、所定の枚数分の基板に対応するテーブル回転モータ７０の電流の平均値（Ｔ２（ｎ），Ｔ２（ｎ-１），…，Ｔ２（ｎ-Ｎ））から移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）が求められる。Ｎは適宜決定することができる。
【００５８】
次に、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）が所定の第１の設定値Ｐ１を上回ったか否かを決定する。トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）が第１の設定値Ｐ１以下である場合（Ｔ１ｍａ（ｎ）≦Ｐ１）は、研磨レートが良好であると判断される。一方、移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）が第１の設定値Ｐ１を上回った場合（Ｔ１ｍａ（ｎ）＞Ｐ１）は、診断部４７は、さらに、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）が所定の第２の設定値Ｐ２を下回った否かを判断する。
【００５９】
テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）が第２の設定値Ｐ２以上である場合は（Ｔ２ｍａ（ｎ）≧Ｐ２）、研磨レートが良好であると判断される。一方、移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）が第２の設定値Ｐ２を下回った場合は（Ｔ２ｍａ（ｎ）＜Ｐ２）、研磨レートが低下したと判断される。図８に戻って、研磨レートが低下したと判断されると、診断部４７は、研磨パッド２２がその寿命に達したと判断し、図示しない警報装置に研磨パッド２２の交換通知を発信し、この警報装置にアラームを発生させる。
【００６０】
研磨パッド２２の交換通知を発信した後、診断部４７は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。
【００６１】
図１１は、研磨レートの評価の他の例を示すフローチャートである。まず、診断部４７は、ｎ枚目の基板の研磨中に測定されたトップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）を求める。さらに、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）を求める。
【００６２】
次に、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）とトップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）との差が、所定の設定値Ｐ３以下であるか否かを判断する。上記差が所定の設定値以下であるとき（Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ）≦Ｐ３）、診断部４７は、研磨レートが低下した、すなわち研磨パッド２２が寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にアラームを発生させる。一方、上記差が所定の設定値よりも大きいときは（Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ）＞Ｐ３）、診断部４７は研磨レートが良好であると判断し、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。
【００６３】
図１２は、研磨レートの評価のさらに他の例を示すフローチャートである。まず、診断部４７は、ｎ枚目の基板（現在の基板）の研磨中に測定されたトップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）を求める。さらに、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の平均値Ｔ１（ｎ）の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）およびテーブル回転モータ７０の電流の平均値Ｔ２（ｎ）の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）を求める。
【００６４】
次に、診断部４７は、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ）と、ｎ−Δｎ枚目の基板（先行する基板）の研磨後に算出されたトップリング回転モータ７１の電流の移動平均値Ｔｍａ１（ｎ−Δｎ）との差（Ｔ１ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ−Δｎ））を求め、ｎ枚目の基板とｎ−Δｎ枚目の基板との間の基板の枚数差Δｎで上記差（Ｔ１ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ−Δｎ））を割り算することで、ｎ枚目の基板に関するトップリング回転モータ７１の電流の移動平均値の変化率Ｔ１´ｍａ（ｎ）を求める。つまり、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値の変化率Ｔ１´ｍａ（ｎ）は、次の式で表される。
Ｔ１´ｍａ（ｎ）＝{Ｔ１ｍａ（ｎ）−Ｔ１ｍａ（ｎ−Δｎ）}／Δｎ （１）
なお、Ｔ１´ｍａ（ｎ）は、関数ｙ＝ｆ（ｘ）（ただし、ｙはＴ１ｍａ、ｘは基板数）におけるｎ点での微分値でもよい。
【００６５】
同様に、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔ２ｍａ（ｎ）と、ｎ−Δｎ枚目の基板（先行する基板）の研磨後に算出されたテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値Ｔｍａ２（ｎ−Δｎ）との差（Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ２ｍａ（ｎ−Δｎ））を求め、ｎ枚目の基板とｎ−Δｎ枚目の基板との間の基板の枚数差Δｎで上記差（Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ２ｍａ（ｎ−Δｎ））を割り算することで、ｎ枚目の基板に関するテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値の変化率Ｔ２´ｍａ（ｎ）を求める。つまり、テーブル回転モータ７０の電流の移動平均値の変化率Ｔ２´ｍａ（ｎ）は、次の式で表される。
Ｔ２´ｍａ（ｎ）＝{Ｔ２ｍａ（ｎ）−Ｔ２ｍａ（ｎ−Δｎ）}／Δｎ （２）
なお、Ｔ２´ｍａ（ｎ）は、関数ｙ＝ｆ（ｘ）（ただし、ｙはＴ２ｍａ、ｘは基板数）におけるｎ点での微分値でもよい。
【００６６】
なお、本明細書において、電流の移動平均値の変化率とは、所定の基板枚数Δｎ当たりの電流の移動平均値の変化量をいう。Δｎは自然数であり、適宜設定される。この電流の移動平均値の変化率は、１枚の基板が研磨されるたびに診断部４７により算出される。
【００６７】
診断部４７は、次に、トップリング回転モータ７１の電流の移動平均値の変化率Ｔ１´ｍａ（ｎ）とテーブル回転モータ７０の電流の移動平均値の変化率Ｔ２´ｍａ（ｎ）との差（Ｔ１´ｍａ（ｎ）−Ｔ２´ｍａ（ｎ））を求め、得られた差が所定の設定値Ｐ４より大きいか否かを決定する。得られた差が所定の設定値Ｐ４より大きい場合は（Ｔ１´ｍａ（ｎ）−Ｔ２´ｍａ（ｎ）＞Ｐ４）、診断部４７は、研磨レートが低下した、すなわち研磨パッド２２が寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にアラームを発生させる。一方、上記差が所定の設定値以下であるときは（Ｔ１´ｍａ（ｎ）−Ｔ２´ｍａ（ｎ）≦Ｐ４）、診断部４７は研磨レートが良好であると判断し、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。
【００６８】
研磨レートを評価するためのさらに別の例として、膜厚測定器を用いて研磨前後の膜厚を測定し、その膜厚の値と研磨時間とから研磨レートを算出し、予め定めた設定値と求めた研磨レートとを比較して、研磨レートの低下を判定してもよい。
【００６９】
図８に示した例では、モータ電流を用いた研磨レートの評価に基づいて研磨パッド２２の寿命が決定されているが、研磨レートの評価に加えて、面内均一性の評価に基づいて研磨パッド２２の寿命を決定してもよい。図１３は、図８に示す研磨パッドの寿命を決定する方法の変形例を示すフローチャートである。この例では、研磨レートの評価の後、面内均一性が評価される（ステップ８）。研磨レートの評価および面内均一性の評価の結果がいずれも良好である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、研磨レートの評価および面内均一性の評価のいずれか一方の結果が悪かった場合は、診断部４７は、研磨パッド２２が寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にアラームを発生させる。なお、研磨レートと面内均一性との間に相関がある場合は、図１３の点線で描かれた矢印に示すように、ステップ８の面内均一性の評価を省略してもよい。
【００７０】
ここで、面内均一性とは、基板の表面に形成されている膜が均一に研磨されているかどうかを示す指標である。この面内均一性は、基板を研磨した後に、インラインタイプまたはオフラインタイプの膜厚測定器（図示せず）によって実際に膜厚を測定することによって評価される。
【００７１】
図８および図１３に示す例では、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）からさらに移動平均値Ｈｍａ（ｎ）が求められ、この移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と初期高さＨ０とから研磨パッド２２の減耗量が求められる。しかしながら、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）の変動が小さい場合には、移動平均値Ｈｍａ（ｎ）を求めなくてもよい。この場合、図８のフローチャートは、図１４に示すように変更される。さらに、図１０〜図１２に示す例においても、電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ），Ｔ２ｍａ（ｎ）を求めずに、電流の平均値Ｔ１（ｎ），Ｔ２（ｎ）を用いて研磨レートを評価してもよい。例えば、図１０に示すフローチャートは図１５に示すように変更される。
【００７２】
研磨レートの低下は、研磨パッド２２の減耗のみならず、ドレッサ５０のドレッシング性能の低下によっても起こりうる。ドレッサ５０のドレッシング性能は、一般に、カットレートとして表される。カットレートとは、単位時間当たりにドレッサ５０が研磨パッドを削り取る量のことである。カットレートが低下すると、研磨パッド２２の研磨面２２ａがドレッシング（再生）されず、結果として研磨レートが低下する。このため、研磨パッド２２が減耗した場合と同様に、モータ７０，７１の電流は、図６（ｂ）に示すように、特徴的な変化を示す。したがって、モータ７０，７１の電流に基づいて、ドレッサ５０のドレッシング面５０ａの状態を診断し、その診断結果からドレッサ５０の寿命、すなわち交換時期を決定することができる。
【００７３】
以下、ドレッサ５０の寿命（交換時期）を決定する一実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は、ドレッサ５０の寿命を決定する方法を示すフローチャートである。ステップ１では、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）が診断部４７により求められ、ステップ２では、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）の移動平均値Ｈｍａ（ｎ）が求められる。研磨パッド２２の高さＨおよびその移動平均値Ｈｍａは、基板が研磨されるたびに取得される。
【００７４】
ステップ３では、現在の基板の枚数ｎが所定の数よりも大きいか否かが診断部４７によって決定される。本実施形態では、この所定の数は５０に設定されている。基板の枚数ｎが５０以下である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、基板の枚数ｎが５０よりも大きい場合は、ｎ枚目の基板（現在の基板）に対応する移動平均値Ｈｍａ（ｎ）と、ｎ−５０枚目の基板に対応する移動平均値Ｈｍａ（ｎ−５０）との差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|＝|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−５０）|が、診断部４７によって求められる。ステップ４では、診断部４７は、得られた差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|が所定のしきい値以下であるか否かを決定する。この例では、所定のしきい値として１００μｍが設定されている。
【００７５】
差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|が１００μｍよりも大きい場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|が１００μｍ以下である場合は、研磨パッド２２のカットレートが所定の管理値よりも小さいか否かが診断部４７により決定される（ステップ５）。研磨パッド２２のカットレートは、上述した差の絶対値|ΔＨｍａ（ｎ）|を、研磨された基板５０枚当たりの総ドレッシング時間（ドレッシング時間の累積値）ΣΔｔで割り算することにより得られる。つまり、研磨パッド２２のカットレートは、次の式により求められる。
|Ｈｍａ（ｎ）−Ｈｍａ（ｎ−５０）|／ΣΔｔ （３）
図１７は、研磨パッド２２の高さＨおよびカットレート|ΔＨｍａ|／ΣΔｔの変化を示すグラフである。
【００７６】
得られたカットレートが上記管理値以上である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、カットレートが上記管理値よりも小さい場合は、診断部４７は、テーブル回転モータ７０の電流およびトップリング回転モータ７１の電流の変化に基づいて、研磨レートを評価する（ステップ６）。この研磨レートの評価は、図８に示すフローチャートでの研磨レートの評価と同様に行われるので、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
研磨レートが良好であると評価された場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、研磨レートが低下したと評価された場合は、診断部４７は、ドレッサ５０がその寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にドレッサ５０の交換通知を発信し、この警報装置にアラームを発生させる。ドレッサ５０の交換通知を発信した後、診断部４７は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について上記処理シーケンスをステップ１から繰り返す。このようにして、ドレッサ５０の交換時期を、研磨パッド２２のカットレート、テーブル回転モータ７０の電流、およびトップリング回転モータ７１の電流に基づいて決定することができる。
【００７８】
なお、この実施形態においても、研磨パッド２２の高さの移動平均値Ｈｍａ（ｎ）を求めずに、研磨パッド２２の高さＨ（ｎ）からカットレートを決定してもよい。同様に、電流の移動平均値Ｔ１ｍａ（ｎ），Ｔ２ｍａ（ｎ）を求めずに、電流の平均値Ｔ１（ｎ），Ｔ２（ｎ）を用いて研磨レートを評価してもよい。さらに、図１６の点線で描かれた矢印で示すように、カットレートが上記管理値よりも小さい場合は、診断部４７は、図示しない警報装置にアラームを発生させてもよい。
【００７９】
図１３に示す例と同様に、研磨レートの評価に加えて、面内均一性の評価に基づいてドレッサ５０の寿命を決定してもよい。図１８は、図１６に示すドレッサの寿命を決定する方法の変形例を示すフローチャートである。この例では、研磨レートの評価および面内均一性の評価の結果がいずれも良好である場合は、次の基板（ｎ＋１枚目の基板）について処理シーケンスをステップ１から繰り返す。一方、研磨レートの評価および面内均一性の評価のいずれか一方の結果が悪かった場合は、診断部４７は、研磨レートが低下した、すなわちドレッサ５０が寿命に達したと判断し、図示しない警報装置にアラームを発生させる。
【００８０】
以上述べたように、本発明によれば、研磨パッドおよびドレッサの交換時期を、研磨レートの低下を示すトップリング回転モータおよびテーブル回転モータの電流の変化に基づいて正確に決定することができる。したがって、消耗品である研磨パッドおよびドレッサの交換頻度を少なくし、研磨装置のランニングコストを下げることができる。さらには、研磨パッドおよびドレッサの交換頻度が少なくなるので、研磨装置の稼働率を向上させることができる。なお、研磨パッドおよびドレッサの寿命とは、これら消耗品に起因して製品の歩留まりの低下に繋がるような研磨レートの低下、面内均一性の低下、または欠陥（ディフェクト）の増加が発生した状態をいう。
【００８１】
エアバッグを備えたトップリングは、トップリング２０の一つの構成例である。このタイプのトップリングは、トップリングの下面（基板保持面）を構成する１つまたは複数のエアバッグ内に加圧空気などの気体を供給し、その気体の圧力で基板を研磨パッド２２に対して押圧する。このようなトップリングを用いる場合は、モータの電流またはトルクに代えて、トップリングの基板保持面を構成するエアバッグに供給する気体の流量を測定し、その測定値から研磨パッドの状態を監視することもできる。具体的には、一枚ごとの基板の研磨中に得られる流量の最大レンジ（振動などで揺れる流量の波形のピークとピークとの間の大きさ）を測定し、その所定基板枚数Ｎの（移動）平均値と所定の管理値との比較を行なって研磨パッドの状態を診断する。例えば、得られた流量レンジの（移動）平均値が管理値に達したときに、研磨パッドがその寿命に達したと判断することができる。別の方法としては、流量の平均値を監視するのではなく、流量の周波数分析（ＦＦＴ）を行ない、その結果から研磨パッドの状態を判断することもできる。通常、気体の流量は、研磨テーブル１２の回転周期に従って変動する。したがって、エアバッグに供給される気体の流量の周波数分析（ＦＦＴ）を実施して、研磨テーブル１２の回転周期と同周期のパワースペクトル（流量振幅）を選択的に監視し、そのパワースペクトルと所定の管理値とを比較して研磨パッドの状態を診断することができる。また、選択した周波数以外の周波数でパワースペクトルの大きな値が発生した場合には、研磨パッドの寿命以外の問題が発生したと判断できる。つまり、異常の分類分けが可能となる。
【００８２】
図１９は、基板の複数の領域を独立に押圧する複数のエアバッグを備えたトップリングの一例を示す断面図である。トップリング２０は、トップリングシャフト１８に自由継手８０を介して連結されるトップリング本体８１と、トップリング本体８１の下部に配置されたリテーナリング８２とを備えている。トップリング本体８１の下方には、基板Ｗに当接する円形のメンブレン８６と、メンブレン８６を保持するチャッキングプレート８７とが配置されている。メンブレン８６とチャッキングプレート８７との間には、４つのエアバッグ（圧力室）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が設けられている。エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はメンブレン８６とチャッキングプレート８７とによって形成されている。中央のエアバッグＣ１は円形であり、他のエアバッグＣ２，Ｃ３，Ｃ４は環状である。これらのエアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、同心上に配列されている。
【００８３】
エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４にはそれぞれ流体路９１，９２，９３，９４を介して圧力調整部１００により加圧空気等の加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の内部圧力は互いに独立して変化させることが可能であり、これにより、基板Ｗの４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、および周縁部に対する押圧力を独立に調整することができる。また、トップリング２０の全体を昇降させることにより、リテーナリング８２を所定の押圧力で研磨パッド２２に押圧できるようになっている。
【００８４】
チャッキングプレート８７とトップリング本体８１との間にはエアバッグＣ５が形成され、このエアバッグＣ５には流体路９５を介して上記圧力調整部１００により加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。これにより、チャッキングプレート８７およびメンブレン８６全体が上下方向に動くことができる。流体路９１，９２，９３，９４，９５には、加圧流体の流量を測定する流量検出器Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５がそれぞれ設けられている。これらの流量検出器Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５の出力信号（すなわち流量の測定値）は診断部４７（図１参照）に送られるようになっている。
【００８５】
基板Ｗの周端部はリテーナリング８２に囲まれており、研磨中に基板Ｗがトップリング２０から飛び出さないようになっている。エアバッグＣ３を構成する、メンブレン８６の部位には開口が形成されており、エアバッグＣ３に真空を形成することにより基板Ｗがトップリング２０に吸着保持されるようになっている。また、このエアバッグＣ３に窒素ガスやクリーンエアなどを供給することにより、基板Ｗがトップリング２０からリリースされるようになっている。
【００８６】
研磨装置の制御部（図示せず）は、各エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に対応する位置にある計測点での研磨の進捗に基づいて、各エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の内部圧力の目標値を決定する。制御部は上記圧力調整部１００に指令信号を送り、エアバッグＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の内部圧力が上記目標値に一致するように圧力調整部１００を制御する。複数のエアバッグを持つトップリング２０は、研磨の進捗に従って基板の表面上の各領域を独立に研磨パッド２２に押圧できるので、膜を均一に研磨することができる。
【００８７】
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に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１２ 研磨テーブル
１２ａ テーブル軸
１４，５８ 支軸
１６ トップリング揺動アーム
１８ トップリングシャフト
２０ トップリング
２２ 研磨パッド
２２ａ 研磨面
２４ 昇降機構
２５ ロータリージョイント
２８ ブリッジ
２９，５７ 支持台
３０，５６ 支柱
３２ ボールねじ
３２ａ ねじ軸
３２ｂ ナット
３８ ＡＣサーボモータ
４０ ドレッシングユニット
４７ 診断部
５０ ドレッサ
５０ａ ドレッシング面
５１ ドレッサシャフト
５２ ドレッサ回転モータ
５３ エアシリンダ
５５ 揺動アーム
６０ 変位センサ
６１ プレート
７０ テーブル回転モータ
７１ トップリング回転モータ
７５ テーブルモータ電流検出部
７６ トップリングモータ電流検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、
前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、
前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、
前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、
前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、
前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記診断部は、基板の研磨中における前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中における前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第２の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記診断部は、前記基板の研磨中に前記研磨テーブルが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中に前記トップリングが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを求めることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記診断部は、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値とをさらに算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第２の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングするたびに、前記研磨パッドの高さの複数の測定値を取得し、
前記診断部は、前記複数の測定値の平均値を前記研磨パッドの高さとして決定し、該決定された前記研磨パッドの高さと前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項１２】
前記診断部は、前記決定された前記研磨パッドの高さの移動平均値を算出し、前記研磨パッドの高さの前記移動平均値と前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項１１に記載の研磨装置。
【請求項１３】
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサの縦方向の位置から前記研磨パッドの高さを間接的に測定するように構成されており、
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングしている間に前記研磨パッドの高さを測定することを特徴とする請求項１１に記載の研磨装置。
【請求項１４】
前記診断部は、前記研磨パッドのドレッシング中に取得された前記複数の測定値から、所定のドレッシング初期期間および所定のドレッシング最終期間に取得された測定値を除去して、前記研磨パッドの高さを反映したパッド高さ測定値を取得し、該パッド高さ測定値の平均値から前記研磨パッドの高さを決定することを特徴とする請求項１３に記載の研磨装置。
【請求項１５】
研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、
前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、
前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、
前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、
前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、
前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量および所定の研磨基板枚数当たりの総ドレッシング時間から前記研磨パッドのカットレートを算出し、さらに前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする研磨装置。
【請求項１６】
前記診断部は、基板の研磨中における前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中における前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを算出し、前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。
【請求項１７】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第２の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項１８】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項１９】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項２０】
前記診断部は、前記基板の研磨中に前記研磨テーブルが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中に前記トップリングが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを求めることを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項２１】
前記診断部は、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値とをさらに算出し、前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項２２】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第２の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項２３】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項２４】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項２５】
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングするたびに、前記研磨パッドの高さの複数の測定値を取得し、
前記診断部は、前記複数の測定値の平均値を前記研磨パッドの高さとして決定し、該決定された前記研磨パッドの高さと前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。
【請求項２６】
前記診断部は、前記決定された前記研磨パッドの高さの移動平均値を算出し、前記研磨パッドの高さの前記移動平均値と前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項２５に記載の研磨装置。
【請求項２７】
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサの縦方向の位置から前記研磨パッドの高さを間接的に測定するように構成されており、
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングしている間に前記研磨パッドの高さを測定することを特徴とする請求項２５に記載の研磨装置。
【請求項２８】
前記診断部は、前記研磨パッドのドレッシング中に取得された前記複数の測定値から、所定のドレッシング初期期間および所定のドレッシング最終期間に取得された測定値を除去して、前記研磨パッドの高さを反映したパッド高さ測定値を取得し、該パッド高さ測定値の平均値から前記研磨パッドの高さを決定することを特徴とする請求項２７に記載の研磨装置。
【請求項１】
研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、
前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、
前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、
前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、
前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、
前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記診断部は、基板の研磨中における前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中における前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第２の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記診断部は、前記基板の研磨中に前記研磨テーブルが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中に前記トップリングが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを求めることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記診断部は、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値とをさらに算出し、前記研磨パッドの減耗量と、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値とに基づいて前記研磨パッドの前記研磨面の状態を診断することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第２の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記診断部は、前記研磨パッドの減耗量が所定の管理値を上回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記研磨パッドがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングするたびに、前記研磨パッドの高さの複数の測定値を取得し、
前記診断部は、前記複数の測定値の平均値を前記研磨パッドの高さとして決定し、該決定された前記研磨パッドの高さと前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項１２】
前記診断部は、前記決定された前記研磨パッドの高さの移動平均値を算出し、前記研磨パッドの高さの前記移動平均値と前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項１１に記載の研磨装置。
【請求項１３】
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサの縦方向の位置から前記研磨パッドの高さを間接的に測定するように構成されており、
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングしている間に前記研磨パッドの高さを測定することを特徴とする請求項１１に記載の研磨装置。
【請求項１４】
前記診断部は、前記研磨パッドのドレッシング中に取得された前記複数の測定値から、所定のドレッシング初期期間および所定のドレッシング最終期間に取得された測定値を除去して、前記研磨パッドの高さを反映したパッド高さ測定値を取得し、該パッド高さ測定値の平均値から前記研磨パッドの高さを決定することを特徴とする請求項１３に記載の研磨装置。
【請求項１５】
研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルをその軸心周りに回転させるテーブル回転モータと、
前記トップリングをその軸心周りに回転させるトップリング回転モータと、
前記研磨パッドの前記研磨面をドレッシングするドレッサと、
前記研磨パッドの高さを測定するパッド高さ測定器と、
前記研磨パッドの高さ、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流、および前記トップリング回転モータのトルクまたは電流を監視する診断部とを備え、
前記診断部は、前記研磨パッドの高さから前記研磨パッドの減耗量を算出し、前記研磨パッドの減耗量および所定の研磨基板枚数当たりの総ドレッシング時間から前記研磨パッドのカットレートを算出し、さらに前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする研磨装置。
【請求項１６】
前記診断部は、基板の研磨中における前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中における前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを算出し、前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。
【請求項１７】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値が所定の第２の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項１８】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項１９】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項２０】
前記診断部は、前記基板の研磨中に前記研磨テーブルが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の平均値と、前記基板の研磨中に前記トップリングが実質的に一定の回転速度で回転しているときの前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の平均値とを求めることを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項２１】
前記診断部は、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記平均値の移動平均値とをさらに算出し、前記研磨パッドのカットレートと、前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と、前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値とに基づいて前記ドレッサのドレッシング面の状態を診断することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項２２】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第１の設定値を上回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値が所定の第２の設定値を下回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項２３】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値と前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値との差が所定の設定値以下となったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項２４】
前記診断部は、前記研磨パッドのカットレートが所定の管理値を下回り、かつ前記トップリング回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率と前記テーブル回転モータのトルクまたは電流の前記移動平均値の変化率との差が所定の設定値を上回ったときに、前記診断部は、前記ドレッサがその寿命に達したと判断することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項２５】
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングするたびに、前記研磨パッドの高さの複数の測定値を取得し、
前記診断部は、前記複数の測定値の平均値を前記研磨パッドの高さとして決定し、該決定された前記研磨パッドの高さと前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。
【請求項２６】
前記診断部は、前記決定された前記研磨パッドの高さの移動平均値を算出し、前記研磨パッドの高さの前記移動平均値と前記研磨パッドの初期高さとの間の差異から前記研磨パッドの減耗量を決定することを特徴とする請求項２５に記載の研磨装置。
【請求項２７】
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサの縦方向の位置から前記研磨パッドの高さを間接的に測定するように構成されており、
前記パッド高さ測定器は、前記ドレッサが前記研磨パッドをドレッシングしている間に前記研磨パッドの高さを測定することを特徴とする請求項２５に記載の研磨装置。
【請求項２８】
前記診断部は、前記研磨パッドのドレッシング中に取得された前記複数の測定値から、所定のドレッシング初期期間および所定のドレッシング最終期間に取得された測定値を除去して、前記研磨パッドの高さを反映したパッド高さ測定値を取得し、該パッド高さ測定値の平均値から前記研磨パッドの高さを決定することを特徴とする請求項２７に記載の研磨装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−５６０２９（Ｐ２０１２−５６０２９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２１５６（Ｐ２０１０−２０２１５６）
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]