本發(fā)明申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2013年8月27日、申請(qǐng)?zhí)枮?01310384344.2、發(fā)明名稱為“修整的監(jiān)視方法以及研磨裝置”的發(fā)明申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及對(duì)研磨晶片等基板的研磨墊的修整處理進(jìn)行監(jiān)視的方法以及研磨裝置。

背景技術(shù)：

以cmp(化學(xué)機(jī)械拋光；chemicalmechanicalpolishing)裝置為代表的研磨裝置一邊向貼附在研磨臺(tái)上的研磨墊上供給研磨液，一邊使研磨墊與基板的表面相對(duì)移動(dòng)，由此研磨基板的表面。為了維持研磨墊的研磨性能，需要通過(guò)修整器對(duì)研磨墊的研磨面定期地進(jìn)行修整(也稱為調(diào)整)。

修整器具有在整面上固定有金剛石顆粒的修整面。修整器具有能夠拆裝的研磨盤(dressdisk)，該研磨盤的下表面成為修整面。修整器一邊以其軸向?yàn)橹行男D(zhuǎn)，一邊按壓研磨墊的研磨面，并在該狀態(tài)下在研磨面上移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)的修整器微微地削取研磨墊的研磨面，由此使研磨墊的研磨面再生。

由修整器以單位時(shí)間削取的研磨墊的量(厚度)被稱為磨削速率(cutrate)。希望該磨削速率在研磨墊的整個(gè)研磨面上是均勻的。為了得到理想的研磨面，就需要進(jìn)行研磨墊修整的方法調(diào)整。在該方法調(diào)整中，對(duì)修整器的轉(zhuǎn)速以及移動(dòng)速度、修整器相對(duì)于研磨面的載荷(以下，稱為修整載荷)等進(jìn)行調(diào)整。

為了評(píng)價(jià)由修整器修整的研磨墊的表面狀態(tài)，需要將研磨墊從研磨臺(tái)上剝下來(lái)測(cè)定其厚度。而且，若不對(duì)基板進(jìn)行實(shí)際地研磨，就無(wú)法知曉研磨墊的表面狀態(tài)。由此，在研磨墊修整的方法調(diào)整中消耗了大量的研磨墊和時(shí)間。

也提出了幾個(gè)通過(guò)測(cè)定磨削速率和修整載荷等來(lái)評(píng)價(jià)修整處理的方法，但是，這些方法是從修整的結(jié)果以及修整載荷來(lái)推定實(shí)際的修整處理，無(wú)法監(jiān)視修整處理自身。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)⑿拚鲗?duì)研磨墊的作功數(shù)值化并在研磨墊的修整中監(jiān)視研磨墊修整(研磨墊調(diào)整)的方法以及研磨裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的一個(gè)方式提供了一種研磨墊的修整的監(jiān)視方法，其特征在于，使支承研磨墊的研磨臺(tái)旋轉(zhuǎn)，一邊使修整器沿所述研磨墊的半徑方向擺動(dòng)，一邊將所述修整器按壓于旋轉(zhuǎn)的所述研磨墊而修整所述研磨墊，在所述研磨墊的修整中，計(jì)算出作功系數(shù)，該作功系數(shù)表示作用在所述修整器與所述研磨墊之間的摩擦力和所述按壓力之比，基于所述作功系數(shù)來(lái)監(jiān)視所述研磨墊的修整。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，所述作功系數(shù)由使所述研磨墊旋轉(zhuǎn)的研磨臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、所述修整器相對(duì)于所述研磨墊的按壓力、和從所述研磨臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心到所述修整器的距離來(lái)計(jì)算。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，在將所述作功系數(shù)設(shè)為z，將修整中的所述研磨臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)為tt，將所述修整器與所述研磨墊接觸之前的所述研磨臺(tái)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩設(shè)為tt0，將所述按壓力設(shè)為df，將所述修整器與所述研磨墊的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離設(shè)為st時(shí)，所述作功系數(shù)由z＝(tt-tt0)/(df*st)來(lái)表示。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，通過(guò)比較所述作功系數(shù)與規(guī)定閾值來(lái)檢測(cè)所述研磨墊修整的異常。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，將所述作功系數(shù)超出所述規(guī)定閾值時(shí)的所述修整器的位置表示于在所述研磨墊上定義的二維平面上。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，通過(guò)比較單位時(shí)間的所述作功系數(shù)的變化量與規(guī)定閾值來(lái)檢測(cè)所述研磨墊修整的異常。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，將所述作功系數(shù)的變化量超出所述規(guī)定閾值時(shí)的所述修整器的位置表示于在所述研磨墊上定義的二維平面上。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，基于所述作功系數(shù)來(lái)確定所述修整器的剩余壽命。

本發(fā)明的另一方式提供一種研磨裝置，其特征在于，具有：支承研磨墊的研磨臺(tái)；使所述研磨臺(tái)旋轉(zhuǎn)的研磨臺(tái)電機(jī)；修整研磨墊的修整器；使所述修整器沿所述研磨墊的半徑方向擺動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；將所述修整器按壓于旋轉(zhuǎn)的所述研磨墊上的按壓機(jī)構(gòu)；和監(jiān)視所述研磨墊的修整的研磨墊監(jiān)視裝置，所述研磨墊監(jiān)視裝置在所述研磨墊的修整中計(jì)算出作功系數(shù)，該作功系數(shù)表示作用在所述修整器與所述研磨墊之間的摩擦力與所述按壓力之比，基于所述作功系數(shù)來(lái)監(jiān)視所述研磨墊的修整。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，所述研磨墊監(jiān)視裝置根據(jù)所述研磨臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、所述修整器相對(duì)于所述研磨墊的按壓力、和從所述研磨臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心到所述修整器的距離而計(jì)算出所述作功系數(shù)。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，在將所述作功系數(shù)設(shè)為z，將修整中的所述研磨臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)為tt，將所述修整器與所述研磨墊接觸之前的所述研磨臺(tái)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)矩設(shè)為tt0，將所述按壓力設(shè)為df，將所述修整器與所述研磨墊的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離設(shè)為st時(shí)，所述作功系數(shù)由z＝(tt-tt0)/(df*st)來(lái)表示。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，所述研磨墊監(jiān)視裝置通過(guò)比較所述作功系數(shù)與規(guī)定閾值來(lái)檢測(cè)所述研磨墊修整的異常。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，所述研磨墊監(jiān)視裝置將所述作功系數(shù)超出所述規(guī)定閾值時(shí)的所述修整器的位置表示于在所述研磨墊上定義的二維平面上。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，所述研磨墊監(jiān)視裝置通過(guò)比較單位時(shí)間的所述作功系數(shù)的變化量與規(guī)定閾值來(lái)檢測(cè)所述研磨墊修整的異常。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，所述研磨墊監(jiān)視裝置將所述作功系數(shù)的變化量超出所述規(guī)定閾值時(shí)的所述修整器的位置表示于在所述研磨墊上定義的二維平面上。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，基于所述作功系數(shù)來(lái)確定所述修整器的剩余壽命。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，使修整器對(duì)研磨墊的作功在修整中數(shù)值化為作功系數(shù)。由此，能夠從作功系數(shù)來(lái)監(jiān)視并評(píng)價(jià)研磨墊的修整處理。

附圖說(shuō)明

圖1是表示對(duì)晶片等的基板進(jìn)行研磨的研磨裝置的示意圖。

圖2是示意性表示研磨墊和修整器的俯視圖。

圖3是用于說(shuō)明作用于正在修整研磨墊時(shí)的修整器上的力的表示修整器的示意圖。

圖4是表示在研磨墊以速度v移動(dòng)時(shí)從修整器作用于研磨墊上的朝下的力的分布的示意圖。

圖5是用于說(shuō)明當(dāng)假設(shè)分布在修整面上的不均勻的力集中于研磨墊上的一點(diǎn)時(shí)，作用在修整器上的力的力矩的圖。

圖6是表示從研磨墊的修整中取得的各種數(shù)據(jù)的圖。

圖7是示意性表示研磨墊與修整器的俯視圖。

圖8是表示作功系數(shù)分布的圖。

圖9是表示在x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上所定義的多個(gè)區(qū)域的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

圖1是表示對(duì)晶片等的基板進(jìn)行研磨的研磨裝置的示意圖。如圖1所示，研磨裝置具有支承研磨墊22的研磨臺(tái)12、向研磨墊22上供給研磨液的研磨液供給噴嘴5、用于研磨晶片w的研磨單元1、和修整(調(diào)整)在晶片w的研磨中所使用的研磨墊22的修整單元2。研磨單元1以及修整單元2設(shè)置在基臺(tái)3上。

研磨單元1具有與頂圈軸18的下端連結(jié)的頂圈(topring)20。頂圈20以通過(guò)真空吸附將晶片w保持在其下表面的方式構(gòu)成。頂圈軸18通過(guò)未圖示的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，通過(guò)該頂圈軸18的旋轉(zhuǎn)，頂圈20以及晶片w旋轉(zhuǎn)。頂圈軸18通過(guò)未圖示的上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如，由伺服電機(jī)以及絲杠等構(gòu)成)而相對(duì)于研磨墊22上下移動(dòng)。

研磨墊12與配置在其下方的研磨臺(tái)電機(jī)13連結(jié)。研磨墊12通過(guò)研磨臺(tái)電機(jī)13而繞其軸心旋轉(zhuǎn)。在研磨臺(tái)12的上表面上貼附有研磨墊22，研磨墊22的上表面構(gòu)成研磨晶片w的研磨面22a。

研磨裝置還具有向研磨臺(tái)電機(jī)13供給電流的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器15、測(cè)定向研磨臺(tái)電機(jī)13所供給的電流的電機(jī)電流測(cè)定器14、和監(jiān)視修整器50所進(jìn)行的研磨墊22的修整的研磨墊監(jiān)視裝置60。電機(jī)電流測(cè)定器14與研磨墊監(jiān)視裝置60連接，電流的測(cè)定值發(fā)送至研磨墊監(jiān)視裝置60。

研磨臺(tái)電機(jī)13被控制成使研磨臺(tái)12以預(yù)先設(shè)定的恒定速度旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)作用在修整器50與研磨墊22之間的摩擦力發(fā)生變化時(shí)，在研磨臺(tái)電機(jī)13中流動(dòng)的電流、即轉(zhuǎn)矩電流也會(huì)變化。更具體地，若摩擦力變大，則為了向研磨臺(tái)12付與更大的轉(zhuǎn)矩，而使轉(zhuǎn)矩電流增大，若摩擦力變小，則為了減少向研磨臺(tái)12付與的轉(zhuǎn)矩而使轉(zhuǎn)矩電流降低。由此，能夠從向研磨臺(tái)電機(jī)13供給的電流值，來(lái)推定在修整器50與研磨墊22之間產(chǎn)生的摩擦力。

晶片w的研磨如下所述地進(jìn)行。使頂圈20以及研磨臺(tái)12分別旋轉(zhuǎn)，并向研磨墊22上供給研磨液。在該狀態(tài)下，使保持有晶片w的頂圈20下降，將晶片w按壓于研磨墊22的研磨面22a。晶片w和研磨墊22在研磨液的存在下相互滑動(dòng)，由此，晶片w的表面被研磨而被平坦化。

修整單元2具有與研磨墊22的研磨面22a接觸的修整器50、與修整器50連結(jié)的修整器軸51、設(shè)在修整器軸51的上端的氣缸53、和將修整器軸51旋轉(zhuǎn)自如地支承的修整器臂55。修整器50的下部由研磨盤50a構(gòu)成，在該研磨盤50a的下表面固定有金剛石顆粒。

修整器軸51以及修整器50能夠相對(duì)于修整器臂55而上下移動(dòng)。氣缸53是向修整器50付與朝向研磨墊22的修整載荷的按壓機(jī)構(gòu)。修整載荷能夠通過(guò)向氣缸53供給的氣體的壓力來(lái)調(diào)整。向氣缸53供給的氣體的壓力由壓力傳感器16測(cè)定。在修整器軸51上組裝有測(cè)定修整載荷的稱重傳感器(載荷測(cè)定器)17。修整載荷既能夠由稱重傳感器17來(lái)測(cè)定，也能夠根據(jù)由壓力傳感器16測(cè)定的氣壓和氣缸53的受壓面積通過(guò)計(jì)算而求出修整載荷。

修整器臂55由旋轉(zhuǎn)電機(jī)56驅(qū)動(dòng)，以支承軸58為中心旋轉(zhuǎn)地構(gòu)成。修整器軸51通過(guò)設(shè)置在修整器臂55內(nèi)的未圖示的電機(jī)而旋轉(zhuǎn)，通過(guò)該修整器軸51的旋轉(zhuǎn)，修整器50繞其軸心旋轉(zhuǎn)。氣缸53經(jīng)由修整器軸51，將修整器50以規(guī)定的載荷按壓于研磨墊22的研磨面22a。

研磨墊22的研磨面22a的修整如下所述地進(jìn)行。通過(guò)研磨臺(tái)電機(jī)13使研磨臺(tái)12以及研磨墊22旋轉(zhuǎn)，并從未圖示的修整液供給噴嘴向研磨墊22的研磨面22a供給修整液(例如，純水)。而且，使修整器50繞其軸心旋轉(zhuǎn)。修整器50被氣缸53按壓于研磨面22a上，使研磨盤50a的下表面與研磨面22a滑動(dòng)接觸。在該狀態(tài)下，使修整器臂55旋轉(zhuǎn)，使研磨墊22上的修整器50在研磨墊22的大致半徑方向上擺動(dòng)。研磨墊22由旋轉(zhuǎn)的修整器55削取，由此，進(jìn)行研磨面22a的修整。

研磨裝置具有測(cè)定研磨臺(tái)12以及研磨墊22的旋轉(zhuǎn)角度的研磨臺(tái)旋轉(zhuǎn)編碼器31、和測(cè)定修整器50(修整器臂55)的旋轉(zhuǎn)角度的修整器旋轉(zhuǎn)編碼器32。這些研磨臺(tái)旋轉(zhuǎn)編碼器31以及修整器旋轉(zhuǎn)編碼器32是測(cè)定角度的絕對(duì)值的絕對(duì)式編碼器。

圖2是示意表示研磨墊22和修整器50的俯視圖。研磨臺(tái)12以及該研磨臺(tái)12上的研磨墊22以原點(diǎn)o為中心旋轉(zhuǎn)。修整器臂55以規(guī)定的點(diǎn)c為中心僅旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度(也就是說(shuō)，回轉(zhuǎn))，修整器50在研磨墊22的半徑方向上擺動(dòng)。該點(diǎn)c的位置相當(dāng)于圖1所示的支承軸58的中心位置。修整器臂55的以點(diǎn)c為中心的旋轉(zhuǎn)角度θ由修整器旋轉(zhuǎn)編碼器32計(jì)測(cè)。

修整器50與旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)c之間的距離l是由研磨裝置的設(shè)計(jì)所定的已知值。修整器50的中心的位置能夠由點(diǎn)c的位置、距離l、和角度θ來(lái)確定。研磨臺(tái)旋轉(zhuǎn)編碼器31以及修整器旋轉(zhuǎn)編碼器32連接于研磨墊監(jiān)視裝置60，研磨臺(tái)12的旋轉(zhuǎn)角度α的測(cè)定值以及修整器50(修整器臂55)的旋轉(zhuǎn)角度θ的測(cè)定值能夠被發(fā)送至研磨墊監(jiān)視裝置60。在研磨墊監(jiān)視裝置60中預(yù)先存儲(chǔ)有上述修整器50與點(diǎn)c之間的距離l、以及支承軸58相對(duì)于研磨臺(tái)12的相對(duì)位置。附圖標(biāo)記st是修整器50離研磨臺(tái)12的中心的距離，隨著修整器50的擺動(dòng)而變化。

圖3是用于說(shuō)明作用于正在修整研磨墊22時(shí)的修整器50上的力的表示修整器50的示意圖。如圖3所示，修整器50通過(guò)自由軸承52而傾動(dòng)自如地與修整器軸51連結(jié)。作為該自由軸承52，能夠使用球面軸承、板簧等。在研磨墊22的修整中，修整器軸51向修整器50施加朝下的力df。旋轉(zhuǎn)的研磨臺(tái)12上的研磨墊22的表面相對(duì)于修整器50以速度v移動(dòng)。通過(guò)該研磨墊22的移動(dòng)而在修整器50上作用有水平方向的力fx。該力fx相當(dāng)于在修整器50磨削研磨墊22的表面時(shí)在修整器50的下表面(以下，稱為修整面)與研磨墊22的表面22a之間產(chǎn)生的摩擦力。

圖4是表示在研磨墊22以速度v移動(dòng)時(shí)，從修整器50作用在研磨墊22上的朝下的力的分布的示意圖。由于研磨墊22相對(duì)于修整器50以速度v相對(duì)地移動(dòng)，所以朝下的力df相對(duì)于研磨墊22的表面不均勻地作用。作為該結(jié)果，在修整器50上圍繞著自由軸承52作用有使修整器50沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的反作用力。若假設(shè)分布在修整面上的不均勻的力如圖5所示地集中在研磨墊22上的一點(diǎn)，則圍繞自由軸承52的逆時(shí)針?lè)较虻牧Φ牧豰⁺由下式表示。

m⁺＝q*r*df(1)

在此，r為修整面的半徑，q為變換系數(shù)，用于使用半徑r來(lái)表示在假設(shè)分布在修整面上的不均勻的力集中在研磨墊22上的一點(diǎn)時(shí)的力的作用點(diǎn)與修整面的中心之間的距離。變換系數(shù)q是比1小的數(shù)值。

圍繞自由軸承52的順時(shí)針?lè)较虻牧Φ牧豰^—由下式表示。

m^—＝fx*h(2)

在此，h是修整器50的修整面與自由軸承52之間的距離。

水平方向的力fx相當(dāng)于修整器50與研磨墊22之間的摩擦力。因此，在水平方向的力fx與朝下的力df之間基本上具有相關(guān)關(guān)系。水平方向的力fx與朝下的力df之間使用系數(shù)z由下式表示。

fx＝z*df(3)

以下，在本說(shuō)明書中，將系數(shù)z稱為作功系數(shù)。

圍繞自由軸承52的力的力矩m由下式表示。

m＝m⁺-m^—

＝q*r*df-h*z*df

＝(q*r-h*z)*df(4)

當(dāng)順時(shí)針?lè)较虻牧Φ牧豰^—比逆時(shí)針?lè)较虻牧Φ牧豰⁺大時(shí)，修整器50會(huì)與研磨面22鉤掛(鉤絆)，修整器50的姿勢(shì)變得不穩(wěn)定。因此，修整器50繞自由軸承52的傾斜運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定條件為，上述數(shù)式(4)的括號(hào)內(nèi)的值為正值。具體地，穩(wěn)定條件如下所示。

q*r-h*z＞0(5)

q是預(yù)先確定的變換系數(shù)。r以及h是由修整器50的尺寸唯一確定的固定值。因此，通過(guò)在研磨中取得作功系數(shù)z，而能夠監(jiān)視修整處理的穩(wěn)定性。

接下來(lái)，說(shuō)明取得作功系數(shù)z的方法。水平方向的力fx能夠由使研磨臺(tái)12旋轉(zhuǎn)的研磨臺(tái)電機(jī)13的轉(zhuǎn)矩、和修整器50離研磨臺(tái)12的中心的距離st(參照?qǐng)D2)，如下所示地算出。

fx＝(tt-tt0)/st(6)

在此，tt是修整中的研磨臺(tái)電機(jī)13的轉(zhuǎn)矩，tt0是在使修整器50與研磨墊22接觸之前的研磨臺(tái)電機(jī)13的初始轉(zhuǎn)矩。

研磨臺(tái)電機(jī)13的轉(zhuǎn)矩與向研磨臺(tái)電機(jī)13供給的電流呈比例。因此，轉(zhuǎn)矩tt、tt0能夠通過(guò)將電流與轉(zhuǎn)矩常數(shù)〔nm/a〕相乘而求出。轉(zhuǎn)矩常數(shù)是研磨臺(tái)電機(jī)13所固有的常數(shù)，能夠由該研磨臺(tái)電機(jī)13的規(guī)格數(shù)據(jù)而取得。從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器15向研磨臺(tái)電機(jī)13供給的電流能夠由電機(jī)電流測(cè)定器14來(lái)計(jì)測(cè)。

修整中的修整器50在研磨臺(tái)12的半徑方向上擺動(dòng)。因此，修整器50與研磨臺(tái)12的中心之間的距離st，與修整時(shí)間一同周期性地變動(dòng)。距離st能夠由修整器50的旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)c與研磨臺(tái)12的中心o之間的相對(duì)位置、修整器50與點(diǎn)c之間的距離l、修整器臂55的旋轉(zhuǎn)角度θ等計(jì)算。

作功系數(shù)z能夠由上述算式(3)以及算式(6)如下所示算出。

z＝fx/df

＝(tt-tt0)/(df*st)(7)

從上述算式(7)可知，作功系數(shù)z是力fx與力df的比，該力fx是從修整器50作用到研磨墊22上且與研磨墊22的表面22a平行的力，該力df是從修整器50作用到研磨墊22上且相對(duì)于研磨墊22的表面22a垂直作用的力。

研磨墊監(jiān)視裝置60使用上述算式(7)，由修整中的研磨臺(tái)電機(jī)13的轉(zhuǎn)矩tt、研磨臺(tái)電機(jī)13的初期轉(zhuǎn)矩tt0、作用在修整器50上的朝下的力df、和修整器50與研磨臺(tái)12的中心之間的距離st而算出作功系數(shù)z。朝下的力df能夠通過(guò)組裝在修整器軸51上的稱重傳感器17來(lái)測(cè)定。也可以取而代之，而通過(guò)向氣缸53內(nèi)的氣體的壓力值乘以氣缸53的活塞的受壓面積而算出朝下的力df。

若假設(shè)修整面的半徑r為k*h(k例如為2～10)，假設(shè)變換系數(shù)q為0.5，則由算式(5)可知，在作功系數(shù)比0.5大時(shí)修整器50變得不穩(wěn)定。研磨墊監(jiān)視裝置60計(jì)算研磨墊22的修整中的作功系數(shù)z，并基于該作功系數(shù)z來(lái)監(jiān)視修整是否在正常進(jìn)行。

圖6是表示從研磨墊22的修整中取得的各種數(shù)據(jù)的圖。圖6的左側(cè)的縱軸表示修整器50距研磨臺(tái)12的中心的距離st〔mm〕、朝下的力df〔n〕、水平方向的力fx〔n〕、轉(zhuǎn)矩差值tt-tt0〔nm〕，右側(cè)的縱軸表示作功系數(shù)z，縱軸表示修整時(shí)間。修整器50的在研磨臺(tái)12的半徑方向上的擺動(dòng)通過(guò)修整器50距研磨臺(tái)12的中心的距離st而最恰當(dāng)?shù)乇硎?。由圖6可知，作功系數(shù)z與該修整器50的擺動(dòng)同步地變化。更具體地，隨著修整器50從研磨墊22(研磨臺(tái)12)的邊緣部向中心部移動(dòng)，作功系數(shù)z以及水平方向的力fx變大，當(dāng)修整器50位于研磨墊22的中心部時(shí)，作功系數(shù)z以及水平方向的力fx變得最大。這是由于，從研磨墊22的邊緣部向著中心部移動(dòng)的修整器50的矢量帶有與研磨臺(tái)12的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向的成分。如圖6所示，作功系數(shù)z是能夠在修整中變化的變數(shù)。

如圖6所示，水平方向的力fx在修整總時(shí)間內(nèi)的平均值大概與朝下的力df相同。在修整器50在研磨墊22上滑動(dòng)的情況下，即，在修整器50沒(méi)有磨削研磨墊22的情況下，作功系數(shù)z為0。在圖6所示的例中，作功系數(shù)z大概表示1，其最大值為在研磨臺(tái)12的中心處的1.7。該情況表示修整器50沒(méi)有在研磨墊22上滑動(dòng)，即表示正對(duì)研磨墊22進(jìn)行磨削的情況。作功系數(shù)z較大的修整處理是，修整器50大幅磨削研磨墊22的處理，在該情況下，預(yù)想到修整器50的剩余壽命會(huì)變短。

研磨墊監(jiān)視裝置60在作功系數(shù)z不處于預(yù)先規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，能夠判斷為修整沒(méi)有正確地進(jìn)行。優(yōu)選為，研磨墊監(jiān)視裝置60可以在一次或者多次的修整處理中的作功系數(shù)z的平均值不處于預(yù)先規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，判斷為修整沒(méi)有正確地進(jìn)行。

水平方向的力fx與修整器50在研磨墊22的圓周方向上的移動(dòng)距離s之積表示修整器50的作功量w〔j〕。移動(dòng)距離s能夠由修整器50距研磨臺(tái)12(研磨墊22)的中心的距離、和研磨臺(tái)12的轉(zhuǎn)速算出。

w＝fx*s〔j〕(8)

而且，水平方向的力fx與修整器50在研磨墊22的圓周方向上的單位時(shí)間的移動(dòng)距離ds/dt之積，表示修整器50的功率p〔j/s〕。

p＝fx*(ds/dt)〔j/s〕(9)

修整器50的作功量w〔j〕以及功率p〔j/s〕均為適合預(yù)測(cè)作為消耗品的修整器50的剩余壽命的指標(biāo)。

接著，說(shuō)明預(yù)測(cè)作為消耗品的修整器50的剩余壽命的方法。若將修整器50的容許總作功量設(shè)為w0〔j〕，修整器50的作功量的累積值設(shè)為w1〔j〕，單位時(shí)間的作功量(即功率)設(shè)為p〔j/s〕，則修整器50的剩余壽命tend能夠由下式求出。

tend〔s〕＝(w0-w1)/p(10)

功率p是單位時(shí)間的最新的作功量。該功率p也可以是，在某時(shí)間范圍內(nèi)的移動(dòng)平均值。

如由算式(3)可知，在作功系數(shù)z為0時(shí)，不管朝下的力df是否作用在研磨墊22上，水平方向的力fx為0。這意味著修整器50沒(méi)有磨削研磨墊22。當(dāng)修整器50的磨粒通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用而發(fā)生磨耗時(shí)，修整器50喪失磨削研磨墊22的能力。由此，能夠由作功系數(shù)z來(lái)確定修整器50的更換時(shí)期。

接下來(lái)，說(shuō)明使用作功系數(shù)z來(lái)預(yù)測(cè)修整器50的剩余壽命的方法。若將初始作功系數(shù)設(shè)為z0，將使用界限作功系數(shù)設(shè)為zend，將單位時(shí)間的作功系數(shù)的變化量設(shè)為dz/dt，則修整器50的剩余壽命tend能夠由下式求出。

tend〔s〕＝(z0-zend)/(dz/dt)(11)

在該情況下，作功系數(shù)z也可以為在某時(shí)間范圍內(nèi)的移動(dòng)平均值，單位時(shí)間的作功系數(shù)的變化量dz/dt也可以由作功系數(shù)z的移動(dòng)平均值算出。

作功系數(shù)z以及單位時(shí)間的作功系數(shù)的變化量dz/dt能夠用于修整異常的檢測(cè)。例如，研磨墊監(jiān)視裝置60可以在作功系數(shù)z以及/或者變化量dz/dt達(dá)到規(guī)定的閾值時(shí)，判斷為發(fā)生了修整處理的異常。另外，研磨墊監(jiān)視裝置60也可以在作功系數(shù)z或者其在修整處理中的平均值達(dá)到使用界限作功系數(shù)zend時(shí)，判斷為達(dá)到了修整器50的更換時(shí)期，或者判斷為修整器50發(fā)生故障。而且，研磨墊監(jiān)視裝置60也可以為，在所算出的修整器50的剩余壽命達(dá)到規(guī)定的閾值時(shí)，發(fā)出促使更換修整器50的信號(hào)。

這樣，研磨墊監(jiān)視裝置60能夠基于在修整中取得的作功系數(shù)z，來(lái)監(jiān)視修整處理，而且能夠監(jiān)視修整器50的剩余壽命。而且，基于使用作功系數(shù)z而做出的修整處理的評(píng)價(jià)，能夠制作最合適的修整方法。

研磨墊監(jiān)視裝置60在全部修整時(shí)間范圍算出作功系數(shù)z，并確定與修整中的各時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的作功系數(shù)z。作功系數(shù)z被確定時(shí)的、修整器50在研磨墊22上的位置能夠由研磨裝置的尺寸以及修整器50的動(dòng)作參數(shù)來(lái)限定。因此，能夠根據(jù)所確定的作功系數(shù)z和所限定的修整器50在研磨墊22上的位置來(lái)制作研磨墊22上的作功系數(shù)z的分布圖。

研磨墊監(jiān)視裝置60如下所述地制作研磨墊22上的作功系數(shù)z的分布圖。圖7是示意性表示研磨墊22與修整器50的俯視圖。在圖7中，x-y坐標(biāo)系是在基臺(tái)3(參照?qǐng)D1)上定義的固定坐標(biāo)系，x-y坐標(biāo)系是在研磨墊22的研磨面22a上定義的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。如圖7所示，研磨臺(tái)12以及研磨臺(tái)12上的研磨墊22以x-y固定坐標(biāo)系的原點(diǎn)o為中心旋轉(zhuǎn)。另一方面，修整器50以x-y固定坐標(biāo)系上的規(guī)定的點(diǎn)c為中心僅旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度。

由于研磨臺(tái)12與支承軸58的相對(duì)位置是固定的，所以必然能夠確定x-y固定坐標(biāo)系上點(diǎn)c的坐標(biāo)。以點(diǎn)c為中心的修整器50的旋轉(zhuǎn)角度是修整器臂55的旋轉(zhuǎn)角度θ，該旋轉(zhuǎn)角度θ由修整器旋轉(zhuǎn)編碼器32計(jì)測(cè)。研磨墊22(研磨臺(tái)12)的旋轉(zhuǎn)角度α是x-y固定坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸與x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸所呈的角度，該旋轉(zhuǎn)角度α由研磨臺(tái)旋轉(zhuǎn)編碼器31計(jì)測(cè)。

x-y固定坐標(biāo)系上修整器50的中心的坐標(biāo)能夠由點(diǎn)c的坐標(biāo)、距離l和角度θ來(lái)確定。而且，x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上修整器50的中心的坐標(biāo)能夠由x-y固定坐標(biāo)系上修整器50的中心的坐標(biāo)和研磨墊22的旋轉(zhuǎn)角度α來(lái)確定。從固定坐標(biāo)系上的坐標(biāo)向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)的變換能夠使用公知的三角函數(shù)和四則運(yùn)算來(lái)進(jìn)行。

研磨墊監(jiān)視裝置60由旋轉(zhuǎn)角度α以及旋轉(zhuǎn)角度θ，如上所述地算出x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上修整器50的中心的坐標(biāo)。x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系是在研磨面22a上定義的二維平面。即，x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上修整器50的坐標(biāo)表示修整器50相對(duì)于研磨面22a的相對(duì)位置。這樣，修整器50的位置作為在研磨面22a上定義的二維平面上的位置而表示。

研磨墊監(jiān)視裝置60在每次通過(guò)計(jì)算來(lái)取得作功系數(shù)z時(shí)，限定取得該作功系數(shù)z的x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)。該坐標(biāo)表示修整器50的與所取得的作功系數(shù)z所對(duì)應(yīng)的位置。而且，研磨墊監(jiān)視裝置60與對(duì)應(yīng)作功系數(shù)z的x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的坐標(biāo)建立有關(guān)聯(lián)。各作功系數(shù)以及所關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)存儲(chǔ)在研磨墊監(jiān)視裝置60中。

若修整器50的邊緣部與研磨墊22的研磨面22a鉤掛，則研磨墊22會(huì)被修整器50局部地磨削，會(huì)喪失研磨面22a的平坦度。由算式(5)可知，若作功系數(shù)z變大，則修整器50會(huì)變得容易與研磨墊22鉤掛。因此，研磨墊監(jiān)視裝置60基于算出的作功系數(shù)z來(lái)監(jiān)視研磨面22a是否平坦，即研磨墊22的修整是否在正確地進(jìn)行。也就是說(shuō)，研磨墊監(jiān)視裝置60將超過(guò)規(guī)定閾值的作功系數(shù)z作為異常點(diǎn)，在定義于研磨墊22上的x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上制圖(顯示)，生成如圖8所示的作功系數(shù)分布。

研磨墊監(jiān)視裝置60還具有計(jì)算在二維平面上所顯示的異常點(diǎn)的密度的功能。研磨墊監(jiān)視裝置60在二維平面內(nèi)的多個(gè)區(qū)域內(nèi)計(jì)算異常點(diǎn)密度，并確定在各區(qū)域中異常點(diǎn)密度是否超過(guò)規(guī)定值。該區(qū)域是在研磨面22a上的x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上預(yù)先定義的格子狀的區(qū)域。

圖9是表示在x-y旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上所定義的多個(gè)區(qū)域的圖。異常點(diǎn)的密度能夠通過(guò)各區(qū)域90中的異常點(diǎn)的數(shù)量除以區(qū)域90的面積而求出。圖9的附圖標(biāo)記90’表示異常點(diǎn)的密度達(dá)到規(guī)定值的區(qū)域。如圖9所示，優(yōu)選為，對(duì)異常點(diǎn)的密度達(dá)到規(guī)定值的區(qū)域付與顏色。當(dāng)在至少一個(gè)區(qū)域90中異常點(diǎn)的密度超出規(guī)定值時(shí)，研磨墊監(jiān)視裝置60輸出表示研磨墊22的修整沒(méi)有正常進(jìn)行的信號(hào)。

這樣，因?yàn)槟軌蛟诙S平面上顯示作功系數(shù)z的異常點(diǎn)，所以，能夠在研磨面22a失去平坦度之前，將研磨墊22更換為新的研磨墊。因此，能夠?qū)a(chǎn)品生產(chǎn)效率的降低防患于未然。而且，能夠在研磨墊22的修整中掌握研磨墊22的修整是否在正常的進(jìn)行。為了能夠視覺(jué)上容易確認(rèn)異常點(diǎn)的發(fā)生，優(yōu)選為，由顏色的濃淡來(lái)表示異常點(diǎn)的密度。也能夠代替作功系數(shù)z，而在二維平面上顯示單位時(shí)間的作功系數(shù)z的變化量dz/dt的異常點(diǎn)。

至此說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施方式，在其技術(shù)思想的范圍內(nèi)，當(dāng)然能夠以各種不同的方式來(lái)實(shí)施。