CN104669107A - 研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够稳定地控制顶环的压力室内的压力的研磨装置。研磨装置具备用于支承研磨垫的能够旋转的研磨工作台(1)、具有用于将基板按压于研磨垫(1)的压力室(10)的能够旋转的顶环(5)、控制压力室(10)内的气体的压力的压力调节器(15)、及设于压力室(10)与压力调节器(15)之间的缓冲罐(40)。压力调节器(15)具备压力控制阀(16)、测量该压力控制阀(16)的下游侧的气体的压力的压力计(17)、及以使压力室(10)内的压力的目标值与由该压力计测量出的压力值的差最小的方式控制压力控制阀(16)的动作的阀控制部(25)。

Description

研磨装置
技术领域
本发明涉及将晶片等基板按压于研磨垫，对该基板的表面进行研磨的研磨装置，特别是涉及利用内部被供给有加压气体的压力室，将基板按压于研磨垫的研磨装置。
另外，本发明涉及研磨晶片等基板的研磨装置，特别是涉及具备压力调节器的研磨装置，该压力调节器对用于将基板按压于研磨垫的压力室内的压力进行控制。
背景技术
CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置是一边向研磨垫上供给研磨液、一边将晶片等基板按压于研磨垫，对基板的表面进行研磨的装置。CMP装置作为用于制造半导体设备的研磨装置而公知。
图1是表示用于研磨晶片的研磨装置的示意图。如图1所示，研磨装置具备：支承研磨垫1的研磨工作台2、和将晶片W按压于研磨垫1的顶环(基板保持部)5。研磨工作台2经由工作台轴23而与配置于其下方的工作台马达3连结，利用该工作台马达3使研磨工作台2向箭头表示的方向旋转。研磨垫1贴附于研磨工作台2的上表面，研磨垫1的上表面构成研磨晶片W的研磨面1a。顶环5固定于顶环主轴6的下端。顶环5构成为通过真空吸附而能够将晶片W保持在其下表面。
晶片W的研磨以如下方式进行。使顶环5以及研磨工作台2分别如箭头所示地向相同的方向旋转，从研磨液供给喷嘴7向与研磨工作台2一起旋转的研磨垫1上供给研磨液(悬浊液)。在该状态下，在下表面保持有晶片W的顶环5下降至规定的位置(规定的高度)，在该规定的位置将晶片W按压于研磨垫1的研磨面1a。利用研磨液所含有的磨粒的机械作用和研磨液的化学作用，对晶片W的表面进行研磨。
图2是表示顶环5的构造的示意图。顶环5具备用于将晶片W按压于研磨垫1的多个压力室10，这些压力室10由弹性膜(薄膜)11形成。经由多个压力调节器15以及旋转接头14向各个压力室10分别供给空气或者氮气等气体。压力室10内的气体的压力由压力调节器15控制。具备这样的多个压力室10的顶环5能够以所希望的压力将晶片W的多个区域按压于研磨垫1。
根据普列斯通(Preston)法则，晶片W的研磨率(也称作去除率)用下式表示。
RR∝P·V
其中，RR表示研磨率，P表示按压于研磨垫1的晶片W的表面压力，V表示晶片表面与研磨垫表面的相对速度。
为了均匀地研磨晶片W，优选相对速度V在晶片表面内均匀。用于实现均匀的相对速度V的条件是研磨工作台2的旋转速度(即、研磨垫1的旋转速度)与顶环5的旋转速度(即，晶片W的旋转速度)相等。
然而，若一边以相同的旋转速度使研磨工作台2和顶环5旋转、一边研磨晶片W，则在晶片W的研磨后的面上显现同心圆状的花纹。这样的同心圆状花纹的出现表示晶片W的研磨后的面不平坦。作为用于防止这样的花纹的出现的解决对策，公知以稍微不同的旋转速度使研磨工作台2和顶环5旋转。
近年来，随着对晶片的膜厚均匀性的要求越来越高，晶片研磨中的压力室10内的压力的稳定性越来越变得重要。特别是认为压力室10内的压力的变动、以及向压力室10流动的气体的流量变动，是阻碍晶片的膜厚均匀性的原因。
研磨垫1的表面不完全平坦。除此之外，也有顶环5随着自身的旋转而周期性地振动的情况。因此在晶片的研磨中，随着研磨工作台2以及顶环5的旋转，压力塞10的容积、即压力室10内的压力微小地变动。压力调节器15以将压力室10内的压力维持为规定的目标值的方式动作，以便消除压力室10内的压力变动。因此为了实现良好的研磨结果，压力调节器15的响应性很重要。
图3是压力调节器15的示意图。压力调节器15具备：调整压力室10内的气体的压力的压力控制阀16；对压力控制阀16的下游侧的气体的压力(二次侧压力)进行测量的压力计17；以及生成用于使压力的测量值Pact与压力的目标值Pc的差最小的阀控制信号的阀控制部(例如PID控制器)21。二次侧压力相当于压力室10内的压力。压力控制阀16根据阀控制信号来控制二次侧压力。作为这样的压力调节器15广泛使用电-气调节器。
图4是表示向压力调节器15输入的目标值Pc与时间的关系的曲线图。如图4所示，通常，压力室10内的压力的目标值Pc在某时间t0向压力调节器15的阀控制部21输入，之后维持恒定。图5是表示由压力计17测量的实际的压力Pact的曲线图。如图5所示，压力Pact从目标值Pc的输入时间t0延迟Δt而达到目标值Pc。达到目标值Pc后的压力Pact以某程度的幅度ΔP变动。
从压力调节器15的响应性的观点看，优选时间差Δt尽量小，从压力室10内的压力的稳定性的观点看，优选变动幅度ΔP尽量小。提高压力调节器15的响应性(即，缩短时间差Δt)能够通过改变阀控制部21的动作设定来进行。然而，若提高响应性，则如图6所示，在输入目标值Pc时引起压力Pact的过冲，压力Pact变得不稳定。另一方面，为了防止过冲而使压力Pact稳定，需要使压力调节器15的响应时间变长。然而，这是指如图7所示的那样增加时间差Δt。
阀控制部21要求提高相对于目标值Pc的输入的响应性，并且没有过冲，进而与恒定的目标值Pc对应地使实际的压力Pact稳定。图8是表示阀控制部21的频率响应特性的曲线图。图8的纵轴表示作为实际的压力(实测值)Pact与目标值Pc的比率的响应倍率。该响应倍率使用分贝[dB]表示单位。具体而言，在实际的压力Pact与目标值Pc的比率(Pact/Pc)是1的情况下，即、实际的压力Pact是目标值Pc的1倍的情况下，响应倍率是0dB。通常，理想的响应倍率是0dB。图8表示的曲线图表示用于实现图5表示的响应性的频率响应特性。
图8的横轴表示向阀控制部21输入的输入控制信号的频率。输入控制信号中不仅包括压力的目标值Pc，还包括压力的目标值Pc与作为反馈值的压力值Pact的差。压力的目标值Pc如图4所示是恒定的，但压力值Pact因研磨工作台2以及顶环5的旋转而稍微周期性地变动。结果，输入控制信号也变动。该输入控制信号的频率与压力值Pact的振动频率对应，压力值Pact的振动频率与根据研磨工作台2以及顶环5的旋转速度计算的频率对应。图8的横轴表示该变动的输入控制信号的频率(即，测量出的压力值Pact的频率)。图8表示的fc是共振频率。
通常，在研磨晶片时，在60min-1～120min-1的速度范围内使研磨工作台2以及顶环5分别旋转。如上所述，研磨垫1的表面不完全平坦，顶环5也随着自身的旋转而周期性地振动。因此，在晶片的研磨中，随着研磨工作台2以及顶环5的旋转，压力室10的容积微小地变动。因此，包括压力室10的气体储存空间的容积Q，即压力室10的容积与从压力调节器15至压力室10的气体流路28的容积的合计发生变动。
这样的气体储存空间的容积Q的变动，影响表示压力调节器15的二次侧压力的压力值Pact，结果，输入控制信号以与研磨工作台2以及顶环5的旋转速度同步的频率变动。例如，当使研磨工作台2以及顶环5以相同的旋转速度60min-1旋转时，输入控制信号以1Hz(60min-1/60sec＝1Hz)振动。当使研磨工作台2以及顶环5以相同的旋转速度120min-1旋转时，输入控制信号以2Hz(120min-1/60sec＝2Hz)振动。
然而，从图8的曲线图可知，在输入控制信号的频率为1～2Hz的范围内，响应倍率不是0dB(1倍)。这是由于，若在60min-1～120min-1的速度范围内使研磨工作台2以及顶环5以旋转速度旋转，则压力Pact发散地振动。
用于防止这样的压力Pact的发散的振动的解决对策中的一个，是使研磨工作台2以及顶环5以不同的旋转速度旋转。若使研磨工作台2以及顶环5以不同的旋转速度旋转，则如图9所示，气体储存空间(压力室10以及气体流路28)的容积Q，随着时间较大地起伏并且变动。图9中，容积Q的起伏的周期T1相当于根据研磨工作台2的旋转速度与顶环5的旋转速度的差(绝对值)换算出的周期，容积Q的振动的周期T2相当于根据研磨工作台2的旋转速度换算出的周期。
从图9可知，容积Q的变动幅度ΔQ周期性地接近0。因此无论响应倍率0是否比0dB大，压力Pact都不会发散地振动。结果，压力Pact虽然微小地变动，但维持与目标值Pc接近的值。然而，如上所述，为了均匀地研磨晶片，优选使研磨工作台2和顶环5以相同的旋转速度旋转。
最近，从压力调节器15的响应性(时间差Δt的缩短)和交换时的访问性的观点看，压力调节器15大多配置在顶环5的附近。因此，气体储存空间(压力室10以及气体流路28)的容积Q有变小的倾向。若容积Q变小，则其变动幅度ΔQ相对变大，结果，压力室10的容积变动对压力Pact的影响变大。
此外，在多组具备研磨工作台和顶环的研磨装置中，气体流路的长度在顶环间会不同。若存在这样的气体流路的长度的差异，则压力Pact的变动的大小在顶环间不同。结果，因顶环不同而晶片的研磨结果不同。
如图2所示，在顶环5的下部设有由弹性膜(薄膜)11形成的压力室10。向这些压力室10供给加压气体，并利用压力室10内的压力来调整晶片W相对于研磨垫1的研磨压力。压力室10内的压力由压力调节器15调整。
具备这样的压力室10的顶环5，与利用刚体按压晶片的其它类型的顶环相比，能够对晶片整体施加均匀的压力，从而能够得到均匀且稳定的研磨特性。然而，随着设备的高密度化发展，研磨装置所要求的研磨性能越来越严格。特别是在晶片的研磨中，强烈要求使压力室10内的气体压力稳定。
如图2所示，在晶片的研磨中，由于研磨工作台2和顶环5旋转，所以研磨工作台2和顶环5在上下方向上的相对位置随着旋转而稍微变化。压力室10的内部容积因该相对位置的变化而变动，从而压力室10的内部压力也变动。
通常，研磨工作台2和顶环5的旋转速度是每分钟50～100转左右。并且，研磨工作台2以及顶环5以相互不同的旋转速度旋转。这是由于，通过使保持于顶环5的晶片不在研磨垫1的相同的部分通过，从而防止在晶片的被研磨面产生研磨图案。这样，由于在研磨工作台2与顶环5之间存在旋转速度差，所以压力室10的内部容积的变动的大小也周期性地变化。
压力室10的内部容积的变动以与研磨工作台2以及顶环5的旋转速度对应的周期产生。然而，上述的压力调节器15中，难以追随该瞬间并且其变动的大小总是变化的压力变动。
专利文献1：日本特开2001-105298号公报
专利文献2：日本特开2005-81507号公报
专利文献3：日本特开2010-50436号公报
专利文献4：日本特开平11-70468号公报
专利文献5：日本特表2007-507079号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供能够稳定地控制顶环的压力室内的压力的研磨装置。
另外，本发明的目的在于提供能够使顶环(基板保持部)的压力室内的压力变动减少而使压力室内的压力稳定的研磨装置。
本发明的一个方式的研磨装置的特征在于，具备：能够旋转的研磨工作台，其用于支承研磨垫；能够旋转的顶环，其具有用于将基板按压于上述研磨垫的压力室；压力调节器，其对上述压力室内的气体的压力进行控制；以及缓冲罐，其设于上述压力室与上述压力调节器之间。
其特征在于，上述压力调节器具备：压力控制阀；压力计，其对上述压力控制阀的下游侧的气体的压力进行测量；以及阀控制部，其以使上述压力室内的压力的目标值与由上述压力计测量出的压力值的差为最小的方式，控制上述压力控制阀的动作。
其特征在于，还具备：气体输送线路，其连接上述压力调节器和上述压力室；以及流量计，其对在上述气体输送线路流动的气体的流量进行计量，上述缓冲罐与上述气体输送线路连通，上述缓冲罐配置在上述压力调节器与上述流量计之间。
其特征在于，上述缓冲罐具有内部容积不受其内部的压力的影响而不发生变化的结构。
其特征在于，上述缓冲罐构成为：该缓冲罐的容积与其内部的压力对应地变化。
其特征在于，上述缓冲罐的至少一部分由与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的部件构成。
其特征在于，在上述缓冲罐的外侧配置有限制上述缓冲罐变形的限制罩。
其特征在于，与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的上述部件是隔膜。
其特征在于，与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的上述部件是波纹管。
其特征在于，上述缓冲罐具有：缸体；活塞，其收容在上述缸体内；翻卷式隔膜，其对上述缸体与上述活塞之间的缝隙进行密封；以及弹簧，其支承上述活塞，上述翻卷式隔膜具有包围上述活塞的弯曲部，上述弯曲部具有倒U字形的剖面。
其特征在于，将上述基板按压于上述研磨垫时的、上述顶环相对于上述研磨垫的相对高度恒定不变。
其特征在于，还具备连接上述压力调节器和上述压力室的气体输送线路，上述缓冲罐与上述气体输送线路连通，上述缓冲罐构成为：该缓冲罐的容积与其内部的压力对应地变化。
其特征在于，上述缓冲罐的至少一部分由与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的部件构成。
其特征在于，在上述缓冲罐的外侧配置有限制上述缓冲罐变形的限制罩。
其特征在于，与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的上述部件是隔膜。
其特征在于，与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的上述部件是波纹管。
其特征在于，上述缓冲罐具有：缸体；活塞，其收容在上述缸体内；翻卷式隔膜，其对上述缸体与上述活塞之间的缝隙进行密封；以及弹簧，其支承上述活塞，上述翻卷式隔膜具有包围上述活塞的弯曲部，上述弯曲部具有倒U字形的剖面。
其特征在于，将上述基板按压于上述研磨垫时的、上述顶环相对于上述研磨垫的相对高度恒定不变。
一种研磨装置，其特征在于，具备：能够旋转的研磨工作台，其用于支承研磨垫；能够旋转的顶环，其具有用于将基板按压于上述研磨垫的压力室；以及压力调节器，其对上述压力室内的气体的压力进行控制，上述压力调节器具备：压力控制阀；压力计，其对上述压力控制阀的下游侧的气体的压力进行测量；以及阀控制部，其以使上述压力室内的压力的目标值与由上述压力计测量出的压力值的差为最小的方式，控制上述压力控制阀的动作，当上述测量出的压力值的振动频率处于规定的频率范围内时，上述阀控制部的响应倍率为0dB以下，该响应倍率表示上述测量出的压力值相对于上述目标值的比率，与上述研磨工作台的旋转速度对应的频率处于上述规定的频率范围内。
其特征在于，上述阀控制部由第一阀控制部和第二阀控制部构成，上述压力调节器具有在上述第一阀控制部与上述第二阀控制部之间进行切换的切换器，当上述测量出的压力值的振动频率处于上述规定的频率范围内时，上述第一阀控制部的上述响应倍率为0dB以下，当上述测量出的压力值的振动频率处于上述规定的频率范围内时，上述第二阀控制部的上述响应倍率大于0dB。
其特征在于，上述压力调节器具备带阻滤波器，该带阻滤波器将上述测量出的压力值的振动频率处于上述规定的频率范围内时的上述阀控制部的上述响应倍率降低为0dB以下。
其特征在于，上述研磨工作台和上述顶环以相同的旋转速度旋转。
其特征在于，还具备计量上述阀控制部的上述响应倍率的响应倍率计量器，上述响应倍率计量器构成为：一边以处于上述规定的频率范围内的频率使测试目标值振动、一边向上述压力调节器输入该测试目标值，取得向上述压力调节器输入上述振动的测试目标值时的上述压力计的输出值，根据上述输出值以及上述测试目标值来计算上述阀控制部的上述响应倍率。
其特征在于，还具备调整器，在上述计算出的响应倍率大于0dB的情况下，该调整器调整上述阀控制部的动作，以使该响应倍率为0dB以下。
根据本发明，气体储存空间(包括顶环的压力室以及气体流路)的容积Q仅增加缓冲罐的容积，从而因研磨工作台以及顶环的旋转而产生的变动幅度Δ0相对于容积Q相对变小。结果，能够降低由研磨工作台以及顶环的旋转引起的气体压力的变动。
根据本发明，缓冲罐通过增大从压力调节器至压力室的气体通路的体积，能够相对缩小压力室的压力的变动。因此，压力调节器能够稳定地控制压力室内的压力。
根据本发明，缓冲罐能够吸收压力室内的压力变动。因此压力调节器能够稳定地控制压力室内的压力。
根据本发明，与研磨工作台的旋转速度对应的频率中，阀控制部的响应倍率为0dB。因此在研磨晶片等基板的过程中，压力室的压力不会发散地振动，从而稳定地维持为规定的目标值。
附图说明
图1是表示用于研磨晶片的研磨装置的示意图。
图2是表示顶环的构造的示意图。
图3是压力调节器的示意图。
图4是表示向压力调节器输入的目标值Pc与时间的关系的曲线图。
图5是表示由压力测量定出的实际的压力(测量出的压力值)Pact的曲线图。
图6是表示压力Pact的过冲的曲线图。
图7是表示压力调节器的响应时间设定为较长的情况下的压力Pact的曲线图。
图8是表示阀控制部的频率响应特性的曲线图。
图9是表示使研磨工作台以及顶环以不同的旋转速度旋转时的气体储存空间(压力室以及气体流路)的容积的变化的曲线图。
图10是表示压力调节器的一个实施方式的示意图。
图11是表示图10所示的阀控制部的频率响应特性的曲线图。
图12是表示压力调节器的其它实施方式的示意图。
图13是表示图12所示的第一阀控制部以及第二阀控制部的频率响应特性的曲线图。
图14是表示压力调节器的其它实施方式的示意图。
图15是表示图14所示的阀控制部的频率响应特性的曲线图。
图16是表示具备测量阀控制部的响应倍率的响应倍率计量器的研磨装置的实施方式的示意图。
图17是表示具备储气罐的研磨装置的实施方式的示意图。
图18是表示研磨工作台以及顶环从它们的旋转轴心倾斜的状态的图。
图19(a)、图19(b)、图19(c)是表示以研磨工作台以及顶环的相位角同步的状态旋转的情况的图。
图20是表示本发明的一个实施方式的研磨装置的图。
图21是表示顶环的剖视图。
图22是用于说明缓冲罐、电-气调节器、流量计、压力室的配置的示意图。
图23是表示图22的比较例的图。
图24是表示使目标压力值变化后的电-气调节器的响应时间的实验结果的曲线图。
图25是表示在电-气调节器与流量计之间设有缓冲罐的情况以及未设置缓冲罐的情况下的电-气调节器的下游侧的压力的变动的大小的曲线图。
图26是表示在电-气调节器与流量计之间设有缓冲罐的情况以及未设置缓冲罐的情况下的电-气调节器的下游侧的流量的变动的大小的曲线图。
图27是表示缓冲罐的其它例子的剖视图。
图28是表示内部的压力较低时的缓冲罐、以及内部的压力较高时的缓冲罐的图。
图29是表示缓冲罐的其它例子的剖视图。
图30是表示缓冲罐的膨胀由限制罩限制的情况的图。
图31是表示缓冲罐的其它例子的剖视图。
图32是表示内部的压力较低时的缓冲罐、以及内部的压力较高时的缓冲罐的图。
图33是表示缓冲罐的其它例子的剖视图。
图34是表示内部的压力较低时的缓冲罐、以及内部的压力较高时的缓冲罐的图。
图35是表示缓冲罐的其它例子的剖视图。
图36是表示内部的压力较低时的缓冲罐、以及内部的压力较高时的缓冲罐的图。
附图标记说明：1…研磨垫；2…研磨工作台；3…工作台马达；5…顶环；7…研磨液供给喷嘴；6…顶环主轴；10…压力室；11…弹性膜(薄膜)；14…旋转接头；15…压力调节器；16…压力控制阀；17…压力计；21、25、25A、25B…阀控制部；26…切换器；28…气体流路；31…带阻滤波器；33…响应倍率计量器；35…调整器；40…储气罐(缓冲罐)；41…顶环主体；42…挡环；45…夹板；46…翻卷式隔膜；49…万向接头；50…研磨控制部；55…气体供给源；64…顶环头；66…旋转筒；67…同步带轮；68…顶环马达；69…同步带；70…同步带轮；80…顶环头主轴；81…上下动机构；83…轴承；84…桥部；85…支承台；86…支柱；88…滚珠丝杠；88a…螺纹轴；88b…螺母；90…伺服马达；100…限制罩；102…波纹管；105…隔膜；106…容器；111…缸体；112…活塞；114…翻卷式隔膜；116…弹簧；C1、C2、C3、C4、C5、C6…压力室；F1、F2、F3、F4、F5、F6…气体输送线路；V1、V2、V3、V4、V5、V6…真空线路；R1、R2、R3、R4、R5、R6…电-气调节器(压力调节器)；G1、G2、G3、G4、G5、G6…流量计；B1、B2、B3、B4、B5、B6…分支线路；T1、T2、T3、T4、T5、T6…缓冲罐(储气罐)。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
本发明的一个实施方式的研磨装置具有与图1以及图2所示的研磨装置基本相同的结构，从而省略其重复的说明。图10是表示调节器15的一个实施方式的示意图。压力调节器15具备：调整压力室10内的气体的压力的压力控制阀16；对该压力控制阀16的下游侧的气体的压力(二次侧压力)进行测量的压力计17；以及以使压力的目标值Pc与由压力计17测量的压力值Pact的差(偏差)为最小的方式控制压力控制阀16的动作的阀控制部25。二次侧压力相当于压力室10内的压力。目标值Pc是顶环5的压力室10内的压力的目标值。
作为阀控制部25，能够使用进行P1D动作、即比例动作、积分动作、以及微分动作的P1D控制器。上述比例动作、积分动作、微分动作各自的操作量一般由目标值与实测值的偏差、比例参数(比例增益)、积分参数(比例增益/积分时间)、以及微分参数(比例增益×微分时间)决定。比例参数、积分参数、以及微分参数是预先设定的常量。根据上述参数调整阀控制部25的控制动作。
图11是表示图10所示的阀控制部25的频率响应特性的曲线图。图11的纵轴表示作为实际的压力(实测值)Pact与目标值Pc的比率的响应倍率。该响应倍率使用分贝(dB)表示单位。具体而言，在实际的压力Pact与目标值Pc的比率(Pact/Pc)是1的情况下、即实际的压力Pact是目标值Pc的1倍的情况下，响应倍率是0dB。
图11的横轴表示向阀控制部25输入的输入控制信号的频率。控制信号不仅包括压力的目标值Pc，还包括压力的目标值Pc与作为反馈值的压力值Pact的差。压力的目标值Pc如图3所示恒定不变，但压力值Pact因研磨工作台2以及顶环5的旋转而稍微周期性地变动。结果，输入控制信号也变动。该输入控制信号的频率与压力值Pact的振动频率对应，压力值Pact的振动频率与从研磨工作台2以及顶环5的旋转速度计算的频率对应。图11的横轴表示该变动的输入控制信号的频率(即，测量出的压力值Pact的频率)。在以下的说明中，将输入控制信号的频率作为压力值Pact的振动频率进行说明。
如图11所示，当测量出的压力值的Pact的振动频率处于规定的频率范围R内时，阀控制部25的响应倍率成为0dB。该频率范围R由进行晶片等基板的研磨时的研磨工作台2以及顶环5的旋转速度决定。即，以包括与晶片研磨时的研磨工作台2以及顶环5的旋转速度对应的频率的方式决定频率范围R。例如，在晶片研磨时的研磨工作台2以及顶环5的旋转速度在60min-1～120min-1的范围内的情况下，上述规定的频率范围R是包括1～2Hz的范围。晶片研磨时的研磨工作台2以及顶环5的旋转速度也可以相同。
能够根据上述的控制参数、即比例参数、积分参数、以及微分参数来调整阀控制部25的响应倍率。图11所示的例子中，在上述规定的频率范围R内，阀控制部25的响应倍率成为0dB，但阀控制部25的响应倍率也可以比0dB低。
根据这样的结构，即使在晶片的研磨中压力值Pact与研磨工作台2以及顶环5的旋转速度同步地振动，在包括其振动频率的范围内阀控制部25的响应倍率也是0dB，从而压力值Pact不发散。因此，压力调节器15能够与目标值Pc的输入对应而稳定地控制压力值Pact。
图12是表示压力调节器15的其它实施方式的示意图。该实施方式中，阀控制部25由第一阀控制部25A和第二阀控制部25B构成。压力调节器15具有在第一阀控制部25A与第二阀控制部25B之间进行切换的切换器26，第一阀控制部25A和第二阀控制部25B中一方经由切换器26与压力控制阀16连接。
图13是表示图12所示的第一阀控制部25A以及第二阀控制部25B的频率响应特性的曲线图。如图13所示，当压力值Pact的振动频率在上述规定的频率范围R内时，第一阀控制部25A的响应倍率为0dB以下(图13所示的例子中是0dB)。当压力值Pact振动频率在上述规定的频率范围R内时，第二阀控制部25B的响应倍率大于0dB。
切换器26在规定的时机动作，而将第一阀控制部25A和第二阀控制部25B中一方与压力控制阀16连接。例如，为了防止压力的过冲，切换器26在输入目标值Pc之前将第二阀控制部25B与压力控制阀16连接，并且为了防止压力室10内的压力的发散的振动，切换器26在晶片的研磨中将第一阀控制部25A与压力控制阀16连接。这样，通过具备频率响应特性不同的两个阀控制部25A、25B，能够防止压力的过冲，并且能够使研磨中的压力稳定。
图14是表示压力调节器15的其它实施方式的示意图。该实施方式中，在设有一个阀控制部25这一点上与图10所示的实施方式相同，但在阀控制部25具备带阻滤波器31(例如，band elimination filter)这一点上不同。该带阻滤波器31是使当测量出的压力值Pact的振动频率在规定的频率范围R内时的阀控制部25的响应倍率为0dB或比0dB低的滤波器。
图15是表示图14所示的阀控制部25的频率响应特性的曲线图。如图15所示，通过带阻滤波器31而在规定的频率范围R内，响应倍率为0dB以下(图15所示的例子中为0dB)。该带阻滤波器31也可以配置于阀控制部25的上游侧或者下游侧。
作为用于在研磨工作台2和顶环5的旋转速度相同的条件下，不使压力Pact发散地振动的对策，也可以利用滤波器从作为反馈值的压力值Pact除去具有与研磨工作台2以及顶环5的旋转速度对应的频率的成分。通过使用这样的滤波器，能够除去由研磨工作台2以及顶环5的旋转引起的压力Pact的微小的振动。
图16是表示具备对阀控制部25响应倍率进行测量的响应倍率计量器33的研磨装置的实施方式的示意图。该响应倍率计量器33构成为，一边以处于上述规定的频率范围R内的频率使测试目标值振动一边向压力调节器15输入该测试目标值。测试目标值是预先决定的值，也可以是上述的目标值Pc。压力计17对该振动的测试目标值向压力调节器15输入时的压力控制阀16的下游侧的气体的压力(即压力控制阀16的二次侧压力)进行测量，在此期间，响应倍率计量器33取得压力计17的输出值。
另外，响应倍率计量器33根据测试目标值以及压力计17的输出值计算阀控制部25的响应倍率。更具体而言，响应倍率计量器33根据输出值与测试目标值的比率计算阀控制部25的响应倍率。如上所述，由于响应倍率使用分贝[dB]表示单位，所以输出值与测试目标值的比率表示为对数(底为10的对数)。
响应倍率计量器33与调整阀控制部25的动作的调整器35连接。在由响应倍率计量器33测量出的响应倍率比0dB大的情况下，该调整器35调整阀控制部25的控制动作以使响应倍率在0dB以下。调整器35构成为通过变更上述的比例参数、积分参数、以及微分参数来调整阀控制部25的动作。
以处于规定的频率范围R内的频率使测试目标值振动的目的在于，模拟由研磨工作台2以及顶环5的旋转引起的顶环5的压力室10内的压力变动。因此，响应倍率的测量在研磨工作台2以及顶环5不旋转时执行。这样，由于基于响应倍率的测量值来调整阀控制部25的动作，所以压力调节器15能够排除研磨工作台2以及顶环5的旋转的影响而稳定地控制压力室10内的压力。
图17是表示具备储气罐(缓冲罐)40的研磨装置的实施方式的示意图。储气罐40在顶环5的压力室10与压力调节器15之间配置。如图17所示，与多个压力室10以及多个压力调节器15分别对应地设有多个储气罐40。各储气罐40与连结压力室10和压力调节器15的气体流路(气体输送线路)28连接，并与压力室10连通。因此，上述的气体储存空间(包括顶环5的压力室10以及气体流路28)的容积Q仅增加储气罐40的容积，从而因研磨工作台2以及顶环5的旋转而产生的变动幅度ΔQ相对于容积Q相对较小。结果，能够使研磨工作台2以及顶环5的旋转所引起的气体压力的变动降低。储气罐40作为使气体压力的变动降低的缓冲罐发挥功能。
如图18所示，若研磨工作台2以及顶环5从它们的旋转轴心倾斜，则随着研磨工作台2以及顶环5的旋转，顶环5的压力室10的容积周期性地变化。因此，为了使这样的晶片研磨中的压力室10的容积变化最小，优选在顶环5的倾斜最大的相位角与研磨工作台2的倾斜最大的相位角一致的状态下，使研磨工作台2以及顶环5以相同的旋转速度旋转。该情况下，优选设置用于测量研磨工作台2以及顶环5的相位角的旋转编码器(未图示)。
图19(a)至图19(c)是表示在研磨工作台2以及顶环5的相位角同步的状态下旋转的情况的图。顶环5一边以其倾斜最大的相位角与研磨工作台2的倾斜最大的相位角一致的状态旋转，一边与研磨工作台2的旋转同步地上下动。换句话说，以顶环5和研磨工作台2在上下方向上的相对位置以及相对的角度恒定的方式，顶环5以及研磨工作台2旋转，并且顶环5上下动。该实施方式中，为了使研磨工作台2以及顶环5的相位角同步，研磨工作台2以及顶环5以相同的旋转速度旋转。通过这样的动作，气体储存空间(包括压力室10以及气体流路28)的容积Q的变动幅度ΔQ最小，结果，能够使晶片研磨中的压力室10内的压力稳定。
至此所述的各实施方式的研磨装置具备多个压力室10、以及对应的多个压力调节器15，但也可以具备一个压力室10以及一个压力调节器15。
接下来，参照附图对研磨装置的其它实施方式进行说明。图20是表示研磨装置的其它实施方式的图。如图20所示，研磨装置具备：支承研磨垫1的研磨工作台2；和对作为研磨对象物的晶片等基板进行保持并将其按压于研磨工作台2上的研磨垫1的顶环(基板保持部)5。
研磨工作台2经由工作台轴2a与配置于其下方的工作台马达3连结，并能够绕该工作台轴2a旋转。研磨垫1贴附于研磨工作台2的上表面，研磨垫1的表面1a构成对晶片W进行研磨的研磨面。在研磨工作台2的上方设置有研磨液供给喷嘴7，利用该研磨液供给喷嘴7向研磨工作台2上的研磨垫1上供给研磨液Q。
顶环5具备：将晶片W按压于研磨面1a的顶环主体41；和保持晶片W而使晶片W不会从顶环5飞出的挡环42。顶环5与顶环主轴6连接，该顶环主轴6通过上下动机构81而相对于顶环头64上下动。通过该顶环主轴6的上下动，相对于顶环头64使顶环5整体升降从而定位。在顶环主轴6上端安装有旋转接头14。
使顶环主轴6以及顶环5上下动的上下动机构81具备：经由轴承83而将顶环主轴6支承为能够旋转的桥部84；安装于桥部84的滚珠丝杠88；由支柱86支承的支承台85；以及设置在支承台85上的伺服马达90。支承伺服马达90的支承台85经由支柱86固定于顶环头64。
滚珠丝杠88具备与伺服马达90连结的螺纹轴88a、和与该螺纹轴88a螺合的螺母88b。顶环主轴6与桥部84一体地上下动。因此，若驱动伺服马达90，则桥部84经由滚珠丝杠88上下动，由此顶环主轴6以及顶环5上下动。
顶环主轴6经由键(未图示)与旋转筒66连结。该旋转筒66在其外周部具备同步带轮67。在顶环头64固定有顶环马达68，上述同步带轮67经由同步带69与设于顶环马达68的同步带轮70连接。因此，通过驱动顶环马达68使之旋转，来经由同步带轮70、同步带69、以及同步带轮67使旋转简66以及顶环主轴6一体旋转，从而使顶环5旋转。顶环头64由能够旋转地支承于框架(未图示)的顶环头主轴80支承。研磨装置具备对以顶环马达68、伺服马达90为首的装置内的各设备进行控制的研磨控制部50。
顶环5构成为在其下表面保持晶片W。顶环头64构成为能够以顶环头主轴80为中心旋转，在下表面保持有晶片W的顶环5通过顶环头64的旋转而从晶片W的接收位置向研磨工作台2的上方位置移动。晶片W的研磨如下进行。使顶环5以及研磨工作台2分别旋转，并从设于研磨工作台2的上方的研磨液供给喷嘴7向研磨垫1上供给研磨液Q。该状态下，使顶环5下降至规定的位置(规定的高度)，并在该规定的位置将晶片W按压于研磨垫1的研磨面1a。晶片W与研磨垫1的研磨面1a滑动接触，由此研磨晶片W的表面。
接下来，对顶环5进行说明。图21是表示顶环5的剖视图。顶环5具备：经由万向接头49与顶环主轴6连结的顶环主体41；和配置于顶环主体41的下方的挡环42。
在顶环主体41的下方，配置有与晶片W抵接的柔软的薄膜(弹性膜)11、和保持薄膜11的夹板45。在薄膜11与夹板45之间，设有四个压力室(气囊)C1、C2、C3、C4。压力室C1、C2、C3、C4由薄膜11和夹板45形成。中央的压力室C1形成为圆形，其它的压力室C2、C3、C4形成为环状。这些压力室C1、C2、C3、C4同心排列。
分别经由气体输送线路F1、F2、F3、F4而从气体供给源(流体供给源)55向压力室C1、C2、C3、C4供给加压空气等加压气体(加压流体)。另外，气体输送线路F1、F2、F3、F4与真空线路V1、V2、V3、V4连接，通过真空线路V1、V2、V3、V4来在压力室C1、C2、C3、C4形成为负压。压力室C1、C2、C3、C4的内部压力能够相互独立地变化，由此，能够独立地调整针对晶片W所对应的四个区域、即中央部、内侧中间部、外侧中间部、以及周缘部的研磨压力。另外，通过使顶环5整体升降，能够用规定的压力将挡环42按压于研磨垫1。
在夹板45与顶环主体41之间形成有压力室C5，经由气体输送线路F5从上述气体供给源55向该压力室C5供给加压气体。另外，气体输送线路F5与真空线路V5连接，通过真空线路V5来在压力室C5形成负压。由此，夹板45以及薄膜11整体能够沿上下方向移动。
晶片W的周端部由挡环42包围，从而在研磨中，晶片W不会从顶环5飞出。在构成压力室C3的、薄膜11的部位形成有开口，通过在压力室C3形成真空来将晶片W吸附保持于顶环5。另外，通过向该压力室C3供给氮气、清洁空气等，来从顶环5释放晶片W。
在顶环主体41与挡环42之间，配置有环状的翻卷式隔膜46，在该翻卷式隔膜46的内部形成有压力室C6。压力室C6经由气体输送线路F6与上述气体供给源55连结。气体供给源55向压力室C6内供给加压气体，由此将挡环42按压于研磨垫1。另外，气体输送线路F6与真空线路V6连接，通过真空线路V6在压力室C6形成负压。若在压力室C6内形成真空，则挡环42整体上升。
在与压力室C1、C2、C3、C4、C5、C6连通的气体输送线路(气体流路)F1、F2、F3、F4、F5、F6，分别设有电-气调节器(压力调节器)R1、R2、R3、R4、R5、R6。来自气体供给源55的加压气体通过电-气调节器R1～R6而向压力室C1～C6内供给。电-气调节器R1～R6通过调整从气体供给源55供给的加压气体的压力，来对压力室C1～C6内的压力进行控制。电-气调节器R1～R6与研磨控制部50连接。压力室C1～C6也与大气敞开阀(未图示)连接，从而也能够使压力室C1～C6向大气敞开。研磨控制部50向电-气调节器R1～R6发送压力室C1～C6各自的目标压力值，从而电-气调节器R1～R6以将压力室C1～C6内的压力维持为对应的目标压力值的方式动作。
电-气调节器R1～R6通过气体输送线路F1～F6与压力室C1～C6连接。在气体输送线路F1～F6，分别设有用于对在其内部流动的气体的流量进行测量的流量计G1、G2、G3、G4、G5、G6。这些流量计G1～G6用于对应的压力室C1～C6的气体泄漏的检测。在不需要压力室C1～C6的气体泄漏的检测的情况下，也可以省略流量计G1～G6。气体输送线路F1～F6从压力室C1～C6经由旋转接头14而延伸至电-气调节器R1～R6。真空线路V1～V6在压力室C1～C6与流量计G1～G6之间的位置、与气体输送线路F1～F6分别连接。
在电-气调节器R1、R2、R3、R4、R5、R6与作为加压气体的使用点的顶环5之间，设有缓冲罐(储气罐)T1、T2、T3、T4、T5、T6。这些缓冲罐T1、T2、T3、T4、T5、T6通过分支线路B1、B2、B3、B4、B5、B6而与气体输送线路(气体流路)F1、F2、F3、F4、F5、F6分别连接。缓冲罐T1～T6在电-气调节器R1～R6与流量计G1～G6之间配置。换言之，分支线路B1～B6在电-气调节器R1～R6与流量计G1～G6之间的位置，与气体输送线路F1～F6连接。缓冲罐T1、T2、T3、T4、T5、T6具有与上述的储气罐40相同的功能。
在研磨控制部50，预先存储有作为顶环5相对于研磨垫1的相对高度的最佳值的目标高度。在晶片W的研磨中，顶环5相对于研磨垫1的相对高度维持为该规定的目标高度。该目标高度是当在压力室C1～C4形成负压而将晶片W吸引至薄膜11上时、在晶片W与研磨垫1的研磨面1a之间形成微小的缝隙的高度。该缝隙通过向压力室C1～C4内供给气体而成为0。顶环5相对于研磨垫1的相对高度由伺服马达90调整，伺服马达90的动作由研磨控制部50控制。
为了将顶环5的相对高度维持为上述目标高度，需要检测研磨垫1的研磨面1a的高度。研磨垫1的研磨面1a的高度能够如下检测。使顶环5从规定的初始位置下降，而使顶环5的下表面(即，挡环42的下表面)与研磨垫1的研磨面1a接触。若顶环5的下表面与研磨垫1的研磨面1a接触，则对于伺服马达90的负荷增加，在伺服马达90流动的电流增加。因此，研磨控制部50能够根据在伺服马达90流动的电流的变化，来检测顶环5的下表面与研磨垫1的研磨面1a接触的时刻。研磨控制部50在顶环5的下表面与研磨垫1的研磨面1a接触时停止伺服马达90的动作，从而停止顶环5的下降。研磨控制都50根据顶环5的初始位置和顶环5的下降距离，计算研磨垫1的研磨面1a的高度。
在晶片W的研磨中，在顶环5相对于研磨垫1的相对高度维持为恒定的条件下，使研磨工作台2和顶环5旋转。然而，由于在研磨工作台2以及顶环5的旋转轴承稍微存在轴向的振动，所以随着上述研磨工作台2以及顶环5的旋转，研磨工作台2和顶环5在上下方向上的相对位置稍微变化。由于压力室C1～C6的内部容积因该相对位置的变化而变动，所以压力室C1～C6的内部压力也变动。因此，为了缩小这样的压力室C1～C6的内部压力的变动，在压力室C1～C6分别连通缓冲罐T1～T6。
各个缓冲罐T1～T6的结构以及配置相互相同。因此，以下参照图22对缓冲罐T1进行说明。图22是用于说明缓冲罐T1、电-气调节器(压力调节器)R1、流量计G1、压力室C1的配置的示意图。缓冲罐T1是由金属或者硬质的树脂等硬质的材料形成的密闭容器。缓冲罐T1具有刚性较高的构造，其内部容积实际上不变化。作为一个例子，缓冲罐T1由PVC(聚氯乙烯)形成。
缓冲罐T1与气体输送线路F1连接。因此，缓冲罐T1通过气体输送线路F1而与压力室C1连通。该缓冲罐T1的容积与压力室C1的容积相同、或者比压力室C1的容积大。对于这样的缓冲罐T1而言，通过增大电-气调节器R1至压力室C1的气体通路的体积，能够相对缩小压力室C1的压力的变动。
缓冲罐T1位于电-气调节器R1与流量计G1之间。这是为了提高电-气调节器R1的响应性。电-气调节器10的响应性通过目标压力值变化的时刻与电-气调节器R1的下游侧的压力(即，电-气调节器R1的二次侧压力)达到该目标压力值的时刻的差亦即响应时间来表示。流量计G1具有节流孔，并构成为基于节流孔的上游侧的压力与下游侧的压力的差来测量流量。由于在具有这样的结构的流量计G1的上游侧连接有缓冲罐T1，所以从电-气调节器R1供给气体在其流量因流量计G1降低之前向缓冲罐T1供给，从而迅速地充满缓冲罐T1。由此，电-气调节器R1能够与目标压力值的变化对应地使压力室C1内的压力迅速变化。流量计G1位于缓冲罐T1与压力室C1之间。
从图22可知，缓冲罐T1在电-气调节器R1与真空线路V1之间配置。通过设为这样的配置，从而当由真空线路V1在压力室C1内形成真空时，缓冲罐T1对真空形成基本不产生影响。因此，真空线路V1能够迅速地在压力室C1内形成真空。
图23是表示图22的比较例的图。图23所示的例子中，缓冲罐T1在流量计G1与压力室C1之间配置。这样的配置中，从电-气调节器R1供给的气体在其流量因流量计G1降低之后向缓冲罐T1供给。结果，气体充满缓冲罐T1花费更长的时间，响应性降低。并且，当利用真空线路V1在压力室C1内形成真空时，缓冲罐T1内的气体由真空线路V1吸入，从而在压力室C1内形成真空花费更长的时间。
图24是表示在图22所示的配置、图23所示的配置、以及没有缓冲罐11的配置中、使目标压力值变化后的电-气调节器R1的响应时间的实验结果的曲线图。从该实验结果可知，图22所示的配置与图23所示的配置相比示出较短的响应时间。并且，图22所示的配置示出与没有缓冲罐T1的配置大致相同的响应时间。这指的是，通过如图22所示地将缓冲罐T1配置于电-气调节器R1与流量计G1之间，来得到与不设置缓冲罐的情况同等的良好的响应性。
图25是表示在电-气调节器R1与流量计G1之间设有缓冲罐T1的情况以及未设置缓冲罐T1的情况下的电-气调节器R1的下游侧的压力的变动的大小的曲线图，图26是表示在电-气调节器R1与流量计G1之间设有缓冲罐T1的情况以及未设置缓冲罐T1的情况下的电-气调节器R1的下游侧的流量的变动的大小的曲线图。图25以及图26中，压力的变动的大小表示为压力的最大值与最小值的差，流量的变动的大小表示为流量的最大值与最小值的差。从图25以及图26所示的实验结果可知，通过设置缓冲罐T1来使压力变动以及流量变动降低。
从图24至图26所示的实验结果可知，通过将缓冲罐T1配置于电-气调节器R1与流量计G1之间，能够使压力变动以及流量变动降低，并且能够得到与不设置缓冲罐的情况同等的良好的响应性。如上所述，在不需要压力室C1～C6的气体泄漏的检测的情况下，也可以省略流量计G1～G6。该情况下，缓冲罐T1～T6也能够相对缩小压力室C1～C6的压力的变动。
接下来，对缓冲罐T1的其他构成例进行说明。以下说明的缓冲罐T1的配置与图22所示的缓冲罐T1的上述配置相同。图27是表示缓冲罐T1的其它例子的剖视图。其它的缓冲罐T2～T6也具有与图27所示的缓冲罐T1相同的结构以及配置。
图27所示的缓冲罐T1在缓冲罐T1的容积构成为与其内部的压力对应地变化这一点上，与上述的缓冲罐不同。该例子的缓冲罐T1的整体由橡胶等弹性材料构成，缓冲罐T1整体与缓冲罐T1内的压力对应地变形(即，膨胀以及收缩)。即，缓冲罐T1整体由能够与其内部的压力对应地变形的部件构成。例如，缓冲罐T1由橡胶制的气囊构成。也可以仅缓冲罐T1的一部分由橡胶等弹性材料构成。
图28是表示内部的压力较低时的缓冲罐T1、以及内部的压力较高时的缓冲罐T1的图。如图28所示，若缓冲罐T1内的压力变高，则缓冲罐T1整体膨胀而缓冲罐T1的容积增加。这样，缓冲罐T1的容积与缓冲罐T1内的压力对应地变化，从而缓冲罐T1能够吸收在晶片的研磨时产生的压力室C1内的压力变动。
图29是表示缓冲罐T1的其它例子的剖视图。其它的缓冲罐T2～T6也具有与图29所示的缓冲罐T1相同的结构以及配置。该例子的缓冲罐T1本身与图27所示的缓冲罐T1相同，但在缓冲罐T1的外侧设有限制罩100这一点上不同。该限制罩100具有覆盖缓冲罐T1的上表面以及侧面整体的形状。限制罩100具有比缓冲罐T1整体的体积大的内部空间。该限制罩100设为用于防止与缓冲罐T1内的压力上升对应地膨胀的缓冲罐T1的破裂。
图30是表示缓冲罐T1的变形(膨胀)由限制罩100限制的情况的图。如图30所示，当缓冲罐T1内的压力较低时，缓冲罐T1的外表面不与限制罩100的内表面接触，但若缓冲罐T1内的压力上升某种程度，则缓冲罐T1的外表面与限制罩100的内表面接触。从图30可知，缓冲罐T1的膨胀被限制罩100限制，从而能够防止缓冲罐T1的破裂。
缓冲罐T1的壁越薄，缓冲罐T1更加容易吸收压力变动。另一方面，若缓冲罐T1的壁较薄，则在晶片研磨中有缓冲罐11较大膨胀而缓冲罐T1破裂的担忧。限制罩100能够较大地减少这样的缓冲罐T1的破裂的风险。并且，通过缓冲罐T1的形状以及厚度、与限制罩100的形状以及大小的组合，能够调整由缓冲罐T1吸收的压力范围以及压力变动的大小。
图31是表示缓冲罐T1的其它例子的剖视图。其它的缓冲罐T2～T6也具有与图31所示的缓冲罐T1相同的结构以及配置。该例子的缓冲罐T1的周壁部由波纹管102构成，该波纹管102由树脂、金属(例如不锈钢)构成。波纹管102构成为能够与缓冲罐T1内的压力对应地变形(即，膨胀以及收缩)。即使波纹管102膨胀，其壁厚也不会变化，有机械强度不会降低的优点。
图32是表示内部的压力较低时的缓冲罐T1、以及内部的压力较高时的缓冲罐T1的图。如图32所示，若缓冲罐T1内的压力变高，则波纹管102伸长而缓冲罐T1的容积增加。这样，缓冲罐T1的容积与缓冲罐T1内的压力对应地变化，从而缓冲罐T1能够吸收在晶片的研磨时产生的压力室C1内的压力变动。
图33是表示缓冲罐T1的其它例子的剖视图。其它的缓冲罐T2～T6也具有与图33所示的缓冲罐T1相同的结构以及配置。该例子中，缓冲罐T1的一部分由隔膜105构成，该隔膜105由树脂或者橡胶等弹性材料构成。更具体而言，缓冲罐T1具备：具有开口部的容器106；和堵住该开口部的隔膜105。隔膜105具有没有弯曲部的平坦的形状。容器106由硬质的部件(例如，金属或者硬质的树脂)形成。隔膜105堵住容器106的开口部，由此在缓冲罐T1内形成密闭空间。该密闭空间与分支线路B1连通。
图34是表示内部的压力较低时的缓冲罐T1、以及内部的压力较高时的缓冲罐T1的图。如图34所示，若缓冲罐T1内的压力变高，则隔膜105向外侧膨胀而缓冲罐T1的容积增加。这样，缓冲罐T1的容积与缓冲罐T1内的压力对应地变化，从而缓冲罐T1能够吸收在晶片的研磨时产生的压力室C1内的压力变动。隔膜105是与缓冲罐T1内的压力对应地变形的部件。由于隔膜105的形状简单且变形量也比较小，所以能够长时间地期待稳定的动作。
图35是表示缓冲罐T1的其它例子的剖视图。其它的缓冲罐T2～T6也具有与图35所示的缓冲罐T1相同的结构以及配置。该例子的缓冲罐T1具有：与分支线路B1连接的缸体111；收容在该缸体111内的活塞112；对缸体111与活塞112之间的缝隙进行密封的翻卷式隔膜114；以及支承活塞112的弹簧116。翻卷式隔膜114由橡胶等弹性部件构成。
翻卷式隔膜114具有以包围活塞112的方式配置的呈倒U字形的剖面的弯曲部，该弯曲部对缸体111与活塞112之间的缝隙进行密封。缓冲罐T1内的密闭空间由翻卷式隔膜114和缸体111的内表面形成。该密闭空间与分支线路B1连通。翻卷式隔膜114是与缓冲罐T1内的压力对应地变形的部件。
图36是表示内部的压力较低时的缓冲罐T1、以及内部的压力较高时的缓冲罐T1的图。如图36所示，若缓冲罐T1内的压力变高，则活塞112克服弹簧116的反弹力而向外侧移动，从而缓冲罐T1的容积增加，并且翻卷式隔膜114变形。这样，缓冲罐T1的容积与缓冲罐T1内的压力对应地变化，从而缓冲罐T1能够吸收在晶片的研磨时产生的压力室C1内的压力变动。
翻卷式隔膜114的弯曲部仅对照活塞112的动作而转动，翻卷式隔膜114不与活塞112以及缸体111滑动接触。因此，当翻卷式隔膜114变形时，作用于翻卷式隔膜114的摩擦阻力几乎为0。因此，活塞112能够与缓冲罐T1内的压力变化对应而迅速且平滑地移动。并且，由于弹簧116的反弹力根据活塞112的移动量而变化，所以通过变长活塞112的行程能够吸收大范围的压力振动。
上述的图27至图36所示的结构也能够适当组合。例如，通过在图27所示的气囊类型的缓冲罐T1的一部分组装图33所示的隔膜105，缓冲罐T1能够吸收更大范围的压力变动。
上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域的通常知识的人能够实施本发明为目的而记载的。对于上述实施方式的各种变形例，若是本领域技术人员则当然能够知晓，本发明的技术的思想也能够用于其它的实施方式。因此，本发明不限定于记载的实施方式，解释为基于由权利要求书的范围所定义的技术思想的最大的范围。

Claims (24)

1.一种研磨装置，其特征在于，具备：
能够旋转的研磨工作台，其用于支承研磨垫；
能够旋转的顶环，其具有用于将基板按压于上述研磨垫的压力室；
压力调节器，其对上述压力室内的气体的压力进行控制；以及
缓冲罐，其设于上述压力室与上述压力调节器之间。
2.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
上述压力调节器具备：
压力控制阀；
压力计，其对上述压力控制阀的下游侧的气体的压力进行测量；以及
阀控制部，其以使上述压力室内的压力的目标值与由上述压力计测量出的压力值的差为最小的方式，控制上述压力控制阀的动作。
3.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，还具备：
气体输送线路，其连接上述压力调节器和上述压力室；以及
流量计，其对在上述气体输送线路流动的气体的流量进行计量，
上述缓冲罐与上述气体输送线路连通，
上述缓冲罐配置在上述压力调节器与上述流量计之间。
4.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，
上述缓冲罐具有内部容积不受其内部的压力的影响而不发生变化的结构。
5.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，
上述缓冲罐构成为：该缓冲罐的容积与其内部的压力对应地变化。
6.根据权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，
上述缓冲罐的至少一部分由与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的部件构成。
7.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，
在上述缓冲罐的外侧配置有限制上述缓冲罐变形的限制罩。
8.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，
与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的上述部件是隔膜。
9.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，
与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的上述部件是波纹管。
10.根据权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，
上述缓冲罐具有：
缸体；
活塞，其收容在上述缸体内；
翻卷式隔膜，其对上述缸体与上述活塞之间的缝隙进行密封；以及
弹簧，其支承上述活塞，
上述翻卷式隔膜具有包围上述活塞的弯曲部，上述弯曲部具有倒U字形的剖面。
11.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，
将上述基板按压于上述研磨垫时的、上述顶环相对于上述研磨垫的相对高度恒定不变。
12.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
还具备连接上述压力调节器和上述压力室的气体输送线路，
上述缓冲罐与上述气体输送线路连通，
上述缓冲罐构成为：该缓冲罐的容积与其内部的压力对应地变化。
13.根据权利要求12所述的研磨装置，其特征在于，
上述缓冲罐的至少一部分由与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的部件构成。
14.根据权利要求13所述的研磨装置，其特征在于，
在上述缓冲罐的外侧配置有限制上述缓冲罐变形的限制罩。
15.根据权利要求13所述的研磨装置，其特征在于，
与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的上述部件是隔膜。
16.根据权利要求13所述的研磨装置，其特征在于，
与上述缓冲罐的内部的压力对应地变形的上述部件是波纹管。
17.根据权利要求12所述的研磨装置，其特征在于，
上述缓冲罐具有：
缸体；
活塞，其收容在上述缸体内；
翻卷式隔膜，其对上述缸体与上述活塞之间的缝隙进行密封；以及
弹簧，其支承上述活塞，
上述翻卷式隔膜具有包围上述活塞的弯曲部，上述弯曲部具有倒U字形的剖面。
18.根据权利要求12所述的研磨装置，其特征在于，
将上述基板按压于上述研磨垫时的、上述顶环相对于上述研磨垫的相对高度恒定不变。
19.一种研磨装置，其特征在于，具备：
能够旋转的研磨工作台，其用于支承研磨垫；
能够旋转的顶环，其具有用于将基板按压于上述研磨垫的压力室；以及
压力调节器，其对上述压力室内的气体的压力进行控制，
上述压力调节器具备：
压力控制阀；
压力计，其对上述压力控制阀的下游侧的气体的压力进行测量；以及
阀控制部，其以使上述压力室内的压力的目标值与由上述压力计测量出的压力值的差为最小的方式，控制上述压力控制阀的动作，
当上述测量出的压力值的振动频率处于规定的频率范围内时，上述阀控制部的响应倍率为0dB以下，该响应倍率表示上述测量出的压力值相对于上述目标值的比率，
与上述研磨工作台的旋转速度对应的频率处于上述规定的频率范围内。
20.根据权利要求19所述的研磨装置，其特征在于，
上述阀控制部由第一阀控制部和第二阀控制部构成，
上述压力调节器具有在上述第一阀控制部与上述第二阀控制部之间进行切换的切换器，
当上述测量出的压力值的振动频率处于上述规定的频率范围内时，上述第一阀控制部的上述响应倍率为0dB以下，
当上述测量出的压力值的振动频率处于上述规定的频率范围内时，上述第二阀控制部的上述响应倍率大于0dB。
21.根据权利要求19所述的研磨装置，其特征在于，
上述压力调节器具备带阻滤波器，该带阻滤波器将上述测量出的压力值的振动频率处于上述规定的频率范围内时的上述阀控制部的上述响应倍率降低为0dB以下。
22.根据权利要求19所述的研磨装置，其特征在于，
上述研磨工作台和上述顶环以相同的旋转速度旋转。
23.根据权利要求19所述的研磨装置，其特征在于，
还具备计量上述阀控制部的上述响应倍率的响应倍率计量器，
上述响应倍率计量器构成为：
一边以处于上述规定的频率范围内的频率使测试目标值振动、一边向上述压力调节器输入该测试目标值，
取得向上述压力调节器输入上述振动的测试目标值时的上述压力计的输出值，
根据上述输出值以及上述测试目标值来计算上述阀控制部的上述响应倍率。
24.根据权利要求23所述的研磨装置，其特征在于，
还具备调整器，在上述计算出的响应倍率大于0dB的情况下，该调整器调整上述阀控制部的动作，以使该响应倍率为0dB以下。
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