CN113134785A - 研磨头系统及研磨装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够精密控制晶片、基板、面板等工件的膜厚轮廓的研磨头系统。研磨头系统具备：具有将多个按压力施加于工件(W)的多个压电元件(47)的研磨头(7)；及决定应施加于多个压电元件(47)的电压的多个指令值的动作控制部(10)。

Description

研磨头系统及研磨装置

技术领域

本发明关于一种将晶片、基板、面板等工件按压于研磨垫的研磨面，来研磨该工件的研磨头系统。此外，本发明关于具备这种研磨头系统的研磨装置。

背景技术

半导体元件的制造是在晶片上形成各种膜。配线、接点的形成工序在成膜工序后，为了除去膜的不需要部分及表面凹凸而研磨晶片。化学机械研磨(CMP)是研磨晶片的代表性技术。该CMP在研磨面上供给研磨液，而且通过使晶片滑动接触于研磨面来进行。形成于晶片的膜通过结合研磨液中所含的研磨粒或研磨垫的机械性作用、与研磨液的化学成分的化学性作用而研磨。

图32是表示使用于CMP的以往的研磨头的剖面图。研磨头400具有保持于载体401下面的弹性膜402。该弹性膜402具有同心状的多个圆环壁402a～402d。这些圆环壁402a～402d将弹性膜402的内侧空间分割成多个压力室405A～405D。向这些压力室405A～405D中供给压缩气体。弹性膜402接受装满于各个压力室405A～405D的压缩气体的压力，可将晶片W向研磨垫500的研磨面500a按压。多个压力室405A～405D分别连通于多个压力调整器R1～R4。这些压力调整器R1～R4可独立控制对应的压力室405A～405D中的压缩气体的压力，藉此，研磨头400能够以不同按压力按压晶片W的不同区域。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-047503号公报

发明内容

最近在半导体元件的制造中对各工序的要求精度已达数nm级，CMP也不例外。此外，随着形成半导体集成电路的高积体化，微细化、多层化也越来越加速。因而，为了实现这些微细化及多层化，即使在CMP研磨中，仍要求在整个晶片W中取得数nm级的CMP研磨后的剩余膜厚变动作为课题。为了达成本要求，需要对晶片W面内方向例如可控制芯片尺寸程度的分解度的膜厚轮廓的研磨方式。

此处，在晶片W上形成膜的工序，使用镀覆、化学蒸镀(CVD)、物理蒸镀(PVD)等各种成膜技术来进行。这些成膜技术对整个晶片W无法均匀地形成膜。例如，也可能沿着晶片W的周向产生膜厚的变动。

此外，图32所示的过去的研磨头400，由于可使沿着晶片W的半径方向的按压力独立变化，因此，可控制晶片W半径方向的膜厚轮廓。但是，由于压力室405A～405D的配置是同心状，因此，上述的研磨头400无法控制沿着晶片W的周向的按压力，亦无法控制在晶片W周向的膜厚轮廓。另外，虽然也有也在周向进行压力室的分割的方法，但是实际上，因为实质限制于压力室的尺寸及对各压力室的压缩气体的供给管线数，所以，例如形成于晶片W面内的芯片尺寸程度的分解度的膜厚轮廓的控制困难。

因此，本发明鉴于上述课题，提供一种可精密控制晶片、基板、面板等的工件的膜厚轮廓的研磨头系统。此外，本发明提供一种具备这种研磨头系统的研磨装置。

(解决问题的手段)

一个方式提供一种研磨头系统，用于向研磨面按压工件，并在研磨液的存在下，通过使该工件与所述研磨面相对运动来研磨该工件，该研磨头系统的特征在于，具备：研磨头，该研磨头具有对所述工件的多个区域施加按压力的多个致动器；驱动源，该驱动源使所述多个致动器动作；及动作控制部，该动作控制部对所述驱动源决定并发送多个指令值。

一个方式是所述多个致动器为多个压电元件，所述驱动源是具备对所述多个压电元件独立施加电压的电源部及电压控制部的驱动电压施加装置，所述动作控制部构成为，决定应施加于所述多个压电元件的电压的多个指令值。

一个方式是所述多个压电元件沿着所述研磨头的径方向及周向分布。

一个方式是所述多个压电元件为格子状、同心圆状、交错状配置的任意一个或它们的组合，并配置于所述研磨头内。

一个方式是所述研磨头进一步具备多个按压部件，该多个按压部件分别连结于所述多个压电元件，所述多个按压部件具有：多个第一面，该多个第一面分别与所述多个压电元件相对；及多个第二面，该多个第二面用于按压所述工件。

一个方式是所述多个第二面的形状为圆形、椭圆形、多边形、圆弧形的至少一个。

一个方式是所述多个第一面的面积比所述多个第二面的面积大。

一个方式是一个按压部件至少与两个压电元件连结。

一个方式是所述研磨头进一步具备保持部件，该保持部件将所述多个按压部件保持为能够在有限的范围内移动。

一个方式是所述保持部件构成为，限制所述多个按压部件在与所述工件的按压方向垂直的方向上的移动范围。

一个方式是所述多个按压部件分别具备多个万向接头机构，该多个万向接头机构具有能够在全方向上倾斜移动的多个活动部件，所述多个活动部件分别具有所述多个第二面。

一个方式是所述研磨头进一步具备弹性膜，该弹性膜具有工件接触面。

一个方式是所述研磨头系统进一步具备弹性膜，该弹性膜在所述研磨头中形成压力室；及压缩气体供给管线，该压缩气体供给管线连通于所述压力室；所述压力室位于所述多个按压部件与所述弹性膜之间。

一个方式是所述研磨头系统进一步具备弹性片材，该弹性片材在所述研磨头中形成压力室；及压缩气体供给管线，该压缩气体供给管线连通于所述压力室；所述压电元件位于所述弹性片材与所述多个按压部件之间。

一个方式是所述研磨头进一步具备多个按压力测量装置，该多个按压力测量装置测量所述多个压电元件分别产生的多个按压力。

一个方式是所述多个按压力测量装置配置于所述多个压电元件与所述多个按压部件之间。

一个方式是所述多个按压力测量装置是多个压电传感器。

一个方式是所述研磨头进一步具有电压分配器，所述电压分配器电连接于所述驱动电压施加装置及所述多个压电元件，并构成为，将从所述驱动电压施加装置所施加的电压分配至该多个压电元件。

一个方式是所述电压分配器具有：分歧装置，该分歧装置将从所述驱动电压施加装置所施加的电压分配至所述多个压电元件；及通信装置，该通信装置连接于所述分歧装置及所述驱动电压施加装置。

一个方式是所述电压分配器进一步具有：多个柱塞，该多个柱塞与所述多个压电元件接触；及电力分配线，该电力分配线将所述多个柱塞与所述分歧装置电连接。

一个方式是所述电压分配器能够装卸地安装于所述研磨头。

一个方式是所述研磨头进一步具有温度测量器，该温度测量器测量所述多个压电元件的温度。

一个方式是所述研磨头系统进一步具备真空管线，该真空管线连通于所述研磨头的工件接触面。

一个方式是所述研磨头进一步具备：挡环，该挡环位于所述多个压电元件的外侧；及至少三个工件夹盘机构，该至少三个工件夹盘机构固定于所述挡环。

一个方式是所述电源部为直流电源。

一个方式提供一种研磨装置，是工件的研磨装置，其特征在于，具备：研磨台，该研磨台保持研磨垫；研磨液供给喷嘴，该研磨液供给喷嘴将研磨液供给至所述研磨垫上；及上述的研磨头系统。

一个方式是所述研磨装置进一步备有膜厚传感器，该膜厚传感器测量所述工件的膜厚，所述膜厚传感器配置于所述研磨台内。

一个方式是所述动作控制部构成为，根据通过所述膜厚传感器所取得的所述工件的膜厚测量值制作膜厚轮廓，并依据该膜厚轮廓来指示所述驱动源，以驱动所述多个致动器。

一个方式是所述动作控制部构成为，依据所述膜厚轮廓与目标膜厚轮廓的差，决定所述多个致动器的驱动条件，来指示所述驱动源。

一个方式提供一种研磨装置，是工件的研磨装置，其特征在于，具备：研磨台，该研磨台保持研磨垫；研磨液供给喷嘴，该研磨液供给喷嘴将研磨液供给至所述研磨垫上；及上述的研磨头系统。

一个方式是所述研磨装置进一步备有膜厚传感器，该膜厚传感器测量所述工件的膜厚，所述膜厚传感器配置于所述研磨台内。

一个方式是所述动作控制部构成为，根据通过所述膜厚传感器所取得的所述工件的膜厚测量值制作膜厚轮廓，并依据该膜厚轮廓决定应施加于所述多个压电元件的电压的多个指令值。

一个方式是所述动作控制部构成为，依据所述膜厚轮廓与目标膜厚轮廓的差，决定应施加于所述多个压电元件的电压的多个指令值。

一个方式是所述研磨装置进一步具备装载/卸载装置，该装载/卸载装置使所述工件保持于所述研磨头。

一个方式是所述研磨装置进一步具备指向检测器，该指向检测器检测所述工件的周向上的朝向。

一个方式提供一种研磨系统，研磨工件，该研磨系统的特征在于，具有：上述的研磨装置；清洗装置，该清洗装置在研磨后清洗所述工件；干燥装置，该干燥装置在清洗后使所述工件干燥；及搬送机构，该搬送机构在所述研磨装置、所述清洗装置及所述干燥装置间搬送所述工件。

(发明的效果)

按照本发明，多个压电元件能够以不同的力按压工件的不同部位(区域)。因此，研磨头可精密控制工件的膜厚轮廓。

附图说明

图1是表示研磨装置的一种实施方式的模式图。

图2是表示工件的膜厚轮廓的一例图。

图3是表示穿过工件时的膜厚传感器的轨迹图。

图4是表示工件的整个被研磨面的膜厚轮廓图。

图5是表示包含图1所示的研磨头的研磨头系统的一种实施方式的剖面图。

图6是表示研磨头的一部分的放大剖面图。

图7是表示按压部件的排列例的模式图。

图8是表示按压部件的排列例的模式图。

图9是表示按压部件的排列例的模式图。

图10是表示按压部件的排列例的模式图。

图11是表示按压部件的排列例的模式图。

图12是表示研磨率与施加于压电元件的电压的关系的研磨率数据的一例的曲线图。

图13是表示施加于压电元件的电压、与压电元件产生的按压力的关系的按压力相关数据的一例的曲线图。

图14是表示研磨头系统的其他实施方式的剖面图。

图15是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。

图16是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。

图17是表示图16所示的第一压力室消失，而第一弹性膜的抵接部接触于多个按压部件的按压面的状态图。

图18是表示具备万向接头机构的研磨头的一部分的剖面图。

图19是表示万向接头机构的其他构成例的模式图。

图20是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。

图21是表示图20所示的接触部件接触于工件的情形的模式图。

图22是表示工件夹盘机构及夹盘驱动装置的其他实施方式的剖面图。

图23系图22所示的工件夹盘机构及夹盘驱动装置的放大剖面图。

图24系图22所示的工件夹盘机构及夹盘驱动装置的放大剖面图。

图25是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。

图26是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。

图27是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。

图28是图27所示的接触销的放大图。

图29是表示研磨装置的其他实施方式的模式图。

图30是表示具备具有多个压力室的研磨头的研磨装置的模式剖面图。

图31是表示具备参照图1至图29所说明的任何一种实施方式的研磨头的研磨装置、与具备参照图30所说明的研磨装置的工件研磨系统的模式图。

图32是表示使用于CMP的以往的研磨头的剖面图。

具体实施方式

以下，参照图说明本发明的实施方式。图1是表示研磨装置的一种实施方式的模式图。研磨装置是化学机械性研磨晶片、基板、面板等工件的装置。如图1所示，该研磨装置具备：支承具有研磨面2a的研磨垫2的研磨台5；向研磨面2a按压工件W的研磨头7；将研磨液(例如，含有研磨粒的浆液)供给至研磨面2a的研磨液供给喷嘴8；及控制研磨装置的动作的动作控制部10。研磨头7以可在其下表面保持工件W的方式构成。

动作控制部10具备：储存了程序的存储装置10a；及按照程序中所含的命令执行运算的运算装置10b。存储装置10a具备RAM等主存储装置、与硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)等辅助存储装置。作为运算装置10b的例，如有CPU(中央处理装置)、GPU(图形处理单元)。但是，动作控制部10的具体构成不限定于这些的例。

动作控制部10至少由1台计算机构成。所述至少1台计算机亦可是1台服务器或多台服务器。动作控制部10亦可是边缘服务器，亦可是连接于因特网或局域网等通信网路的云端服务器，或是，亦可是设置于网络中的雾运算装置(闸道器、雾服务器、路由器等)。动作控制部10亦可是通过因特网或局域网等通信网路所连接的多个服务器。例如，动作控制部10亦可是边缘服务器与云端服务器的组合。

研磨装置进一步具备：支轴14；连结于支轴14的上端的研磨头摇动手臂16；可旋转地支承于研磨头摇动手臂16的自由端的研磨头轴杆18；及使研磨头7以其轴心为中心而旋转的旋转马达20。旋转马达20固定于研磨头摇动手臂16，并经由从皮带及滑轮等构成的转矩传递机构(无图示)而连结于研磨头轴杆18。研磨头7固定于研磨头轴杆18的下端。旋转马达20经由上述转矩传递机构使研磨头轴杆18旋转，研磨头7与研磨头轴杆18一起旋转。因此，研磨头7通过旋转马达20以其轴心为中心在箭头指示的方向旋转。

旋转马达20连结于作为检测研磨头7的旋转角度的旋转角度检测器的旋转编码器22。该旋转编码器22以检测旋转马达20的旋转角度的方式构成。旋转马达20的旋转角度与研磨头7的旋转角度一致。因此，通过旋转编码器22检测出的旋转马达20的旋转角度相对于研磨头7的旋转角度。旋转编码器22连接有动作控制部10，从旋转编码器22输出的旋转马达20的旋转角度的检测值(亦即，研磨头7的旋转角度的检测值)发送至动作控制部10。

研磨装置进一步具备：使研磨垫2及研磨台5以它们的轴心为中心而旋转的旋转马达21。旋转马达21配置于研磨台5的下方，研磨台5经由旋转轴5a而连结于旋转马达21。研磨台5及研磨垫2通过旋转马达21以旋转轴5a为中心可在箭头指示的方向旋转。研磨垫2及研磨台5的轴心与旋转轴5a的轴心一致。研磨垫2贴合于研磨台5的垫支承面5b。研磨垫2的露出面构成研磨晶片等的工件W的研磨面2a。

研磨头轴杆18通过升降机构24可相对于研磨头摇动手臂16相对地上下运动，通过该研磨头轴杆18的上下运动，研磨头7可相对于研磨头摇动手臂16及研磨台5相对地上下运动。在研磨头轴杆18的上端安装有旋转连接器23及旋转接头25。

使研磨头轴杆18及研磨头7升降的升降机构24具备：可旋转地支承研磨头轴杆18的轴承26；固定轴承26的桥接器28；安装于桥接器28的滚珠螺杆机构32；通过支柱30所支承的支承台29；及固定于支承台29的伺服马达38。支承伺服马达38的支承台29经由支柱30而连结于研磨头摇动手臂16。

滚珠螺杆机构32具备：连结于伺服马达38的螺丝轴32a；及该螺丝轴32a螺合的螺帽32b。螺帽32b固定于桥接器28。研磨头轴杆18与桥接器28可一体升降(上下运动)。因此，当伺服马达38驱动滚珠螺杆机构32时，桥接器28上下运动，藉此，研磨头轴杆18及研磨头7上下运动。

升降机构24为了调节研磨头7相对于研磨台5的相对高度而发挥研磨头定位机构的功能。研磨工件W时，升降机构24使研磨头7位于预定的高度，在该高度保持研磨头7情况下，研磨头7向研磨垫2的研磨面2a按压工件W。

研磨装置具备使研磨头摇动手臂16以支轴14为中心而回转的手臂回转马达(无图示)。该手臂回转马达使研磨头摇动手臂16回转时，研磨头7可在研磨台5上方的研磨位置、与研磨台5外侧的装载/卸载位置之间移动。研磨的工件W在装载/卸载位置通过装载/卸载装置39安装于研磨头7，然后移动至研磨位置。研磨后的工件W从研磨位置移动至装载/卸载位置，在装载/卸载位置通过装载/卸载装置39从研磨头7拆卸。图1模式地表示装载/卸载装置39，装载/卸载装置39的位置及构成并无特别限定，只要可达成其希望的目的即可。

研磨装置具备作为检测在工件W周向的方向的指向检测器的凹槽对准器40。另外，本图中，凹槽对准器40独立配置于研磨装置中，不过，亦可与装载/卸载装置39一体配置。凹槽对准器40是用于检测形成于工件W缘部的凹槽(缺口)的装置。凹槽对准器40的具体构成并无特别限定，只要可检测凹槽即可。一例为凹槽对准器40是以使工件W旋转，而且将激光照射于工件W的缘部，并通过受光部检测反射的激光的光学式凹槽检测器，可从在凹槽位置受光的激光的强度变化来检测凹槽位置的方式构成。其他例是以使工件W旋转，将纯水等液体的喷流从靠近工件W缘部的喷嘴供给至工件W的缘部，来检测朝向喷嘴流动的液体压力或流量的液体式凹槽检测器，从在凹槽位置的液体压力或流量变化检测凹槽的位置的方式构成。

凹槽的检测，亦即在研磨工件W之前执行工件W的周向上的朝向的检测。凹槽的检测的目的为了解、修正工件W相对于后述压电元件的配置的配置状态。凹槽的检测亦可在将工件W保持于研磨头7之前执行，或是，亦可在将工件W保持于研磨头7的状态下执行。例如，在将工件W保持至研磨头7之前实施凹槽检测时，在装载/卸载位置以凹槽对准器40检测工件W的凹槽位置。而后，亦可以检测出的凹槽位置变成研磨头7的特定位置的方式，使研磨头7旋转后，由装载/卸载装置将工件W送交研磨头7的保持部件56的工件接触面56a，使研磨头7以吸附等方式保持工件W。

此时，凹槽对准器40连接于动作控制部10。动作控制部10以将工件W的凹槽位置与研磨头7的旋转角度相关连的方式构成。更具体而言，动作控制部10依据通过凹槽对准器40所检测的凹槽位置指定研磨头7的旋转角度的基准位置，并将该旋转角度的基准位置存储于存储装置10a中。再者，通过凹槽对准器40所检测的凹槽位置亦同时存储于存储装置10a，通过比较这些基准位置与凹槽位置，动作控制部10可依据研磨头7的旋转角度的基准位置特定工件W表面上的位置。

再者，例如通过旋转马达20仅使研磨头7旋转某个角度，而将工件W的凹槽位置相对于研磨头7的基准位置变成指定角度的方式修正后，以装载/卸载装置送交工件W并保持于研磨头7。此时，事先依据后述的压电元件的配置来设定研磨头7的旋转角度的基准位置时，研磨头7可在工件W对应于压电元件的特定配置的状态下保持工件W。

工件W的研磨进行如下。工件W在其被研磨面朝下的状态下保持于研磨头7。分别使研磨头7及研磨台5旋转，而且从设于研磨台5上方的研磨液供给喷嘴8供给研磨液(例如，含有研磨粒的浆液)至研磨垫2的研磨面2a上。研磨垫2以其中心轴线为中心而与研磨台5一体旋转。研磨头7通过升降机构24移动至指定高度。再者，研磨头7在维持在上述指定高度情况下，将工件W按压于研磨垫2的研磨面2a。工件W与研磨头7一体旋转。亦即，工件W以与研磨头7相同速度而旋转。在研磨液存在于研磨垫2的研磨面2a上的状态下，工件W滑动接触于研磨垫2的研磨面2a。工件W的表面通过研磨液的化学性作用与研磨液中所含的研磨粒或研磨垫2的机械性作用的组合而被研磨。

研磨装置具备测量研磨面2a上的工件W的膜厚的膜厚传感器42。膜厚传感器42以生成直接或间接表示工件W的膜厚的膜厚指标值的方式构成。该膜厚指标值按照工件W的膜厚而变化。膜厚指标值亦可是表示工件W的膜厚本身的值，或是，亦可是换算成膜厚之前的物理量或信号值。

作为膜厚传感器42的例，如有涡流传感器、光学式膜厚传感器。膜厚传感器42设置于研磨台5中，并与研磨台5一体旋转。更具体而言，膜厚传感器42以每当研磨台5旋转一次时，穿过研磨面2a上的工件W，而且在工件W的多个测量点测量膜厚的方式构成。多个测量点的膜厚作为膜厚指标值而从膜厚传感器42输出，膜厚指标值送至动作控制部10。动作控制部10以依据膜厚指标值控制研磨头7的动作的方式构成。

动作控制部10从膜厚传感器42所输出的膜厚指标值制作工件W的膜厚轮廓。工件W的膜厚轮廓是膜厚指标值的分布。图2是表示工件W的膜厚轮廓的一例图。图2中，纵轴表示直接或间接表示工件W的膜厚的膜厚指标值，横轴是工件W的半径方向的位置。膜厚的侧量点沿着工件W的半径方向排列。因此，从膜厚传感器42所输出的膜厚指标值是沿着工件W的半径方向分布。图2所示的膜厚轮廓是沿着工件W的半径方向的膜厚轮廓。

图3是表示穿过工件W时的膜厚传感器42的轨迹图。工件W研磨中，研磨台5与研磨头7以不同速度旋转。在这种条件下，如图3所示，每当研磨台5旋转一次时，膜厚传感器42描绘不同轨迹而穿过工件W。更具体而言，每当研磨台5旋转一次时，膜厚传感器42的轨迹以一定角度在工件W的中心周围旋转。从图3了解，当研磨台5旋转多次时，膜厚传感器42几乎扫描了工件W的整体，而可在工件W的几乎整体测量膜厚。另外，本图中，在研磨台5中配置1个膜厚传感器42，不过，亦可在研磨台5中配置多个膜厚传感器42，此时，可获得更详细的膜厚轮廓。

动作控制部10在研磨台5旋转多次中，可从通过膜厚传感器42所获得的膜厚指标值，制作如图4所示的工件W整个被研磨面的膜厚轮廓。图4表示在XYZ坐标系统上表示的工件W的整个被研磨面的膜厚轮廓图。图4中，X轴表示与工件W的被研磨面平行的方向，Y轴表示与工件W的被研磨面平行，且与X方向垂直的方向，Z轴表示膜厚指标值。工件W的被研磨面上的位置通过X轴及Y轴上的坐标来表示，直接或间接表示工件W的膜厚的膜厚指标值，通过Z轴上的坐标来表示。通过动作控制部10所制作的工件W的整个被研磨面的膜厚轮廓存储于存储装置10a中。

图5是表示包含图1所示的研磨头7的研磨头系统的一种实施方式的剖面图。如图5所示，研磨头系统包含：上述的研磨头7、动作控制部10及驱动电压施加装置50。研磨头7具备：固定于研磨头轴杆18的下端的载体45；及保持于载体45的多个压电元件47。研磨头7刚性固定于研磨头轴杆18的下端，且研磨头7相对于研磨头轴杆18的角度固定。多个压电元件47位于工件W的背侧。

载体45具有：保持多个压电元件47的壳体45A；及可装卸地安装于壳体45A的凸缘45B。凸缘45B通过无图示的螺丝而固定于壳体45A。亦可将维修用的盖子设于壳体45A上，不过无图示。取下盖子时，使用者可进入压电元件47。凸缘45B的盖子在需要进行压电元件47的更换及压电元件47的位置调节等的维修时取下。

研磨头7具备可将多个按压力独立地施加于工件W的多个致动器。致动器如有：如油压汽缸、马达的油压式致动器；如空气压马达及空气压汽缸的空气压式致动器；如电动马达的电力式致动器及使用后述的压电元件的致动器；使用磁致伸缩元件的磁致伸缩致动器、及如线性马达的电磁致动器及小型活塞等。

本实施方式采用多压电元件47作为可将多个按压力独立地施加于工件W的多个致动器。压电元件47通过电力线51而电连接于驱动电压施加装置50。压电元件47通过作为驱动源的驱动电压施加装置50而工作。电力线51经由旋转连接器23而延伸。驱动电压施加装置50构成为具备：电源部50a；及将须施加于压电元件47的电压的指令值送至电源部50a的电压控制部50b；并将电压分别独立地施加于多个压电元件47。驱动电压施加装置50连接于动作控制部10。动作控制部10以决定须分别施加于多个压电元件47的电压的多个指令值，并将所决定的多个指令值送至驱动电压施加装置50的电压控制部50b的方式构成。电压控制部50b以按照这些指令值对电源部50a输出指令，而对各个压电元件47施加指定电压的方式构成。另外，电源部50a由直流电源、交流电源、或是可设定电压模式的可程序化电源的任何一个或其组合而构成。

研磨头7进一步具备：分别连结于多个压电元件47的多个按压部件54；保持多个按压部件54的保持部件56；及测量多个压电元件47分别产生的多个按压力的多个按压力测量装置57。多个按压部件54及保持部件56与工件W的背侧相对。

驱动电压施加装置50将电压施加于多个压电元件47时，这些压电元件47朝向按压部件54伸长。该压电元件47的伸长经由按压部件54而产生将工件W向研磨垫2的研磨面2a按压的按压力。如此，施加了电压的压电元件47可独立地将多个按压力施加于工件W，可以不同按压力向研磨面2a按压工件W的多个部位(区域)。

一种实施方式亦可省略多个按压部件54与保持部件56，并以多个压电元件47直接加压工件W的背面，来对研磨垫2的研磨面2a按压工件W。

研磨头系统进一步具备研磨头7可通过真空吸引而保持工件W的真空管线60。该真空管线60经由旋转接头25而延伸，并连通于研磨头7的工件接触面56a。更具体而言，真空管线60的一端在研磨头7的工件接触面56a开口，真空管线60的另一端连结于真空泵等真空源62。真空管线60中安装有真空阀61。真空阀61连接于致动器驱动型开闭阀(例如电动阀、电磁阀、空气操作阀)，并连接于动作控制部10。真空阀61的动作通过动作控制部10控制。动作控制部10打开真空阀61时，真空管线60在研磨头7的工件接触面56a形成真空，藉此研磨头7可通过真空吸引而将工件W保持于研磨头7的工件接触面56a。

一种实施方式在工件W研磨中，为了防止工件W相对于研磨头7相对旋转(亦即，为了固定工件W相对于研磨头7的相对位置)，亦可通过真空管线60在研磨头7的工件接触面56a形成真空，而通过真空吸引将工件W保持于研磨头7的工件接触面56a。另外，本图中，在工件W中央配置1个真空管线60，不过，亦可设置在工件接触面56a内的多处开口的多个真空管线60。

研磨头7进一步具备配置于多个压电元件47外侧的挡环65。挡环65保持于载体45。挡环65以包围工件W及按压部件54的方式配置，而在研磨中防止工件W从研磨头7跳出。本实施方式的挡环65固定于载体45，不过，一种实施方式亦可在挡环65与载体45之间配置气囊等致动器，挡环65以相对于载体45可相对移动的方式保持于载体45。

图6是表示研磨头7的一部分的放大剖面图。如图6所示，载体45的壳体45A具有多个带台阶孔66，多个压电元件47分别收容于这些带台阶孔66。各压电元件47具有止动器突起47a。通过止动器突起47a抵接于带台阶孔66的台阶部66a，来达成压电元件47相对于载体45的相对定位。

本实施方式的各按压力测量装置57与压电元件47及按压部件54串联配置。更具体而言，各按压力测量装置57配置于压电元件47与按压部件54之间。如此配置的按压力测量装置57可分别测量压电元件47分别产生的多个按压力。按压力测量装置57的配置不限于图6所示的实施方式。只要可分别测量压电元件47分别产生的多个按压力，按压力测量装置57亦可配置于工件W与按压部件54之间，或是亦可配置于按压部件54旁。

按压力测量装置57亦可以将测量的按压力[N]换算成压力[Pa]的方式构成。按压力测量装置57的例，如有连结于多个压电元件47的负载传感器、压电板。压电板以具有多个压电传感器，产生依施加于这些压电板的力的电压，并将电压值转换成力或压力的方式构成。

多个按压部件54的端面构成用于向研磨面2a按压工件W的按压面54a。保持部件56可在有限范围内移动多个按压部件54地保持这些按压部件54。更具体而言，各按压部件54具有：位于其上端及下端的突出部54b,54c；及位于这些突出部54b,54c之间的腹部54d。腹部54d的宽度比突出部54b,54c的宽度小。保持部件56具有支承部56b，其具有与腹部54d一定的余隙，且可移动地支承按压部件54。各按压部件54的突出部54b,54c与保持部件56的支承部56b通过余隙限制按压部件54在上下方向及水平方向的移动范围，并容许各按压部件54在上下方向移动。保持部件56的支承部56b限制按压部件54在与工件W的按压方向垂直的方向的移动范围。由于限制按压部件54在上下方向的移动，因此按压部件54可防止过度撞击或力传递至压电元件47。

对压电元件47施加电压时，压电元件47朝向研磨垫2的研磨面2a压下压力测量装置57及按压部件54，按压部件54以依施加于压电元件47的电压的按压力向研磨面2a按压对应于工件W的部位(区域)。

本实施方式中，多个按压部件54的按压面54a接触于工件W的背侧。按压面54a构成接触于工件W的工件接触面。按压面54a亦可由硅橡胶等弹性部件而构成。按压面54a的形状的具体例，如为正多边形、圆形、扇形、圆弧形状、椭圆形、及这些形状的组合。从按压面54a的中心至各顶点的距离相等的正多边形例，如为正三角形、正四方形、正六边形。

多个按压部件54具有：分别与多个压电元件47相对的多个第一面54e；及用于向研磨面2a按压工件W的作为第二面的多个按压面54a。本实施方式中，各按压部件54的按压面54a的面积与第一面54e的面积相同，不过，一种实施方式中，各按压部件54的按压面54a的面积亦可比第一面54e的面积大。通过改变按压面54a的形状及面积，可成为各种按压面54a的图案。

图7至图11是表示按压部件54的排列例的模式图。图7所示的例，多个按压部件54排列成蜂巢状或是交错状，各按压部件54的按压面54a是正六边形。从图7了解，构成蜂巢排列的正六边形的按压面54a可使邻接的按压面54a间的间隙最小。再者，正六边形各顶点的角度比正三角形及正四方形大，亦具有不易产生应力集中的优点。

图8所示的例是多个按压部件54排列成格子状，各按压部件54的按压面54a是圆形。图9所示的例是多个按压部件54排列成同心圆状，各按压部件54的按压面54a是圆形。图10所示的例是多个按压部件54排列成同心圆状，按压部件54的按压面54a是扇形，中心的按压部件54的按压面54a是圆形。图11所示的例是多个按压部件54排列成同心圆状，按压部件54的按压面54a是圆形与扇型。更具体而言，位于最外周的按压部件54具有扇形的按压面54a，位于扇形的按压面54a内侧的按压部件54具有圆形的按压面54a。

图7至图11所示的各按压部件54连结于各压电元件47。因此，图7至图11所示的按压部件54的排列与压电元件47的排列实质地相同。多个压电元件47及多个按压部件54沿着研磨头7的径方向及周向分布。因此，研磨头系统可精密控制工件W的膜厚轮廓。特别是研磨头系统可消除在工件W的周向变动的膜厚。压电元件47的排列亦可是格子状、同心圆状、交错状配置的任何1个或其组合。

一种实施方式中，各按压部件54的第一面54e的面积亦可比按压面54a的面积大。此时，亦可在各按压部件54中设置多个腹部54d。再者，1个按压部件54亦可至少连结于2个压电元件47。一例是设于研磨头7的多个按压部件54中的至少1个亦可连结于2个或更多的压电元件47。通过如此构成，可以多个压电元件47对1个按压面54a按压，按压面54a中的按压力的均匀性提高。

动作控制部10以决定为了消除工件W的现在膜厚轮廓与目标膜厚轮廓的差而需要的电压的多个指令值的方式构成。工件W的目标膜厚轮廓预先储存于动作控制部10的存储装置10a中。工件W的现在膜厚轮廓的例，如为以图1所示的研磨装置研磨前的工件W的初期膜厚轮廓；及以图1所示的研磨装置研磨工件W时，从膜厚传感器42输出的膜厚指标值所制作的膜厚轮廓。初期膜厚轮廓例如从通过无图示的独立型膜厚测量装置所取得的膜厚测量值，或是从通过具备膜厚传感器的其他研磨装置所取得的膜厚测量值来制作。初期膜厚轮廓储存于动作控制部10的存储装置10a中。

动作控制部10通过运算装置10b计算工件W的现在膜厚轮廓与目标膜厚轮廓的差，制作目标研磨量在工件W的被研磨面的分布。再者，动作控制部10依据所制作的目标研磨量的分布，决定在指定的研磨时间内为了达成目标研磨量应施加于压电元件47的电压的指令值。例如，动作控制部10从目标研磨量的分布与上述指定的研磨时间制作目标研磨率的分布，并从研磨率相关数据决定可达成目标研磨率的电压的指令值。

决定电压的指令值后，动作控制部10将指令值送至驱动电压施加装置50的电压控制部50b，通过从电压控制部50b对电源部50a进行施加于各压电元件47的电压的变更指令，来进行工件W的膜厚轮廓的调整。另外，在研磨中，例如每一定时间，或是研磨台5每一个旋转周期进行膜厚轮廓的调整。

图12是表示研磨率与施加于压电元件47的电压的关系的数据一例的曲线图，图13是表示施加于压电元件47的电压与按压力的关系的数据一例的曲线图。研磨率是通过研磨而除去的每单位时间的膜量。通过研磨而除去的膜量以通过研磨而减少的膜的厚度来表示。研磨率亦称为除去率。图12所示的研磨率相关数据由包含从其他工件的研磨结果获得的研磨率、与研磨所述其他工件时施加于压电元件47的电压的数据库来制作。研磨率相关数据预先储存于存储装置10a中。

一般而言，压电元件对施加电压的变位量及按压力具有磁滞特性。此时，由于研磨率与按压力成正比，因此研磨率亦对电压具有磁滞特性。因而，为了获得希望的研磨率，而在研磨中变更施加电压时，是否使电压在增加或减少的其中一个方向变更亦成为用于决定电压指令值的1个参数。

一种实施方式中，动作控制部10亦可不制作目标研磨量的分布，而依据通过膜厚传感器42获得的工件W现在的膜厚轮廓，来决定应施加于压电元件47的电压的指令值。例如，目标膜厚轮廓是平坦的膜厚轮廓时，动作控制部10为了使现在的膜厚轮廓接近平坦的膜厚轮廓，而决定在对应于膜厚指标值大的区域的压电元件47中施加比现在施加的电压高指定变更量程度的电压，反之，在对应于膜厚指标值小的区域的其他压电元件47中施加比现在施加的电压低指定变更量程度的电压的电压的指令值。另外，电压的变更量作为参数而预先设定于动作控制部10中。

压电元件47除了在工件W的径方向之外，亦在周向排列。动作控制部10决定为了消除在工件W周向的膜厚的变动而需要的电压的指令值，并将该指令值送至驱动电压施加装置50。驱动电压施加装置50施加电压至对应的压电元件47，藉此，可消除膜厚在工件W的周向的变动。因此，具备上述实施方式的研磨头系统的研磨装置可消除膜厚在工件W的周向的变动，进一步可达成目标膜厚轮廓。

其次，说明多个压电元件47的校准。压电元件47的校准是调节施加于压电元件47的电压、与通过压电元件47产生的按压力的关系的工序。进行该校准的目的为消除因压电元件47的变形的磁滞、及/或压电元件47设置高度的少许不同造成按压力的差异。

校准实施如下。首先，在全部压电元件47中不施加电压状态下，动作控制部10对升降机构24(参照图1)发出指令，使保持了工件W(或虚拟工件)的研磨头7朝向研磨台5移动，而使工件W接触于研磨垫2的研磨面2a。在研磨头7朝向研磨台5移动中，按压力测量装置57测量通过按压部件54而施加于压电元件47的来自研磨垫2的反作用力。升降机构24使研磨头7继续移动，直至连结于全部压电元件47的全部按压力测量装置57检测来自研磨垫2的反作用力。

动作控制部10决定全部按压力测量装置57检测出来自研磨垫2的反作用力时研磨头7的高度的基准高度。基准高度例如是全部按压力测量装置57最初检测按压力的高度。研磨头7的高度是研磨头7相对于研磨台5的相对高度。动作控制部10可从滚珠螺杆机构32的间距、与伺服马达38的旋转次数计算研磨头7的高度。研磨头7的基准高度存储于存储装置10a中。全部按压力测量装置57检测出来自研磨垫2的反作用力时，动作控制部10对升降机构24发出指令，使研磨头7朝向研磨台5方向的移动停止。再者，动作控制部10将停止研磨头7的移动时从全部按压力测量装置57输出的反作用力的测量值存储于存储装置10a。

为了排除研磨垫2的研磨面2a的高度变动的影响，亦可在研磨面2a上的不同区域多次实施上述研磨头7的基准高度的决定及反作用力的测量。此时，可将在研磨面2a上不同区域获得的多个基准高度的平均及反作用力的多个测量值的平均作为研磨头7的基准高度及反作用力的测量值。

动作控制部10依据在基准高度的按压力测量装置57所测量的有关各压电元件47的反作用力分布，并从按压力相关数据决定电压修正值。电压修正值是分别对应于多个压电元件47的校准电压。电压修正值存储于存储装置10a中。图13所示的按压力相关数据由包含其他工件研磨中获得的按压力的测量值、与研磨所述其他工件时施加于压电元件47的电压的数据库而制作。按压力相关数据预先储存于存储装置10a中。

研磨工件W时，动作控制部10对升降机构24发出指令，使研磨头7位于上述基准高度。动作控制部10决定应施加于各个压电元件47的电压的假指令值，并通过使用对应的电压修正值修正这些假指令值来决定指令值，并将该指令值送至驱动电压施加装置50的电压控制部50b。电压控制部50b按照指令值指示电源部50a施加电压至对应的压电元件47，电源部50a将电压施加于压电元件47。

另外例是亦可如下实施校准。首先，在全部压电元件47中施加了指定电压值的状态下，动作控制部10对升降机构24(参照图1)发出指令，使保持了工件W(或是虚拟工件)的研磨头7朝向研磨台5移动，而使工件W接触研磨垫2的研磨面2a。在研磨头7朝向研磨台5移动中，按压力测量装置57测量通过按压部件54而施加于压电元件47的来自研磨垫2的反作用力。升降机构24使研磨头7继续移动，直至连结于全部压电元件47的全部按压力测量装置57检测来自研磨垫2的反作用力。

动作控制部10决定全部按压力测量装置57检测出来自研磨垫2的反作用力时的研磨头7的高度的基准高度。研磨头7的基准高度存储于存储装置10a中。全部按压力测量装置57检测出来自研磨垫2的反作用力时，动作控制部10对升降机构24发出指令，使研磨头7朝向研磨台5的方向的移动停止。

动作控制部10以运算装置10b决定使研磨头7的移动停止时从按压力测量装置57输出的反作用力的测量值的平均值或中央值。在将研磨头7维持在基准高度情况下，动作控制部10对驱动电压施加装置50发出指令调整施加于压电元件47的电压，直至从全部按压力测量装置57输出的测量值到达上述平均值或中央值。动作控制部10在从全部按压力测量装置57输出的测量值到达上述平均值或中央值时，决定施加于各个压电元件47的电压，并将该决定的电压作为电压修正值而存储于存储装置10a。

为了排除研磨垫2的研磨面2a的高度变动的影响，亦可在研磨面2a上的不同区域多次实施上述研磨头7的基准高度的决定及电压修正值的决定。此时，可将在研磨面2a上不同区域获得的多个基准高度的平均及多个电压修正值的平均作为研磨头7的基准高度及电压修正值。

研磨工件W时，动作控制部10对升降机构24发出指令，使研磨头7位于上述基准高度。动作控制部10决定应施加于各个压电元件47的电压的假指令值，并通过使用对应的电压修正值修正这些假指令值来决定指令值，并将该指令值送至驱动电压施加装置50的电压控制部50b。电压控制部50b按照指令值指示电源部50a施加电压至对应的压电元件47，电源部50a将电压施加于压电元件47。

一种实施方式亦可如下求出研磨头7的基准高度后，不实施压电元件47的校准而开始研磨。首先，在全部压电元件47中不施加电压状态下，动作控制部10对升降机构24(参照图1)发出指令，使保持了工件W(或是虚拟工件)的研磨头7朝向研磨台5移动，而使工件W接触于研磨垫2的研磨面2a。在研磨头7朝向研磨台5移动中，按压力测量装置57测量通过按压部件54而施加于压电元件47的来自研磨垫2的反作用力。升降机构24使研磨头7继续移动，直至连结于全部压电元件47的全部按压力测量装置57检测来自研磨垫2的反作用力。

动作控制部10决定全部按压力测量装置57检测出来自研磨垫2的反作用力时的研磨头7的高度的基准高度。研磨头7的基准高度存储于存储装置10a中。为了排除研磨垫2的研磨面2a的高度变动的影响，亦可在研磨面2a上的不同区域多次实施上述研磨头7的基准高度的决定。此时，可将研磨面2a上的不同区域获得的多个基准高度的平均作为研磨头7的基准高度。

研磨工件W时，动作控制部10对升降机构24发出指令，使研磨头7位于上述基准高度。动作控制部10从膜厚传感器42(参照图1)所输出的膜厚指标值制作图4所示的膜厚轮廓，并依据该膜厚轮廓决定应施加于各个压电元件47的电压的指令值，并将该指令值送至驱动电压施加装置50的电压控制部50b。电压控制部50b按照指令值指示电源部50a施加电压至对应的压电元件47，电源部50a将电压施加至压电元件47。

上述各例中，来自研磨垫2的反作用力的测量，亦可通过压电元件47取代按压力测量装置57来执行。压电元件47发挥用于将工件W按压于研磨垫2的致动器的功能，另外，亦发挥作为测量施加于压电元件47的力的装置的功能。此时，驱动电压施加装置50具有电压施加电路与感测电路两者。按压力测量装置57亦可省略。

图14是表示研磨头系统的其他实施方式的剖面图。由于不特别说明的本实施方式的构成及动作与参照图1至图13所说明的任何一种实施方式相同，因此省略其重复的说明。图14所示的实施方式的研磨头7具有接触按压部件54的按压面54a的弹性膜67。弹性膜67覆盖全部按压部件54的按压面54a及保持部件56的端面(本实施方式是下表面)。弹性膜67的内面接触于按压部件54，弹性膜67的外面构成接触于工件W的工件接触面67a。真空管线60连通于研磨头7的工件接触面67a。更具体而言，真空管线60连通于形成于构成工件接触面67a的弹性膜67的通孔69。真空管线60在通孔69中形成真空时，工件W通过真空吸引而保持于弹性膜67(亦即保持于研磨头7)。

弹性膜67由硅橡胶及EPDM等柔软且耐药剂性高的材料构成。弹性膜67具有更有效进行抑制因工件W的背面对按压部件54的按压面54a及保持部件56直接接触造成的损伤；及研磨头7旋转时将旋转转矩传递至工件W的功能。弹性膜67的拉伸弹性模量应为10MPa以下，厚度为10mm以下。

采用本实施方式时，按压部件54不与工件W直接接触，按压部件54经由弹性膜67而对研磨垫2的研磨面2a按压工件W。弹性膜67可防止研磨液及清洗液等液体侵入研磨头7的内部，特别是可防止液体接触压电元件47。

此外，弹性膜67在工件W研磨中，可防止工件W对研磨头7相对旋转。若工件W对研磨头7相对旋转时，造成在工件W周向的位置、以及研磨头7与压电元件47的位置关系变化。结果，无法对希望的压电元件47施加最佳电压，无法消除沿着工件W的周向的膜厚变动。采用本实施方式时，弹性膜67在工件W研磨中与该工件W的背侧紧贴，可防止工件W对研磨头7相对旋转。

如图15所示，亦可在多个按压部件54的按压面54a与弹性膜67之间配置平板70。平板70由不锈钢等金属、或硬质的树脂等硬质材料构成。真空管线60贯穿平板70而延伸，并连通于通孔69。平板70可使通过多个压电元件47所产生的按压力分散，并将直线性变化的按压力施加于工件W。另外，本图的平板70对于研磨头7中的压电元件47配置1片，不过平板70亦可分割成多个。

图16是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。由于不特别说明的本实施方式的构成及动作，与参照图1至图15而说明的任何一种实施方式相同，因此省略其重复的说明。图16所示的实施方式的研磨头系统进一步具备：用于在研磨头7中形成第一压力室74的第一弹性膜75；连通于第一压力室74的第一压缩气体供给管线77；用于在研磨头7中形成第二压力室80的第二弹性膜81；及连通于第二压力室80的第二压缩气体供给管线83。第一弹性膜75具有：覆盖全部按压部件54的按压面54a及保持部件56的端面(本实施方式是下表面)56a的抵接部75A；及连接于抵接部75A边缘的侧壁75B。侧壁75B保持于保持部件56。一种实施方式中，侧壁75B亦可保持于载体45。

第一压力室74配置于多个按压部件54与第一弹性膜75之间。抵接部75A的内面形成第一压力室74，抵接部75A的外面构成接触于工件W的工件接触面75c。真空管线60连通于研磨头7的工件接触面75c。更具体而言，真空管线60与形成于构成工件接触面75c的抵接部75A的通孔69连通。真空管线60在通孔69中形成真空时，工件W通过真空吸引而保持于弹性膜的抵接部75A(亦即，保持于研磨头7)。

第二压力室80形成于载体45与挡环65之间。形成第二压力室80的第二弹性膜81连接于载体45与挡环65两者。第二弹性膜81具有沿着挡环65全周而延伸的环状形状。第二弹性膜81以包围多个压电元件47的方式配置。第一弹性膜75及第二弹性膜81皆由硅橡胶及EPDM等柔软且耐药剂性高的材料构成。

研磨头系统具备：安装于第一压缩气体供给管线77的第一压力调整器85及第一开闭阀86；与安装于第二压缩气体供给管线83的第二压力调整器88及第二开闭阀89。第一开闭阀86是电动阀、电磁阀、空气操作阀等致动器驱动型开闭阀。第一开闭阀86连接于动作控制部10，第一开闭阀86的动作通过动作控制部10来控制。同样地，第二开闭阀89是电动阀、电磁阀、空气操作阀等致动器驱动型开闭阀。第二开闭阀89连接于动作控制部10，第二开闭阀89的动作通过动作控制部10来控制。

第一压缩气体供给管线77贯穿载体45及保持部件56，第一压缩气体供给管线77的一端在保持部件56的端面(本实施方式系下面)56a开口。第一压缩气体供给管线77通过旋转接头25、第一压力调整器85、及第一开闭阀86而延伸。第一压缩气体供给管线77的另一端连接于压缩气体供给源90。第二压缩气体供给管线83通过旋转接头25、第二压力调整器88、及第二开闭阀89而延伸。第二压缩气体供给管线83的一端连接于第二压力室80，第二压缩气体供给管线83的另一端连接于压缩气体供给源90。

压缩气体供给源90将由空气、惰性气体(例如氮气)等构成的压缩气体供给至第一压缩气体供给管线77及第二压缩气体供给管线83。压缩气体供给源90亦可是设置于配置有研磨装置的工厂的作为应用设备的压缩气体供给源，或是亦可是输送压缩气体的泵。动作控制部10打开第一开闭阀86时，压缩气体通过第一压缩气体供给管线77而供给至研磨头7中。结果，第一弹性膜75的侧壁75B延伸，而在按压部件54与第一弹性膜75之间形成第一压力室74，另一方面，第一弹性膜75的抵接部75A从按压部件54离开。第一弹性膜75的抵接部75A具有与工件W实质地相同的大小及相同形状。因此，第一压力室74中的压缩气体的压力通过第一弹性膜75的抵接部75A而施加于整个工件W。工件W整个表面以均匀的压力对研磨垫2的研磨面2a按压。

第一压力室74中的压缩气体的压力通过第一压力调整器85调节。第一压力调整器85连接于动作控制部10，第一压力调整器85的动作(亦即第一压力室74中的压缩气体的压力)通过动作控制部10来控制。更具体而言，动作控制部10将第一压力指令值送至第一压力调整器85，第一压力调整器85以将第一压力室74中的压力维持在第一压力指令值的方式动作。

动作控制部10关闭第一开闭阀86，停止对第一压力室74供给压缩气体，并打开真空阀61时，通过真空管线60而在第一压力室74中形成真空。结果如图17所示，第一压力室74消失，第一弹性膜75的抵接部75A接触于多个按压部件54的按压面54a。在第一弹性膜75的抵接部75A接触于多个按压部件54的按压面54a的状态下，对压电元件47施加电压时，压电元件47可经由按压部件54及第一弹性膜75的抵接部75A而对研磨垫2的研磨面2a按压工件W。因此，本实施方式可实现通过压缩气体均匀按压工件W、与通过多个压电元件47不同的力按压工件W。另外，图17的状态中，第一压力室74消失时的工件W移动至上方。此时，亦可通过升降机构24调整研磨头7的高度。

动作控制部10打开第二开闭阀89时，压缩气体供给至第二压力室80中。结果，第二压力室80中的压缩气体的压力通过第二弹性膜81而施加于挡环65，挡环65按压研磨垫2的研磨面2a。第二压力室80沿着挡环65的全周延伸。因此，第二压力室80中的压缩气体的压力通过第二弹性膜81而施加于整个挡环65，挡环65以均匀的压力对研磨垫2的研磨面2a按压。

第二压力室80中的压缩气体的压力通过第二压力调整器88调节。第二压力调整器88连接于动作控制部10，第二压力调整器88的动作(亦即第二压力室80中的压缩气体的压力)通过动作控制部10来控制。更具体而言，动作控制部10将第二压力指令值送至第二压力调整器88，第二压力调整器88以第二压力室80中的压力维持在第二压力指令值的方式动作。

具备参照图16及图17而说明的实施方式的研磨头系统的研磨装置可如下研磨工件W。

首先，使图1所示的研磨台5及研磨头7分别旋转，而且通过研磨液供给喷嘴8供给研磨液至研磨垫2的研磨面2a。使研磨头7位于指定高度，而后，动作控制部10打开第一开闭阀86及第二开闭阀89，将压缩气体通过第一压缩气体供给管线77及第二压缩气体供给管线83分别供给至第一压力室74及第二压力室80(参照图16)。第一压力室74中的压力及第二压力室80中的压力分别通过第一压力调整器85及第二压力调整器88来调节。

第一压力室74中的压缩气体经由第一弹性膜75将工件W按压于研磨垫2的研磨面2a，另一方面，第二压力室80中的压缩气体经由第二弹性膜81将挡环65按压于研磨垫2的研磨面2a。经过指定的研磨时间时，或是从膜厚传感器42(参照图1)输出的膜厚指标值例如达到目标剩余膜厚的目标值时，动作控制部10关闭第一开闭阀86，停止对第一压力室74供给压缩气体。再者，动作控制部10打开真空阀61，在第一压力室74中形成真空而使第一压力室74消失，并使第一弹性膜75的抵接部75A接触于按压部件54的按压面54a(参照图17)。同时，动作控制部10对第二压力调整器88发出指令，使第二压力室80中的压力降低。另外，此时亦可通过升降机构24调整研磨头7的高度。

动作控制部10对驱动电压施加装置50发出指令，使电压施加于压电元件47，而使压电元件47产生按压力。按压力通过按压部件54及第一弹性膜75的抵接部75A而施加于工件W。工件W通过压电元件47所产生的按压力对研磨垫2的研磨面2a按压。如与之前说明的实施方式相同，动作控制部10决定为了消除工件W现在膜厚轮廓与目标膜厚轮廓的差而需要的电压的多个指令值，并将该指令值送至驱动电压施加装置50。驱动电压施加装置50按照指令值施加电压至对应的压电元件47。由于各压电元件47变更按压力，因此工件W的多个部位(区域)以不同按压力按压于研磨面2a。

因此，本实施方式的研磨装置可进行工件W的均匀研磨、与用于调整工件W的膜厚轮廓的研磨的两阶段研磨。

另外，图17中，将工件W加压的压力室仅是第一压力室74，不过，例如亦可多个同心圆状地分割压力室，并对各个压力室设置压缩气体供给管线。通过压缩气体加压调整膜厚轮廓，然后，通过压电元件47进行高精度的膜厚轮廓调整，获得更均匀的膜厚轮廓。

图18是表示又其他实施方式的研磨头7的一部分剖面图。由于不特别说明的本实施方式的构成及动作，与参照图1至图17而说明的任何一种实施方式相同，因此省略其重复的说明。如图18所示，各按压部件54分别具备具有可在全方向倾斜移动的活动部件94的万向接头机构92。图18中仅描绘2个按压部件54，不过，其他按压部件54亦同样地分别具备万向接头机构92。万向接头机构92具有：固定于突出部54c的球面轴承93；及接触于该球面轴承93的活动部件94。活动部件94具有：承受球面轴承93的凹面95；及用于按压工件W的按压面54a。凹面95平滑地滑动接触于球面轴承93，而且整个活动部件94可在全方向倾斜。

本实施方式的万向接头机构92中，各按压部件54可追随工件W的表面。多个按压部件54以不同的按压力对研磨垫2按压工件W时，工件W的表面有起伏。即使这种情况下，图18所示的万向接头机构92仍可容许各活动部件94追随工件W表面而倾斜，各按压部件54正确按压工件W。

图19是表示万向接头机构92的其他构成例的模式图。万向接头机构92具有固定于突出部54c的支承部件96。该支承部件96具有承受球面轴承93的凹面95。球面轴承93与活动部件94一体。球面轴承93亦可固定于活动部件94，或是，球面轴承93与活动部件94亦可是一体构造物。活动部件94具有用于按压工件W的按压面54a。

具有按压面54a的活动部件94与球面轴承93一体地倾斜。球面轴承93的曲率中心O位于活动部件94的按压面54a上，或是按压面54a的附近。球面轴承93及活动部件94可在曲率中心O的周围倾斜。因为本实施方式的万向接头机构92的曲率中心O比图18的万向接头机构92更靠近研磨面2a，所以可抑制活动部件94过度倾斜移动，且各活动部件94在工件W表面更容易追随。

图20是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。由于不特别说明的本实施方式的构成及动作，与参照图1至图19而说明的任何一种实施方式相同，因此省略其重复的说明。

图20所示的实施方式的研磨头系统具备：保持工件W的缘部的至少3个工件夹盘机构100；及驱动这些工件夹盘机构100的夹盘驱动装置101。工件夹盘机构100固定于挡环65。工件夹盘机构100比研磨头7中的工件W的缘部排列于外周侧。

各工件夹盘机构100具备：接触于工件W的缘部的接触部件103；固定于接触部件103的轴105；及固定于轴105的第一齿轮108。夹盘驱动装置101具备：与第一齿轮108啮合的第二齿轮109；固定于挡环65的第三齿轮110；与第三齿轮110啮合的第四齿轮114；及连结于第四齿轮114的电动机115。接触部件103位于与工件W相同高度，并从研磨垫2的研磨面2a稍微离开。轴105可旋转地保持于挡环65。接触部件103连接于轴105的端部，并可与轴105一体旋转。

第二齿轮109固定于载体45的外面，并具有包围载体45的形状。挡环65的内面通过多个轴承120可旋转地支承。更具体而言，轴承120的内轮固定于载体45的外面，轴承120的外轮固定于挡环65的内面。因此，挡环65及多个工件夹盘机构100可相对于载体45相对地旋转。电动机115经由托架122而固定于载体45。

电动机115连接于动作控制部10，电动机115的动作通过动作控制部10来控制。动作控制部10使电动机115工作时，连结于电动机115的第四齿轮114旋转，并通过将旋转传递至第三齿轮110，挡环65及多个工件夹盘机构100以研磨头7的轴心为中心而旋转。第一齿轮108与第二齿轮109啮合，而且与挡环65一起旋转，使轴105及接触部件103旋转直至接触部件103接触于工件W的缘部。

图21是表示图20所示的接触部件103接触于工件W的情形模式图。本图中，配置有3个接触部件103，不过本发明不限定于本实施方式。一种实施方式亦可设置4个以上接触部件103(亦即4个以上工件夹盘机构100)。如图21所示，挡环65在一个方向旋转时，接触部件103在靠近研磨头7的中心的方向旋转，接触部件103接触于工件W的缘部。多个接触部件103同步旋转，而将工件W朝向研磨头7的中心压下。通过这种接触部件103与工件W的接触，达成工件W的定心，并且固定工件W的半径方向的位置。反之，解除接触部件103的固定时，通过使电动机115反转，而挡环65在相反方向旋转时，接触部件103在从研磨头7的中心远离的方向旋转，而接触部件103从工件W的缘部离开。

参照图20及图21而说明的工件夹盘机构100及夹盘驱动装置101，可防止在工件W研磨中，工件W对研磨头7相对旋转，且防止工件W对研磨头7在半径方向移动。因此，在工件W研磨中，固定压电元件47对工件W的相对位置。结果，压电元件47可在工件W的希望部位(区域)施加按压力，而可形成目标膜厚轮廓。

图22是表示工件夹盘机构100及夹盘驱动装置101的其他实施方式的剖面图。由于不特别说明的本实施方式的构成及动作，与参照图1至图21而说明的任何一种实施方式相同，因此省略其重复的说明。

图22所示的实施方式的研磨头系统具备：保持工件W的缘部的至少3个工件夹盘机构100；及分别驱动这些工件夹盘机构100的至少3个夹盘驱动装置101。工件夹盘机构100及夹盘驱动装置101固定于挡环65。工件夹盘机构100及夹盘驱动装置101排列于研磨头7的中心的周围。

图23及图24是图22所示的工件夹盘机构100及夹盘驱动装置101的放大剖面图。各工件夹盘机构100具备：接触工件W的缘部的接触部件103；可旋转地支承接触部件103的轴105；及施力接触部件103而使接触部件103以轴105为中心而旋转的弹簧125。接触部件103的一端位于与工件W相同高度，并从研磨垫2的研磨面2a稍微离开。接触部件103的另一端接触于弹簧125。轴105保持于挡环65。弹簧125以使接触部件103在靠近研磨头7的中心的方向旋转的方式而配置接触部件103的一端。

夹盘驱动装置101由空气汽缸、压电元件、电动汽缸等致动器而构成。夹盘驱动装置101与工件夹盘机构100同样地固定于挡环65。如图24所示，夹盘驱动装置101以在接触部件103的一端从研磨头7的中心远离的方向而使接触部件103旋转的方式构成。更具体而言，夹盘驱动装置101抵抗弹簧125的力，压下接触部件103，在接触部件103的一端从工件W的缘部离开的方向使接触部件103旋转。

夹盘驱动装置101连接于动作控制部10，夹盘驱动装置101的动作通过动作控制部10来控制。如图23所示，夹盘驱动装置101从接触部件103离开时，弹簧125对接触部件103施加力而使接触部件103在一个方向旋转，而使接触部件103接触于工件W的缘部。如图24所示，夹盘驱动装置101压下接触部件103时，接触部件103在相反方向旋转，接触部件103从工件W的缘部离开。

动作控制部10使多个夹盘驱动装置101同时工作。多个接触部件103同步旋转，朝向研磨头7的中心压下工件W。通过这种接触部件103与工件W的接触，达成工件W的定心，并且固定工件W的半径方向的位置。

参照图22至图24而说明的工件夹盘机构100及夹盘驱动装置101可防止在工件W研磨中，工件W对研磨头7相对旋转，且防止工件W对研磨头7在半径方向移动。因此，在工件W研磨中，压电元件47对工件W的相对位置固定。结果，压电元件47可在工件W的希望部位(区域)施加按压力，而可形成目标膜厚轮廓。

采用图20及图24所示的实施方式时，研磨头7可通过工件夹盘机构100保持工件W。因此，亦可省略用于通过真空吸引而保持工件W的真空管线60。

图25是表示研磨头7的又其他实施方式的剖面图。由于不特别说明的本实施方式的构成及动作，与参照图1至图24而说明的任何一种实施方式相同，因此省略其重复的说明。

如图25所示，研磨头系统具备：在载体45的凸缘45B与多个压电元件47之间形成压力室130的弹性片材131；连通于压力室130的压缩气体供给管线132；及安装于压缩气体供给管线132的压力调整器133及开闭阀134。载体45具有：凸缘45B；可装卸地安装于凸缘45B的侧部45C；及保持多个压电元件47的壳体45A。壳体45A从凸缘45B及侧部45C分离，并可对凸缘45B及侧部45C移动。

弹性片材131配置于载体45的内部。更具体而言，弹性片材131位于载体45的凸缘45B与壳体45A之间(亦即凸缘45B与多个压电元件47之间)。本实施方式中，弹性片材131位于压电元件47的上方。弹性片材131具有在其内侧形成压力室130的形状。压电元件47位于弹性片材131与按压部件54之间。

压缩气体供给管线132通过旋转接头25、压力调整器133、及开闭阀134而延伸。压缩气体供给管线132贯穿载体45的凸缘45B，压缩气体供给管线132的一端连通于压力室130。压缩气体供给管线132的另一端连接于压缩气体供给源90。压缩气体供给源90将由空气、惰性气体(例如氮气)等构成的压缩气体供给至压缩气体供给管线132。

开闭阀134是电动阀、电磁阀、空气操作阀等致动器驱动型开闭阀。开闭阀134连接于动作控制部10，开闭阀134的动作通过动作控制部10来控制。压力室130中的压缩气体的压力通过压力调整器133来调节。压力调整器133连接于动作控制部10，压力调整器133的动作(亦即压力室130中的压缩气体的压力)通过动作控制部10来控制。更具体而言，动作控制部10将压力指令值送至压力调整器133，压力调整器133以压力室130中的压力维持在压力指令值的方式动作。

动作控制部10打开开闭阀134时，压缩气体通过压缩气体供给管线132供给至压力室130中。压力室130中的压缩气体的压力经由弹性片材131压下多个压电元件47及壳体45A，而使压电元件47、按压力测量装置57、按压部件54、及保持部件56在从载体45的凸缘45B远离的方向(亦即朝向研磨垫2及研磨台5)移动。压力室130中的压缩气体的压力通过压电元件47及保持部件56而施加于整个工件W。

采用本实施方式时，可使压力室130中的压缩气体的压力施加于整个工件W，而且压电元件47可在工件W的多个部位(区域)通过按压力测量装置57测量并施加不同的按压力。本实施方式的研磨头系统可使整个工件W的研磨率增加，且可达成工件W的目标膜厚轮廓。

图26是表示研磨头系统的又其他实施方式的剖面图。由于不特别说明的本实施方式的构成及动作，与参照图1至图25而说明的任何一种实施方式相同，因此省略其重复的说明。

本实施方式中，研磨头轴杆18取代参照图1所说明的升降机构24而连结于空气汽缸135。空气汽缸135固定于研磨头摇动手臂16(参照图1)。空气汽缸135连接于压缩气体供给管线136。更具体而言，压缩气体供给管线136的一端连接于空气汽缸135，压缩气体供给管线136的另一端连接于压缩气体供给源90。压缩气体供给源90将由空气、惰性气体(例如氮气)等构成的压缩气体供给至压缩气体供给管线136。

压缩气体供给管线136中安装有压力调整器137及开闭阀138。开闭阀138是电动阀、电磁阀、空气操作阀等致动器驱动型开闭阀。开闭阀138连接于动作控制部10，开闭阀138的动作通过动作控制部10来控制。空气汽缸135中的压缩气体的压力通过压力调整器137来调节。压力调整器137连接于动作控制部10，压力调整器137的动作(亦即空气汽缸135中的压缩气体的压力)通过动作控制部10来控制。

动作控制部10打开开闭阀138时，压缩气体通过压缩气体供给管线136而供给至空气汽缸135中。空气汽缸135经由研磨头轴杆18使整个研磨头7朝向研磨垫2及研磨台5移动。通过空气汽缸135产生的力从研磨头7施加于整个工件W。

采用本实施方式时，空气汽缸135可对整个工件W施加力，而且压电元件47可在工件W的多个部位(区域)通过按压力测量装置57测量并施加不同的按压力。本实施方式的研磨头系统可使整个工件W的研磨率增加，且可达成工件W的目标膜厚轮廓。

图27是表示研磨头7的又其他实施方式的剖面图。由于不特别说明的本实施方式的构成及动作，与参照图1至图25而说明的任何一种实施方式相同，因此省略其重复的说明。

本实施方式的研磨头系统具备配置于研磨头7中的电压分配器141。电压分配器141可装卸地安装于研磨头7。更具体而言，电压分配器141通过定位螺丝142而固定于载体45。定位螺丝142是用于固定电压分配器141对压电元件47的相对位置的定位装置。拆卸定位螺丝142时，可从研磨头7拆卸电压分配器141。拆卸电压分配器141时，使用者可接近压电元件47，依需要可修理或更换压电元件47。

电压分配器141具备：电接触于多个压电元件47的电极的多个接触销145；保持接触销145的基台150；将电压分配至接触销145的分歧装置151；及连接于分歧装置151的通信装置153。分歧装置151经由电力线51及旋转连接器23电连接于驱动电压施加装置50的电源部50a。电力通过电力线51而从驱动电压施加装置50的电源部50a供给至分歧装置151，进一步从分歧装置151分配至多个接触销145。

接触销145从基台150突出而接触于全部压电元件47的电极。接触销145排列成：2个接触销145与1个压电元件47接触。接触销145接触于压电元件47的电极，不过并未固定于压电元件47。因此，只须拆卸定位螺丝142即可从压电元件47分开电压分配器141。电压分配器141通过定位螺丝142而固定于载体45时，全部接触销145接触于对应的压电元件47。

研磨头系统进一步具备：在研磨头7的内部供给净化气体的净化气体供给管线156；及安装于净化气体供给管线156的净化气体供给阀157。一般而言，压电元件47容易受到湿度的影响，接触销145等亦可能因湿度造成电路短路等而引起电性故障。由于净化气体会使压电元件47的周围环境的湿度降低，因此可防止压电元件47故障及接触销145短路等。净化气体供给管线156从压电元件47内部经由旋转接头25延伸至净化气体供给源159。净化气体供给源159将惰性气体(例如氮气)或干燥空气等的净化气体供给至净化气体供给管线156。

净化气体供给阀157连接于动作控制部10，净化气体供给阀157的动作通过动作控制部10来控制。净化气体供给管线156贯穿电压分配器141的基台150，而连通于电压分配器141与壳体45A之间的间隙。动作控制部10打开净化气体供给阀157时，净化气体供给至电压分配器141与壳体45A之间的间隙而接触于压电元件47。

此外，在研磨头7的内部配置有温度传感器等的温度测量器160。这是因为，一般而言，压电元件47的按压力对电压的依存性会受到元件温度的影响，特别是高温时与按压力的降低有关连。因此，为了测量压电元件47的温度而将温度测量器160设于研磨头7中。本实施方式是将温度测量器160配置于电压分配器141的基台150上。温度测量器160连接于通信装置153，进一步经由通信装置153而连接于动作控制部10。温度测量器160面对电压分配器141与壳体45A之间的间隙。温度测量器160测量研磨头7内部的温度，并将温度的测量值经由通信装置153而发送至动作控制部10。温度的测量值存储于存储装置10a。

动作控制部10亦可依据温度的测量值操作净化气体供给阀157。具体而言，温度的测量值超过阈值时，动作控制部10打开净化气体供给阀157，而将净化气体供给至研磨头7内部。净化气体是调温后的气体，且可将研磨头7内部的温度维持在适当的范围内。特别是对压电元件47施加电压时，压电元件47因施加电压的模式而发热，研磨头7内部容易成为高温。采用本实施方式时，通过供给净化气体，可将研磨头7内部的温度维持在适当的范围内。

图28是接触销145的放大图。接触销145具备：柱塞165；对压电元件47的电极167按压柱塞165的弹簧170；及收容柱塞165及弹簧170的盒171。柱塞165及盒171由金属等的导电材料构成。盒171连接于从分歧装置151延伸的电力分配线174。柱塞165通过盒171而电连接于电力分配线174。另外，电力分配线174亦可是由导线构成的配线，或是，亦可是通过印刷等而形成于基台150的配线。

柱塞165通过弹簧170而对压电元件47的电极167按压，藉此，确立分歧装置151与压电元件47的电连接。采用本实施方式时，可减少从多个压电元件47延伸至电源部50a的电力线51的条数。此外，电压分配器141的拆卸容易，结果，压电元件47的维修性亦提高。

如图27所示，分歧装置151通过电力线51及旋转连接器23而连接于驱动电压施加装置50的电源部50a，电力从电源部50a供给至分歧装置151。通信装置153经由通信线176而连接于动作控制部10。通信线176从通信装置153经由旋转连接器23及电压控制部50b而延伸至动作控制部10。动作控制部10将应施加于压电元件47的电压的指令值送至电压控制部50b及通信装置153，通信装置153将电压的指令值送至分歧装置151。分歧装置151依据从通信装置153获得的指令值、与同样来自电压控制部50b的指令值，将从电源部50a所施加的电压分配并施加于各个压电元件47。

参照图1至图28而说明的各个实施方式的研磨头系统，如图1所示，除了工件W的被研磨面朝下的面朝下型的研磨装置外，如图29所示，亦可适用于工件W的被研磨面朝上的面朝上型的研磨装置。以下，就图29所示的面朝上型的研磨装置作说明。

图29是表示研磨装置的其他实施方式的模式图。研磨头7以按压部件54的按压面54a朝上的方式配置。被研磨头7支承的工件W的被研磨面朝上。在研磨头7的上方配置有：研磨液供给喷嘴8；及支承研磨垫2的垫支承部200。研磨垫2的下表面构成研磨面2a，研磨面2a朝向下方。研磨垫2具有比工件W小的尺寸。

垫支承部200固定于旋转轴200a的下端。垫支承部200经由旋转轴200a及升降机构205而支承于支承手臂201。旋转轴200a贯穿支承手臂201而延伸。旋转轴200a通过升降机构205可对支承手臂201上下运动。通过该旋转轴200a的上下运动，可使垫支承部200及研磨垫2对支承手臂201相对升降而定位。

升降机构205固定于支承台207。该支承台207固定于支承手臂201。升降机构205具备：可旋转地支承旋转轴200a的轴承210；保持轴承210的桥接器212；连结于桥接器212的滚珠螺杆机构214；及固定于支承台207上的伺服马达216。

滚珠螺杆机构214具备：连结于伺服马达216的螺丝轴214a；及该螺丝轴214a螺合的螺帽214b。螺帽214b保持于桥接器212。旋转轴200a可与轴承210及桥接器212成为一体而上下运动。驱动伺服马达216时，桥接器212经由滚珠螺杆机构214而上下运动，藉此，旋转轴200a、垫支承部200、及研磨垫2上下运动。

旋转轴200a可在其轴方向移动地支承于球花键轴承220。在该球花键轴承220的外周部固定有滑轮222。在支承手臂201上固定有旋转马达227，上述滑轮222经由皮带225而与安装于旋转马达227的滑轮223连接。旋转马达227动作时，球花键轴承220及旋转轴200a经由滑轮223、皮带225、及滑轮222而一体旋转，垫支承部200及研磨垫2与旋转轴200a一起旋转。

支承手臂201通过回转轴228而支承。回转轴228连结于摇动装置230。摇动装置230具有用于使回转轴228旋转的电动机(无图示)。摇动装置230使回转轴228顺时针及逆时针而交互以指定角度旋转时，支承手臂201以回转轴228为中心而摇动，藉此，连结于支承手臂201的垫支承部200及研磨垫2在工件W表面上于其半径方向往返。

研磨头7的载体45固定于研磨头轴杆18的上端。研磨头轴杆18连结于旋转马达20，研磨头轴杆18及研磨头7通过旋转马达20而一体旋转。图29是表示将图5所示的实施方式的研磨头7适用于研磨装置的例，不过，同样地亦可适用于图5以外的上述实施方式的研磨头7。

工件W如下研磨。工件W在其被研磨面朝上状态下保持于研磨头7。动作控制部10从工件W的膜厚的测量数据制作如图4所示的膜厚轮廓，依据该膜厚轮廓决定应施加于各个压电元件47的电压的指令值，并将该指令值发送至驱动电压施加装置50的电压控制部50b。电压控制部50b按照指令值指示电源部50a将电压施加于对应的压电元件47，因而将电压施加于压电元件47。使垫支承部200及研磨头7在图29的箭头指示的方向旋转，而且从研磨液供给喷嘴8供给研磨液至研磨头7上的工件W的被研磨面上。保持于垫支承部200的研磨垫2的研磨面2a接触于工件W表面，而且摇动装置230使垫支承部200及研磨垫2在工件W的半径方向移动。在工件W上存在研磨液状态下，通过研磨头7旋转工件W，而且工件W滑动接触于研磨垫2的研磨面2a。工件W的表面通过研磨液的化学作用与研磨液中所含的研磨粒或研磨垫2的机械性作用而被研磨。

另外，以支承手臂201使研磨垫2在工件W内摇动时，通过压电元件47对工件W的加压分布，从而研磨垫2及垫支承部200从工件W承受的反作用力改变，所以，以伺服马达216调整研磨垫2的高度或研磨垫2对工件W的按压力，使其与该反作用力平衡。

图29所示的实施方式中，研磨垫2的直径比工件W的半径小，不过，一种实施方式中，研磨垫2的直径亦可比工件W的半径大，或是与工件W的直径相同。这些情况下，在工件W研磨中，亦可使垫支承部200及研磨垫2不在工件W的半径方向移动。研磨液供给喷嘴8亦可配置于垫支承部200的内部，并通过形成于研磨垫2的通孔(无图示)而将研磨液供给至工件W上。研磨液供给喷嘴8的形状及位置并无特别限定，只要可将研磨液供给至工件W的整个被研磨面即可。

具备参照图1至图29而说明的实施方式的研磨头7的研磨装置，亦可与具备取代压电元件47而具有多个压力室的研磨头的研磨装置组合来使用。图30是表示具备其具有多个压力室405A,405B,405C,405D的研磨头400的研磨装置的模式剖面图。由于图30所示的研磨头400具有与参照图32而说明的研磨头400相同构成，因此省略其重复的说明。研磨台460中配置有涡流传感器、光学式膜厚传感器等的膜厚传感器470。研磨垫500安装于研磨台460的上表面。

工件W如下研磨。使研磨台460及研磨头400分别旋转，而且从研磨液供给喷嘴480供给研磨液(例如，含有研磨粒的浆液)至研磨垫500的研磨面500a上。研磨头400使工件W旋转，而且按压于研磨垫500的研磨面500a。工件W的表面通过研磨液所含的研磨粒或研磨垫500的机械性作用、与研磨液的化学成分的化学作用的复合而被研磨。

工件W研磨中，膜厚传感器470生成工件W的膜厚指标值，并将膜厚指标值送至动作控制部10。动作控制部10制作如图4所示的工件W的整个被研磨面的膜厚轮廓。制出的膜厚轮廓存储于存储装置10a中。

图31是表示具备参照图1至图29所说明的任何一种实施方式的研磨头7的研磨装置、与具备参照图30所说明的研磨装置的工件研磨系统的模式图。以下的说明，将参照图30所说明的研磨装置称为第一研磨装置701，并将参照图1至图29所说明的任何一种实施方式的研磨头7的研磨装置称为第二研磨装置702。

工件研磨系统具备：第一研磨装置701；第二研磨装置702；搬送工件W的搬送装置705；清洗研磨后的工件W的清洗装置707；使清洗后的工件W干燥的干燥装置709；及控制第一研磨装置701、第二研磨装置702、清洗装置707、及干燥装置709的动作的上述动作控制部10。第一研磨装置701、第二研磨装置702、清洗装置707、及干燥装置709亦可分别设多台。

工件W通过搬送装置705而搬送至参照图30所说明的第一研磨装置701。工件W通过第一研磨装置701而研磨(第一研磨工序)。动作控制部10从第一研磨工序中取得的膜厚指标值制作图4所示的工件W的被研磨面的现在膜厚轮廓。所制作的膜厚轮廓存储于存储装置10a中。另外，在第一研磨工序中取得膜厚指标值亦可在使用研磨液的研磨中进行，不过，为了在研磨后除去工件W表面的研磨液的目的，亦可在供给纯水而且使工件W与研磨垫2相对运动的水研磨时实施。水研磨时，因为不致研磨工件W的膜，所以可获得精度更高的膜厚指标值，并进一步制作膜厚轮廓。

研磨后的工件W通过搬送装置705而搬送至具备参照图1至图29所说明的任何一种实施方式的研磨头7的第二研磨装置702。工件W其次通过第二研磨装置702而研磨(第二研磨工序)。第二研磨工序依据第一研磨工序所取得的膜厚轮廓，动作控制部10通过运算装置10b决定为了达成目标膜厚轮廓所需的电压的指令值后，将指令值送至驱动电压施加装置50的电压控制部50b，并从电源部50a施加电压至研磨头7中的压电元件47。藉此，研磨头7对研磨垫2按压工件W，来研磨工件W的表面。

通过第一研磨装置701及第二研磨装置702研磨后的工件W，通过搬送装置705搬送至清洗装置707，并通过清洗装置707清洗。清洗装置707可使用具备滚筒清洗具或笔型清洗具等公知的清洗装置。清洗后的工件W通过搬送装置705而搬送至干燥装置709，并通过干燥装置709干燥。干燥装置709可使用自旋干燥装置、使用异丙醇(IPA)的干燥装置等公知的干燥装置。

本发明除了圆形的工件外，亦可适用于矩形状、四方形等多边形状的工件的研磨。

上述实施方式可适当组合。例如，图14所示的弹性膜67亦可适用于参照图18至图29所说明的实施方式。

上述实施方式以具有本发明所属的技术领域的一般知识者可实施本发明为目的而记载者。熟悉本技术的技术人员当然可形成上述实施方式的各种修改例，本发明的技术性思想亦可适用于其他实施方式。因此，本发明不限定于记载的实施方式，而应为按照通过申请专利范围所定义的技术性思想的最广范围。

【符号说明】

2:研磨垫

2a:研磨面

5:研磨台

5a:旋转轴

7:研磨头

8:研磨液供给喷嘴

10:动作控制部

10a:存储装置

10b:运算装置

14:支轴

16:研磨头摇动手臂

18:研磨头轴杆

20:旋转马达

21:旋转马达

22:旋转编码器

23:旋转连接器

24:升降机构

25:旋转接头

26:轴承

28:桥接器

29:支承台

30:支柱

32:滚珠螺杆机构

38:伺服马达

39:装载/卸载装置

40:凹槽对准器

42:膜厚传感器

45:载体

45A:壳体

45B:凸缘

47:压电元件

50:驱动电压施加装置

50a:电源部

50b:电压控制部

51:电力线

54:按压部件

56:保持部件

56a:工件接触面、端面

57:按压力测量装置

60:真空管线

61:真空阀

62:真空源

65:挡环

66:带台阶孔

67:弹性膜

67a:工件接触面

70:平板

74:第一压力室

75:第一弹性膜

75A:抵接部

75B:侧壁

77:第一压缩气体供给管线

80:第二压力室

81:第二弹性膜

83:第二压缩气体供给管线

85:第一压力调整器

86:第一开闭阀

88:第二压力调整器

89:第二开闭阀

90:压缩气体供给源

92:万向接头机构

93:球面轴承

94:活动部件

95:凹面

96:支承部件

100:工件夹盘机构

101:夹盘驱动装置

103:接触部件

105:轴

108:第一齿轮

109:第二齿轮

110:第三齿轮

114:第四齿轮

115:电动机

122:托架

125:弹簧

130:压力室

131:弹性片材

132:压缩气体供给管线

133:压力调整器

134:开闭阀

135:空气汽缸

136:压缩气体供给管线

137:压力调整器

138:开闭阀

141:电压分配器

142:定位螺丝

145:接触销

150:基台

151:分歧装置

153:通信装置

156:净化气体供给管线

157:净化气体供给阀

159:净化气体供给源

160:温度测量器

165:柱塞

167:电极

170:弹簧

171:盒

174:电力分配线

176:通信线

200:垫支承部

200a:旋转轴

201:支承手臂

205:升降机构

207:支承台

210:轴承

212:桥接器

214:滚珠螺杆机构

216:伺服马达

220:球花键轴承

222:滑轮

223:滑轮

225:皮带

227:旋转马达

400:研磨头

405A,405B,405C,405D:压力室

460:研磨台

470:膜厚传感器

480:研磨液供给喷嘴

500:研磨垫

701:第一研磨装置

702:第二研磨装置

705:搬送装置

707:清洗装置

709:干燥装置

W:工件

Claims (36)

1.一种研磨头系统，用于向研磨面按压工件，并在研磨液的存在下，通过使该工件与所述研磨面相对运动来研磨该工件，该研磨头系统的特征在于，具备：

研磨头，该研磨头具有对所述工件的多个区域施加按压力的多个致动器；

驱动源，该驱动源使所述多个致动器动作；及

动作控制部，该动作控制部对所述驱动源决定并发送多个指令值。

2.如权利要求1所述的研磨头系统，其特征在于，

所述多个致动器为多个压电元件，

所述驱动源是具备对所述多个压电元件独立施加电压的电源部及电压控制部的驱动电压施加装置，

所述动作控制部构成为，决定应施加于所述多个压电元件的电压的多个指令值。

3.如权利要求2所述的研磨头系统，其特征在于，

所述多个压电元件沿着所述研磨头的径方向及周向分布。

4.如权利要求3所述的研磨头系统，其特征在于，

所述多个压电元件为格子状、同心圆状、交错状配置的任意一个或它们的组合，并配置于所述研磨头内。

5.如权利要求2～4中任一项所述的研磨头系统，其特征在于，

所述研磨头进一步具备多个按压部件，该多个按压部件分别连结于所述多个压电元件，所述多个按压部件具有：多个第一面，该多个第一面分别与所述多个压电元件相对；及多个第二面，该多个第二面用于按压所述工件。

6.如权利要求5所述的研磨头系统，其特征在于，

所述多个第二面的形状为圆形、椭圆形、多边形、圆弧形的至少一个。

7.如权利要求5所述的研磨头系统，其特征在于，

所述多个第一面的面积比所述多个第二面的面积大。

8.如权利要求5所述的研磨头系统，其特征在于，

一个按压部件至少与两个压电元件连结。

9.如权利要求5所述的研磨头系统，其特征在于，

所述研磨头进一步具备保持部件，该保持部件将所述多个按压部件保持为能够在有限的范围内移动。

10.如权利要求9所述的研磨头系统，其特征在于，

所述保持部件构成为，限制所述多个按压部件在与所述工件的按压方向垂直的方向上的移动范围。

11.如权利要求5所述的研磨头系统，其特征在于，

所述多个按压部件分别具备多个万向接头机构，该多个万向接头机构具有能够在全方向上倾斜移动的多个活动部件，所述多个活动部件分别具有所述多个第二面。

12.如权利要求2所述的研磨头系统，其特征在于，

所述研磨头进一步具备弹性膜，该弹性膜具有工件接触面。

13.如权利要求5所述的研磨头系统，其特征在于，

进一步具备弹性膜，该弹性膜在所述研磨头中形成压力室；及

压缩气体供给管线，该压缩气体供给管线连通于所述压力室；

所述压力室位于所述多个按压部件与所述弹性膜之间。

14.如权利要求5所述的研磨头系统，其特征在于，

进一步具备弹性片材，该弹性片材在所述研磨头中形成压力室；及

压缩气体供给管线，该压缩气体供给管线连通于所述压力室；

所述压电元件位于所述弹性片材与所述多个按压部件之间。

15.如权利要求5所述的研磨头系统，其特征在于，

所述研磨头进一步具备多个按压力测量装置，该多个按压力测量装置测量所述多个压电元件分别产生的多个按压力。

16.如权利要求15所述的研磨头系统，其特征在于，

所述多个按压力测量装置配置于所述多个压电元件与所述多个按压部件之间。

17.如权利要求15所述的研磨头系统，其特征在于，

所述多个按压力测量装置是多个压电传感器。

18.如权利要求2所述的研磨头系统，其特征在于，

所述研磨头进一步具有电压分配器，

所述电压分配器电连接于所述驱动电压施加装置及所述多个压电元件，并构成为，将从所述驱动电压施加装置所施加的电压分配至该多个压电元件。

19.如权利要求18所述的研磨头系统，其特征在于，

所述电压分配器具有：分歧装置，该分歧装置将从所述驱动电压施加装置所施加的电压分配至所述多个压电元件；及通信装置，该通信装置连接于所述分歧装置及所述驱动电压施加装置。

20.如权利要求19所述的研磨头系统，其特征在于，

所述电压分配器进一步具有：多个柱塞，该多个柱塞与所述多个压电元件接触；及电力分配线，该电力分配线将所述多个柱塞与所述分歧装置电连接。

21.如权利要求18～20中任一项所述的研磨头系统，其特征在于，

所述电压分配器能够装卸地安装于所述研磨头。

22.如权利要求2所述的研磨头系统，其特征在于，

所述研磨头进一步具有温度测量器，该温度测量器测量所述多个压电元件的温度。

23.如权利要求2所述的研磨头系统，其特征在于，

所述研磨头系统进一步具备真空管线，该真空管线连通于所述研磨头的工件接触面。

24.如权利要求2所述的研磨头系统，其特征在于，

所述研磨头进一步具备：

挡环，该挡环位于所述多个压电元件的外侧；及

至少三个工件夹盘机构，该至少三个工件夹盘机构固定于所述挡环。

25.如权利要求2所述的研磨头系统，其特征在于，

所述电源部为直流电源。

26.一种研磨装置，是工件的研磨装置，其特征在于，具备：

研磨台，该研磨台保持研磨垫；

研磨液供给喷嘴，该研磨液供给喷嘴将研磨液供给至所述研磨垫上；及

权利要求1所述的研磨头系统。

27.如权利要求26所述的研磨装置，其特征在于，

所述研磨装置进一步备有膜厚传感器，该膜厚传感器测量所述工件的膜厚，所述膜厚传感器配置于所述研磨台内。

28.如权利要求27所述的研磨装置，其特征在于，

所述动作控制部构成为，根据通过所述膜厚传感器所取得的所述工件的膜厚测量值制作膜厚轮廓，并依据该膜厚轮廓来指示所述驱动源，以驱动所述多个致动器。

29.如权利要求28所述的研磨装置，其特征在于，

所述动作控制部构成为，依据所述膜厚轮廓与目标膜厚轮廓的差，决定所述多个致动器的驱动条件，来指示所述驱动源。

30.一种研磨装置，是工件的研磨装置，其特征在于，具备：

研磨台，该研磨台保持研磨垫；

研磨液供给喷嘴，该研磨液供给喷嘴将研磨液供给至所述研磨垫上；及

权利要求2～25中任一项所述的研磨头系统。

31.如权利要求30所述的研磨装置，其特征在于，

所述研磨装置进一步备有膜厚传感器，该膜厚传感器测量所述工件的膜厚，所述膜厚传感器配置于所述研磨台内。

32.如权利要求31所述的研磨装置，其特征在于，

所述动作控制部构成为，根据通过所述膜厚传感器所取得的所述工件的膜厚测量值制作膜厚轮廓，并依据该膜厚轮廓决定应施加于所述多个压电元件的电压的多个指令值。

33.如权利要求32所述的研磨装置，其特征在于，

所述动作控制部构成为，依据所述膜厚轮廓与目标膜厚轮廓的差，决定应施加于所述多个压电元件的电压的多个指令值。

34.如权利要求26～33中任一项所述的研磨装置，其特征在于，

所述研磨装置进一步具备装载/卸载装置，该装载/卸载装置使所述工件保持于所述研磨头。

35.如权利要求26～33中任一项所述的研磨装置，其特征在于，

所述研磨装置进一步具备指向检测器，该指向检测器检测所述工件的周向上的朝向。

36.一种研磨系统，研磨工件，该研磨系统的特征在于，具有：

权利要求26～35中任一项所述的研磨装置；

清洗装置，该清洗装置在研磨后清洗所述工件；

干燥装置，该干燥装置在清洗后使所述工件干燥；及

搬送机构，该搬送机构在所述研磨装置、所述清洗装置及所述干燥装置间搬送所述工件。

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