JP2024089138A - 研磨装置および圧力制御ユニットの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の圧力レギュレータの応答性のばらつきを小さくすることができる研磨装置が提供される。
【解決手段】研磨装置は、複数のバッファタンクＴ１～Ｔ６を備える。複数のバッファタンクＴ１～Ｔ６のそれぞれは、剛体から構成されたタンク部１２０と、バッファタンクの容積を調整する容積調整装置１２２と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、研磨装置および圧力制御ユニットの調整方法に関する。

半導体デバイスの製造工程における技術として、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）が知られている。ＣＭＰを行うための研磨装置は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、ウェハを保持するための研磨ヘッドと、を備えている。

このような研磨装置を用いてウェハの研磨を行う場合には、複数の圧力室を有する研磨ヘッドによりウェハを保持しつつ、このウェハを研磨パッドの研磨面に対して所定の圧力で押圧する。このとき、研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対運動させることによりウェハが研磨面に摺接し、ウェハの表面が研磨される。複数の圧力室に供給される気体の圧力は、圧力レギュレータによって調整される。

特開２０１５－１３１３６０号公報

圧力室の圧力変動を相対的に小さくするように構成されたバッファタンクを備える研磨装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、バッファタンクは、圧力室の容積と同じか、またはそれよりも大きい容積を有しており、圧力室の圧力変動を低下させることができる。

精密な研磨制御を行うためには、目標圧力値の変化に応じて圧力室内の圧力を速やかに変化させる必要がある。しかしながら、複数の圧力室に接続された複数の気体移送ラインは異なる長さを有していることがあり、複数の圧力室も異なる容積を有していることがある。

複数の気体移送ラインの長さや複数の圧力室の容積がそれぞれ異なると、複数の圧力室に連結された複数の圧力レギュレータの応答性（すなわち、圧力レギュレータの二次側圧力が目標圧力値に到達するまでの応答時間あるいは圧力変動の挙動）は異なってしまい、結果として、複数の圧力レギュレータの応答性にばらつきが生じてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、複数の圧力レギュレータの応答性のばらつきを小さくすることができる研磨装置および圧力制御ユニットの調整方法を提供することを目的とする。

一態様では、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し付けるための複数の圧力室を有するトップリングと、前記複数の圧力室内の気体の圧力を制御する複数の圧力レギュレータと、前記複数の圧力レギュレータによって調整された圧力を検出する複数の圧力センサと、前記複数の圧力室と、前記複数の圧力レギュレータと、を連結する複数の気体移送ラインに接続された複数のバッファタンクと、を備える研磨装置が提供される。前記複数のバッファタンクのそれぞれは、剛体から構成されたタンク部と、前記バッファタンクの容積を調整する容積調整装置と、を備えている。

一態様では、前記容積調整装置は、前記タンク部の内部に配置され、かつ前記タンク部の内部空間の一部を閉塞する閉塞部材と、前記閉塞部材を往復移動させる往復移動機構と、前記往復移動機構によって移動された前記閉塞部材を位置決めする位置決め部材と、を備える。
一態様では、前記研磨装置は、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれを通じて、前記複数の圧力室のそれぞれの圧力を制御する制御装置を備えており、前記制御装置は、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれの二次側圧力を測定し、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれの目標圧力値が変化したときの前記二次側圧力の変化が所定の許容範囲内に収まるように、前記バッファタンクの容積を決定する。
一態様では、前記制御装置は、前記容積を調整した後に、前記複数の圧力レギュレータに入力される制御パラメータを調整する。

一態様では、前記複数の圧力センサのそれぞれを第１の圧力センサと定義し、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれを第１の圧力レギュレータと定義した場合、前記研磨装置は、前記第１の圧力センサの代わりに用意された第２の圧力センサと、前記第１の圧力レギュレータの代わりに用意された第２の圧力レギュレータと、を備えている。
一態様では、前記研磨装置は、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれを通じて、前記複数の圧力室のそれぞれの圧力を制御する制御装置を備えており、前記制御装置は、所定の制御パラメータを前記第２の圧力レギュレータに入力し、前記第２の圧力センサに基づいて、前記第２の圧力レギュレータの二次側圧力を測定し、前記第２の圧力レギュレータの目標圧力値が変化したときの前記二次側圧力の変化が所定の許容範囲に収まるように、前記バッファタンクの容積を決定する。

一態様では、基板を研磨するためのトップリングに内蔵された複数の圧力室に気体を供給する圧力制御ユニットの調整方法が提供される。前記圧力制御ユニットは、前記複数の圧力室の気体の圧力を制御する複数の圧力レギュレータと、前記複数の圧力レギュレータによって調整された圧力を検出する複数の圧力センサと、前記複数の圧力室と、前記複数の圧力レギュレータと、を連結する複数の気体移送ラインに接続された複数のバッファタンクと、を備えており、前記複数のバッファタンクのそれぞれの容積は可変であり、前記容積は対応する前記複数の圧力センサのそれぞれによって測定された圧力値に基づいて決定される。

一態様では、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれの目標圧力値が変化したときの前記複数の圧力レギュレータのそれぞれの二次側圧力の変化が所定の許容範囲内に収まるように、前記容積を決定する。
一態様では、前記容積を調整した後に、前記圧力レギュレータの制御パラメータを調整する。
一態様では、前記複数の圧力センサのそれぞれを第１の圧力センサと定義し、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれを第１の圧力レギュレータと定義した場合、前記第１の圧力レギュレータの代わりに第２の圧力レギュレータを用いて前記複数の圧力室の圧力を制御し、前記第１の圧力センサの代わりに第２の圧力センサを取り付けて、前記圧力を測定する。

研磨装置は、バッファタンクの容積を調整する容積調整装置を備えている。したがって、複数の気体移送ラインの長さや複数の圧力室の容積がそれぞれ異なっていても、複数のバッファタンクの容積を調整することによって、研磨装置は、複数の圧力レギュレータの応答性のばらつきを小さくすることができる。

研磨装置の一実施形態を示す図である。 図１に示すトップリングの構造を示す断面図である。 圧力制御ユニットを示す模式図である。 バッファタンクの構造を示す断面図である。 バッファタンクの容積を決定するフローを示す図である。 研磨装置のシステムを示す図である。 研磨装置のシステムの他の実施形態を示す図である。

図１は、研磨装置の一実施形態を示す図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド２３を支持する研磨テーブル２２と、研磨対象物であるウェハなどの基板を保持して研磨テーブル２２上の研磨パッド２３に押圧するトップリング（基板保持部）３０と、を備えている。

研磨テーブル２２は、テーブル軸２２ａを介してその下方に配置されるテーブルモータ（図示しない）に連結されており、そのテーブル軸２２ａ周りに回転可能になっている。研磨パッド２３は研磨テーブル２２の上面に貼付されており、研磨パッド２３の表面はウェハＷを研磨する研磨面２３ａを構成している。

研磨装置は、研磨テーブル２２の上方に配置された研磨液供給ノズル（図示しない）を備えている。研磨液供給ノズルは、研磨パッド２３上に研磨液を供給するように構成されている。

トップリング３０は、ウェハＷを研磨面２３ａに対して押圧するトップリング本体３１と、ウェハＷを保持してウェハＷがトップリング３０から飛び出さないようにするリテーナリング３２と、を備えている。トップリング３０は、トップリングシャフト２７に接続されており、トップリングシャフト２７は、上下動機構（図示しない）によりトップリングヘッド６４に対して上下動するように構成されている。トップリングシャフト２７は、その上下動により、トップリングヘッド６４に対してトップリング３０の全体を昇降させる。

図１に示すように、トップリング３０は、その下面にウェハＷを保持できるように構成されている。トップリングヘッド６４は、トップリングヘッドシャフト８０を中心として旋回可能に構成されている。ウェハＷを保持したトップリング３０は、トップリングヘッド６４の旋回によりウェハＷの受取位置から研磨テーブル２２の上方位置に移動される。

ウェハＷの研磨は次のようにして行われる。トップリング３０および研磨テーブル２２をそれぞれ回転させ、研磨テーブル２２の上方に配置された研磨液供給ノズル（図示しない）から研磨パッド２３上に研磨液を供給する。この状態で、トップリング３０を所定の位置（所定の高さ）まで下降させ、この所定の位置でウェハＷを研磨パッド２３の研磨面２３ａに押圧する。ウェハＷは研磨パッド２３の研磨面２３ａに摺接され、結果として、ウェハＷの表面が研磨される。以下、トップリング３０の構造について説明する。

図２は、図１に示すトップリングの構造を示す断面図である。図２に示すように、トップリング本体３１は、自由継手３９を介して、トップリングシャフト２７に連結されており、リテーナリング３２は、トップリング本体３１の下方に配置されている。

トップリング３０は、ウェハＷに接触する柔軟なメンブレン（弾性膜）３４と、メンブレン３４を保持するチャッキングプレート３５と、を備えている。メンブレン３４およびチャッキングプレート３５は、トップリング本体３１の下方に配置されている。トップリング３０は、ウェハＷを研磨パッド２３の研磨面２３ａに押し付けるための複数の圧力室Ｃ１～Ｃ６を有している。

複数の圧力室Ｃ１～Ｃ６のうち、４つの圧力室（エアバッグ）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、メンブレン３４とチャッキングプレート３５との間に配置されている。中央の圧力室Ｃ１は円形であり、他の圧力室Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は環状である。これらの圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、同心上に配列されている。

研磨装置は、圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に接続された気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４と、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を介して、加圧気体（加圧流体）を供給する気体供給源（流体供給源）４０と、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４に接続された真空ラインＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４と、を備えている。

真空ラインＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に負圧を形成するように構成されている。圧力室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、ウェハＷの対応する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研磨圧力を独立に調整することができる。

研磨装置は、チャッキングプレート３５とトップリング本体３１との間に形成された圧力室Ｃ５に接続された気体移送ラインＦ５と、気体移送ラインＦ５に接続された真空ラインＶ５と、をさらに備えている。気体供給源４０から供給された加圧気体は、気体移送ラインＦ５を介して、圧力室Ｃ５に供給される。圧力室Ｃ５は、真空ラインＶ５を通じて負圧を形成する。

リテーナリング３２は、研磨中にウェハＷがトップリング３０から飛び出さないように、ウェハＷの周端部を取り囲んでいる。圧力室Ｃ３を構成する、メンブレン３４の部位は開口を有しており、真空を圧力室Ｃ３に形成することにより、ウェハＷは、メンブレン３４の開口を通じて、トップリング３０に吸着保持される。窒素ガスやクリーンエアなどの加圧気体を圧力室Ｃ３に供給することにより、ウェハＷは、トップリング３０からリリースされる。

トップリング３０は、トップリング本体３１とリテーナリング３２との間に配置された環状のローリングダイヤフラム３６を備えている。ローリングダイヤフラム３６は、その内部に形成された圧力室Ｃ６を有している。

研磨装置は、圧力室Ｃ６に接続された気体移送ラインＦ６と、気体移送ラインＦ６に接続された真空ラインＶ６と、を備えている。圧力室Ｃ６は、気体移送ラインＦ６を介して気体供給源４０に連結されている。気体供給源４０は加圧気体を圧力室Ｃ６に供給し、ローリングダイヤフラム３６はリテーナリング３２を研磨パッド２３に対して押圧する。圧力室Ｃ６は、真空ラインＶ６を通じて負圧を形成する。

研磨装置は、圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６に連通する気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６に接続された電空レギュレータ（すなわち、圧力レギュレータ）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を備えている。気体供給源４０から供給された加圧気体は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６を通って圧力室Ｃ１～Ｃ６内に供給される。電空レギュレータＲ１～Ｒ６は、気体供給源４０から供給される加圧気体の圧力を調整することによって、圧力室Ｃ１～Ｃ６内の気体の圧力を制御する。圧力室Ｃ１～Ｃ６は、大気開放弁（図示せず）に接続されている。大気開放弁は、圧力室Ｃ１～Ｃ６を大気開放するように構成されている。

研磨装置は、気体移送ラインＦ１～Ｆ６に接続された流量計Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を備えている。流量計Ｇ１～Ｇ６は、気体移送ラインＦ１～Ｆ６を流れる気体の流量を測定するように構成されている。気体移送ラインＦ１～Ｆ６は、ロータリージョイント８２を経由して、圧力室Ｃ１～Ｃ６から電空レギュレータＲ１～Ｒ６まで延びている。真空ラインＶ１～Ｖ６は、圧力室Ｃ１～Ｃ６と流量計Ｇ１～Ｇ６との間に配置されている。

研磨装置は、電空レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と、加圧気体のユースポイントであるトップリング３０との間に配置されたバッファタンクＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６と、電空レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６によって調整された圧力を検出する圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６と、を備えている。

バッファタンクＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６は、分岐ラインＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６を通じて、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６にそれぞれ接続されている。バッファタンクＴ１～Ｔ６は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６と、流量計Ｇ１～Ｇ６との間に配置されている。

圧力センサＰ１～Ｐ６は、加圧気体の移送方向において、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の下流側（すなわち、２次側）の圧力を検出するように構成されている。圧力センサＰ１～Ｐ６は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６に内蔵されていてもよく、または電空レギュレータＲ１～Ｒ６の下流側の位置において、気体移送ラインＦ１～Ｆ６に接続されてもよい。

研磨装置は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６のそれぞれを通じて、圧力室Ｃ１～Ｃ６のそれぞれの圧力を制御する制御装置５０を備えている。電空レギュレータＲ１～Ｒ６は、制御装置５０に電気的に接続されている。制御装置５０は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６のそれぞれに対して、所定の制御パラメータ（例えば、ＰＩＤパラメータ）を入力して、電空レギュレータＲ１～Ｒ６のそれぞれの動作を制御する。

制御パラメータは、電空レギュレータＲ１～Ｒ６のそれぞれの応答性（すなわち、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の二次側圧力が目標圧力値に到達するまでの応答時間あるいは圧力変動の挙動）を決定づけるパラメータであり、電空レギュレータＲ１～Ｒ６のそれぞれに対して設定されている。

電空レギュレータＲ１～Ｒ６は、入力された制御パラメータに基づいて、圧力室Ｃ１～Ｃ６に供給される気体の圧力および流量を制御する。上記二次側圧力は、圧力室Ｃ１～Ｃ６に供給される気体の流れ方向において、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の下流側の圧力である。

トップリング３０に保持されたウェハＷの、研磨パッド２３に対する押圧力は、圧力室Ｃ１～Ｃ６に供給される気体の圧力に依存する。したがって、圧力室Ｃ１～Ｃ６の圧力特性にばらつきが生じると、適切な押圧力がウェハＷに付与されず、結果として、ばらつきは、ウェハＷの研磨に悪影響を与えるおそれがある。したがって、圧力室Ｃ１～Ｃ６の圧力特性のばらつきを小さくすることが望ましい。より具体的には、圧力室Ｃ１～Ｃ６のすべてにおいて、圧力の安定性および応答性を、所定のしきい値以内にすることが望ましい。

バッファタンクＴ１～Ｔ６は、加圧気体を圧力室Ｃ１～Ｃ６に供給している間、加圧気体の圧力および流量の安定性を維持する。しかしながら、圧力室Ｃ１～Ｃ６に接続された気体移送ラインＦ１～Ｆ６は異なる長さを有していることがあり、圧力室Ｃ１～Ｃ６も異なる容積を有していることがある。

このような構成により、圧力室Ｃ１～Ｃ６の圧力特性（すなわち、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の応答性）は異なってしまい、圧力室Ｃ１～Ｃ６の圧力特性（すなわち、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の応答性）にばらつきが生じてしまうおそれがある。そこで、バッファタンクＴ１～Ｔ６は、可変な容積を有しており、バッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を調整することにより、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の応答性のばらつきを小さくすることができる。

図３は、圧力制御ユニットを示す模式図である。図３に示すように、研磨装置は、バッファタンクＴ１～Ｔ６、圧力センサＰ１～Ｐ６、および電空レギュレータＲ１～Ｒ６が組み込まれた圧力制御ユニット１００を備えている。圧力制御ユニット１００は、トップリング３０の上方に配置された載置台１１０上に配置されている（図１参照）。

図４は、バッファタンクの構造を示す断面図である。バッファタンクＴ１～Ｔ６は、同一の構造を有しているため、以下、単一のバッファタンクＴ１（およびＴ２～Ｔ６）の構造について説明する。図４に示すように、バッファタンクＴ１のそれぞれは、剛体から構成されたタンク部１２０と、バッファタンクＴ１（より具体的には、タンク部１２０）の容積を調整する容積調整装置１２２と、を備えている。

タンク部１２０は、その下部において、気体移送ラインＦ１（およびＦ２～Ｆ６）に接続されており、気体供給源４０から供給された加圧気体は、タンク部１２０に流れ込む。タンク部１２０は、筒状の耐圧構造を有しており、例えば、金属から構成されている。

容積調整装置１２２は、タンク部１２０の内部に配置され、かつタンク部１２０の内部空間の一部を閉塞する閉塞部材１２１と、閉塞部材１２１を往復移動させる往復移動機構１２４と、往復移動機構１２４によって移動された閉塞部材１２１を位置決めする位置決め部材１２７と、を備えている。

閉塞部材１２１は、タンク部１２０の延びる方向に対して垂直に配置された板形状を有している。本実施形態では、容積調整装置１２２は、閉塞部材１２１の外周面に装着されたＯリング１２３を備えている。Ｏリング１２３を閉塞部材１２１とタンク部１２０の内面との間に配置することにより、Ｏリング１２３は、加圧気体の漏洩を防止することができる。

図４に示す実施形態では、往復移動機構１２４は、ボールねじ機構である。より具体的には、往復移動機構１２４は、タンク部１２０に形成された挿入穴１２０ａおよびナット１２７に挿入されたねじ軸１２５を備えている。

ねじ軸１２５は、タンク部１２０の内部に配置された閉塞部材１２１に接続されている。ねじ軸１２５を回転することにより、閉塞部材１２１は往復移動する。本実施形態では、閉塞部材１２１をタンク部１２０の下部に近接する方向に移動させると、バッファタンクＴ１の容積は小さくなり、逆に、閉塞部材１２１をタンク部１２０の上部に近接する方向に移動させると、バッファタンクＴ１の容積は大きくなる。

作業者は、バッファタンクＴ１の容積を調整するために、ねじ軸１２５を介して、閉塞部材１２１を手動で移動させる。往復移動機構１２４は、ボールねじ機構には限定されない。一実施形態では、往復移動機構１２４は、ラックアンドピニオン機構であってもよく、ピストン機構であってもよい。

図４に示す実施形態では、位置決め部材１２７は、タンク部１２０に固定されたナット１２７に相当する。ねじ軸１２５の外周面に形成されたねじ溝をナット１２７の内周面に形成されたねじ溝に螺合させることにより、位置決め部材としてのナット１２７は、閉塞部材１２１を位置決めする。容積調整装置１２２は、ねじ溝によって、バッファタンクＴ１の容積を多段階に調整するように構成されてもよく、ねじ溝以外の構成によって、無段階に調整するように構成されてもよい。

一実施形態では、往復移動機構１２４は、ねじ軸１２５に連結された駆動モータ（図示しない）を備えてもよい。この場合、駆動モータは、その駆動によって、ねじ軸１２５に接続された閉塞部材１２１を位置決めすることができる。往復移動機構１２４が駆動モータを備えている場合には、往復移動機構１２４は、必ずしもナット１２７を備えていなくてもよく、駆動モータが位置決め部材を兼ねるようにしてもよい。

図５は、バッファタンクの容積を決定するフローを示す図である。このフローは、研磨装置の立ち上げ時に行う、圧力制御ユニット１００の調整工程を示している。図５に示すように、図５のステップＳ１０１に示すように、制御装置５０は、所定の制御パラメータ（固定値）を電空レギュレータＲ１～Ｒ６に入力し、電空レギュレータＲ１～Ｒ６を動作させる。電空レギュレータＲ１～Ｒ６は、制御パラメータに基づいて、気体供給源４０から供給される加圧気体の圧力および流量を調整する。電空レギュレータＲ１～Ｒ６によって調整された加圧気体は、圧力室Ｃ１～Ｃ６に供給される。

圧力センサＰ１～Ｐ６のそれぞれは、電空レギュレータＲ１～Ｒ６によって調整された加圧気体の圧力値のそれぞれを検出する。作業者は、圧力センサＰ１～Ｐ６のそれぞれによって検出された圧力値に基づいて、電空レギュレータＲ１～Ｒ６のそれぞれの応答性（すなわち、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の二次側圧力が目標圧力値に到達するまでの応答時間あるいは圧力変動の挙動）を圧力室Ｃ１～Ｃ６ごとに測定する（ステップＳ１０２参照）。同様に、流量計Ｇ１～Ｇ６のそれぞれは、電空レギュレータＲ１～Ｒ６によって調整された加圧気体の流量値のそれぞれを検出する。

ステップＳ１０３に示すように、作業者は、制御パラメータに基づいて動作する電空レギュレータＲ１～Ｒ６のそれぞれの応答性（すなわち、圧力室Ｃ１～Ｃ６のそれぞれの圧力特性）と、所定の許容条件と、を比較し、応答性（すなわち、圧力特性）が許容条件を満たすか否かを判断する。

言い換えれば、作業者は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６のそれぞれの目標圧力値が変化したときの二次側圧力の変化（すなわち、圧力変化の挙動または圧力変化を示す曲線）が所定の許容範囲内に収まるか否かを判断する。

許容条件を満たす応答性が存在する場合（ステップＳ１０３の「ＹＥＳ」参照）、作業者は、許容条件を満たす応答性に対応するバッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を変更しない（ステップＳ１０４参照）。許容条件を満たさない応答性が存在する場合（ステップＳ１０３の「ＮＯ」参照）、作業者は、応答性が許容条件を満たすように、許容条件を満たさない応答性に対応するバッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を変更する（ステップＳ１０５参照）。

本実施形態によれば、研磨装置は、バッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を調整する容積調整装置１２２を備えている。したがって、気体移送ラインＦ１～Ｆ６の長さや圧力室Ｃ１～Ｃ６の容積がそれぞれ異なっていても、バッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を調整することによって、研磨装置は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の応答性のばらつきを小さくすることができる。

なお、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の二次側圧力の変化が所定の許容範囲内に収まるように、バッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を調整した後、圧力および流量の安定性（目標圧力が一定の場合の、圧力および流量の変動幅が所定の許容範囲に入っているか）を確認するようにすることが望ましい。

上述した実施形態では、作業者がバッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を決定するフローについて説明したが、一実施形態では、制御装置５０がバッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を決定してもよい。この場合、制御装置５０は、ねじ軸１２５に連結された駆動モータ（図示しない）を操作して、バッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を自動的に調整してもよい。

作業者（または制御装置５０）は、バッファタンクＴ１～Ｔ６のそれぞれの容積を調整（決定）した後に、制御パラメータを圧力室Ｃ１～Ｃ６ごとに調整して、応答性の均一性がさらに向上するように、制御パラメータを最適化してもよい。より具体的には、作業者は、ステップＳ１０１～ステップＳ１０５を行った後、圧力室Ｃ１～Ｃ６のそれぞれに対して、制御パラメータを個別に調整してもよい。このような構成により、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の応答性のばらつきをさらに小さくすることができる。

図６は、研磨装置のシステムを示す図である。図７は、研磨装置のシステムの他の実施形態を示す図である。図６および図７に示すように、電空レギュレータＲ１～Ｒ６、流量計Ｇ１～Ｇ６、バッファタンクＴ１～Ｔ６、および圧力センサＰ１～Ｐ６は、気体移送ラインＦ１～Ｆ６に接続されており、加圧気体の移送方向において、この順に配置されている。真空ラインＶ１～Ｖ６は、バッファタンクＴ１～Ｔ６と圧力センサＰ１～Ｐ６との間に配置されている。

図７に示すように、研磨装置は、気体移送ラインＦ１～Ｆ６のそれぞれに連結された調整用セット１３０を備えている。調整用セット１３０は、圧力センサＰ１～Ｐ６の代わりに用意された圧力センサ（第２の圧力センサ）Ｐ１＋～Ｐ６＋と、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の代わりに用意された電空レギュレータ（第２の電空レギュレータ）Ｒ１＋～Ｒ６＋と、を備えている。図７に示す実施形態では、研磨装置は、流量計Ｇ１～Ｇ６の代わりに用意された流量計（第２の流量計）Ｇ１＋～Ｇ６＋をさらに備えている。

圧力センサＰ１＋～Ｐ６＋は、圧力センサＰ１～Ｐ６よりも高い精度で圧力を検出する高精度圧力センサである。電空レギュレータＲ１＋～Ｒ６＋は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６よりも高い精度で動作する高精度電空レギュレータである。流量計Ｇ１＋～Ｇ６＋は、流量計Ｇ１～Ｇ６よりも高い精度で流量を検出する高精度流量計である。圧力センサＰ１＋～Ｐ６＋、電空レギュレータＲ１＋～Ｒ６＋、および流量計Ｇ１＋～Ｇ６＋は、個体差に起因する測定誤差を抑制するために設けられている。

制御装置５０は、制御パラメータを電空レギュレータＲ１＋～Ｒ６＋に入力し、圧力センサＰ１＋～Ｐ６＋（および流量計Ｇ１＋～Ｇ６＋）に基づいて、電空レギュレータＲ１＋～Ｒ６＋の応答性を測定し、応答性が所定の許容条件を満たすように、バッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を決定する（図５のステップＳ１０１～ステップＳ１０５参照）。

本実施形態によれば、制御装置５０は、調整用セット１３０を用いて、バッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を調整することによって、圧力センサＰ１～Ｐ６、電空レギュレータＲ１～Ｒ６、および流量計Ｇ１～Ｇ６の個体差の影響を排除して、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の均一な応答性を向上させることができる。

気体移送ラインＦ１～Ｆ６の長さおよび／または圧力室Ｃ１～Ｃ６の容積は、研磨装置ごとに異なる可能性がある。したがって、ある研磨装置において、圧力レギュレータの応答性のばらつきを小さくすることができたとしても、他の研磨装置においては、圧力レギュレータの応答性のばらつきを小さくすることができないおそれがある。

上述した実施形態によれば、バッファタンクＴ１～Ｔ６の容積を調整する容積調整装置１２２は、圧力室Ｃ１～Ｃ６の圧力特性（すなわち、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の応答性）のばらつきを小さくすることができる。したがって、容積調整装置１２２は、１つの研磨装置に設けられた各研磨モジュールの圧力室Ｃ１～Ｃ６のすべての応答性を所定の許容範囲内に収めることはもちろん、複数の研磨装置に設けられた各研磨モジュールの圧力室Ｃ１～Ｃ６のすべての応答性を所定の許容範囲内に収めることができる。

一実施形態では、制御装置５０は、電空レギュレータＲ１～Ｒ６の外部に配置された外部圧力センサＰ１～Ｐ６（例えば、図６参照）のそれぞれによって検出された圧力検出値に基づいて、電空レギュレータＲ１～Ｒ６に入力する圧力指令値を補正して、補正圧力指令値を生成し、補正圧力指令値に基づいて、電空レギュレータＲ１～Ｒ６を制御してもよい。制御装置５０は、補正圧力指令値に基づいて、電空レギュレータＲ１～Ｒ６を動作させて、圧力室Ｃ１～Ｃ６に供給される加圧気体の圧力を制御する。

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。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。

２２ 研磨テーブル
２２ａ テーブル軸
２３ 研磨パッド
２３ａ 研磨面
２７ トップリングシャフト
３０ トップリング
３１ トップリング本体
３２ リテーナリング
３４ メンブレン
３５ チャッキングプレート
３６ ローリングダイヤフラム
３９ 自由継手
４０ 気体供給源
５０ 制御装置
６４ トップリングヘッド
８０ トップリングヘッドシャフト
８２ ロータリージョイント
１００ 圧力制御ユニット
１１０ 載置台
１２０ タンク部
１２０ａ 挿入穴
１２１ 閉塞部材
１２２ 容積調整装置
１２３ Ｏリング
１２４ 往復移動機構
１２５ ねじ軸
１２７ ナット（位置決め部材）
１３０ 調整用セット
Ｐ１～Ｐ６ 圧力センサ
Ｐ１＋～Ｐ６＋ 圧力センサ（第２の圧力センサ）
Ｃ１～Ｃ６ 圧力室
Ｆ１～Ｆ６ 気体移送ライン
Ｖ１～Ｖ６ 真空ライン
Ｇ１～Ｇ６ 流量計
Ｇ１＋～Ｇ６＋ 流量計（第２の流量計）
Ｒ１～Ｒ６ 電空レギュレータ
Ｒ１＋～Ｒ６＋ 電空レギュレータ（第２の電空レギュレータ）
Ｂ１～Ｂ６ 分岐ライン
Ｔ１～Ｔ６ バッファタンク

Claims (10)

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し付けるための複数の圧力室を有するトップリングと、
   前記複数の圧力室内の気体の圧力を制御する複数の圧力レギュレータと、
   前記複数の圧力レギュレータによって調整された圧力を検出する複数の圧力センサと、
   前記複数の圧力室と、前記複数の圧力レギュレータと、を連結する複数の気体移送ラインに接続された複数のバッファタンクと、を備え、
   前記複数のバッファタンクのそれぞれは、
   剛体から構成されたタンク部と、
   前記バッファタンクの容積を調整する容積調整装置と、を備えている、研磨装置。
2. 前記容積調整装置は、
   前記タンク部の内部に配置され、かつ前記タンク部の内部空間の一部を閉塞する閉塞部材と、
   前記閉塞部材を往復移動させる往復移動機構と、
   前記往復移動機構によって移動された前記閉塞部材を位置決めする位置決め部材と、を備える、請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記研磨装置は、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれを通じて、前記複数の圧力室のそれぞれの圧力を制御する制御装置を備えており、
   前記制御装置は、
   前記複数の圧力レギュレータのそれぞれの二次側圧力を測定し、
   前記複数の圧力レギュレータのそれぞれの目標圧力値が変化したときの前記二次側圧力の変化が所定の許容範囲内に収まるように、前記バッファタンクの容積を決定する、請求項１に記載の研磨装置。
4. 前記制御装置は、前記容積を調整した後に、前記複数の圧力レギュレータに入力される制御パラメータを調整する、請求項３に記載の研磨装置。
5. 前記複数の圧力センサのそれぞれを第１の圧力センサと定義し、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれを第１の圧力レギュレータと定義した場合、
   前記研磨装置は、
   前記第１の圧力センサの代わりに用意された第２の圧力センサと、
   前記第１の圧力レギュレータの代わりに用意された第２の圧力レギュレータと、を備えている、請求項１に記載の研磨装置。
6. 前記研磨装置は、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれを通じて、前記複数の圧力室のそれぞれの圧力を制御する制御装置を備えており、
   前記制御装置は、
   所定の制御パラメータを前記第２の圧力レギュレータに入力し、
   前記第２の圧力センサに基づいて、前記第２の圧力レギュレータの二次側圧力を測定し、
   前記第２の圧力レギュレータの目標圧力値が変化したときの前記二次側圧力の変化が所定の許容範囲に収まるように、前記バッファタンクの容積を決定する、請求項５に記載の研磨装置。
7. 基板を研磨するためのトップリングに内蔵された複数の圧力室に気体を供給する圧力制御ユニットの調整方法であって、
   前記圧力制御ユニットは、
   前記複数の圧力室の気体の圧力を制御する複数の圧力レギュレータと、
   前記複数の圧力レギュレータによって調整された圧力を検出する複数の圧力センサと、
   前記複数の圧力室と、前記複数の圧力レギュレータと、を連結する複数の気体移送ラインに接続された複数のバッファタンクと、を備えており、
   前記複数のバッファタンクのそれぞれの容積は可変であり、前記容積は対応する前記複数の圧力センサのそれぞれによって測定された圧力値に基づいて決定される、圧力制御ユニットの調整方法。
8. 前記複数の圧力レギュレータのそれぞれの目標圧力値が変化したときの前記複数の圧力レギュレータのそれぞれの二次側圧力の変化が所定の許容範囲内に収まるように、前記容積を決定する、請求項７に記載の方法。
9. 前記容積を調整した後に、前記圧力レギュレータの制御パラメータを調整する、請求項８に記載の方法。
10. 前記複数の圧力センサのそれぞれを第１の圧力センサと定義し、前記複数の圧力レギュレータのそれぞれを第１の圧力レギュレータと定義した場合、
    前記第１の圧力レギュレータの代わりに第２の圧力レギュレータを用いて前記複数の圧力室の圧力を制御し、
    前記第１の圧力センサの代わりに第２の圧力センサを取り付けて、前記圧力を測定する、請求項９に記載の方法。

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