特許 7465498 ワークピースの化学機械研磨システム、演算システム、および化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-03

(45)【発行日】2024-04-11

(54)【発明の名称】ワークピースの化学機械研磨システム、演算システム、および化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/005 20120101AFI20240404BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240404BHJP

   B24B 53/017 20120101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

B24B37/005 Z

H01L21/304 622R

B24B53/017 Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020052046

(22)【出願日】2020-03-24

(65)【公開番号】P2021146493

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(73)【特許権者】

【識別番号】504160781

【氏名又は名称】国立大学法人金沢大学

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 教和

(72)【発明者】

【氏名】安田 穂積

(72)【発明者】

【氏名】望月 宣宏

(72)【発明者】

【氏名】橋本 洋平

【審査官】山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１１８４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２４０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－７４５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－５６０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／００ － ３７／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ５３／０１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨面を有する研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
ワークピースを前記研磨面に対して押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨面にスラリーを供給するスラリー供給ノズルと、
前記ワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含むシミュレーションモデルが記憶された記憶装置を有する演算システムを備え、
前記演算システムは、
前記ワークピースの研磨条件を前記シミュレーションモデルに入力し、
前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、
前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定するように構成されており、
前記物理モデルは、前記ワークピースの推定研磨レートを算定する研磨レートモデルと、前記研磨パッドの摺動抵抗に起因して生じるトルクの推定値を算定する研磨トルクモデルを含み、
前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記研磨ヘッドおよび前記ワークピースを前記研磨ヘッドの軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するヘッド回転トルクモデルと、前記研磨パッドをその軸心を中心に回転させる研磨パッド回転トルクの推定値を算定するパッド回転トルクモデルを含む、化学機械研磨システム。

【請求項2】

前記化学機械研磨システムは、前記研磨面をドレッシングするためのドレッサをさらに備えており、
前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記ドレッサをその軸心を中心に回転させるドレッサ回転トルクの推定値を算定するドレッサ回転トルクモデルと、前記ドレッサを前記研磨パッド上で揺動させるのに必要な揺動軸心周りのドレッサ揺動トルクの推定値を算定するドレッサ揺動トルクモデルを含む、請求項１に記載の化学機械研磨システム。

【請求項3】

前記シミュレーションモデルは、研磨時間の経過に伴う前記研磨パッドの劣化を表す数理モデルをさらに含む、請求項１または２に記載の化学機械研磨システム。

【請求項4】

前記演算システムは、
前記決定されたモデルパラメータを含む前記シミュレーションモデルに前記研磨条件を入力して、更新された推定研磨物理量を算定し、
前記更新された推定研磨物理量と前記実測研磨物理量との差を評価するように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の化学機械研磨システム。

【請求項5】

前記演算システムは、前記ワークピースの摩擦係数の分布を算定するように構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の化学機械研磨システム。

【請求項6】

前記演算システムは、最小二乗法、最急降下法、シンプレックス法のうちの少なくとも１つを用いて前記モデルパラメータを決定するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の化学機械研磨システム。

【請求項7】

前記研磨トルクモデルは、前記研磨ヘッドを前記研磨パッド上で揺動させるのに必要な前記研磨ヘッドの揺動軸心周りの研磨ヘッド揺動トルクの推定値を算定するヘッド揺動トルクモデルをさらに含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の化学機械研磨システム。

【請求項8】

研磨面を有する研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
ワークピースを前記研磨面に対して押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨面にスラリーを供給するスラリー供給ノズルと、
前記ワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含むシミュレーションモデルが記憶された記憶装置を有する演算システムを備え、
前記演算システムは、
前記ワークピースの研磨条件を前記シミュレーションモデルに入力し、
前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、
前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定するように構成されており、
前記物理モデルは、前記ワークピースの推定研磨レートを算定する研磨レートモデルと、前記研磨パッドの摺動抵抗に起因して生じるトルクの推定値を算定する研磨トルクモデルを含み、
前記研磨トルクモデルは、前記研磨ヘッドを前記研磨パッド上で揺動させるのに必要な前記研磨ヘッドの揺動軸心周りの研磨ヘッド揺動トルクの推定値を算定するヘッド揺動トルクモデルと、前記研磨パッドをその軸心を中心に回転させる研磨パッド回転トルクの推定値を算定するパッド回転トルクモデルを含む、化学機械研磨システム。

【請求項9】

化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する演算システムであって、
プログラムおよび前記シミュレーションモデルが記憶された記憶装置と、
前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置を備え、
前記シミュレーションモデルは、化学機械的に研磨されたときのワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含み、
前記演算システムは、
前記ワークピースの研磨条件を前記シミュレーションモデルに入力し、
前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、
前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定するように構成されており、
前記物理モデルは、前記ワークピースの推定研磨レートを算定する研磨レートモデルと、研磨ヘッドにより前記ワークピースが押し付けられる研磨パッドの摺動抵抗に起因して生じるトルクの推定値を算定する研磨トルクモデルを含み、
前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記研磨ヘッドおよび前記ワークピースを前記研磨ヘッドの軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するヘッド回転トルクモデルと、前記研磨パッドをその軸心を中心に回転させる研磨パッド回転トルクの推定値を算定するパッド回転トルクモデルを含む、演算システム。

【請求項10】

化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する方法であって、
ワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含むシミュレーションモデルに、前記ワークピースの研磨条件を入力し、
前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、
前記ワークピースを研磨装置を用いて研磨し、
前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定する工程を含み、
前記研磨装置は、
研磨面を有する研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
前記ワークピースを前記研磨面に対して押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨面にスラリーを供給するスラリー供給ノズルを備えており、
前記物理モデルは、前記ワークピースの推定研磨レートを算定する研磨レートモデルと、前記研磨パッドの摺動抵抗に起因して生じるトルクの推定値を算定する研磨トルクモデルを含み、
前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記研磨ヘッドおよび前記ワークピースを前記研磨ヘッドの軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するヘッド回転トルクモデルと、前記研磨パッドをその軸心を中心に回転させるパッド回転トルクの推定値を算定するパッド回転トルクモデルを含む、方法。

【請求項11】

前記研磨装置は、前記研磨面をドレッシングするためのドレッサをさらに備えており、
前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記ドレッサをその軸心を中心に回転させるドレッサ回転トルクの推定値を算定するドレッサ回転トルクモデルと、前記ドレッサを前記研磨パッド上で揺動させるのに必要な揺動軸心周りのドレッサ揺動トルクの推定値を算定するドレッサ揺動トルクモデルを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記シミュレーションモデルは、研磨時間の経過に伴う前記研磨パッドの劣化を表す数理モデルをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

前記決定されたモデルパラメータを含む前記シミュレーションモデルに前記研磨条件を入力して、更新された推定研磨物理量を算定し、
前記更新された推定研磨物理量と前記実測研磨物理量との差を評価する工程をさらに含む、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する方法であって、
ワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含むシミュレーションモデルに、前記ワークピースの研磨条件を入力し、
前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、
前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定し、
前記物理モデルは、前記ワークピースの推定研磨レートを算定する研磨レートモデルと、研磨ヘッドにより前記ワークピースが押し付けられる研磨パッドの摺動抵抗に起因して生じるトルクの推定値を算定する研磨トルクモデルを含み、
前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記研磨ヘッドおよび前記ワークピースを前記研磨ヘッドの軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するヘッド回転トルクモデルと、前記研磨パッドをその軸心を中心に回転させる研磨パッド回転トルクの推定値を算定するパッド回転トルクモデルを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハ、基板、パネルなどのワークピースの表面を研磨するための化学機械研磨システムに関し、特に化学機械研磨の実測データに基づいて、化学機械研磨のシミュレーションモデルを最適化するサイバーフィジカルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造では、ウェーハ上に様々な種類の膜が形成される。成膜工程の後には、膜の不要な部分や表面凹凸を除去するために、ウェーハが研磨される。化学機械研磨（ＣＭＰ）は、ウェーハ研磨の代表的な技術である。ＣＭＰは、研磨面上にスラリーを供給しながら、ウェーハを研磨面に摺接させることにより行われる。ウェーハの表面を形成する膜は、スラリーの化学的作用と、スラリーに含まれる砥粒の機械的作用との複合により研磨される。

【0003】

ウェーハの膜厚推定や、ウェーハ研磨の終点検出を目的として、ウェーハ研磨のシミュレーション技術が開発されている。研磨シミュレーションの代表的な技術として、ディープラーニングなどの機械学習がある。例えば、ニューラルネットワークからなるモデルを機械学習により作成し、ウェーハの研磨条件をモデルに入力することで、モデルから研磨結果の推定値を出力させる。このような機械学習による研磨予測は、実研磨に近い予測結果を得ることができる技術として期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－７４５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、機械学習によりモデルを作成する作業には、大量の訓練データ（いわゆるビックデータ）が必要とされる。特に、より正確な研磨結果を出力させることができるモデルを作成するためには、より大量のデータが必要になり、結果としてモデルの作成に長い時間がかかる。さらに、モデル自体が複雑な構成を有しているので、モデルが研磨結果を出力するのに比較的長い時間がかかる。

【0006】

また、ニューラルネットワークからなるモデルは、いわゆるブラックボックスであり、どのような構造を有しているか（どのような重みパラメータを有しているか）が不明である。このため、実際の研磨結果と、モデルから出力された研磨結果が異なる場合、モデルの修正すべき箇所を特定することが不可能である。モデルを修正するためには、追加の訓練データが必要とされ、モデル修正に長い時間が必要となる。

【0007】

そこで、本発明は、ウェーハなどのワークピースの研磨の結果を、物理モデルを使用して正確かつ高速に予測することができる化学機械研磨システムおよび演算システムを提供する。また、本発明は、化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、研磨面を有する研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、ワークピースを前記研磨面に対して押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨面にスラリーを供給するスラリー供給ノズルと、前記ワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含むシミュレーションモデルが記憶された記憶装置を有する演算システムを備え、前記演算システムは、前記ワークピースの研磨条件を前記シミュレーションモデルに入力し、前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定するように構成されている、化学機械研磨システムが提供される。

【0009】

一態様では、前記物理モデルは、前記ワークピースの推定研磨レートを算定する研磨レートモデルと、前記研磨パッドの摺動抵抗に起因して生じるトルクの推定値を算定する研磨トルクモデルを含む。
一態様では、前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記研磨ヘッドおよび前記ワークピースを前記研磨ヘッドの軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するヘッド回転トルクモデルと、前記研磨パッドをその軸心を中心に回転させる研磨パッド回転トルクの推定値を算定するパッド回転トルクモデルを含む。
一態様では、前記化学機械研磨システムは、前記研磨面をドレッシングするためのドレッサをさらに備えており、前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記ドレッサをその軸心を中心に回転させるドレッサ回転トルクの推定値を算定するドレッサ回転トルクモデルと、前記ドレッサを前記研磨パッド上で揺動させるのに必要な揺動軸心周りのドレッサ揺動トルクの推定値を算定するドレッサ揺動トルクモデルを含む。
一態様では、前記シミュレーションモデルは、研磨時間の経過に伴う前記研磨パッドの劣化を表す数理モデルをさらに含む。
一態様では、前記演算システムは、前記決定されたモデルパラメータを含む前記シミュレーションモデルに前記研磨条件を入力して、更新された推定研磨物理量を算定し、前記更新された推定研磨物理量と前記実測研磨物理量との差を評価するように構成されている。

【0010】

一態様では、化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する演算システムであって、プログラムおよび前記シミュレーションモデルが記憶された記憶装置と、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置を備え、前記シミュレーションモデルは、化学機械的に研磨されたときのワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含み、前記演算システムは、前記ワークピースの研磨条件を前記シミュレーションモデルに入力し、前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定するように構成されている、演算システムが提供される。

【0011】

一態様では、化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する方法であって、ワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含むシミュレーションモデルに、前記ワークピースの研磨条件を入力し、前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、前記ワークピースを研磨装置を用いて研磨し、前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定する工程を含み、前記研磨装置は、研磨面を有する研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、前記ワークピースを前記研磨面に対して押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨面にスラリーを供給するスラリー供給ノズルを備えている、方法が提供される。

【0012】

一態様では、前記物理モデルは、前記ワークピースの推定研磨レートを算定する研磨レートモデルと、前記研磨パッドの摺動抵抗に起因して生じるトルクの推定値を算定する研磨トルクモデルを含む。
一態様では、前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記研磨ヘッドおよび前記ワークピースを前記研磨ヘッドの軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するヘッド回転トルクモデルと、前記研磨パッドをその軸心を中心に回転させるパッド回転トルクの推定値を算定するパッド回転トルクモデルを含む。
一態様では、前記研磨装置は、前記研磨面をドレッシングするためのドレッサをさらに備えており、前記研磨トルクモデルは、前記研磨パッド上の前記ドレッサをその軸心を中心に回転させるドレッサ回転トルクの推定値を算定するドレッサ回転トルクモデルと、前記ドレッサを前記研磨パッド上で揺動させるのに必要な揺動軸心周りのドレッサ揺動トルクの推定値を算定するドレッサ揺動トルクモデルを含む。
一態様では、前記シミュレーションモデルは、研磨時間の経過に伴う前記研磨パッドの劣化を表す数理モデルをさらに含む。
一態様では、前記方法は、前記決定されたモデルパラメータを含む前記シミュレーションモデルに前記研磨条件を入力して、更新された推定研磨物理量を算定し、前記更新された推定研磨物理量と前記実測研磨物理量との差を評価する工程をさらに含む。

【0013】

一態様では、化学機械研磨のシミュレーションモデルを作成する方法であって、ワークピースの推定研磨レートを含む推定研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含むシミュレーションモデルに、前記ワークピースの研磨条件を入力し、前記シミュレーションモデルから前記ワークピースの推定研磨物理量を出力し、前記推定研磨物理量を前記ワークピースの実測研磨物理量に近づける前記シミュレーションモデルのモデルパラメータを決定する、方法が提供される。

【発明の効果】

【0014】

シミュレーションモデルに含まれる物理モデルは、実際の研磨装置を模した仮想的な化学機械研磨システムである。シミュレーションモデルを構成するモデルパラメータは、実際の研磨装置から得られた実測研磨物理量（実測研磨レート、実測機械トルクなど）と、シミュレーションモデルから得られた推定研磨物理量（推定研磨レート、推定機械トルクなど）との差に基づいて同定される。より具体的には、推定研磨物理量を実測研磨物理量に近づけるためのモデルパラメータが決定される。したがって、シミュレーションモデルは、ワークピースの推定研磨レートを正確に算定することができる。特に、物理モデルの作成には、いわゆるビックデータを必要としないので、機械学習に用いられるモデルに比べて、シミュレーションモデルは高速に結果を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】化学機械研磨システムの一実施形態を示す模式図である。

【図2】図１に示す研磨ヘッドの断面図である。

【図3】シミュレーションモデルの未知のモデルパラメータを同定する方法を説明するフローチャートである。

【図4】研磨パッド上の研磨ヘッド、ワークピース、およびドレッサ上の速度ベクトルを示す模式図である。

【図5】パッド回転トルクモデルを説明する模式図である。

【図6】ワークピースの摩擦係数の分布を示す模式図である。

【図7】ワークピース上のある微小領域の位置を説明する図である。

【図8】研磨パッドのトルクと研磨時間との関係を示すグラフである。

【図9】フィッティング関数を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、化学機械研磨システムの一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、化学機械研磨システムは、ワークピースＷを化学機械的に研磨する研磨装置１を備えている。この研磨装置１は、研磨面２ａを有する研磨パッド２を支持する研磨テーブル５と、ウェーハ、基板、パネルなどのなどのワークピースＷを研磨面２ａに対して押し付ける研磨ヘッド７と、砥粒を含むスラリーを研磨面２ａに供給するスラリー供給ノズル８と、研磨装置１の動作を制御する動作制御部８０を備えている。研磨ヘッド７は、その下面にワークピースＷを保持できるように構成されている。

【0017】

研磨装置１は、支軸１４と、支軸１４の上端に連結され、研磨ヘッド７を揺動させる研磨ヘッド揺動アーム１６と、研磨ヘッド揺動アーム１６の自由端に回転可能に支持された研磨ヘッドシャフト１８と、研磨ヘッド７をその軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転モータ２０をさらに備えている。研磨ヘッド回転モータ２０は、研磨ヘッド揺動アーム１６内に配置されており、ベルトおよびプーリ等から構成されるトルク伝達機構（図示せず）を介して研磨ヘッドシャフト１８に連結されている。研磨ヘッド７は、研磨ヘッドシャフト１８の下端に連結されている。研磨ヘッド回転モータ２０は、上記トルク伝達機構を介して研磨ヘッドシャフト１８を回転させ、研磨ヘッド７は研磨ヘッドシャフト１８とともに回転する。このようにして、研磨ヘッド７は、その軸心を中心として矢印で示す方向に研磨ヘッド回転モータ２０により回転される。

【0018】

研磨装置１は、研磨パッド２および研磨テーブル５をそれらの軸心を中心に回転させるテーブル回転モータ２１をさらに備えている。テーブル回転モータ２１は研磨テーブル５の下方に配置されており、研磨テーブル５は、テーブル軸５ａを介してテーブル回転モータ２１に連結されている。研磨テーブル５および研磨パッド２は、テーブル回転モータ２１によりテーブル軸５ａを中心に矢印で示す方向に回転されるようになっている。研磨パッド２および研磨テーブル５の軸心は、テーブル軸５ａの軸心に一致する。研磨パッド２は、研磨テーブル５の上面に貼り付けられている。研磨パッド２の上面はウェーハなどのワークピースＷを研磨する研磨面２ａを構成している。

【0019】

研磨ヘッドシャフト１８は、昇降機構２４により研磨ヘッド揺動アーム１６に対して相対的に上下動可能であり、この研磨ヘッドシャフト１８の上下動により研磨ヘッド７が研磨ヘッド揺動アーム１６に対して相対的に上下動可能となっている。研磨ヘッドシャフト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。

【0020】

研磨装置１は、研磨ヘッド７を研磨面２ａ上で揺動させる研磨ヘッド揺動モータ２２をさらに備えている。この研磨ヘッド揺動モータ２２は研磨ヘッド揺動アーム１６に連結されている。研磨ヘッド揺動アーム１６は支軸１４を中心に旋回可能に構成されている。研磨ヘッド揺動モータ２２は、研磨ヘッド揺動アーム１６を支軸１４を中心に時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ旋回させることにより、研磨ヘッド７は、ワークピースＷを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けながら、研磨パッド２上で揺動する。

【0021】

本実施形態では、研磨ヘッド揺動モータ２２は支軸１４の上端に設置され、支軸１４を回転させずに研磨ヘッド揺動アーム１６を旋回させるように配置されている。一実施形態では、研磨ヘッド揺動アーム１６は支軸１４に固定され、研磨ヘッド揺動モータ２２は、支軸１４を研磨ヘッド揺動アーム１６とともに回転させるように支軸１４に連結されてもよい。

【0022】

研磨ヘッドシャフト１８および研磨ヘッド７を昇降させる昇降機構２４は、研磨ヘッドシャフト１８を回転可能に支持する軸受２６と、軸受２６が固定されたブリッジ２８と、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ機構３２と、支柱３０により支持された支持台２９と、支持台２９に固定されたサーボモータ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を介して研磨ヘッド揺動アーム１６に連結されている。

【0023】

ボールねじ機構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。ナット３２ｂはブリッジ２８に固定されている。研磨ヘッドシャフト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がボールねじ機構３２を駆動すると、ブリッジ２８が上下動し、これにより研磨ヘッドシャフト１８および研磨ヘッド７が上下動する。

【0024】

ワークピースＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド７および研磨テーブル５をそれぞれ回転させながら、研磨テーブル５の上方に設けられたスラリー供給ノズル８からスラリーを研磨パッド２の研磨面２ａ上に供給する。研磨パッド２はその軸心を中心に研磨テーブル５と一体に回転する。研磨ヘッド７は昇降機構２４により所定の研磨位置まで下降される。さらに、研磨ヘッド７は上記研磨位置でワークピースＷを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付ける。スラリーが研磨パッド２の研磨面２ａ上に存在した状態で、ワークピースＷは研磨パッド２の研磨面２ａに摺接される。ワークピースＷの表面は、スラリーの化学的作用と、スラリーに含まれる砥粒の機械的作用との組み合わせにより、研磨される。

【0025】

研磨装置１は、研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングするドレッサ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ドレッサ押圧アクチュエータとしてのエアシリンダ５３と、ドレッサシャフト５１を回転可能に支持するドレッサ揺動アーム５５と、ドレッサ揺動アーム５５が固定された支軸５８をさらに備えている。

【0026】

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。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に連結されている。エアシリンダ５３は、ドレッサシャフト５１およびドレッサ５０を一体に上下動させ、ドレッサ５０のドレッシング面５０ａを所定の力で研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けるように構成されている。エアシリンダ５３に代えて、サーボモータおよびボールねじ機構との組み合わせをドレッサ押圧アクチュエータに用いてもよい。

【0027】

研磨装置１は、ドレッサ５０をその軸心を中心に回転させるドレッサ回転モータ６０をさらに備えている。このドレッサ回転モータ６０は、ドレッサ揺動アーム５５内に配置されており、ベルトおよびプーリ等から構成されるトルク伝達機構（図示せず）を介してドレッサシャフト５１に連結されている。ドレッサ５０はドレッサシャフト５１の下端に連結されている。ドレッサ回転モータ６０は、上記トルク伝達機構を介してドレッサシャフト５１を回転させ、ドレッサ５０はドレッサシャフト５１とともに回転する。このようにして、ドレッサ５０はその軸心を中心に矢印で示す方向にドレッサ回転モータ６０により回転される。

【0028】

研磨装置１は、ドレッサ５０を研磨面２ａ上で揺動させるドレッサ揺動モータ６３をさらに備えている。このドレッサ揺動モータ６３は支軸５８に連結されている。ドレッサ揺動アーム５５は支軸５８を中心として支軸５８とともに旋回可能に構成されている。ドレッサ揺動モータ６３は、ドレッサ揺動アーム５５を支軸５８を中心に時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ旋回させることにより、ドレッサ５０は、そのドレッシング面５０ａを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けながら、研磨パッド２上で研磨パッド２の半径方向に揺動する。

【0029】

本実施形態では、ドレッサ揺動アーム５５は支軸５８に固定され、ドレッサ揺動モータ６３は、支軸５８をドレッサ揺動アーム５５とともに回転させるように支軸５８に連結されている。一実施形態では、ドレッサ揺動モータ６３は支軸５８の上端に設置され、支軸５８を回転させずにドレッサ揺動アーム５５を旋回させるように配置されてもよい。

【0030】

研磨パッド２の研磨面２ａのドレッシングは次のようにして行われる。ワークピースＷの研磨中、ドレッサ５０は、ドレッサシャフト５１を中心に回転しながら、ドレッサ５０のドレッシング面５０ａはエアシリンダ５３により研磨面２ａに押し付けられる。研磨面２ａ上にスラリーが存在した状態で、ドレッサ５０は研磨面２ａに摺接される。ドレッサ５０が研磨面２ａに摺接されている間、ドレッサ揺動モータ６３は、ドレッサ揺動アーム５５を支軸５８を中心に時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ旋回させて、ドレッサ５０を研磨パッド２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２が削り取られ、研磨面２ａがドレッシング（再生）される。

【0031】

本実施形態では、研磨面２ａのドレッシングはワークピースＷの研磨中に行われるが、一実施形態では、研磨面２ａのドレッシングは、ワークピースＷの研磨後に行われてもよい。この場合は、ドレッシング中、スラリーに代えて、純水が研磨面２ａ上に供給されてもよい。

【0032】

図２は、図１に示す研磨ヘッド７の断面図である。研磨ヘッド７は、研磨ヘッドシャフト１８に固定されたキャリア７１と、キャリア７１の下方に配置されたリテーナリング７２とを備えている。キャリア７１の下部には、ワークピースＷに当接する柔軟なメンブレン（弾性膜）７４が保持されている。メンブレン７４とキャリア７１との間には、４つの圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が形成されている。圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４はメンブレン７４とキャリア７１とによって形成されている。中央の圧力室Ｇ１は円形であり、他の圧力室Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は環状である。これらの圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、同心上に配列されている。一実施形態では、４つよりも多い圧力室が設けられてもよく、あるいは、４つよりも少ない圧力室が設けられてもよい。

【0033】

圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４にはそれぞれ流体路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を介して気体供給源７７により圧縮空気等の圧縮気体が供給されるようになっている。ワークピースＷは、メンブレン７４によって研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けられる。より具体的には、圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４内の圧縮気体の圧力は、メンブレン７４を介してワークピースＷに作用し、ワークピースＷを研磨面２ａに対して押し付ける。圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の内部圧力は独立して変化させることが可能であり、これにより、ワークピース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。圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、流体路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を介して図示しない真空源に連通している。

【0034】

キャリア７１とリテーナリング７２との間には、環状のローリングダイヤフラム７６が配置されおり、このローリングダイヤフラム７６の内部には圧力室Ｇ５が形成されている。圧力室Ｇ５は、流体路Ｆ５を介して上記気体供給源７７に連通している。気体供給源７７は圧縮気体を圧力室Ｇ５内に供給し、圧力室Ｇ５内の圧縮気体はリテーナリング７２を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。

【0035】

ワークピースＷの周端部およびメンブレン７４の下面（すなわちワークピース押圧面）はリテーナリング７２に囲まれている。ワークピースＷの研磨中、リテーナリング７２は、ワークピースＷの外側で研磨パッド２の研磨面２ａを押し付け、研磨中にワークピースＷが研磨ヘッド７から飛び出すことを防止している。

【0036】

流体路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は、圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５からロータリージョイント２５を経由して気体供給源７７に延びている。流体路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５には、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５がそれぞれ取り付けられている。気体供給源７７からの圧縮気体は、圧力レギュレータＲ１～Ｒ５、ロータリージョイント２５、および流体路Ｆ１～Ｆ５を通って圧力室Ｇ１～Ｇ５内に供給される。

【0037】

圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５内の圧力を制御するように構成されている。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は動作制御部８０に接続されている。動作制御部８０は演算システム４７に接続されている。流体路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は大気開放弁（図示せず）にも接続されており、圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５を大気開放することも可能である。

【0038】

動作制御部８０は、各圧力室Ｇ１～Ｇ５の目標圧力値を生成するように構成されている。動作制御部８０は目標圧力値を上記圧力レギュレータＲ１～Ｒ５に送り、圧力室Ｇ１～Ｇ５内の圧力が対応する目標圧力値に一致するように圧力レギュレータＲ１～Ｒ５が作動する。複数の圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を持つ研磨ヘッド７は、研磨の進捗に基づいてワークピースＷの表面上の各領域を独立に研磨パッド２に押圧できるので、ワークピースＷの膜を均一に研磨することができる。

【0039】

ワークピースＷの研磨中は、研磨ヘッド７は基準高さに維持される。研磨ヘッド７の基準高さは、研磨パッド２の研磨面２ａに対する研磨ヘッド７の全体の相対的な高さである。研磨ヘッド７が基準高さにある状態で、圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５に圧縮気体が供給される。圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を形成するメンブレン７４は、ワークピースＷを研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付け、圧力室Ｇ５を形成するローリングダイヤフラム７６は、リテーナリング７２を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。

【0040】

図１に戻り、化学機械研磨システムは、ワークピースＷの研磨をシミュレートし、ワークピースＷの推定研磨物理量を算定するためのシミュレーションモデルを備えた演算システム４７をさらに備えている。演算システム４７は研磨装置１に電気的に接続されている。より具体的には、演算システム４７は動作制御部８０に接続されている。シミュレーションモデルは、研磨テーブル５、研磨ヘッド７、ドレッサ５０を含む上述した研磨装置１を模した仮想的な研磨装置を表現する。実際の研磨装置１と、仮想空間上に構築された仮想的な研磨装置であるシミュレーションモデルは、デジタルツインを構成する。このようなデジタルツインを活用し、シミュレーションを行った結果を、実世界にフィードバックし、最適な制御を行う（例えば、より平坦にワークピースを研磨できるように制御を行う）システムは、サイバーフィジカルシステムと呼ばれる。

【0041】

予め設定された研磨条件をシミュレーションモデルに入力すると、シミュレーションモデルは、仮想的な研磨装置を用いたワークピースＷの仮想的な化学機械研磨を実行し、ワークピースＷの推定研磨レートなどの推定研磨物理量を出力する。研磨条件の例としては、研磨テーブル５の回転速度［min^-1またはrad/s］、研磨ヘッド７の回転速度［min^-1またはrad/s］、ワークピースＷから研磨パッド２の研磨面２ａに加えられる圧力［Pa］、リテーナリング７２から研磨パッド２の研磨面２ａに加えられる圧力［Pa］、研磨ヘッド７と研磨パッド２との相対位置、ドレッサ５０の回転速度［min^-1またはrad/s］、ドレッサ５０から研磨パッド２の研磨面２ａに加えられる圧力［Pa］、ドレッサ５０と研磨パッド２との相対位置、スラリー供給の位置および流量などが挙げられる。研磨レートは、単位時間当たりに除去されるワークピースＷの表面材料の量として定義され、材料除去レートとも呼ばれる。

【0042】

演算システム４７は、プログラムおよびシミュレーションモデルが格納された記憶装置４７ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置４７ｂを備えている。記憶装置４７ａは、ＲＡＭなどの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。処理装置４７ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、演算システム４７の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0043】

演算システム４７は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。前記少なくとも１台のコンピュータは、１台のサーバまたは複数台のサーバであってもよい。演算システム４７は、エッジサーバであってもよいし、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークに接続されたクラウドサーバであってもよいし、あるいはネットワーク内に設置されたフォグサーバであってもよい。演算システム４７は、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークにより接続された複数のサーバであってもよい。例えば、演算システム４７は、エッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせであってもよい。

【0044】

シミュレーションモデルは、推定研磨物理量を出力する物理モデルから少なくとも構成されている。シミュレーションモデルは、記憶装置４７ａ内に格納されている。物理モデルは、研磨レートモデルと研磨トルクモデルを少なくとも含む。研磨レートモデルは、推定研磨物理量の一例である推定研磨レートを算定するための物理モデルである。研磨トルクモデルは、研磨パッド２の摺動抵抗に起因して研磨装置１の各機械要素に必要とされるトルクの推定値を算定するための物理モデルである。トルクの推定値も、推定研磨レートと同様に、推定研磨物理量の一例である。トルクの具体例としては、研磨ヘッド７およびワークピースＷを研磨ヘッド７の軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転トルク、研磨パッド２（または研磨テーブル５）をその軸心を中心に回転させる研磨パッド回転トルク、ドレッサ５０をその軸心を中心に回転させるドレッサ回転トルク、ドレッサ５０を研磨パッド２上で揺動させるために必要な揺動軸心周りのドレッサ揺動トルク、研磨ヘッド７を研磨パッド２上で揺動させるために必要な揺動軸心周りのヘッド揺動トルクが挙げられる。

【0045】

シミュレーションモデルは、複数のモデルパラメータを含む。これらのモデルパラメータは、研磨条件（例えば、研磨圧力、研磨ヘッド７の回転速度、研磨パッド２の回転速度）によって定まる既知のモデルパラメータと、ワークピースＷの摩擦係数などの未知のモデルパラメータを含む。未知のモデルパラメータが決まれば、研磨条件をシミュレーションモデルに入力することで、ワークピースＷの推定研磨物理量（推定研磨レートおよび種々のトルクの推定値）をシミュレーションモデルから出力することができる。

【0046】

ワークピースＷの実際の研磨レート、およびワークピースＷの研磨中に必要とされる種々のトルクの測定値を含む実測研磨物理量は、実測データから求めることができる。そこで、演算システム４７は、実際の研磨によって得られた実測研磨物理量を同定パラメータとして用いて、シミュレーションモデルの未知のモデルパラメータを同定するように構成されている。未知のモデルパラメータの同定は、未知のモデルパラメータを最適値に近づけることである。

【0047】

演算システム４７の記憶装置４７ａに格納されているプログラムには、未知のモデルパラメータを同定するための同定プログラムが含まれている。演算システム４７は、同定プログラムに含まれる命令に従って動作し、ワークピースの推定研磨物理量をワークピースの実測研磨物理量に近づけるためのシミュレーションモデルのモデルパラメータを決定する。ワークピースの実測研磨物理量は、ワークピースの実測研磨レート、およびトルクの測定値を含む。ワークピースの推定研磨物理量は、ワークピースの推定研磨レート、およびトルクの推定値を含む。

【0048】

研磨装置１は、少なくとも１枚のワークピースを所定の研磨条件下で研磨し、演算システム４７はワークピースの研磨から決定された実測研磨物理量を取得し、実測研磨物理量を記憶装置４７ａ内に記憶する。上記所定の研磨条件は、例えば、ワークピースの実研磨条件としてもよいし、あらかじめ設定したテスト研磨用の研磨条件でもよい。研磨中に研磨条件を動的に変化させてもよく、この場合、同定精度の向上や高度な基底関数を利用可能となることがある。実測研磨物理量には、ワークピースの実測研磨レート、ワークピースを研磨しているときの研磨ヘッド７、研磨パッド２（研磨テーブル５）、およびドレッサ５０のトルクの測定値が含まれる。トルクの測定値は、図示しないトルクメータの測定値などのトルクを直接的に示す値であってもよいし、または研磨ヘッド回転モータ２０、テーブル回転モータ２１、およびドレッサ回転モータ６０に供給されるトルク電流値、またはトルク電流を用いて算定されたトルク推定値など、トルクを間接的に示す値であってもよい。一例では、トルクの測定値は、機械構造の機構モデルとモータ電流および加減速物理量のインプロセス情報からモデルベースで研磨トルクを間接的に推定する値であってもよい。研磨ヘッド回転モータ２０、テーブル回転モータ２１、およびドレッサ回転モータ６０は、研磨ヘッド７、研磨テーブル５、およびドレッサ５０をそれぞれ予め定められた一定の速度で回転させるように制御される。したがって、研磨ヘッド７、研磨パッド２、およびドレッサ５０に作用する摺動抵抗が大きくなると、トルク電流も大きくなる。

【0049】

図３は、シミュレーションモデルの未知のモデルパラメータを同定する方法を説明するフローチャートである。
ステップ１では、図１に示す研磨装置１は、少なくとも１枚のワークピースを所定の研磨条件下で研磨する。
ステップ２では、演算システム４７は、ワークピースの実研磨から得られた実測データから、実測研磨物理量を決定する。より具体的には、演算システム４７は、ワークピースの実測研磨レートを算定し、さらにワークピースを研磨しているときに生じた各種トルクの測定値を取得する。実測研磨レートは、ワークピースの初期膜厚と、研磨されたワークピースの膜厚との差を、研磨時間で割り算することにより算定することができる。各種トルクの測定値は、例えば、研磨ヘッド回転モータ２０、テーブル回転モータ２１、およびドレッサ回転モータ６０に供給されるトルク電流である。これらの実測研磨物理量は、記憶装置４７ａ内に格納される。

【0050】

ステップ３では、演算システム４７は、記憶装置４７ａ内に格納されている未知のモデルパラメータの初期値をシミュレーションモデルに入力する。
ステップ４では、演算システム４７は、ワークピースの研磨条件をシミュレーションモデルに入力し、前記ワークピースの推定研磨物理量を、ステップ２で得られた実測研磨物理量に近づけるモデルパラメータを決定する。このステップ４は、推定研磨物理量を実測研磨物理量に近づけることができる未知のモデルパラメータを同定する工程である。
ステップ５では、演算システム４７は、シミュレーションモデルの現在のモデルパラメータを、ステップ４で決定されたモデルパラメータに置き換え、シミュレーションモデルを更新する。
ステップ６では、演算システム４７は、ステップ４で用いた研磨条件を、更新されたシミュレーションモデルに入力し、推定研磨物理量をシミュレーションモデルから出力することで、推定研磨物理量を更新する。

【0051】

ステップ７では、演算システム４７は、更新された推定研磨物理量と、対応する実測研磨物理量との差を算定する。
ステップ８では、演算システム４７は、上記差を評価する。ステップ５からステップ８までの工程は、決定されたモデルパラメータを評価する工程である。上記差が所定のしきい値以上である場合は、演算システム４７は、ステップ４からステップ８までを繰り返す。上記差がしきい値よりも小さい場合は、演算システム４７は、モデルパラメータの決定動作を終了する。一実施形態では、演算システム４７は、ステップ４からステップ８までを繰り返した回数を計数し、繰り返した回数が所定値以上（またはステップ４からステップ８までを繰り返した計算時間が所定値以上）である場合、および／または上記差がしきい値よりも小さい場合は、演算システム４７は、モデルパラメータの決定動作を終了する。

【0052】

演算システム４７は、記憶装置４７ａ内に格納されている同定プログラムに含まれる、最小二乗法、最急降下法、シンプレックス法などのアルゴリズムに従って、推定研磨物理量を実測研磨物理量に近づけるためのモデルパラメータを決定する。図３に示すフローチャートに従って最終的に決定されたモデルパラメータを有するシミュレーションモデルは、記憶装置４７ａ内に格納される。

【0053】

次に、シミュレーションモデルについて説明する。上述したように、シミュレーションモデルは、ワークピースＷの推定研磨レートを算定するための研磨レートモデルと、研磨パッド２の摺動抵抗に起因して生じるトルクの推定値を算定するための研磨トルクモデルを含む。

【0054】

研磨レートモデルは、例えば、プレストンの法則に基づいて、次のように表される。
研磨レートMMR=k_p p |V|=β ^Wμ p |V| …（１）
ここで、k_pはプレストン係数であり、pはワークピースＷの研磨パッド２に対する圧力であり、VはワークピースＷと研磨パッド２との相対速度であり、βは比例定数（トルク定数）であり、^WμはワークピースＷの摩擦係数である。

【0055】

プレストン係数k_pはワークピースＷの摩擦係数^Wμに比例すると仮定して上記式（１）が設定されている。言い換えれば、ワークピースＷの研磨レートMMRは、ワークピースＷの摩擦係数^Wμと相関がある、と仮定している。

【0056】

上記式（１）において、比例定数βおよび摩擦係数^Wμは、未知のモデルパラメータであり、その一方で圧力pおよび相対速度Vは研磨条件から与えられる既知のモデルパラメータである。したがって、比例定数βおよび摩擦係数^Wμが分かれば、上記式（１）から研磨レートの推定値、すなわち推定研磨レートが求められる。

【0057】

次に、研磨トルクモデルについて説明する。研磨トルクモデルは、ワークピースＷの研磨中に研磨装置に必要とされる機械トルクの推定値を算定するための物理モデルである。ワークピースＷの研磨中、研磨パッド２の研磨面２ａにはいくつかの摺動抵抗が作用する。１つは、研磨ヘッド７（ワークピースＷ含む）と研磨パッド２との間に生じる摺動抵抗であり、もう１つは、ドレッサ５０と研磨パッド２との間に生じる摺動抵抗である。これらの摺動抵抗に依存して、研磨ヘッド１、研磨パッド２、およびドレッサ５０をそれぞれの設定速度で回転させるために必要なトルクが変わる。

【0058】

研磨トルクモデルは、研磨パッド２上の研磨ヘッド７およびワークピースＷを研磨ヘッド７の軸心（研磨ヘッドシャフト１８の軸心に一致する）を中心に回転させる研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するヘッド回転トルクモデルと、研磨パッド２をその軸心（テーブル軸５ａの軸心に一致する）を中心に回転させる研磨パッド回転トルクの推定値を算定するパッド回転トルクモデルを少なくとも含む。

【0059】

ワークピースＷの研磨中、研磨ヘッド７およびワークピースＷが回転しながら、ワークピースＷおよびリテーナリング７２は研磨パッド２に押し付けられる。ヘッド回転トルクモデルは、リテーナリング７２と研磨パッド２との摩擦、およびワークピースＷと研磨パッド２との摩擦の両方に抗いながら所定の速度で研磨ヘッド７をその軸心を中心に回転させるために必要なトルクの推定値を算定するための物理モデルである。

【0060】

本実施形態では、研磨パッド２の研磨面２ａのドレッシングは、ワークピースＷの研磨中に実行される。したがって、ワークピースＷの研磨中に、研磨ヘッド７のリテーナリング７２、ワークピースＷ、およびドレッサ５０は、研磨パッド２に接触する。結果として、研磨パッド回転トルクは、リテーナリング７２、ワークピースＷ、およびドレッサ５０の研磨パッド２に対する摩擦に依存する。パッド回転トルクモデルは、リテーナリング７２と研磨パッド２との摩擦、ワークピースＷと研磨パッド２との摩擦、およびドレッサ５０と研磨パッド２との摩擦に抗いながら研磨パッド２（すなわち研磨テーブル５）を所定の速度で回転させるために必要なトルクの推定値を算定するための物理モデルである。

【0061】

図４は、研磨パッド２上の研磨ヘッド７、ワークピースＷ、およびドレッサ５０上の速度ベクトルを示す模式図である。図４に示す各記号は次のように定義される。
ワークピースＷまたはリテーナリング７２上の点Ａ１における研磨パッド２の回転方向の速度ベクトル：V_PH
研磨パッド２の中心Ｃ１から点Ａ１への位置ベクトル：r_PH
研磨ヘッド７の中心Ｃ２から点Ａ１への位置ベクトル：r_Hr
点Ａ１における研磨ヘッド７の回転方向の速度ベクトル：V_Hr
点Ａ１における研磨ヘッド７の揺動方向の速度ベクトル：V_Ho
点Ａ１における研磨ヘッド７の合成速度ベクトル：V_H=V_Hr+V_Ho
研磨ヘッド７の揺動軸心：ＯＨ（支軸１４の軸心に一致する）
研磨ヘッド７の揺動軸心ＯＨから点Ａ１への位置ベクトル：r_Ho

【0062】

ドレッサ５０上の点Ａ２における研磨パッド２の回転方向の速度ベクトル：V_PD
研磨パッド２の中心Ｃ１から点Ａ２への位置ベクトル：r_PD
ドレッサ５０の中心Ｃ３から点Ａ２への位置ベクトル：r_Dr
点Ａ２におけるドレッサ５０の回転方向の速度ベクトル：V_Dr
点Ａ２におけるドレッサ５０の揺動方向の速度ベクトル：V_Do
点Ａ２におけるドレッサ５０の合成速度ベクトル：V_D=V_Dr+V_Do
ドレッサ５０の揺動軸心：ＯＤ（支軸５８の軸心に一致する）
ドレッサ５０の揺動軸心ＯＤから点Ａ２への位置ベクトル：r_Do

【0063】

点Ａ１における研磨パッド２に対する研磨ヘッド７の相対速度ベクトル：V_PH-H=V_H-V_PH
相対速度ベクトルV_PH-Hの単位ベクトル：uV_PH-H=V_PH-H/|V_PH-H|
点Ａ１における研磨ヘッド７に対する研磨パッド２の相対速度ベクトル：V_H-PH=V_PH-V_H
相対速度ベクトルV_H-PHの単位ベクトル：uV_H-PH=V_H-PH/|V_H-PH|
点Ａ２における研磨パッド２に対するドレッサ５０の相対速度ベクトル：V_PD-D=V_D-V_PD
相対速度ベクトルV_PD-Dの単位ベクトル：uV_PD-D=V_PD-D/|V_PD-D|
点Ａ２におけるドレッサ５０に対する研磨パッド２の相対速度ベクトル：V_D-PD=V_PD-V_D
相対速度ベクトルV_D-PDの単位ベクトル：uV_D-PD=V_D-PD/|V_D-PD|

【0064】

次に、パッド回転トルクモデルについて図５を参照しながら説明する。
ワークピースＷの微小面積ds_Wと研磨パッド２との間に作用する摺動抵抗dF_PW（ベクトルを表す）は次のように求められる。
摺動抵抗dF_PW=^Wμ ^Wp ds_W uV_PH-H …（２）
ここで、^WμはワークピースＷの摩擦係数であり、^Wpは研磨パッド２に対するワークピースＷの圧力であり、ds_WはワークピースＷの微小面積であり、uV_PH-Hは研磨パッド２に対する研磨ヘッド７の相対速度ベクトルの単位ベクトルである。

【0065】

リテーナリング７２の微小面積ds_Rと研磨パッド２との間に作用する摺動抵抗dF_PR（ベクトルを表す）は次のように求められる。
摺動抵抗dF_PR=^Rμ ^Rp ds_R uV_PH-H …（３）
ここで、^Rμはリテーナリング７２の摩擦係数であり、^Rpは研磨パッド２に対するリテーナリング７２の圧力であり、ds_Rはリテーナリング７２の微小面積であり、uV_PH-Hは研磨パッド２に対する研磨ヘッド７の相対速度ベクトルの単位ベクトルである。

【0066】

ドレッサ５０の微小面積ds_Dと研磨パッド２との間に作用する摺動抵抗dF_PD（ベクトルを表す）は次のように求められる。
摺動抵抗dF_PD=^Dμ ^Dp ds_D uV_PD-D …（４）
ここで、^Dμはドレッサ５０の摩擦係数であり、^Dpは研磨パッド２に対するドレッサ５０の圧力であり、ds_Dはドレッサ５０の微小面積であり、uV_PD-Dは研磨パッド２に対するドレッサ５０の相対速度ベクトルの単位ベクトルである。

【0067】

ワークピースＷの微小面積ds_W、リテーナリング７２の微小面積ds_R、およびドレッサ５０の微小面積ds_Dでの摺動抵抗に起因して研磨パッド２の中心Ｃ１に作用する微小トルクは次の通りである。
微小トルク dN_PW=r_PH×dF_PW …（５）
dN_PR=r_PH×dF_PR …（６）
dN_PD=r_PD×dF_PD …（７）
ここで、記号×は、ベクトルの外積を表す。

【0068】

ワークピースＷの微小面積ds_Wの位置、リテーナリング７２の微小面積ds_Rの位置、およびドレッサ５０の微小面積ds_Dの位置を、それぞれ極座標（ri，θj）で表すとすると、研磨パッド回転トルクの推定値を算定するためのパッド回転トルクモデルは、次のように与えられる。
研磨パッド回転トルク^PN=Σ_iΣ_jdN_PW+Σ_iΣ_jdN_PR+Σ_iΣ_jdN_PD …（８）

【0069】

研磨パッド２の研磨面２ａのドレッシングがワークピースＷの研磨中に実行されない場合は、上記式（８）において、Σ_iΣ_jdN_PDの項は０となる。

【0070】

次に、研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するヘッド回転トルクモデルについて説明する。
研磨ヘッド７に対する研磨パッド２の相対速度ベクトルは、V_H-PH=V_PH-V_Hであり、相対速度ベクトルV_H-PHの単位ベクトルはuV_H-PH=V_H-PH/|V_H-PH|である。
ワークピースＷが研磨ヘッド７と同じ回転速度［min^-1］で回転すると仮定すると、ワークピースＷの微小面積ds_Wおよびリテーナリング７２の微小面積ds_Rに作用する摺動抵抗は次のように表される。
摺動抵抗 dF_HW=^Wμ ^Wp ds_W uV_H-PH …（９）
dF_HR=^Rμ ^Rp ds_R uV_H-PH …（１０）

【0071】

ワークピースＷの微小面積ds_Wおよびリテーナリング７２の微小面積ds_Rでの摺動抵抗に起因して研磨ヘッド７の中心Ｃ２に作用する微小トルクは次の通りである。
微小トルク dN_HrW=r_Hr×dF_HW …（１１）
dN_HrR=r_Hr×dF_HR …（１２）
ここで、r_Hrは、研磨ヘッド７の中心Ｃ２からワークピースＷの微小面積ds_Wへの位置ベクトルであり、研磨ヘッド７の中心Ｃ２からリテーナリング７２の微小面積ds_Rへの位置ベクトルでもある。

【0072】

ワークピースＷの微小面積ds_Wの位置、およびリテーナリング７２の微小面積ds_Rの位置をそれぞれ極座標（ri，θj）で表すとすると、研磨ヘッド回転トルクの推定値を算定するためのヘッド回転トルクモデルは、次のように与えられる。
研磨ヘッド回転トルク^H _rN=Σ_iΣ_jdN_HrW+Σ_iΣ_jdN_HrR …（１３）

【0073】

本実施形態では、ワークピースＷの研磨中に研磨パッド２の研磨面２ａのドレッシングが実行される。したがって、上記式（８）に示すように、パッド回転トルクモデルは、ドレッサ５０の摺動抵抗に起因するトルクが含まれる。研磨トルクモデルは、ヘッド回転トルクモデルおよびパッド回転トルクモデルに加え、研磨パッド２上のドレッサ５０をその軸心を中心に回転させるドレッサ回転トルクの推定値を算定するドレッサ回転トルクモデルをさらに含む。ドレッサ回転トルクモデルは、ドレッサ５０と研磨パッド２との摩擦に抗いながらドレッサ５０を所定の速度で回転させるために必要なトルクの推定値を算定するための物理モデルである。

【0074】

ドレッサ回転トルクの推定値を算定するためのドレッサ回転トルクモデルは、ヘッド回転トルクモデルと同様にして、次のように与えられる。
摺動抵抗 dF_D=^Dμ ^Dp ds_D uV_D-PD …（１４）
微小トルク dN_rD=r_Dr×dF_D …（１５）
ドレッサ回転トルク^D _rN=Σ_iΣ_jdN_rD …（１６）
ここで、^Dμはドレッサ５０の摩擦係数であり、^Dpは研磨パッド２に対するドレッサ５０の圧力であり、uV_D-PDはドレッサ５０に対する研磨パッド２の相対速度ベクトルの単位ベクトルであり、r_Drはドレッサ５０の中心Ｃ３からドレッサ５０の微小面積ds_Dへの位置ベクトルである。

【0075】

研磨パッド２のドレッシング中、ドレッサ５０は研磨パッド２上をその半径方向に揺動する。研磨トルクモデルは、このドレッサ５０の揺動に必要なドレッサ５０の揺動軸心ＯＤ周りのドレッサ揺動トルクの推定値を算定するドレッサ揺動トルクモデルをさらに含む。
ドレッサ揺動トルクモデルは次の式（１８）で表される。
微小トルク dN_oD=r_Do×dF_D …（１７）
ドレッサ揺動トルク ^D _oN=Σ_iΣ_jdN_oD …（１８）
ここで、r_Doはドレッサ５０の揺動軸心ＯＤ（図４参照）からドレッサ５０の微小面積ds_Dへの位置ベクトルである。

【0076】

本実施形態では、ワークピースＷの研磨中、研磨ヘッド７は研磨パッド２上を揺動する。研磨トルクモデルは、この研磨ヘッド７の揺動に必要な研磨ヘッド７の揺動軸心ＯＨ周りの研磨ヘッド揺動トルクの推定値を算定するヘッド揺動トルクモデルをさらに含む。
ヘッド揺動トルクモデルは次の式（２１）で表される。
微小トルク dN_HoW=r_Ho×dF_HW …（１９）
dN_HoR=r_Ho×dF_HR …（２０）
研磨ヘッド揺動トルク^H _oN=Σ_iΣ_jdN_HoW+Σ_iΣ_jdN_HoR …（２１）
ここで、r_Hoは研磨ヘッド７の揺動軸心ＯＨ（図４参照）からワークピースＷの微小面積ds_wへの位置ベクトル、および揺動軸心ＯＨからリテーナリング７２の微小面積ds_Rへの位置ベクトルである。

【0077】

本実施形態では、研磨トルクモデルは、上記式（８）、（１３）、（１６）、（１８）、（２１）を含む。研磨パッド２のドレッシングがワークピースＷの研磨中に実行されない場合は、研磨トルクモデルは、式（１６）に示されるドレッサ回転トルクモデル、および式（１８）に示されるドレッサ揺動トルクモデルを含まない。研磨ヘッド７の揺動がワークピースＷの研磨中に実行されない場合は、研磨トルクモデルは、上記式（２１）に示されるヘッド揺動トルクモデルを含まない。

【0078】

シミュレーションモデルを構成する上記式（１）、（８）、（１３）、（１６）、（１８）、（２１）に含まれる摩擦係数^Wμ、^Rμ、^Dμは、未知のモデルパラメータである。これら未知のモデルパラメータは、後述する同定工程により同定される。

【0079】

ワークピースＷの摩擦係数^Wμは、研磨パッド２上に供給されるスラリーに含まれる砥粒の分布に依存して変わりうる。図６は、ワークピースＷの摩擦係数^Wμの分布を示す模式図である。ワークピースＷの摩擦係数^Wμの分布は計算により求めることができる。すなわち、ワークピースＷの摩擦係数を表す基底関数を定義し、トルクと研磨レートを同時に同定計算することにより、図６に示すような、ワークピースＷの摩擦係数^Wμの分布を求めることができる。

【0080】

ワークピースＷ上の作用砥粒の数で代表される研磨効率は、ワークピースＷの摩擦係数^Wμに比例すると仮定すると、ワークピースＷの摩擦係数^Wμの分布は、作用砥粒の分布に置き換えることができる。ここで、作用砥粒とは、スラリーに含まれる砥粒のうち、ワークピースＷに接触して相対運動し、ワークピースＷの材料除去に寄与している砥粒である。図６に示すように、摩擦係数^Wμは、ワークピースＷの周縁部で大きく、ワークピースＷの中心部で小さい。これは、ワークピースＷの研磨中、砥粒を含むスラリーはスラリー供給ノズル８（図１参照）から研磨パッド２上に供給され、ワークピースＷの周縁部からワークピースＷの被研磨面に流入するからである。また、図６に示すように、摩擦係数^Wμの分布の中心Ｏ１は、ワークピースＷの中心から少しずれている。これは、図１から分かるように、スラリー供給ノズル８は、研磨パッド２の回転方向において、研磨ヘッド７の上流側に位置していることに関連している。

【0081】

図７は、ワークピースＷ上のある微小領域の位置を説明する図である。図７において、^W _ra_i(r,θ)はワークピースＷの中心Ｃ２から微小領域までの位置ベクトルを表し、^W _ra₀は摩擦係数^Wμの分布の中心Ｏ１の位置ベクトルを表し、^W _rb_iは摩擦係数^Wμの分布の中心Ｏ１から微小領域までの距離を表している。
ワークピースＷの摩擦係数^Wμの分布は、次の式で与えられる。

【数1】

ただし、1≦r≦Nr、1≦θ≦N_θ、1≦i≦N_θNr、0≦j≦Njである。Nrは半径方向分割要素数を表し、N_θは円周方向分割要素数を表し、N_θNrは面素（要素）の総数を表し、jは多項式の指数の値を表し、Njは多項式の最大指数を表している。図７および式（２２）では、rとθは、半径および角度を表す物理量ではなく、図６に示す半径方向および周方向に分布する分割要素の番号（あるいは位置）を特定するための整数である。μ0はワークピースＷの中心での摩擦係数である。

【0082】

上記式（２２）は、ワークピースＷの摩擦係数^Wμの分布を表す物理モデルである。本実施形態では、シミュレーションモデルは、上記式（１）、（８）、（１３）、（１６）、（１８）、（２１）で示される物理モデルに加え、式（２２）で示される物理モデルをさらに含む。式（２２）のμ0、^W _ra₀は未知のモデルパラメータである。

【0083】

次に、研磨パッド２の経時的な劣化が摩擦係数に与える影響について説明する。図８は、研磨パッド２のトルクと研磨時間との関係を示すグラフである。ワークピースＷを実際に研磨している間、研磨パッド２を一定の速度で回転させるために必要なトルクは、図８の点線で示すように、徐々に低下する。考えられる原因としては、研磨パッド２の表面粗さの変化、研磨パッド２の粘弾性の変化、研磨パッド２の厚さの変化などが挙げられる。

【0084】

これに対し、上記式（８）で示す物理モデルによって算定される研磨パッド２のトルクは、図８の一点鎖線で示すように、研磨時間にかかわらず一定である。そこで、研磨パッド２の実際のトルク変化をシミュレーションモデルに反映させるために、シミュレーションモデルは、研磨時間の経過に伴って研磨パッド２が劣化することを表現する数理モデルをさらに含む。本実施形態では、研磨パッド２の劣化は、ワークピースＷの摩擦係数の低下として表される。

【0085】

ワークピースＷの摩擦係数の低下、すなわち研磨パッド２の劣化を表す数理モデルは、次の通りである。
ワークピースＷの摩擦係数^Wμ=^Wμ_i f_p(t)
=^Wμ_i [(α₀-α₁)exp[-(t-t₀)/T]+α₁]…（２３）
式（２３）において、tは研磨時間であり、t₀は研磨開始時点であり、Ｔは時定数である。

【0086】

上述した数理モデルは、ワークピースＷの摩擦係数を研磨時間の経過に伴って低下させるためのフィッティング関数f_p(t)を含む。このフィッティング関数f_p(t)は、研磨時間tを変数とする指数関数である。図９は、フィッティング関数f_p(t)を表すグラフである。図９の横軸は研磨時間tを表し、縦軸は研磨時間tに従って変化するフィッティング関数f_p(t)の値を表す。式１８において、α₀、α₁、t₀、Tは未知のモデルパラメータである。

【0087】

上述の通り、本実施形態のシミュレーションモデルは、ワークピースＷの推定研磨レートと研磨装置１の推定トルクを算定する物理モデルと、ワークピースＷの摩擦係数の低下を表す１つの数理モデルを含んでいる。このようなシミュレーションモデルは、図８の実線で示すように、実際のトルクと同じように変化する推定トルクを算定することができる。

【0088】

次に、上述した未知のモデルパラメータ^Rμ、^Dμ、μ0、^W _ra₀、β、α₀、α₁、t₀、Tを同定（決定）する方法について説明する。演算システム４７は、実際の研磨によって得られた実測研磨物理量を同定パラメータとして用いて、シミュレーションモデルの未知のモデルパラメータを同定するように構成されている。演算システム４７は、記憶装置４７ａ内に格納されている同定プログラムに含まれる命令に従って動作し、最小二乗法、最急降下法、シンプレックス法などのアルゴリズムを用いて、推定研磨物理量を実測研磨物理量に近づけるモデルパラメータを決定する。

【0089】

以下に説明するように、本実施形態では、演算システム４７は、最小二乗法を用いてモデルパラメータμ0、^Rμ、^Dμを決定し、シンプレックス法を用いてモデルパラメータ^W _ra₀、β、α₀、α₁、t₀、Tを決定するように構成されている。ただし、本発明は本実施形態に限らず、最急降下法などの他のアルゴリズムを用いて上記未知のモデルパラメータを決定してもよい。あるいは、最小二乗法のみを用いて、上記未知のモデルパラメータを決定してもよい。

【0090】

一実施形態では、最小二乗法を用いた統合計算モデルは次の通りである。以下の式において、左上付き文字Ｐは研磨パッド２を表し、左上付き文字Ｈは研磨ヘッド７を表し、左上付き文字Ｄはドレッサ５０を表し、左下付き文字ｒは回転を表し、左下付き文字ｏは揺動を表している。

【数2】

【0091】

上記式（２４）の左辺には、ワークピースの実研磨から取得された実測研磨物理量が入力される。未知のモデルパラメータは、最小二乗法を用いて次のように求められる。すなわち、式（２４）を展開し、同定したいパラメータＸの項を抜き出して、式Ｙ＝ＡＸを作成する。さらに、行列Ａの疑似逆行列Ａ^＊を用いた式Ｘ＝Ａ^＊Ｙから最小二乗法によりパラメータＸを同定する。これを繰り返すことで、全ての未知パラメータを同定することができる。

【0092】

式（２４）の左辺は実研磨から得られた実測データＹexpであり、右辺はシミュレーションモデルから得られた推定データＹsimである。右辺Ｙsimは、入力された研磨条件のみで計算可能な左側の行列Ａと、右側の摩擦に関する未知パラメータのベクトルＸとの乗算ＡＸである。最小二乗法を用い、既知の行列Ａの疑似逆行列Ａ^＊を用いることで、未知パラメータＸ＝Ａ^＊Ｙexpを求めることができる。

【0093】

上記式（２４）の右辺の係数行列において、以下の式が代入される。

【数3】

【0094】

一実施形態では、シンプレックス法を用いた誤差関数モデルは次の通りである。

【数4】

上記式（３０）において、添字expが付いている数値は、トルクおよび研磨レートの実測値を表し、添字simが付いている数値は、シミュレーションモデルから得られた推定値である。ｗ_１、ｗ_２、ｗ_３、ｗ_４は、各物理量の推定誤差に対する重みである。

【0095】

演算システム４７は、同定プログラムに従って動作し、上述の未知のモデルパラメータを同定する。演算システム４７は、シミュレーションモデルの現在のモデルパラメータを、決定されたモデルパラメータに置き換える。演算システム４７は、決定されたモデルパラメータを含むシミュレーションモデルにワークピースの研磨条件を入力し、推定研磨物理量を算定する。

【0096】

さらに、演算システム４７は、式（２４）に入力した実測研磨物理量と、推定研磨物理量との差を算出し、この差が所定のしきい値よりも小さいか否かを判定する。差がしきい値以上であれば、演算システム４７は、他のワークピースの実測研磨物理量を用いて上述した同定を再度実行する。差がしきい値よりも小さければ、演算システム４７は、決定されたモデルパラメータを含むシミュレーションモデルを用いて、他のワークピースの推定研磨物理量を算定する。すなわち、演算システム４７は、未だ研磨されていないワークピース（例えばウェーハ）の研磨条件を、シミュレーションモデルに入力し、そのワークピースの推定研磨レートをシミュレーションモデルを用いて正確に算定することができる。

【0097】

演算システム４７は、推定研磨レートを図１に示す動作制御部８０に送信する。動作制御部８０は、推定研磨レートに基づいて、研磨中のワークピースの研磨終点を予測することができる。さらに、動作制御部８０は、ワークピースの研磨中に、ワークピース上の推定研磨レートの分布を作成し、推定研磨レートの分布に基づいて、研磨中のワークピースに対する研磨圧力（研磨ヘッド７からワークピースに加える圧力）を制御してもよい。

【0098】

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。

【符号の説明】

【0099】

１ 研磨装置
２ 研磨パッド
５ 研磨テーブル
５ａ テーブル軸
７ 研磨ヘッド
８ スラリー供給ノズル
１４ 支軸
１６ 研磨ヘッド揺動アーム
１８ 研磨ヘッドシャフト
２０ 研磨ヘッド回転モータ
２１ テーブル回転モータ
２２ 研磨ヘッド揺動モータ
２４ 昇降機構
２５ ロータリージョイント
２６ 軸受
２８ ブリッジ
２９ 支持台
３０ 支柱
３２ ボールねじ機構
３２ａ ねじ軸
３２ｂ ナット
３８ サーボモータ
４７ 演算システム
４７ａ 記憶装置
４７ｂ 処理装置
５０ ドレッサ
５０ａ ドレッシング面
５１ ドレッサシャフト
５３ エアシリンダ
５５ ドレッサ揺動アーム
５６ 支柱
５７ 支持台
５８ 支軸
６０ ドレッサ回転モータ
６３ ドレッサ揺動モータ
７１ キャリア
７２ リテーナリング
７４ メンブレン（弾性膜）
７６ ローリングダイヤフラム
７７ 気体供給源
８０ 動作制御部
Ｗ ワークピース
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５ 圧力室
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５ 流体路
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ 圧力レギュレータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】