WO2004094105A1

WO2004094105A1 - 真空吸着保持装置及び保持方法と、該保持装置を用いた研磨装置及びこの研磨装置を用いたデバイス製造方法

Info

Publication number: WO2004094105A1
Application number: PCT/JP2004/005535
Authority: WO
Inventors: Shigeto Izumi; Hiroshi Arai
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2004-11-04
Also published as: TWI337766B; US7175504B2; TW200507155A; JP4505822B2; US20060052037A1; JPWO2004094105A1

Abstract

研磨ヘッド４０の内部に設けられて一端側が上記取り付け面４２ａに開口するとともに他端側が真空源６０に接続された真空管路５０を有し、この真空管路５０を介して空気を吸引することにより研磨ヘッド４０の取り付け面４２ａに研磨体３０を吸着保持させる構成を有する。そのうえで、真空管路５０中に設けられた絞り５２と、この絞り５２の前後位置における真空管路５０内の圧力を検出する第１圧力センサ５４及び第２圧力センサ５６と、これら２つの圧力センサ５４，５６により検出される絞り５２前後の圧力差に基づいて、研磨ヘッド４０に研磨体３０が吸着保持されているか否かを判断する判断装置５８とを備える。

Description

明真空吸着保持装置及び保持方法と、該保持装置を用いた研磨装置及びこの研磨装置を用いたデバイス製造方法

技術分野

本発明は、研磨体の取り付け面に研磨体を真空吸着により保持する保持装置及び保持方法に関する。また本発明は、このような保持装置を用いた研磨装置に関する。更に本発明は、このような研磨装置を用いたデバイス製造方法に関する。背景技術

研磨工具は、被研磨物（例えば半導体ウェハ）と直接接触する研磨パッドを研磨パッドの保持部材である研磨へッドに取り付けて構成される。研磨パッドは研磨へッドのパッド取り付け面に接着剤や粘着テープ等により取り付けられるが、研磨へッドに対して真空吸着により着脱できるプレート状部材に研磨パッドを取り付けるようにし、研磨パッドの交換時にはプレート状部材ごと交換できるようにしたものが知られている。このような構成の研磨工具では、面倒な研磨パッドの取り外しと取り付けとを行う代わりに、プレート状部材の研磨ヘッドへの真空吸着を利用した着脱により研磨パッドの交換を行うことができるので、研磨作業の効率を向上させることができる。なお、このように対象物を真空吸着により保持する構成は、被研磨物を定盤上に保持する機構にも応用されている（例えば、特開平 1 1 - 4 8 1 3 8号公報参照）。

上記のように、研磨パッドが取り付けられたプレート状部材（以下、プレート状部材に研磨パッドが取り付けられたものを研磨体と称する）を保持部材である研磨へッドの研磨体取り付け面（以下、取り付け面と称する）に真空吸着により着脱するタイプの研磨工具では、被研磨物の研磨を開始する前に、研磨体が研磨へッドに吸着保持されているか否かの検出を行う必要がある。このような研磨体の吸着検出は、従来、真空源と研磨ヘッドとの間を繋ぐ真空管路中に圧力センサを設け、この圧力センサにより計測される真空管路中の圧力に基づいて行っていた。例えば、研磨体が研磨へッドに吸着されていない状態での真空管路内圧力が— 8 0 k P a程度、研磨体が研磨へッドに吸着されている状態での真空管路内圧力が一 3 0 k P a程度となることが分かっている場合には、しきい値として一 6 0 k P a を設定しておき、圧力センサにより計測された真空管路内の圧力がこのしきい値を上回っている（しきい値よりも真空度が低い）場合には研磨体が研磨へッドに吸着されておらず、計測された真空管路内の圧力がしきい値を下回っている（しきい値よりも真空度が高い）場合には研磨体が研磨へヅドに吸着されているものと判断していた。

しかしながら、上記のように、真空源と研磨ヘッドとの間を繋く、真空管路中に設けた圧力センサにより計測される真空管路中の圧力に基づいて研磨体が研磨へッドに吸着保持されているか否かの検出を行う方法では、真空管路が枝分かれしており、その枝分かれした部分の真空管路が他の真空吸着装置と接続されているような場合には、研磨工具へ配分される真空源の真空吸着力が弱くなるため、研磨体が真空吸着されている状態において計測される真空管路内の圧力が低下してしきい値と近くなり、研磨へッドに研磨体が吸着保持されている状態を識別することが困難となる場合があつた。発明の開示

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、真空源の真空吸着力の変動に拘わらず、保持部材に研磨体が吸着保持されているか否かを確実に検出することが可能な構成の保持装置及び保持方法を提供することを目的としている。また、本発明は、このような保持装置を用いた研磨装置を提供することを目的としている。更に、本発明は、このような研磨装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的としている。

このような目的を達成するため、請求項 1に係る発明の保持装置は、研磨体の取り付け面を有する保持部材と、真空源と、前記保持部材の内部に設けられて一端側が前記取り付け面に開口するとともに他端側が前記真空源に接続された真空管路とを有し、前記真空管路を介して空気を吸引することにより前記取り付け面に前記研磨体を吸着保持させる保持装置において、前記真空管路中に設けられた絞りと、前記絞りの前後位置における前記真空管路内の圧力を検出する 2つの圧力検出手段と、前記 2つの圧力検出手段により検出される前記絞り前後の圧力差に基づいて、前記保持部材に前記研磨体が吸着保持されているか否かを判断する判断手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項 2に係る発明の保持方法は、保持部材の内部に設けられた真空管路を介して空気を吸引することにより前記保持部材に設けられた取り付け面に前記研磨体を吸着保持させる保持方法において、前記真空管路中に設けられた絞りの前後位置における前記真空管路内の圧力を検出する第 1工程と、前記第 1工程において検出された前記絞り前後の圧力差に基づいて、前記保持部材に前記研磨体が吸着保持されているか否かを判断する第 2工程とを有したことを特徴とする。

また、請求項 3に係る発明の研磨装置は、被研磨物を保持する定盤と、請求項 1に記載の保持装置により前記研磨体を吸着保持し、前記研磨体を前記被研磨物に接触させて前記被研磨物の研磨を行う研磨工具とを備えたことを特徴とする。また、請求項 4に係る発明の研磨装置は、請求項 3に記載の研磨装置であって、更に、前記研磨工具と前記定盤とを相対的に移動可能とする移動手段と、前記研磨工具を回転する回転手段と、前記判断手段に基づき、前記移動手段又は前記回転手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

また、請求項 5に係る発明のデバイス製造方法は、請求項 3又は 4に記載の研磨装置を用いて前記被研磨物の表面を研磨加工する工程を有したことを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る保持装置及び研磨装置の一実施形態である C M P 装置における要部構成図である。

図 2は、上記 C M P装置全体の模式的構成図である。

図 3は、本発明の実施例に用いた保持装置の模式的構成図である。

図 4は、本発明に係るデバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。

図 5は、第 1〜第 6実施例の実施結果の一覧を示す図表である。

図 6は、第 1〜第 6実施例において、第 1絞りの開度及び第 2絞りの開度とつまみの回転数との関係を示すグラフである発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図 2は本発明に係る保持装置が適用された C M P装置 1を示している。なお、 C M P装置 1とは、化学的機械的研磨装置の略称であり、本明細書では C M P装置と称する。また、本実施形態に示す C M P装置 1は本発明に係る保持装置を用いた研磨装置の一実施形態に相当し、またこの C M P装置 1 を用いて本発明に係る保持方法が実施される。

この C M P装置 1は被研磨物である半導体ウェハ Wを水平姿勢に保持する定盤 1 0と、この定盤 1 0に保持された半導体ウェハ Wの被研磨面 (ここでは上面）と対向する面に研磨パッド 3 4が取り付けられた研磨工具 2 0とを備えて構成されている。定盤 1 0は垂直方向に延びた回転支柱 1 2 の上端に取り付けられており、回転支柱 1 2を垂直軸まわりに回転させることにより定盤 1 0を水平面内で回転させることができるようになつている。定盤 1 0内には定盤 1 0の上面側に開口する図示しない吸着チャック機構が設けられており、研磨対象となる半導体ウェハ Wの下面側をこの吸着チャック機構により吸着することにより、半導体ウェハ Wを定盤 1 0の上面側に固定保持できるようになつている。

研磨工具 2 0はプレート状の研磨体 3 0と、この研磨体 3 0の取り付け面 4 2 aを有する研磨へッド 4 0とからなり、研磨体 3 0は平板状のプレ一ト部材 3 2と、このプレート部材 3 2の下面に取り付けられた上記研磨パッド 3 4とからなっている。研磨へッド 4 0は円筒状の胴部 4 2とこの胴部 4 2の上方に取り付けられて垂直方向に延びた軸部 4 4とからなり、胴部 4 2の下面にはプレート部材 3 2と接触する上記取り付け面 4 2 aが形成されている。

図 1に示すように、研磨へッド 4 0の胴部 4 2及び軸部 4 4内には、取り付け面 4 2 a上に開口を有する第 1管路 4 6が設けられている。この第 1管路 4 6は研磨工具 2 0の外部に設けられた真空源 6 0と繋がる第 2管路 4 8に接続されている。プレート部材 3 2の下面 3 2 aは精度良く平坦化されており、研磨パッド 3 4を平面状態で取り付けることができるようになっている。研磨パッド 3 4は不織布ゃゥレ夕ン等を原材料として構成されており、プレート部材 3 2とほぼ同じ直径を有する薄い円盤状に成形されている。なお、研磨パッド 3 4は消耗品であるため、接着剤や両面テープ等によりプレート部材 3 2の下面に着脱自在に取り付けられる。

研磨へッド 4 0を構成する軸部 4 4は、図示しない複数のモー夕により移動可能な構成を有しており、定盤 1 0に対して三次元的に移動できるとともに、自身の中心軸 (垂直軸）まわりに回転できるようになつている。

このような構成の C M P装置 1を用いて半導体ウェハの平坦化研磨を行うには、先ず、研磨対象となる半導体ウェハ Wを定盤 1 0の上面に吸着させる。これにより半導体ウェハ Wは被研磨面が上方に向くように定盤 1 0 に保持された状態となる。半導体ウェハ Wはその中心が定盤 1 0の回転中心と一致するように設置される。半導体ウェハ Wが定盤 1 0に保持されたら定盤 1 0を半導体ウェハ Wとともに水平面内で回転させる。続いて上述のモ一夕を作動させて研磨へッド 4 0の軸部 4 4を軸まわりに回転させ、研磨工具 2 0全体を回転させる（これにより研磨パッド 3 4が水平面内で回転する）。研磨工具 2 0が回転を始めたら、研磨工具 2 0全体を降下させ、研磨パッド 3 4を半導体ウェハ Wの被研磨面に上方から接触させる。研磨パッド 3 4が半導体ウェハ Wの被研磨面と接触して半導体ウェハ Wの研磨が始まったら、研磨工具 2 0全体を半導体ウェハ Wと研磨パッド 3 4との接触面と平行な方向（すなわち水平方向）に揺動移動させて被研磨面の全体を研磨していく。なお、この半導体ウェハ Wの研磨中においては、図示しない研磨液供給装置より研磨液（スラリー）を半導体ウェハ Wの被研磨面上に供給する。このように、定盤 1 0に保持された半導体ウェハ Wの被研磨面は、研磨液の供給を受けつつ、図 2中に矢印で示した半導体ウェハ W自身の回転運動と研磨工具 2 0の（すなわち研磨パッド 3 4の）回転及び揺動運動とにより全体が満遍なく研磨され、半導体ウェハ Wの被研磨面は高精度に平坦化される。

ここで、研磨パッド 3 4は消耗品であるため、一定量の研磨を行った後には、研磨パッド 3 4の交換を行う必要がある。本 C M P装置 1では、このような研磨パッド 3 4の交換においては、研磨パッド 3 4が貼り付けられたプレート部材 3 2 (すなわち研磨体 3 0を）を予め複数個用意しておき、研磨パッド 3 4が磨り減った研磨体 3 0を研磨へッド 4 0より脱着した後、新しい研磨パッド 3 4が取り付けられた研磨体 3 0を研磨へッド 4 0に吸着させて保持する。そして、この新しい研磨体 3 0の研磨ヘッド 4 0への吸着は、上記真空源 6 0より第 1管路 4 6及び第 2管路 4 8からなる真空管路 5 0を介して空気を吸引することにより行う。

本 C M P装置 1に備えられた保持装置は、研磨体 3 0の取り付け面 4 2 aを有する保持部材である研磨へッド 4 0と、真空源 6 0と、研磨へッド 4 0の内部に設けられて一端側が研磨へッド 4 0の取り付け面 4 2 a上に開口するとともに他端側が真空源 6 0に接続された真空管路 5 0とに加えて、研磨体 3 0が吸着保持された状態であるか否かを検出するための、真空管路 5 0中に（ここでは第 2管路 4 8中とする）設けられた絞り 5 2と、この絞り 5 2の前後位置における真空管路 5 0内の圧力を検出する第 1圧力センサ 5 4及び第 2圧力センサ 5 6と、これら第 1及び第 2の圧力センサ 5 4 , 5 6により検出される絞り 5 2前後の圧力差に基づいて、研磨へッド 4 0に研磨体 3 0が吸着保持されているか否かを判断する判断装置 5 8とを有して構成される。なお、上記絞り 5 2はオリフィスとチョークのどちらであってもよいが、 C M P装置 1に組み込む真空管路 5 0の長さや内径等の諸条件によって絞り面積（開口面積）を変えることが可能な可変絞りであることが好ましい。

この保持装置は、真空管路 5 0内を空気が流れているときには、絞り 5 2の前後において圧力差（圧力降下）が生じる一方で、真空管路 5 0を空気が流れていないときには、絞り 5 2の前後の圧力がほぼ同じとなる（圧力差が）ことを利用するものであり、判断装置 5 8が第 1圧力センサ 5 4 から出力される絞り 5 2より真空源 6 0側の位置における真空管路 5 0内の圧力の情報と、第 2圧力センサ 5 6から出力される絞り 5 2より研磨へッド 4 0側の位置における真空管路 5 0内の圧力の情報とに基づいて、研磨へヅド 4 0に研磨体 3 0が装着されているか否かを判断するものである。具体的には、絞り 5 2の前後において所定の圧力差が生じているとき、すなわち第 1圧力センサ 5 4により検出される真空管路 5 0内の圧力 P 1と第 2圧力センサ 5 6により検出される真空管路 5 0内の圧力 P 2との差が所定値 Δ Ρ以上であるとき（P 1 - P 2≥Δ Ρ ) には研磨へッド 4 0に研磨体 3 0が装着されていないと判断し、絞り 5 2の前後において所定の圧力差が発生していないとき、或いは圧力差が発生していても所定の圧力差よりも小さいとき（P 1— Ρ 2 < Δ Ρ ) には、研磨へヅド 4 0に研磨体 3 0が装着されていると判断するものである。

このように、上記 C M P装置 1に組み込まれた本発明に係る保持装置では、研磨ヘッド 4 0に研磨体 3 0が装着されているか否かの判断を、真空源 6 0付近における真空管路 5 0内の圧力（絶対圧力）とは無関係に、専ら絞り 5 2前後の圧力差に基づいて行っているので、真空管路 5 0が分岐しており、その分岐した真空管路に他の真空吸着装置が設けられていて真空源 6 0の真空吸着力が変動している場合であっても、研磨へッド 4 0に研磨体 3 0が装着されているか否かの判断を確実に行うことが可能である。

また、本発明に係る保持方法は、上述のように、真空管路 5 0中に設けられた絞り 5 2の前後位置における真空管路 5 0内の圧力を検出する第 1 工程と、この第 1工程において検出された絞り 5 2前後の圧力差に基づいて、保持部材に研磨体 3 0が吸着保持されているか否かを判断する第 2ェ程とを有するものであり、研磨へッド 4 0に研磨体 3 0が装着されているか否かの判断を、真空源 6 0付近における真空管路 5 0内の圧力（絶対圧力）とは無関係に、専ら絞り 5 2前後の圧力差に基づいて行っているので、上述の本発明に係る保持装置と同様の効果を得ることができる。なお、真空管路 5 0内,の圧力は流体（空気）流速と一定の関係があるため (ペルヌーィの定理) 絞り 5 2前後の圧力を流体流速から求めるようにしてもよい。ちなみに、絞りの管路内径を D 0、絞りの直前位置における管路の内径を D 1とすると、その開口比（管路の断面積比） mは、下式（ 1 ) で表すことができ、その絞り部の流出係数 Cは、下式（ 2 ) で表すことができる。また、絞り部を通過する流体の流速 Vは下式（ 3 ) で表すことができ、このときの管内の平均流速 Uは下式 (4 ) で表すことができる。 m二 (D 0/D 1 ) ² · · · ( 1 )

C= 0. 5 9 7 - 0. 0 1 1 m+ 0. 4 3 2 m² - · · ( 2 )

V= C x (D O) ²7T/4 (( 2 X { p^f - p) gE/j )) ^1/2 - . · ( 3 ) υ = ν ( 0. 2 57Γ xD l⁴) · · · ( 4 )

ここで、例えば、 D O二 0. 0 0 1 m、 D 1 = 0. 0 0 4mとすると、開口比 mは、上式（ 1 ) より m= 0. 0 6 2 5となる。このとき、流出係数 Cは上式（ 2 ) より C二 0. 5 9 8と求めることができ、絞り部を通る流体（空気）の流速 Vは、 H= l m (差圧落差）、 = 1. 2 k g/ \ p' 二 1 0 0 0 k g/m\ u= . 0 0 0 0 1 8 P a - sとすれば、 V = 6. 0 E - 0 5 m³/sと求められる。このとき管内の平均流速 Uは、上式 ( 4) により U= 4. 4 8m/sと求められる。また、上記条件のうち、 Hの値のみを11= 0. 0 5 mとすると、管内の平均流速 Uは U= 1 m/ s となる。

また、上記構成の CMP装置 1は、被研磨物である半導体ウェハ Wを保持する定盤 1 0と、上記保持装置により研磨体 30を吸着保持し、この研磨体 3 0を半導体ウェハ Wに接触させて半導体ウェハ Wの研磨を行う研磨工具 2 0と、図示されていないその研磨工具 2 0を定盤 1 0に対して相対的に移動させる上述のモー夕からなる移動手段と、研磨ヘッドの中心軸を中心に回転する上述のモー夕からなる回転手段と、前記移動手段又は回転手段の駆動状態を制御する制御手段を備えている。本 CMP装置 1は、研磨体 3 0がその保持部材である研磨へッド 40に確実に装着（吸着保持）された状態で研磨作業を行うことができる。ところで、研磨体 3 0の装着が不充分であった場合、研磨中に研磨体 3 0が研磨へッド 40から離脱して研磨体 30のみならず研磨装置を破損させてしまう事態（例えば、研磨ヘッド 40から離脱した研磨体 30が装置の一部にぶっかつてこれを破損させてしまうケース）が起こりうる。このような事態を未然に防止するために、本 CMP装置では、例えば研磨中、何らかの理由により研磨体 30 が研磨へッド 40に吸着されていないと判断手段が判断した場合、判断手段から制御手段へ研磨体の吸着有無情報が送出される。その情報を受けて制御手段が各移動手段や回転手段を制御可能とした。具体的には、回転手段の回転数を落としたり、研磨時の加圧力を下げるように移動手段を制御したり、又は研磨ヘッドが被研磨物から退避可能とした。なお、判断手段と制御手段は同じ部材で達成しても良い。

次に、本発明に係るデバイス製造方法の実施形態について説明する。図 4は半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。半導体製造プロセスをス夕一トすると、先ずステップ S 2 00で次に挙げるステップ S 2 0 1〜S 204の中から適切な処理工程を選択し、いずれかのステツプに進む。ここで、ステップ S 2 0 1はウェハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップ S 2 0 2は CVD等によりウェハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成する CVD工程である。ステツプ S 2 0 3はウェハに電極を蒸着等により形成する電極形成工程である。ステップ S 204はウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。

CVD工程（S 2 02 ) 若しくは電極形成工程 ( S 2 0 3 ) の後で、ステヅプ S 20 5に進む。ステップ S 2 0 5は C MP工程である。 CMPェ程では本発明による研磨装置により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨によるダマシン（damascene) の形成等が行われる。

C M P工程 ( S 2 0 5 ) 若しくは酸化工程 ( S 2 0 1 ) の後でステヅプ S 2 0 6に進む。ステップ S 2 0 6はフォトリソグラフィ工程である。この工程ではウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるゥェハへの回路パターンの焼き付け、露光したウェハの現像が行われる。更に、次のステツプ S 2 0 7は現像したレジスト像以外の部分をェツチングにより削り、その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。

次に、ステップ S 2 0 8で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップ S 2 0 0に戻り、先のステップを繰り返してウェハ上に回路パターンが形成される。ステップ S 2 0 8で全工程が完了したと判断されればェンドとなる。

本発明によるデバイス製造方法では、 C M P工程において上記本発明に係る研磨装置を用いて半導体ウェハ Wの表面を研磨加工する工程を有しているため、研磨工程（C M P工程）のスループットが向上する。これにより、従来のデバイス製造方法に比べて低コストでデバイス（ここでは半導体デバイス）を製造することができるという効果がある。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスの C M P工程に本発明による研磨装置を用いてもよい。また、本発明による半導体デバイス製造方法により製造された半導体デバイスでは、高スループッ卜で製造されるので、低コストの半導体デバイスとなる。また、本発明に係るデパイス製造方法は、被研磨物を半導体ウェハ以外のもの、例えば液晶基板等とすることにより、半導体デバイス以外のデバイスを低コス卜で製造できることは勿論である。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述のものに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態においては、絞り及びその絞りの前後に設けられる 2つの圧力検出手段（第 1圧力センサ 5 4と第 2圧力センサ 5 6 ) が研磨工具 2 0の外部に設けられる真空管路 5 0中（すなわち第 2管路 4 8中）に備えられていたが、これら絞り 5 2及び第 1、第 2の圧力センサ 5 4， 5 6は、研磨工具 2 0の内部に設けられる真空管路 5 0中（すなわち第 1管路 4 6中）に備えられるものであってもよい。また、上述の実施形態においては、本発明に係る保持装置が C M P装置に適用され、また本発明に係る研磨装置が C M P装置であるとしていたが、これは一例であり、本発明に係る保持装置が他の構成を有する研磨装置に適用されてもよく、本発明に係る研磨装置が C M P装置以外の装置であってもよい。実施例

以下、本発明の実施例を示す。図 3は、上述の C M P装置 1に備えられた保持装置が十分な効果を発揮することを確認するための装置であり、本発明に必要な構成を維持しつつ、真空管路 5 0中に開口面積が可変な可変絞りである第 2絞り Ί 2を設けて真空管路 5 0中の種々の抵抗（例えば、研磨体 3 0の取り付け面 4 2 aにおける真空管路 5 0の開口部に付着したごみなど）を模擬できるようにしたものである。また、上述の絞り 5 2は可変絞りとし、この実施例ではこれを第 1絞り（符号は 5 2のまま）と称している。更に、この装置には、真空源 6 0に近い真空管路 5 0中（上述の実施形態における第 2管路 4 8に相当する部分）の圧力を計測する第 1 圧力計測器（ディジタル圧力計） 7 4と、研磨体 3 0の取り付け面 4 2 a に近い真空管路 5 0中（上述の実施形態における第 1管路 4 6に相当する部分）の圧力を計測する第 2圧力計測器 (ディジタル圧力計) 7 6とを備えている。第 1圧力センサ 5 4及び第 2圧力センサ 5 6はその計測圧力が電圧値（単位はボルト： V ) により示される。なお、第 1及び第 2圧力センサ 5 4 , 5 6には日本電産コパル株式会社製の P A 4 0 - 1 0 2 V - P A M (出力電圧範囲および 0 V〜 5 V ) を使用し、第 1及び第 2圧力計測器 7 4 , 7 6には S M C社製の P P A 1 0 1を使用した。

また、第 1及び第 2圧力センサ 5 4 , 5 6における電圧値と圧力との関係は、本実施例では下式 ( 2 ) により示されることが実験により分かった。

圧力（KPa) =— 2 5 X (電圧値（V ) — 1 ) · · · ( 5 ) 図 5に示す表は、上記装置を用いて行った第 1〜第 6実施例の実施結果を示すものである。この表において、「第 1絞り開度」とは第 1絞り 5 2の開度のことであり、「第 2絞り開度」とは第 2絞り 7 2の開度のことである。また、第 1絞り開度と第 2絞り開度はそれそれ開口面積をつまみ（第 1絞り 5 2及び第 2絞り 7 2それそれに付随して設けられる、開口面積を調節するためのつまみ。ともに図示せず）を回転させる回数（以下、回転数と称する）により表したものであり、つまみの回転数と開口面積との関係は図 6に示す通りである。すなわち、第 1絞り開度と第 2絞り開度は、それそれつまみの回転数が 8以上となったときに全開状態（開口面積およそ 1.5mm²) に達し、回転数が 8より少ない場合には、図 6のつまみの回転数に対応する開口面積となるようになつている（図 6には開口面積と空気の通過流量との関係も併せて示す）。また、「電圧 1」とは第 1圧力センサ 5 4が出力する電圧値であり、「電圧 2」とは第 2圧力センサ 5 6が出力する電圧値である。そして、「電圧差」とは、第 1圧力センサ 5 4が出力する電圧値から第 2圧力センサ 5 6が出力する電圧値を引いた値である（いずれも単位はボルト： V )。なお、この装置において、研磨体 3 0の研磨へヅド 4 0への被装着状態（非吸着状態）は真空管路 5 0の開口部 5 0 aを開放状態にすることにより模擬し、また研磨体 3 0の研磨ヘッド 4 0への装着状態（吸着状態）は真空管路 5 0の開口部 5 0 aを指で閉じることにより模擬した。

第 1実施例では、第 1及び第 2圧力センサ 5 2， 54により検出される真空管路 50内の圧力 (但し、直接出力されるのは電圧) がそれそれ絞り 5 2の前後の圧力を正しく示しているかの確認を併せて行つた。すなわち、第 1圧力センサ 54により検出される真空管路 5 0内の圧力が第 1圧力計測器 74により計測される圧力とほぼ等しくなり、第 2圧力センサ 5 6により検出される真空管路 5 0内の圧力が第 2圧力計測器 7 6により計測される圧力とほぼ等しくなることを確認した。図 5の第 1実施例の結果中に示す「第 1圧力」は第 1圧力計測器 74により計測された真空管路 5 0内の圧力値を示しており、「第 2圧力」は第 2圧力計測器 76により計測された真空管路 5 0内の圧力値を示している（ともに単位は KP a)。

この第 1実施例において、研磨体 30の吸着前における第 1圧力センサ 54の示す電圧値は 4. 450 Vであり、第 2圧力センサ 56の示す電圧値は 3. 70 0 Vであった。また、研磨体 30の吸着後における第 1圧力センサ 54の示す電圧値は 4. 5 1 0 Vであり、第 2圧力センサ 5 6の示す電圧値は 4. 5 30 Vであった。このことから研磨体 3 0の吸着前における絞り 5 2の前後の圧力は、上式（ 2) を用いた計算により、第 1圧力センサ 54の位置で— 8 6. 2 5 KP a、第 2圧力センサ 5 6の位置で一 67. 5 0 KP aとなり、研磨体 30の吸着後における絞り 5 2の前後の圧力は、同じく上式（ 2 ) を用いた計算により、第 1圧力センサ 54の位置で一 87. 7 5 KP a、第 2圧力センサ 5 6の位置で一 88. 2 5 KP aとなった。これらの結果は、研磨体 30の吸着前において第 1圧力計測器 74により計測された圧力である— 87 KP a、第 2圧力計測器 7 6により計測された圧力である— 6 8 KP a、研磨体 30の吸着後において第 1圧力計測器 74により計測された圧力である— 87 KP a、第 2圧力計測器 7 6により計測された圧力である— 8 7 KP aにそれそれほぼ等しくなり、第 1及び第 2圧力センサ 5 4 , 5 6の出力値がそれそれ絞り 5 2前後の圧力を正しく検出していることが分かる。

第 1〜第 6実施例の結果より分かるように、研磨体 3 0の吸着前においては、第 1圧力センサ 5 4の示す電圧値 V 1と第 2圧力センサ 5 6の示す電圧値 V 2との差（電圧差 = V 1 - V 2 ) の値が数百 mVであるのに対し、研磨体 3 0の吸着後においては、上記電圧差の値が高々数十 mV程度であることが分かる。しかも、このような結果は真空源 6 0の吸着力が変動している場合（低くなつている場合。図 5の表中における第 1圧力の項参照）でも変わっていない。これは、絞り 5 2前後の真空管路 5 0内の圧力を検出し、その圧力差（圧力が電圧値として検出されるときには電圧差）が所定量（上述の実施形態で示した C M P装置 1では、本実施例より、例えば 0 . 2 0 0 V ) 以上であるか否かにより、研磨体 3 0の装着非装着を判断することができることを意味する。よって本実施例により、本発明によれば、真空管路 5 0が分岐しており、その分岐した真空管路に他の真空吸着装置が設けられていて真空源 6 0の真空吸着力が変動している場合であつても、研磨へッド 4 0に研磨体 3 0が装着されているか否かの判断を確実に行うことができることが証明された。

以上説明したように、本発明に係る保持装置又は保持方法によれば、研磨へッドに研磨体が装着されているか否かの判断を真空源の真空吸着力の変動によらず、確実に行うことが可能である。

また、本発明に係る研磨装置によれば、研磨体の装着（吸着保持）が不充分であったため、研磨中に研磨体が研磨へッドから離脱して研磨体のみならず研磨装置を破損させてしまう事態を未然に防止することができる。また、本発明に係る半導体デバイス製造方法によれば、歩留まりが向上する。

Claims

言青求の範囲

1 . 研磨体の取り付け面を有する保持部材と、真空源と、前記保持部材の内部に設けられて一端側が前記取り付け面に開口するとともに他端側が前記真空源に接続された真空管路とを有し、前記真空管路を介して空気を吸引することにより前記取り付け面に前記研磨体を吸着保持させる保持装置において、

前記真空管路中に設けられた絞りと、

前記絞りの前後位置における前記真空管路内の圧力を検出する 2つの圧力検出手段と、

前記 2つの圧力検出手段により検出される前記絞り前後の圧力差に基づいて、

前記保持部材に前記研磨体が吸着保持されているか否かを判断する判断手段とを備えたことを特徴とする保持装置。

2 . 保持部材の内部に設けられた真空管路を介して空気を吸引することにより前記保持部材に設けられた取り付け面に前記研磨体を吸着保持させる保持方法において、

前記真空管路中に設けられた絞りの前後位置における前記真空管路内の圧力を検出する第 1工程と、

前記第 1工程において検出された前記絞り前後の圧力差に基づいて、前記保持部材に前記研磨体が吸着保持されているか否かを判断する第 2 工程とを有したことを特徴とする保持方法。

3 . 被研磨物を保持する定盤と、

請求項 1に記載の保持装置により前記研磨体を吸着保持し、前記研磨体を前記被研磨物に接触させて前記被研磨物の研磨を行う研磨工具とを備えたことを特徴とする研磨装置。 . 前記研磨工具と前記定盤とを相対的に移動可能とする移動手段と、前記研磨工具を回転する回転手段と、前記判断手段に基づき、前記移動手段又は前記回転手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項 3に記載の研磨装置。 . 請求項 3又は 4に記載の研磨装置を用いて前記被研磨物の表面を研磨加工する工程を有したことを特徴とするデバイス製造方法。