WO2022107553A1

WO2022107553A1 - 基板保持装置

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Publication number: WO2022107553A1
Application number: PCT/JP2021/039279
Authority: WO
Inventors: 治鍋谷
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2023-05-18
Also published as: TW202224857A; JP2022080370A

Abstract

本発明は、ウェハなどの基板を保持する基板保持装置に関し、特に研磨装置に使用される基板保持装置に関するものである。基板保持装置（１）は、基板（Ｗ）を研磨面に押し付ける研磨ヘッド（９）と、研磨ヘッド（９）に連結された研磨ヘッドシャフト（１１）と、研磨ヘッド（９）および研磨ヘッドシャフト（１１）を少なくとも含む回転系（４）内で電力を発生させる発電装置（５５）と、を備えている。

Description

基板保持装置

　本発明は、ウェハなどの基板を保持する基板保持装置に関し、特に研磨装置に使用される基板保持装置に関する。

　半導体デバイスの製造工程では、ウェハの表面を研磨するために研磨装置が広く使用されている。この種の研磨装置は、研磨面を有する研磨パッドを支える研磨テーブルと、ウェハを保持するための研磨ヘッドを少なくとも含む基板保持装置と、研磨液を研磨面に供給する研磨液供給ノズルとを備えている。

　研磨装置は次のようにしてウェハを研磨する。研磨パッドとともに研磨テーブルを回転させながら、研磨液供給ノズルから研磨液を研磨面に供給する。基板保持装置によりウェハを保持し、さらにウェハをその軸心を中心として回転させる。この状態で、研磨ヘッドは回転しながらウェハの表面を研磨パッドの研磨面に押し付け、研磨液の存在下でウェハの表面を研磨面に摺接させる。ウェハの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と、研磨液の化学的作用により研磨される。このような研磨装置はＣＭＰ（化学機械研磨）装置とも呼ばれる。

　研磨状態はパッドの状態（個体差、使用履歴、ドレッシング状態）、研磨液（スラリー）の状態（個体差、濃度、温度）、被研磨物であるウェハ膜の状態によって変化する。研磨状態の変化に対して研磨条件を細かく制御することが研磨性能の向上に不可欠であるが、その判断には研磨状態を精度よく把握することが必要である。研磨状態を精度よく把握するために、研磨状態を間接的に測定するセンサを、研磨ヘッドに固定するなど、研磨ヘッドと一体に回転するように設ける場合がある。

特表２０１９－５３２８２５号公報

　研磨状態を間接的に測定するセンサなどの電力を必要とする部品を研磨ヘッドと一体に回転するように設ける場合、上記部品は二次電池（バッテリー）を搭載するか、ロータリーコネクタを介して電力を供給される必要があった。

　研磨ヘッドは、ウェハを囲むように配置されたリテーナリングやウェハを押圧する押圧面を有する弾性膜を備えており、リテーナリングや弾性膜は定期的に交換される必要がある。ロータリーコネクタを介して電力を必要とする部品に電力を供給する場合、リテーナリング等の交換時の電力線の脱着時のロータリーコネクタの接触不良や、ロータリーコネクタの故障や、ロータリーコネクタの故障による漏電が発生する可能性がある。また、研磨ヘッドは回転と上下の機械的な運動と、研磨液（スラリー）、洗浄液、純水に対する防水性、耐薬品性が求められている。そのため、ロータリーコネクタを介して研磨ヘッドと一体に回転する部品に電力を供給することは困難であった。

　また、制御性向上のために弾性膜は、多くの加圧エリア（圧力室）を形成する。各エリアを個別に加圧するために、多くのロータリージョイントの系統数（例えば１２個）が必要となり、電力を供給するロータリーコネクタを追加することが困難である。

　本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、研磨ヘッドと一体に回転する部品に容易に電力を供給することができる基板保持装置を提供することを目的とする。

　一態様では、基板を研磨する研磨装置に使用される基板保持装置であって、前記基板を研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、前記ヘッドに連結された研磨ヘッドシャフトと、前記研磨ヘッドおよび前記研磨ヘッドシャフトを少なくとも含む回転系内で電力を発生させる発電装置と、を備えている、基板保持装置が提供される。

　一態様では、前記基板保持装置は、前記研磨ヘッドの内部を延びる気体移送ラインをさらに備え、前記発電装置は、前記気体移送ラインに接続されており、前記発電装置は、前記気体移送ラインを流れる圧縮気体を利用して電力を発生させる風力発電装置である。
　一態様では、前記発電装置は、前記回転系の一部を構成する回転系側コイルと、前記回転側コイルの外側に配置され、かつ前記回転系側コイルとの間に磁界を形成する固定子を備え、前記発電装置は、前記固定子が形成する磁界と、前記回転系側コイルの回転とによって発生する電磁誘導を利用して電力を発生させる発電装置である。
　一態様では、前記発電装置の少なくとも一部は、前記回転系の一部を構成し、前記発電装置は、振動エネルギー、熱エネルギー、または光エネルギーのいずれかを利用した発電装置である。
　一態様では、前記基板保持装置は、前記発電装置が発生させた電力を蓄える蓄電器をさらに備えている。
　一態様では、前記蓄電器は、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、またはキャパシタのいずれかである。
　一態様では、前記基板保持装置は、前記回転系の一部を構成する研磨状態測定センサをさらに備え、前記発電装置は、前記研磨状態測定センサに電力を供給するように構成されている。
　一態様では、前記研磨状態測定センサは、研磨ヘッドの温度および／または研磨ヘッドの周囲温度を測定する温度センサ、研磨中の音圧を測定する音センサ、前記研磨ヘッドの振動を測定する振動センサ、前記研磨ヘッドに形成された圧力室に供給される圧縮気体の圧力を測定する圧力センサ、前記圧縮気体の流量を測定する流量センサ、または前記研磨ヘッドの歪を測定する歪センサのいずれかである。
　一態様では、前記基板保持装置は、前記研磨ヘッドに形成された圧力室に供給される圧縮気体の流路を開閉する開閉弁をさらに備え、前記発電装置は、前記開閉弁に電力を供給するように構成されており、前記開閉弁は、前記回転系の一部を構成している。
　一態様では、前記基板保持装置は、前記研磨状態測定センサが測定した物理量の測定値を、前記研磨装置の動作制御部に送信する無線ユニットをさらに備え、前記無線ユニットは、前記回転系の一部を構成している。

　発電装置は、研磨ヘッドと一体に回転する部品に供給する電力を、回転系内で発生させる。したがって、研磨ヘッドと一体に回転する部品に容易に電力を供給することができる。

本発明の一実施形態に係る基板保持装置を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。基板保持装置の模式図である。発電装置の模式図である。基板保持装置の他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置の他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置の他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置の他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。基板保持装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。

　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、本発明の一実施形態に係る基板保持装置を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、基板の一例であるウェハＷを保持して回転させる基板保持装置１と、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、研磨パッド２に研磨液（スラリー）を供給する研磨液供給ノズル５と、研磨装置の各構成要素の動作を制御する動作制御部７とを備えている。研磨テーブル３の上面には研磨パッド２が貼付されており、研磨パッド２の上面は、ウェハＷを研磨する研磨面２ａを構成している。研磨パッド２は、研磨テーブル３と一体に回転するように構成されている。

　基板保持装置１は、ウェハＷを研磨面２ａに押し付ける研磨ヘッド９と、研磨ヘッド９に連結された研磨ヘッドシャフト１１を備えている。研磨ヘッド９は、その下面に真空吸着によりウェハＷを保持できるように構成されている。

　研磨テーブル３は、テーブル軸３ａを介してその下方に配置されるテーブル回転モータ１３に連結されており、そのテーブル軸３ａ周りに回転可能になっている。テーブル回転モータ１３により研磨テーブル３を回転させることにより、研磨面２ａは研磨ヘッド９に対して相対的に回転する。したがって、テーブル回転モータ１３は、研磨面２ａを水平方向に移動させる研磨面移動機構を構成する。

　研磨ヘッドシャフト１１は、上下動機構２７により研磨ヘッド揺動アーム１６に対して上下動するようになっている。この研磨ヘッドシャフト１１の上下動により、研磨ヘッド揺動アーム１６に対して研磨ヘッド９の全体を昇降させ位置決めするようになっている。研磨ヘッドシャフト１１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。

　研磨ヘッドシャフト１１および研磨ヘッド９を上下動させる上下動機構２７は、軸受２６を介して研磨ヘッドシャフト１１を回転可能に支持するブリッジ２８と、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ３２と、支柱３０により支持された支持台２９と、支持台２９上に設けられたサーボモータ３４とを備えている。サーボモータ３４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に固定されている。

　ボールねじ３２は、サーボモータ３４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。研磨ヘッドシャフト１１は、ブリッジ２８と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ３４を駆動すると、ボールねじ３２を介してブリッジ２８が上下動し、これにより研磨ヘッドシャフト１１および研磨ヘッド９が上下動する。

　また、研磨ヘッドシャフト１１はキー（図示せず）を介して回転筒１２に連結されている。この回転筒１２はその外周部にタイミングプーリ１４を備えている。研磨ヘッド揺動アーム１６には研磨ヘッド用モータ１８が固定されており、上記タイミングプーリ１４は、タイミングベルト１９を介して研磨ヘッド用モータ１８に設けられたタイミングプーリ２０に接続されている。したがって、研磨ヘッド用モータ１８を回転駆動することによってタイミングプーリ２０、タイミングベルト１９、およびタイミングプーリ１４を介して回転筒１２および研磨ヘッドシャフト１１が一体に回転し、研磨ヘッド９がその軸心を中心として回転する。研磨ヘッド用モータ１８、タイミングプーリ２０、タイミングベルト１９、およびタイミングプーリ１４は、研磨ヘッド９をその軸心を中心として回転させる回転機構を構成する。研磨ヘッド揺動アーム１６は、フレーム（図示せず）に回転可能に支持された支軸２１によって支持されている。基板保持装置１は、研磨ヘッド９の下面にウェハＷなどの基板を保持できるようになっている。研磨ヘッド揺動アーム１６は支軸２１を中心として旋回可能に構成されている。

　研磨ヘッド用モータ１８には、研磨ヘッド用モータ１８の回転速度（回転数）、すなわち、研磨ヘッド９の回転速度を検出する回転速度検出器２３が連結されている。回転速度検出器２３の一例として、ロータリーエンコーダが挙げられる。

　研磨液供給ノズル５、テーブル回転モータ１３、上下動機構２７、回転速度検出器２３、および研磨ヘッド用モータ１８は、動作制御部７に電気的に接続されている。研磨液供給ノズル５、テーブル回転モータ１３、上下動機構２７、回転速度検出器２３、および研磨ヘッド用モータ１８の動作は、動作制御部７によって制御される。

　動作制御部７は、プログラムが格納された記憶装置７ａ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７ｂを備えている。処理装置７ｂは、記憶装置７ａに格納されているプログラムに含まれる命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置７ａは、処理装置７ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。動作制御部７は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。

　ウェハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド９および研磨テーブル３をそれぞれ回転させ、研磨テーブル３の上方に設けられた研磨液供給ノズル５から研磨パッド２上に研磨液を供給する。下面にウェハＷを保持した研磨ヘッド９は、研磨ヘッド揺動アーム１６の旋回によりウェハＷの受取位置から研磨テーブル３の上方に移動される。そして、研磨ヘッド９を下降させてウェハＷを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付ける。ウェハＷは、研磨液の存在下で研磨面２ａに摺接され、ウェハＷの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と、研磨液の化学的作用により研磨される。研磨ヘッド９および研磨テーブル３は、同じ方向に回転する。

　次に基板保持装置１について説明する。図２は、基板保持装置１の模式図である。図２では、研磨ヘッド９は断面図として図示されている。研磨ヘッド９は、ウェハＷを研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付けるための弾性膜（メンブレン）３８と、弾性膜３８を保持する研磨ヘッド本体１０と、環状のドライブリング５０と、環状のリテーナリング３６とを備えている。

　弾性膜３８は、研磨ヘッド本体１０の下部に取り付けられており、弾性膜３８の下面は、ウェハＷを研磨面２ａに押圧する押圧面３８ａを構成している。研磨ヘッド本体１０は、研磨ヘッドシャフト１１の端部に固定されており、研磨ヘッド本体１０、弾性膜３８、ドライブリング５０、およびリテーナリング３６は、研磨ヘッドシャフト１１の回転により一体に回転するように構成されている。リテーナリング３６およびドライブリング５０は、研磨ヘッド本体１０に対して相対的に上下動可能に構成されている。研磨ヘッド本体１０は、エンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂により形成されている。

　弾性膜３８と研磨ヘッド本体１０との間には、４つの圧力室４０，４１，４２，４３が設けられている。圧力室４０，４１，４２，４３は弾性膜３８と研磨ヘッド本体１０によって形成されている。中央の圧力室４０は円形であり、他の圧力室４１，４２，４３は環状である。これらの圧力室４０，４１，４２，４３は、同心上に配列されている。

　圧力室４０，４１，４２，４３にはそれぞれ気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４が接続されている。気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の一端は、研磨装置が設置されている工場に設けられたユーティリティとしての圧縮気体供給源（図示せず）に接続されている。気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の内部には圧縮気体の流路が形成されている。気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の一部は研磨ヘッド９の内部（具体的には、研磨ヘッド本体１０の内部）を延びており、圧縮空気等の圧縮気体は、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を通じて圧力室４０，４１，４２，４３に供給されるようになっている。

　圧力室４２に連通する気体移送ラインＦ３は、図示しない真空ラインに接続されており、圧力室４２内に真空を形成することが可能となっている。圧力室４２を構成する、弾性膜３８の部位には開口が形成されており、圧力室４２に真空を形成することによりウェハＷが研磨ヘッド９に吸着保持される。また、この圧力室４２に圧縮気体を供給することにより、ウェハＷが研磨ヘッド９からリリースされる。弾性膜３８は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成されている。

　リテーナリング３６は、弾性膜３８の周囲に配置されており、研磨パッド２の研磨面２ａに接触する環状の部材である。リテーナリング３６は、押圧面３８ａおよびウェハＷの外周縁を囲むように配置されており、ウェハＷの研磨中にウェハＷが研磨ヘッド９から飛び出してしまうことを防止する。

　ドライブリング５０は、リテーナリング３６の上面に固定されており、ドライブリング５０の上部は、環状のリテーナリング押圧機構４５に連結されている。リテーナリング押圧機構４５は、ドライブリング５０を介してリテーナリング３６の上面全体に下向きの荷重を与え、これによりリテーナリング３６の下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。

　リテーナリング押圧機構４５は、ドライブリング５０の上部に固定された環状のピストン４６と、ピストン４６の上面に接続された環状のローリングダイヤフラム４８とを備えている。ローリングダイヤフラム４８の内部には圧力室（リテーナリング圧力室）４９が形成されている。圧力室４９は、気体移送ラインＦ５を介して上記圧縮気体供給源に連結されている。圧縮気体は、気体移送ラインＦ５を通じて圧力室４９内に供給される。

　上記圧縮気体供給源から圧力室４９に圧縮気体を供給すると、ローリングダイヤフラム４８がピストン４６を下方に押し下げ、ピストン４６はドライブリング５０を押し下げ、さらにドライブリング５０はリテーナリング３６の全体を下方に押し下げる。このようにして、リテーナリング押圧機構４５は、リテーナリング３６の下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。

　気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は、研磨ヘッドシャフト１１に取り付けられたロータリージョイント２５を経由して延びている。圧力室４０，４１，４２，４３，４９に連通する気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５には、それぞれ圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５が設けられている。圧縮気体供給源からの圧縮気体は、圧力レギュレータＲ１～Ｒ５を通って圧力室４０～４３、および圧力室４９内にそれぞれ独立に供給される。圧力レギュレータＲ１～Ｒ５は、圧力室４０～４３、および圧力室４９内の圧縮気体の圧力を調節するように構成されている。圧力レギュレータＲ１～Ｒ５は、動作制御部７に電気的に接続されており、圧力レギュレータＲ１～Ｒ５の動作は、動作制御部７によって制御される。

　圧力レギュレータＲ１～Ｒ５は、圧力室４０～４３、および圧力室４９の内部圧力を互いに独立して変化させることが可能であり、これにより、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、およびエッジ部に対する研磨圧力、およびリテーナリング３６の研磨パッド２への押圧力を独立に調節することができる。気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は大気開放弁（図示せず）にもそれぞれ接続されており、圧力室４０～４３、および圧力室４９を大気開放することも可能である。本実施形態では、弾性膜３８は、４つの圧力室４０～４３を形成するが、一実施形態では、弾性膜３８は４つよりも少ない、または４つよりも多い圧力室を形成してもよい。

　図２に示すように、基板保持装置１は、電力を発生させる発電装置５５と、ウェハＷの研磨状態を間接的に表す物理量を測定する研磨状態測定センサ５２と、研磨状態測定センサ５２が測定した物理量の測定値を送信する無線ユニット６８を、さらに備えている。発電装置５５は、研磨ヘッド９および研磨ヘッドシャフト１１を含む回転系４内で電力を発生させるように構成されている。回転系４は、研磨ヘッド９および研磨ヘッド９と一体に、研磨ヘッド９の軸心を中心に回転可能に構成された構成要素の集合体である。回転系４は、研磨ヘッド９および研磨ヘッドシャフト１１を少なくとも含む。本実施形態では、発電装置５５、研磨状態測定センサ５２、および無線ユニット６８は、回転系４の一部を構成している。

　ウェハＷの研磨状態を間接的に表す物理量の例として、研磨ヘッド９の温度、研磨ヘッド９の周囲温度、上記圧縮気体の圧力および流量、研磨中の音圧、研磨ヘッド９の振動、研磨ヘッド９の歪などが挙げられる。研磨状態測定センサ５２の例として、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、音センサ、振動センサ、歪センサなどが挙げられる。

　本実施形態では、発電装置５５は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発生させる装置であり、風力を利用して電力を発生させる風力発電装置である。基板保持装置１は、気体移送ラインＦ６をさらに備えている。気体移送ラインＦ６の一端は、研磨装置が設置されている工場に設けられたユーティリティとしての圧縮気体供給源（図示せず）に接続されており、他端は、大気開放されている。気体移送ラインＦ６の少なくとも一部は、研磨ヘッドシャフト１１内および研磨ヘッド９の内部（具体的には、研磨ヘッド本体１０の内部）を延びており、気体移送ラインＦ６は、研磨ヘッドシャフト１１に取り付けられたロータリージョイント２５を経由して延びている。言い換えれば、気体移送ラインＦ６は、非回転系からロータリージョイント２５を経由して回転系４に向かって延びている。

　発電装置５５は気体移送ラインＦ６に接続されており、気体移送ラインＦ６には圧力レギュレータＲ６が設けられている。気体移送ラインＦ６の内部には圧縮気体の流路が形成されており、圧縮気体供給源からの圧縮気体は、圧力レギュレータＲ６および発電装置５５を通って大気に放出される。圧力レギュレータＲ６は、気体移送ラインＦ６内の圧縮気体の圧力を調節するように構成されている。圧力レギュレータＲ６は、動作制御部７に電気的に接続されており、圧力レギュレータＲ６の動作は、動作制御部７によって制御される。本実施形態では、発電装置５５は、研磨ヘッド９に設けられている。具体的には、発電装置５５は、研磨ヘッド本体１０の内部に配置されている。

　図３は、発電装置５５の模式図である。発電装置５５は、モータ５７と、圧縮気体を受けるファン６０と、モータ５７およびファン６０を内部に収容するケーシング６３を備えている。ファン６０およびモータ５７は、複数の固定部材６２を介してケーシング６３の内面に固定されている。

　ファン６０は、モータ５７の回転軸５８に固定されており、回転軸５８と同心状に配置されている。ケーシング６３には、吸気口６５ａおよび排気口６５ｂが形成されており、圧縮気体供給源からの圧縮気体は、吸気口６５ａからケーシング６３の内部に流入し、排気口６５ｂから排気される。排気口６５ｂから排気された圧縮気体は、気体移送ラインＦ６（図２参照）を通って大気に放出される。

　モータ５７の回転軸５８は、圧縮気体の流れ方向に延びている。ファン６０が、ケーシング６３の内部に流入した圧縮気体を受けるとファン６０および回転軸５８が回転する。回転軸５８が回転することにより、モータ５７は電力を発生する。すなわち、発電装置５５は、気体移送ラインＦ６を流れる圧縮気体を利用して電力を発生させるように構成されている。

　発電装置５５に供給される圧縮気体は、研磨ヘッドの冷却も兼ねている。研磨時の摩擦熱や化学反応に伴う発熱で研磨ヘッド９は温度が上昇し、研磨ヘッド９の一部の部品は熱膨張し、変形する。特にリテーナリング３６に関しては研磨パッド２への当たり方でウェハＷの外周部の研磨レートが変化するため、温度を一定に保つことは重要である。具体的には、気体移送ラインＦ６は、研磨ヘッド本体１０内でリテーナリング３６等の冷却の必要な部品（冷却が必要な部品のいくつかは図示せず）に接触しながら、または冷却の必要な部品の近傍を延びながら発電装置５５に接続される。

　一実施形態では、発電装置５５は、排気される圧縮気体を通過させるフィルタを備えていてもよい。発電装置５５を通過した圧縮気体には、モータ５７のブラシ（図示せず）などで発生するパーティクルが混入する場合があり、パーティクルを含んだ圧縮気体が大気に放出されると、パーティクルが研磨パッド２に落下するおそれがある。圧縮気体をフィルタを介して排気することにより、研磨パッド２へのパーティクルの落下を防止することができる。

　図２に示すように、研磨状態測定センサ５２は、研磨ヘッド９に設けられている。具体的には、研磨状態測定センサ５２は、圧力室４０内に配置されており、研磨ヘッド本体１０の下部に固定されている。本実施形態では、研磨状態測定センサ５２は、研磨ヘッド９の温度および／または研磨ヘッド９の周囲温度を測定する温度センサである。一実施形態では、研磨状態測定センサ５２は、研磨中の音圧を測定する音センサでもよく、研磨中に発生する研磨ヘッド９の振動を測定する振動センサであってもよい。音センサの例として、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサや、音響センサが挙げられる。振動センサの例として加速度センサが挙げられる。このようなセンサは市場で入手可能である。

　研磨状態測定センサ５２が回転系４の一部を構成する限りにおいて研磨状態測定センサ５２の位置は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、研磨状態測定センサ５２は、研磨ヘッド９の外周面に固定されていてもよい。ウェハＷの研磨中は、ウェハＷと研磨パッド２との摩擦などによる摩擦熱や、ウェハＷと研磨液（スラリー）との化学反応による化学反応熱が発生するため、研磨状態測定センサ５２が温度センサの場合、研磨状態測定センサ５２は、ウェハＷの近傍に配置されることが好ましい。

　さらに一実施形態では、研磨状態測定センサ５２は、図４に示すように、圧力室４０，４１，４２，４３，４９のいずれかに供給される圧縮気体の圧力を測定する圧力センサであってもよく、圧力室４０，４１，４２，４３，４９のいずれかに供給される圧縮気体の流量を測定する流量センサであってもよい。本実施形態では、基板保持装置１は複数の研磨状態測定センサ５２を備えており、複数の研磨状態測定センサ５２は、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５にそれぞれ接続されている。具体的には、各研磨状態測定センサ５２は、圧縮気体の流れ方向に関してロータリージョイント２５の下流側に配置されている。

　以下、本明細書では、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５に接続される複数の研磨状態測定センサ５２をそれぞれ、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５と呼ぶことがある。一実施形態では、基板保持装置１は、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５のうちの少なくとも１つを備えていてもよい。さらに一実施形態では、基板保持装置１は、圧力センサとしての研磨状態測定センサ５２と流量センサとしての研磨状態測定センサ５２の両方を備えていてもよい。

　さらに一実施形態では、研磨状態測定センサ５２は、図５に示すように研磨ヘッド９の歪を測定する歪センサであってもよい。本実施形態の一例では、研磨状態測定センサ５２は、リテーナリング３６の外周に取り付けられている。研磨中、ウェハＷは、リテーナリング３６の下流側に接触する。これにより、研磨中にウェハＷと研磨パッド２との間で発生する摩擦力がリテーナリング３６に作用し、リテーナリング３６が歪む。本実施形態の一例では、研磨状態測定センサ５２は、このリテーナリング３６の歪を測定する。一実施形態では、研磨状態測定センサ５２は、研磨中の研磨ヘッド９の温度上昇に伴う研磨ヘッド９の一部の部品の熱膨張による研磨ヘッド９の一部の歪を測定してもよい。この場合、歪センサとしての研磨状態測定センサ５２は、研磨ヘッド９の熱膨張の影響を受けやすい箇所に接触して、または研磨ヘッド９の熱膨張の影響を受けやすい箇所に近接して配置される。このような歪センサは、歪を感知することができる圧電素子や金属抵抗体などの素子を備えている。

　図２に示すように、無線ユニット６８は、無線ユニット本体６９と、アンテナ７３を備えている。無線ユニット６８は、研磨ヘッド９に設けられている。具体的には、無線ユニット本体６９は、研磨ヘッド本体１０の内部に配置されているが、無線ユニット６８が回転系４の一部を構成する限りにおいて無線ユニット６８の位置は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、無線ユニット６８は、研磨ヘッド９の外周面に固定されていてもよい。

　発電装置５５は、研磨状態測定センサ５２および無線ユニット６８に接続されており、発電装置５５は、研磨状態測定センサ５２および無線ユニット６８に電力を供給する。言い換えれば、発電装置５５が発生させた電力は、研磨状態測定センサ５２および無線ユニット６８の駆動に使用される。

　研磨状態測定センサ５２は、物理量の測定値を無線ユニット６８に送信する。無線ユニット６８は、無線信号の送受信機能を有し、動作制御部７との間で無線通信によって研磨状態測定センサ５２から出力された物理量の測定値を動作制御部７に送信する。無線ユニット本体６９は、研磨状態測定センサ５２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ７０と、研磨状態測定センサ５２から出力された物理量の測定値を含む測定データを圧縮するＣＰＵ（中央処理装置）７２と、無線信号の送受信を行う送受信機７１を備えている。アンテナ７３は、送受信機７１に接続されており、上記物理量の測定値は、アンテナ７３を介して動作制御部７に送信される。

　動作制御部７は、研磨状態測定センサ５２が測定した物理量の測定値に基づいて、研磨状態の判定や、研磨終点の決定を行う。例えば、研磨中のウェハＷと研磨パッド２との摩擦によって発生する音や、研磨ヘッド９の振動は、研磨状態（例えば、研磨面２ａの状態や、ウェハＷの膜の状態）によって変化する。したがって、一実施形態では、動作制御部７は研磨状態測定センサ５２によって測定された音圧の変化や振動の変化に基づいて研磨終点を決定してもよい。一実施形態では、動作制御部７は、研磨状態測定センサ５２で測定された物理量（温度、振動、音圧、振動、歪）を予め定められたしきい値と比較し、上記物理量が予め定められたしきい値よりも大きいときに、研磨状態が異常であると判定してもよい。

　さらに一実施形態では、動作制御部７は、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の圧力の測定値に基づいて、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５に指令を発し、圧力室４０，４１，４２，４３，４９内の圧縮気体の圧力を調整させてもよい。さらに一実施形態では、動作制御部７は、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の流量の測定値に基づいて、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５のそれぞれに接続された流量制御弁（図示せず）に指令を発し、圧力室４０，４１，４２，４３，４９に供給される圧縮気体の流量を制御させてもよい。これにより、研磨ヘッド９は、安定してウェハＷを研磨面２ａに押し付けることができる。

　リテーナリング３６に作用する摩擦力は、研磨状態（例えば、研磨面２ａの状態や、ウェハＷの膜の状態）によって変化する。したがって、一実施形態では、動作制御部７は研磨状態測定センサ５２によって測定された歪の変化に基づいて研磨終点を決定してもよい。さらに一実施形態では、動作制御部７は、歪の周期的な変化に基づいてウェハＷの位相を決定してもよい。

　無線ユニット６８は、また動作制御部７からの指令を含む信号を受信するようにも構成されている。このような指令の一例として、研磨状態測定センサ５２の動作を停止する指令が挙げられる。一実施形態では、研磨状態測定センサ５２が物理量の測定値を送信する機能を有している場合、無線ユニット６８を省略してもよい。

　図６は、基板保持装置１の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図６に示すように、本実施形態の基板保持装置１は、発電装置５５が発生させた電力を蓄える蓄電器７５をさらに備えている。蓄電器７５は、発電装置５５に接続されており、発電装置５５は、電力を発生させて、蓄電器７５を充電する。

　蓄電器７５は、研磨ヘッド９に設けられており、蓄電器７５は、回転系４の一部を構成する。具体的には、蓄電器７５は、研磨ヘッド本体１０の内部に配置されているが、蓄電器７５が回転系４の一部を構成する限りにおいて蓄電器７５の位置は、本実施形態に限定されない。

　蓄電器７５は、研磨状態測定センサ５２および無線ユニット６８に接続されており、蓄電器７５に蓄えられた電力を研磨状態測定センサ５２および無線ユニット６８に供給可能に構成されている。したがって、研磨装置の運転開始時のように発電装置５５が十分な電力を発生させていないときでも安定して研磨状態測定センサ５２および無線ユニット６８に電力を供給することができる。蓄電器７５の例として、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、およびキャパシタが挙げられる。本実施形態の構成は、図４および図５を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

　一例として、無線ユニット６８の消費電力は約０．５Ｗであり、研磨状態測定センサ５２の消費電力は約０．５Ｗであるので、蓄電池７５への充電電力を１Ｗとすると、合計２Ｗの発電容量が必要となる。

　一実施形態では、図７に示すように、基板保持装置１は蓄電器７５の充電量（蓄電器７５の電圧）を測定する電圧計７６を備えていてもよい。電圧計７６は、無線ユニット６８に接続され、電圧計７６で測定された電圧の測定値（蓄電器７５の電圧、すなわち蓄電器７５の充電量）は動作制御部７に送信される。

　一実施形態では、動作制御部７は、電圧計７６で測定された電圧の測定値（蓄電器７５の充電量）に基づいて、研磨状態測定センサ５２に指令を発してもよい。例えば、動作制御部７は、蓄電器７５の充電量を予め定められたしきい値と比較し、蓄電器７５の充電量が予め定められたしきい値よりも小さい場合は、消費電力を抑えるために研磨状態測定センサ５２に指令を発して研磨状態測定センサ５２の動作を停止させてもよい。

　図８は、基板保持装置１のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、基板保持装置１は、気体移送ラインＦ６と、圧力レギュレータＲ６を備えていない。本実施形態の発電装置５５は、回転系４側に配置された回転系側コイル７８と、回転系側コイル７８の外側に配置された固定子（ステータ）７９と、電力線８２ａ，８２ｂを介して固定子７９に接続された電源８１を備えている。

　本実施形態では、電源８１は、研磨ヘッド揺動アーム１６の内部に配置されているが、電源８１の位置は本実施形態に限定されない。電源８１は、動作制御部７に電気的に接続されており、電源８１の動作は動作制御部７によって制御される。

　回転系側コイル７８は、研磨ヘッドシャフト１１に固定されており、研磨ヘッドシャフト１１の周囲を囲んでいる。回転系側コイル７８は、回転系４の一部を構成している。回転系側コイル７８は複数のコイルの集合体である。固定子７９は回転系側コイル７８を囲むように配置されており、回転系側コイル７８と固定子７９は互いに離間している。具体的には、固定子７９は、研磨ヘッド揺動アーム１６に固定されている。回転系側コイル７８は、研磨ヘッドシャフト１１と一体に回転するが、研磨ヘッド揺動アーム１６は回転しない。すなわち、固定子７９は、回転系４の一部を構成せず、研磨ヘッド揺動アーム１６に対する固定子７９の相対的な位置は変化しない。

　固定子７９は、固定子７９と回転系側コイル７８との間に磁界を形成するように構成されている。具体的には、固定子７９は、ステータコア７９ａと、ステータコア７９ａに巻かれた固定子側コイル７９ｂとを備えている。固定子側コイル７９ｂは複数のコイルの集合体である。固定子側コイル７９ｂは、電力線８２ａ，８２ｂに接続されており、電源８１から電力線８２ａ，８２ｂを介して固定子側コイル７９ｂに電流を流すことにより、固定子７９と回転系側コイル７８との間に磁界が形成される。本実施形態の固定子７９は、いわゆる電磁石である。固定子７９を電磁石とすることで、固定子７９に電力が供給されていない状態では磁界が発生しないため、メンテナンス時の工具が磁力によって固定子７９に引き寄せられる等のリスクを回避することができる。

　固定子７９と回転系側コイル７８との間に磁界が形成されている状態で、研磨ヘッドシャフト１１を回転させることにより、回転系側コイル７８は固定子７９が形成する磁界の中を移動する。これにより、電磁誘導が発生し、回転系側コイル７８に電流が流れる（回転系側コイル７８に電力が発生する）。すなわち、本実施形態の発電装置５５は、固定子７９が形成する磁界と、回転系側コイル７８との回転によって発生する電磁誘導を利用して電力を発生させる発電装置である。

　上述のように、回転系側コイル７８は、回転系４の一部を構成している。したがって、本実施形態においても、発電装置５５は、回転系４内で電力を発生させる。一実施形態では、図９に示すように、固定子７９は、永久磁石でもよい。この場合、基板保持装置１は、電源８１を備えなくてもよい。

　さらに一実施形態では、図１０に示すように、基板保持装置１は、回転系側コイル７８および固定子７９の下方に配置された電磁シールド８３を備えていてもよい。電磁シールド８３は、回転系側コイル７８および固定子７９の下方で研磨ヘッドシャフト１１を囲むように配置されており、回転系側コイル７８および固定子７９の下方への電磁波を遮断するように構成されている。これにより、渦電流センサを用いてウェハＷの膜圧を測定する場合に、発電装置５５の電磁波が渦電流センサに与える悪影響を防止することができる。本実施形態の構成は、図９を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

　さらに一実施形態では、動作制御部７は、回転速度検出器２３から研磨ヘッド用モータ１８の回転速度（すなわち、研磨ヘッド９の回転速度）の測定値を受け取り、研磨ヘッド用モータ１８の回転速度に基づいて、電源８１から固定子側コイル７９ｂに供給される電流を制御してもよい。例えば、動作制御部７は、上記回転速度と、予め定められた下限しきい値を比較し、上記回転速度が下限しきい値よりも小さいときは、電源８１に指令を発し、固定子側コイル７９ｂに供給する電流を増加させてもよく、動作制御部７は、上記回転速度と、予め定められた上限しきい値を比較し、上記回転速度が上限しきい値よりも大きいときは、電源８１に指令を発し、固定子側コイル７９ｂに供給する電流を減少させてもよい。これにより、回転系４内で発生される電力を均一にすることが可能となり、安定した電力の供給が可能となる。

　図８乃至図１０を参照して説明した実施形態の構成は、図４乃至図７を参照して説明した実施形態にも適用することができる。一実施形態では、動作制御部７は、電圧計７６（図７参照）で測定された電圧の測定値（蓄電器７５の充電量）に基づいて、電源８１から固定子側コイル７９ｂに供給される電流を制御してもよい。例えば、動作制御部７は、蓄電器７５の充電量と、予め定められたしきい値を比較し、上記回転速度が上記しきい値よりも小さいときは、電源８１に指令を発し、固定子側コイル７９ｂに供給する電流を増加させてもよい。

　図１１は、基板保持装置１のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、基板保持装置１は、気体移送ラインＦ６と、圧力レギュレータＲ６を備えていない。本実施形態では、発電装置５５は、振動エネルギーを利用した発電装置である。具体的には、本実施形態の発電装置５５は、研磨中の振動を利用して回転系４内で電力を発生させる振動発電装置である。発電装置５５は、振動による圧力を電力に変換する圧電素子８５を備えている。本実施形態においても、発電装置５５は、回転系４内で電力を発生させる。

　発電装置５５は、研磨ヘッド９に設けられている。具体的には、発電装置５５は、研磨ヘッド本体１０の内部に配置されている。本実施形態の発電装置５５は、回転系４の一部を構成している。発電装置５５が回転系４の一部を構成する限りにおいて、振動発電装置としての発電装置５５の位置は本実施形態に限定されない。一実施形態では、発電装置５５は、研磨ヘッド本体１０の上面に固定されていてもよい。本実施形態の構成は、図４乃至図７を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

　図１２は、基板保持装置１のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、基板保持装置１は、気体移送ラインＦ６と、圧力レギュレータＲ６を備えていない。本実施形態では、発電装置５５は、熱エネルギーを利用した発電装置である。具体的には、本実施形態の発電装置５５は、ウェハＷと研磨パッド２との摩擦などによる摩擦熱や、ウェハＷと研磨液（スラリー）との化学反応による化学反応熱などの研磨中に発生する熱を利用して回転系４内で電力を発生させる熱発電装置である。

　発電装置５５は、ゼーベック効果によって熱エネルギーを電気エネルギーに変換するゼーベック素子８７を備えている。本実施形態においても、発電装置５５は、回転系４内で電力を発生させる。発電装置５５は、研磨ヘッド９に設けられている。具体的には、発電装置５５は、研磨ヘッド９の外側に配置されている。より具体的には、発電装置５５は、研磨ヘッド本体１０の上面に固定されている。研磨中に発生する熱により、研磨中、研磨ヘッド９の温度は上昇する。ゼーベック素子８７は、研磨中の研磨ヘッド９の温度と、大気の温度との温度差を電圧に変換する。これにより、発電装置５５は電力を発生させる。

　本実施形態の発電装置５５は、回転系４の一部を構成している。熱発電装置としての発電装置５５の位置は、研磨ヘッド９の外側かつ研磨ヘッド９に接触して配置される限りにおいて、本実施形態に限定されない。本実施形態の構成は、図４乃至図７を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

　図１３は、基板保持装置１のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、基板保持装置１は、気体移送ラインＦ６と、圧力レギュレータＲ６を備えていない。本実施形態では、発電装置５５は、光エネルギーを利用した発電装置（光発電装置）である。本実施形態の発電装置５５は、光電変換素子８８と、光電変換素子８８に光を照射する光源８９を備えている。

　光源８９から光電変換素子８８に光を照射することによって、光電変換素子８８は、光源８９からの光エネルギーを電気エネルギーに変換する。これにより、発電装置５５は、電力を発生させる。光電変換素子８８の一例として、太陽電池が挙げられる。

　本実施形態においても、発電装置５５は、回転系４内で電力を発生させる。光電変換素子８８は、研磨ヘッド９に設けられている。具体的には、発電装置５５は、研磨ヘッド９の外側に配置されている。より具体的には、発電装置５５は、研磨ヘッド本体１０の上面に固定されている。光電変換素子８８は、回転系４の一部を構成している。一方、光源８９は研磨ヘッド９の外側に配置されており、その位置は固定されている。したがって、光源８９は、回転系４の一部を構成しない。光源８９は、研磨ヘッド本体１０の上面全体を照射可能に構成されている。したがって、研磨中の光電変換素子８８の位置に関わらず、光電変換素子８８に光を照射することができる。本実施形態の構成は、図４乃至図７を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

　図１４は、基板保持装置１のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、基板保持装置１は、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５の内部に形成された圧縮気体の流路を開閉する開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５をさらに備えている。開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は、電気で駆動する（電力を必要とする）弁であり、開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の一例として電磁弁が挙げられる。開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５にそれぞれ取り付けられている。

　開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は、圧縮気体の流れ方向においてロータリージョイント２５の下流側に配置されている。したがって、開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は、回転系４の一部を構成する。開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は、発電装置５５に接続されており、発電装置５５は、開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５に電力を供給する。言い換えれば、発電装置５５が発生させた電力は、開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の動作に使用される。開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は、無線ユニット６８に接続されている。一実施形態では、開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の動作は動作制御部７によって制御される。本実施形態の構成は、図４乃至図１３を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

　図１５は、基板保持装置１のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図７を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の基板保持装置１は、研磨ヘッド９に設けられた回転系側制御部９１をさらに備えている。回転系側制御部９１は、発電装置５５に接続されており、発電装置５５が発生させた電力は、回転系側制御部９１の動作に使用される。

　回転系側制御部９１は、回転系４の一部を構成している。回転系側制御部９１は、研磨ヘッド本体１０の内部に配置されている。回転系側制御部９１は、回転系４の一部を構成している。回転系側制御部９１が回転系４を構成する限りにおいて、回転系側制御部９１の位置は本実施形態に限定されない。

　回転系側制御部９１は、プログラムが格納された記憶装置９１ａ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９１ｂを備えている。処理装置９１ｂは、記憶装置９１ａに格納されているプログラムに含まれる命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置９１ａは、処理装置９１ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。回転系側制御部９１は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。

　回転系側制御部９１は、電圧計７６に接続されており、電圧計７６は電圧の測定値（蓄電器７５の充電量）を回転系側制御部９１に送信する。回転系側制御部９１は、蓄電器７５の充電量に基づいてエネルギー管理を行う。一実施形態では、回転系側制御部９１は、蓄電器７５の充電量を予め定められたしきい値と比較し、蓄電器７５の充電量が予め定められたしきい値よりも小さい場合は、消費電力を抑えるために研磨状態測定センサ５２に指令を発して研磨状態測定センサ５２の動作を停止させてもよい。

　本実施形態の構成は、図１乃至図６および図８乃至図１４を参照して説明した実施形態にも適用することができる。回転系側制御部９１は、無線ユニット６８に接続されている。回転系側制御部９１は、本体側（基板保持装置１の回転系４を除く部分）との無線通信により、本体側の発電に関わる制御を行ってもよい。例えば、回転系側制御部９１は、研磨ヘッド用モータ１８の回転速度を決定し、決定した回転速度を研磨ヘッド用モータ１８に送信してもよい。さらに一実施形態では、回転系側制御部９１は、蓄電器７５の充電量に基づいて電源８１から固定子側コイル７９ｂに供給される電流を制御してもよい。動作制御部７は、蓄電器７５の充電量と、予め定められたしきい値を比較し、上記回転速度が上記しきい値よりも小さいときは、電源８１（図８参照）に指令を発し、固定子側コイル７９ｂに供給する電流を増加させてもよい。

　さらに一実施形態では、回転系側制御部９１は、回転速度検出器２３から研磨ヘッド用モータ１８の回転速度（すなわち、研磨ヘッド９の回転速度）の測定値を受け取り、研磨ヘッド用モータ１８の回転速度に基づいて、電源８１から固定子側コイル７９ｂに供給される電流を制御してもよい。例えば、回転系側制御部９１は、上記回転速度と、予め定められた下限しきい値を比較し、上記回転速度が下限しきい値よりも小さいときは、電源８１に指令を発し、固定子側コイル７９ｂに供給する電流を増加させてもよく、回転系側制御部９１は、上記回転速度と、予め定められた上限しきい値を比較し、上記回転速度が上限しきい値よりも大きいときは、電源８１に指令を発し、固定子側コイル７９ｂに供給する電流を減少させてもよい。

　上述したように、図１乃至図１５を参照して説明した各実施形態の発電装置５５の少なくとも一部は、回転系４の一部を構成している。図１乃至図１５を参照して説明した発電装置５５は、研磨ヘッド９と一体に回転する部品（研磨状態測定センサ５２や開閉弁Ｖ１～Ｖ５など）に供給する電力を、回転系４内で発生させる。したがって、研磨ヘッド９と一体に回転し、かつ電力を必要とする部品に容易に電力を供給することができる。また、ロータリージョイント２５を介して上記部品に電力を供給した場合の、ロータリージョイント２５のロータリーコネクタの接触不良、ロータリーコネクタの故障、漏電等のリスクを回避することができる。

　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。

　本発明は、ウェハなどの基板を保持する基板保持装置に利用可能であり、特に研磨装置に使用される基板保持装置に利用可能である。

　１　　　基板保持装置
　２　　　研磨パッド
　２ａ　　研磨面
　３　　　研磨テーブル
　３ａ　　テーブル軸
　４　　　回転系
　５　　　研磨液供給ノズル
　７　　　動作制御部
　９　　　研磨ヘッド
１０　　　研磨ヘッド本体
１１　　　研磨ヘッドシャフト
１２　　　回転筒
１３　　　テーブル回転モータ
１４　　　タイミングプーリ
１６　　　研磨ヘッド揺動アーム
１８　　　研磨ヘッド用モータ
１９　　　タイミングベルト
２０　　　タイミングプーリ
２１　　　支軸
２３　　　回転速度検出器
２５　　　ロータリージョイント
２６　　　軸受
２７　　　上下動機構
２８　　　ブリッジ
２９　　　支持台
３０　　　支柱
３２　　　ボールねじ
３２ａ　　ねじ軸
３２ｂ　　ナット
３４　　　サーボモータ
３６　　　リテーナリング
３８　　　弾性膜
３８ａ　　押圧面
４０～４３　　圧力室
４５　　　リテーナリング押圧機構
４６　　　ピストン
４８　　　ローリングダイヤフラム
４９　　　圧力室（リテーナリング圧力室）
５０　　　ドライブリング
５２　　　研磨状態測定センサ
５５　　　発電装置
５７　　　モータ
５８　　　回転軸
６０　　　ファン
６２　　　固定部材
６３　　　ケーシング
６５ａ　　吸気口
６５ｂ　　排気口
６８　　　無線ユニット
６９　　　無線ユニット本体
７０　　　ＡＤコンバータ
７１　　　送受信機
７２　　　ＣＰＵ
７３　　　アンテナ
７５　　　蓄電器
７６　　　電圧計
７８　　　回転系側コイル
７９　　　固定子
７９ａ　　ステータコア
７９ｂ　　固定子側コイル
８１　　　電源
８２ａ，８２ｂ　　電力線
８３　　　電磁シールド
８５　　　圧電素子
８７　　　ゼーベック素子
８８　　　光電変換素子
８９　　　光源
９１　　　回転系側制御部
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６　　気体移送ライン
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５　　開閉弁

Claims

　基板を研磨する研磨装置に使用される基板保持装置であって、
　前記基板を研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
　前記ヘッドに連結された研磨ヘッドシャフトと、
　前記研磨ヘッドおよび前記研磨ヘッドシャフトを少なくとも含む回転系内で電力を発生させる発電装置と、を備えている、基板保持装置。
　前記研磨ヘッドの内部を延びる気体移送ラインをさらに備え、
　前記発電装置は、前記気体移送ラインに接続されており、
　前記発電装置は、前記気体移送ラインを流れる圧縮気体を利用して電力を発生させる風力発電装置である、請求項１に記載の基板保持装置。
　前記発電装置は、
　前記回転系の一部を構成する回転系側コイルと、
　前記回転側コイルの外側に配置され、かつ前記回転系側コイルとの間に磁界を形成する固定子を備え、
　前記発電装置は、前記固定子が形成する磁界と、前記回転系側コイルの回転とによって発生する電磁誘導を利用して電力を発生させる発電装置である、請求項１に記載の基板保持装置。
　前記発電装置の少なくとも一部は、前記回転系の一部を構成し、
　前記発電装置は、振動エネルギー、熱エネルギー、または光エネルギーのいずれかを利用した発電装置である、請求項１に記載の基板保持装置。
　前記発電装置が発生させた電力を蓄える蓄電器をさらに備えている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板保持装置。
　前記蓄電器は、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、またはキャパシタのいずれかである、請求項５に記載の基板保持装置。
　前記回転系の一部を構成する研磨状態測定センサをさらに備え、
　前記発電装置は、前記研磨状態測定センサに電力を供給するように構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板保持装置。
　前記研磨状態測定センサは、研磨ヘッドの温度および／または研磨ヘッドの周囲温度を測定する温度センサ、研磨中の音圧を測定する音センサ、前記研磨ヘッドの振動を測定する振動センサ、前記研磨ヘッドに形成された圧力室に供給される圧縮気体の圧力を測定する圧力センサ、前記圧縮気体の流量を測定する流量センサ、または前記研磨ヘッドの歪を測定する歪センサのいずれかである、請求項７に記載の基板保持装置。
　前記研磨ヘッドに形成された圧力室に供給される圧縮気体の流路を開閉する開閉弁をさらに備え、
　前記発電装置は、前記開閉弁に電力を供給するように構成されており、
　前記開閉弁は、前記回転系の一部を構成している、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板保持装置。
　前記研磨状態測定センサが測定した物理量の測定値を、前記研磨装置の動作制御部に送信する無線ユニットをさらに備え、
　前記無線ユニットは、前記回転系の一部を構成している、請求項７または８に記載の基板保持装置。