(57)【要約】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。
2004094105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項４】
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５】
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。
【発明の詳細な説明】
【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（例えば半導体ウエハ）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ヘッドに取り付けて構成される。研磨パッドは研磨ヘ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、研磨ヘ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１１−４８１３８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ヘ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、研磨体が研磨ヘ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、研磨体が研磨ヘッドに吸着されていない状態での真空管路内圧力が−８０ｋＰａ程度、研磨体が研磨ヘッドに吸着されている状態での真空管路内圧力が−３０ｋＰａ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−６０ｋＰａ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ヘ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ヘッ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ぐ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ヘッドに吸着保持されているが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、研磨ヘ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った。
【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ＣＭＰ装置における要部構成図である。
図２は、上記ＣＭＰ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ＣＭＰ装置１を示している。なお、ＣＭＰ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ＣＭＰ装置と称する。また、本実施形態に示すＣＭＰ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ＣＭＰ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ＣＭＰ装置１は被研磨物である半導体ウエハＷを水平姿勢に保持する定盤１０と、この定盤１０に保持された半導体ウエハＷの被研磨面（ここでは上面）と対向する面に研磨パッド３４が取り付けられた研磨工具２０とを備えて構成されている。定盤１０は垂直方向に延びた回転支柱１２の上端に取り付けられており、回転支柱１２を垂直軸まわりに回転させることにより定盤１０を水平面内で回転させることができるようになっている。定盤１０内には定盤１０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エハ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、半導体ウエハＷを定盤１０の上面側に固定保持できるようになっている。
研磨工具２０はプレート状の研磨体３０と、この研磨体３０の取り付け面４２ａを有する研磨ヘッド４０とからなり、研磨体３０は平板状のプレート部材３２と、このプレート部材３２の下面に取り付けられた上記研磨パッド３４とからなっている。研磨ヘッド４０は円筒状の胴部４２とこの胴部４２の上方に取り付けられて垂直方向に延びた軸部４４とからなり、胴部４２の下面にはプレート部材３２と接触する上記取り付け面４２ａが形成されている。
図１に示すように、研磨ヘッド４０の胴部４２及び軸部４４内には、取り付け面４２ａ上に開口を有する第１管路４６が設けられている。この第１管路４６は研磨工具２０の外部に設けられた真空源６０と繋がる第２管路４８に接続されている。プレート部材３２の下面３２ａは精度良く平坦化されており、研磨パッド３４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３４は不織布やウレタン等を原材料として構成されており、プレート部材３２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３４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３２の下面に着脱自在に取り付けられる。
研磨ヘッド４０を構成する軸部４４は、図示しない複数のモータにより移動可能な構成を有しており、定盤１０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っている。
このような構成のＣＭＰ装置１を用いて半導体ウエ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エハＷを定盤１０の上面に吸着させる。これにより半導体ウエハＷは被研磨面が上方に向くように定盤１０に保持された状態となる。半導体ウエハＷはその中心が定盤１０の回転中心と一致するように設置される。半導体ウエハＷが定盤１０に保持されたら定盤１０を半導体ウエハＷとともに水平面内で回転させる。続いて上述のモータを作動させて研磨ヘッド４０の軸部４４を軸まわりに回転させ、研磨工具２０全体を回転させる（これにより研磨パッド３４が水平面内で回転する）。研磨工具２０が回転を始めたら、研磨工具２０全体を降下させ、研磨パッド３４を半導体ウエハＷの被研磨面に上方から接触させる。研磨パッド３４が半導体ウエハＷの被研磨面と接触して半導体ウエハＷの研磨が始まったら、研磨工具２０全体を半導体ウエハＷと研磨パッド３４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、この半導体ウエハ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）を半導体ウエハＷの被研磨面上に供給する。このように、定盤１０に保持された半導体ウエハ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エハＷ自身の回転運動と研磨工具２０の（すなわち研磨パッド３４の）回転及び揺動運動とにより全体が満遍なく研磨され、半導体ウエハ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３４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３４の交換を行う必要がある。本ＣＭＰ装置１では、このような研磨パッド３４の交換においては、研磨パッド３４が貼り付けられたプレート部材３２（すなわち研磨体３０を）を予め複数個用意しておき、研磨パッド３４が磨り減った研磨体３０を研磨ヘッド４０より脱着した後、新しい研磨パッド３４が取り付けられた研磨体３０を研磨ヘッド４０に吸着させて保持する。そして、この新しい研磨体３０の研磨ヘッド４０への吸着は、上記真空源６０より第１管路４６及び第２管路４８からなる真空管路５０を介して空気を吸引することにより行う。
本ＣＭＰ装置１に備えられた保持装置は、研磨体３０の取り付け面４２ａを有する保持部材である研磨ヘッド４０と、真空源６０と、研磨ヘッド４０の内部に設けられて一端側が研磨ヘッド４０の取り付け面４２ａ上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とに加えて、研磨体３０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５０中に（ここでは第２管路４８中とする）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、これら第１及び第２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とを有して構成される。なお、上記絞り５２はオリフィスとチョークのどちらであってもよいが、ＣＭＰ装置１に組み込む真空管路５０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５０内を空気が流れているときには、絞り５２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５０を空気が流れていないときには、絞り５２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５８が第１圧力センサ５４から出力される絞り５２より真空源６０側の位置における真空管路５０内の圧力の情報と、第２圧力センサ５６から出力される絞り５２より研磨ヘッド４０側の位置における真空管路５０内の圧力の情報とに基づいて、研磨ヘッド４０に研磨体３０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５２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５４により検出される真空管路５０内の圧力Ｐ１と第２圧力センサ５６により検出される真空管路５０内の圧力Ｐ２との差が所定値ΔＰ以上であるとき（Ｐ１−Ｐ２≧ΔＰ）には研磨ヘッド４０に研磨体３０が装着されていないと判断し、絞り５２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（Ｐ１−Ｐ２＜ΔＰ）には、研磨ヘッド４０に研磨体３０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ＣＭＰ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４０に研磨体３０が装着されているか否かの判断を、真空源６０付近における真空管路５０内の圧力（絶対圧力）とは無関係に、専ら絞り５２前後の圧力差に基づいて行っているので、真空管路５０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６０の真空吸着力が変動している場合であっても、研磨ヘッド４０に研磨体３０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５０中に設けられた絞り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工程と、この第１工程において検出された絞り５２前後の圧力差に基づいて、保持部材に研磨体３０が吸着保持されているか否かを判断する第２工程とを有するものであり、研磨ヘッド４０に研磨体３０が装着されているか否かの判断を、真空源６０付近における真空管路５０内の圧力（絶対圧力）とは無関係に、専ら絞り５２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５０内の圧力は流体（空気）流速と一定の関係があるため（ベルヌーイの定理）絞り５２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Ｄ０、絞りの直前位置における管路の内径をＤ１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＝（Ｄ０／Ｄ１）２・・・（１）
Ｃ＝０．５９７−０．０１１ｍ＋０．４３２ｍ２・・・（２）
Ｖ＝Ｃ×（Ｄ０）２π／４（（２×（ρ′−ρ）ｇＨ／μ））１／２・・・（３）
Ｕ＝Ｖ／（０．２５π×Ｄ１４）・・・（４）
ここで、例えば、Ｄ０＝０．００１ｍ、Ｄ１＝０．００４ｍとすると、開口比ｍは、上式（１）よりｍ＝０．０６２５となる。このとき、流出係数Ｃは上式（２）よりＣ＝０．５９８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＝１ｍ（差圧落差）、ρ＝１．２ｋｇ／ｍ３、ρ′＝１０００ｋｇ／ｍ３、μ＝０．００００１８Ｐａ・ｓとすれば、Ｖ＝６．０Ｅ−０５ｍ３／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＝４．４８ｍ／ｓと求められる。また、上記条件のうち、Ｈの値のみをＨ＝０．０５ｍとすると、管内の平均流速ＵはＵ＝１ｍ／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エハＷを保持する定盤１０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３０を半導体ウエハＷに接触させて半導体ウエハＷの研磨を行う研磨工具２０と、図示されていないその研磨工具２０を定盤１０に対して相対的に移動させる上述のモータ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タ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３０がその保持部材である研磨ヘッド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３０の装着が不充分であった場合、研磨中に研磨体３０が研磨ヘッド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が装置の一部にぶつかっ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が研磨ヘッド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タートすると、先ずステップＳ２００で次に挙げるステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。ここで、ステップＳ２０１はウエハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶＤ等によりウエハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するＣＶＤ工程である。ステップＳ２０３はウエ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Ｓ２０４はウエ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（Ｓ２０２）若しくは電極形成工程（Ｓ２０３）の後で、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５はＣＭＰ工程である。ＣＭＰ工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。
ＣＭＰ工程（Ｓ２０５）若しくは酸化工程（Ｓ２０１）の後でステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトリソグラフィ工程である。この工程ではウエハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるウエハへの回路パターンの焼き付け、露光したウエハの現像が行われる。更に、次のステップＳ２０７は現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、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Ｓ２０８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Ｓ２００に戻り、先のステップを繰り返してウエハ上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全工程が完了したと判断されればエンドとなる。
本発明によるデバイス製造方法では、ＣＭＰ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エハ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（ＣＭＰ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ＣＭＰ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、高スループットで製造されるので、低コストの半導体デバイスとなる。また、本発明に係るデバイス製造方法は、被研磨物を半導体ウエハ以外のもの、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ト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５４と第２圧力センサ５６）が研磨工具２０の外部に設けられる真空管路５０中（すなわち第２管路４８中）に備えられていたが、これら絞り５２及び第１、第２の圧力センサ５４，５６は、研磨工具２０の内部に設けられる真空管路５０中（すなわち第１管路４６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ＣＭＰ装置に適用され、また本発明に係る研磨装置がＣＭＰ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ＣＭＰ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ＣＭＰ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５０中に開口面積が可変な可変絞りである第２絞り７２を設けて真空管路５０中の種々の抵抗（例えば、研磨体３０の取り付け面４２ａにおける真空管路５０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５２は可変絞りとし、この実施例ではこれを第１絞り（符号は５２のまま）と称している。更に、この装置には、真空源６０に近い真空管路５０中（上述の実施形態における第２管路４８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）７４と、研磨体３０の取り付け面４２ａに近い真空管路５０中（上述の実施形態における第１管路４６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）７６とを備えている。第１圧力センサ５４及び第２圧力センサ５６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５４，５６には日本電産コパル株式会社製のＰＡ４０−１０２Ｖ−ＰＡＭ（出力電圧範囲および０Ｖ〜５Ｖ）を使用し、第１及び第２圧力計測器７４，７６にはＳＭＣ社製のＰＰＡ１０１を使用した。
また、第１及び第２圧力センサ５４，５６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）＝−２５×（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５２の開度のことであり、「第２絞り開度」とは第２絞り７２の開度のことである。また、第１絞り開度と第２絞り開度はそれぞれ開口面積をつまみ（第１絞り５２及び第２絞り７２それぞ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、それぞ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っている（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５４が出力する電圧値であり、「電圧２」とは第２圧力センサ５６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５４が出力する電圧値から第２圧力センサ５６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３０の研磨ヘッド４０への被装着状態（非吸着状態）は真空管路５０の開口部５０ａを開放状態にすることにより模擬し、また研磨体３０の研磨ヘッド４０への装着状態（吸着状態）は真空管路５０の開口部５０ａ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５２，５４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）がそれぞれ絞り５２の前後の圧力を正しく示しているかの確認を併せて行った。すなわち、第１圧力センサ５４により検出される真空管路５０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５６により検出される真空管路５０内の圧力が第２圧力計測器７６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５０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５０内の圧力値を示している（ともに単位はＫＰａ）。
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４．４５０Ｖであり、第２圧力センサ５６の示す電圧値は３．７００Ｖ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４．５１０Ｖであり、第２圧力センサ５６の示す電圧値は４．５３０Ｖであった。このことから研磨体３０の吸着前における絞り５２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−８６．２５ＫＰａ、第２圧力センサ５６の位置で−６７．５０ＫＰａとなり、研磨体３０の吸着後における絞り５２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−８７．７５ＫＰａ、第２圧力センサ５６の位置で−８８．２５ＫＰａ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−８７ＫＰａ、第２圧力計測器７６により計測された圧力である−６８ＫＰａ、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−８７ＫＰａ、第２圧力計測器７６により計測された圧力である−８７ＫＰａにそれぞれほぼ等しくなり、第１及び第２圧力センサ５４，５６の出力値がそれぞれ絞り５２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３０の吸着前においては、第１圧力センサ５４の示す電圧値Ｖ１と第２圧力センサ５６の示す電圧値Ｖ２との差（電圧差＝Ｖ１−Ｖ２）の値が数百ｍＶであるのに対し、研磨体３０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６０の吸着力が変動している場合（低くなっている場合。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５２前後の真空管路５０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ＣＭＰ装置１では、本実施例より、例えば０．２００Ｖ）以上であるか否かにより、研磨体３０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５０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６０の真空吸着力が変動している場合であっても、研磨ヘッド４０に研磨体３０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、研磨ヘ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ヘ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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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