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JP6929072B2 - Equipment and methods for adjusting the surface temperature of the polishing pad - Google Patents

Equipment and methods for adjusting the surface temperature of the polishing pad Download PDF

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JP6929072B2 JP2017015389A JP2017015389A JP6929072B2 JP 6929072 B2 JP6929072 B2 JP 6929072B2 JP 2017015389 A JP2017015389 A JP 2017015389A JP 2017015389 A JP2017015389 A JP 2017015389A JP 6929072 B2 JP6929072 B2 JP 6929072B2
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Description

本発明は、ウェーハなどの基板の研磨に使用される研磨パッドの表面温度を調整するための装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for adjusting the surface temperature of a polishing pad used for polishing a substrate such as a wafer.

ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置は、半導体デバイスの製造において、ウェーハの表面を研磨する工程に使用される。ＣＭＰ装置は、ウェーハをトップリングで保持してウェーハを回転させ、さらに回転する研磨テーブル上の研磨パッドにウェーハを押し付けてウェーハの表面を研磨する。研磨中、研磨パッドには研磨液（スラリー）が供給され、ウェーハの表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒の機械的作用により平坦化される。 CMP (Chemical Mechanical Polishing) equipment is used in the process of polishing the surface of a wafer in the manufacture of semiconductor devices. The CMP apparatus holds the wafer with a top ring, rotates the wafer, and presses the wafer against a polishing pad on a rotating polishing table to polish the surface of the wafer. During polishing, a polishing liquid (slurry) is supplied to the polishing pad, and the surface of the wafer is flattened by the chemical action of the polishing liquid and the mechanical action of the abrasive grains contained in the polishing liquid.

ウェーハの研磨レートは、ウェーハの研磨パッドに対する研磨荷重のみならず、研磨パッドの表面温度にも依存する。これは、ウェーハに対する研磨液の化学的作用が温度に依存するからである。したがって、半導体デバイスの製造においては、ウェーハの研磨レートを上げて更に一定に保つために、ウェーハ研磨中の研磨パッドの表面温度を最適な値に保つことが重要とされる。 The polishing rate of the wafer depends not only on the polishing load on the polishing pad of the wafer but also on the surface temperature of the polishing pad. This is because the chemical action of the polishing liquid on the wafer depends on the temperature. Therefore, in the manufacture of semiconductor devices, it is important to keep the surface temperature of the polishing pad during wafer polishing at an optimum value in order to increase the polishing rate of the wafer and keep it constant.

そこで、研磨パッドの表面温度を調整するためにパッド温度調整装置が従来から使用されている。図２５は、従来のパッド温度調整装置を示す模式図である。図２５に示すように、パッド温度調整装置は、研磨パッド１０３の表面に接触するパッド接触部材１１１と、パッド接触部材１１１に接続された流体供給管１１２を備えている。流体供給管１１２は、温水供給源に接続された温水供給管１１５と、冷水供給源に接続された冷水供給管１１６に分岐しており、温水供給管１１５および冷水供給管１１６には、温水バルブ１２０および冷水バルブ１２１がそれぞれ取り付けられている。温水バルブ１２０または冷水バルブ１２１のいずれかを閉じることにより、温水または冷水のいずれかが選択的にパッド接触部材１１１に供給されるようになっている。 Therefore, a pad temperature adjusting device has been conventionally used to adjust the surface temperature of the polishing pad. FIG. 25 is a schematic view showing a conventional pad temperature adjusting device. As shown in FIG. 25, the pad temperature adjusting device includes a pad contact member 111 that contacts the surface of the polishing pad 103 and a fluid supply pipe 112 that is connected to the pad contact member 111. The fluid supply pipe 112 is branched into a hot water supply pipe 115 connected to the hot water supply source and a cold water supply pipe 116 connected to the cold water supply source, and the hot water supply pipe 115 and the cold water supply pipe 116 have hot water valves. 120 and a cold water valve 121 are attached, respectively. By closing either the hot water valve 120 or the cold water valve 121, either hot water or cold water is selectively supplied to the pad contact member 111.

図２６は、温水バルブ１２０および冷水バルブ１２１の動作と、研磨パッド１０３の表面温度の変化を示す図である。温水バルブ１２０および冷水バルブ１２１は、研磨パッド１０３の表面温度に基づいて操作される。すなわち、研磨パッド１０３の表面温度が、予め設定された上限値を超えると、温水バルブ１２０が閉じられ、かつ冷水バルブ１２１が開かれる。同様に、研磨パッド１０３の表面温度が、予め設定された下限値を下回ると、冷水バルブ１２１が閉じられ、かつ温水バルブ１２０が開かれる。 FIG. 26 is a diagram showing the operation of the hot water valve 120 and the cold water valve 121 and the change in the surface temperature of the polishing pad 103. The hot water valve 120 and the cold water valve 121 are operated based on the surface temperature of the polishing pad 103. That is, when the surface temperature of the polishing pad 103 exceeds a preset upper limit value, the hot water valve 120 is closed and the cold water valve 121 is opened. Similarly, when the surface temperature of the polishing pad 103 falls below a preset lower limit, the cold water valve 121 is closed and the hot water valve 120 is opened.

特開２０１５−０４４２４５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-0442445

しかしながら、パッド接触部材１１１に供給される液体が温水から冷水に切り替わっても、パッド接触部材１１１および流体供給管１１２に温水が残っているので、パッド接触部材１１１が冷えるまでにしばらく時間がかかる。同様に、パッド接触部材１１１に供給される液体が冷水から温水に切り替わっても、パッド接触部材１１１が暖められるまでにしばらく時間がかかる。このため、研磨パッド１０３の表面温度の変化に大きなオーバーシュートおよびアンダーシュートが生じる。結果として、研磨パッド１０３の表面温度が大きく変動する。 However, even if the liquid supplied to the pad contact member 111 is switched from hot water to cold water, hot water remains in the pad contact member 111 and the fluid supply pipe 112, so it takes some time for the pad contact member 111 to cool down. Similarly, even if the liquid supplied to the pad contact member 111 is switched from cold water to hot water, it takes some time for the pad contact member 111 to be warmed. Therefore, a large overshoot and undershoot occur in the change in the surface temperature of the polishing pad 103. As a result, the surface temperature of the polishing pad 103 fluctuates greatly.

図２７は、研磨パッド１０３の目標温度が６０℃に設定されたときの、研磨パッド１０３の表面温度の変化を示すグラフである。図２７に示すように、研磨パッド１０３の表面温度は、約２０℃の幅で大きく変化している。図２８は、ＰＩＤ制御のパラメータを調整した後の、研磨パッド１０３の表面温度の変化を示すグラフである。この場合でも、研磨パッド１０３の表面温度は、ある程度の幅で変化している。さらに、図２９は、ＰＩＤ制御のパラメータを調整した後に、目標温度を６０℃から５０℃に変更した場合の、研磨パッド１０３の表面温度の変化を示すグラフである。図２９に示すように、研磨パッド１０３の表面温度は、再び大きく変化している。 FIG. 27 is a graph showing a change in the surface temperature of the polishing pad 103 when the target temperature of the polishing pad 103 is set to 60 ° C. As shown in FIG. 27, the surface temperature of the polishing pad 103 varies greatly in a range of about 20 ° C. FIG. 28 is a graph showing changes in the surface temperature of the polishing pad 103 after adjusting the parameters of PID control. Even in this case, the surface temperature of the polishing pad 103 changes with a certain width. Further, FIG. 29 is a graph showing a change in the surface temperature of the polishing pad 103 when the target temperature is changed from 60 ° C. to 50 ° C. after adjusting the PID control parameters. As shown in FIG. 29, the surface temperature of the polishing pad 103 has changed significantly again.

このように、従来のパッド温度調整装置では、ウェーハの研磨中に、研磨パッド１０３の表面温度が大きく変動し、所望の研磨レート（除去レートともいう）が得られないという問題があった。 As described above, the conventional pad temperature adjusting device has a problem that the surface temperature of the polishing pad 103 fluctuates greatly during the polishing of the wafer, and a desired polishing rate (also referred to as a removal rate) cannot be obtained.

そこで、本発明は、研磨パッドの表面温度を所望の目標温度に保つことができる装置および方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of keeping the surface temperature of the polishing pad at a desired target temperature.

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨パッドの表面温度を調整するための装置であって、前記研磨パッドの表面と熱交換を行うように配置され、かつ加熱流路および冷却流路が内部に形成されたパッド接触部材と、前記加熱流路に接続された加熱液供給管と、前記冷却流路に接続された冷却液供給管と、前記加熱液供給管に取り付けられた第１流量制御バルブと、前記冷却液供給管に取り付けられた第２流量制御バルブと、前記研磨パッドの表面温度を測定するパッド温度測定器と、前記研磨パッドの表面温度に基づいて、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブを操作するバルブ制御部とを備え、前記加熱流路および前記冷却流路は、互いに隣接して延びており、かつ螺旋状に延びていることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, one aspect of the present invention is a device for adjusting the surface temperature of the polishing pad, which is arranged so as to exchange heat with the surface of the polishing pad and has a heating flow path. A pad contact member having a cooling flow path formed inside, a heating liquid supply pipe connected to the heating flow path, a cooling liquid supply pipe connected to the cooling flow path, and a heating liquid supply pipe attached to the heating liquid supply pipe. Based on the first flow control valve, the second flow control valve attached to the coolant supply pipe, the pad temperature measuring device for measuring the surface temperature of the polishing pad, and the surface temperature of the polishing pad. The first flow control valve and the valve control unit for operating the second flow control valve are provided , and the heating flow path and the cooling flow path extend adjacent to each other and extend spirally. It is characterized by.

本発明の好ましい態様は、前記加熱流路および前記冷却流路は、前記研磨パッドの周方向に沿って並んでいることを特徴とする。
本発明の一態様は、研磨パッドの表面温度を調整するための装置であって、前記研磨パッドの表面と熱交換を行うように配置され、かつ加熱流路および冷却流路が内部に形成されたパッド接触部材と、前記加熱流路に接続された加熱液供給管と、前記冷却流路に接続された冷却液供給管と、前記加熱液供給管に取り付けられた第１流量制御バルブと、前記冷却液供給管に取り付けられた第２流量制御バルブと、前記研磨パッドの表面温度を測定するパッド温度測定器と、前記研磨パッドの表面温度に基づいて、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブを操作するバルブ制御部とを備え、前記加熱流路および前記冷却流路は、前記研磨パッドの半径方向に関して対称であることを特徴とする。 A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the heating flow path and the cooling flow path are arranged along the circumferential direction of the polishing pad.
One aspect of the present invention is a device for adjusting the surface temperature of a polishing pad, which is arranged so as to exchange heat with the surface of the polishing pad, and a heating flow path and a cooling flow path are formed inside. A pad contact member, a heating liquid supply pipe connected to the heating flow path, a coolant supply pipe connected to the cooling flow path, and a first flow control valve attached to the heating liquid supply pipe. The first flow control valve and the first flow control valve based on the second flow control valve attached to the coolant supply pipe, the pad temperature measuring device for measuring the surface temperature of the polishing pad, and the surface temperature of the polishing pad. 2. A valve control unit for operating the flow control valve is provided, and the heating flow path and the cooling flow path are symmetrical with respect to the radial direction of the polishing pad.

本発明の好ましい態様は、前記バルブ制御部は、目標温度と前記研磨パッドの表面温度との差を無くすために必要な前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブの操作量を決定することを特徴とする。
本発明の一態様は、研磨パッドの表面温度を調整するための装置であって、前記研磨パッドの表面と熱交換を行うように配置され、かつ加熱流路および冷却流路が内部に形成されたパッド接触部材と、前記加熱流路に接続された加熱液供給管と、前記冷却流路に接続された冷却液供給管と、前記加熱液供給管に取り付けられた第１流量制御バルブと、前記冷却液供給管に取り付けられた第２流量制御バルブと、前記研磨パッドの表面温度を測定するパッド温度測定器と、前記研磨パッドの表面温度に基づいて、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブを操作するバルブ制御部とを備え、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブのそれぞれの操作量を０％から１００％までの数値で表したときに、前記バルブ制御部は、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブのうち一方の操作量を１００％から引き算することで、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブのうち他方の操作量を決定することを特徴とする。 In a preferred embodiment of the present invention, the valve control unit determines the amount of operation of the first flow rate control valve and the second flow rate control valve required to eliminate the difference between the target temperature and the surface temperature of the polishing pad. It is characterized by that.
One aspect of the present invention is a device for adjusting the surface temperature of a polishing pad, which is arranged so as to exchange heat with the surface of the polishing pad, and a heating flow path and a cooling flow path are formed inside. A pad contact member, a heating liquid supply pipe connected to the heating flow path, a coolant supply pipe connected to the cooling flow path, and a first flow control valve attached to the heating liquid supply pipe. The first flow control valve and the first flow control valve based on the surface temperature of the polishing pad, the second flow control valve attached to the coolant supply pipe, the pad temperature measuring device for measuring the surface temperature of the polishing pad, and the surface temperature of the polishing pad. 2 A valve control unit for operating the flow control valve is provided, and when the operation amount of each of the first flow control valve and the second flow control valve is expressed by a numerical value from 0% to 100%, the valve control is performed. By subtracting the operation amount of one of the first flow control valve and the second flow control valve from 100%, the unit operates the other of the first flow control valve and the second flow control valve. Is characterized by determining.

本発明の一態様は、研磨パッドの表面温度を調整するための方法であって、パッド接触部材内に形成された加熱流路および冷却流路に加熱液および冷却液をそれぞれ同時に流しながら、前記加熱液および前記冷却液と前記研磨パッドとの間で熱交換させ、前記研磨パッドの表面温度に基づいて、加熱液および冷却液の流量を独立に制御し、加熱液の流量と冷却液の流量の総和は一定に維持されることを特徴とする。
本発明の一態様は、研磨パッドの表面温度を調整するための方法であって、パッド接触部材内に形成された加熱流路および冷却流路に加熱液および冷却液をそれぞれ同時に流しながら、前記加熱液および前記冷却液と前記研磨パッドとの間で熱交換させ、前記研磨パッドの表面温度に基づいて、加熱液および冷却液の流量を独立に制御し、前記加熱流路および前記冷却流路は、互いに隣接して延びており、かつ螺旋状に延びていることを特徴とする。 One aspect of the present invention is a method for adjusting the surface temperature of a polishing pad, wherein the heating liquid and the cooling liquid are simultaneously flowed through the heating flow path and the cooling flow path formed in the pad contact member. Heat is exchanged between the heating liquid and the cooling liquid and the polishing pad, and the flow rates of the heating liquid and the cooling liquid are independently controlled based on the surface temperature of the polishing pad, and the flow rate of the heating liquid and the flow rate of the cooling liquid are controlled. Is characterized in that the total sum of is maintained constant.
One aspect of the present invention is a method for adjusting the surface temperature of a polishing pad, wherein the heating liquid and the cooling liquid are simultaneously flowed through the heating flow path and the cooling flow path formed in the pad contact member. Heat is exchanged between the heating liquid and the cooling liquid and the polishing pad, and the flow rates of the heating liquid and the cooling liquid are independently controlled based on the surface temperature of the polishing pad, and the heating flow path and the cooling flow path are controlled. Is characterized in that it extends adjacent to each other and extends in a spiral shape.

本発明によれば、パッド接触部材の加熱流路には加熱液のみが流れ、冷却流路には冷却液のみが流れる。加熱液および冷却液のそれぞれの流量は、研磨パッドの表面温度に基づいて制御される。このように、温水と冷水との切り替えではなく、加熱液および冷却液をそれぞれの専用の供給管で供給し、かつ流量をコントロールすることで、アナログ的な温度制御が可能となる。したがって、研磨パッドの表面温度を目標温度に安定して維持することができる。 According to the present invention, only the heating liquid flows in the heating flow path of the pad contact member, and only the cooling liquid flows in the cooling flow path. The flow rates of the heating liquid and the cooling liquid are controlled based on the surface temperature of the polishing pad. In this way, instead of switching between hot water and cold water, the heating liquid and the cooling liquid are supplied by their respective dedicated supply pipes, and the flow rate is controlled, so that analog temperature control becomes possible. Therefore, the surface temperature of the polishing pad can be stably maintained at the target temperature.

研磨装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the polishing apparatus. パッド接触部材を示す水平断面図である。It is a horizontal cross-sectional view which shows the pad contact member. 研磨パッド上のパッド接触部材とトップリングとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship between a pad contact member on a polishing pad, and a top ring. 第１流量制御バルブおよび第２流量制御バルブの操作量と、流量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the operation amount of the 1st flow rate control valve and the 2nd flow rate control valve, and the flow rate. バルブ制御部の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of a valve control part. パッド表面温度の変化と、各バルブの状態を示すグラフである。It is a graph which shows the change of a pad surface temperature and the state of each valve. パッド接触部材の他の実施形態を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the other embodiment of a pad contact member. 図７に示すパッド接触部材とトップリングとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship between the pad contact member shown in FIG. 7 and a top ring. パッド接触部材のさらに他の実施形態を示す水平断面図である。FIG. 5 is a horizontal cross-sectional view showing still another embodiment of the pad contact member. 図９に示すパッド接触部材とトップリングとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship between the pad contact member shown in FIG. 9 and a top ring. パッド接触部材のさらに他の実施形態を示す水平断面図である。FIG. 5 is a horizontal cross-sectional view showing still another embodiment of the pad contact member. 図１１に示すパッド接触部材とトップリングとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship between the pad contact member shown in FIG. 11 and a top ring. パッド接触部材のさらに他の実施形態を示す水平断面図である。FIG. 5 is a horizontal cross-sectional view showing still another embodiment of the pad contact member. 図１３に示すパッド接触部材とトップリングとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship between the pad contact member shown in FIG. 13 and a top ring. 図２に示す渦巻き状の加熱流路および冷却流路を有するパッド接触部材を研磨パッドに接触させたときのパッド表面温度の変化を示す実験データである。It is experimental data which shows the change of the pad surface temperature when the pad contact member having a spiral heating flow path and a cooling flow path shown in FIG. 2 is brought into contact with a polishing pad. 図１１に示す半円状に延びる加熱流路および冷却流路を有するパッド接触部材を研磨パッドに接触させたときのパッド表面温度の変化を示す実験データである。It is experimental data which shows the change of the pad surface temperature when a pad contact member having a heating flow path and a cooling flow path extending in a semicircle shown in FIG. 11 is brought into contact with a polishing pad. 図１３に示すジグザグ状の加熱流路および冷却流路を有するパッド接触部材を研磨パッドに接触させたときのパッド表面温度の変化を示す実験データである。It is experimental data which shows the change of the pad surface temperature when the pad contact member having a zigzag-shaped heating flow path and a cooling flow path shown in FIG. 13 is brought into contact with a polishing pad. 図２に示す渦巻き状の加熱流路および冷却流路を有するパッド接触部材を研磨パッドに接触させたときのパッド表面温度の分布を示すグラフである。3 is a graph showing the distribution of pad surface temperature when a pad contact member having a spiral heating flow path and a cooling flow path shown in FIG. 2 is brought into contact with the polishing pad. 図１１に示す半円状に延びる加熱流路および冷却流路を有するパッド接触部材を研磨パッドに接触させたときのパッド表面温度の分布を示すグラフである。It is a graph which shows the distribution of the pad surface temperature when a pad contact member having a heating flow path and a cooling flow path extending in a semicircle shown in FIG. 11 is brought into contact with a polishing pad. 図１３に示すジグザグ状の加熱流路および冷却流路を有するパッド接触部材を研磨パッドに接触させたときのパッド表面温度の分布を示すグラフである。It is a graph which shows the distribution of the pad surface temperature when a pad contact member having a zigzag-shaped heating flow path and a cooling flow path shown in FIG. 13 is brought into contact with a polishing pad. パッド温度調整装置を用いてウェーハを研磨する一実施形態を説明する図である。It is a figure explaining one Embodiment which polishes a wafer using a pad temperature adjusting apparatus. パッド温度調整装置の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the other embodiment of a pad temperature adjustment apparatus. パッド温度調整装置のさらに他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows still another embodiment of a pad temperature control device. パッド温度調整装置のさらに他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows still another embodiment of a pad temperature control device. 従来のパッド温度調整装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conventional pad temperature adjustment apparatus. 温水バルブおよび冷水バルブの動作と、研磨パッドの表面温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the operation of a hot water valve and a cold water valve, and the change of the surface temperature of a polishing pad. 研磨パッドの目標温度が６０℃に設定されたときの、研磨パッドの表面温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the surface temperature of a polishing pad when the target temperature of the polishing pad is set to 60 degreeC. ＰＩＤ制御のパラメータを調整した後の、研磨パッドの表面温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the surface temperature of the polishing pad after adjusting the parameter of PID control. ＰＩＤ制御のパラメータを調整した後に、目標温度を６０℃から５０℃に変更した場合の、研磨パッドの表面温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the surface temperature of a polishing pad when the target temperature is changed from 60 degreeC to 50 degreeC after adjusting the parameter of PID control.

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、研磨装置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ーハＷを保持して回転させるトップリング１と、研磨パッド３を支持する研磨テーブル２と、研磨パッド３の表面に研磨液（例えばスラリー）を供給する研磨液供給ノズル４と、研磨パッド３の表面温度を調整するパッド温度調整装置５とを備えている。研磨パッド３の表面（上面）は、ウェーハＷを研磨する研磨面を構成する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a polishing apparatus. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus includes a top ring 1 that holds and rotates a wafer W, which is an example of a substrate, a polishing table 2 that supports a polishing pad 3, and a polishing liquid (for example, polishing liquid (for example)) on the surface of the polishing pad 3. It is provided with a polishing liquid supply nozzle 4 for supplying (slurry) and a pad temperature adjusting device 5 for adjusting the surface temperature of the polishing pad 3. The surface (upper surface) of the polishing pad 3 constitutes a polishing surface for polishing the wafer W.

トップリング１は鉛直方向に移動可能であり、かつその軸心を中心として矢印で示す方向に回転可能となっている。ウェーハＷは、トップリング１の下面に真空吸着などによって保持される。研磨テーブル２にはモータ（図示せず）が連結されており、矢印で示す方向に回転可能となっている。図１に示すように、トップリング１および研磨テーブル２は、同じ方向に回転する。研磨パッド３は、研磨テーブル２の上面に貼り付けられている。 The top ring 1 is movable in the vertical direction and is rotatable about the axis thereof in the direction indicated by the arrow. The wafer W is held on the lower surface of the top ring 1 by vacuum suction or the like. A motor (not shown) is connected to the polishing table 2 so that it can rotate in the direction indicated by the arrow. As shown in FIG. 1, the top ring 1 and the polishing table 2 rotate in the same direction. The polishing pad 3 is attached to the upper surface of the polishing table 2.

ウェーハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨されるウェーハＷは、トップリング１によって保持され、さらにトップリング１によって回転される。一方、研磨パッド３は、研磨テーブル２とともに回転される。この状態で、研磨パッド３の表面には研磨液供給ノズル４から研磨液が供給され、さらにウェーハＷの表面は、トップリング１によって研磨パッド３の表面（すなわち研磨面）に対して押し付けられる。ウェーハＷの表面は、研磨液の存在下での研磨パッド３との摺接により研磨される。ウェーハＷの表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒の機械的作用により平坦化される。 Polishing of the wafer W is performed as follows. The wafer W to be polished is held by the top ring 1 and further rotated by the top ring 1. On the other hand, the polishing pad 3 is rotated together with the polishing table 2. In this state, the polishing liquid is supplied to the surface of the polishing pad 3 from the polishing liquid supply nozzle 4, and the surface of the wafer W is pressed against the surface of the polishing pad 3 (that is, the polishing surface) by the top ring 1. The surface of the wafer W is polished by sliding contact with the polishing pad 3 in the presence of the polishing liquid. The surface of the wafer W is flattened by the chemical action of the polishing liquid and the mechanical action of the abrasive grains contained in the polishing liquid.

パッド温度調整装置５は、研磨パッド３の表面に接触可能なパッド接触部材１１と、温度調整された加熱液および冷却液をパッド接触部材１１に供給する液体供給システム３０とを備えている。この液体供給システム３０は、温度調整された加熱液を貯留する加熱液供給源としての加熱液供給タンク３１と、加熱液供給タンク３１とパッド接触部材１１とを連結する加熱液供給管３２および加熱液戻り管３３とを備えている。加熱液供給管３２および加熱液戻り管３３の一方の端部は加熱液供給タンク３１に接続され、他方の端部はパッド接触部材１１に接続されている。 The pad temperature adjusting device 5 includes a pad contact member 11 capable of contacting the surface of the polishing pad 3, and a liquid supply system 30 that supplies a temperature-controlled heating liquid and a cooling liquid to the pad contact member 11. The liquid supply system 30 includes a heating liquid supply tank 31 as a heating liquid supply source for storing the temperature-controlled heating liquid, a heating liquid supply pipe 32 connecting the heating liquid supply tank 31 and the pad contact member 11, and heating. It is provided with a liquid return pipe 33. One end of the heating liquid supply pipe 32 and the heating liquid return pipe 33 is connected to the heating liquid supply tank 31, and the other end is connected to the pad contact member 11.

温度調整された加熱液は、加熱液供給タンク３１から加熱液供給管３２を通じてパッド接触部材１１に供給され、パッド接触部材１１内を流れ、そしてパッド接触部材１１から加熱液戻り管３３を通じて加熱液供給タンク３１に戻される。このように、加熱液は、加熱液供給タンク３１とパッド接触部材１１との間を循環する。加熱液供給タンク３１は、ヒータ（図示せず）を有しており、加熱液はヒータにより所定の温度に加熱される。 The temperature-adjusted heating liquid is supplied from the heating liquid supply tank 31 to the pad contact member 11 through the heating liquid supply pipe 32, flows through the pad contact member 11, and is heated from the pad contact member 11 through the heating liquid return pipe 33. It is returned to the supply tank 31. In this way, the heating liquid circulates between the heating liquid supply tank 31 and the pad contact member 11. The heating liquid supply tank 31 has a heater (not shown), and the heating liquid is heated to a predetermined temperature by the heater.

加熱液供給管３２には、第１開閉バルブ４１および第１流量制御バルブ４２が取り付けられている。第１流量制御バルブ４２は、パッド接触部材１１と第１開閉バルブ４１との間に配置されている。第１開閉バルブ４１は、流量調整機能を有しないバルブであるのに対し、第１流量制御バルブ４２は、流量調整機能を有するバルブである。 A first on-off valve 41 and a first flow rate control valve 42 are attached to the heating liquid supply pipe 32. The first flow rate control valve 42 is arranged between the pad contact member 11 and the first opening / closing valve 41. The first on-off valve 41 is a valve that does not have a flow rate adjusting function, whereas the first flow rate control valve 42 is a valve that has a flow rate adjusting function.

液体供給システム３０は、パッド接触部材１１に接続された冷却液供給管５１および冷却液排出管５２をさらに備えている。冷却液供給管５１は、研磨装置が設置される工場に設けられている冷却液供給源（例えば、冷水供給源）に接続されている。冷却液は、冷却液供給管５１を通じてパッド接触部材１１に供給され、パッド接触部材１１内を流れ、そしてパッド接触部材１１から冷却液排出管５２を通じて排出される。一実施形態では、パッド接触部材１１内を流れた冷却液を、冷却液排出管５２を通じて冷却液供給源に戻してもよい。 The liquid supply system 30 further includes a coolant supply pipe 51 and a coolant discharge pipe 52 connected to the pad contact member 11. The coolant supply pipe 51 is connected to a coolant supply source (for example, a chilled water supply source) provided in the factory where the polishing apparatus is installed. The coolant is supplied to the pad contact member 11 through the coolant supply pipe 51, flows through the pad contact member 11, and is discharged from the pad contact member 11 through the coolant discharge pipe 52. In one embodiment, the coolant flowing through the pad contact member 11 may be returned to the coolant supply source through the coolant discharge pipe 52.

冷却液供給管５１には、第２開閉バルブ５５および第２流量制御バルブ５６が取り付けられている。第２流量制御バルブ５６は、パッド接触部材１１と第２開閉バルブ５５との間に配置されている。第２開閉バルブ５５は、流量調整機能を有しないバルブであるのに対し、第２流量制御バルブ５６は、流量調整機能を有するバルブである。 A second on-off valve 55 and a second flow rate control valve 56 are attached to the coolant supply pipe 51. The second flow rate control valve 56 is arranged between the pad contact member 11 and the second opening / closing valve 55. The second on-off valve 55 is a valve that does not have a flow rate adjusting function, whereas the second flow rate control valve 56 is a valve that has a flow rate adjusting function.

パッド温度調整装置５は、研磨パッド３の表面温度（以下、パッド表面温度ということがある）を測定するパッド温度測定器３９と、パッド温度測定器３９により測定されたパッド表面温度に基づいて第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６を操作するバルブ制御部４０とをさらに備えている。第１開閉バルブ４１および第２開閉バルブ５５は、通常は開かれている。パッド温度測定器３９として、非接触で研磨パッド３の表面温度を測定することができる放射温度計を使用することができる。 The pad temperature adjusting device 5 has a pad temperature measuring device 39 for measuring the surface temperature of the polishing pad 3 (hereinafter, may be referred to as a pad surface temperature) and a pad surface temperature measured by the pad temperature measuring device 39. It further includes a valve control unit 40 that operates one flow control valve 42 and a second flow control valve 56. The first on-off valve 41 and the second on-off valve 55 are normally open. As the pad temperature measuring device 39, a radiation thermometer capable of measuring the surface temperature of the polishing pad 3 in a non-contact manner can be used.

パッド温度測定器３９は、非接触で研磨パッド３の表面温度を測定し、その測定値をバルブ制御部４０に送る。バルブ制御部４０は、パッド表面温度が、予め設定された目標温度に維持されるように、測定されたパッド表面温度に基づいて、第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６を操作することで、加熱液および冷却液の流量を制御する。第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６は、バルブ制御部４０からの制御信号に従って動作し、パッド接触部材１１に供給される加熱液の流量および冷却液の流量を調整する。パッド接触部材１１を流れる加熱液および冷却液と研磨パッド３との間で熱交換が行われ、これによりパッド表面温度が変化する。 The pad temperature measuring device 39 measures the surface temperature of the polishing pad 3 in a non-contact manner, and sends the measured value to the valve control unit 40. The valve control unit 40 operates the first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve 56 based on the measured pad surface temperature so that the pad surface temperature is maintained at a preset target temperature. By doing so, the flow rates of the heating liquid and the cooling liquid are controlled. The first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve 56 operate according to the control signal from the valve control unit 40, and adjust the flow rate of the heating liquid and the flow rate of the cooling liquid supplied to the pad contact member 11. Heat exchange is performed between the heating liquid and the cooling liquid flowing through the pad contact member 11 and the polishing pad 3, which changes the pad surface temperature.

このようなフィードバック制御により、研磨パッド３の表面温度（パッド表面温度）は、所定の目標温度に維持される。バルブ制御部４０としては、ＰＩＤコントローラを使用することができる。研磨パッド３の目標温度は、ウェーハＷの種類または研磨プロセスに応じて決定され、決定された目標温度は、バルブ制御部４０に予め入力される。 By such feedback control, the surface temperature of the polishing pad 3 (pad surface temperature) is maintained at a predetermined target temperature. A PID controller can be used as the valve control unit 40. The target temperature of the polishing pad 3 is determined according to the type of wafer W or the polishing process, and the determined target temperature is input to the valve control unit 40 in advance.

パッド表面温度を所定の目標温度に維持するために、ウェーハＷの研磨中、パッド接触部材１１は、研磨パッド３の表面（すなわち研磨面）に接触する。本明細書において、パッド接触部材１１が研磨パッド３の表面に接触する態様には、パッド接触部材１１が研磨パッド３の表面に直接接触する態様のみならず、パッド接触部材１１と研磨パッド３の表面との間に研磨液（スラリー）が存在した状態でパッド接触部材１１が研磨パッド３の表面に接触する態様も含まれる。いずれの態様においても、パッド接触部材１１を流れる加熱液および冷却液と研磨パッド３との間で熱交換が行われ、これによりパッド表面温度が制御される。 In order to maintain the pad surface temperature at a predetermined target temperature, the pad contact member 11 comes into contact with the surface (that is, the polished surface) of the polishing pad 3 during polishing of the wafer W. In the present specification, the mode in which the pad contact member 11 contacts the surface of the polishing pad 3 is not limited to the mode in which the pad contact member 11 directly contacts the surface of the polishing pad 3, but also the pad contact member 11 and the polishing pad 3. A mode in which the pad contact member 11 comes into contact with the surface of the polishing pad 3 in a state where the polishing liquid (slurry) is present between the surface and the surface is also included. In either aspect, heat exchange is performed between the heating liquid and the cooling liquid flowing through the pad contact member 11 and the polishing pad 3, thereby controlling the pad surface temperature.

パッド接触部材１１に供給される加熱液としては、温水が使用される。温水は、加熱液供給タンク３１のヒータにより、例えば約８０℃に加熱される。より速やかに研磨パッド３の表面温度を上昇させる場合には、シリコーンオイルを加熱液として使用してもよい。シリコーンオイルを加熱液として使用する場合には、シリコーンオイルは加熱液供給タンク３１のヒータにより１００℃以上（例えば、約１２０℃）に加熱される。パッド接触部材１１に供給される冷却液としては、冷水またはシリコーンオイルが使用される。シリコーンオイルを冷却液として使用する場合には、冷却液供給源としてチラーを冷却液供給管５１に接続し、シリコーンオイルを０℃以下に冷却することで、研磨パッド３を速やかに冷却することができる。冷水としては、純水を使用することができる。純水を冷却して冷水を生成するために、冷却液供給源としてチラーを使用してもよい。この場合は、パッド接触部材１１内を流れた冷水を、冷却液排出管５２を通じてチラーに戻してもよい。 Hot water is used as the heating liquid supplied to the pad contact member 11. The hot water is heated to, for example, about 80 ° C. by the heater of the heating liquid supply tank 31. When the surface temperature of the polishing pad 3 is raised more quickly, silicone oil may be used as a heating liquid. When the silicone oil is used as the heating liquid, the silicone oil is heated to 100 ° C. or higher (for example, about 120 ° C.) by the heater of the heating liquid supply tank 31. Cold water or silicone oil is used as the cooling liquid supplied to the pad contact member 11. When silicone oil is used as the coolant, the polishing pad 3 can be quickly cooled by connecting the chiller to the coolant supply pipe 51 as the coolant supply source and cooling the silicone oil to 0 ° C. or lower. can. Pure water can be used as the cold water. A chiller may be used as the coolant supply source to cool the pure water to produce cold water. In this case, the cold water flowing through the pad contact member 11 may be returned to the chiller through the coolant discharge pipe 52.

加熱液供給管３２および冷却液供給管５１は、完全に独立した配管である。したがって、加熱液および冷却液は、混合されることなく、同時にパッド接触部材１１に供給される。加熱液戻り管３３および冷却液排出管５２も、完全に独立した配管である。したがって、加熱液は、冷却液と混合されることなく加熱液供給タンク３１に戻され、冷却液は、加熱液と混合されることなく排出されるか、または冷却液供給源に戻される。 The heating liquid supply pipe 32 and the cooling liquid supply pipe 51 are completely independent pipes. Therefore, the heating liquid and the cooling liquid are simultaneously supplied to the pad contact member 11 without being mixed. The heating liquid return pipe 33 and the cooling liquid discharge pipe 52 are also completely independent pipes. Therefore, the heating liquid is returned to the heating liquid supply tank 31 without being mixed with the cooling liquid, and the cooling liquid is discharged without being mixed with the heating liquid or returned to the coolant supply source.

次に、パッド接触部材１１について、図２を参照して説明する。図２は、パッド接触部材１１を示す水平断面図である。図２に示すように、パッド接触部材１１は、その内部に形成された加熱流路６１および冷却流路６２を有している。加熱流路６１および冷却流路６２は、互いに隣接して（互いに並んで）延びており、かつ螺旋状に延びている。本実施形態では、加熱流路６１は、冷却流路６２よりも短い。 Next, the pad contact member 11 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view showing the pad contact member 11. As shown in FIG. 2, the pad contact member 11 has a heating flow path 61 and a cooling flow path 62 formed inside the pad contact member 11. The heating flow path 61 and the cooling flow path 62 extend adjacent to each other (side by side with each other) and extend spirally. In this embodiment, the heating flow path 61 is shorter than the cooling flow path 62.

加熱液供給管３２は、加熱流路６１の入口６１ａに接続されており、加熱液戻り管３３は、加熱流路６１の出口６１ｂに接続されている。冷却液供給管５１は、冷却流路６２の入口６２ａに接続されており、冷却液排出管５２は、冷却流路６２の出口６２ｂに接続されている。加熱流路６１および冷却流路６２の入口６１ａ，６２ａは、パッド接触部材１１の周縁部に位置しており、加熱流路６１および冷却流路６２の出口６１ｂ，６２ｂは、パッド接触部材１１の中心部に位置している。したがって、加熱液および冷却液は、パッド接触部材１１の周縁部から中心部に向かって螺旋状に流れる。加熱流路６１および冷却流路６２は、完全に分離しており、パッド接触部材１１内で加熱液および冷却液が混合されることはない。 The heating liquid supply pipe 32 is connected to the inlet 61a of the heating flow path 61, and the heating liquid return pipe 33 is connected to the outlet 61b of the heating flow path 61. The coolant supply pipe 51 is connected to the inlet 62a of the cooling flow path 62, and the coolant discharge pipe 52 is connected to the outlet 62b of the cooling flow path 62. The inlets 61a and 62a of the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are located at the peripheral edges of the pad contact member 11, and the outlets 61b and 62b of the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are the pad contact member 11. It is located in the center. Therefore, the heating liquid and the cooling liquid spirally flow from the peripheral portion to the central portion of the pad contact member 11. The heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are completely separated, and the heating liquid and the cooling liquid are not mixed in the pad contact member 11.

図３は、研磨パッド３上のパッド接触部材１１とトップリング１との位置関係を示す平面図である。パッド接触部材１１は、上から見たときに円形であり、パッド接触部材１１の直径はトップリング１の直径よりも小さい。研磨パッド３の回転中心からパッド接触部材１１の中心までの距離は、研磨パッド３の回転中心からトップリング１の中心までの距離と同じである。加熱流路６１および冷却流路６２は、互いに隣接しているので、加熱流路６１および冷却流路６２は、研磨パッド３の径方向のみならず、研磨パッド３の周方向に沿って並んでいる。したがって、研磨テーブル２および研磨パッド３が回転している間、パッド接触部材１１に接触する研磨パッド３は、加熱液および冷却液の両方と熱交換を行う。 FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship between the pad contact member 11 on the polishing pad 3 and the top ring 1. The pad contact member 11 is circular when viewed from above, and the diameter of the pad contact member 11 is smaller than the diameter of the top ring 1. The distance from the center of rotation of the polishing pad 3 to the center of the pad contact member 11 is the same as the distance from the center of rotation of the polishing pad 3 to the center of the top ring 1. Since the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are adjacent to each other, the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are arranged not only in the radial direction of the polishing pad 3 but also in the circumferential direction of the polishing pad 3. There is. Therefore, while the polishing table 2 and the polishing pad 3 are rotating, the polishing pad 3 that comes into contact with the pad contact member 11 exchanges heat with both the heating liquid and the cooling liquid.

バルブ制御部４０は、予め設定された目標温度と、測定された研磨パッド３の表面温度との差を無くすために必要な第１流量制御バルブ４２の操作量および第２流量制御バルブ５６の操作量を決定するように構成されている。第１流量制御バルブ４２の操作量および第２流量制御バルブ５６の操作量は、言い換えれば、バルブ開度である。第１流量制御バルブ４２の操作量は、加熱液の流量に比例し、第２流量制御バルブ５６の操作量は、冷却液の流量に比例する。好ましくは、図４に示すように、第１流量制御バルブ４２の操作量は、加熱液の流量に正比例し、第２流量制御バルブ５６の操作量は、冷却液の流量に正比例する。 The valve control unit 40 operates the first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve 56, which are necessary for eliminating the difference between the preset target temperature and the measured surface temperature of the polishing pad 3. It is configured to determine the amount. The operation amount of the first flow rate control valve 42 and the operation amount of the second flow rate control valve 56 are, in other words, the valve opening degree. The operation amount of the first flow rate control valve 42 is proportional to the flow rate of the heating liquid, and the operation amount of the second flow rate control valve 56 is proportional to the flow rate of the coolant. Preferably, as shown in FIG. 4, the operation amount of the first flow rate control valve 42 is directly proportional to the flow rate of the heating liquid, and the operation amount of the second flow rate control valve 56 is directly proportional to the flow rate of the coolant.

図５は、バルブ制御部４０の動作を説明する図である。第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６のそれぞれの操作量を０％から１００％までの数値で表したときに、バルブ制御部４０は、第１流量制御バルブ４２の操作量を１００％から引き算することで、第２流量制御バルブ５６の操作量を決定するように構成されている。一実施形態では、バルブ制御部４０は、第２流量制御バルブ５６の操作量を１００％から引き算することで、第１流量制御バルブ４２の操作量を決定してもよい。 FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the valve control unit 40. When the operating amount of each of the first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve 56 is represented by a numerical value from 0% to 100%, the valve control unit 40 sets the operating amount of the first flow rate control valve 42 to 100. It is configured to determine the operating amount of the second flow rate control valve 56 by subtracting from%. In one embodiment, the valve control unit 40 may determine the operation amount of the first flow rate control valve 42 by subtracting the operation amount of the second flow rate control valve 56 from 100%.

第１流量制御バルブ４２の操作量が１００％であることは、第１流量制御バルブ４２が全開であることを示し、第１流量制御バルブ４２の操作量が０％であることは、第１流量制御バルブ４２が完全に閉じられていることを示している。同様に、第２流量制御バルブ５６の操作量が１００％であることは、第２流量制御バルブ５６が全開であることを示し、第２流量制御バルブ５６の操作量が０％であることは、第２流量制御バルブ５６が完全に閉じられていることを示している。 The operation amount of the first flow rate control valve 42 is 100%, which means that the first flow rate control valve 42 is fully open, and the operation amount of the first flow rate control valve 42 is 0%. It shows that the flow control valve 42 is completely closed. Similarly, the fact that the operation amount of the second flow rate control valve 56 is 100% indicates that the second flow rate control valve 56 is fully open, and that the operation amount of the second flow rate control valve 56 is 0%. , Indicates that the second flow control valve 56 is completely closed.

第１流量制御バルブ４２の操作量が１００％であるときの加熱液の流量は、第２流量制御バルブ５６の操作量が１００％であるときの冷却液の流量と同じである。したがって、第１流量制御バルブ４２を通過する加熱液の流量と、第２流量制御バルブ５６を通過する冷却液の流量との合計は、常に一定である。 The flow rate of the heating liquid when the operation amount of the first flow rate control valve 42 is 100% is the same as the flow rate of the coolant when the operation amount of the second flow rate control valve 56 is 100%. Therefore, the total of the flow rate of the heating liquid passing through the first flow rate control valve 42 and the flow rate of the cooling liquid passing through the second flow rate control valve 56 is always constant.

図６は、パッド表面温度の変化と、各バルブの状態を示すグラフである。図６に示すように、第１流量制御バルブ４２の操作量と、第２流量制御バルブ５６の操作量との総和が１００％となるように、第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６が操作される。このように、加熱液の流量と冷却液の流量の総和が一定に保たれるので、パッド表面温度のハンチングが防止される。 FIG. 6 is a graph showing changes in the pad surface temperature and the state of each valve. As shown in FIG. 6, the first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve so that the sum of the operation amount of the first flow rate control valve 42 and the operation amount of the second flow rate control valve 56 is 100%. 56 is operated. In this way, the sum of the flow rate of the heating liquid and the flow rate of the cooling liquid is kept constant, so that hunting of the pad surface temperature is prevented.

本実施形態によれば、パッド接触部材１１の加熱流路６１には加熱液のみが流れ、冷却流路６２には冷却液のみが流れる。加熱液および冷却液のそれぞれの流量は、研磨パッド３の表面温度に基づいて制御される。つまり、第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６は、研磨パッド３の表面温度と目標温度との差に基づいて動作する。したがって、研磨パッド３の表面温度を目標温度に安定して維持することができる。 According to this embodiment, only the heating liquid flows through the heating flow path 61 of the pad contact member 11, and only the cooling liquid flows through the cooling flow path 62. The flow rates of the heating liquid and the cooling liquid are controlled based on the surface temperature of the polishing pad 3. That is, the first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve 56 operate based on the difference between the surface temperature of the polishing pad 3 and the target temperature. Therefore, the surface temperature of the polishing pad 3 can be stably maintained at the target temperature.

図７は、パッド接触部材１１の他の実施形態を示す水平断面図であり、図８は、図７に示すパッド接触部材１１とトップリング１との位置関係を示す平面図である。図２に示す実施形態と同じように、加熱流路６１および冷却流路６２は、互いに隣接して（互いに並んで）延びており、かつ螺旋状に延びている。さらに、加熱流路６１および冷却流路６２は、点対称な形状を有し、互いに同じ長さを有している。 FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view showing another embodiment of the pad contact member 11, and FIG. 8 is a plan view showing the positional relationship between the pad contact member 11 and the top ring 1 shown in FIG. 7. Similar to the embodiment shown in FIG. 2, the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 extend adjacent to each other (side by side with each other) and extend spirally. Further, the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 have a point-symmetrical shape and have the same length as each other.

図９は、パッド接触部材１１のさらに他の実施形態を示す水平断面図であり、図１０は、図９に示すパッド接触部材１１とトップリング１との位置関係を示す平面図である。図２に示す実施形態と同じように、加熱流路６１および冷却流路６２は、互いに隣接して（互いに並んで）延びており、かつ螺旋状に延びている。さらに、加熱流路６１および冷却流路６２は、点対称な形状を有し、互いに同じ長さを有している。 FIG. 9 is a horizontal cross-sectional view showing still another embodiment of the pad contact member 11, and FIG. 10 is a plan view showing the positional relationship between the pad contact member 11 and the top ring 1 shown in FIG. Similar to the embodiment shown in FIG. 2, the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 extend adjacent to each other (side by side with each other) and extend spirally. Further, the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 have a point-symmetrical shape and have the same length as each other.

図９に示すように、加熱流路６１および冷却流路６２のそれぞれは、曲率が一定の複数の円弧流路６４と、これら円弧流路６４を連結する複数の傾斜流路６５から基本的に構成されている。隣接する２つの円弧流路６４は、各傾斜流路６５によって連結されている。このような構成によれば、加熱流路６１および冷却流路６２のそれぞれの最外周部を、パッド接触部材１１の最外周部に配置することができる。つまり、パッド接触部材１１の下面から構成されるパッド接触面のほぼ全体は、加熱流路６１および冷却流路６２の下方に位置し、加熱液および冷却液は研磨パッド３の表面を速やかに加熱および冷却することができる。 As shown in FIG. 9, each of the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 basically consists of a plurality of arc flow paths 64 having a constant curvature and a plurality of inclined flow paths 65 connecting the arc flow paths 64. It is configured. Two adjacent arc flow paths 64 are connected by each inclined flow path 65. According to such a configuration, the outermost peripheral portions of the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 can be arranged on the outermost peripheral portions of the pad contact member 11. That is, almost the entire pad contact surface composed of the lower surface of the pad contact member 11 is located below the heating flow path 61 and the cooling flow path 62, and the heating liquid and the cooling liquid quickly heat the surface of the polishing pad 3. And can be cooled.

図１１は、パッド接触部材１１のさらに他の実施形態を示す水平断面図であり、図１２は、図１１に示すパッド接触部材１１とトップリング１との位置関係を示す平面図である。加熱流路６１および冷却流路６２は、それぞれ半円領域内に配置された、入り組んだ流路から構成されている。加熱流路６１および冷却流路６２は、研磨パッド３の半径方向を中心として対称である。加熱流路６１および冷却流路６２は、研磨パッド３の周方向に沿って配列されている。したがって、研磨テーブル２が回転しているとき、加熱流路６１および冷却流路６２が配置される２つの半円領域は、研磨パッド３の表面内の同一領域に接触する。 FIG. 11 is a horizontal cross-sectional view showing still another embodiment of the pad contact member 11, and FIG. 12 is a plan view showing the positional relationship between the pad contact member 11 and the top ring 1 shown in FIG. The heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are each composed of intricate flow paths arranged in a semicircular region. The heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are symmetrical with respect to the radial direction of the polishing pad 3. The heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are arranged along the circumferential direction of the polishing pad 3. Therefore, when the polishing table 2 is rotating, the two semicircular regions in which the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are arranged come into contact with the same region in the surface of the polishing pad 3.

図１３は、パッド接触部材１１のさらに他の実施形態を示す水平断面図であり、図１４は、図１３に示すパッド接触部材１１とトップリング１との位置関係を示す平面図である。加熱流路６１および冷却流路６２は、互いに隣接して（互いに並んで）延びており、かつジグザグに延びている。さらに、加熱流路６１および冷却流路６２は、点対称な形状を有し、互いに同じ長さを有している。本実施形態においても、加熱流路６１および冷却流路６２は、研磨パッド３の周方向に沿って配列されている。 FIG. 13 is a horizontal cross-sectional view showing still another embodiment of the pad contact member 11, and FIG. 14 is a plan view showing the positional relationship between the pad contact member 11 and the top ring 1 shown in FIG. The heating flow path 61 and the cooling flow path 62 extend adjacent to each other (side by side with each other) and extend in a zigzag manner. Further, the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 have a point-symmetrical shape and have the same length as each other. Also in this embodiment, the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 are arranged along the circumferential direction of the polishing pad 3.

図１５は、図２に示す渦巻き状の加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１を研磨パッド３に接触させたときのパッド表面温度の変化を示す実験データである。この実験では、第１流量制御バルブ４２の操作量と、第２流量制御バルブ５６の操作量との総和が１００％となるように、第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６を操作した。目標温度は、４０℃、５０℃、６０℃であった。図１５から分かるように、研磨パッド３の表面温度は、大きなハンチングを伴うことなく、各目標温度に維持された。 FIG. 15 is experimental data showing a change in the pad surface temperature when the pad contact member 11 having the spiral heating flow path 61 and the cooling flow path 62 shown in FIG. 2 is brought into contact with the polishing pad 3. In this experiment, the first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve 56 are operated so that the sum of the operation amount of the first flow rate control valve 42 and the operation amount of the second flow rate control valve 56 is 100%. bottom. The target temperatures were 40 ° C, 50 ° C, and 60 ° C. As can be seen from FIG. 15, the surface temperature of the polishing pad 3 was maintained at each target temperature without large hunting.

図１６は、図１１に示す半円状に延びる加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１を研磨パッド３に接触させたときのパッド表面温度の変化を示す実験データである。この実験でも、第１流量制御バルブ４２の操作量と、第２流量制御バルブ５６の操作量との総和が１００％となるように、第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６を操作した。目標温度は、４０℃、５０℃、６０℃であった。図１６から分かるように、研磨パッド３の表面温度は、大きなハンチングを伴うことなく、各目標温度に維持された。 FIG. 16 is experimental data showing a change in the pad surface temperature when the pad contact member 11 having the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 extending in a semicircle shown in FIG. 11 is brought into contact with the polishing pad 3. Also in this experiment, the first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve 56 are operated so that the sum of the operation amount of the first flow rate control valve 42 and the operation amount of the second flow rate control valve 56 is 100%. bottom. The target temperatures were 40 ° C, 50 ° C, and 60 ° C. As can be seen from FIG. 16, the surface temperature of the polishing pad 3 was maintained at each target temperature without large hunting.

図１７は、図１３に示すジグザグ状の加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１を研磨パッド３に接触させたときのパッド表面温度の変化を示す実験データである。この実験でも、第１流量制御バルブ４２の操作量と、第２流量制御バルブ５６の操作量との総和が１００％となるように、第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６を操作した。目標温度は、４０℃、５０℃、６０℃であった。図１７から分かるように、研磨パッド３の表面温度は、大きなハンチングを伴うことなく、各目標温度に維持された。 FIG. 17 is experimental data showing a change in the pad surface temperature when the pad contact member 11 having the zigzag-shaped heating flow path 61 and the cooling flow path 62 shown in FIG. 13 is brought into contact with the polishing pad 3. Also in this experiment, the first flow rate control valve 42 and the second flow rate control valve 56 are operated so that the sum of the operation amount of the first flow rate control valve 42 and the operation amount of the second flow rate control valve 56 is 100%. bottom. The target temperatures were 40 ° C, 50 ° C, and 60 ° C. As can be seen from FIG. 17, the surface temperature of the polishing pad 3 was maintained at each target temperature without large hunting.

次に、パッド表面温度の均一性について調べた実験結果を説明する。図１８は、図２に示す渦巻き状の加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１を研磨パッド３に接触させたときのパッド表面温度の分布を示すグラフである。図１９は、図１１に示す半円状に延びる加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１を研磨パッド３に接触させたときのパッド表面温度の分布を示すグラフである。図２０は、図１３に示すジグザグ状の加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１を研磨パッド３に接触させたときのパッド表面温度の分布を示すグラフである。図１８乃至図２０において、パッド表面温度の分布は、研磨パッド３の半径方向の分布を表している。 Next, the experimental results of investigating the uniformity of the pad surface temperature will be described. FIG. 18 is a graph showing the distribution of the pad surface temperature when the pad contact member 11 having the spiral heating flow path 61 and the cooling flow path 62 shown in FIG. 2 is brought into contact with the polishing pad 3. FIG. 19 is a graph showing the distribution of the pad surface temperature when the pad contact member 11 having the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 extending in a semicircle shown in FIG. 11 is brought into contact with the polishing pad 3. FIG. 20 is a graph showing the distribution of the pad surface temperature when the pad contact member 11 having the zigzag-shaped heating flow path 61 and the cooling flow path 62 shown in FIG. 13 is brought into contact with the polishing pad 3. In FIGS. 18 to 20, the distribution of the pad surface temperature represents the distribution in the radial direction of the polishing pad 3.

図１８乃至図２０に示す実験は、全て同じ条件で実施した。研磨パッド３の表面の目標温度は５５℃であった。研磨テーブル２の中心からパッド接触部材１１の中心までの距離は、研磨テーブル２の中心からトップリング１の中心までの距離と同じであった。図１８乃至図２０に示す実験から分かるように、パッド表面温度の均一性に関して、半円状に延びる加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１は、巻き状の加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１よりも良好であり、巻き状の加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１はジグザグ状の加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材１１よりも良好であった。 The experiments shown in FIGS. 18 to 20 were all carried out under the same conditions. The target temperature of the surface of the polishing pad 3 was 55 ° C. The distance from the center of the polishing table 2 to the center of the pad contact member 11 was the same as the distance from the center of the polishing table 2 to the center of the top ring 1. As can be seen from the experiments shown in FIGS. 18 to 20, the pad contact member 11 having the heating flow path 61 extending in a semicircular shape and the cooling flow path 62 has a winding-shaped heating flow path 61 with respect to the uniformity of the pad surface temperature. And better than the pad contact member 11 having the cooling flow path 62, the pad contact member 11 having the winding heating flow path 61 and the cooling flow path 62 has the zigzag heating flow path 61 and the cooling flow path 62. It was better than the pad contact member 11.

次に、パッド温度調整装置５を用いてウェーハＷを研磨する一実施形態について図２１を参照して説明する。以下に説明する実施形態では、ウェーハＷの研磨中に、研磨パッド３の表面の目標温度を第１目標温度から第２目標温度に変化させるが、一実施形態では、ウェーハＷの研磨中に目標温度を一定に維持してもよい。 Next, an embodiment of polishing the wafer W using the pad temperature adjusting device 5 will be described with reference to FIG. 21. In the embodiment described below, the target temperature of the surface of the polishing pad 3 is changed from the first target temperature to the second target temperature during the polishing of the wafer W, but in one embodiment, the target temperature is changed during the polishing of the wafer W. The temperature may be kept constant.

本実施形態では、ウェーハＷの研磨が開始される前に、パッド接触部材１１を研磨パッド３の表面（研磨面）に接触させ、研磨パッド３の表面を予め加熱する（前加熱工程）。この前加熱工程では、研磨パッド３の表面の目標温度は最大値に設定される。パッド表面温度が第１目標温度を上回ると、研磨パッド３の表面の目標温度は最大値から第１目標温度に切り替えられる。第１目標温度は、最大値よりも低い温度である。さらに、ウェーハＷが研磨パッド３の表面に接触し、ウェーハＷの研磨が開始される（第１研磨工程）。研磨パッド３の表面は、ウェーハＷの研磨が開始される前に予め加熱されているので、高い研磨レートでウェーハＷの研磨を開始することができる。 In the present embodiment, before the polishing of the wafer W is started, the pad contact member 11 is brought into contact with the surface (polishing surface) of the polishing pad 3 to preheat the surface of the polishing pad 3 (preheating step). In this preheating step, the target temperature of the surface of the polishing pad 3 is set to the maximum value. When the pad surface temperature exceeds the first target temperature, the target temperature of the surface of the polishing pad 3 is switched from the maximum value to the first target temperature. The first target temperature is a temperature lower than the maximum value. Further, the wafer W comes into contact with the surface of the polishing pad 3, and polishing of the wafer W is started (first polishing step). Since the surface of the polishing pad 3 is preheated before the polishing of the wafer W is started, the polishing of the wafer W can be started at a high polishing rate.

第１研磨工程が開始されてから所定の時間が経過したとき、またはウェーハＷの膜厚が所定の値に達したとき、ウェーハＷが研磨パッド３に接触したまま、研磨パッド３の表面の目標温度は、第１目標温度から第２目標温度に変えられる。研磨パッド３の表面温度が第２目標温度に維持された状態でウェーハＷが研磨される（第２研磨工程）。 When a predetermined time elapses from the start of the first polishing step, or when the film thickness of the wafer W reaches a predetermined value, the target of the surface of the polishing pad 3 while the wafer W is in contact with the polishing pad 3. The temperature can be changed from the first target temperature to the second target temperature. The wafer W is polished while the surface temperature of the polishing pad 3 is maintained at the second target temperature (second polishing step).

本実施形態によれば、研磨パッド３の表面温度を第２目標温度よりも高い第１目標温度に維持しながら第１研磨工程が行われるので、高い研磨レートでウェーハＷを研磨することができる。第２研磨工程では、低い研磨レートでウェーハＷが研磨されるので、ウェーハＷの膜厚プロファイルを精密に調整することができる。 According to the present embodiment, since the first polishing step is performed while maintaining the surface temperature of the polishing pad 3 at the first target temperature higher than the second target temperature, the wafer W can be polished at a high polishing rate. .. In the second polishing step, the wafer W is polished at a low polishing rate, so that the film thickness profile of the wafer W can be precisely adjusted.

図２２は、パッド温度調整装置５の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図２に示すパッド温度調整装置５と同じであるので、その重複する説明を省略する。なお、図２２では、トップリング１および研磨液供給ノズル４の図示は省略されている。図２２に示すように、複数のパッド温度測定器３９が研磨パッド３の半径方向に沿って配列されている。本実施形態では、３つのパッド温度測定器３９が配置されているが、２つでもよく、または４つ以上でもよい。複数のパッド温度測定器３９は、バルブ制御部４０に接続されている。 FIG. 22 is a diagram showing another embodiment of the pad temperature adjusting device 5. Since the configuration and operation of the present embodiment not particularly described are the same as those of the pad temperature adjusting device 5 shown in FIG. 2, the duplicated description thereof will be omitted. In FIG. 22, the top ring 1 and the polishing liquid supply nozzle 4 are not shown. As shown in FIG. 22, a plurality of pad temperature measuring instruments 39 are arranged along the radial direction of the polishing pad 3. In the present embodiment, three pad temperature measuring instruments 39 are arranged, but may be two or four or more. The plurality of pad temperature measuring instruments 39 are connected to the valve control unit 40.

パッド接触部材１１は、スライド機構７１に保持されている。このスライド機構７１は、パッド接触部材１１の下面（すなわちパッド接触面）が研磨パッド３の表面に接触した状態で、パッド接触部材１１を研磨パッド３の半径方向に移動させることが可能に構成されている。スライド機構７１としては、サーボモータとボールねじ機構との組み合わせ、またはエアシリンダなどから構成される。 The pad contact member 11 is held by the slide mechanism 71. The slide mechanism 71 is configured to be able to move the pad contact member 11 in the radial direction of the polishing pad 3 in a state where the lower surface of the pad contact member 11 (that is, the pad contact surface) is in contact with the surface of the polishing pad 3. ing. The slide mechanism 71 is composed of a combination of a servomotor and a ball screw mechanism, an air cylinder, or the like.

バルブ制御部４０は、パッド温度測定器３９によって測定されたパッド表面温度に基づいて、パッド表面温度の分布が目標温度分布となるようにスライド機構７１を操作する。このように、パッド表面温度の分布を制御することにより、研磨パッド３上で研磨されるウェーハＷの膜厚プロファイルを制御することができる。 The valve control unit 40 operates the slide mechanism 71 so that the distribution of the pad surface temperature becomes the target temperature distribution based on the pad surface temperature measured by the pad temperature measuring device 39. By controlling the distribution of the pad surface temperature in this way, it is possible to control the film thickness profile of the wafer W to be polished on the polishing pad 3.

図２３は、パッド温度調整装置５のさらに他の実施形態を示す図である。研磨パッド３を急速に温めたい、または冷やしたい場合、パッド接触部材１１内に残っている冷却水液または加熱液が急加熱、急冷却の妨げとなる。図２３に示す実施形態は、研磨パッド３を急速に加熱する、および急速に冷却するのに適している。 FIG. 23 is a diagram showing still another embodiment of the pad temperature adjusting device 5. When the polishing pad 3 is to be rapidly heated or cooled, the cooling water liquid or the heating liquid remaining in the pad contact member 11 hinders rapid heating and rapid cooling. The embodiment shown in FIG. 23 is suitable for rapidly heating and rapidly cooling the polishing pad 3.

図２３に示すように、パッド温度調整装置５は、パッド接触部材１１の加熱流路６１および冷却流路６２にそれぞれ接続された第１加熱液供給管３２Ａおよび第２加熱液供給管３２Ｂと、パッド接触部材１１の加熱流路６１および冷却流路６２にそれぞれ接続された第１加熱液戻り管３３Ａおよび第２加熱液戻り管３３Ｂを備えている。第２加熱液供給管３２Ｂは加熱液供給タンク３１に接続されており、第１加熱液供給管３２Ａは第２加熱液供給管３２Ｂから分岐している。第１加熱液戻り管３３Ａおよび第２加熱液戻り管３３Ｂは、加熱液供給タンク３１に接続されている。 As shown in FIG. 23, the pad temperature adjusting device 5 includes a first heating liquid supply pipe 32A and a second heating liquid supply pipe 32B connected to the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 of the pad contact member 11, respectively. It includes a first heating liquid return pipe 33A and a second heating liquid return pipe 33B connected to the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 of the pad contact member 11, respectively. The second heating liquid supply pipe 32B is connected to the heating liquid supply tank 31, and the first heating liquid supply pipe 32A branches from the second heating liquid supply pipe 32B. The first heating liquid return pipe 33A and the second heating liquid return pipe 33B are connected to the heating liquid supply tank 31.

冷却液供給管５１は第１加熱液供給管３２Ａに接続されており、冷却液排出管５２は第１加熱液戻り管３３Ａに接続されている。冷却液供給管５１から分岐する第１分岐管８１は第２加熱液供給管３２Ｂに接続され、冷却液排出管５２から分岐する第２分岐管８４は第２加熱液戻り管３３Ｂに接続されている。 The coolant supply pipe 51 is connected to the first heating liquid supply pipe 32A, and the coolant discharge pipe 52 is connected to the first heating liquid return pipe 33A. The first branch pipe 81 branching from the coolant supply pipe 51 is connected to the second heating liquid supply pipe 32B, and the second branch pipe 84 branching from the coolant discharge pipe 52 is connected to the second heating liquid return pipe 33B. There is.

第１加熱液供給管３２Ａには、開閉バルブＶ１および流量制御バルブＲ１が設けられており、第２加熱液供給管３２Ｂには、開閉バルブＶ５および流量制御バルブＲ２が設けられている。冷却液供給管５１には開閉バルブＶ２が設けられ、冷却液排出管５２には開閉バルブＶ４が設けられている。第１加熱液戻り管３３Ａには開閉バルブＶ３が設けられ、第２加熱液戻り管３３Ｂには開閉バルブＶ７が設けられている。さらに、第１分岐管８１には開閉バルブＶ６が設けられ、第２分岐管８４には開閉バルブＶ８が設けられている。これら全ての開閉バルブおよび流量制御バルブはバルブ制御部４０に接続されており、バルブ制御部４０によって操作される。 The first heating liquid supply pipe 32A is provided with an on-off valve V1 and a flow rate control valve R1, and the second heating liquid supply pipe 32B is provided with an on-off valve V5 and a flow rate control valve R2. The coolant supply pipe 51 is provided with an on-off valve V2, and the coolant discharge pipe 52 is provided with an on-off valve V4. The first heating liquid return pipe 33A is provided with an opening / closing valve V3, and the second heating liquid return pipe 33B is provided with an opening / closing valve V7. Further, the first branch pipe 81 is provided with an on-off valve V6, and the second branch pipe 84 is provided with an on-off valve V8. All of these on-off valves and flow rate control valves are connected to the valve control unit 40 and are operated by the valve control unit 40.

研磨パッド３を急速に加熱する場合は、バルブ制御部４０は、開閉バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７を開き、開閉バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ８を閉じる。流量制御バルブＲ１，Ｒ２は全開とされる。加熱液は、第１加熱液供給管３２Ａおよび第２加熱液供給管３２Ｂを通ってパッド接触部材１１の加熱流路６１および冷却流路６２の両方に供給され、さらに第１加熱液戻り管３３Ａおよび第２加熱液戻り管３３Ｂを通って加熱液供給タンク３１に戻される。このように、パッド接触部材１１の加熱流路６１および冷却流路６２の両方に加熱液が供給されるので、パッド接触部材１１は研磨パッド３を急速に加熱することができる。 When the polishing pad 3 is heated rapidly, the valve control unit 40 opens the on-off valves V1, V3, V5, V7 and closes the on-off valves V2, V4, V6, V8. The flow rate control valves R1 and R2 are fully opened. The heating liquid is supplied to both the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 of the pad contact member 11 through the first heating liquid supply pipe 32A and the second heating liquid supply pipe 32B, and further, the first heating liquid return pipe 33A. And, it is returned to the heating liquid supply tank 31 through the second heating liquid return pipe 33B. In this way, since the heating liquid is supplied to both the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 of the pad contact member 11, the pad contact member 11 can rapidly heat the polishing pad 3.

研磨パッド３の表面温度がしきい値を超えると、バルブ制御部４０は、開閉バルブＶ１，Ｖ３を開いたままにしつつ、開閉バブルＶ６，Ｖ８を開き、さらに開閉バルブＶ２，Ｖ４を閉じたままにしつつ、開閉バルブＶ５，Ｖ７を閉じる。流量制御バルブＲ１，Ｒ２は、目標温度と研磨パッド３の表面温度との差に基づいてバルブ制御部４０によってＰＩＤ制御される。 When the surface temperature of the polishing pad 3 exceeds the threshold value, the valve control unit 40 keeps the open / close valves V1 and V3 open, opens the open / close bubbles V6 and V8, and further closes the open / close valves V2 and V4. While doing so, close the open / close valves V5 and V7. The flow rate control valves R1 and R2 are PID controlled by the valve control unit 40 based on the difference between the target temperature and the surface temperature of the polishing pad 3.

研磨パッド３を急速に冷却する場合は、バルブ制御部４０は、開閉バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７を閉じ、開閉バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ８を開く。流量制御バルブＲ１，Ｒ２は全開とされる。冷却液は、冷却液供給管５１、第１加熱液供給管３２Ａ、第１分岐管８１、および第２加熱液供給管３２Ｂを通ってパッド接触部材１１の加熱流路６１および冷却流路６２の両方に供給される。さらに、冷却液は、第１加熱液戻り管３３Ａ、第２加熱液戻り管３３Ｂ、第２分岐管８４、および冷却液排出管５２を通って排出される。このように、パッド接触部材１１の加熱流路６１および冷却流路６２の両方に冷却液が供給されるので、パッド接触部材１１は研磨パッド３を急速に冷却することができる。 When the polishing pad 3 is rapidly cooled, the valve control unit 40 closes the on-off valves V1, V3, V5, V7 and opens the on-off valves V2, V4, V6, V8. The flow rate control valves R1 and R2 are fully opened. The coolant passes through the coolant supply pipe 51, the first heating liquid supply pipe 32A, the first branch pipe 81, and the second heating liquid supply pipe 32B, and passes through the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 of the pad contact member 11. Supplied to both. Further, the coolant is discharged through the first heating liquid return pipe 33A, the second heating liquid return pipe 33B, the second branch pipe 84, and the coolant discharge pipe 52. In this way, since the cooling liquid is supplied to both the heating flow path 61 and the cooling flow path 62 of the pad contact member 11, the pad contact member 11 can rapidly cool the polishing pad 3.

研磨パッド３の表面温度がしきい値を下回ると、バルブ制御部４０は、開閉バルブＶ５，Ｖ７を閉じたままにしつつ、開閉バルブＶ１，Ｖ３を開き、さらに開閉バルブＶ６，Ｖ８を開いたままにしつつ、開閉バブルＶ２，Ｖ４を閉じる。流量制御バルブＲ１，Ｒ２は、目標温度と研磨パッド３の表面温度との差に基づいてバルブ制御部４０によってＰＩＤ制御される。 When the surface temperature of the polishing pad 3 falls below the threshold value, the valve control unit 40 keeps the on-off valves V5 and V7 closed, opens the on-off valves V1 and V3, and further opens the on-off valves V6 and V8. While doing so, close the open / close valves V2 and V4. The flow rate control valves R1 and R2 are PID controlled by the valve control unit 40 based on the difference between the target temperature and the surface temperature of the polishing pad 3.

パッド温度調整装置５の動作が、上述したパッド急速冷却動作から通常のパッド温度制御動作に切り替わるとき、開閉バルブＶ３を開くタイミングが早過ぎると、冷却液が加熱液供給タンク３１に流れ込み、パッド接触部材１１に供給される加熱液の温度が低下するおそれがある。そこで、図２４に示すように、温度センサまたは熱電対などの温度検出器９０を第１加熱液戻り管３３Ａに取り付けることが好ましい。温度検出器９０は、パッド接触部材１１と開閉バルブＶ３との間に配置される。好ましくは、温度検出器９０は、開閉バルブＶ３の近傍に配置される。温度検出器９０は、バルブ制御部４０に接続されている。 When the operation of the pad temperature adjusting device 5 switches from the pad rapid cooling operation described above to the normal pad temperature control operation, if the opening / closing valve V3 is opened too early, the coolant flows into the heating liquid supply tank 31 and contacts the pads. The temperature of the heating liquid supplied to the member 11 may decrease. Therefore, as shown in FIG. 24, it is preferable to attach a temperature detector 90 such as a temperature sensor or a thermocouple to the first heating liquid return pipe 33A. The temperature detector 90 is arranged between the pad contact member 11 and the on-off valve V3. Preferably, the temperature detector 90 is located in the vicinity of the on-off valve V3. The temperature detector 90 is connected to the valve control unit 40.

研磨パッド３の急速冷却中、開閉バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ８は開かれており、開閉バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７は閉じられている。パッド表面温度が上述したしきい値を下回ると、開閉バルブＶ１は開かれるが、開閉バルブＶ３は直ちには開かれない。第１加熱液戻り管３３Ａを流れる液体の温度が設定値以上であることを温度検出器９０が検出すると、バルブ制御部４０は、開閉バルブＶ３を開き、開閉バルブＶ４を閉じる。このような操作により、パッド接触部材１１および第１加熱液戻り管３３Ａに残留する冷却液が加熱液供給タンク３１に流れ込むことを防止することができる。 During the rapid cooling of the polishing pad 3, the on-off valves V2, V4, V6, V8 are open, and the on-off valves V1, V3, V5, V7 are closed. When the pad surface temperature falls below the threshold value described above, the on-off valve V1 is opened, but the on-off valve V3 is not opened immediately. When the temperature detector 90 detects that the temperature of the liquid flowing through the first heating liquid return pipe 33A is equal to or higher than the set value, the valve control unit 40 opens the on-off valve V3 and closes the on-off valve V4. By such an operation, it is possible to prevent the cooling liquid remaining in the pad contact member 11 and the first heating liquid return pipe 33A from flowing into the heating liquid supply tank 31.

第１加熱液供給管３２Ａおよび第１加熱液戻り管３３Ａを流れる液体を加熱液から冷却液に切り替える場合は、第１加熱液戻り管３３Ａを流れる液体の温度が設定値（上述の設定値と異なる）以下となったことを温度検出器９０が検出するまで、開閉バルブＶ３を開いたままにしておいて加熱液を加熱液供給タンク３１に戻してもよい。このような操作により、加熱液を捨てる量を減らし、加熱液を効率よく循環することができる。 When switching the liquid flowing through the first heating liquid supply pipe 32A and the first heating liquid return pipe 33A from the heating liquid to the cooling liquid, the temperature of the liquid flowing through the first heating liquid return pipe 33A is a set value (with the above-mentioned set value). The opening / closing valve V3 may be left open and the heating liquid may be returned to the heating liquid supply tank 31 until the temperature detector 90 detects that the following conditions have occurred. By such an operation, the amount of the heated liquid to be discarded can be reduced, and the heated liquid can be efficiently circulated.

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ことである。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。 The above-described embodiment is described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to carry out the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, but is construed in the broadest range according to the technical idea defined by the claims.

１ トップリング
２ 研磨テーブル
３ 研磨パッド
４ 研磨液供給ノズル
５ パッド温度調整装置
１１ パッド接触部材
３０ 液体供給システム
３１ 加熱液供給タンク
３２ 加熱液供給管
３３ 加熱液戻り管
３９ パッド温度測定器
４０ バルブ制御部
４１ 第１開閉バルブ
４２ 第１流量制御バルブ
５１ 冷却液供給管
５２ 冷却液排出管
５５ 第２開閉バルブ
５６ 第２流量制御バルブ
６１ 加熱流路
６２ 冷却流路
６４ 円弧流路
６５ 傾斜流路
７１ スライド機構
８１ 第１分岐管
８２ 第１分岐バルブ
８４ 第２分岐管
９０ 温度検出器 1 Top ring 2 Polishing table 3 Polishing pad 4 Polishing liquid supply nozzle 5 Pad temperature adjusting device 11 Pad contact member 30 Liquid supply system 31 Heating liquid supply tank 32 Heating liquid supply pipe 33 Heating liquid return pipe 39 Pad temperature measuring device 40 Valve control Part 41 First on-off valve 42 First flow control valve 51 Cooling liquid supply pipe 52 Cooling liquid discharge pipe 55 Second on-off valve 56 Second flow control valve 61 Heating flow path 62 Cooling flow path 64 Arc flow path 65 Inclined flow path 71 Slide mechanism 81 1st branch pipe 82 1st branch valve 84 2nd branch pipe 90 Temperature detector

Claims (8)

研磨パッドの表面温度を調整するための装置であって、
前記研磨パッドの表面と熱交換を行うように配置され、かつ加熱流路および冷却流路が内部に形成されたパッド接触部材と、
前記加熱流路に接続された加熱液供給管と、
前記冷却流路に接続された冷却液供給管と、
前記加熱液供給管に取り付けられた第１流量制御バルブと、
前記冷却液供給管に取り付けられた第２流量制御バルブと、
前記研磨パッドの表面温度を測定するパッド温度測定器と、
前記研磨パッドの表面温度に基づいて、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブを操作するバルブ制御部とを備え、
前記加熱流路および前記冷却流路は、互いに隣接して延びており、かつ螺旋状に延びていることを特徴とする装置。 A device for adjusting the surface temperature of the polishing pad.
A pad contact member arranged so as to exchange heat with the surface of the polishing pad and having a heating flow path and a cooling flow path formed inside.
The heating liquid supply pipe connected to the heating flow path and
The coolant supply pipe connected to the cooling flow path and
The first flow rate control valve attached to the heating liquid supply pipe and
A second flow rate control valve attached to the coolant supply pipe,
A pad temperature measuring device that measures the surface temperature of the polishing pad,
A valve control unit for operating the first flow rate control valve and the second flow rate control valve based on the surface temperature of the polishing pad is provided.
An apparatus characterized in that the heating flow path and the cooling flow path extend adjacent to each other and extend spirally. 前記加熱流路および前記冷却流路は、前記研磨パッドの周方向に沿って並んでいることを特徴とする請求項１に記載の装置。 The apparatus according to claim 1, wherein the heating flow path and the cooling flow path are arranged along the circumferential direction of the polishing pad. 研磨パッドの表面温度を調整するための装置であって、
前記研磨パッドの表面と熱交換を行うように配置され、かつ加熱流路および冷却流路が内部に形成されたパッド接触部材と、
前記加熱流路に接続された加熱液供給管と、
前記冷却流路に接続された冷却液供給管と、
前記加熱液供給管に取り付けられた第１流量制御バルブと、
前記冷却液供給管に取り付けられた第２流量制御バルブと、
前記研磨パッドの表面温度を測定するパッド温度測定器と、
前記研磨パッドの表面温度に基づいて、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブを操作するバルブ制御部とを備え、
前記加熱流路および前記冷却流路は、前記研磨パッドの半径方向に関して対称であることを特徴とする装置。 A device for adjusting the surface temperature of the polishing pad.
A pad contact member arranged so as to exchange heat with the surface of the polishing pad and having a heating flow path and a cooling flow path formed inside.
The heating liquid supply pipe connected to the heating flow path and
The coolant supply pipe connected to the cooling flow path and
The first flow rate control valve attached to the heating liquid supply pipe and
A second flow rate control valve attached to the coolant supply pipe,
A pad temperature measuring device that measures the surface temperature of the polishing pad,
A valve control unit for operating the first flow rate control valve and the second flow rate control valve based on the surface temperature of the polishing pad is provided.
An apparatus characterized in that the heating flow path and the cooling flow path are symmetrical with respect to the radial direction of the polishing pad. 前記バルブ制御部は、目標温度と前記研磨パッドの表面温度との差を無くすために必要な前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブの操作量を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。 The valve control unit is characterized in that it determines the amount of operation of the first flow rate control valve and the second flow rate control valve required to eliminate the difference between the target temperature and the surface temperature of the polishing pad. The apparatus according to any one of 1 to 3. 研磨パッドの表面温度を調整するための装置であって、
前記研磨パッドの表面と熱交換を行うように配置され、かつ加熱流路および冷却流路が内部に形成されたパッド接触部材と、
前記加熱流路に接続された加熱液供給管と、
前記冷却流路に接続された冷却液供給管と、
前記加熱液供給管に取り付けられた第１流量制御バルブと、
前記冷却液供給管に取り付けられた第２流量制御バルブと、
前記研磨パッドの表面温度を測定するパッド温度測定器と、
前記研磨パッドの表面温度に基づいて、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブを操作するバルブ制御部とを備え、
前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブのそれぞれの操作量を０％から１００％までの数値で表したときに、前記バルブ制御部は、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブのうち一方の操作量を１００％から引き算することで、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブのうち他方の操作量を決定することを特徴とする装置。 A device for adjusting the surface temperature of the polishing pad.
A pad contact member arranged so as to exchange heat with the surface of the polishing pad and having a heating flow path and a cooling flow path formed inside.
The heating liquid supply pipe connected to the heating flow path and
The coolant supply pipe connected to the cooling flow path and
The first flow rate control valve attached to the heating liquid supply pipe and
A second flow rate control valve attached to the coolant supply pipe,
A pad temperature measuring device that measures the surface temperature of the polishing pad,
A valve control unit for operating the first flow rate control valve and the second flow rate control valve based on the surface temperature of the polishing pad is provided.
When the operating amounts of the first flow rate control valve and the second flow rate control valve are represented by numerical values from 0% to 100%, the valve control unit uses the first flow rate control valve and the second flow rate. A device characterized in that the operation amount of one of the control valves is subtracted from 100% to determine the operation amount of the other of the first flow rate control valve and the second flow rate control valve. 研磨パッドの表面温度を調整するための方法であって、
パッド接触部材内に形成された加熱流路および冷却流路に加熱液および冷却液をそれぞれ同時に流しながら、前記加熱液および前記冷却液と前記研磨パッドとの間で熱交換させ、
前記研磨パッドの表面温度に基づいて、加熱液および冷却液の流量を独立に制御し、
加熱液の流量と冷却液の流量の総和は一定に維持されることを特徴とする方法。 It is a method for adjusting the surface temperature of the polishing pad.
Heat exchange is performed between the heating liquid and the cooling liquid and the polishing pad while simultaneously flowing the heating liquid and the cooling liquid into the heating flow path and the cooling flow path formed in the pad contact member.
The flow rates of the heating liquid and the cooling liquid are independently controlled based on the surface temperature of the polishing pad.
A method characterized in that the sum of the flow rate of the heating liquid and the flow rate of the cooling liquid is maintained constant. 研磨パッドの表面温度を調整するための方法であって、
パッド接触部材内に形成された加熱流路および冷却流路に加熱液および冷却液をそれぞれ同時に流しながら、前記加熱液および前記冷却液と前記研磨パッドとの間で熱交換させ、
前記研磨パッドの表面温度に基づいて、加熱液および冷却液の流量を独立に制御し、
前記加熱流路および前記冷却流路は、互いに隣接して延びており、かつ螺旋状に延びていることを特徴とする方法。 It is a method for adjusting the surface temperature of the polishing pad.
Heat exchange is performed between the heating liquid and the cooling liquid and the polishing pad while simultaneously flowing the heating liquid and the cooling liquid into the heating flow path and the cooling flow path formed in the pad contact member.
The flow rates of the heating liquid and the cooling liquid are independently controlled based on the surface temperature of the polishing pad.
A method characterized in that the heating flow path and the cooling flow path extend adjacent to each other and extend spirally. 研磨パッドの表面温度を調整するための装置であって、
前記研磨パッドの表面と熱交換を行うように配置され、かつ加熱流路および冷却流路が内部に形成されたパッド接触部材と、
前記加熱流路および前記冷却流路にそれぞれ接続された第１加熱液供給管および第２加熱液供給管と、
前記加熱流路および前記冷却流路にそれぞれ接続された第１加熱液戻り管および第２加熱液戻り管と、
前記第１加熱液供給管に接続された冷却液供給管と、
前記第１加熱液戻り管に接続された冷却液排出管と、
前記冷却液供給管から分岐し、前記第２加熱液供給管に接続された第１分岐管と、
前記冷却液排出管から分岐し、前記第２加熱液戻り管に接続された第２分岐管と、
前記第１加熱液供給管に設けられた第１開閉バルブと、
前記冷却液供給管に設けられた第２開閉バルブと、
前記第１加熱液戻り管に設けられた第３開閉バルブと、
前記冷却液排出管に設けられた第４開閉バルブと、
前記第２加熱液供給管に設けられた第５開閉バルブと、
前記第１分岐管に設けられた第６開閉バルブと、
前記第２加熱液戻り管に設けられた第７開閉バルブと、
前記第２分岐管に設けられた第８開閉バルブと、
前記第１加熱液供給管に取り付けられた第１流量制御バルブと、
前記第２加熱液供給管に取り付けられた第２流量制御バルブと、
前記研磨パッドの表面温度を測定するパッド温度測定器と、
前記第１開閉バルブ乃至前記第８開閉バルブを操作して、前記加熱流路および前記冷却流路の両方に流れる液体を加熱液または冷却液に切り替え、さらに前記研磨パッドの表面温度に基づいて、前記第１流量制御バルブおよび前記第２流量制御バルブを操作するバルブ制御部とを備えることを特徴とする装置。 A device for adjusting the surface temperature of the polishing pad.
A pad contact member arranged so as to exchange heat with the surface of the polishing pad and having a heating flow path and a cooling flow path formed inside.
The first heating liquid supply pipe and the second heating liquid supply pipe connected to the heating flow path and the cooling flow path, respectively,
The first heating liquid return pipe and the second heating liquid return pipe connected to the heating flow path and the cooling flow path, respectively,
The coolant supply pipe connected to the first heating liquid supply pipe and
The coolant discharge pipe connected to the first heating liquid return pipe and
A first branch pipe branched from the coolant supply pipe and connected to the second heating liquid supply pipe, and
A second branch pipe branched from the coolant discharge pipe and connected to the second heating liquid return pipe,
The first on-off valve provided in the first heating liquid supply pipe and
A second on-off valve provided in the coolant supply pipe and
The third on-off valve provided in the first heating liquid return pipe and
The fourth on-off valve provided in the coolant discharge pipe and
A fifth on-off valve provided in the second heating liquid supply pipe and
The sixth on-off valve provided in the first branch pipe and
The 7th on-off valve provided in the 2nd heating liquid return pipe and
The eighth on-off valve provided in the second branch pipe and
The first flow rate control valve attached to the first heating liquid supply pipe and
A second flow rate control valve attached to the second heating liquid supply pipe,
A pad temperature measuring device that measures the surface temperature of the polishing pad,
By operating the first on-off valve to the eighth on-off valve, the liquid flowing in both the heating flow path and the cooling flow path is switched to the heating liquid or the cooling liquid, and further , based on the surface temperature of the polishing pad, A device including a first flow rate control valve and a valve control unit for operating the second flow rate control valve.
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