CN107097145A - 用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够将研磨垫的表面温度保持在所期望的目标温度的用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法。一种用于对研磨垫(3)的表面温度进行调整的装置，其具备：垫接触构件(11)，其可与研磨垫(3)的表面接触，且在内部形成有加热流路(61)和冷却流路(62)；加热液供给管(32)，其连接到加热流路(61)；冷却液供给管(51)，其连接到冷却流路(62)；第一流量控制阀(42)，其安装于加热液供给管(32)；第二流量控制阀(56)，其安装于冷却液供给管(51)；垫温度测定器(39)，其对研磨垫(3)的表面温度进行测定；以及阀控制部(40)，其基于研磨垫(3)的表面温度对第一流量控制阀(42)和第二流量控制阀(56)进行操作。

Description

用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于对晶片等基板的研磨所使用的研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法。

背景技术

CMP(化学机械抛光，Chemical Mechanical Polishing)装置在半导体设备的制造过程中被使用于对晶片的表面进行研磨的工序。在CMP装置中，利用顶环保持晶片而使晶片旋转，而且，将晶片按压于旋转的研磨台上的研磨垫而对晶片的表面进行研磨。在研磨过程中，向研磨垫供给研磨液(浆液)，晶片的表面在研磨液的化学的作用和研磨液所含有的磨粒的机械作用下而被平坦化。

晶片的研磨速度不仅依赖于研磨垫对晶片的研磨载荷，还依赖于研磨垫的表面温度。其原因在于，研磨液对晶片的化学作用依赖于温度。因而，在半导体设备的制造过程中，为了提高晶片的研磨速度而进一步保持恒定，重要的是将晶片研磨过程中的研磨垫的表面温度保持为最佳的值。

因此，为了对研磨垫的表面温度进行调整，以往以来使用了垫温度调整装置。图25是表示以往的垫温度调整装置的示意图。如图25所示，垫温度调整装置具备：垫接触构件111，其与研磨垫103的表面接触；流体供给管112，其连接到垫接触构件111。流体供给管112分支成连接到热水供给源的热水供给管115和连接到冷水供给源的冷水供给管116，在热水供给管115和冷水供给管116分别安装有热水阀120和冷水阀121。通过使热水阀120和冷水阀121中的任一个关闭，将热水或冷水的任一个选择性地向垫接触构件111供给。

图26是表示热水阀120、冷水阀121的动作以及研磨垫103的表面温度的变化的图。热水阀120和冷水阀121基于研磨垫103的表面温度而被操作。即，若研磨垫103的表面温度超过预先设定好的上限值，则关闭热水阀120，且打开冷水阀121。同样地，若研磨垫103的表面温度低于预先设定好的下限值，则关闭冷水阀121，且打开热水阀120。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-044245号公报

然而，即使向垫接触构件111供给的液体从热水切换成冷水，在垫接触构件111和流体供给管112也残留有热水，因此，直到垫接触构件111冷却为止需要一段时间。同样地，即使向垫接触构件111供给的液体从冷水切换成热水，直到垫接触构件111变热为止需要一段时间。因此，研磨垫103的表面温度的变化产生较大的过冲和下冲。作为结果，研磨垫103的表面温度大幅度变动。

图27是表示研磨垫103的目标温度设定成60℃时的研磨垫103的表面温度的变化的曲线图。如图27所示，研磨垫103的表面温度以约20℃的幅度大幅度变化。图28是表示对PID控制的参数进行了调整之后的、研磨垫103的表面温度的变化的曲线图。在该情况下，研磨垫103的表面温度也以某一程度的幅度变化。而且，图29是表示在对PID控制的参数进行了调整之后使目标温度从60℃变更成50℃的情况下的、研磨垫103的表面温度的变化的曲线图。如图29所示，研磨垫103的表面温度再次大幅度变化。

这样，在以往的垫温度调整装置中，存在如下问题：在晶片的研磨过程中，研磨垫103的表面温度大幅度变动，无法获得所期望的研磨速度(也称为去除速度)。

发明内容

发明所要解决的课题

因此，本发明的目的在于提供一种能够将研磨垫的表面温度保持为所期望的目标温度的装置和方法。

用于解决课题的手段

为了达成上述的目的，本发明的一方式是一种用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置，其特征在于，该装置具备：垫接触构件，其能够与所述研磨垫的表面接触，且在内部形成有加热流路和冷却流路；加热液供给管，其连接到所述加热流路；冷却液供给管，其连接到所述冷却流路；第一流量控制阀，其安装于所述加热液供给管；第二流量控制阀，其安装于所述冷却液供给管；垫温度测定器，其对所述研磨垫的表面温度进行测定；以及阀控制部，其基于所述研磨垫的表面温度对所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀进行操作。

本发明的优选方式的特征在于，所述加热流路和所述冷却流路彼此邻接地延伸，且呈螺旋状延伸。

本发明的优选方式的特征在于，所述加热流路和所述冷却流路沿着所述研磨垫的周向排列。

本发明的优选方式的特征在于，所述加热流路和所述冷却流路相对于所述研磨垫的半径方向对称。

本发明的优选方式的特征在于，所述阀控制部决定为了消除目标温度与所述研磨垫的表面温度之差所需要的所述第一流量控制阀的操作量和所述第二流量控制阀的操作量。

本发明的优选方式的特征在于，在将所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀各自的操作量以0％～100％的数值表示时，所述阀控制部通过从100％减去所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀中的一方的操作量，来决定所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀中的另一方的操作量。

本发明的一方式是用于对研磨垫的表面温度进行调整的方法，其特征在于，在该方法中，一边使垫接触构件与所述研磨垫的表面接触，一边使加热液和冷却液分别同时在形成于所述垫接触构件内的加热流路和冷却流路流动，基于所述研磨垫的表面温度来独立地控制加热液的流量和冷却液的流量。

本发明的优选方式的特征在于，加热液的流量和冷却液的流量的总合维持恒定。

本发明的优选方式的特征在于，所述加热流路和所述冷却流路彼此邻接地延伸，且呈螺旋状延伸。

发明效果

根据本发明，加热液仅在垫接触构件的加热流路流动，冷却液仅在冷却流路流动。基于研磨垫的表面温度控制加热液和冷却液各自的流量。这样，不是进行热水和冷水的切换，而是利用各自专用的供给管供给加热液和冷却液，且对流量进行控制，从而可进行模拟的温度控制。因而，能够将研磨垫的表面温度稳定地维持在目标温度。

附图说明

图1是表示研磨装置的示意图。

图2是表示垫接触构件的水平剖视图。

图3是表示研磨垫上的垫接触构件与顶环之间的位置关系的俯视图。

图4是表示第一流量控制阀及第二流量控制阀的操作量与流量之间的关系的曲线图。

图5是说明阀控制部的动作的图。

图6是表示垫表面温度的变化和各阀的状态的曲线图。

图7是表示垫接触构件的其他实施方式的水平剖视图。

图8是表示图7所示的垫接触构件与顶环之间的位置关系的俯视图。

图9是表示垫接触构件的又一实施方式的水平剖视图。

图10是表示图9所示的垫接触构件与顶环之间的位置关系的俯视图。

图11是表示垫接触构件的又一实施方式的水平剖视图。

图12是表示图11所示的垫接触构件与顶环之间的位置关系的俯视图。

图13是表示垫接触构件的又一实施方式的水平剖视图。

图14是表示图13所示的垫接触构件与顶环之间的位置关系的俯视图。

图15是表示使具有图2所示的涡旋状的加热流路和冷却流路的垫接触构件接触到研磨垫时的垫表面温度的变化的实验数据。

图16是表示使具有图11所示的呈半圆状延伸的加热流路和冷却流路的垫接触构件接触到研磨垫时的垫表面温度的变化的实验数据。

图17是表示使具有图13所示的锯齿状的加热流路和冷却流路的垫接触构件接触到研磨垫时的垫表面温度的变化的实验数据。

图18是表示使具有图2所示的涡旋状的加热流路和冷却流路的垫接触构件接触到研磨垫时的垫表面温度的分布的曲线图。

图19是表示使具有图11所示的呈半圆状延伸的加热流路和冷却流路的垫接触构件接触到研磨垫时的垫表面温度的分布的曲线图。

图20是表示使具有图13所示的锯齿状的加热流路和冷却流路的垫接触构件接触到研磨垫时的垫表面温度的分布的曲线图。

图21是说明使用垫温度调整装置来对晶片进行研磨的一实施方式的图。

图22是表示垫温度调整装置的其他实施方式的图。

图23是表示垫温度调整装置的又一实施方式的图。

图24是表示垫温度调整装置的又一实施方式的图。

图25是表示以往的垫温度调整装置的示意图。

图26是表示热水阀的动作、冷水阀的动作以及研磨垫的表面温度的变化的图。

图27是表示将研磨垫的目标温度设定成60℃时的研磨垫的表面温度的变化的曲线图。

图28是表示对PID控制的参数进行了调整之后的研磨垫的表面温度的变化的曲线图。

图29是表示在对PID控制的参数进行了调整之后将目标温度从60℃变更成50℃的情况下的研磨垫的表面温度的变化的曲线图。

符号说明

1 顶环

2 研磨台

3 研磨垫

4 研磨液供给喷嘴

5 垫温度调整装置

11 垫接触构件

30 液体供给系统

31 加热液供给罐

32 加热液供给管

33 加热液返回管

39 垫温度测定器

40 阀控制部

41 第一开闭阀

42 第一流量控制阀

51 冷却液供给管

52 冷却液排出管

55 第二开闭阀

56 第二流量控制阀

61 加热流路

62 冷却流路

64 圆弧流路

65 倾斜流路

71 滑动机构

81 第一分支管

82 第一分支阀

84 第二分支管

90 温度检测器

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示研磨装置的示意图。如图1所示，研磨装置具备：顶环1，其对作为基板的一个例子的晶片W进行保持并使晶片W旋转；研磨台2，其对研磨垫3进行支承；研磨液供给喷嘴4，其向研磨垫3的表面供给研磨液(例如浆液)；以及垫温度调整装置5，其对研磨垫3的表面温度进行调整。研磨垫3的表面(上表面)构成对晶片W进行研磨的研磨面。

顶环1可沿着铅垂方向移动，且可以其轴心为中心向由箭头所示的方向旋转。晶片W利用真空吸附等保持于顶环1的下表面。研磨台2与马达(未图示)连结，可向由箭头所示的方向旋转。如图1所示，顶环1和研磨台2向相同的方向旋转。研磨垫3粘贴于研磨台2的上表面。

晶片W的研磨可如以下那样进行。要研磨的晶片W被顶环1保持，进一步利用顶环1旋转。另一方面，研磨垫3与研磨台2一起旋转。在该状态下，从研磨液供给喷嘴4向研磨垫3的表面供给研磨液，而且，晶片W的表面被顶环1按压于研磨垫3的表面(即研磨面)。晶片W的表面在研磨液的存在下通过与研磨垫3之间的滑动接触而被研磨。晶片W的表面在研磨液的化学作用和研磨液所含有的磨粒的机械作用下而被平坦化。

垫温度调整装置5具备:垫接触构件11，其可与研磨垫3的表面接触；液体供给系统30，其将温度调整了的加热液和冷却液向垫接触构件11供给。该液体供给系统30具备：作为加热液供给源的加热液供给罐31，其贮存温度调整了的加热液；加热液供给管32和加热液返回管33，其将加热液供给罐31和垫接触构件11连结。加热液供给管32的一端部和加热液返回管33的一端部与加热液供给罐31连接，另一端部与垫接触构件11连接。

温度调整了的加热液从加热液供给罐31经由加热液供给管32向垫接触构件11供给，在垫接触构件11内流动，然后，从垫接触构件11经由加热液返回管33返回加热液供给罐31。这样，加热液在加热液供给罐31与垫接触构件11之间循环。加热液供给罐31具有加热器(未图示)，加热液被加热器加热成预定的温度。

在加热液供给管32安装有第一开闭阀41和第一流量控制阀42。第一流量控制阀42配置于垫接触构件11与第一开闭阀41之间。第一开闭阀41是不具有流量调整功能的阀，而第一流量控制阀42是具有流量调整功能的阀。

液体供给系统30还具备连接到垫接触构件11的冷却液供给管51和冷却液排出管52。冷却液供给管51与在设置有研磨装置的工厂设置的冷却液供给源(例如、冷水供给源)连接。冷却液经由冷却液供给管51向垫接触构件11供给，在垫接触构件11内流动，然后，从垫接触构件11经由冷却液排出管52排出。在一实施方式中，也可以是，使在垫接触构件11内流动的冷却液经由冷却液排出管52返回冷却液供给源。

在冷却液供给管51安装有第二开闭阀55和第二流量控制阀56。第二流量控制阀56配置于垫接触构件11与第二开闭阀55之间。第二开闭阀55是不具有流量调整功能的阀，而第二流量控制阀56是具有流量调整功能的阀。

垫温度调整装置5还具备：垫温度测定器39，其对研磨垫3的表面温度(以下有时称为垫表面温度)进行测定；阀控制部40，其基于由垫温度测定器39测定出的垫表面温度而对第一流量控制阀42和第二流量控制阀56进行操作。第一开闭阀41和第二开闭阀55通常打开。作为垫温度测定器39，能够使用能够以非接触方式对研磨垫3的表面温度进行测定的辐射温度计。

垫温度测定器39以非接触方式对研磨垫3的表面温度进行测定，将其测定值向阀控制部40发送。阀控制部40以垫表面温度维持在预先设定好的目标温度的方式基于测定出的垫表面温度对第一流量控制阀42和第二流量控制阀56进行操作，从而对加热液的流量和冷却液的流量进行控制。第一流量控制阀42和第二流量控制阀56按照来自阀控制部40的控制信号进行动作，对向垫接触构件11供给的加热液的流量和冷却液的流量进行调整。在垫接触构件11中流动的加热液和冷却液与研磨垫3之间进行换热，由此，垫表面温度变化。

利用这样的反馈控制，研磨垫3的表面温度(垫表面温度)被维持在预定的目标温度。作为阀控制部40，能够使用PID控制器。研磨垫3的目标温度可根据晶片W的种类或研磨工艺决定，决定好的目标温度预先输入阀控制部40。

为了将垫表面温度维持在预定的目标温度，在晶片W的研磨过程中，垫接触构件11与研磨垫3的表面(即研磨面)接触。在本说明书中，垫接触构件11与研磨垫3的表面接触的方式不仅包括垫接触构件11与研磨垫3的表面直接接触的方式，还包括在研磨液(浆液)存在于垫接触构件11与研磨垫3的表面之间的状态下垫接触构件11与研磨垫3的表面接触的方式。在任一方式中，在垫接触构件11中流动的加热液和冷却液与研磨垫3之间都进行换热，由此，垫表面温度被控制。

作为向垫接触构件11供给的加热液，可使用热水。热水被加热液供给罐31的加热器加热到例如约80℃。在使研磨垫3的表面温度更迅速地上升的情况下，也可以将硅油用作加热液。在将硅油用作加热液的情况下，硅油被加热液供给罐31的加热器加热到100℃以上(例如约120℃)。作为向垫接触构件11供给的冷却液，可使用冷水或硅油。在将硅油用作冷却液的情况下，使作为冷却液供给源的冷机与冷却液供给管51连接，通过将硅油冷却到0℃以下，而能够将研磨垫3迅速地冷却。作为冷水，能够使用纯水。为了冷却纯水而生成冷水，也可以使用冷机作为冷却液供给源。在该情况下，也可以是，使在垫接触构件11内流动的冷水经由冷却液排出管52返回冷机。

加热液供给管32和冷却液供给管51是完全独立的配管。因而，加热液和冷却液不会混合，可同时向垫接触构件11供给。加热液返回管33和冷却液排出管52也是完全独立的配管。因而，加热液不会与冷却液混合，就返回加热液供给罐31，冷却液不会与加热液混合就被排出，或返回冷却液供给源。

接着，参照图2说明垫接触构件11。图2是表示垫接触构件11的水平剖视图。如图2所示，垫接触构件11具有在其内部形成的加热流路61和冷却流路62。加热流路61和冷却流路62彼此邻接地(彼此并列地)延伸，且呈螺旋状延伸。在本实施方式中，加热流路61比冷却流路62短。

加热液供给管32与加热流路61的入口61a连接，加热液返回管33与加热流路61的出口61b连接。冷却液供给管51与冷却流路62的入口62a连接，冷却液排出管52与冷却流路62的出口62b连接。加热流路61的入口61a和冷却流路62的入口62a位于垫接触构件11的周缘部，加热流路61的出口61b和冷却流路62的出口62b位于垫接触构件11的中心部。因而，加热液和冷却液从垫接触构件11的周缘部朝向中心部呈螺旋状流动。加热流路61和冷却流路62完全分离，加热液和冷却液不会在垫接触构件11内混合。

图3是表示研磨垫3上的垫接触构件11与顶环1之间的位置关系的俯视图。垫接触构件11在从上方观察时是圆形，垫接触构件11的直径比顶环1的直径小。从研磨垫3的旋转中心到垫接触构件11的中心的距离与从研磨垫3的旋转中心到顶环1的中心的距离相同。加热流路61和冷却流路62彼此邻接，因此，加热流路61和冷却流路62不仅沿着研磨垫3的径向排列，而且沿着研磨垫3的周向排列。因而，在研磨台2和研磨垫3旋转期间，与垫接触构件11接触的研磨垫3与加热液和冷却液双方进行换热。

阀控制部40构成为，决定为了消除预先设定好的目标温度与测定出的研磨垫3的表面温度之差所需要的第一流量控制阀42的操作量和第二流量控制阀56的操作量。换言之，第一流量控制阀42的操作量和第二流量控制阀56的操作量是阀开度。第一流量控制阀42的操作量与加热液的流量成比例，第二流量控制阀56的操作量与冷却液的流量成比例。优选的是，如图4所示，第一流量控制阀42的操作量与加热液的流量成正比，第二流量控制阀56的操作量与冷却液的流量成正比。

图5是说明阀控制部40的动作的图。构成为，在第一流量控制阀42和第二流量控制阀56各自的操作量以0％～100％的数值表示时，阀控制部40通过从100％减去第一流量控制阀42的操作量，来决定第二流量控制阀56的操作量。在一实施方式中，也可以是，阀控制部40通过从100％减去第二流量控制阀56的操作量，来决定第一流量控制阀42的操作量。

第一流量控制阀42的操作量是100％表示第一流量控制阀42全开，第一流量控制阀42的操作量是0％表示第一流量控制阀42完全关闭。同样地，第二流量控制阀56的操作量是100％表示第二流量控制阀56全开，第二流量控制阀56的操作量是0％表示第二流量控制阀56完全关闭。

第一流量控制阀42的操作量是100％时的加热液的流量与第二流量控制阀56的操作量是100％时的冷却液的流量相同。因而，通过第一流量控制阀42的加热液的流量和通过第二流量控制阀56的冷却液的流量的合计始终恒定。

图6是表示垫表面温度的变化和各阀的状态的曲线图。如图6所示，以第一流量控制阀42的操作量和第二流量控制阀56的操作量的总合成为100％的方式操作第一流量控制阀42和第二流量控制阀56。这样，加热液的流量和冷却液的流量的总合保持恒定，因此，可防止垫表面温度的波动。

根据本实施方式，加热液仅在垫接触构件11的加热流路61流动，冷却液仅在冷却流路62流动。加热液和冷却液各自的流量可基于研磨垫3的表面温度被控制。也就是说，第一流量控制阀42和第二流量控制阀56基于研磨垫3的表面温度与目标温度之差来动作。因而，能够将研磨垫3的表面温度稳定地维持于目标温度。

图7是表示垫接触构件11的其他实施方式的水平剖视图，图8是表示图7所示的垫接触构件11与顶环1之间的位置关系的俯视图。与图2所示的实施方式相同，加热流路61和冷却流路62彼此邻接地(彼此并列地)延伸，且呈螺旋状延伸。而且，加热流路61和冷却流路62具有点对称的形状，彼此具有相同的长度。

图9是表示垫接触构件11的又一实施方式的水平剖视图，图10是表示图9所示的垫接触构件11与顶环1之间的位置关系的俯视图。与图2所示的实施方式相同，加热流路61和冷却流路62彼此邻接地(彼此并列地)延伸，且呈螺旋状延伸。而且，加热流路61和冷却流路62具有点对称的形状，彼此具有相同的长度。

如图9所示，加热流路61和冷却流路62分别基本上由曲率恒定的多个圆弧流路64和将这些圆弧流路64连结的多个倾斜流路65构成。邻接的两个圆弧流路64由各倾斜流路65连结起来。根据这样的结构，能够将加热流路61和冷却流路62各自的最外周部配置于垫接触构件11的最外周部。也就是说，由垫接触构件11的下表面构成的垫接触面的大致整体位于加热流路61的下方和冷却流路62的下方，加热液和冷却液能够对研磨垫3的表面迅速地进行加热和冷却。

图11是表示垫接触构件11的又一实施方式的水平剖视图，图12是表示图11所示的垫接触构件11与顶环1之间的位置关系的俯视图。加热流路61和冷却流路62分别由配置于半圆区域内的复杂的流路构成。加热流路61和冷却流路62以研磨垫3的半径方向为中心对称。加热流路61和冷却流路62沿着研磨垫3的周向排列。因而，在研磨台2旋转时，配置加热流路61和冷却流路62的两个半圆区域与研磨垫3的表面内的同一区域接触。

图13是表示垫接触构件11的又一实施方式的水平剖视图，图14是表示图13所示的垫接触构件11与顶环1之间的位置关系的俯视图。加热流路61和冷却流路62彼此邻接地(彼此并列地)延伸，且呈锯齿延伸。而且，加热流路61和冷却流路62具有点对称的形状，彼此具有相同的长度。在本实施方式中，加热流路61和冷却流路62也沿着研磨垫3的周向排列。

图15是表示使具有图2所示的涡旋状的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11接触到研磨垫3时的垫表面温度的变化的实验数据。在该实验中，以第一流量控制阀42的操作量和第二流量控制阀56的操作量的总合成为100％的方式对第一流量控制阀42和第二流量控制阀56进行了操作。目标温度是40℃、50℃、60℃。从图15可知，研磨垫3的表面温度不伴随着较大的波动，维持到各目标温度。

图16是表示使具有图11所示的呈半圆状延伸的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11接触到研磨垫3时的垫表面温度的变化的实验数据。在该实验中，也以第一流量控制阀42的操作量和第二流量控制阀56的操作量的总合成为100％的方式对第一流量控制阀42和第二流量控制阀56进行了操作。目标温度是40℃、50℃、60℃。从图16可知，研磨垫3的表面温度不伴随着较大的波动，维持到各目标温度。

图17是表示使具有图13所示的锯齿状的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11接触到研磨垫3时的垫表面温度的变化的实验数据。在该实验中，也以第一流量控制阀42的操作量和第二流量控制阀56的操作量的总合成为100％的方式对第一流量控制阀42和第二流量控制阀56进行了操作。目标温度是40℃、50℃、60℃。从图17可知，研磨垫3的表面温度不伴随着较大的波动，维持到各目标温度。

接着，说明对垫表面温度的均匀性进行了研究的实验结果。图18是表示使具有图2所示的涡旋状的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11接触到研磨垫3时的垫表面温度的分布的曲线图。图19是表示使具有图11所示的呈半圆状延伸的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11接触到研磨垫3时的垫表面温度的分布的曲线图。图20是表示使具有图13所示的锯齿状的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11接触到研磨垫3时的垫表面温度的分布的曲线图。在图18～图20中，垫表面温度的分布表示研磨垫3的半径方向的分布。

以全部相同的条件实施了图18～图20所示的实验。研磨垫3的表面的目标温度是55℃。从研磨台2的中心到垫接触构件11的中心的距离与从研磨台2的中心到顶环1的中心的距离相同。从图18～图20所示的实验可知，关于垫表面温度的均匀性，具有呈半圆状延伸的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11比具有涡旋状的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11良好，具有涡旋状的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11比具有锯齿状的加热流路61和冷却流路62的垫接触构件11良好。

接着，参照图21说明使用垫温度调整装置5来对晶片W进行研磨的一实施方式。在以下说明的实施方式中，在晶片W的研磨过程中，使研磨垫3的表面的目标温度从第一目标温度向第二目标温度变化，但在一实施方式中，也可以在晶片W的研磨过程中将目标温度维持恒定。

在本实施方式中，在开始晶片W的研磨之前，使垫接触构件11与研磨垫3的表面(研磨面)接触，预先对研磨垫3的表面进行加热(预加热工序)。在该预加热工序中，研磨垫3的表面的目标温度被设定为最大值。若垫表面温度超过第一目标温度，则研磨垫3的表面的目标温度从最大值切换成第一目标温度。第一目标温度是比最大值低的温度。而且，晶片W与研磨垫3的表面接触，开始晶片W的研磨(第一研磨工序)。研磨垫3的表面在晶片W的研磨开始之前被预先加热，因此，能够以较高的研磨速度开始晶片W的研磨。

在开始第一研磨工序后经过了规定的时间时，或晶片W的膜厚达到规定的值时，保持晶片W与研磨垫3接触着的状态，研磨垫3的表面的目标温度从第一目标温度变成第二目标温度。在研磨垫3的表面温度维持在第二目标温度的状态下，晶片W被研磨(第二研磨工序)。

根据本实施方式，一边将研磨垫3的表面温度维持在比第二目标温度高的第一目标温度，一边进行第一研磨工序，因此，能够以较高的研磨速度对晶片W进行研磨。在第二研磨工序中，能以较低的研磨速度对晶片W进行研磨，因此，能够精密地调整晶片W的膜厚外形。

图22是表示垫温度调整装置5的其他实施方式的图。没有特别说明的本实施方式的结构和动作与图2所示的垫温度调整装置5相同，因此，省略其重复的说明。此外，在图22中，省略了顶环1和研磨液供给喷嘴4的图示。如图22所示，多个垫温度测定器39沿着研磨垫3的半径方向排列。在本实施方式中，配置有三个垫温度测定器39，但可以是两个，或也可以是四个以上。多个垫温度测定器39与阀控制部40连接。

垫接触构件11保持于滑动机构71。该滑动机构71构成为，在垫接触构件11的下表面(即垫接触面)接触到研磨垫3的表面的状态下，可使垫接触构件11沿着研磨垫3的半径方向移动。作为滑动机构71，由伺服马达和滚珠丝杆机构的组合、或气缸等构成。

阀控制部40基于由垫温度测定器39测定出的垫表面温度对滑动机构71进行操作，以使垫表面温度的分布成为目标温度分布。这样，通过对垫表面温度的分布进行控制，能够对在研磨垫3上被研磨的晶片W的膜厚外形进行控制。

图23是表示垫温度调整装置5的又一实施方式的图。在要使研磨垫3快速地加热、或要使研磨垫3快速地冷却的情况下，残留于垫接触构件11内的冷却水液或加热液成为快速加热、快速冷却的阻碍。图23所示的实施方式适于对研磨垫3快速地进行加热以及快速地冷却。

如图23所示，垫温度调整装置5具备：第一加热液供给管32A和第二加热液供给管32B，其分别连接到垫接触构件11的加热流路61和冷却流路62；第一加热液返回管33A和第二加热液返回管33B，其分别连接到垫接触构件11的加热流路61和冷却流路62。第二加热液供给管32B与加热液供给罐31连接，第一加热液供给管32A从第二加热液供给管32B分支。第一加热液返回管33A及第二加热液返回管33B与加热液供给罐31连接。

冷却液供给管51与第一加热液供给管32A连接，冷却液排出管52与第一加热液返回管33A连接。从冷却液供给管51分支的第一分支管81与第二加热液供给管32B连接，从冷却液排出管52分支的第二分支管84与第二加热液返回管33B连接。

在第一加热液供给管32A设置有开闭阀V1和流量控制阀R1，在第二加热液供给管32B设置有开闭阀V5和流量控制阀R2。在冷却液供给管51设置有开闭阀V2，在冷却液排出管52设置有开闭阀V4。在第一加热液返回管33A设置有开闭阀V3，在第二加热液返回管33B设置有开闭阀V7。而且，在第一分支管81设置有开闭阀V6，在第二分支管84设置有开闭阀V8。这些全部的开闭阀和流量控制阀与阀控制部40连接，由阀控制部40操作。

在对研磨垫3快速地进行加热的情况下，阀控制部40使开闭阀V1、V3、V5、V7打开，使开闭阀V2、V4、V6、V8关闭。流量控制阀R1、R2设为全开。加热液经由第一加热液供给管32A和第二加热液供给管32B向垫接触构件11的加热流路61和冷却流路62双方供给，而且，经由第一加热液返回管33A和第二加热液返回管33B返回加热液供给罐31。这样，向垫接触构件11的加热流路61和冷却流路62双方供给加热液，因此，垫接触构件11能够将研磨垫3快速地加热。

若研磨垫3的表面温度超过阈值，则阀控制部40使开闭阀V1、V3保持打开的状态且使开闭阀V6、V8打开，而且，使开闭阀V2、V4保持关闭的状态且使开闭阀V5、V7关闭。流量控制阀R1、R2基于目标温度与研磨垫3的表面温度之差而由阀控制部40进行PID控制。

在使研磨垫3快速地冷却的情况下，阀控制部40使开闭阀V1、V3、V5、V7关闭，使开闭阀V2、V4、V6、V8打开。将流量控制阀R1、R2设为全开。冷却液经由冷却液供给管51、第一加热液供给管32A、第一分支管81、以及第二加热液供给管32B向垫接触构件11的加热流路61和冷却流路62双方供给。而且，冷却液经由第一加热液返回管33A、第二加热液返回管33B、第二分支管84、以及冷却液排出管52排出。这样，向垫接触构件11的加热流路61和冷却流路62双方供给冷却液，因此，垫接触构件11能够将研磨垫3快速地冷却。

若研磨垫3的表面温度低于阈值，则阀控制部40使开闭阀V5、V7保持关闭的状态且使开闭阀V1、V3打开，而且，使开闭阀V6、V8保持打开的状态且使开闭阀V2、V4关闭。流量控制阀R1、R2基于目标温度与研磨垫3的表面温度之差而由阀控制部40进行PID控制。

在垫温度调整装置5的动作从上述的垫快速冷却动作切换成通常的垫温度控制动作时，若将开闭阀V3打开的时刻过早，则冷却液向加热液供给罐31流入，向垫接触构件11供给的加热液的温度有可能降低。因此，如图24所示，优选将温度传感器或热电偶等温度检测器90安装于第一加热液返回管33A。温度检测器90配置于垫接触构件11与开闭阀V3之间。优选的是，温度检测器90配置于开闭阀V3的附近。温度检测器90与阀控制部40连接。

在研磨垫3的快速冷却过程中，打开开闭阀V2、V4、V6、V8，关闭开闭阀V1、V3、V5、V7。若垫表面温度低于上述的阈值，则开闭阀V1打开，但开闭阀V3不立即打开。若温度检测器90检测到在第一加热液返回管33A中流动的液体的温度在设定值以上，则阀控制部40使开闭阀V3打开，使开闭阀V4关闭。通过这样的操作，能够防止残留于垫接触构件11和第一加热液返回管33A的冷却液流入加热液供给罐31。

也可以是，当在第一加热液供给管32A和第一加热液返回管33A中流动的液体从加热液切换成冷却液的情况下，保持打开开闭阀V3的状态，使加热液返回加热液供给罐31，直到温度检测器90检测到在第一加热液返回管33A中流动的液体的温度成为设定值(与上述的设定值不同的值)以下为止。通过这样的操作，能够减少加热液的舍弃量，使加热液效率良好地循环。

上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域的通常知识的人能够实施本发明为目的而记载的。只要是本领域技术人员，当然就可做成上述实施方式的各种变形例，本发明的技术的思想也可适用于其他实施方式。因而，本发明并不限定于所记载的实施方式，被解释成按照由权利要求书定义的技术思想的最大的范围。

Claims (9)

1.一种用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置，其特征在于，具备：

垫接触构件，该垫接触构件能够与所述研磨垫的表面接触，且在内部形成有加热流路和冷却流路；

加热液供给管，该加热液供给管连接于所述加热流路；

冷却液供给管，该冷却液供给管连接于所述冷却流路；

第一流量控制阀，该第一流量控制阀安装于所述加热液供给管；

第二流量控制阀，该第二流量控制阀安装于所述冷却液供给管；

垫温度测定器，该垫温度测定器对所述研磨垫的表面温度进行测定；以及

阀控制部，该阀控制部基于所述研磨垫的表面温度，对所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀进行操作。

2.根据权利要求1所述的用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置，其特征在于，

所述加热流路和所述冷却流路彼此邻接地延伸，且呈螺旋状延伸。

3.根据权利要求2所述的用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置，其特征在于，

所述加热流路和所述冷却流路沿着所述研磨垫的周向排列。

4.根据权利要求1所述的用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置，其特征在于，

所述加热流路和所述冷却流路相对于所述研磨垫的半径方向对称。

5.根据权利要求1所述的用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置，其特征在于，

所述阀控制部决定为了消除目标温度与所述研磨垫的表面温度之差所需要的所述第一流量控制阀的操作量和所述第二流量控制阀的操作量。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置，其特征在于，

在将所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀各自的操作量以0％～100％的数值表示时，所述阀控制部通过从100％减去所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀中的一方的操作量，来决定所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀中的另一方的操作量。

7.一种用于对研磨垫的表面温度进行调整的方法，其特征在于，

在该方法中，一边使垫接触构件与所述研磨垫的表面接触，一边使加热液和冷却液分别同时在形成于所述垫接触构件内的加热流路和冷却流路流动，

基于所述研磨垫的表面温度对加热液的流量和冷却液的流量独立地进行控制。

8.根据权利要求7所述用于对研磨垫的表面温度进行调整的方法，其特征在于，

加热液的流量和冷却液的流量的总合维持恒定。

9.根据权利要求7所述用于对研磨垫的表面温度进行调整的方法，其特征在于，

所述加热流路和所述冷却流路彼此邻接地延伸，且呈螺旋状延伸。