JP2008307630A - 研磨装置の研磨面加熱、冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被研磨物の研磨時、研磨装置の定盤に取付けた研磨パッドや砥石の研磨面を冷却又は加熱する研磨装置の研磨面加熱、冷却装置を提供すること。
【解決手段】研磨装置の研磨面加熱、冷却装置であって、被研磨物の研磨時、研磨面に対向して配置される熱交換体２０を備え、熱交換体２０は内部に熱交換媒体を通す熱媒体流路３３が形成されており、研磨面に対向する底面の全部又は一部が前記研磨面の進行方向に向かって上方に離間するように所定角度傾斜した傾斜面又は複数の段差面となっており、被研磨物の研磨時、研磨面と熱交換体底面２０との間に流入する研磨液（スラリー等）により熱交換体２０は揚力を受けると共に、研磨面と熱交換体内の熱交換媒体流路を流れる熱交換媒体の間で熱交換を行い研磨面を加熱又は冷却する。
【選択図】図２
【解決手段】研磨装置の研磨面加熱、冷却装置であって、被研磨物の研磨時、研磨面に対向して配置される熱交換体２０を備え、熱交換体２０は内部に熱交換媒体を通す熱媒体流路３３が形成されており、研磨面に対向する底面の全部又は一部が前記研磨面の進行方向に向かって上方に離間するように所定角度傾斜した傾斜面又は複数の段差面となっており、被研磨物の研磨時、研磨面と熱交換体底面２０との間に流入する研磨液（スラリー等）により熱交換体２０は揚力を受けると共に、研磨面と熱交換体内の熱交換媒体流路を流れる熱交換媒体の間で熱交換を行い研磨面を加熱又は冷却する。
【選択図】図２
Description
本発明は、半導体ウエハや各種ハードディスク、ガラス基板、液晶パネル等の各種被研磨物を研磨する研磨装置の研磨パッドや砥石の研磨面を冷却又は加熱することができる研磨装置の研磨面加熱、冷却装置に関するものである。
従来、半導体集積回路装置の製造工程に用いられるＣＭＰ（化学的機械的研磨）装置には、回転する定盤に取付けた研磨パッド或いは砥石の研磨面上に保持機構で保持された半導体ウエハ（被研磨物）を押し付けると共に、該研磨面にスラリー等の研磨液を供給し、研磨パッド或いは砥石と被研磨物の相対運動により半導体ウエハを研磨するように構成されたものがある。
上記構成の研磨装置で半導体ウエハを研磨した場合、摩擦熱によって研磨パッド（又は砥石）の表面が変形したり、該研磨パッド（又は砥石）の研磨面各部の温度分布による研磨能力の差の発生等によって、半導体ウエハの研磨性能が低下してしまうという問題がある。そこで研磨面を冷却し、研磨面の温度を所定の温度範囲に維持することが必要となる。
上記研磨面を冷却する方法として、図１に示すように、定盤１０１内に冷却水等の冷媒を通す冷媒流路１０２を設け、該冷媒流路１０２内に冷却水等の冷媒を流すことにより、定盤１０１の上面に取付けた研磨パッド１０３を冷却するものがある。ここで、回転軸１０４の回転により回転する定盤１０１に取付けられた研磨パッド１０３の表面に研磨液供給ノズル１０５からスラリー等の研磨液１０６を供給すると共に、トップリング等の基板保持機構１０７で保持され回転する半導体ウエハ１０８を研磨パッド１０３上面に押しつけ、研磨パッド１０３と半導体ウエハ１０８の相対的運動により、半導体ウエハ１０８を研磨する。
上記研磨装置において、半導体ウエハ１０８と研磨パッド１０３の摩擦によって発生す発生熱量Ｑは、研磨パッド１０３の表面から大気に放出される大気放熱量Ｑ１、研磨液１０６に放熱される研磨液放熱量Ｑ２、冷媒流路１０２内の冷媒に放熱される冷媒放熱量Ｑ３として放熱され、その結果として研磨パッド１０３の研磨面の温度が所定範囲内に維持されている。一例として、研磨による発生熱量Ｑが＝１９００Ｗで、雰囲気温度が２３℃の場合、研磨パッド１０３の表面温度は６５℃になることが確認されている。発生熱量Ｑは夫々大気放熱量Ｑ１＝６００Ｗ、研磨液放熱量Ｑ２＝６００Ｗ、冷媒放熱量Ｑ３＝７００Ｗに分かれて放熱され、熱収支が釣り合っていることが実測及び計算から確認されている。
研磨パッド１０３の表面温度が６５℃では効率よい研磨ができない場合があり、研磨レートを向上させるため、研磨パッド１０３の表面温度を４５℃にする要求がある。通常、放熱量は温度差に比例するので、研磨パッド表面温度４５℃と雰囲気温度２３℃の温度差が２２℃となり、各放熱量が大気放熱量Ｑ１＝３００Ｗ、研磨液放熱量Ｑ２＝３００Ｗ、冷媒放熱量Ｑ３＝３５０Ｗとなり、Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＝９５０Ｗとなり、１０００Ｗに近い放熱手段が別途必要となる。
被研磨物の研磨により研磨パッド１０３面上に発生した熱を放熱する手段としては、上記のように定盤１０１内に冷媒流路１０２を設け、該冷媒流路１０２内に冷却水等の冷媒を流すことにより、定盤１０１の上面に取付けた研磨パッド１０３を冷却する方法がある。この方法は、通常研磨パッド１０３は発砲ウレタン等の熱伝導率の悪い材料を使用しているため、裏面（下面）からの冷却では表面（上面）の熱は効率よく放熱できず、上記のように６５℃以下にすることは困難である。
そこで特許文献１に開示しているように、冷却気体噴射ノズルから研磨パッドの上面に直接冷却したＮ2等の冷却気体を噴射して冷却する方法がある。この方法は気体を研磨パッド上面に噴射して研磨するため、研磨面が乾燥し、スラリー等の研磨液中に存在する組成成分や研磨屑により、被研磨物の研磨面に傷を与え研磨不良を発生するという問題がある。また、同特許文献１に開示しているように、冷却液体滴下ノズルから研磨パッドの上面に直接冷却した純水等の冷却液体を滴下して冷却する方法がある。この方法は冷却液体により研磨パッド面上に供給される研磨液を希釈する等の研磨条件に変化を与え、一定の研磨レートで研磨できないという問題が生じる恐れがある。
また、同特許文献１に開示しているように、研磨パッド上面に熱交換部材を接触して配置し、該熱交換部材に冷媒供給装置から冷媒を供給して、研磨パッド上面を直接冷却する方法がある。この方法によると、研磨パッド上面が効率よく冷却され、冷却効率も向上するが、熱交換部材が研磨パッド上面に直接接触するため、研磨パッドや熱交換部材が磨耗する等の問題が発生する。
特開平１１−３４７９３５号公報
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、被研磨物の研磨時、研磨装置の定盤に取付けた研磨パッドや砥石の研磨面を冷却又は加熱する研磨装置の研磨面加熱、冷却装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明は、研磨面上に保持機構で保持された被研磨物を押し付けると共に、該研磨面に研磨液を供給し、前記研磨面と前記被研磨物の相対運動により該被研磨物を研磨する構成の研磨装置の前記研磨面の加熱又は冷却を行う研磨装置の研磨面加熱、冷却装置であって、前記被研磨物の研磨時、前記研磨面に対向して配置される熱交換体を備え、前記熱交換体は内部に熱交換媒体を通す熱交換媒体流路が形成されており、前記研磨面に対向する底面の全部又は一部が前記研磨面の進行方向に向かって上方に離間するように所定角度傾斜した傾斜面又は複数の段差面となっており、前記被研磨物の研磨時、前記研磨面と前記熱交換体底面との間に流入する前記研磨液により前記熱交換体は揚力を受けると共に、前記研磨面と前記熱交換体内の熱交換媒体流路を流れる熱交換媒体の間で熱交換を行い前記研磨面を加熱又は冷却することを特徴とする。
上記のように内部に熱交換媒体を通す熱交換媒体流路が形成され、研磨面に対向する底面の全部又は一部が前記研磨面の進行方向に向かって上方に離間するように所定角度傾斜した傾斜面又は複数の段差面となっている熱交換体を研磨面に対向して配置することにより、被研磨物の研磨時、研磨面に供給された研磨液が研磨面の移動に伴って熱交換体の傾斜している底面と研磨面の間に流入し、くさび作用により熱交換体に揚力が生じるため該底面と研磨面間の摩擦力が傾斜面がない場合に比べて小さくなり、研磨面と熱交換体内の熱交換媒体流路を流れる熱交換媒体の間で熱交換が行われ、該熱交換媒体の温度により研磨面を冷却又は加熱するので、前記研磨面の温度を研磨に適する温度に調整することができる。また、熱交換体の底面と研磨面の間の摩擦力が低減されるので、磨耗の程度も低減できる。
また、本発明は上記研磨装置の研磨面加熱、冷却装置において、前記熱交換体の底面には長尺突起部が所定の間隔で複数本設けられ、該長尺突起部と長尺突起部の間が前記研磨液の流路となっていることを特徴とする。
上記熱交換体の底面に設けた長尺突起部と長尺突起部の間に研磨液の流路を形成することにより、該流路に流入する研磨液により安定した揚力を熱交換体に与えることになり、熱交換体は研磨底面に非接触で安定した位置を維持でき、研磨面と熱交換媒体の間で安定した熱交換が行われ、研磨面を加熱又は冷却することができる。
また、本発明は上記の研磨装置の研磨面加熱、冷却装置において、前記熱交換体は押圧機構を具備する熱交換体保持機構により、前記被研磨物の研磨時、前記研磨面の所定位置に押圧配置されることを特徴とする。
上記のように熱交換体は熱交換体保持機構により、被研磨物の研磨時、研磨面の所定位置に押圧配置されるので、この押圧力と研磨液のくさび作用による揚力とのバランスにより熱交換体はその底面が研磨面と安定した状態で所定の位置に保持される。
また、本発明は上記研磨装置の研磨面加熱、冷却装置において、前記熱交換体の構成材料は、ＳｉＣであることを特徴とする。
上記のように熱交換体の構成材料をＳｉＣとするので、高い熱伝導率を有することから、研磨面と熱交換体内の熱交換媒体流路を流れる熱交換媒体の間で効率よく熱交換が行われることになり、研磨面の温度を調整することが容易となる。また、ＳｉＣは耐摩耗性に優れ、低比重であることから軽量化が可能で、半導体ウエハ等の被研磨物の金属汚染の問題もない。
また、本発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研磨装置の研磨面加熱、冷却装置において、熱交換体の熱交換媒体流路に流す熱交換媒体は冷却水であり、前記被研磨物の研磨時、前記冷却水と前記研磨面の間で熱交換を行い該研磨面を加熱又は冷却すること特徴とする。
上記のように熱交換体の熱交換媒体流路に流す熱交換媒体は冷却水とすることにより、研磨面を効率良く冷却し、研磨時に発生する摩擦熱を効率よく除去でき、研磨面温度を調整することが容易となる。
本発明によれば、熱交換体の底面を研磨面の進行方向に向って上方に離間するように所定角度傾斜した傾斜面又は複数の段差面としているので、被研磨物の研磨時、研磨面に供給された研磨液が研磨面の移動に伴って熱交換体の傾斜底面と研磨面の間に流入し、くさび作用により熱交換体に揚力を与え該底面と研磨面間の摩擦力が傾斜面がない場合に比べて小さくなると共に、研磨面と熱交換体内の熱交換媒体流路を流れる熱交換媒体の間で熱交換が行われ、該熱交換媒体の温度により研磨面を冷却又は加熱するので、研磨面の温度を研磨に適する温度に調整することができ、被研磨物を安定した研磨レートで研磨することができる。また、熱交換体の底面と研磨面の間の摩擦力が低減されるので、摩耗の程度も低減でき、熱交換体が研磨面に与えるダメージを小さくすることができると共に、熱交換体と研磨面の摩擦による摩耗及び摩擦熱の発生量も小さくなる。
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２及び図３は本発明に係る研磨面加熱、冷却装置を備える研磨装置の概略構成を示す図で、図２は平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面である。本研磨装置１０は回転軸１１を中心に回転する定盤１２を備えている。定盤１２の上面には研磨パッド１３が取付けられている。１４は被研磨物である半導体ウエハＷｆを保持する被研磨物保持機構であり、該被研磨物保持機構１４は保持機構アーム１６に回転軸１５を介して回転自在に取付けられ、該保持機構アーム１６はその後端部が旋回軸１７に固定されている。被研磨物保持機構１４は図３の旋回軸１７の回動により、図２の実線で示す定盤１２の上方の研磨位置から点線で示す定盤１２の外側の退避位置に及びその反対に旋回移動できるようになっている。
１８は研磨パッド１３の研磨面（上面）の目立てを行うドレッサーで、該ドレッサー１８は上記被研磨物保持機構と同様、ドレッサーアーム（図示せず）に回転軸（図示せず）を介して回転自在に取付けられ、該ドレッサーアームの後端部は図示しない旋回軸（図示せず）に取付けられ、該旋回軸の回動により、図２の点線で示す定盤１２の上方のドレッシング位置から実線で示す定盤１２の外側の退避位置に及びその反対に旋回移動できるようになっている。２０は定盤１２の上面に取付けられた研磨パッド１３の研磨面を冷却するための熱交換体であり、該熱交換体２０は後に詳述する支持機構（図示せず）を介して熱交換体支持アーム２１に取付けられ、該熱交換体支持アーム２１の後端部は旋回軸２２に取付けられ、該旋回軸２２の回動により、図２の実線で示す定盤１２の上方の研磨冷却位置から点線で示す定盤１２の外側の退避位置に及びその反対に旋回移動できるようになっている。２３は研磨液であるスラリーＳを研磨パッド１３の上面中心部に供給するための研磨液供給ノズルである。
上記構成の研磨装置において、回転軸１１の矢印Ｂ方向の回転により同方向に回転する定盤１２に取付けられた研磨パッド１３の研磨面上に、被研磨物保持機構１４で保持され、回転軸１５の矢印Ｃ方向の回転により同方向に回転する被研磨物である半導体ウエハＷｆを押し付けると共に、該研磨パッド１３の研磨面に研磨液供給ノズル２３からスラリーＳを供給し、研磨パッド１３と半導体ウエハＷｆの相対的運動により、半導体ウエハＷｆを研磨する。そしてこの研磨により発生する摩擦熱で加温される研磨パッド１３の研磨面を熱交換体２０で冷却し、該研磨面の温度を研磨に好適な温度範囲（具体的には４５℃以下）にしている。
図４及び図５は熱交換体２０の外観構成例を示す図で、図４は熱交換体の平面図、図５は底面図、図６は熱交換体の内部構成を示す図４のＤ−Ｄ断面図である。図示するように熱交換体２０は平面が先端（定盤の中心部に向かう端部）が狭く他端（定盤の外側に位置する端部）が広い細長い台形形状である。熱交換体２０は、熱交換体本体３１と該熱交換体本体３１の下部に位置する底板３２とから構成されている。熱交換体本体３１の内部には熱交換媒体である冷却水が通る熱媒体流路３３がジグザグ状に形成されている。熱媒体流路３３の両端部はそれぞれ熱交換媒体入口３４、及び熱交換媒体出口３５に連通している。
また、底板３２の研磨パッド１３に対向する面（底面）３２ｂは定盤１２の進行方向（研磨パッド１３の進行方向（図６の矢印Ｂ方向）に対向し上方に所定角度傾斜した傾斜面となっている。また、底板３２の底面両端部にはそれぞれ長尺状突起部３２ｃが設けられ、該長尺状突起部３２ｃと長尺状突起部３２ｃの間には長尺状突起部３２ａが所定の間隔で複数本（図では３本）設けられている。長尺状突起部３２ｃと長尺状突起部３２ａの間、長尺状突起部３２ａと長尺状突起部３２ａの間が研磨パッド１３の研磨面上にあるスラリーＳが該研磨パッド１３の回転により流入する流路となっている。なお、突起部３２ａ及び突起部３２ｃの下端（頂部）レベルは同位置で、研磨パッド１３の研磨面上に当接させた場合、その頂部全面が研磨面に当接するようになっている。
図７は熱交換体保持機構に保持された熱交換体２０を示す正面断面図である。熱交換体保持機構４０は、支持機構４１と熱交換体支持アーム２１を備え、熱交換体２０は支持機構４１を介して熱交換体支持アーム２１に取付けられている。支持機構４１は熱交換体２０の熱交換体本体３１に取付けられた支持ピン４２、４３と、熱交換体本体３１の上方に位置する板部材４４と、バネ部材４５〜４８を備えている。支持ピン４２、４３は熱交換体本体３１の上部に所定の間隔で取付けられ、熱交換体支持アーム２１に取付けられた軸受２１ａ、２１ｂにより上下にスライド自在に支持されると共に、板部材４４に形成した貫通孔４４ａ、４４ｂを通って貫通しており、該支持ピン４２、４３のそれぞれの上端には円板状のストッパー４９、５０が取付けられている。該ストッパー４９、５０の径は板部材４４に形成した支持ピン４２、４３が貫通する貫通孔４４ａ、４４ｂの径より大きくなっている。なお、上記軸受２１ａ、２１ｂとして自己潤滑性を有する軸受を用いるとよい。
バネ部材４５、４６は板部材４４と熱交換体支持アーム２１の間に位置し、その弾性力で板部材４４を熱交換体支持アーム２１から離間する方向に付勢している。また、バネ部材４７、４８は熱交換体本体３１と熱交換体支持アーム２１の間に位置し、その弾性力で熱交換体本体３１を熱交換体支持アーム２１から離間する方向に付勢している。これによりストッパー４９、５０は板部材４４に当接し、支持ピン４２、４３は板部材４４の貫通孔４４ａ、４４ｂから抜け出ないようになっている。なお、熱交換体２０はバネ部材４５、４６の弾性力とバネ部材４７、４８の弾性力により、熱交換体支持アーム２１に弾性的に取付けられている。従って、旋回軸２２（図３参照）の回動により、熱交換体２０を図２の点線で示す退避位置から、実線で示す定盤１２の上方に移動させ、旋回軸２２の下降動作により、熱交換体２０の底面を研磨パッド１３の上面に当接させ、所定の押圧力で押圧することができるようになっている。
なお、上記構成の熱交換体保持機構４０は一例であり、熱交換体保持機構はこの構成に限定されるものではなく、熱交換体２０の底面を研磨パッド１３の上面に当接させ、所定の押圧力で押圧することができるようになっていれば、エアシリンダー等を用いても、どのような構成であってもよい。
半導体ウエハＷｆの研磨中（定盤１２の回転中）の研磨パッド１３の上面に熱交換体２０の底板３２の長尺状突起部３２ａ及び長尺状突起部３２ｃの下端面を当接させることにより、上記のように所定の押圧力で研磨パッド１３の研磨面を押圧する。これにより研磨パッド１３の研磨面に存在する研磨液であるスラリーＳが定盤１２の回転（研磨パッド１３の回転）により、図８の矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に示すように、底板３２下方の、長尺状突起部３２ｃと長尺状突起部３２ａの間、長尺状突起部３２ａと長尺状突起部３２ａの間に流入し、くさび作用により熱交換体２０に揚力を与える。該揚力と上記熱交換体保持機構４０の支持機構４１による熱交換体２０を押圧する押圧力のバランスで、揚力が勝ると熱交換体２０は研磨パッド１３に非接触な状態となる。このように非接触状態となると、熱交換体２０の底板３２と研磨パッド１３の間に摩擦はなく、摩擦熱発生や磨耗が生じることがない。また、このとき、長尺状突起部３２ｃと長尺状突起部３２ａはスラリーＳが流れる流路の側部からスラリーＳが逃げるのを抑制し、熱交換体２０を非接触でも安定した状態に維持する作用を有する。
但し研磨パッド１３の平面度や研磨パッド１３表面に通常設けられる溝の影響で完全な非接触状態にならない場合も、揚力によって摩擦の状態が軽微になり結果として摩耗分の発生が少なくなり、研磨プロセスに与える影響を少なくすることができる。特に、図７で示すように、底板３２の下面に長尺状突起３２ａ、３２ｃを設け、且つ所定圧力で長尺状突起３２ａ、３２ｃをｚ方向（研磨面に垂直の方向）研磨面に押圧する場合は、長尺状突起以外の部分の底板３２下面の（ｈ１−ｈ０）／ｈ０（図６参照）を一定に保つことができ、揚力を一定に、最適に保つことができる。更に、図７に示す軸受２１ａと支持ピン４２、軸受２１ｂと支持ピン４３の間隙を適正にすることによりＸＹ方向（研磨面に平行な面）の動きも拘束が可能であり、底板３２はより安定する。軸受２１ａ、２１ｂには自己潤滑性のある材質（ＰＴＦＥ、潤滑材含浸材）を用いると良い。
この時研磨パッド１３の研磨面と熱交換体２０の熱媒体流路３３を流れる冷却水の間では底板３２、該底板３２と研磨パッド１３の上面の間に存在するスラリーＳを介して熱交換が行われ、研磨パッド１３の研磨面は冷却される。これにより、研磨面の温度を半導体ウエハＷｆの研磨に好適な温度範囲（ここでは具体的には４５℃以下）にする。熱交換体２０の熱交換に寄与する底板３２は、高い熱伝導率の、例えばＳｉＣで構成する。また、底面３２ｂの傾斜面は定盤１２の進行方向（図６矢印Ｂ方向）に対向する側（上流側）の研磨面からの高さ寸法ｈ１、進行方向側（下流側）の研磨面からの高さ寸法ｈ０とした場合、（ｈ１−ｈ０）／ｈ０＝１〜２となるようにする。例えばｈ１＝０．１５ｍｍ、ｈ０＝０．０５ｍｍとし、両者を直線で結んだ程度の傾斜面とする。なお、形状及び寸法はこれに限定されるものではない。連続した傾斜面以外に、例えば階段状段差で底面を構成してもよい。
ＳｉＣの熱伝導率は１００ｗ／ｍｋでＡｌ2Ｏ3の３倍、ＳＵＳの５倍と高いから、少なくとも熱交換体２０の底板３２にＳｉＣを用いることにより熱交換性が優れたものとなる。このとき底板３２の間に熱伝導率０．６３ｗ／ｍｋとあまり高くないスラリー層が介在するが、このスラリー層の厚さは最大でも０．１５ｍｍ、平均で０．１ｍｍ程度であるから熱伝導を大きく阻害する要因とはならない。なお、この数値は一例であり、これに限定されるものではない。また、熱交換体２０の熱交換体本体３１は、内部に熱媒体流路３３等を形成する関係上加工しやすい材料を用いるとよい。また、底板３２を構成する材料としては、例えば高い熱伝導率を有し、低い比重のカーボンを用い、該カーボンの表面にＳｉＣをコーティングを施したものを用いてもよい。これにより、交換性能、耐摩耗性、軽量化の優れた熱交換体とすることができる。
なお、上記実施形態例では、熱交換体２０は先端部が狭く後端部が広い細長い台形形状としたが、これは研磨液供給ノズル２３から研磨パッド１３の研磨面中心部に供給されるスラリーＳが、研磨パッド１３の回転によりる遠心力で放射上（円形状）に拡がるのを阻害しないように、先端部の幅を狭くしたのである。従って、熱交換体２０は先端部がスラリーＳの広がりを阻害する恐れがない場合は、熱交換体２０の形状を図９に示すように先端も後端も幅寸法の等しい長方形状としてもよい。即ち、長方形状の板部材からなる熱交換体本体３１にジグザグ状に熱媒体流路３３等を形成し、長方形状の板部材からなる底板３２の底面両端に長尺状突起部３２ｃと３２ｃを形成し、長尺状突起部３２ｃと３２ｃの間に複数本（図では３本）の長尺状突起部３２ａを形成し、長尺状突起部３２ｃと３２ａの間及び長尺状突起部３２ａと３２ａ間の底面３２ｂを定盤１２の進行方向に対向し上方に所定角度傾斜した傾斜面とする。なお、図９（ａ）は熱交換体２０の平面図、図９（ｂ）は熱交換体２０の正面図、図９（ｃ）は熱交換体２０の底面図である。
また、熱交換体２０の構成も図１０に示すように、熱交換体本体３１を熱媒体流路３３を形成する流路形成部３１−１と、熱媒体流路３３の開口を閉塞する蓋部３１−２に分割し、流路形成部３１−１の底面に底板３２を設けた構成、即ち、３分割構成としてもよいし、図１１に示すように熱媒体流路３３を形成した熱交換体本体３１とその底面に底板３２を設けた、即ち、２分割構成としてもよい。なお、３６は流路形成部３１−１と蓋部３１−２の間に介在するＯリング等のシール部材、３７は熱交換体本体３１と底板３２の間に介在するＯリング等のシール部材である。
上記例では熱交換体２０の底板３２の底面に設けた長尺状突起部３２ａ、３２ｃは、図１２に示すように回転する定盤１２の接線方向と平行に等間隔で設けているが、図１３に示すように回転する定盤１２と同心円状に所定の間隔で設けてもよい。これにより、長尺状突起部３２ａ、３２ｃの頂部が研磨面に接触する機会を均等にすることができるため、
長尺状突起部３２ａ、３２ｃの頂部が接触しない研磨パッド１３の研磨面の面積を広くとることができる。また、長尺状突起部３２ａ、３２ｃを図１４に示すように渦巻状に設けてもよい。これにより、長尺状突起部３２ａ、３２ｃの研磨パッド１３の研磨面に対するダメージを均等にすることが可能となる。また、長尺状突起部３２ａ、３２ｃの渦巻きの方向は、スラリーＳが内側に流入する方向とする。このような構成により、スラリー（研磨液）が研磨面上に保持されやすくなり、スラリーを節約することができる。また、複数の長尺状突起部３２ａはスラリーＳが内側に流入する方向に配置するであれば、その半径等は限定されない。例えば、同一半径の複数の円弧を、中心をずらして配置するようにしてもよい。
長尺状突起部３２ａ、３２ｃの頂部が接触しない研磨パッド１３の研磨面の面積を広くとることができる。また、長尺状突起部３２ａ、３２ｃを図１４に示すように渦巻状に設けてもよい。これにより、長尺状突起部３２ａ、３２ｃの研磨パッド１３の研磨面に対するダメージを均等にすることが可能となる。また、長尺状突起部３２ａ、３２ｃの渦巻きの方向は、スラリーＳが内側に流入する方向とする。このような構成により、スラリー（研磨液）が研磨面上に保持されやすくなり、スラリーを節約することができる。また、複数の長尺状突起部３２ａはスラリーＳが内側に流入する方向に配置するであれば、その半径等は限定されない。例えば、同一半径の複数の円弧を、中心をずらして配置するようにしてもよい。
また、長尺状突起部３２ａの先端部（矢印Ｂに示す定盤１２の進行方向に対向する部分）を、図１７（ａ）に示すように、平断面半円形状、又は図１７（ｂ）に示すように平断面三角形状とすることにより、スラリーＳが長尺状突起部３２ａと３２ａの間に流入しやすくなる。従って、スラリーＳの流入量が増えるので、熱交換が促進され、また、研磨に寄与するスラリーを増加させることができる。
また、長尺状突起部３２ａ、３２ｃは図１５に示すように、スラリーＳを定盤１２（研磨パッド１３）の外側に排出する方向に設けてもよい。これにより研磨に寄与したスラリーを速やかに定盤１２の外側に排出することができ、研磨に寄与したスラリーに起因する被研磨物の傷を低減することができる。また、図１６に示すように長尺状突起部３２ｃを熱交換体２０の底板３２の底面両端部にのみ設けてもよい。これにより長尺状突起部３２ｃの頂部の接触部を研磨パッド１３の研磨面の半導体ウエハＷｆが接触しない部分とすることができ、この部分の研磨面のダメージを発生しないようにすることが可能となる。
上記実施形態例では、定盤１２の上面に研磨パッド１３を取付けた例を示したが、研磨パッドに限定されるものではなく、砥石を取付け、該砥石の研磨面が半導体ウエハＷｆの研磨により発生する摩擦熱で加温される研磨面を熱交換体２０で冷却することもできる。なお、上記実施形態例では、熱媒体流路３３に流す熱交換媒体として冷却水を用い、半導体ウエハＷｆの研磨により発生する摩擦熱で研磨面が加温されるのを冷却する場合を示したが、熱媒体流路３３に流す熱交換媒体として水に限定されるものではなく、どのような熱交換媒体（液体又は気体）でもよい。また、例えば所定の温度に加温された熱交換媒体を流すことにより、研磨面を被研磨物の種類及び研磨条件に応じて研磨に適した温度に調整する研磨面加熱、冷却装置としても利用することができる。
また、被研磨物として半導体ウエハＷｆを研磨する例を示したが、被研磨物は半導体ウエハに限定されるものではなく、各種ハードディスク、ガラス基板、液晶パネル等の各種被研磨物にも当然利用できる。この場合、研磨液はスラリーに限定されない。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
１０ 研磨装置
１１ 回転軸
１２ 定盤
１３ 研磨パッド
１４ 被研磨物保持機構
１５ 回転軸
１６ 保持機構アーム
１７ 旋回軸
１８ ドレッサー
２０ 熱交換体
２１ 熱交換体支持アーム
２２ 旋回軸
２３ 研磨液供給ノズル
３１ 熱交換体本体
３２ 底板
３３ 熱媒体流路
３４ 熱交換媒体入口
３５ 熱交換媒体出口
３６ シール部材
３７ シール部材
４０ 熱交換体保持機構
４１ 支持機構
４２ 支持ピン
４３ 支持ピン
４４ 板部材
４５ バネ部材
４６ バネ部材
４７ バネ部材
４８ バネ部材
４９ ストッパー
５０ ストッパー
１１ 回転軸
１２ 定盤
１３ 研磨パッド
１４ 被研磨物保持機構
１５ 回転軸
１６ 保持機構アーム
１７ 旋回軸
１８ ドレッサー
２０ 熱交換体
２１ 熱交換体支持アーム
２２ 旋回軸
２３ 研磨液供給ノズル
３１ 熱交換体本体
３２ 底板
３３ 熱媒体流路
３４ 熱交換媒体入口
３５ 熱交換媒体出口
３６ シール部材
３７ シール部材
４０ 熱交換体保持機構
４１ 支持機構
４２ 支持ピン
４３ 支持ピン
４４ 板部材
４５ バネ部材
４６ バネ部材
４７ バネ部材
４８ バネ部材
４９ ストッパー
５０ ストッパー
Claims (5)
- 研磨面上に保持機構で保持された被研磨物を押し付けると共に、該研磨面に研磨液を供給し、前記研磨面と前記被研磨物の相対運動により該被研磨物を研磨する構成の研磨装置の前記研磨面の加熱又は冷却を行なう研磨装置の研磨面加熱、冷却装置であって、
前記被研磨物の研磨時、前記研磨面に対向して配置される熱交換体を備え、
前記熱交換体は内部に熱交換媒体を通す熱交換媒体流路が形成されており、前記研磨面に対向する底面の全部又は一部が前記研磨面の進行方向に向かって上方に離間するように所定角度傾斜した傾斜面又は複数の段差面となっており、
前記被研磨物の研磨時、前記研磨面と前記熱交換体底面との間に流入する前記研磨液により前記熱交換体は揚力を受けると共に、前記研磨面と前記熱交換体内の熱交換媒体流路を流れる熱交換媒体の間で熱交換を行い前記研磨面を加熱又は冷却することを特徴とする研磨装置の研磨面加熱、冷却装置。 - 請求項１に記載の研磨装置の研磨面加熱、冷却装置において、
前記熱交換体の底面には長尺突起部が所定の間隔で複数本設けられ、該長尺突起部と長尺突起部の間が前記研磨液の流路となっていることを特徴とする研磨装置の研磨面加熱、冷却装置。 - 請求項１又は２に記載の研磨装置の研磨面加熱、冷却装置において、
前記熱交換体は押圧機構を具備する熱交換体保持機構により、前記被研磨物の研磨時、前記研磨面の所定位置に押圧配置されることを特徴とする研磨装置の研磨面加熱、冷却装置。 - 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の研磨装置の研磨面加熱、冷却装置において、
前記熱交換体の構成材料は、ＳｉＣであることを特徴とする研磨装置の研磨面加熱、冷却装置。 - 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研磨装置の研磨面加熱、冷却装置において、
前記熱交換体の熱交換媒体流路に流す熱交換媒体は冷却水であり、前記被研磨物の研磨時、前記冷却水と前記研磨面の間で熱交換を行い該研磨面を加熱又は冷却とすることを特徴とする研磨装置の研磨面加熱、冷却装置。
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