JP6263092B2 - Temperature control system for polishing pad and substrate processing apparatus provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、基板処理装置に係り、特に、研磨装置の研磨パッドの温度を調節できる温度調節システムおよびこれを備えた基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a temperature adjustment system capable of adjusting the temperature of a polishing pad of a polishing apparatus and a substrate processing apparatus including the same.
半導体ウェハなどの基板に対して各種処理を行うために、基板処理装置が用いられている。基板処理装置の一例としては、基板の表面を平坦に研磨する化学的機械的研磨装置（ＣＭＰ装置）が挙げられる。このＣＭＰ装置は、回転する研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押しつけ、スラリー液を供給しながら基板自体も回転させて研磨を行う研磨装置である。 A substrate processing apparatus is used to perform various processes on a substrate such as a semiconductor wafer. An example of the substrate processing apparatus is a chemical mechanical polishing apparatus (CMP apparatus) that polishes the surface of the substrate flatly. This CMP apparatus is a polishing apparatus that performs polishing by pressing a substrate against a polishing pad on a rotating polishing table and rotating the substrate itself while supplying a slurry liquid.
研磨装置において、基板の被研磨面の研磨レート（研磨率）は、研磨パッドの温度の影響を受ける。一般的に研磨パッドの温度は、被研磨面との接触による発熱、トップリングに取り付けられた基板を保持するリテーナリングとの接触による研磨パッド自体の発熱、研磨パッド及び研磨テーブルの熱吸収率のばらつき、研磨パッドに滴下したスラリー液の流量などによって変化する。これら様々なパラメータの変化に起因して、研磨レートが大きく変化してしまう。 In the polishing apparatus, the polishing rate (polishing rate) of the surface to be polished of the substrate is affected by the temperature of the polishing pad. In general, the temperature of the polishing pad includes heat generation due to contact with the surface to be polished, heat generation of the polishing pad itself due to contact with the retainer ring that holds the substrate attached to the top ring, and heat absorption rate of the polishing pad and the polishing table. It varies depending on variations, the flow rate of the slurry liquid dropped on the polishing pad, and the like. Due to changes in these various parameters, the polishing rate changes greatly.
以上のような問題を軽減するために、研磨パッドの温度を積極的に制御する、温度調節システムが用いられている（特許文献１、図２参照）。図１４はこの温度調節システムを示している。この温度調節システム１３０は、温水タンク１３１と、温水タンク１３１とパッド接触部材１１１とを連結する供給ライン１３２および戻りライン１３３とを備えている。熱媒体としての温水は、温水タンク１３１から供給ライン１３２を通じてパッド接触部材１１１に供給され、パッド接触部材１１１から戻りライン１３３を通じて温水タンク１３１に戻される。このように、温水は、温水タンク１３１とパッド接触部材１１１との間を循環する。温水タンク１３１は、水を加熱して温水とするためのヒータ（図示せず）を内部に有している。そして、パッド接触部材１１１が研磨パッド１０３に接触することで、研磨パッド１０３を加熱するようになっている。 In order to reduce the above problems, a temperature control system that actively controls the temperature of the polishing pad is used (see Patent Document 1 and FIG. 2). FIG. 14 shows this temperature control system. The temperature control system 130 includes a hot water tank 131, and a supply line 132 and a return line 133 that connect the hot water tank 131 and the pad contact member 111. Hot water as a heat medium is supplied from the hot water tank 131 to the pad contact member 111 through the supply line 132, and returned from the pad contact member 111 to the hot water tank 131 through the return line 133. Thus, the hot water circulates between the hot water tank 131 and the pad contact member 111. The hot water tank 131 has a heater (not shown) for heating water to make it warm. Then, when the pad contact member 111 comes into contact with the polishing pad 103, the polishing pad 103 is heated.
また、図１５に示すような温度調節システム２３０も考えられる。この温度調節システム２３０は、特許文献１の温度調節システム１３０に対して、研磨装置の外部から冷水を供給できる冷水供給ライン２４１と、熱交換に使われた温水を研磨装置の外部に排水する排水ライン２４２を備える点が異なっている。すなわち、温水供給ライン２３２の途中に冷水供給ライン２４１が合流しており、仕切弁２００Ｖ１、２００Ｖ３の切り替え制御によって、パッド接触部材２１１に供給する温水の温度を変化させるものである。排水ライン２４２は戻しライン２３３から分岐している。この当該温度調節システム２３０では、パッド接触部材２１１の温度を上昇させるだけではなく、低下させることも可能である。 A temperature control system 230 as shown in FIG. 15 is also conceivable. This temperature control system 230 is a cold water supply line 241 that can supply cold water from the outside of the polishing apparatus to the temperature control system 130 of Patent Document 1, and drainage that discharges hot water used for heat exchange to the outside of the polishing apparatus. The difference is that a line 242 is provided. That is, the cold water supply line 241 joins in the middle of the hot water supply line 232, and the temperature of the hot water supplied to the pad contact member 211 is changed by switching control of the gate valves 200V1 and 200V3. The drainage line 242 branches from the return line 233. In the temperature control system 230, not only the temperature of the pad contact member 211 can be raised but also lowered.
更には、研磨に用いるスラリー液の温度を調節できるシステムも提案されている（特許文献２、図１参照）。当該従来技術は、図１６に示すように、冷却タンク３０１と循環タンク３０２から成る、側面が二重構造のウォータジャケット式のタンク３０３を設け、該冷却タンク３０１には、冷凍機（チラー）３０４内のフロンで冷却された冷却水３０５を注入させるようになっており、冷却済みの冷却水をオン・オフバルブ３００Ａ又はリーク用バルブ３０７を介して該冷凍機３０４に戻している。しかも、ウォータジャケット式タンク３０３の底面はスラリー液３０６を加温させるラバーヒータ３０９が張り付いている。このラバーヒータ３０９はＳＳＲ３０８に配線され、温度感知センサ３１４で感知した温度情報からラバーヒータ３０９の電流をオン・オフして循環タンク３０２のスラリー液
３０６の温度を制御している。
Furthermore, a system that can adjust the temperature of the slurry used for polishing has also been proposed (see Patent Document 2 and FIG. 1). In the prior art, as shown in FIG. 16, a water jacket type tank 303 having a double side structure comprising a cooling tank 301 and a circulation tank 302 is provided. The cooling tank 301 has a refrigerator (chiller) 304. Cooling water 305 cooled by the internal chlorofluorocarbon is injected, and the cooled cooling water is returned to the refrigerator 304 via the on / off valve 300A or the leakage valve 307. In addition, a rubber heater 309 for heating the slurry liquid 306 is attached to the bottom surface of the water jacket type tank 303. This rubber heater 309 is wired to the SSR 308 and controls the temperature of the slurry liquid 306 in the circulation tank 302 by turning on / off the current of the rubber heater 309 from the temperature information sensed by the temperature sensing sensor 314.
しかしながら、上記従来技術に係る発明では、以下のような問題点があった。先ず、特許文献１に開示された発明では、研磨装置外の工場施設配管から冷却水を供給する構造にはなっておらず、研磨パッドの温度を積極的に低下させるシステムではない。 However, the invention according to the above prior art has the following problems. First, the invention disclosed in Patent Document 1 does not have a structure for supplying cooling water from factory facility piping outside the polishing apparatus, and is not a system that actively lowers the temperature of the polishing pad.
また、図１５に示す温水及び冷水を供給する形式の温度調節システムの場合にも、温水タンク２３１から供給する温水と、工場施設配管から供給する冷水とをバルブで切り替えながらパッド接触部材２１１に供給して、研磨パッド２０３の温度を調節している。そして、温水タンク２３１からの温水は温水タンク２３１に戻し、工場施設配管からの冷却水は工場排水として工場外に排水している。 In the case of the temperature control system of the type that supplies hot water and cold water as shown in FIG. 15, the hot water supplied from the hot water tank 231 and the cold water supplied from the factory facility piping are switched to be supplied to the pad contact member 211 by a valve. Thus, the temperature of the polishing pad 203 is adjusted. And the warm water from the warm water tank 231 is returned to the warm water tank 231, and the cooling water from the factory facility piping is drained outside the factory as factory drain.
以上のような構成の下で、パッド接触部材２１１に供給するのを冷水から温水に切り替えるタイミングでは、温水がしばらくの間連続してパッド接触部材２１１に供給される。このため、温水タンク２３１内の水位が低下する。温水タンク２３１内の水位を維持するためには、工場から供給される冷水を温水タンク２３１に補給する必要がある。しかし、冷水を継続して補給すると、温水タンク２３１内の温水の温度低下が起こる。この温度が低下した温水がパッド接触部材２１１に供給された場合、パッド接触部材２１１が理想的な温度まで上昇しないことも考えられる。その結果、研磨プロセスへの悪影響が懸念される。仮に、研磨パッド２０３の温度が目標温度から１０℃低い場合、研磨レートが４％以上変化することが実験で確認されており、大きな問題となる。 Under the configuration as described above, at the timing when the supply to the pad contact member 211 is switched from cold water to warm water, the warm water is continuously supplied to the pad contact member 211 for a while. For this reason, the water level in the hot water tank 231 falls. In order to maintain the water level in the hot water tank 231, it is necessary to supply the hot water tank 231 with cold water supplied from a factory. However, if cold water is continuously replenished, the temperature of the hot water in the hot water tank 231 decreases. When the hot water whose temperature has decreased is supplied to the pad contact member 211, the pad contact member 211 may not rise to an ideal temperature. As a result, there are concerns about adverse effects on the polishing process. If the temperature of the polishing pad 203 is 10 ° C. lower than the target temperature, it has been experimentally confirmed that the polishing rate changes by 4% or more, which is a serious problem.
更に、特許文献２の発明は、ウォータージャケット式のタンク３０３を有する発明であるが、直接的に加熱冷却するのはスラリー液３０６であって、研磨パッドの温度を調節するものではない。このため、スラリー液３０６の温度調節は可能であっても、研磨パッドを全面わたって直接温度調節することはできない。 Furthermore, although the invention of Patent Document 2 is an invention having a water jacket type tank 303, it is the slurry liquid 306 that is directly heated and cooled, and does not adjust the temperature of the polishing pad. For this reason, even if the temperature of the slurry liquid 306 can be adjusted, the temperature cannot be directly adjusted over the entire surface of the polishing pad.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、温水タンクからパッド接触部材に供給する温水の温度管理を正確に行うことができ、研磨レートを理想的な範囲に維持できる、研磨パッドの温度調節システムを提供することを目的とする。また、本発明は、そのような温度調節システムを備えた基板処理装置（研磨装置）を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can accurately control the temperature of the hot water supplied from the hot water tank to the pad contact member and maintain the polishing rate within an ideal range. An object is to provide a temperature control system. Moreover, an object of this invention is to provide the substrate processing apparatus (polishing apparatus) provided with such a temperature control system.
第１手段は、基板処理装置における研磨パッドの温度調節システムであって、温水タンクと、研磨パッドに接しているパッド接触部材と、温水タンクからパッド接触部材に温水を供給する少なくとも１本の温水供給ラインと、前記基板処理装置外の工場施設配管からパッド接触部材に冷却水を供給する少なくとも１本の冷却水供給ラインとを備え、温水タンクには、当該温水タンクを冷却する冷却水ジャケットが設けられ、当該冷却水ジャケットへ冷却水を供給するタンク用冷却水供給ラインと、冷却水ジャケットで冷却に使われた冷却水を温水タンクに戻すタンク用冷却水戻しラインとを更に備えている、という構成を採っている。 A first means is a temperature control system for a polishing pad in a substrate processing apparatus, and includes at least one hot water tank, a pad contact member in contact with the polishing pad, and at least one hot water for supplying hot water from the hot water tank to the pad contact member. A supply line, and at least one cooling water supply line that supplies cooling water to the pad contact member from the factory facility piping outside the substrate processing apparatus, and the hot water tank includes a cooling water jacket for cooling the hot water tank. A tank cooling water supply line for supplying cooling water to the cooling water jacket, and a tank cooling water return line for returning the cooling water used for cooling in the cooling water jacket to the hot water tank. The structure is adopted.
以上のように構成されたことで、温水タンクからパッド接触部材への温水供給を継続す
ると、温水タンク内の温水の水位が低下する。すると、低下した水位を回復させるために、水の補充が必要となる。このとき、冷水を直接補充すると、温水タンク内の温水の温度が低下してしまう。この温度の低下は、研磨レートを変化させてしまう。しかしながら、本発明では、冷水が温水タンクのウォータージャケットを通過することで加熱される。そして、この加熱された冷水（すなわち、温水）が温水タンクに補充される。従って、温水タンク内の温水の温度を過度に低下させることがなく、安定した研磨レートを維持することが可能である。
By being configured as described above, when the hot water supply from the hot water tank to the pad contact member is continued, the water level of the hot water in the hot water tank decreases. Then, in order to recover the lowered water level, it is necessary to replenish water. At this time, if the cold water is directly replenished, the temperature of the hot water in the hot water tank is lowered. This decrease in temperature changes the polishing rate. However, in the present invention, cold water is heated by passing through the water jacket of the hot water tank. The heated cold water (that is, hot water) is replenished to the hot water tank. Therefore, it is possible to maintain a stable polishing rate without excessively reducing the temperature of the hot water in the hot water tank.
第２手段は、第１手段の構成に加え、タンク用冷却水戻しラインに設けられる開閉弁と、少なくともこの開閉弁の動作を制御する制御部と、温水タンク内の温水の水位を検出する水位センサと、を更に備え、制御部は、水位センサからの信号に基づいて、水位が所定の閾値を下回った場合に開閉弁を開放する、という構成を採っている。 The second means includes, in addition to the configuration of the first means, an on-off valve provided in the tank cooling water return line, at least a control unit for controlling the operation of the on-off valve, and a water level for detecting the level of hot water in the hot water tank. And a control unit that is configured to open the on-off valve when the water level falls below a predetermined threshold based on a signal from the water level sensor.
第３手段は、第２手段の構成に加え、制御部は、パッド接触部材への温水供給を冷却水供給に切り替える際に、冷却水供給開始から所定時間経過後に温水戻しラインを閉鎖する、という構成を採っている。 According to the third means, in addition to the configuration of the second means, the control unit closes the hot water return line after a predetermined time has elapsed from the start of the cooling water supply when switching the hot water supply to the pad contact member to the cooling water supply. The composition is taken.
第４手段は、第２手段又は第３手段の構成に加え、制御部は、パッド接触部材への冷却水供給を温水供給に切り替える際に、温水供給開始から所定時間経過後に冷却水戻しラインを閉鎖する、という構成を採っている。 In addition to the configuration of the second means or the third means, the fourth means switches the cooling water return line after a predetermined time from the start of the hot water supply when switching the cooling water supply to the pad contact member to the hot water supply. It is configured to close.
第５手段は、第１手段から第４手段の何れかの構成に加え、研磨パッドの温度を測定する温度センサと、この温度センサからの情報を受け取る制御部と、温水供給ラインと冷却水供給ラインに設けられるレギュレータを更に備え、制御部は、温度センサからの情報に基づいてレギュレータを制御して、温水及び冷却水の流量を調整する、という構成を採っている。 The fifth means includes a temperature sensor that measures the temperature of the polishing pad, a control unit that receives information from the temperature sensor, a hot water supply line, and a cooling water supply, in addition to any one of the first to fourth means. A regulator provided in the line is further provided, and the control unit is configured to control the regulator based on information from the temperature sensor and adjust the flow rates of the hot water and the cooling water.
第６手段は、第２手段から第５手段の何れかの構成に加え、温水供給ライン、温水戻しライン、冷却水供給ライン及び冷却水戻しラインには、所定の三方弁及び仕切弁が更に設けられ、制御部には、研磨パッドの目標温度を少なくとも１つ記憶する記憶手段が更に設けられ、制御部は、研磨パッドの目標温度と温度センサで測定された実際温度との差に基づいて、三方弁又は仕切弁の動作を制御する、という構成を採っている。 In the sixth means, in addition to any of the configurations of the second means to the fifth means, the hot water supply line, the hot water return line, the cooling water supply line and the cooling water return line are further provided with predetermined three-way valves and gate valves. The control unit is further provided with storage means for storing at least one target temperature of the polishing pad, the control unit based on the difference between the target temperature of the polishing pad and the actual temperature measured by the temperature sensor, The configuration of controlling the operation of the three-way valve or the gate valve is adopted.
第７手段は、第２手段から第６手段の何れかの構成に加え、制御部は、研磨パッドの温度を調節するために、パッド接触部材に供給する温水の温度及び流量並びに冷却水の流量を制御する、という構成を採っている。 In addition to the configuration of any one of the second to sixth means, the seventh means includes the temperature and flow rate of hot water supplied to the pad contact member and the flow rate of cooling water to adjust the temperature of the polishing pad. The structure of controlling is adopted.
第８手段は、研磨パッドを含む研磨ユニットと、研磨パッドに接触するパッド接触部材を含む第１手段から第７手段の何れかの構成を具備する温度調節システムとを備える基板処理装置、という構成を採っている。 The eighth means is a substrate processing apparatus comprising: a polishing unit including a polishing pad; and a temperature control system including any one of the first to seventh means including a pad contact member that contacts the polishing pad. Is adopted.
第９手段は、基板処理装置における研磨パッドの温度調節方法であって、温水タンクからの温水又は工場施設配管からの冷却水を、研磨パッドに接しているパッド接触部材に温水又は冷却水を供給し、温水タンクに設けられた冷却水ジャケットに工場施設配管からの冷却水を供給し、冷却水ジャケットで冷却に使われた冷却水を温水タンクに戻す、という構成を採っている。 The ninth means is a method for adjusting the temperature of the polishing pad in the substrate processing apparatus, and supplies hot water from the hot water tank or cooling water from the factory facility piping, and supplies hot water or cooling water to the pad contact member in contact with the polishing pad. The cooling water jacket provided in the hot water tank is supplied with cooling water from the factory facility piping, and the cooling water used for cooling by the cooling water jacket is returned to the hot water tank.
第１０手段は、第９手段の構成に加え、温水タンク内の温水の水位が所定の閾値を下回った場合に、温水タンクの冷却に使われた冷却水を温水タンクに戻す、という構成を採っている。 The tenth means adopts a structure that, in addition to the structure of the ninth means, returns the cooling water used for cooling the hot water tank to the hot water tank when the level of the hot water in the hot water tank falls below a predetermined threshold. ing.
第１１手段は、第１０手段の構成に加え、パッド接触部材への温水供給を冷却水供給に切り替える際に、冷却水供給開始から所定時間経過後に温水戻しラインを閉鎖する、という構成を採っている。 In addition to the configuration of the tenth means, the eleventh means adopts a configuration in which, when the hot water supply to the pad contact member is switched to the cooling water supply, the hot water return line is closed after elapse of a predetermined time from the start of the cooling water supply. Yes.
第１２手段は、第１０手段または第１１手段の構成に加え、パッド接触部材への冷却水供給を温水供給に切り替える際に、温水供給開始から所定時間経過後に冷却水戻しラインを閉鎖する、という構成を採っている。 The twelfth means, in addition to the configuration of the tenth means or the eleventh means, closes the cooling water return line after a predetermined time has elapsed from the start of the hot water supply when switching the cooling water supply to the pad contact member to the hot water supply. The composition is taken.
第１３手段は、第９手段から第１２手段の何れかの構成に加え、温度センサによって研磨パッドの温度を測定し、温度センサからの情報に基づいて温水及び冷却水の流量を調整する、という構成を採っている。 In addition to any of the configurations of the ninth to twelfth means, the thirteenth means measures the temperature of the polishing pad with a temperature sensor and adjusts the flow rates of hot water and cooling water based on information from the temperature sensor. The composition is taken.
第１４手段は、第１３手段の構成に加え、研磨パッドの目標温度と温度センサで測定された実際温度との差に基づいて、温水又は冷却水の供給を制御する、という構成を採っている。 In addition to the configuration of the thirteenth means, the fourteenth means adopts a configuration in which the supply of hot water or cooling water is controlled based on the difference between the target temperature of the polishing pad and the actual temperature measured by the temperature sensor. .
第１５手段は、第９手段から第１４手段の何れかの構成に加え、研磨パッドの温度を調節するために、パッド接触部材に供給する温水の温度及び流量並びに冷却水の流量を制御する、という構成を採っている。 The fifteenth means controls the temperature and flow rate of hot water supplied to the pad contact member and the flow rate of cooling water in order to adjust the temperature of the polishing pad, in addition to any of the configurations of the ninth means to the fourteenth means. The structure is adopted.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を示す図である。図示するように、本基板処理装置１は、研磨ユニット１０と、温度調節システム２０とを備えている。研磨ユニット１０は、上面に研磨パッド１１が貼り付けられた研磨テーブル１３と、基板（図示略）を保持する基板保持手段としてのトップリング１４とを備えている。そして、回転する研磨テーブル１３の研磨パッド１１の面上に、回転するトップリング１４の下面に保持する基板（図示せず）を押圧・接触させる。更に、スラリー供給ノズル１６から研磨液としてのスラリー液１７を研磨パッド１１面上に供給し、基板と研磨パッド１１の研磨面の相対的運動により、基板の被研磨面を研磨する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a substrate processing apparatus according to the present embodiment. As illustrated, the substrate processing apparatus 1 includes a polishing unit 10 and a temperature adjustment system 20. The polishing unit 10 includes a polishing table 13 having a polishing pad 11 attached on the upper surface, and a top ring 14 as a substrate holding means for holding a substrate (not shown). Then, a substrate (not shown) held on the lower surface of the rotating top ring 14 is pressed and brought into contact with the surface of the polishing pad 11 of the rotating polishing table 13. Further, a slurry liquid 17 as a polishing liquid is supplied onto the surface of the polishing pad 11 from the slurry supply nozzle 16, and the surface to be polished of the substrate is polished by the relative movement of the substrate and the polishing surface of the polishing pad 11.
次に、温度調節システム２０について説明する。温度調節システム２０は、温水タンク２３と、研磨パッド１１の上面温度を検出する温度センサとしての放射温度計１９と、研磨パッド１１の面上に接触して、研磨パッド１１の温度を調整するパッド接触部材２６とを備えている。また、温度調節システム２０は、温水タンク２３とパッド接触部材２６との間で温水及び冷却水の供給/戻し/排水を行う各種配管や、後述するレギュレータを制御するための制御部３０を備えている。 Next, the temperature control system 20 will be described. The temperature adjustment system 20 includes a hot water tank 23, a radiation thermometer 19 as a temperature sensor that detects the upper surface temperature of the polishing pad 11, and a pad that adjusts the temperature of the polishing pad 11 by contacting the surface of the polishing pad 11. And a contact member 26. Further, the temperature control system 20 includes various pipes for supplying / returning / draining hot water and cooling water between the hot water tank 23 and the pad contact member 26, and a control unit 30 for controlling a regulator described later. Yes.
［温度調節システム］
［温水タンク］
次に、温度調節システム２０の温水タンク２３について詳述する。温水タンク２３は、内側の温水槽と、これを取り囲むウォータージャケット２３ａとからなる二重構造のタンクである。温水槽には温水Ｈが収容されており、ウォータージャケット２３ａには工場施設配管６０から冷却水（又は常温水）が供給されるようになっている。ここで、工場施設配管６０から供給される冷却水は、温度が一定であり、水圧及び水量も一定である。冷却水は、開閉弁ＦＶ−０６を介してウォータージャケット２３ａの一方端から供給されるようになっている。また、温水タンク２３には、ウォータージャケット２３ａの他方端から、冷却に使われた冷却水を排出するタンク排出ライン２５が設けられている。そしてこのタンク排水ライン２５は二方に分岐し、一方が温水槽に冷却水を流入されるタンク用冷却水戻しライン２５ａであり、他方は基板処理装置外へのドレインライン２５ｂとなっている。それぞれの分岐には、開閉弁ＦＶ−０４及びＶＦ−０５が接続されている。
[Temperature control system]
[Hot water tank]
Next, the hot water tank 23 of the temperature control system 20 will be described in detail. The hot water tank 23 is a double-structure tank comprising an inner hot water tank and a water jacket 23a surrounding the hot water tank. Warm water H is accommodated in the warm water tank, and cooling water (or room temperature water) is supplied from the factory facility piping 60 to the water jacket 23a. Here, the temperature of the cooling water supplied from the factory facility piping 60 is constant, and the water pressure and the amount of water are also constant. The cooling water is supplied from one end of the water jacket 23a via the on-off valve FV-06. The hot water tank 23 is provided with a tank discharge line 25 for discharging the cooling water used for cooling from the other end of the water jacket 23a. The tank drain line 25 branches into two directions, one is a tank cooling water return line 25a through which cooling water is introduced into the hot water tank, and the other is a drain line 25b to the outside of the substrate processing apparatus. On / off valves FV-04 and VF-05 are connected to the respective branches.
また、温水タンク２３には水位センサ２７が設けられており、最低水位ＬＬから最高水位ＨＨまで６段階の水位が検出できるようになっている。水位センサ２７の出力信号は制御部３０に送信され、温度調節システム２０の制御に利用される。また、温水タンク２３内には、温水を加熱するためのヒータ２９が設けられている。ヒータ２９は図示しない外部電源に接続されており、温水を加熱するための電力が供給されるようになっている。本実施形態のヒータ２９は棒状のもので、温水槽にぶら下げた状態となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、シート状の発熱体を温水槽の底面に配置するような構成でもよい。 Further, a water level sensor 27 is provided in the hot water tank 23 so that six levels of water levels from the lowest water level LL to the highest water level HH can be detected. The output signal of the water level sensor 27 is transmitted to the control unit 30 and used for controlling the temperature adjustment system 20. A heater 29 for heating the hot water is provided in the hot water tank 23. The heater 29 is connected to an external power source (not shown) so that electric power for heating the hot water is supplied. Although the heater 29 of this embodiment is in a rod shape and is hung from the hot water tank, the present invention is not limited to this, and a sheet-like heating element is arranged on the bottom surface of the hot water tank. It may be a simple configuration.
［各種配管］
温水タンク２３からはパッド接触部材２６に向かって、温水供給ライン４１が設けられている。この温水供給ライン４１は、温水タンク２３内の温水を、パッド接触部材２６に供給するためのものである。この温水供給ライン４１には、温水タンク２３の側から順に、送水ポンプ３３、第１圧力センサＰＳ、第１温度センサＴＳ、第１流量計ＦＭ、第１三
方弁ＦＶ−１１、第１レギュレータＰＶ−１１、第２温度センサＴＳ−１１、第２圧力センサＰＳ−１１が接続されている。
[Various piping]
A hot water supply line 41 is provided from the hot water tank 23 toward the pad contact member 26. The hot water supply line 41 is for supplying hot water in the hot water tank 23 to the pad contact member 26. The hot water supply line 41 includes, in order from the hot water tank 23 side, a water pump 33, a first pressure sensor PS, a first temperature sensor TS, a first flow meter FM, a first three-way valve FV-11, and a first regulator PV. −11, the second temperature sensor TS-11, and the second pressure sensor PS-11 are connected.
送水ポンプ３３は、温水タンク２３から温水をくみ上げて、加圧してパッド接触部材２６に供給するためのものである。また、第１圧力センサＰＳは、送水ポンプ３３から出た直後の温水の圧力を測定する。第１温度センサＴＳは、送水ポンプ３３から出た直後の温水の温度を測定する。第１流量計ＦＭは、送水ポンプ３３から出る温水の流量を測定する。 The water pump 33 is for pumping hot water from the hot water tank 23, pressurizing it, and supplying it to the pad contact member 26. In addition, the first pressure sensor PS measures the pressure of hot water immediately after coming out of the water pump 33. The first temperature sensor TS measures the temperature of the hot water immediately after coming out of the water pump 33. The first flow meter FM measures the flow rate of the hot water that exits from the water pump 33.
また、第１三方弁ＦＶ−１１は、温水供給ライン４１を分岐させ、後述する温水戻しライン５１との連通／遮断を制御するための弁である。第１レギュレータＰＶ−１１は、温水供給ライン４１内の圧力を調整し、パッド接触部材２６に供給される温水の流量を変化させることができる。更に、第２温度センサＴＳ−１１及び第２圧力センサＰＳ−１１は、パッド接触部材２６に入る直前の温水の温度と圧力を測定するものである。但し、第２温度センサＴＳ−１１及び第２圧力センサＰＳ−１１は、冷却水の温度及び圧力を測定する場合もある。 The first three-way valve FV-11 is a valve for branching the hot water supply line 41 and controlling communication / blocking with a hot water return line 51 described later. The first regulator PV-11 can adjust the pressure in the hot water supply line 41 and change the flow rate of the hot water supplied to the pad contact member 26. Furthermore, the second temperature sensor TS-11 and the second pressure sensor PS-11 measure the temperature and pressure of hot water immediately before entering the pad contact member 26. However, the second temperature sensor TS-11 and the second pressure sensor PS-11 may measure the temperature and pressure of the cooling water.
また、パッド接触部材２６から温水タンク２３に向かって、温水戻しライン５１が設けられている。この温水戻しライン５１には、パッド接触部材２６の側から順に、第３温度センサＴＳ−１２、第２流量計ＦＭ−１１、第２三方弁ＦＶ−１２が設けられている。第２三方弁ＦＶ−１２は、温水排出ライン５１ａへの分岐を提供している。また、上述したように、温水戻しライン５１は第１三方弁ＦＶ−１１を介して温水供給ライン４１と接続されている。このため、第１三方弁ＦＶ−１１の動作により、温水供給ライン４１と温水戻しライン５１との連通／遮断を制御することができる。 Further, a hot water return line 51 is provided from the pad contact member 26 toward the hot water tank 23. The warm water return line 51 is provided with a third temperature sensor TS-12, a second flow meter FM-11, and a second three-way valve FV-12 in this order from the pad contact member 26 side. The second three-way valve FV-12 provides a branch to the warm water discharge line 51a. Further, as described above, the warm water return line 51 is connected to the warm water supply line 41 via the first three-way valve FV-11. For this reason, the communication / blocking of the hot water supply line 41 and the hot water return line 51 can be controlled by the operation of the first three-way valve FV-11.
また、工場施設配管６０からは、パッド接触部材２６に向かって、冷却水供給ライン６１が設けられている。この冷却水供給ライン６１には、工場施設配管６０側から順に、第１仕切弁ＦＶ−０３、第２レギュレータＰＶ−０１、第４温度センサＴＳ−０１、第３圧力センサＰＳ−０１が接続されている。ここで、工場施設配管６０から冷却水供給ライン６１に供給される冷却水は、上述の温水タンク２３に供給される冷却水と同一であるため、温度が一定であり、水圧及び水量も一定である。なお、冷却水供給ライン６１は、第１仕切弁ＦＶ−０３の下流側で分岐しており、第３三方弁ＦＶ−０１を介して上述の温水供給ライン４１と接続されている。また、冷却水供給ライン６１は、最上流側が第２仕切弁ＦＶ−１３を介して温水供給ライン４１に接続されている。 A cooling water supply line 61 is provided from the factory facility piping 60 toward the pad contact member 26. A first gate valve FV-03, a second regulator PV-01, a fourth temperature sensor TS-01, and a third pressure sensor PS-01 are connected to the cooling water supply line 61 in order from the factory facility piping 60 side. ing. Here, since the cooling water supplied to the cooling water supply line 61 from the factory facility piping 60 is the same as the cooling water supplied to the hot water tank 23 described above, the temperature is constant, and the water pressure and the amount of water are also constant. is there. The cooling water supply line 61 is branched downstream of the first gate valve FV-03, and is connected to the above-described hot water supply line 41 via the third three-way valve FV-01. The cooling water supply line 61 is connected to the hot water supply line 41 through the second gate valve FV-13 on the most upstream side.
更に、第３三方弁ＦＶ−０１と温水タンク２３との間には、バイパス流路６５が形成されている。このバイパス流路６５には、バイパス弁ＢＰ−１が設けられている。このバイパス弁ＰＢ−１は、所定の圧力を超えた場合に開くように設定されている。このため、第１三方弁ＦＶ−１１および第３三方弁ＦＶ−０１が共に閉じられた場合には、送水ポンプ３３によって送り出された温水は、バイパス流路６５を通って温水タンク２３に戻されるようになっている。 Further, a bypass passage 65 is formed between the third three-way valve FV-01 and the hot water tank 23. The bypass passage 65 is provided with a bypass valve BP-1. This bypass valve PB-1 is set to open when a predetermined pressure is exceeded. For this reason, when both the first three-way valve FV-11 and the third three-way valve FV-01 are closed, the hot water sent out by the water supply pump 33 is returned to the hot water tank 23 through the bypass passage 65. It is like that.
また、パッド接触部材２６から温水タンク２３に向かって、冷却水戻しライン７１が設けられている。この冷却水戻しライン７１には、パッド接触部材２６から順に、第５温度センサＴＳ−０２、第３流量計ＦＭ−０１、第４三方弁ＦＶ−０２が接続されている。そして、第４三方弁ＦＶ−０２から冷却水排水ライン７１ａに分岐している。冷却水戻しライン７１は、上述した第３三方弁ＦＶ−０１と接続されている。なお、上述した各種弁及びセンサは制御部に接続されていないように記載されているが、これは図面の記載を過度に複雑にしないための便宜上の理由からである。実際には、各種弁及びセンサは制御部３０に接続されている。 A cooling water return line 71 is provided from the pad contact member 26 toward the hot water tank 23. A fifth temperature sensor TS-02, a third flow meter FM-01, and a fourth three-way valve FV-02 are connected to the cooling water return line 71 in order from the pad contact member 26. And it branches to the cooling water drainage line 71a from the fourth three-way valve FV-02. The cooling water return line 71 is connected to the above-described third three-way valve FV-01. It should be noted that the various valves and sensors described above are described as not being connected to the control unit, but this is for convenience reasons so as not to make the description of the drawings excessively complicated. Actually, various valves and sensors are connected to the control unit 30.
［作用］
次に、上述した研磨ユニット１０及び温度調節システム２０による、研磨パッド１１の温度調節の具体的手法について説明する。研磨プロセスが開始されると、放射温度計１９は研磨パッド１１上面のトップリング１４の近傍で、研磨テーブル１３の回転方向の上流側の温度を検出する。検出された研磨パッド１１の温度情報は、制御部３０に入力される。制御部３０には、研磨パッド１１の目標温度が記憶されており、この目標温度と放射温度計１９で検出された実際温度との差に応じて、第１及び第２レギュレータＰＶ−１１，ＰＶ−０１が制御される。これら第１及び第２レギュレータＰＶ−１１，ＰＶ−０１が制御されることで、パッド接触部材２６に供給される温水及び冷却水の流量が決定される。なお、研磨パッド１１の温度を測定する温度センサとして、本実施形態では放射温度計１９を利用している。しかしながらこれは一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
[Action]
Next, a specific method for adjusting the temperature of the polishing pad 11 using the above-described polishing unit 10 and temperature adjustment system 20 will be described. When the polishing process is started, the radiation thermometer 19 detects the temperature on the upstream side in the rotation direction of the polishing table 13 in the vicinity of the top ring 14 on the upper surface of the polishing pad 11. The detected temperature information of the polishing pad 11 is input to the control unit 30. The control unit 30 stores a target temperature of the polishing pad 11, and the first and second regulators PV-11 and PV11 and PV correspond to the difference between the target temperature and the actual temperature detected by the radiation thermometer 19. -01 is controlled. By controlling the first and second regulators PV-11 and PV-01, the flow rates of hot water and cooling water supplied to the pad contact member 26 are determined. In this embodiment, a radiation thermometer 19 is used as a temperature sensor for measuring the temperature of the polishing pad 11. However, this is only an example, and the present invention is not limited to this.
パッド接触部材２６から流出する温水及び冷却水の温度も、第３温度センサＴＳ−１２や第５温度センサＴＳ−０２により検出され、制御部３０にフィードバックされる。これらの温水や冷却水の温度情報により、研磨パッド１１の上面温度は、制御部３０に記憶された目標温度に維持される。このため、基板の研磨レートを最適且つ一定に保つことができ、研磨時間を短縮することができる。また、この結果、スラリー供給ノズル１６から供給されるスラリー液１７の使用量並びに廃液量の低減を図ることができる。 The temperatures of the hot water and the cooling water flowing out from the pad contact member 26 are also detected by the third temperature sensor TS-12 and the fifth temperature sensor TS-02 and fed back to the control unit 30. Based on the temperature information of the hot water and the cooling water, the upper surface temperature of the polishing pad 11 is maintained at the target temperature stored in the control unit 30. For this reason, the polishing rate of the substrate can be kept optimal and constant, and the polishing time can be shortened. As a result, the amount of the slurry liquid 17 supplied from the slurry supply nozzle 16 and the amount of waste liquid can be reduced.
［タイミングチャート］
図２は、本実施形態の温度調節システムにおける各構成要素の動作、作用を説明するタイミングチャートである。それぞれの要素としては、（A)第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａ、(B)第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ｂ、(C)第１仕切弁ＦＶ−０３及び第２仕切弁ＦＶ−１３、(D)第２三方弁ＦＶ−１２及び第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａ、(E)第２三方弁ＦＶ−１２及び第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ｂ、(F)ＭＬ水位センサ出力信号、(G)ＭＭ水位センサ出力信号、(H)温水タンク冷却要求信号、(I)開閉弁ＦＶ−０４、(J)開閉弁ＦＶ−０５、(K)開閉弁ＦＶ−０６などである。なお、図２のタイミングチャートでは、各構成要素の動作、作用が１１個の領域に分かれている。各領域については以下に説明する。
[Timing chart]
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation and action of each component in the temperature control system of this embodiment. Each element includes (A) a branch A of the first three-way valve FV-11 and the third three-way valve FV-01, (B) a branch B of the first three-way valve FV-11 and the third three-way valve FV-01, (C) First gate valve FV-03 and second gate valve FV-13, (D) Branch A of second three-way valve FV-12 and fourth three-way valve FV-02, (E) Second three-way valve FV- 12 and branch B of the fourth three-way valve FV-02, (F) ML water level sensor output signal, (G) MM water level sensor output signal, (H) Hot water tank cooling request signal, (I) On-off valve FV-04, ( J) On-off valve FV-05, (K) On-off valve FV-06, etc. In the timing chart of FIG. 2, the operation and action of each component are divided into 11 areas. Each area will be described below.
［領域(1)］
先ず、領域(1)は、研磨プロセスを継続しながら、パッド接触部材２６を加熱している状態である。また、タンク冷却要求信号はＯＦＦである。この領域では、図３に示すように、第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａが共に開放されており、一方分岐Ｂは閉鎖されている。また、第２仕切弁ＦＶ−１３は閉鎖されている。更に、第２三方弁ＦＶ−１２と第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａは開放されており、分岐Ｂは閉鎖されている。このような状況では、図中の太線で示すように、温水供給ライン４１によって温水タンク２３からパッド接触部材２６に温水が供給される。このとき、第１流量計ＦＭの下流側で温水供給ライン４１が分岐しており、第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａが開放されているので、温水は第３三方弁ＦＶ−０１を介して冷却水供給ライン６１の一部を通ってパッド接触部材２６に供給される。
[Area (1)]
First, the region (1) is in a state where the pad contact member 26 is heated while continuing the polishing process. Further, the tank cooling request signal is OFF. In this region, as shown in FIG. 3, the branch A of the first three-way valve FV-11 and the third three-way valve FV-01 is both open, while the branch B is closed. The second gate valve FV-13 is closed. Further, the branch A of the second three-way valve FV-12 and the fourth three-way valve FV-02 is opened, and the branch B is closed. In such a situation, hot water is supplied from the hot water tank 23 to the pad contact member 26 by the hot water supply line 41 as indicated by a thick line in the figure. At this time, since the hot water supply line 41 is branched downstream of the first flow meter FM and the branch A of the third three-way valve FV-01 is opened, the hot water passes through the third three-way valve FV-01. Then, the water is supplied to the pad contact member 26 through a part of the cooling water supply line 61.
一方、温水戻しライン５１から戻される温水は、第２三方弁ＦＶ−１２の分岐Ａを通って温水タンク２３に戻される。また、冷却水供給ライン６１からパッド接触部材２６に供給された温水は、冷却水戻しライン７１から第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａと通って温水タンク２３に戻される。このとき、パッド接触部材２６に供給される温水の量と、パッド接触部材２６から戻される温水の量は基本的に等しいので、温水タンク２３内の水位は基本的には変化しない。ちなみに、領域(1)では、温水タンク２３内の温水の水位は、ＭＬ
とＭＭの間となっている。この領域では、パッド接触部材２６には継続して温水が供給されているため、研磨パッド１１は加熱されることとなる。
On the other hand, the warm water returned from the warm water return line 51 is returned to the warm water tank 23 through the branch A of the second three-way valve FV-12. Further, the hot water supplied to the pad contact member 26 from the cooling water supply line 61 is returned from the cooling water return line 71 to the hot water tank 23 through the branch A of the fourth three-way valve FV-02. At this time, since the amount of hot water supplied to the pad contact member 26 and the amount of warm water returned from the pad contact member 26 are basically equal, the water level in the hot water tank 23 does not basically change. By the way, in the area (1), the water level of the hot water in the hot water tank 23 is ML.
And MM. In this region, since the hot water is continuously supplied to the pad contact member 26, the polishing pad 11 is heated.
［領域(2)］
領域(2)は、領域(1)に対して、温水タンク冷却要求信号がＯＦＦからＯＮに切り替わっている点が異なっている。それと同時に、開閉弁ＦＶ−０４、ＦＶ−０６が開放される。この領域も加熱ステップである。このため、図４に示すように、開閉弁ＦＶ−０６を介して冷却水がウォータージャケット２３ａの一端部に供給される。温水タンク２３のウォータージャケット２３ａの他端部からは、冷却に使用された冷却水が排出され、開閉弁ＦＶ−０４が解放されることで温水タンクの温水槽に冷却水が供給される。これにより、温水タンク２３内の温水の水位は上昇することとなる。このとき、冷却水がウォータージャケット２３ａを通過するに伴って、温水タンク２３との間で熱交換が行われる。すなわち、冷却水は、温水タンク２３の温度よりも低いため、冷却水は加熱される。このため、温水タンク２３に供給されたときに、温水タンク２３内の温水の温度を過度に低下させることはない。
[Area (2)]
Region (2) differs from region (1) in that the hot water tank cooling request signal is switched from OFF to ON. At the same time, the on-off valves FV-04 and FV-06 are opened. This region is also a heating step. For this reason, as shown in FIG. 4, cooling water is supplied to one end part of the water jacket 23a via the on-off valve FV-06. The cooling water used for cooling is discharged from the other end of the water jacket 23a of the hot water tank 23, and the on-off valve FV-04 is released, whereby the cooling water is supplied to the hot water tank of the hot water tank. Thereby, the water level of the warm water in the warm water tank 23 rises. At this time, heat exchange is performed with the hot water tank 23 as the cooling water passes through the water jacket 23a. That is, since the cooling water is lower than the temperature of the hot water tank 23, the cooling water is heated. For this reason, when supplied to the hot water tank 23, the temperature of the hot water in the hot water tank 23 is not excessively lowered.
［領域(3)］
領域(3)は、領域(2)に対して、温水タンク２３の水位が上昇して、ＭＭ水位センサ出力信号がＯＮになると共に、開閉弁ＦＶ−０４が閉鎖され、開閉弁ＦＶ−０５が開放される点が異なっている。このため、図５に示すように、ウォータージャケット２３ａの他端部から排出された冷却水は、温水タンク２３には供給されず、開閉弁ＦＶ−０５及びドレインライン２５ｂを通って基板処理装置外に排出される。その他の構成要素の動作及び作用は、領域(1)及び領域(2)の場合と同様であるので、パッド接触部材２６に対する加熱は継続されている。
[Area (3)]
In the area (3), the water level of the hot water tank 23 rises relative to the area (2), the MM water level sensor output signal is turned ON, the on-off valve FV-04 is closed, and the on-off valve FV-05 is It is different in that it is opened. For this reason, as shown in FIG. 5, the cooling water discharged from the other end of the water jacket 23a is not supplied to the hot water tank 23, passes through the on-off valve FV-05 and the drain line 25b, and is outside the substrate processing apparatus. To be discharged. Since the operation and action of the other components are the same as those in the region (1) and the region (2), the heating to the pad contact member 26 is continued.
［領域(4)］
領域(4)は、研磨プロセスを継続しながら、パッド接触部材２６を冷却するステップである。この領域(4)では、図６に示すように、領域(3)に対して、第１三方弁ＦＶ−１１と第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａが閉鎖されると共に、第１仕切弁ＦＶ−０３及び第２仕切弁ＦＶ−１３が開放される点が異なっている。このため、温水タンク２３からの温水の供給は停止される。それと同時に、工場施設配管６０から冷却水供給ライン６１を通って、冷却水がパッド接触部材２６に供給される。また、冷却水の一部は、第２仕切弁ＦＶ−１３を介して、温水供給ライン４１の一部を通ってパッド接触部材２６に供給される。このため、パッド接触部材２６は研磨パッド１１を冷却して温度を低下させることができる。
[Area (4)]
Region (4) is a step of cooling the pad contact member 26 while continuing the polishing process. In this region (4), as shown in FIG. 6, the branch A of the first three-way valve FV-11 and the third three-way valve FV-01 is closed and the first gate valve is closed with respect to the region (3). The difference is that the FV-03 and the second gate valve FV-13 are opened. For this reason, the supply of hot water from the hot water tank 23 is stopped. At the same time, the cooling water is supplied to the pad contact member 26 from the factory facility piping 60 through the cooling water supply line 61. Further, a part of the cooling water is supplied to the pad contact member 26 through a part of the hot water supply line 41 via the second gate valve FV-13. For this reason, the pad contact member 26 can cool the polishing pad 11 and reduce the temperature.
また、領域(4)では、温水戻しライン５１の第２三方弁ＦＶ−１２の分岐Ａと冷却水戻しライン７１の第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａは開放されたままである。このため、温水戻しライン５１と冷却水戻しライン７１に残留している温水は、共に温水タンク２３に戻される。このため、温水を研磨パッドの加熱に再利用することができる。 In the region (4), the branch A of the second three-way valve FV-12 in the warm water return line 51 and the branch A of the fourth three-way valve FV-02 in the cooling water return line 71 remain open. For this reason, the warm water remaining in the warm water return line 51 and the cooling water return line 71 are both returned to the warm water tank 23. For this reason, warm water can be reused for heating the polishing pad.
［領域(5)]
領域(5)は、領域(4)と同様に、パッド接触部材２６を冷却するステップである。しかし、領域(4)の動作・作用に対して、図７に示すように、第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ｂが開放される点が異なっている。また、第２三方弁ＦＶ−１２と第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａが閉鎖されて分岐Ｂが開放される点も異なっている。これにより、工場施設配管６０からの冷却水は、冷却水供給ライン６１を通ってパッド接触部材２６に供給される。それと同時に、冷却水供給ライン６１の分岐ラインから第１仕切弁ＦＶ−１３を通って温水供給ライン４１に供給された冷却水は、パッド接触部材２６に供給される。
[Area (5)]
Region (5) is a step of cooling the pad contact member 26 as in the case of region (4). However, the operation / action of the region (4) is different in that the branch B of the first three-way valve FV-11 and the third three-way valve FV-01 is opened as shown in FIG. Another difference is that the branch A of the second three-way valve FV-12 and the fourth three-way valve FV-02 is closed and the branch B is opened. Thereby, the cooling water from the factory facility piping 60 is supplied to the pad contact member 26 through the cooling water supply line 61. At the same time, the cooling water supplied from the branch line of the cooling water supply line 61 to the hot water supply line 41 through the first gate valve FV-13 is supplied to the pad contact member 26.
一方、パッド接触部材２６から温水戻しライン５１に送りだされた温水は、温水戻しライン５１の第２三方弁ＦＶ−１２に到達する。このとき、第２三方弁ＦＶ−１２は分岐Ａが閉鎖され、分岐Ｂが開放されているので、戻された温水は、温水排出ライン５１ａを通って基板処理装置外に排出される。また、パッド接触部材２６から冷却水戻しライン７１に送りだされた冷却水は、冷却水戻しライン７１の第４三方弁ＦＶ−０２に到達する。このとき、第４三方弁ＦＶ−０２は分岐Ａが閉鎖され、分岐Ｂが開放されているので、戻された冷却水は、冷却水排出ライン７１ａを通って基板処理装置外に排出される。また、温水供給ライン４１の送水ポンプ３３から吐出した温水は、第１三方弁ＦＶ−１１で分岐Ｂに流れ、温水戻しライン５１を通って温水タンク２３に戻される。また、第１流量計ＦＭの下流側で分岐した温水も、第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ｂに流れ、冷却水戻しライン７１を通って温水タンク２３に戻される。このため、研磨パッドは継続して冷却される。 On the other hand, the warm water sent from the pad contact member 26 to the warm water return line 51 reaches the second three-way valve FV-12 of the warm water return line 51. At this time, since the branch A is closed and the branch B is opened in the second three-way valve FV-12, the returned warm water is discharged out of the substrate processing apparatus through the warm water discharge line 51a. Further, the cooling water sent from the pad contact member 26 to the cooling water return line 71 reaches the fourth three-way valve FV-02 of the cooling water return line 71. At this time, since the branch A is closed and the branch B is opened in the fourth three-way valve FV-02, the returned cooling water is discharged out of the substrate processing apparatus through the cooling water discharge line 71a. Further, the hot water discharged from the water supply pump 33 of the hot water supply line 41 flows to the branch B by the first three-way valve FV-11, and is returned to the hot water tank 23 through the hot water return line 51. Further, the hot water branched on the downstream side of the first flow meter FM also flows into the branch B of the third three-way valve FV-01, and is returned to the hot water tank 23 through the cooling water return line 71. For this reason, the polishing pad is continuously cooled.
［領域(6)]
領域(6)は、水研磨処理が開始される段階であり、領域(5)の冷却ステップに対し、再度パッド接触部材２６を加熱するステップである。領域(5)と異なる点は、図８に示すように、第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａが再度開放され、逆に分岐Ｂが閉鎖される点である。また、冷却水供給ライン６１に設けられた第１仕切弁ＦＶ−０３と、冷却水供給ライン６１の分岐ラインに設けられた第２仕切弁ＦＶ−１３が閉鎖される点も異なっている。これにより、工場施設配管６０からの冷却水の供給は停止されるが、逆に温水タンク２３からの温水の供給が再開される。但し、第２三方弁ＦＶ−１２及び第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａは閉鎖されたままで、分岐Ｂが開放されているので、温水戻しライン５１及び冷却水戻しライン７１の一部に残留している冷却水は、温水排出ライン５１ａ及び冷却水排出ライン７１ａを通して基板処理装置外に排出される。このように、領域(6)では、冷却水は温水タンク２３に戻されないので、温水タンク２３内の温水Ｈの温度を過度に低下させることは無い。
[Area (6)]
Region (6) is a stage where water polishing treatment is started, and is a step of heating pad contact member 26 again with respect to the cooling step of region (5). The difference from the region (5) is that the branch A of the first three-way valve FV-11 and the third three-way valve FV-01 is opened again and the branch B is closed as shown in FIG. . Further, the first gate valve FV-03 provided in the cooling water supply line 61 and the second gate valve FV-13 provided in the branch line of the cooling water supply line 61 are also closed. Thereby, the supply of the cooling water from the factory facility piping 60 is stopped, but the supply of the hot water from the hot water tank 23 is resumed. However, since the branch A of the second three-way valve FV-12 and the fourth three-way valve FV-02 remains closed and the branch B is opened, it remains in a part of the warm water return line 51 and the cooling water return line 71. The cooling water being discharged is discharged out of the substrate processing apparatus through the hot water discharge line 51a and the cooling water discharge line 71a. As described above, in the region (6), the cooling water is not returned to the hot water tank 23, so that the temperature of the hot water H in the hot water tank 23 is not excessively lowered.
［領域(7)]
領域(7)は、図９に示すように、領域(6)に対して、第２三方弁ＦＶ−１２と第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａが開放されると共に、分岐Ｂが閉鎖される点が異なっている。更に、ＭＭ水位センサの出力信号がＯＦＦとなり、水位がＭＭよりも低くなったことを意味している。また、温水タンク２３の開閉弁ＦＶ−０４が開放されると共に、開閉弁ＦＶ−０５が閉鎖されている。これにより、温水戻しライン５１に戻された温水は、第２三方弁ＦＶ−１２を通って温水タンク２３に戻される。また、冷却水戻しライン７１に戻された温水は、第４三方弁ＦＶ−０２を通って温水タンクに戻される。この時、温水タンク２３の開閉弁ＦＶ−０４を通った冷却水は、ウォータージャケット２３ａを通る際に加熱されて温水となる。このため、温水タンク２３に補充されても、温水の温度を過度に低下させることは無い。
[Area (7)]
As shown in FIG. 9, in the region (7), the branch A of the second three-way valve FV-12 and the fourth three-way valve FV-02 is opened and the branch B is closed with respect to the region (6). Is different. Furthermore, the output signal of the MM water level sensor is turned off, which means that the water level is lower than MM. Further, the open / close valve FV-04 of the hot water tank 23 is opened and the open / close valve FV-05 is closed. Thereby, the warm water returned to the warm water return line 51 is returned to the warm water tank 23 through the second three-way valve FV-12. The hot water returned to the cooling water return line 71 is returned to the hot water tank through the fourth three-way valve FV-02. At this time, the cooling water that has passed through the on-off valve FV-04 of the hot water tank 23 is heated to pass through the water jacket 23a to become hot water. For this reason, even if the hot water tank 23 is replenished, the temperature of the hot water is not excessively lowered.
［領域(8)及び(9)]
領域(8)において、各種構成要素の動作・作用は領域(7)に対して変化していないが、図１０に示すように、温水タンク２３のＭＬ水位センサの出力信号が一時的にＯＦＦとなっている。これは、温水タンク２３内の温水Ｈの水位が、ＭＬレベルよりも低下したことを意味している。但し、温水タンク２３の開閉弁ＦＶ−０４からタンク用冷却水戻しライン２５ａを通って加熱された温水が温水タンク２３に供給されるので、図１１に示すように、水位は領域(9)で水位ＭＬと水位ＭＭの間まで回復している。なお、領域(9)の後半は、ドレッシングプロセスとなっている。
[Regions (8) and (9)]
In the region (8), the operation and action of various components are not changed with respect to the region (7), but as shown in FIG. 10, the output signal of the ML water level sensor in the hot water tank 23 is temporarily OFF. It has become. This means that the water level of the hot water H in the hot water tank 23 is lower than the ML level. However, since warm water heated through the tank cooling water return line 25a is supplied from the on-off valve FV-04 of the warm water tank 23 to the warm water tank 23, the water level is in the region (9) as shown in FIG. It has recovered to between the water level ML and the water level MM. The second half of the region (9) is a dressing process.
［領域(10)］
領域(10)は、図１２に示すように、領域(9)に対して、温水タンク２３内の温水の水位がＭＭ以上となり、ＭＭ水位センサの出力信号がＯＮとなっている点が異なっている。こ
れに伴い、温水タンク２３の開閉弁ＦＶ−０４が閉鎖され、逆に開閉弁ＦＶ−０５が開放されている。このため、ウォータージャケット２３ａから流出した冷却水は、開閉弁ＦＶ−０５およびドレインライン２５ｂを通って基板処理装置外に排出される。
[Area (10)]
As shown in FIG. 12, the area (10) differs from the area (9) in that the water level of the hot water in the hot water tank 23 is MM or higher and the output signal of the MM water level sensor is ON. Yes. Accordingly, the on-off valve FV-04 of the hot water tank 23 is closed, and conversely, the on-off valve FV-05 is opened. For this reason, the cooling water flowing out from the water jacket 23a is discharged out of the substrate processing apparatus through the on-off valve FV-05 and the drain line 25b.
［領域(11)]
領域(11)は、図１３に示すように、領域(10)に対して、温水タンク冷却要求信号がＯＦＦになっている点が異なっている。温水タンク２３を冷却する必要が無いため、開閉弁ＦＶ−０６は閉鎖され、開閉弁ＦＶ−０５も閉鎖されて排水が停止される。
[Area (11)]
As shown in FIG. 13, the area (11) differs from the area (10) in that the hot water tank cooling request signal is OFF. Since there is no need to cool the hot water tank 23, the on-off valve FV-06 is closed, the on-off valve FV-05 is also closed, and drainage is stopped.
本発明は、研磨パッドの温度を調節できる温度調節機構に利用することが可能であり、さらにはこれを備えた基板処理装置に利用可能である。 The present invention can be used for a temperature adjusting mechanism capable of adjusting the temperature of a polishing pad, and further can be used for a substrate processing apparatus equipped with the same.
１ 基板処理装置（研磨装置）
１０ 研磨ユニット
１１ 研磨パッド
１３ 研磨テーブル
１４ トップリング
１６ スラリー供給ノズル
１７ スラリー液
１９ 放射温度計
２０ 温度調節システム
２３ 温水タンク
２３ａ ウォータージャケット
２５ タンク排水ライン
２５ａ タンク用冷却水戻しライン
２５ｂ ドレインライン
２７ 水位センサ
２９ ヒータ
３０ 制御部
３３ 送水ポンプ
４１ 温水供給ライン
５１ 温水戻しライン
５１ａ 温水排出ライン
６０ 工場施設配管
６１ 冷却水供給ライン
６５ バイパスライン
７１ 冷却水戻しライン
７１ａ 冷却水排出ライン
ＦＶ−１１，ＦＶ−０１，ＦＶ−０２，ＦＶ−１２ 三方弁
ＦＶ−０３，ＦＶ−１３ 仕切弁
ＰＶ−１１，ＰＶ−０１ レギュレータ
ＦＶ−０４，ＦＶ−０５，ＦＶ−０６ 開閉弁
1 Substrate processing equipment (polishing equipment)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polishing unit 11 Polishing pad 13 Polishing table 14 Top ring 16 Slurry supply nozzle 17 Slurry liquid 19 Radiation thermometer 20 Temperature control system 23 Hot water tank 23a Water jacket 25 Tank drain line 25a Tank cooling water return line 25b Drain line 27 Water level sensor 29 Heater 30 Control unit 33 Water supply pump 41 Hot water supply line 51 Hot water return line 51a Hot water discharge line 60 Factory facility piping 61 Cooling water supply line 65 Bypass line 71 Cooling water return line 71a Cooling water discharge line FV-11, FV-01, FV-02, FV-12 Three-way valve FV-03, FV-13 Gate valve PV-11, PV-01 Regulator FV-04, FV-05, FV-06 On-off valve
Claims (16)
温水タンクと、前記研磨パッドに接しているパッド接触部材と、前記温水タンクから前記パッド接触部材に温水を供給する少なくとも１本の温水供給ラインと、前記基板処理装置外の工場施設配管から前記パッド接触部材に冷却水を供給する少なくとも１本の冷却水供給ラインとを備え、
前記温水タンクには、当該温水タンクを冷却する冷却水ジャケットが設けられ、当該冷却水ジャケットへ前記冷却水を供給するタンク用冷却水供給ラインと、前記冷却水ジャケットで冷却に使われた前記冷却水を前記温水タンクに戻すタンク用冷却水戻しラインと、を更に備えているシステム。 A temperature control system for a polishing pad in a substrate processing apparatus,
A hot water tank; a pad contact member in contact with the polishing pad; at least one hot water supply line for supplying hot water from the hot water tank to the pad contact member; and a pad from a factory facility pipe outside the substrate processing apparatus. And at least one cooling water supply line for supplying cooling water to the contact member,
The hot water tank is provided with a cooling water jacket for cooling the hot water tank, a tank cooling water supply line for supplying the cooling water to the cooling water jacket, and the cooling used for cooling in the cooling water jacket. A cooling water return line for returning the water to the hot water tank.
前記制御部は、前記水位センサからの信号に基づいて、前記水位が所定の閾値を下回った場合に前記開閉弁を開放する、請求項１に記載のシステム。 An on-off valve provided in the cooling water return line for the tank, a control unit that controls at least the operation of the on-off valve, and a water level sensor that detects the water level of the hot water in the hot water tank,
The system according to claim 1, wherein the control unit opens the on-off valve when the water level falls below a predetermined threshold based on a signal from the water level sensor.
前記制御部は、前記研磨パッドの前記目標温度と前記温度センサで測定された実際温度との差に基づいて、前記三方弁又は仕切弁の動作を制御する、請求項３から５の何れか一項を引用する請求項６に記載のシステム。 The hot water supply line, the hot water return line, wherein the cooling water supply line and the return tank for the coolant lines, given the three-way valve and the partition valve is further provided, in the control unit, the target temperature of the polishing pad Is further provided with storage means for storing at least one of
Wherein, based on the difference between the actual temperature measured by the temperature sensor and the target temperature of the polishing pad, and controls the operation of the three-way valve or gate valve, any one of claims 3 5 The system of claim 6 quoting a term .
温水タンクからの温水又は前記基板処理装置外の工場施設配管からの冷却水を、前記研磨パッドに接しているパッド接触部材に温水又は冷却水を供給し、
前記温水タンクに設けられた冷却水ジャケットに前記工場施設配管からの冷却水を供給し、
前記冷却水ジャケットで冷却に使われた前記冷却水を、タンク用冷却水戻しラインを介して前記温水タンクに戻す、方法。 A method for adjusting the temperature of a polishing pad in a substrate processing apparatus,
Supplying hot water from the hot water tank or cooling water from the factory facility piping outside the substrate processing apparatus to the pad contact member in contact with the polishing pad;
Supply cooling water from the factory facility piping to the cooling water jacket provided in the hot water tank,
A method of returning the cooling water used for cooling in the cooling water jacket to the hot water tank via a tank cooling water return line .
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