JP7066599B2 - 温度調整装置及び研磨装置 - Google Patents
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Description
本発明は、研磨装置及び研磨装置における研磨パッドの温度を調整するための温度調整装置に関する。
従来、例えば半導体ウェハなどの被研磨物を研磨する研磨装置において、研磨パッドの温度を調整するための温度調整装置が利用されている。温度調整装置は、研磨パッドを冷却又は加熱することができるように構成された伝熱体を備え、この伝熱体をアームで支持して研磨パッドに接触させることによって、研磨パッドの温度を調整する（例えば、特許文献１及び２を参照）。
伝熱体がアームに強固に固定されていると、伝熱体が研磨パッドに過剰な力で押し付けられてしまうことがあり、そのような場合には、研磨パッド上における研磨液の流れが伝熱体によって阻害され、その結果、研磨レートの面内均一性が低下するという問題が生じ得る。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、研磨装置における研磨の面内均一性を改善することにある。
本発明の第１の形態によれば、回転する研磨パッドの温度を調整するための温度調整装置であって、前記研磨パッドの上面に接触可能な伝熱体と、前記伝熱体を前記研磨パッド上に保持するためのアームと、前記伝熱体の上面に立設する柱部材であって、前記研磨パッドの回転の上流側となる位置と下流側となる位置にそれぞれ配置された上流側柱部材及び下流側柱部材と、前記上流側柱部材及び下流側柱部材から前記伝熱体の上面と平行な方向に張り出した張出部材と、を備え、前記張出部材は、前記アームの上面と接触可能である、温度調整装置が提供される。
かかる形態の温度調整装置によれば、アームを下降させ伝熱体を研磨パッドに接触させた時に、上流側柱部材及び下流側柱部材に繋がる張出部材はアームから離れる。したがって、伝熱体を、アームから過剰な力で研磨パッドに押し付けることなく、自らの重さのみで研磨パッドの表面に接触させることができる。これにより、研磨パッドの表面における研磨液の流れが伝熱体によって阻害されてしまうことを防止又は抑制することができ、その結果、被研磨物における研磨の面均一性を向上させることができる。また、アームを上昇させて伝熱体を研磨パッドから引き離す際には、アームが張出部材に当たることで、伝熱体を持ち上げることができる。
本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、前記伝熱体が前記研磨パッドに接触している時、前記張出部材は前記アームから離れている。
かかる形態の温度調整装置によれば、伝熱体を、アームから過剰な力で研磨パッドに押し付けることなく、自らの重さのみで研磨パッドの表面に接触させることができる。
本発明の第３の形態によれば、第２の形態において、前記アームが前記張出部材と接触する時、前記伝熱体は前記研磨パッドから離れる。
かかる形態の温度調整装置によれば、アームが張出部材に当たることで、伝熱体を研磨パッドから持ち上げることができる。
本発明の第４の形態によれば、第１から第３のいずれか１つの形態において、前記上流側柱部材は、前記アームの第１側面及び第２側面の一方と接触可能であり、前記下流側柱部材は、前記アームの前記第１側面及び前記第２側面の他方と接触可能であり、前記第１側面は、前記回転の上流側に向けられる面であり、前記第２側面は、前記回転の下流側に向けられる面である。
かかる形態の温度調整装置によれば、上流側柱部材及び下流側柱部材がアームの第１側面及び第２側面と接触することによって、研磨パッドと平行な面内における伝熱体とアームとの相対的な移動を所定範囲に規制することができる。これにより、研磨パッド上における伝熱体の位置を所定位置近傍に保持することができる。
本発明の第５の形態によれば、第４の形態において、前記上流側柱部材と前記下流側柱部材の少なくとも一方は、前記アームの第３側面と接触可能であり、前記上流側柱部材と前記下流側柱部材の少なくとも一方は、前記アームの第４側面と接触可能であり、前記第３側面は、前記研磨パッドにおける半径方向の内周側に向けられる面であり、前記第４側面は、前記研磨パッドにおける半径方向の外周側に向けられる面である。
かかる形態の温度調整装置によれば、上流側柱部材及び下流側柱部材がアームの第３側面及び第４側面と接触することによって、研磨パッドと平行な面内における伝熱体とアームとの相対的な移動を所定範囲に規制することができる。これにより、研磨パッド上における伝熱体の位置を所定位置近傍に保持することができる。
本発明の第６の形態によれば、第４又は第５の形態において、前記上流側柱部材及び前記下流側柱部材は、前記伝熱体の上面と平行な方向における前記伝熱体と前記アームとの相対的な移動を規制する。
かかる形態の温度調整装置によれば、研磨パッド上における伝熱体の位置を所定位置近傍に保持することができる。
本発明の第７の形態によれば、第１から第６のいずれか１つの形態において、前記アームの前記張出部材と接触する部分は弾性部材で構成される。
かかる形態の温度調整装置によれば、伝熱体を研磨パッドから持ち上げる時に、張出部材とアームとの接触の衝撃を和らげることができる。
本発明の第８の形態によれば、第４から第７のいずれか１つの形態において、前記アームの前記上流側柱部材又は前記下流側柱部材と接触する部分は弾性部材で構成される。
かかる形態の温度調整装置によれば、アームと上流側柱部材及び下流側柱部材との接触の衝撃を和らげることができる。
本発明の第９の形態によれば、第１から第８のいずれか１つの形態において、前記張出部材は、前記研磨パッドにおける半径方向に延びている。
かかる形態の温度調整装置によれば、アームは張出部材を介して伝熱体を保持することができる。
本発明の第１０の形態によれば、第１から第９のいずれか１つの形態において、前記伝熱体が前記研磨パッドに接触している時に、前記上流側柱部材における前記張出部材と前記アームとの間の高さ方向の間隙は、前記下流側柱部材における前記張出部材と前記アームとの間の高さ方向の間隙と異なる。
かかる形態の温度調整装置によれば、伝熱体を研磨パッドから引き離すためにアームを上昇させた時に、アームは最初に上流側柱部材と下流側柱部材の一方における張出部材に当たるので、伝熱体の全体を均等に持ち上げる場合と比べて、比較的小さい力で伝熱体を研磨パッドから引きはがすことができる。
本発明の第１１の形態によれば、第１０の形態において、前記伝熱体が前記研磨パッドに接触している時に、前記上流側柱部材における前記張出部材と前記アームとの間の高さ方向の間隙は、前記下流側柱部材における前記張出部材と前記アームとの間の高さ方向の間隙よりも小さい。
かかる形態の温度調整装置によれば、伝熱体を研磨パッドから引き離すためにアームを上昇させた時に、アームは最初に上流側柱部材における張出部材に当たるので、伝熱体の全体を均等に持ち上げる場合と比べて、比較的小さい力で伝熱体を研磨パッドから引きはがすことができる。また、研磨パッドの上流側から研磨液が容易に伝熱体と研磨パッドの間に入り込むので、伝熱体を研磨パッドから引きはがすのに必要な力をより一層小さくすることができる。
本発明の第１２の形態によれば、第１１の形態において、前記上流側柱部材の径は、前記下流側柱部材の径よりも太い。
かかる形態の温度調整装置によれば、アームが上流側柱部材における張出部材に当たって伝熱体が研磨パッドから引きはがされる瞬間には、引きはがされた後よりも大きな力が一時的に上流側柱部材にかかるが、太い上流側柱部材によってこの力に対抗することができる。
本発明の第１３の形態によれば、第１から第１２のいずれか１つの形態において、前記上流側柱部材及び前記下流側柱部材は、前記アームの周囲に配置される。
かかる形態の温度調整装置によれば、研磨パッドと平行な面内における伝熱体とアームとの相対的な移動を所定範囲に規制して、研磨パッド上における伝熱体の位置を所定位置近傍に保持することができる。
本発明の第１４の形態によれば、第１から第１２のいずれか１つの形態において、前記上流側柱部材及び前記下流側柱部材は、前記アームに設けられた貫通穴の中に配置される。
かかる形態の温度調整装置によれば、研磨パッドと平行な面内における伝熱体とアームとの相対的な移動を所定範囲に規制して、研磨パッド上における伝熱体の位置を所定位置近傍に保持することができる。
本発明の第１５の形態によれば、第１から第１４のいずれか１つの形態において、温度調整装置は、前記伝熱体を上下動させるための可動機構を更に備える。
かかる形態の温度調整装置によれば、伝熱体を降下させて研磨パッドに接触させ、また伝熱体を上方へ持ち上げて研磨パッドから引き離すことができる。
本発明の第１６の形態によれば、第１５の形態において、前記可動機構は、前記伝熱体を水平方向にも移動させることが可能である。
かかる形態の温度調整装置によれば、より小さな力で伝熱体を研磨パッドから引きはがすことができる。
本発明の第１７の形態によれば、前記研磨パッドと、前記研磨パッド上に被研磨物を保持する保持機構と、第１から第１６のいずれか１つの形態の温度調整装置と、を備える研磨装置が提供される。
かかる形態の研磨装置によれば、被研磨物における研磨の面均一性を向上させることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る温度調整装置が適用された研磨装置の概略的な構成を示す斜視図である。研磨装置１０は、研磨テーブル２０、研磨パッド２２、トップリング２４、研磨液供給ノズル２６、及び温度調整装置１００を備える。研磨テーブル２０は、その上面に研磨パッド２２を保持し、回転軸Ｒ１を中心として研磨パッド２２を所定の回転数で回転させる。トップリング２４は、被研磨物（例えば半導体ウェハＷ）を研磨パッド２２の表面に接触させて保持し、回転軸Ｒ２を中心として被研磨物を所定の回転数で回転させる。研磨液供給ノズル２６は、研磨パッド２２の表面に研磨液（例えばスラリー）を所定のレートで供給する。温度調整装置１００は、研磨パッド２２の表面と接触して、研磨パッド２２の温度を調整する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る温度調整装置が適用された研磨装置の概略的な構成を示す斜視図である。研磨装置１０は、研磨テーブル２０、研磨パッド２２、トップリング２４、研磨液供給ノズル２６、及び温度調整装置１００を備える。研磨テーブル２０は、その上面に研磨パッド２２を保持し、回転軸Ｒ１を中心として研磨パッド２２を所定の回転数で回転させる。トップリング２４は、被研磨物（例えば半導体ウェハＷ）を研磨パッド２２の表面に接触させて保持し、回転軸Ｒ２を中心として被研磨物を所定の回転数で回転させる。研磨液供給ノズル２６は、研磨パッド２２の表面に研磨液（例えばスラリー）を所定のレートで供給する。温度調整装置１００は、研磨パッド２２の表面と接触して、研磨パッド２２の温度を調整する。
このように構成された研磨装置１０において、被研磨物は、トップリング２４によって回転させられながら、その回転軸と異なる回転軸で回転する研磨パッド２２に押し当てら
れる。被研磨物の研磨される面と研磨パッド２２の表面との間には、研磨液が薄く広がって存在しており、被研磨物は研磨液に触れながら研磨パッド２２と擦り合わされる。こうして被研磨物は、研磨液の存在及び研磨パッド２２との擦り合わせによって、化学的及び機械的に研磨される。
れる。被研磨物の研磨される面と研磨パッド２２の表面との間には、研磨液が薄く広がって存在しており、被研磨物は研磨液に触れながら研磨パッド２２と擦り合わされる。こうして被研磨物は、研磨液の存在及び研磨パッド２２との擦り合わせによって、化学的及び機械的に研磨される。
次に、図２から図５を参照して温度調整装置１００の詳細な構成を説明する。図２は、第１実施形態に係る温度調整装置１００の斜視図である。図３は、温度調整装置１００を上から見た平面図である。図４は、温度調整装置１００を図２に示す矢印Ｂの方向から見た側面図である。図５は、温度調整装置１００の図２に示すＡＡ線による断面を示す図である。
温度調整装置１００は、伝熱体１２０、アーム１４０、及び昇降シリンダ１５０を備える。アーム１４０は、アーム基部１４２及びアーム先端部１４４を備える。アーム基部１４２の一方の端は昇降シリンダ１５０に連結されている。アーム基部１４２の他方の端にはアーム先端部１４４が取り付けられている。アーム先端部１４４には、後述するような構造によって伝熱体１２０が係合される。図４に示されるように、昇降シリンダ１５０の昇降動作によって、伝熱体１２０を降下させて研磨パッド２２に接触させ、また伝熱体１２０を上方へ持ち上げて研磨パッド２２から引き離すことができる。
伝熱体１２０は、研磨パッド２２に接触している時に、研磨パッド２２を冷却又は加熱することによって研磨パッド２２の温度を調整することができるように構成されている。例えば、伝熱体１２０は、その内部に冷却液流路及び加熱液流路（いずれも不図示）を備える。冷却液流路には、温度制御された冷却液（例えば冷水）が外部配管から供給され、加熱液流路には、温度制御された加熱液（例えば温水）が外部配管から供給される。
伝熱体１２０の上面には、複数の柱部材１２２が立設して配置されている。柱部材１２２は、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄを含む。図３に示されるように、上流側柱部材１２２Ｕは、研磨パッド２２の回転の上流に近い位置に配置されており、下流側柱部材１２２Ｄは、研磨パッド２２の回転の下流に近い位置に配置されている。図２及び図３に示される例において、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄはそれぞれ２つ設けられている。２つの上流側柱部材１２２Ｕの各々は、アーム先端部１４４を挟んで反対側に位置しており、アーム先端部１４４の上を跨ぐように水平方向かつアーム基部１４２に沿う方向に張り出した張出部材１２６Ｕによって、２つの上流側柱部材１２２Ｕが連結されている。同様に、２つの下流側柱部材１２２Ｄの各々は、アーム先端部１４４を挟んで反対側に位置しており、アーム先端部１４４の上を跨ぐように水平方向かつアーム基部１４２に沿う方向に張り出した張出部材１２６Ｄによって、２つの下流側柱部材１２２Ｄが連結されている。
アーム先端部１４４のうち、張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄの下方の部分は、弾性部材１４５（例えば樹脂）で構成されている。また、この弾性部材１４５は、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄよりもアーム基部１４２に近い側において、張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄと平行に長く延びてガイド部１４６を形成している。なお、ガイド部１４６は、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄに対しアーム基部１４２から遠い側に設けられてもよい。
図５に示されるように、アーム１４０を下降させ伝熱体１２０を研磨パッド２２に接触させた際には、上流側柱部材１２２Ｕに繋がる張出部材１２６Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄに繋がる張出部材１２６Ｄは、アーム１４０（アーム先端部１４４）の上面をなす弾性部材１４５から離れている。また、伝熱体１２０の上面からも、アーム１４０は離れている。したがって、伝熱体１２０は、アーム１４０から過剰な力で研磨パッド２２に押し付
けられることなく、自らの重さのみで研磨パッド２２の表面に接触する。一方、アーム１４０を上昇させて伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き離す際には、アーム１４０（アーム先端部１４４）の上面をなす弾性部材１４５が張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄに当たることで、伝熱体１２０が持ち上げられる。
けられることなく、自らの重さのみで研磨パッド２２の表面に接触する。一方、アーム１４０を上昇させて伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き離す際には、アーム１４０（アーム先端部１４４）の上面をなす弾性部材１４５が張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄに当たることで、伝熱体１２０が持ち上げられる。
このように、伝熱体１２０は自重で研磨パッド２２の上に載っているので、研磨パッド２２の表面における研磨液の流れが伝熱体１２０によって阻害されてしまうことを防止又は抑制することができる。これにより、研磨パッド２２の表面において研磨液が均一に拡がり、その結果として、トップリング２４に保持されて研磨される被研磨物において、研磨の面均一性を向上させることができる。また、例えばメンテナンス時などには、昇降シリンダ１５０によってアーム１４０を上昇させることで、伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き上げることができる。伝熱体１２０の引き上げ時に張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄが当たるアーム１４０（アーム先端部１４４）の部分は弾性部材１４５で構成されているので、両者が接触する際の衝撃を和らげることができる。
次に、図３を参照すると、研磨パッド２２と平行な面内における伝熱体１２０とアーム１４０との相対的な移動は、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄがアーム先端部１４４と接触することによって所定範囲に規制される。図３は、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄの全てがアーム先端部１４４と接触していない様子を示している。ここで、例えば伝熱体１２０が研磨パッド２２の回転に伴って研磨パッド２２の動きと同じ方向（すなわち回転の下流側である図３における下方向）へ移動しようとすると、上流側柱部材１２２Ｕが、アーム先端部１４４の上流側におけるガイド部１４６の第１側面Ｓ１（上流側を向いている面）に突き当たる。よって、伝熱体１２０はこれ以上、下流側へ動くことができない。
同様に、伝熱体１２０が上流側（図３における上方向）へ移動しようとした場合には、下流側柱部材１２２Ｄが、アーム先端部１４４の下流側におけるガイド部１４６の第２側面Ｓ２（下流側を向いている面）に突き当たり、伝熱体１２０はそれ以上、上流側へ動くことができない。また、伝熱体１２０が研磨パッド２２の外周側（図３における右方向）へ移動しようとした場合には、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄのうちの研磨パッド２２の中心に近い側（図３における左側）の柱部材が、アーム先端部１４４の弾性部材１４５における第３側面Ｓ３（研磨パッド２２の中心側を向いている面）に突き当たり、伝熱体１２０はそれ以上、研磨パッド２２の外周へ近づくように動くことができない。更に、伝熱体１２０が研磨パッド２２の中心側（図３における左方向）へ移動しようとした場合には、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄのうちの研磨パッド２２の外周に近い側（図３における右側）の柱部材が、アーム先端部１４４の弾性部材１４５における第４側面Ｓ４（研磨パッド２２の外周側を向いている面）に突き当たり、伝熱体１２０はそれ以上、研磨パッド２２の中心へ近づくように動くことができない。
このようにして、研磨パッド２２上における伝熱体１２０の位置を、アーム１４０の位置に応じて決まる所定位置近傍に保持することができる。
図６は、本実施形態による温度調整装置１００が適用された研磨装置１０と従来型の温度調整装置を備える研磨装置のそれぞれにおける、研磨レートの面内均一性の一例を示すグラフである。横軸は、被研磨物である半導体ウェハの中心からの距離を示し、横軸中央が半導体ウェハの中心に、横軸両端が半導体ウェハの外周部分にそれぞれ対応する。縦軸は、研磨レートを示す。従来の研磨装置では、半導体ウェハの外周部分よりも少し内側の部分（矢印で示される部分）において、研磨レートが低下している。これは、従来の温度調整装置が研磨パッドに過剰な力で押し付けられることによって、研磨液が部分的に押し退けられたためである。これに対し、本実施形態による研磨装置１０の場合には、半導体
ウェハの外周部分よりも少し内側の部分における研磨レートの低下が抑えられ、研磨レートの面内均一性が改善していることが分かる。
ウェハの外周部分よりも少し内側の部分における研磨レートの低下が抑えられ、研磨レートの面内均一性が改善していることが分かる。
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る温度調整装置２００の構成を示す図である。温度調整装置２００は、図７に示される構造を除いては第１実施形態に係る温度調整装置１００と同様の構成を有する。図７は、温度調整装置２００の、第１実施形態における図５と同様な断面を示している。
図７は、本発明の第２実施形態に係る温度調整装置２００の構成を示す図である。温度調整装置２００は、図７に示される構造を除いては第１実施形態に係る温度調整装置１００と同様の構成を有する。図７は、温度調整装置２００の、第１実施形態における図５と同様な断面を示している。
温度調整装置２００において、張出部材１２６Ｕと１２６Ｄは、伝熱体１２０の上面からの高さが異なる位置に設けられている。図７の例では、張出部材１２６Ｕの伝熱体１２０上面からの高さは、張出部材１２６Ｄの伝熱体１２０上面からの高さよりも低い。そのため、伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き離すためにアーム１４０を上昇させると、アーム１４０（アーム先端部１４４の弾性部材１４５）は最初に上流側柱部材１２２Ｕにおける張出部材１２６Ｕに当たり、それによって、伝熱体１２０には、上流側柱部材１２２Ｕの近傍部分に不均衡な上向きの力が働く。伝熱体１２０の片側にこのように不均衡な力が作用することで、伝熱体１２０の全体を均等に持ち上げる場合と比べて、比較的小さい力で伝熱体１２０を研磨パッド２２から引きはがすことができる。また、研磨パッド２２の上流側から研磨液が容易に伝熱体１２０と研磨パッド２２の間に入り込むので、伝熱体１２０を研磨パッド２２から引きはがすのに必要な力をより一層小さくすることができる。
図８は、温度調整装置２００の変形例の構成を示す図である。図８の構成において、張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄの伝熱体１２０上面からの高さは同じであるが、上流側柱部材１２２Ｕ側の弾性部材１４５の厚さが、下流側柱部材１２２Ｄ側の弾性部材１４５の厚さよりも大きい。この構成においても、アーム１４０を上昇させた時に上流側柱部材１２２Ｕ側の張出部材１２６Ｕが最初にアーム１４０（弾性部材１４５）に当たるので、図７の構成の場合と同様の効果を得ることができる。
図７及び図８の温度調整装置２００において、アーム１４０が上流側柱部材１２２Ｕにおける張出部材１２６Ｕに当たった後、更にアーム１４０を上昇させていくと、伝熱体１２０の上流側が持ち上がって伝熱体１２０は傾き、やがて下流側柱部材１２２Ｄ側の張出部材１２６Ｄにアーム１４０（弾性部材１４５）が当たる。それ以降、伝熱体１２０は上流側と下流側の２箇所の張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄに支持され、更にアーム１４０を上昇させることにより、伝熱体１２０は研磨パッド２２から完全に離れてアーム１４０から吊り下げられた状態となる（図７及び図８における右側の図を参照）。
アーム１４０の上流側が張出部材１２６Ｕに当たって伝熱体１２０が研磨パッド２２から引きはがされる瞬間には、引きはがされた後に伝熱体１２０が斜めになっている時よりも大きな力（ただし、伝熱体１２０の全体を均等に持ち上げて研磨パッド２２から引きはがす場合よりは小さい）が一時的に上流側柱部材１２２Ｕにかかるので、上流側柱部材１２２Ｕは太い径を有していることが好ましい。これに対し、下流側柱部材１２２Ｄには引きはがす瞬間の大きな力はかからないので、下流側柱部材１２２Ｄの径は細くてもよい。
なお、図７及び図８は張出部材１２６Ｕと弾性部材１４５との間隙が張出部材１２６Ｄと弾性部材１４５との間隙よりも小さい構成を示しているが、その反対の構成、すなわち張出部材１２６Ｄと弾性部材１４５との間隙が張出部材１２６Ｕと弾性部材１４５との間隙よりも小さく、アーム１４０を上昇させた時に下流側柱部材１２２Ｄ側の張出部材１２６Ｄが最初にアーム１４０に当たる構成を採用することとしてもよい。
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係る温度調整装置３００の構成を示す斜視図である。温度調整装置３００は、伝熱体１２０、アーム１４０、及び昇降シリンダを備える。ただし昇降シリンダは図９において省略されている。アーム１４０は、アーム基部１４２及びアーム先端部１４４を備える。アーム基部１４２の一方の端は、昇降シリンダに連結される。アーム基部１４２の他方の端には、アーム先端部１４４が取り付けられている。アーム先端部１４４には、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄを挿通するための貫通穴が設けられている。
図９は、本発明の第３実施形態に係る温度調整装置３００の構成を示す斜視図である。温度調整装置３００は、伝熱体１２０、アーム１４０、及び昇降シリンダを備える。ただし昇降シリンダは図９において省略されている。アーム１４０は、アーム基部１４２及びアーム先端部１４４を備える。アーム基部１４２の一方の端は、昇降シリンダに連結される。アーム基部１４２の他方の端には、アーム先端部１４４が取り付けられている。アーム先端部１４４には、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄを挿通するための貫通穴が設けられている。
伝熱体１２０の上面には、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄが立設して配置されている。図９に示される例において、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄはそれぞれ１つ設けられているが、２つ以上であってもよい。上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄの各々は、アーム先端部１４４の貫通穴の中に配置される。更に、上流側柱部材１２２Ｕは、水平方向かつアーム基部１４２に沿う方向にアーム先端部１４４上に張り出した張出部材１２６Ｕを備え、下流側柱部材１２２Ｄは、水平方向かつアーム基部１４２に沿う方向にアーム先端部１４４上に張り出した張出部材１２６Ｄを備えている。
アーム先端部１４４のうち張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄの下方の部分には、不図示の弾性部材（例えば樹脂）が設けられてもよい。また、アーム先端部１４４の貫通穴の内部であって上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄの周囲には、例えば樹脂製のブッシュが設けられてもよい。
このように構成された温度調整装置３００において、アーム１４０を下降させ伝熱体１２０を研磨パッド２２に接触させた際には、上流側の張出部材１２６Ｕ及び下流側の張出部材１２６Ｄはアーム１４０（アーム先端部１４４）の上面から離れ、また伝熱体１２０の上面からもアーム１４０は離れる。したがって、伝熱体１２０は、アーム１４０から過剰な力で研磨パッド２２に押し付けられることなく、自らの重さのみで研磨パッド２２の表面に接触する。一方、アーム１４０を上昇させて伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き離す際には、アーム１４０（アーム先端部１４４）の上面が張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄに当たることで、伝熱体１２０が持ち上げられる。
このように、伝熱体１２０は自重で研磨パッド２２の上に載るので、研磨パッド２２の表面における研磨液の流れが伝熱体１２０によって阻害されてしまうことを防止又は抑制することができる。これにより、研磨パッド２２の表面において研磨液が均一に拡がり、その結果として、トップリング２４に保持されて研磨される被研磨物において、研磨の面均一性を向上させることができる。また、例えばメンテナンス時などには、昇降シリンダ１５０によってアーム１４０を上昇させることで、伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き上げることができる。伝熱体１２０の引き上げ時に張出部材１２６Ｕ及び１２６Ｄが当たるアーム１４０（アーム先端部１４４）の部分に弾性部材が用いられる場合、両者が接触する際の衝撃を和らげることができる。
上述した第２実施形態と同様に、張出部材１２６Ｕと１２６Ｄは、伝熱体１２０の上面からの高さが異なる位置に設けられてもよい。例えば、張出部材１２６Ｕの伝熱体１２０上面からの高さは、張出部材１２６Ｄの伝熱体１２０上面からの高さより低くてもよい。このような構成により、第２実施形態と同様に、比較的小さい力で伝熱体１２０を研磨パッド２２から引きはがすことができる。
更に、研磨パッド２２と平行な面内における伝熱体１２０とアーム１４０との相対的な移動は、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄがアーム先端部１４４の貫通穴
の壁面と接触することによって所定範囲に規制される。例えば、伝熱体１２０が研磨パッド２２の回転に伴って研磨パッド２２の動きと同じ方向（すなわち回転の下流側である図９における左方向）へ移動しようとすると、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄが、アーム先端部１４４の貫通穴の壁面の一部である第１側面Ｓ１（上流側を向いている面）に突き当たる。よって、伝熱体１２０はこれ以上、下流側へ動くことができない。
の壁面と接触することによって所定範囲に規制される。例えば、伝熱体１２０が研磨パッド２２の回転に伴って研磨パッド２２の動きと同じ方向（すなわち回転の下流側である図９における左方向）へ移動しようとすると、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄが、アーム先端部１４４の貫通穴の壁面の一部である第１側面Ｓ１（上流側を向いている面）に突き当たる。よって、伝熱体１２０はこれ以上、下流側へ動くことができない。
同様に、伝熱体１２０が上流側（図９における右方向）へ移動しようとした場合には、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄが、アーム先端部１４４の貫通穴の壁面の一部である第２側面Ｓ２（下流側を向いている面）に突き当たり、伝熱体１２０はそれ以上、上流側へ動くことができない。また、伝熱体１２０が研磨パッド２２の外周側（図９における手前方向）へ移動しようとした場合には、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄが、アーム先端部１４４の貫通穴の壁面の一部である第３側面Ｓ３（研磨パッド２２の中心側を向いている面）に突き当たり、伝熱体１２０はそれ以上、研磨パッド２２の外周へ近づくように動くことができない。更に、伝熱体１２０が研磨パッド２２の中心側（図９における奥方向）へ移動しようとした場合には、上流側柱部材１２２Ｕ及び下流側柱部材１２２Ｄが、アーム先端部１４４の貫通穴の壁面の一部である第４側面Ｓ４（研磨パッド２２の外周側を向いている面）に突き当たり、伝熱体１２０はそれ以上、研磨パッド２２の中心へ近づくように動くことができない。
このようにして、研磨パッド２２上における伝熱体１２０の位置を、アーム１４０の位置に応じて決まる所定位置近傍に保持することができる。
＜第４実施形態＞
上述した第１、第２、第３実施形態において、昇降シリンダ（可動機構）１５０は、伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き離して持ち上げる際に、伝熱体１２０を水平方向に少し移動（横滑り）させてから上昇させるように構成されてもよい。例えば、研磨パッド２２の回転が停止している時に伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き上げる場合には、伝熱体１２０を単にそのまま上方に持ち上げようとすると大きな力が必要となるが、伝熱体１２０を研磨パッド２２に平行な方向にスライドさせてから持ち上げることで、伝熱体１２０と研磨パッド２２との間に研磨液が入り込みやすくなるので、より小さな力で伝熱体１２０を研磨パッド２２から引きはがすことができる。
上述した第１、第２、第３実施形態において、昇降シリンダ（可動機構）１５０は、伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き離して持ち上げる際に、伝熱体１２０を水平方向に少し移動（横滑り）させてから上昇させるように構成されてもよい。例えば、研磨パッド２２の回転が停止している時に伝熱体１２０を研磨パッド２２から引き上げる場合には、伝熱体１２０を単にそのまま上方に持ち上げようとすると大きな力が必要となるが、伝熱体１２０を研磨パッド２２に平行な方向にスライドさせてから持ち上げることで、伝熱体１２０と研磨パッド２２との間に研磨液が入り込みやすくなるので、より小さな力で伝熱体１２０を研磨パッド２２から引きはがすことができる。
以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
１０ 研磨装置
２０ 研磨テーブル
２２ 研磨パッド
２４ トップリング
２６ 研磨液供給ノズル
１００ 温度調整装置
１２０ 伝熱体
１２２ 柱部材
１２２Ｕ 上流側柱部材
１２２Ｄ 下流側柱部材
１２６Ｕ、１２６Ｄ 張出部材
１４０ アーム
１４２ アーム基部
１４４ アーム先端部
１４５ 弾性部材
１４６ ガイド部
１５０ 昇降シリンダ
２００ 温度調整装置
３００ 温度調整装置
Ｒ１ 研磨テーブルの回転軸
Ｒ２ トップリングの回転軸
Ｓ１ 第１側面
Ｓ２ 第２側面
Ｓ３ 第３側面
Ｓ４ 第４側面
Ｗ 半導体ウェハ
２０ 研磨テーブル
２２ 研磨パッド
２４ トップリング
２６ 研磨液供給ノズル
１００ 温度調整装置
１２０ 伝熱体
１２２ 柱部材
１２２Ｕ 上流側柱部材
１２２Ｄ 下流側柱部材
１２６Ｕ、１２６Ｄ 張出部材
１４０ アーム
１４２ アーム基部
１４４ アーム先端部
１４５ 弾性部材
１４６ ガイド部
１５０ 昇降シリンダ
２００ 温度調整装置
３００ 温度調整装置
Ｒ１ 研磨テーブルの回転軸
Ｒ２ トップリングの回転軸
Ｓ１ 第１側面
Ｓ２ 第２側面
Ｓ３ 第３側面
Ｓ４ 第４側面
Ｗ 半導体ウェハ
Claims (17)
- 回転する研磨パッドの温度を調整するための温度調整装置であって、
前記研磨パッドの上面に接触可能な伝熱体と、
前記伝熱体を前記研磨パッド上に保持するためのアームと、
前記伝熱体の上面に立設する柱部材であって、前記研磨パッドの回転の上流側となる位置と下流側となる位置にそれぞれ配置された上流側柱部材及び下流側柱部材と、
前記上流側柱部材及び下流側柱部材から前記伝熱体の上面と平行な方向に張り出した張出部材と、
を備え、
前記張出部材は、前記アームの上面と接触可能である、
温度調整装置。 - 前記伝熱体が前記研磨パッドに接触している時、前記張出部材は前記アームから離れている、請求項１に記載の温度調整装置。
- 前記アームが前記張出部材と接触する時、前記伝熱体は前記研磨パッドから離れる、請求項２に記載の温度調整装置。
- 前記上流側柱部材は、前記アームの第１側面及び第２側面の一方と接触可能であり、
前記下流側柱部材は、前記アームの前記第１側面及び前記第２側面の他方と接触可能であり、
前記第１側面は、前記回転の上流側に向けられる面であり、
前記第２側面は、前記回転の下流側に向けられる面である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の温度調整装置。 - 前記上流側柱部材と前記下流側柱部材の少なくとも一方は、前記アームの第３側面と接触可能であり、
前記上流側柱部材と前記下流側柱部材の少なくとも一方は、前記アームの第４側面と接触可能であり、
前記第３側面は、前記研磨パッドにおける半径方向の内周側に向けられる面であり、
前記第４側面は、前記研磨パッドにおける半径方向の外周側に向けられる面である、
請求項４に記載の温度調整装置。 - 前記上流側柱部材及び前記下流側柱部材は、前記伝熱体の上面と平行な方向における前記伝熱体と前記アームとの相対的な移動を規制する、請求項４又は５に記載の温度調整装置。
- 前記アームの前記張出部材と接触する部分は弾性部材で構成される、請求項１から６のいずれか１項に記載の温度調整装置。
- 前記アームの前記上流側柱部材又は前記下流側柱部材と接触する部分は弾性部材で構成される、請求項４から７のいずれか１項に記載の温度調整装置。
- 前記張出部材は、前記研磨パッドにおける半径方向に延びている、請求項１から８のいずれか１項に記載の温度調整装置。
- 前記伝熱体が前記研磨パッドに接触している時に、前記上流側柱部材における前記張出部材と前記アームとの間の高さ方向の間隙は、前記下流側柱部材における前記張出部材と前記アームとの間の高さ方向の間隙と異なる、請求項１から９のいずれか１項に記載の温
度調整装置。 - 前記伝熱体が前記研磨パッドに接触している時に、前記上流側柱部材における前記張出部材と前記アームとの間の高さ方向の間隙は、前記下流側柱部材における前記張出部材と前記アームとの間の高さ方向の間隙よりも小さい、請求項１０に記載の温度調整装置。
- 前記上流側柱部材の径は、前記下流側柱部材の径よりも太い、請求項１１に記載の温度調整装置。
- 前記上流側柱部材及び前記下流側柱部材は、前記アームの周囲に配置される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の温度調整装置。
- 前記上流側柱部材及び前記下流側柱部材は、前記アームに設けられた貫通穴の中に配置される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の温度調整装置。
- 前記伝熱体を上下動させるための可動機構を更に備える、請求項１から１４のいずれか１項に記載の温度調整装置。
- 前記可動機構は、前記伝熱体を水平方向にも移動させることが可能である、請求項１５に記載の温度調整装置。
- 前記研磨パッドと、
前記研磨パッド上に被研磨物を保持する保持機構と、
請求項１から１６のいずれか１項に記載の温度調整装置と、
を備える研磨装置。
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