JP7236990B2 - パッドの表面温度を調整するためのシステムおよび研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、パッドの表面温度を調整するためのシステムおよび研磨装置に関する。

ウェハの研磨レートは、ウェハの研磨パッドに対する研磨荷重のみならず、研磨パッドの表面温度にも依存する。これは、ウェハに対する研磨液の化学的作用が温度に依存するからである。したがって、半導体デバイスの製造においては、ウェハの研磨レートを上げて更に一定に保つために、ウェハ研磨中の研磨パッドの表面温度を最適な値に保つことが重要である。

そこで、研磨パッドの表面温度を調整するために、パッド温度調整システムが知られている。パッド温度調整システムは、研磨パッドの表面に接触するパッド接触部材と、パッド接触部材に接続された液体供給ラインと、を備えている。

特開２０１７－１４８９３３号公報

液体供給ラインは、研磨装置が設置される工場に設けられた液体供給源に接続される場合がある。この場合、液体供給ラインと液体供給源との間には、様々な装置が配置されているため、液体供給ラインを流れる液体の流量は、工場設備の背圧の影響を受ける。したがって、液体供給ラインを流れる液体の流量を調整する装置（すなわち、流量調整装置）は、背圧の影響を受けてしまい、結果として、パッド接触部材に供給される液体の流量を精度よく制御することができないおそれがある。

このような問題は、背圧の影響のみならず、適用する流量調整装置の種類によっても生じ得る。つまり、液体供給ラインを流れる液体の流量は、低流量域と高流量域との間で、精度よく、制御されることが望ましいが、適用する流量調整装置によっては、パッド接触部材に供給される液体の流量を精度よく制御することができないおそれがある。

そこで、本発明は、液体供給ラインを流れる液体の流量を精度よく制御することができるシステムを提供することを目的とする。
本発明は、液体供給ラインを流れる液体の流量を精度よく制御することができるシステムを備えた研磨装置を提供することを目的とする。

一態様では、パッドの表面との間で熱交換可能な熱交換部材と、液体を前記熱交換部材に供給する液体供給ユニットと、を備え、前記液体供給ユニットは、加熱液供給ラインを流れる液体の流量を調整するポンプ装置と、冷却液供給ラインに取り付けられたニードルバルブと、前記ポンプ装置および前記ニードルバルブの動作を制御する制御装置と、を備えている、システムが提供される。

一態様では、前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインを流れる液体の流量を切り替える流量切り替えユニットを備えている。
一態様では、前記流量切り替えユニットは、前記冷却液供給ラインに取り付けられた圧力レギュレータおよび第１開閉バルブと、前記圧力レギュレータおよび前記第１開閉バルブをバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに取り付けられた第２開閉バルブと、を備えている。
一態様では、前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインを流れる液体の流れ方向において、前記ニードルバルブの上流側に配置された脈動減衰器を備えている。
一態様では、前記ポンプ装置は、少なくとも１つのポンプと、前記ポンプの動作を制御するポンプコントローラと、を備えている。

一態様では、パッドの表面との間で熱交換可能な熱交換部材と、液体を前記熱交換部材に供給する液体供給ユニットと、を備え、前記液体供給ユニットは、加熱液供給ラインを流れる液体の流量を調整するポンプ装置と、冷却液供給ラインを流れる液体の圧力と冷却液戻りラインを流れる液体の圧力との間の差圧に基づいて、動作可能なポンプユニットと、前記ポンプ装置および前記ポンプユニットの動作を制御する制御装置と、を備えている、システムが提供される。

一態様では、前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインに取り付けられた供給側圧力センサと、冷却液戻りラインに取り付けられた戻り側圧力センサと、を備えており、前記制御装置は、前記供給側圧力センサによって測定された圧力および前記戻り側圧力センサによって測定された圧力に基づいて、差圧を算出し、前記冷却液供給ラインを流れる液体の流量と、前記冷却液供給ラインを流れる液体の圧力と前記冷却液戻りラインを流れる液体の圧力との間の差圧と、の相関関係に基づいて、前記算出された差圧が目標圧力になるように、前記ポンプユニットの動作を制御する。
一態様では、前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインに取り付けられた圧力レギュレータを備えている。
一態様では、前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインに取り付けられたニードルバルブと、前記ニードルバルブをバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに取り付けられた開閉バルブと、を備えている。

一態様では、前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインを流れる液体の流れ方向において、前記ニードルバルブの上流側に配置された脈動減衰器を備えている。
一態様では、前記ポンプ装置は、少なくとも１つのポンプと、前記ポンプの動作を制御するポンプコントローラと、を備えている。

一態様では、基板を保持して回転させる研磨ヘッドと、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、前記研磨パッドの表面に研磨液を供給する研磨液供給ノズルと、上記システムと、を備えている、研磨装置が提供される。

ポンプ装置およびニードルバルブのそれぞれは、低流量域から高流量域までの広範囲における流量制御範囲で、液体の流量を制御する。したがって、パッド温度調整システムは、熱交換部材に供給される液体の流量を精度よく制御することができる。

研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 ポンプ装置の流量制御範囲とエアオペレート式の圧力レギュレータの流量制御範囲との比較を示す図である。 ポンプ装置の他の実施形態を示す図である。 ニードルバルブの流量制御範囲とエアオペレート式の圧力レギュレータの流量制御範囲との比較を示す図である。 液体供給ユニットの他の実施形態を示す図である。 液体供給ユニットのさらに他の実施形態を示す図である。 液体供給ユニットのさらに他の実施形態を示す図である。 液体供給ユニットのさらに他の実施形態を示す図である。 液体供給ユニットのさらに他の実施形態を示す図である。

図１は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置ＰＡは、基板の一例であるウェハＷを保持して回転させる研磨ヘッド１と、研磨パッド３を支持する研磨テーブル２と、研磨パッド３の表面３ａに研磨液（例えばスラリー）を供給する研磨液供給ノズル４と、研磨パッド３の表面温度を調整するパッド温度調整システム５と、を備えている。研磨パッド３の表面（上面）３ａは、ウェハＷを研磨する研磨面を構成する。

研磨ヘッド１は鉛直方向に移動可能であり、かつその軸心を中心として矢印で示す方向に回転可能となっている。ウェハＷは、研磨ヘッド１の下面に真空吸着などによって保持される。研磨テーブル２にはモータ（図示しない）が連結されており、矢印で示す方向に回転可能となっている。図１に示すように、研磨ヘッド１および研磨テーブル２は、同じ方向に回転する。研磨パッド３は、研磨テーブル２の上面に貼り付けられている。

ウェハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨されるウェハＷは、研磨ヘッド１によって保持され、さらに研磨ヘッド１によって回転される。研磨パッド３は、研磨テーブル２とともに回転される。研磨パッド３の表面３ａには研磨液供給ノズル４から研磨液が供給され、さらにウェハＷの表面は、研磨ヘッド１によって研磨パッド３の表面３ａ、すなわち研磨面に対して押し付けられる。ウェハＷの表面は、研磨液の存在下での研磨パッド３との摺接により研磨される。ウェハＷの表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒の機械的作用により平坦化される。

パッド温度調整システム５は、研磨パッド３の表面温度を調整するための液体が流れる流路が内部に形成された熱交換部材１１と、温度調整された液体（より具体的には、加熱液および冷却液）を熱交換部材１１に供給する液体供給ユニット３０と、を備えている。

熱交換部材１１は、研磨パッド３の表面３ａとの間で熱交換可能な部材である。熱交換部材１１は、研磨パッド３の表面３ａに接触して、表面３ａの温度を調整するように構成されてもよく、または、研磨パッド３の表面３ａに接触することなく、表面３ａの温度を調整するように構成されてもよい。

液体供給ユニット３０は、温度調整された加熱液を貯留する加熱液供給タンク３１と、加熱液供給タンク３１に接続され、かつ加熱液が流れる加熱液ラインＨＬと、冷却液が流れる冷却液ラインＣＬと、を備えている。

加熱液ラインＨＬは、加熱液供給タンク３１と熱交換部材１１とを連結する、加熱液供給ラインＨＳＬおよび加熱液戻りラインＨＲＬを備えている。加熱液供給ラインＨＳＬおよび加熱液戻りラインＨＲＬのそれぞれの一方の端部は加熱液供給タンク３１に接続され、他方の端部は熱交換部材１１に接続されている。

液体供給ユニット３０は、加熱液供給ラインＨＳＬを流れる加熱液の流量を調整するポンプ装置３２と、ポンプ装置３２の動作を制御する制御装置４０と、を備えている。ポンプ装置３２は、加熱液を加熱液供給タンク３１と熱交換部材１１との間で循環させるように構成されている。

ポンプ装置３２は、加熱液供給ラインＨＳＬに接続されたポンプ３３と、ポンプ３３の動作を制御するポンプコントローラ３４と、を備えている。ポンプ３３は、低流量の加熱液および高流量の加熱液を熱交換部材１１に供給するために、低速運転および高速運転可能なポンプである。ポンプコントローラ３４は、制御装置４０に電気的に接続されており、制御装置４０からの指令に基づいて、ポンプ３３の動作を制御する。

ポンプ装置３２が駆動されると、温度調整された加熱液は、加熱液供給タンク３１から加熱液供給ラインＨＳＬを通じて熱交換部材１１に供給され、熱交換部材１１から加熱液戻りラインＨＲＬを通じて加熱液供給タンク３１に戻される。加熱液供給タンク３１は、その内部に配置されたヒータ（図示しない）を備えており、加熱液はヒータにより所定の温度に加熱される。

図１に示す実施形態では、熱交換部材１１に供給される加熱液の流量は、ポンプ装置３２によって制御される。加熱液供給ラインＨＳＬに接続されたポンプ装置３２は、低流量域から高流量域までの広範囲における流量制御範囲で、加熱液の流量を制御することができる。したがって、パッド温度調整システム５は、加熱液供給ラインＨＳＬを流れる加熱液の流量を精度よく制御することができる。

図２は、ポンプ装置の流量制御範囲とエアオペレート式の圧力レギュレータの流量制御範囲との比較を示す図である。以下、図２を参照して、ポンプ装置３２の代わりに圧力レギュレータを設けた場合の課題を説明する。

図２において、横軸は操作量［％］を示しており、縦軸は流量［Ｌ／ｍｉｎ］を示している。エアオペレート式の圧力レギュレータは、圧力レギュレータに供給される圧縮空気に基づいて、液体の流量を制御する。圧力レギュレータの操作量と液体の流量との相関関係を示すグラフから明らかなように、低流量域では、圧力レギュレータの小さな操作量で、液体の流量は大きく変化する。

その一方で、ポンプ装置３２の操作量と液体の流量との相関関係を示すグラフから明らかなように、低流量域および高流量域のいずれにおいても、ポンプ装置３２の小さな操作量で、液体の流量は小さく変化する。したがって、ポンプ装置３２は、低流量域から高流量域における液体の流量を精度よく、制御することができる。

本実施形態では、パッド温度調整システム５は、ポンプ装置３２を備えているため、熱交換部材１１に供給される液体の流量を、低流量域から高流量域までの広範囲において、精度よく制御することができる。このような構成により、パッド温度調整システム５は、研磨パッド３の表面温度を精度よく調整することができる。

図３は、ポンプ装置の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図３に示すように、ポンプ装置３２は、加熱液供給ラインＨＳＬを流れる液体の流れ方向において、直列的に配置された複数（図３に示す実施形態では、２台）のポンプ３３Ａ，３３Ｂと、これらポンプ３３Ａ，３３Ｂの動作を制御するポンプコントローラ３４と、を備えてもよい。ポンプ３３の数は、図１および図３に示す実施形態は限定されない。３台以上のポンプ３３が設けられてもよい。

図３に示す実施形態では、各ポンプ３３Ａ，３３Ｂは、低速運転可能なポンプである。低流量の加熱液を熱交換部材１１に供給する場合、ポンプ３３Ａ，３３Ｂのいずれかが運転され、高流量の加熱液を熱交換部材１１に供給する場合、ポンプ３３Ａ，３３Ｂのすべてが運転される。このような構成により、ポンプ装置３２は、熱交換部材１１に供給される液体の流量を、より精度よく制御することができる。

図１に戻り、加熱液供給ラインＨＳＬには、加熱液供給バルブＨＳＶおよび圧力センサＨＰＭが取り付けられている。加熱液供給バルブＨＳＶは、加熱液供給ラインＨＳＬの流路を開閉する開閉バルブであり、ポンプ装置３２の下流側に配置されている。圧力センサＨＰＭは加熱液供給バルブＨＳＶの下流側に配置されている。

加熱液戻りラインＨＲＬには、その流路を開閉する加熱液戻りバルブＨＲＶと、加熱液戻りラインＨＲＬを流れる液体の流量を計測する流量センサＨＦＭと、が取り付けられている。流量センサＨＦＭは、加熱液戻りバルブＨＲＶの上流側に配置されている。

これら加熱液供給バルブＨＳＶ、圧力センサＨＰＭ、加熱液戻りバルブＨＲＶ、および流量センサＨＦＭは、制御装置４０に電気的に接続されている。

冷却液ラインＣＬは、熱交換部材１１に連結された冷却液供給ラインＣＳＬおよび冷却液戻りラインＣＲＬを備えている。冷却液供給ラインＣＳＬは、研磨装置ＰＡが設置される工場に設けられている冷却液供給源（例えば、冷水供給源）に接続されている。なお、冷却液供給源の図示は省略されている。冷却液は、冷却液供給ラインＣＳＬを通じて熱交換部材１１に供給され、熱交換部材１１から冷却液戻りラインＣＲＬを通じて冷却液供給源に戻される。

冷却液供給ラインＣＳＬには、冷却液供給バルブＣＳＶ、モーターニードルバルブＭＮＶ、および圧力センサＣＰＭが取り付けられている。冷却液供給バルブＣＳＶは、冷却液供給ラインＣＳＬの流路を開閉する開閉バルブである。

以下、モーターニードルバルブを単にニードルバルブと呼ぶことがある。ニードルバルブＭＮＶは、冷却液供給バルブＣＳＶの下流側に配置されており、圧力センサＣＰＭは、ニードルバルブＭＮＶの下流側に配置されている。制御装置４０は、ニードルバルブＭＮＶに電気的に接続されており、ニードルバルブＭＮＶの動作を制御可能である。

図１に示す実施形態では、熱交換部材１１に供給される冷却液の流量は、ニードルバルブＭＮＶ（および制御装置４０）によって制御される。冷却液供給ラインＣＳＬに接続されたニードルバルブＭＮＶは、低流量域から高流量域までの広範囲における流量制御範囲で、冷却液の流量を制御することができる。したがって、パッド温度調整システム５は、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる冷却液の流量を精度よく制御することができる。

図４は、ニードルバルブの流量制御範囲とエアオペレート式の圧力レギュレータの流量制御範囲との比較を示す図である。図４において、横軸は操作量［％］を示しており、縦軸は流量［Ｌ／ｍｉｎ］を示している。圧力レギュレータの操作量と液体の流量との相関関係を示すグラフから明らかなように、圧力レギュレータの流量制御範囲は５５－８０％である。

その一方で、ニードルバルブＭＮＶの操作量と液体の流量との相関関係を示すグラフから明らかなように、ニードルバルブＭＮＶの流量制御範囲は、０－１００％であり、ニードルバルブＭＮＶは、低流量域から高流量域における液体の流量を精度よく、制御することができる。

本実施形態では、液体供給ユニット３０は、ニードルバルブＭＮＶを備えているため、熱交換部材１１に供給される液体の流量を、低流量域から高流量域までの広範囲において、精度よく制御することができる。このような構成により、パッド温度調整システム５は、研磨パッド３の表面温度を精度よく調整することができる。

圧力レギュレータは、多くの構成要素を備えている（例えば、ＤＡユニット、電空レギュレータ、およびレギュレータ本体）。これに対し、ニードルバルブＭＮＶは、少ない構成要素を備えている（例えば、ＤＡユニットおよびニードルバルブ本体）。したがって、制御装置４０がニードルバルブＭＮＶの動作を制御する場合、ニードルバルブＭＮＶの、制御装置４０に対する応答性は、圧力レギュレータの応答性よりも高い。さらに、ニードルバルブＭＮＶの構成要素の数は少ないため、ニードルバルブＭＮＶは、それ自身の故障の確率を低下させることができる。したがって、液体供給ユニット３０は、その安全性を向上させることができる。

図１に戻り、冷却液戻りラインＣＲＬには、冷却液戻りバルブＣＲＶと、冷却液戻りラインＣＲＬを流れる液体の流量を計測する流量センサＣＦＭと、が取り付けられている。流量センサＣＦＭは、冷却液戻りバルブＣＲＶの上流側に配置されている。

これら冷却液供給バルブＣＳＶ、圧力センサＣＰＭ、冷却液戻りバルブＣＲＶ、および流量センサＣＦＭは、制御装置４０に電気的に接続されている。

パッド温度調整システム５は、研磨パッド３の表面温度を測定するパッド温度測定器３９をさらに備えている。パッド温度測定器３９は、研磨パッド３の表面３ａの上方に配置されており、非接触で研磨パッド３の表面温度を測定するように構成されている。パッド温度測定器３９は、制御装置４０に電気的に接続されている。制御装置４０は、パッド温度測定器３９により測定されたパッド表面温度に基づいて、研磨パッド３の表面温度が最適な温度になるように、ポンプ装置３２およびニードルバルブＭＮＶを制御する。

図１に示すように、液体供給ユニット３０は、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の流れ方向において、ニードルバルブＭＮＶの上流側に配置された脈動減衰器４５（すなわち、ダンパー）を備えてもよい。脈動減衰器４５は、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の圧力変動を抑制するように構成されている。脈動減衰器４５を設けることにより、ニードルバルブＭＮＶは、液体の圧力変動の影響を受けることなく、液体の流量、特に、高流量域における液体の流量を精度よく制御することができる。

図５は、液体供給ユニットの他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図５に示すように、液体供給ユニット３０は、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の流量を切り替える流量切り替えユニット５０を備えてもよい。流量切り替えユニット５０は、冷却液供給ラインＣＳＬに取り付けられた圧力レギュレータＲ１および第１開閉バルブＶ１と、圧力レギュレータＲ１および第１開閉バルブＶ１をバイパスするバイパスラインＢＰＬと、バイパスラインＢＰＬに取り付けられた第２開閉バルブＶ２と、を備えている。

流量切り替えユニット５０は、第１開閉バルブＶ１の開閉動作および第２開閉バルブＶ２の開閉動作により、冷却液供給ラインＣＳＬを通じて熱交換部材１１に供給される液体の流量を、第１流量（高流量）と第１流量よりも小さな第２流量（低流量）との間で切り替える。

より具体的には、流量切り替えユニット５０は、第１開閉バルブＶ１を閉じ、かつ第２開閉バルブＶ２を開くことにより、液体を、バイパスラインＢＰＬ（および冷却液供給ラインＣＳＬ）を通じて熱交換部材１１に供給する。このような動作により、ニードルバルブＭＮＶは、それ自身を通過する、高流量域における液体の流量を精度よく制御する。

流量切り替えユニット５０は、第１開閉バルブＶ１を開き、かつ第２開閉バルブＶ２を閉じることにより、液体を、冷却液供給ラインＣＳＬのみを通じて熱交換部材１１に供給する。冷却液供給ラインＣＳＬを通じて流れる液体の流量は、第２流量になるように、圧力レギュレータＲ１によって制御される。このような動作により、ニードルバルブＭＮＶは、それ自身を通過する低流量域における液体の流量を精度よく制御する。

より具体的には、圧力レギュレータＲ１は、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の流量を制限し、ニードルバルブＭＮＶは、圧力レギュレータＲ１によって低流量に制限された液体の流量を制御する。したがって、ニードルバルブＭＮＶは、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の流量を精度よく制御することができる。

図６は、液体供給ユニットのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図６に示すように、液体供給ユニット３０は、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の圧力と冷却液戻りラインＣＲＬを流れる液体の圧力との差圧に基づいて、動作可能なポンプユニット（昇圧ユニット）６０を備えている。

上述した実施形態では、液体供給ユニット３０は、ニードルバルブＭＮＶを備えているが、図６に示す実施形態では、液体供給ユニット３０は、ニードルバルブＭＮＶの代わりに、圧力レギュレータＲａを備えている。

ポンプユニット６０は、冷却液供給ラインＣＳＬに接続されたポンプ６３と、ポンプ６３の動作を制御するポンプコントローラ６４と、を備えている。ポンプコントローラ６４は、制御装置４０に電気的に接続されており、制御装置４０からの指令に基づいて、ポンプ６３の動作を制御する。

図６に示す実施形態では、ポンプユニット６０は、圧力レギュレータＲａを備えており、圧力レギュレータＲａは、ポンプ６３に隣接して、ポンプ６３の下流側に配置されている。圧力レギュレータＲａは、ポンプコントローラ６４に電気的に接続されており、ポンプコントローラ６４は、圧力レギュレータＲａの動作を制御可能である。一実施形態では、圧力レギュレータＲａは、制御装置４０に電気的に接続されており、制御装置４０は、圧力レギュレータＲａの動作を制御可能である。

液体供給ユニット３０は、冷却液供給ラインＣＳＬに取り付けられた供給側圧力センサＣＰＭａと、冷却液戻りラインＣＲＬに取り付けられた戻り側圧力センサＣＰＭｂと、を備えている。制御装置４０は、供給側圧力センサＣＰＭａによって測定された圧力および戻り側圧力センサＣＰＭｂによって測定された圧力に基づいて、差圧を算出し、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の流量と、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の圧力と冷却液戻りラインＣＲＬを流れる液体の圧力との間の差圧と、の相関関係に基づいて、算出された差圧が目標圧力になるように、ポンプユニット６０の動作を制御する。

図６に示すように、制御装置４０は、プログラムを格納した記憶装置４０ａと、プログラムに従って演算を実行する処理装置４０ｂと、を備えている。コンピュータからなる制御装置４０は、記憶装置４０ａに電気的に格納されたプログラムに従って動作する。プログラムは、少なくとも、ポンプユニット６０を動作させる指令を含んでいる。

上記プログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介して制御装置４０に提供される。または、プログラムは、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークを介して通信装置（図示しない）から制御装置４０に入力されてもよい。

供給側圧力センサＣＰＭａおよび戻り側圧力センサＣＰＭｂは、制御装置４０に電気的に接続されてもよい。図６に示す実施形態では、供給側圧力センサＣＰＭａおよび戻り側圧力センサＣＰＭｂは、ポンプコントローラ６４に電気的に接続されている。したがって、ポンプコントローラ６４は、供給側圧力センサＣＰＭａによって測定された圧力および戻り側圧力センサＣＰＭｂによって測定された圧力に基づいて、差圧を算出し、上記相関関係に基づいて、算出された差圧が目標圧力になるように、ポンプ６３の動作を制御する。ポンプコントローラ６４は、制御装置４０と同様の構成を有してもよく、制御装置４０からの指令に従って動作可能である。ポンプ６３の動作中において、ポンプコントローラ６４は、圧力レギュレータＲａを全開する。

差圧と流量との間には、相関関係が存在する。より具体的には、操作量が大きくなれば、流量および差圧も操作量に依存して大きくなり、操作量が小さくなれば、流量および差圧も操作量に依存して小さくなる。制御装置４０は、熱交換部材１１に供給される液体（加熱液および冷却液）の流量を以下の式になるように制御する。
冷却液の操作量［％］＝（１００－加熱液の操作量）［％］

つまり、操作量が１００％であるときの液体（加熱液および冷却液を含む）の流量が６Ｌ／ｍｉｎである、と仮定した場合、冷却液の流量［Ｌ／ｍｉｎ］は、以下の式である。
冷却液の流量［Ｌ／ｍｉｎ］＝（６－加熱液の流量）［Ｌ／ｍｉｎ］

制御装置４０は、上記相関関係に基づいて、現在、必要な流量から目標とする差圧（目標圧力）を算出する。制御装置４０は、供給側圧力センサＣＰＭａによって測定された圧力および戻り側圧力センサＣＰＭｂによって測定された圧力に基づいて算出された差圧が目標圧力になるように、熱交換部材１１に供給される冷却液の流量を制御する。上記相関関係に相当するデータベースは、記憶装置４０ａに格納されている。

このように、制御装置４０は、差圧に基づいて冷却液の流量を制御する。したがって、工場設備の背圧が変動しても、液体供給ユニット３０は、操作量に対する一定の流量を確保することができる。結果として、液体供給ユニット３０は、研磨パッド３の表面温度の安定性を向上させることができる。図６に示す実施形態によれば、制御装置４０は、冷却液供給源の圧力変動、背圧の変動、および冷却液供給ラインＣＳＬの閉塞などの異常監視を実行することができる。

ポンプコントローラ６４（または制御装置４０）は、ポンプユニット６０の駆動が停止された場合、すなわち、ポンプ６３の回転速度が０ｍｉｎ^－１になった場合には、圧力レギュレータＲａを動作させて、冷却液の流量を制御する。

ポンプ６３の回転速度が０ｍｉｎ^－１になった場合とは、例えば、次のような場合である。工場に設けられている冷却液供給源から冷却液供給ラインＣＳＬに導入される液体には、供給圧力が作用している。高流量の液体を供給する場合、ポンプユニット６０を動作させて、液体の供給圧力を上昇させる。その一方で、ポンプユニット６０の駆動を停止しても、液体の供給圧力は、冷却液供給源から導入される液体の供給圧力よりも低下しない。したがって、低流量の液体を供給する場合、ポンプコントローラ６４は、ポンプユニット６０の駆動を停止して、圧力レギュレータＲａによって、冷却液の流量を制御する。

図７は、液体供給ユニットのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図６に示す実施形態では、液体供給ユニット３０は、圧力レギュレータＲａを備えているが、図７に示す実施形態では、液体供給ユニット３０は、圧力レギュレータＲａの代わりにニードルバルブＭＮＶを備えている。この場合であっても、制御装置４０は、ポンプユニット６０の駆動が停止された場合には、ニードルバルブＭＮＶを動作させて、冷却液の流量を制御する。図７に示すように、液体供給ユニット３０は、ニードルバルブＭＮＶの上流側に配置された脈動減衰器４５を備えてもよい。

図８は、液体供給ユニットのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図８に示すように、液体供給ユニット３０は、冷却液供給ラインＣＳＬに取り付けられたニードルバルブＭＮＶと、ニードルバルブＭＮＶをバイパスするバイパスラインＢＰＬと、バイパスラインＢＰＬに取り付けられた開閉バルブＶａと、を備えている。

ニードルバルブＭＮＶおよび開閉バルブＶａは、制御装置４０に電気的に接続されている。制御装置４０が開閉バルブＶａを閉じると、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体は、バイパスラインＢＰＬを通過せずに、ニードルバルブＭＮＶが取り付けられた冷却液供給ラインＣＳＬを通って、熱交換部材１１に供給される。制御装置４０が開閉バルブＶａを開くと、液体は、バイパスラインＢＰＬおよび冷却液供給ラインＣＳＬの両方を通って、熱交換部材１１に供給される。

図８に示すように、液体供給ユニット３０は、冷却液供給ラインＣＳＬを流れる液体の流れ方向において、ニードルバルブＭＮＶの上流側に配置された脈動減衰器４５を備えてもよい。

制御装置４０は、必要な流量に応じて、低流量域における液体の流量を制御する第１制御と、高流量域における液体の流量を制御する第２制御と、を切り替えてもよい。

制御装置４０が第１制御を実行する場合、制御装置４０は、ポンプユニット６０の駆動を停止し、開閉バルブＶａを閉じる。すると、液体は、バイパスラインＢＰＬを通過せずに、ニードルバルブＭＮＶが取り付けられた冷却液供給ラインＣＳＬのみを通過する。制御装置４０は、ニードルバルブＭＮＶを動作させて、熱交換部材１１に供給される液体の、低流量域における流量を制御する。

制御装置４０が第２制御を実行する場合、制御装置４０は、開閉バルブＶａを開き、かつニードルバルブＭＮＶを全開する。すると、液体は、バイパスラインＢＰＬおよび冷却液供給ラインＣＳＬの両方を通過する。ニードルバルブＭＮＶは、比較的大きな流体抵抗を有している。したがって、開閉バルブＶａを開いて、液体を冷却液供給ラインＣＳＬのみならず、バイパスラインＢＰＬをも通過させることにより、液体供給ユニット３０は、熱交換部材１１に供給される液体の流量を増加させることができる。制御装置４０は、ポンプユニット６０を動作させて、熱交換部材１１に供給される液体の、高流量域における流量を制御する。

このように、制御装置４０は、第１制御と第２制御とを切り替える構成を有している。したがって、制御装置４０は、低流量域における液体の流量、および高流量域における液体の流量を精度よく、制御することができる。

図９は、液体供給ユニットのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図９では、主要な構成要素以外の要素の図示は省略されている。

図９に示すように、液体供給ユニット３０は、加熱液供給ラインＨＳＬから分岐する加熱液分岐ラインＨＢＬと、冷却液供給ラインＣＳＬから分岐する冷却液分岐ラインＣＢＬと、を備えている。

加熱液分岐ラインＨＢＬの一端は、加熱液供給ラインＨＳＬに接続されており、他端は、加熱液供給タンク３１に接続されている。加熱液分岐ラインＨＢＬは、加熱液分岐ラインＨＢＬを通過する加熱液の流量を制限するオリフィス７０を備えている。ポンプ装置３２が駆動されると、大流量の加熱液は、加熱液供給ラインＨＳＬを通じて熱交換部材１１に供給されるとともに、小流量の加熱液は、加熱液分岐ラインＨＢＬを通じて、加熱液供給タンク３１に戻される。

図９に示す実施形態では、加熱液供給ラインＨＳＬおよび加熱液戻りラインＨＲＬによって、加熱液供給タンク３１と熱交換部材１１との間を循環する、加熱液の循環流（大循環流）が形成される。加熱液供給ラインＨＳＬの一部および加熱液分岐ラインＨＢＬによって、加熱液の循環流（小循環流）が形成される。熱交換部材１１に供給される加熱液の流量は、ポンプ装置３２によって制御される。加熱液の小循環流を形成することにより、加熱液供給タンク３１内の加熱液は循環され、結果として、加熱液の温度は一定に維持される。

図９に示すように、液体供給ユニット３０は、加熱液供給タンク３１に接続された補助液供給ライン７１をさらに備えてもよい。加熱液供給タンク３１内の加熱液は、時間の経過とともに徐々に蒸発する。したがって、加熱液供給タンク３１に貯留される加熱液の量を一定に維持するために、補助液供給ライン７１が設けられてもよい。図９に示す実施形態では、加熱液供給タンク３１に供給される補助液は、純水である。

上述した実施形態では、冷却液供給ラインＣＳＬは、研磨装置ＰＡが設置される工場に設けられている冷却液供給源に接続されている。図９に示す実施形態では、冷却液供給ラインＣＳＬおよび冷却液戻りラインＣＲＬは、冷却液供給タンク８１に接続されている。

冷却液分岐ラインＣＢＬの一端は、冷却液供給ラインＣＳＬに接続されており、他端は、冷却液供給タンク８１に接続されている。冷却液分岐ラインＣＢＬは、冷却液分岐ラインＣＢＬを通過する冷却液の流量を制限するオリフィス８０を備えている。

図９に示す実施形態では、ニードルバルブＭＮＶは設けられておらず、その代わりにポンプユニット６０が設けられている。ポンプユニット６０が駆動されると、大流量の冷却液は、冷却液供給ラインＣＳＬを通じて熱交換部材１１に供給されるとともに、小流量の冷却液は、冷却液分岐ラインＣＢＬを通じて、冷却液供給タンク８１に戻される。

冷却液供給ラインＣＳＬおよび冷却液戻りラインＣＲＬによって、冷却液供給タンク８１と熱交換部材１１との間を循環する、冷却液の循環流（大循環流）が形成される。冷却液供給ラインＣＳＬの一部および冷却液分岐ラインＣＢＬによって、冷却液の循環流（小循環流）が形成される。熱交換部材１１に供給される冷却液の流量は、ポンプユニット６０によって制御される。冷却液の小循環流を形成することにより、冷却液供給タンク８１内の冷却液は循環され、結果として、冷却液の温度は一定に維持される。

上述した複数の実施形態は、可能な限り、組み合わされてもよい。例えば、図３に示す実施形態と図６に示す実施形態とを組み合わせてもよい。この場合、図６に示す実施形態に係る液体供給ユニット３０は、複数のポンプ３３Ａ，３３Ｂを備えるポンプ装置３２を備えている。

一実施形態では、図６に示す実施形態と図９に示す実施形態とを組み合わせてもよい。制御装置４０は、供給側圧力センサＣＰＭａ（図６参照）によって測定された圧力と戻り側圧力センサＣＰＭｂによって測定された圧力との間の差圧に基づいて、ポンプユニット６０の動作を制御してもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 研磨ヘッド
２ 研磨テーブル
３ 研磨パッド
３ａ 表面（研磨面）
４ 研磨液供給ノズル
５ パッド温度調整システム
１１ 熱交換部材
３０ 液体供給ユニット
３１ 加熱液供給タンク
３２ ポンプ装置
３３，３３Ａ，３３Ｂ ポンプ
３４ ポンプコントローラ
３９ パッド温度測定器
４０ 制御装置
４０ａ 記憶装置
４０ｂ 処理装置
４５ 脈動減衰器（ダンパー）
５０ 流量切り替えユニット
６０ ポンプユニット
６３ ポンプ
６４ ポンプコントローラ
７０ オリフィス
７１ 補助液供給ライン
８０ オリフィス
８１ 冷却液供給タンク
ＰＡ 研磨装置
ＨＬ 加熱液ライン
ＨＳＬ 加熱液供給ライン
ＨＲＬ 加熱液戻りライン
ＨＢＬ 加熱液分岐ライン
ＨＳＶ 加熱液供給バルブ
ＨＰＭ 圧力センサ
ＨＲＶ 加熱液戻りバルブ
ＨＦＭ 流量センサ
ＣＬ 冷却液ライン
ＣＳＬ 冷却液供給ライン
ＣＲＬ 冷却液戻りライン
ＣＢＬ 冷却液分岐ライン
ＣＳＶ 冷却液供給バルブ
ＣＰＭ 圧力センサ
ＣＰＭａ 供給側圧力センサ
ＣＰＭｂ 戻り側圧力センサ
ＣＲＶ 冷却液戻りバルブ
ＣＦＭ 流量センサ
ＭＮＶ モーターニードルバルブ
Ｒ１ 圧力レギュレータ
Ｒａ 圧力レギュレータ
Ｖ１ 第１開閉バルブ
Ｖ２ 第２開閉バルブ
Ｖａ 開閉バルブ
ＢＰＬ バイパスライン

Claims (12)

1. パッドの表面との間で熱交換可能な熱交換部材と、
   液体を前記熱交換部材に供給する液体供給ユニットと、を備え、
   前記液体供給ユニットは、
   加熱液供給ラインを流れる液体の流量を調整するポンプ装置と、
   冷却液供給ラインに取り付けられたニードルバルブと、
   前記ポンプ装置および前記ニードルバルブの動作を制御する制御装置と、を備えている、システム。
2. 前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインを流れる液体の流量を切り替える流量切り替えユニットを備えている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記流量切り替えユニットは、
   前記冷却液供給ラインに取り付けられた圧力レギュレータおよび第１開閉バルブと、
   前記圧力レギュレータおよび前記第１開閉バルブをバイパスするバイパスラインと、
   前記バイパスラインに取り付けられた第２開閉バルブと、を備えている、請求項２に記載のシステム。
4. 前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインを流れる液体の流れ方向において、前記ニードルバルブの上流側に配置された脈動減衰器を備えている、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記ポンプ装置は、
   少なくとも１つのポンプと、
   前記ポンプの動作を制御するポンプコントローラと、を備えている、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のシステム。
6. パッドの表面との間で熱交換可能な熱交換部材と、
   液体を前記熱交換部材に供給する液体供給ユニットと、を備え、
   前記液体供給ユニットは、
   加熱液供給ラインを流れる液体の流量を調整するポンプ装置と、
   冷却液供給ラインを流れる液体の圧力と冷却液戻りラインを流れる液体の圧力との間の差圧に基づいて、動作可能なポンプユニットと、
   前記ポンプ装置および前記ポンプユニットの動作を制御する制御装置と、を備えている、システム。
7. 前記液体供給ユニットは、
   前記冷却液供給ラインに取り付けられた供給側圧力センサと、
   冷却液戻りラインに取り付けられた戻り側圧力センサと、を備えており、
   前記制御装置は、
   前記供給側圧力センサによって測定された圧力および前記戻り側圧力センサによって測定された圧力に基づいて、差圧を算出し、
   前記冷却液供給ラインを流れる液体の流量と、前記冷却液供給ラインを流れる液体の圧力と前記冷却液戻りラインを流れる液体の圧力との間の差圧と、の相関関係に基づいて、前記算出された差圧が目標圧力になるように、前記ポンプユニットの動作を制御する、請求項６に記載のシステム。
8. 前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインに取り付けられた圧力レギュレータを備えている、請求項６または請求項７に記載のシステム。
9. 前記液体供給ユニットは、
   前記冷却液供給ラインに取り付けられたニードルバルブと、
   前記ニードルバルブをバイパスするバイパスラインと、
   前記バイパスラインに取り付けられた開閉バルブと、を備えている、請求項６または請求項７に記載のシステム。
10. 前記液体供給ユニットは、前記冷却液供給ラインを流れる液体の流れ方向において、前記ニードルバルブの上流側に配置された脈動減衰器を備えている、請求項９に記載のシステム。
11. 前記ポンプ装置は、
    少なくとも１つのポンプと、
    前記ポンプの動作を制御するポンプコントローラと、を備えている、請求項６～請求項１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 基板を保持して回転させる研磨ヘッドと、
    研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
    前記研磨パッドの表面に研磨液を供給する研磨液供給ノズルと、
    請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載のシステムと、を備えている、研磨装置。

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