JPH09123057A - 基板研磨装置 - Google Patents

基板研磨装置

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Publication number
JPH09123057A
JPH09123057A JP28312995A JP28312995A JPH09123057A JP H09123057 A JPH09123057 A JP H09123057A JP 28312995 A JP28312995 A JP 28312995A JP 28312995 A JP28312995 A JP 28312995A JP H09123057 A JPH09123057 A JP H09123057A
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JP
Japan
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polishing pad
polishing
substrate
temperature
heating
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Application number
JP28312995A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sato
弘 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/14—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the temperature during grinding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨パッドの表面温度を平均化し、均一な研
磨レートで高精度な基板に仕上げる基板研磨装置の提
供。 【解決手段】 基板研磨装置に研磨パッドの複数箇所の
表面温度を測定する温度測定器と、この表面温度の測定
値に基づき研磨パッドに当接して研磨パッドの表面温度
を平均化する温度調節手段とを設ける。 【効果】 研磨パッド４の回転中心近傍Ｐ5 、中央部Ｐ
3 および外周近傍Ｐ1 の表面温度を測定する温度測定器
８と、研磨パッド４に当接する冷却板７とにより研磨パ
ッド４の表面温度が平均化するように制御することがで
きる。従って、基板１は均一な研磨レートで常に研磨さ
れることとなり、基板１を高精度な平坦度と平行度で仕
上げる基板研磨装置とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板研磨装置に関
するものであり、さらに詳しくは、研磨スラリを介して
基板を摺擦する研磨パッドの温度を平均化する温度調節
手段を有する基板研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、精密部品ではより高精度なものが
要求され、精密部品の表面の平坦度や平行度等をサブミ
クロン以下に研磨する基板研磨装置が重要な役割を果た
している。特に、ＩＣ（集積回路）やＬＳＩ（大規模集
積回路）等に供されるウェハは、シリコンやゲルマニウ
ム等の半導体単結晶インゴットをスライスしてウェハ化
した後ラッピングおよびエッチングを行う。そして、ポ
リシングした後トランジスタの半導体素子を形成し、多
層配線等により段差が形成されたウェハを平坦化するた
めに、さらに表面をいわゆるメカノケミカルポリシング
法と呼ばれる研磨方法（機械的研磨と化学研磨を組み合
わせた研磨方法）が採用されている。このメカノケミカ
ルポリシング法と呼ばれる研磨方法を行なう基板研磨装
置では、一般に被加工物を載置して保持するターンテー
ブルの熱による歪みを防止する温度調節等が設けられて
いる。以下、従来の基板研磨装置の一例について図１３
ないし図１４を参照して説明する。
【０００３】図１３は、ターンテーブル３の概略断面図
を含む基板研磨装置の概略側面図である。基板研磨装置
は、研磨パッド４が固着され外部からの駆動力により回
転するターンテーブル３と、被加工物である基板１を保
持するとともに、研磨パッド４に基板１をエアーシリン
ダー等（図示せず）で付勢圧接させ、外部からの駆動力
により回転する基板ホルダ２から概略構成されており、
研磨パッド４の回転中心付近にはノズル５から研磨スラ
リ６が滴下され、滴下された研磨スラリ６はターンテー
ブル３の回転による遠心力により研磨パッド４上に略均
一に分散される。そして、ターンテーブル３と基板ホル
ダ２とをいずれも回転させるとともに、基板１と研磨パ
ッド４との研磨スラリ６を介した摺擦運動により基板１
を研磨するものである。このような基板研磨装置では、
基板１を高精度に仕上げるため、ターンテーブル３の表
面温度を均一化して平坦度を維持する冷却室３ａがター
ンテーブル３内に設けられており、注入口３ｂから注入
され、流量または温度制御された冷却媒体１１が冷却室
３ａに導かれて研磨により生じた加工熱を奪い、排出口
３ｃから排出される機構となっている。
【０００４】ところで、基板１は研磨パッド４により全
面が均一に摺擦されるものではなく、特に基板ホルダ２
の回転中心がある研磨パッド４の半径方向の中央部Ｐ3
の摺擦量が大となり、研磨による加工熱が中央部Ｐ3 で
蓄積されて他の部分よりも高温となる。また、ターンテ
ーブル３に固着された研磨パッド４は不織布または合成
樹脂等で形成されており、その熱伝導率は小さい。この
ため、ターンテーブル３内の冷却室３ａに冷却媒体１１
を流す手段ではターンテーブル３の表面温度は均一化さ
れるにしても、研磨パッド４の略中央部に研磨による加
工熱は十分に奪えずに蓄積し、略中央部の温度が略回転
中心近傍および略外周近傍よりも高い状態のままとな
る。図１４（ａ）は、この様子について研磨パッド４の
半径方向の複数箇所（図１３で示したＰ1 〜Ｐ5 ）の表
面温度を赤外線輻射温度測定器で測定したものをグラフ
で表したものである。こからも明らかなように、研磨パ
ッド４の中央部Ｐ3 の表面温度は回転中心近傍Ｐ5 およ
び外周近傍Ｐ1 よりも概ね１〜２℃高い状態となってい
る。
【０００５】図１４（ｂ）は、研磨パッド４の表面温度
と基板１の研磨レートとの関係をグラフで表したもので
ある。このグラフから明らかなように、研磨パッド４の
表面温度と研磨レートは正比例の関係にあり、研磨パッ
ド４の表面温度の高い略中央部では基板１の研磨レート
が大となり、例えば温度が略２℃の差がある研磨パッド
４の略中央部と略外周近傍とでは、研磨レートが略１．
２５倍異なる。従って、基板１をサブミクロン以下の高
精度な平坦度および平行度に仕上げる基板研磨装置とし
ては不十分なものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、研磨
パッドの表面温度を平均化して均一な研磨レートで基板
が研磨されるようにし、基板をサブミクロン以下の高精
度な平坦度および平行度に仕上げる基板研磨装置を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明の基板研磨装置では、基板研磨装置
に研磨パッドの複数箇所の表面温度を測定する温度測定
器と、この表面温度の測定値に基づき研磨パッドに当接
し、研磨パッドの表面温度を平均化する温度調節手段と
を設けたことを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明の基板研磨装置では、温度
測定器を赤外線輻射温度測定器とすることを特徴とす
る。
【０００９】請求項３の発明の基板研磨装置では、表面
温度の測定点を研磨パッドの半径方向の複数箇所とする
ことを特徴とする。
【００１０】請求項４の発明の基板研磨装置では、温度
調節手段に表面温度の測定値に基づき昇降させる昇降手
段を設けたことを特徴とする。
【００１１】請求項５の発明の基板研磨装置では、温度
調節手段が冷却板であり、冷却板を研磨パッドの半径方
向の略中央部に配置するとともに、研磨パッドに当接す
るように構成したことを特徴とする。
【００１２】請求項６の発明の基板研磨装置では、温度
調節手段が冷却回転体であり、冷却回転体を研磨パッド
の半径方向の略中央部に配置するとともに、研磨パッド
に当接するように構成したことを特徴とする。
【００１３】請求項７の発明の基板研磨装置では、温度
調節手段が加熱板であり、加熱板を研磨パッドの回転中
心の略近傍および研磨パッドの略外周近傍のいずれにも
配置するとともに、研磨パッドに当接するように構成し
たことを特徴とする。
【００１４】請求項８の発明の基板研磨装置では、温度
調節手段が加熱回転体であり、加熱回転体を研磨パッド
の回転中心の略近傍および研磨パッドの略外周近傍のい
ずれにも配置するとともに、研磨パッドに当接するよう
に構成したことを特徴とする。
【００１５】上述した手段によれば、研磨パッドの半径
方向の複数箇所の表面温度を温度測定器で測定し、この
温度測定器の測定値に基づいて研磨パッドに当接した温
度調節手段により研磨パッドの表面温度を平均化するよ
うに制御されるので、基板を均一な研磨レートで研磨す
ることができる。また、温度調節手段が直に研磨パッド
に当接するので熱交換が早く、研磨パッドの表面温度を
平均化する制御性が非常に良い等の作用がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１ないし図１２を参照して説明する。なお、図中
の構成要素で従来の技術と同様の構造を成しているもの
については、同一の参照符号を付すものとする。
【００１７】実施の形態例１ 本実施の形態例は、研磨パッドの複数箇所の表面温度を
非接触で測定する温度測定器を設けるとともに、温度測
定器で測定された研磨パッドの表面温度の測定値に基づ
いて研磨パッドの表面温度を平均化する温度調節手段
を、研磨パッドの半径方向の略中央部に当接する冷却板
で構成したものである。これを図１ないし図３を参照し
て説明する。
【００１８】図１（ａ）は、基板研磨装置の概略上面図
であり、同図（ｂ）は、基板研磨装置の概略側面図であ
る。そして、図２はこの基板研磨装置の概略システム図
である。基板研磨装置の構成については、従来の技術の
図１４を参照した事例と同様であるので説明を省略する
が、本実施の形態例では研磨パッド４の半径方向の略中
央部に温度調節手段である冷却板７を研磨パッド４に当
接させている点と、研磨パッド４の半径方向の複数箇所
の表面温度を測定する温度測定器８を設けた点が従来の
技術と異なる。
【００１９】以下、本実施の形態例の基板研磨装置の概
略システムについて図２を参照して説明する。冷却板７
とクーラーポンプ１０とはパイプ１２で接続されてお
り、冷却媒体１１が循環するように構成されている。ま
た、温度測定器８は研磨パッド４表面の温度を非接触で
測定できる赤外線輻射温度測定器等で構成されている。
研磨パッド４の半径方向の少なくとも回転中心近傍Ｐ5
、中央部Ｐ3 および外周近傍Ｐ1の三箇所の表面温度を
常時または適宜間欠的に温度測定器８により測定し、こ
の測定値を比較器９で比較する。そして、中央部Ｐ3 の
温度が回転中心近傍Ｐ5 あるいは外周近傍Ｐ1 のいずれ
か一方よりも高くなったことを比較器９で検知した場合
は、クーラーポンプ１０の運転を開始して冷却媒体１１
を冷却板７の注入口７ａから注入する。冷却板７に注入
された冷却媒体１１は研磨パッド４の半径方向の略中央
部に蓄積した研磨による加工熱を奪い、加工熱を奪った
冷却媒体１１は排出口７ｂから排出されクーラーポンプ
１０へ戻り再び冷却され、注入口７ａへと循環する。研
磨パッド４の表面温度が平均化すると、温度測定器８の
測定値が送られてくる比較器９で平均化された結果が検
知され、クーラーポンプ１０の運転を中止する。そし
て、再び中央部Ｐ3 の温度が、回転中心近傍Ｐ5 あるい
は外周近傍Ｐ1 のいずれか一方の温度よりも高くなった
ことを比較器９で再び検知した場合は、これを繰り返し
て研磨パッド４の表面温度が平均化するように制御す
る。
【００２０】図３は、本実施の形態例により研磨パッド
４の半径方向の表面温度（Ｐ1 〜Ｐ5 ）が制御された状
態について、従来の技術と比較してグラフに表したもの
である。これからも明らかなように、本実施の形態例で
は冷却板７が直に研磨パッド４に当接するので熱交換が
早く、研磨パッド４の表面温度を平均化する制御性が非
常に良く、研磨パッド４の表面温度は略２２℃に平均化
されている。従って、基板１は均一な研磨レートで常に
研磨されることとなり、基板１を高精度な平坦度と平行
度で仕上げる基板研磨装置とすることができる。
【００２１】また、基板１の研磨面が凸面であることが
研磨前に判明していれば、冷却板７に冷却媒体１１では
なく、故意にヒーターポンプにパイプ１２を接続して加
熱媒体を注入すれば、研磨パッド４の略中央部の表面温
度を略回転中心近傍および略外周近傍よりも研磨で蓄積
された加工熱に加えて高くすることができ、基板１を短
時間で効率良く平坦面とすることもできる。
【００２２】実施の形態例２ 本実施の形態例は、研磨パッドの表面温度を平均化する
温度調節手段を、研磨パッドの半径方向の略中央部に当
接する冷却回転体で構成したものである。これを図４を
参照して説明する。
【００２３】図４は、冷却回転体１３の概略断面図を含
む基板研磨装置の概略側面図である。研磨パッド４の半
径方向の略中央部に冷却室１３ａを有する冷却回転体１
３が研磨パッド４と当接し、支軸１４を中心に回転する
ように構成されている。支軸１４は両端から穴が明けら
れているが、互いの穴は貫通せず冷却回転体１３の冷却
室１３ａ内で壁が構成され、さらに冷却回転体１３の冷
却室１３ａ内に略１８０°方向に開口する注入口１４ａ
と排出口１４ｂが設けられている。さらにまた、支軸１
４の両端にはクーラーポンプ１０により冷却媒体１１を
循環するパイプ１２が挿着されている。そして、冷却回
転体１３と支軸１４とはシールされており、冷却媒体１
１が漏れないように構成されている。
【００２４】本実施の形態例の基板研磨装置の概略シス
テムについては、実施の形態例１の図１および図２を参
照して説明した事例と同様であるので省略する。
【００２５】本実施の形態例の如く基板研磨装置を構成
すれば、冷却回転体１３が直に研磨パッド４に当接する
ので熱交換が早く、研磨パッド４の表面温度を平均化す
る制御性が非常に良いので、研摩パッド４の表面温度は
実施の形態例１の図３で示したグラフと同様に略２２℃
に平均化される。従って、基板１は均一な研磨レートで
常に研磨されることとなり、基板１を高精度な平坦度と
平行度で仕上げる基板研磨装置とすることができる。ま
た、冷却回転体１３は研磨パッド４に当接するとともに
回転するので、冷却回転体１３が研磨スラリ６および研
磨パッド４により研磨されることは殆どなく、基板１の
研磨仕上げ面に有害物を付着させる虞れがない。
【００２６】さらに、基板１の研磨面が凸面であること
が研磨前に判明していれば、冷却回転体１３に冷却媒体
１１ではなく、故意にヒーターポンプにパイプ１２を接
続して加熱媒体を注入すれば、研磨パッド４の略中央部
の表面温度を略回転中心近傍および略外周近傍よりも研
磨で蓄積された加工熱に加えて高くすることができ、基
板１を短時間で効率良く平坦面とすることもできる。
【００２７】実施の形態例３ 本実施の形態例は、研磨パッドの表面温度を平均化する
温度調節手段を、研磨パッドの略回転中心近傍および略
外周近傍のいずれにも当接する加熱板で構成したもので
ある。これを図５ないし図６を参照して説明する。
【００２８】図５は、基板研磨装置の概略システム図で
ある。従来の技術における図１４（ａ）のグラフを参照
して説明した事例のように、基板１を研磨する場合、研
磨パッド４の半径方向の中央部Ｐ3 での温度は回転中心
近傍Ｐ5 および外周近傍Ｐ1 よりも概ね１〜２℃高くな
る。従って、研磨パッド４の略外周近傍に第一の加熱板
１５および略回転中心近傍に第二の加熱板１６を当接さ
せて研磨パッド４を加熱すれば、研磨パッド４の表面温
度を平均化することができる。
【００２９】研磨パッド４の半径方向の少なくとも回転
中心近傍Ｐ5 、中央部Ｐ3 および外周近傍Ｐ1 の三箇所
の表面温度を常時または適宜間欠的に温度測定器８によ
り測定し、この測定値を比較器９で比較する。そして、
中央部Ｐ3 の温度が回転中心近傍Ｐ5 あるいは外周近傍
Ｐ1 のいずれか一方よりも高くなったことを比較器９で
検知した場合はヒーターポンプ１７の運転を開始して加
熱媒体１８を注入口１５ａ、１６ａから注入する。第一
の加熱板１５および第二の加熱板１６に注入された加熱
媒体１８の放射熱により略回転中心近傍および略外周近
傍は加熱され、熱を放射した加熱媒体１８は排出口１５
ｂ、１６ｂから排出されヒーターポンプ１７へ戻り再び
加熱され、注入口１５ａ、１６ａへと循環する。研磨パ
ッド４の表面温度が平均化すると、温度測定器８の測定
値が送られてくる比較器９で平均化された結果が検知さ
れ、ヒーターポンプ１７の運転を中止する。そして、再
び中央部Ｐ3 の温度が、回転中心近傍Ｐ5 あるいは外周
近傍Ｐ1 のいずれか一方の温度よりも高くなったことを
比較器９で再び検知した場合は、これを繰り返して研磨
パッド４の表面温度が平均化するように制御する。
【００３０】図６は、本実施の形態例により研磨パッド
４の半径方向の表面温度（Ｐ1 〜Ｐ5 ）が制御された状
態について、従来の技術と比較してグラフに表したもの
である。これからも明らかなように、本実施の形態例で
は冷却板７が直に研磨パッド４に当接するので熱交換が
早く、研磨パッド４の表面温度を平均化する制御性が非
常に良く、研磨パッド４の表面温度は略２８℃に平均化
されている。従って、基板１は均一な研磨レートで常に
研磨されることとなり、基板１を短時間で高精度な平坦
度と平行度で仕上げる基板研磨装置とすることができ
る。
【００３１】本実施の形態例では、基板１の研磨面が凸
面であることが研磨前に判明していれば、第一の加熱板
１５および第二の加熱板１６に加熱媒体１８ではなく、
故意にクーラーポンプにパイプ１２を接続して冷却媒体
を注入すれば、研磨パッド４の略回転中心近傍および略
外周近傍が冷却される。従って、基板１の外周部の研磨
レートは小となり、中央部は研磨レートが大であるの
で、基板１を短時間で効率良く平坦面とすることができ
る。また、基板１の中央部が凹であることが研磨前に判
明してる場合においても、第一の加熱板１５および第二
の加熱板１６に故意に高い温度の加熱媒体１８を注入す
れば、研磨パッド４の略回転中心近傍および略外周近傍
が高い温度で加熱されるので、基板１の外周部の研磨レ
ートを基板１の中央部よりも大とすることができ、基板
１を短時間で効率良く平坦面とすることもできる。
【００３２】実施の形態例４ 本実施の形態例は、研磨パッドの表面温度を平均化する
温度調節手段を、研磨パッドの略回転中心近傍および略
外周近傍のいずれにも当接する加熱回転体で構成したも
のである。これを図７を参照して説明する。
【００３３】図７は、第一の加熱回転体および第二の加
熱回転体の概略断面図を含む基板研磨装置の概略側面図
である。研磨パッド４の半径方向の略外周近傍に加熱室
１９ａを有する第一の加熱回転体１９および研磨パッド
４の半径方向の略回転中心近傍に加熱室２０ａを有する
第二の加熱回転体２０が研磨パッド４と当接し、支軸１
４を中心にいずれも独自に回転するように構成されてい
る。また、支軸１４は両端から穴が明けられているが、
互いの穴はいずれも貫通せず加熱室１９ａ、２０ａ内で
壁が構成され、さらに加熱室１９ａ、２０ａ内に略１８
０°方向に開口する注入口１４ａと排出口１４ｂがいず
れにも設けられている。さらにまた、支軸１４の両端に
はパイプ１２が挿着されており、加熱媒体１８がヒータ
ーポンプ１７で循環するように構成されている。そし
て、第一の加熱回転体および第二の加熱回転体と支軸１
４とはシールされており、加熱媒体１８が漏れないよう
に構成されている。
【００３４】本実施の形態例の基板研磨装置の概略シス
テムについては、実施の形態例３で示した図５における
第一の加熱板１５が第一の加熱回転体１９に、第二の加
熱板１６が第二の加熱回転体２０に置換されている以外
は同様であるので説明を省略する。
【００３５】本実施の形態例の如く基板研磨装置を構成
すれば、第一の加熱回転体１９および第二の加熱回転体
２０が直に研磨パッド４に当接するので熱交換が早く、
研磨パッド４の表面温度を平均化する制御性が非常に良
く、研磨パッド４の表面温度は実施の形態例３の図６で
示したグラフと同様に略２８℃に平均化することができ
る。従って、基板１は均一な研磨レートで常に研磨され
ることとなり、基板１を短時間で高精度な平坦度と平行
度で仕上げる基板研磨装置とすることができる。また、
第一の加熱回転体１９および第二の加熱回転体２０は研
磨パッド４に当接するとともに、いずれも独立して回転
するので、第一の加熱回転体１９および第二の加熱回転
体２０が研磨スラリ６および研磨パッド４により研磨さ
れることは殆どなく、基板１の研磨仕上げ面に有害物を
付着させる虞れがない。
【００３６】本実施の形態例では、基板１の研磨面が凸
面であることが研磨前に判明していれば、第一の加熱回
転体１９および第二の加熱回転体２０に加熱媒体１８で
はなく、故意にクーラーポンプにパイプ１２を接続して
冷却媒体を注入すれば、研磨パッド４の略回転中心近傍
および略外周近傍が冷却される。従って、基板１の外周
部の研磨レートは小となり、中央部は研磨レートが大で
あるので、基板１を短時間で効率良く平坦面とすること
ができる。また、基板１の中央部が凹であることが研磨
前に判明してる場合においても、第一の加熱回転体１９
および第二の加熱回転体２０に故意に高い温度の加熱媒
体１８を注入すれば、研磨パッド４の略回転中心近傍お
よび略外周近傍が高い温度で加熱されるので、基板１の
外周部の研磨レートを基板１の中央部よりも大とするこ
とができ、基板１を短時間で効率良く平坦面とすること
もできる。
【００３７】実施の形態例５ 本実施の形態例は、研磨パッドの表面温度を平均化する
温度調節手段を昇降させる昇降手段を設けたものであ
る。ここでは一例として、実施の形態例１の図１および
図２で示した冷却板７に昇降手段を設けたものを、図８
ないし図１２を参照して説明する。
【００３８】図８は、昇降手段の概略断面図を含む基板
研磨装置の概略側面図である。そして、図９はこの基板
研磨装置の概略システム図である。冷却板７はピストン
２１ｂに固着されており、バルブ２１ｄを開にして圧縮
流体２２をシリンダ２１ａ内へ注入すると、弾性体２１
ｃに抗してピストン２１ｂが押し上げられ、研磨パッド
４と非接触の状態となる。また、バルブ２１ｄを閉にす
るとともにシリンダ２１ａ内の圧縮流体２２を排出する
と、ピストン２１ｂが押し下げられ、冷却板７は弾性体
２１ｃにより所望の力で研磨パッド４に付勢圧接され
る。
【００３９】以下、上述した基板研磨装置の概略システ
ムについて図９を参照して説明する。先ず、バルブ２１
ｄを開にして圧縮流体２２をシリンダ２１ａ内に注入
し、ピストン２１ｂを弾性体２１ｃに抗して押し上げる
とともに、ピストン２１ｂに固着された冷却板７を研磨
パッド４と非接触の状態とした後、基板１の研磨を開始
する。研磨パッド４の半径方向の少なくとも回転中心近
傍Ｐ5 、中央部Ｐ3 および外周近傍Ｐ1 の三箇所の表面
温度を常時または適宜間欠的に温度測定器８により測定
し、この測定値を比較器９で比較する。そして、中央部
Ｐ3 の温度が回転中心近傍Ｐ5 あるいは外周近傍Ｐ1 の
いずれか一方の温度よりも高くなったことを比較器９で
検知した場合はバルブ２１ｄを閉じるとともにシリンダ
２１ａ内の圧縮流体２２を排出する。さらに、冷却板７
を弾性体２１ｃにより所望の力で研磨パッド４に付勢圧
接するとともに、クーラーポンプ１０の運転を開始して
冷却媒体１１を冷却板７の注入口７ａから注入する。冷
却板７に注入された冷却媒体１１は研磨パッド４の半径
方向の略中央部に蓄積した研磨による加工熱を奪い、加
工熱を奪った冷却媒体１１は排出口７ｂから排出されク
ーラーポンプ１０へ再び戻り冷却され、注入口７ａへと
循環する。研磨パッド４の表面温度が平均化すると、温
度測定器８の測定値が送られてくる比較器９で平均化さ
れた結果が検知され、クーラーポンプ１０の運転を中止
するとともにバルブ２１ｄを開にし、シリンダ２１ａ内
に圧縮流体２２を注入させ、冷却板７を研磨パッド４と
非接触の状態にする。そして、再び中央部Ｐ3 の温度
が、回転中心近傍Ｐ5 あるいは外周近傍Ｐ1 のいずれか
一方の温度よりも高くなったことを比較器９で再び検知
した場合は、これを繰り返して研磨パッド４の表面温度
が平均化するように制御する。
【００４０】本実施の形態例では、基板１の研磨が開始
される時にはバルブ２１ｄを開にして圧縮流体２２をシ
リンダ２１ａ内に注入してピストン２１ｂを弾性体２１
ｃに抗して押し上げ、ピストン２１ｂに固着された冷却
板７を研磨パッド４と非接触な状態にする昇降手段とし
たが、図１０に示す如くシリンダ２１ａの圧縮流体２２
を注入する部位を弾性体２１ｃのあった側に設け、弾性
体２１ｃを圧縮流体２２を注入する部位のあった側に設
ける昇降手段であっても良い。この場合、基板１の研磨
が開始される時にはバルブ２１ｄは閉であり、ピストン
２１ｂは弾性体２１ｃにより押し上げられ、ピストン２
１ｂに固着された冷却板７を研磨パッド４から離してお
く。そして、研磨パッド４の中央部Ｐ3 の温度が、回転
中心近傍Ｐ5 あるいは外周近傍Ｐ1 のいずれか一方の温
度よりも高くなったことを温度測定器８で測定した測定
値を比較する比較器９で検知した場合はバルブ２１ｄを
開いてシリンダ２１ａ内に圧縮流体２２を注入させ、冷
却板７を研磨パッド４に所望の圧力で圧接させるもので
ある。
【００４１】また、昇降手段としては電磁気的な手段を
用いるものであっても良い。図１１は、冷却板７を昇降
させる昇降手段をソレノイドプランジャ２３で構成した
ものの一例を示す基板研磨装置の概略側面図である。冷
却板７はソレノイドプランジャー２３の芯棒２３ａとピ
ン２３ｄで連結されている。そして、芯棒２３ａに挿通
された弾性体２３ｃを芯棒２３ａに嵌着された止め輪２
３ｃで係止することにより、冷却板７は研磨パッド４に
所望の力で研磨パッド４に付勢圧接するように構成され
ている。ソレノイドプランジャー２３に通電すれば芯棒
２３ａがソレノイドプランジャー２３本体に吸引され、
冷却板７は研磨パッド４と非接触の状態となる。従っ
て、比較器９からの信号でソレノイドプランジャー２３
を制御する昇降手段を構成することができる。
【００４２】図１２は、冷却板７を昇降させる昇降手段
をモータ２４で構成したものの一例を示す基板研磨装置
の概略側面図である。冷却板７に明けられた孔７ｃはワ
イヤ２４ｂの一端が挿通されて係止され、ワイヤ２４ｂ
の他の一端はモータ２４の回転軸２４ａに明けられた孔
２４ｄに挿通されて係止されている。また、冷却板７は
一端が固定された弾性体２４ｃにより所望の力で研磨パ
ッド４に付勢圧接するように構成されている。モータ２
４に通電すれば回転軸２４ａが回転し、冷却板７は研磨
パッド４と非接触の状態となる。従って、比較器９から
の信号でモータ２４を制御する昇降手段を構成すること
ができる。
【００４３】本実施の形態例の如く基板研磨装置を構成
すれば、冷却板７が直に研磨パッド４に当接するので熱
交換が早く、研磨パッド４の表面温度を平均化する制御
性が非常に良く、研磨パッド４の表面温度は実施の形態
例１における図３で示したグラフと同様に略２２℃に平
均化することができる。従って、基板１は均一な研磨レ
ートで常に研磨されることとなり、基板１を高精度な平
坦度と平行度で仕上げる基板研磨装置とすることができ
る。また、冷却板７は研磨パッド４の表面温度が平均化
されていない状態の時のみ研磨パッド４と当接するよう
に制御されるので、研磨スラリおよび研磨パッド４によ
り研磨されることは殆どなく、基板１の研磨仕上げ面に
有害物を付着させる虞れがない。
【００４４】さらに、基板１の研磨面が凸面であること
が研磨前に判明していれば、冷却板７に冷却媒体１１で
はなく、故意にヒーターポンプにパイプ１２を接続して
加熱媒体を注入すれば、研磨パッド４の略中央部の表面
温度を略回転中心近傍および略外周近傍よりも研磨で蓄
積された加工熱に加えて高くすることができ、基板１を
短時間で効率良く平坦面とすることもできる。
【００４５】上記したいずれの昇降手段も、実施の形態
例２の事例で示した冷却回転体、実施の形態例３の事例
で示した加熱板、実施の形態例４の事例で示した第一の
加熱回転体および第一の加熱回転体に適用できることは
言うまでもない。
【００４６】実施の形態例１〜５で示した事例の冷却
板、冷却回転体、加熱板および加熱回転体等の温度調節
器を構成する材質としては、研磨パッドおよび研磨スラ
リにより研磨されることがなく、熱伝導率の良い窒化ア
ルミニウムセラミックスやダイヤモンドがコーティング
されたガラス等が望まい。
【００４７】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、研磨パッドの半径方向の少なくとも回転中心近
傍、中央部および外周近傍の三箇所の表面温度を常時ま
たは適宜間欠的に温度測定器により測定し、この測定値
に基づき研磨パッドに当接する冷却板、冷却回転体、加
熱板または加熱回転体等の温度調節器により研磨パッド
の表面温度が平均化するように制御することができる。
そして、温度調節器は直に研磨パッドに当接するので熱
交換が早く、研磨パッドの表面温度を平均化する制御性
が非常に良いものとすることができる。従って、基板は
均一な研磨レートで常に研磨されることとなり、基板を
高精度な平坦度と平行度で仕上げる基板研磨装置とする
ことができる。
【００４８】研磨パッドの表面温度を測定する温度測定
手段として、研磨パッドと非接触で測定可能である赤外
線輻射温度測定器を用いれば、基板に有害物を付着させ
る虞れがない。
【００４９】研磨パッドの表面温度を平均化する温度調
節器を、研磨パッドに当接して回転する冷却回転体また
は加熱回転体で構成すれば、研磨スラリおよび研磨パッ
ド４により研磨されることは殆どなく、基板に有害物を
付着させる虞れがない。
【００５０】研磨パッドの表面温度を平均化する温度調
節器に昇降手段を設ければ、研磨パッドの表面温度が平
均化されていない状態の時のみ研磨パッドと当接するよ
うに制御されるので、研磨スラリおよび研磨パッドによ
り研磨されることは殆どなく、基板の研磨仕上げ面に有
害物を付着させる虞れがない。
【００５１】基板の研磨面が凸面または凹面であること
が研磨前に判明していれば、温度調節器により故意に研
磨パッドの半径方向の表面温度を分布させ、基板の研磨
面における凸部での研磨レートが大となるようにする、
あるいは基板の研磨面における凹部での研磨レートが小
となるようにすることができ、基板を効率良く平坦面と
することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した実施の形態例１を示し、
（ａ）は、基板研磨装置の概略上面図であり、（ｂ）
は、基板研磨装置の概略側面図である。
【図２】 本発明を適用した実施の形態例１を示し、基
板研磨装置の概略システム図である。
【図３】 実施の形態例１と従来の技術との研磨パッド
の表面温度の比較グラフである。
【図４】 本発明を適用した実施の形態例２を示し、冷
却回転体の概略断面図を含む基板研磨装置の概略側面図
である
【図５】 本発明を適用した実施の形態例３を示し、基
板研磨装置の概略システム図である。
【図６】 実施の形態例３と従来の技術との研磨パッド
の表面温度の比較グラフである。
【図７】 本発明を適用した実施の形態例４を示し、第
一の加熱回転体および第二の加熱回転体の概略断面図を
含む基板研磨装置の概略側面図である。
【図８】 本発明を適用した実施の形態例５を示し、昇
降手段の概略断面図を含む基板研磨装置の概略側面図で
ある。
【図９】 本発明を適用した実施の形態例５を示し、基
板研磨装置の概略システム図である。
【図１０】 本発明を適用した実施の形態例５を示し、
図８で示した昇降手段の変形例である。
【図１１】 本発明を適用した実施の形態例５を示し、
昇降手段をソレノイドプランジャで構成したものの一例
を示す基板研磨装置の概略側面図である。
【図１２】 本発明を適用した実施の形態例５を示し、
昇降手段をモータで構成したものの一例を示す基板研磨
装置の概略側面図である。
【図１３】 従来例を示し、ターンテーブルの概略断面
図を含む基板研磨装置の概略側面図である。
【図１４】 従来の基板研磨装置における、研磨パッド
の表面温度と基板の研磨レートとの関係のグラフであ
る。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 基板ホルダ ３ ターンテーブル ３ａ 冷却室 ３ｂ 注入口 ３ｃ 排出口 ４ 研磨パッド ５ ノズル ６ 研磨スラリ ７ 冷却板 ７ａ 注入口 ７ｂ 排出口 ７ｃ 孔 ８ 温度測定器 ９ 比較器 １０ クーラーポンプ １１ 冷却媒体 １２ パイプ １３ 冷却回転体 １３ａ 冷却室 １４ 支軸 １４ａ 注入口 １４ｂ 排出口 １５ 第一の加熱板 １５ａ 注入口 １５ｂ 排出口 １６ 第二の加熱板 １６ａ 注入口 １６ｂ 排出口 １７ ヒーターポンプ １８ 加熱媒体 １９ 第一の加熱回転体 １９ａ 加熱室 ２０ 第二の加熱回転体 ２０ａ 加熱室 ２１ａ シリンダ ２１ｂ ピストン ２１ｃ 弾性体 ２１ｄ バルブ ２２ 圧縮流体 ２３ ソレノイドプランジャ ２３ａ 芯棒 ２３ｂ 弾性体 ２３ｃ 止め輪 ２３ｄ ピン ２４ モータ ２４ａ 回転軸 ２４ｂ ワイヤ ２４ｃ 弾性体 ２４ｄ 孔 Ｐ1 外周近傍 Ｐ3 中央部 Ｐ5 回転中心近傍

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 研磨パッドと基板を対向圧接させるとと
    もに、相対移動させながら、その摺擦運動により前記基
    板の研磨をおこなう基板研磨装置において、 前記研磨パッドの複数箇所の表面温度を測定する温度測
    定器と、 前記表面温度の測定値に基づき、前記研磨パッドに当接
    して前記研磨パッドの温度を平均化する温度調節手段と
    を設けたことを特徴とする、基板研磨装置。
  2. 【請求項２】 前記温度測定器が、赤外線輻射温度測定
    器であることを特徴とする、請求項１に記載の基板研磨
    装置。
  3. 【請求項３】 前記表面温度の測定点が、前記研磨パッ
    ドの半径方向の複数箇所であることを特徴とする、請求
    項１に記載の基板研磨装置。
  4. 【請求項４】 前記温度調節手段に、前記表面温度の測
    定値に基づき昇降させる昇降手段を設けたことを特徴と
    する、請求項１に記載の基板研磨装置。
  5. 【請求項５】 前記温度調節手段が冷却板であり、前記
    冷却板を前記研磨パッドの半径方向の略中央部に配置す
    るとともに、前記研磨パッドに当接するように構成した
    ことを特徴とする、請求項１に記載の基板研磨装置。
  6. 【請求項６】 前記温度調節手段が冷却回転体であり、
    前記冷却回転体を前記研磨パッドの半径方向の略中央部
    に配置するとともに、前記研磨パッドに当接するように
    構成したことを特徴とする、請求項１に記載の基板研磨
    装置。
  7. 【請求項７】 前記温度調節手段が加熱板であり、前記
    加熱板を前記研磨パッドの略回転中心近傍および前記研
    磨パッドの略外周近傍のいずれにも配置するとともに、
    前記研磨パッドに当接するように構成したことを特徴と
    する、請求項１に記載の基板研磨装置。
  8. 【請求項８】 前記温度調節手段が加熱回転体であり、
    前記加熱回転体を前記研磨パッドの回転中心の略近傍お
    よび前記研磨パッドの略外周近傍のいずれにも配置する
    とともに、前記研磨パッドに当接するように構成したこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の基板研磨装置。
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