TWI613037B - 硏磨方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種將半導體晶圓等基板往研磨台上的研磨墊推壓而研磨基板之研磨裝置，其中在研磨中對研磨墊噴吹氣體而控制研磨墊的表面(研磨面)溫度。研磨裝置係具備：墊溫度調整機構，具有至少一個朝向研磨墊噴射氣體之氣體噴射噴嘴，來對該研磨墊噴吹氣體而調整研磨墊的溫度；以及噴霧器(atomizer)，具有至少一個朝向研磨墊噴射液體或氣體與液體的混合流體之噴嘴，來對研磨墊噴吹液體或混合流體而除去研磨墊上的異物。

Description

研磨方法
本發明係關於一種將半導體晶圓等基板往研磨台上的研磨墊推壓，並藉由基板的被研磨面與研磨墊的相對運動來研磨基板的被研磨面之研磨裝置及方法，特別是有關一種對該研磨墊噴吹氣體而能夠控制研磨墊表面(研磨面)的溫度之研磨裝置及方法。
近年來，伴隨著半導體元件的高積體化、高密度化，電路的配線係越來越微細化且多層配線的層數亦増加。當欲謀求電路的微細化且實現多層配線時，因為全面依循下側層的表面凹凸將會使段差變為更大，所以隨著配線層數増加，對在形成薄膜的段差形狀之膜被覆性(階梯覆蓋性；step coverage)會變差。因而，為了進行多層配線，必須改善該階梯覆蓋性且在應有的製程中進行平坦化處理。又，因為光微影術的微細化之同時，焦點深度係變淺，所以有必要以半導體元件表面的凹凸段差為落在焦點深度以下的方式將半導體元件表面做平坦化處理。
因而，在半導體元件的製造步驟中，半導體元件表面的平坦化技術係越來越重要。該平坦化技術之中、最重要 的技術係化學機械研磨(CMP(Chemical Mechanical Polishing))。該化學機械研磨係使用研磨裝置而邊對研磨墊供給含有二氧化矽(SiO2)、鈰氧(CeO2)等研磨粒之研磨液(漿體)、邊使半導體晶圓等基板對研磨墊滑動接觸而進行研磨。
進行上述的CMP製程之研磨裝置係具備：研磨台，具有研磨墊；以及被稱為頂環(top ring)或研磨頭等之基板保持裝置，係用以保持半導體晶圓(基板)。使用此種研磨裝置而進行半導體晶圓(基板)的研磨時，係邊藉由基板保持裝置保持半導體晶圓、邊將研磨液(漿體)從研磨液供給噴嘴供給至研磨墊，且將半導體晶圓對該研磨墊的表面(研磨面)以預定的壓力進行推壓。此時，藉由使研磨台及基板保持裝置旋轉，半導體晶圓係對研磨面滑動接觸且半導體晶圓的表面係被研磨成為平坦而且鏡面。
已知上述的CMP製程係碟形凹陷(dishing)、侵蝕(erosion)等的段差特性對該研磨墊的溫度之依存性高。
又，針對研磨速度，亦確認對該研磨墊的溫度之依存性，依照CMP製程而具有帶來最合適的研磨速度之溫度區域，為了在研磨中能增長最合適的研磨速度，係有必要維持最合適的研磨墊溫度。
因此，本發明人等係提案揭示一種研磨裝置，係藉由在基板的研磨中，從氣體噴射噴嘴朝向研磨墊噴射氣體來 使研磨墊的表面(研磨面)冷卻。
研磨裝置係如上述，因為係藉由邊從研磨液供給噴嘴將研磨液(漿體)供給至研磨墊上，邊使研磨台旋轉來研磨該基板，而有被供給至研磨墊上之漿體的霧氣會往周圍飛散之問題。又，因為在基板的研磨後，係藉由邊從研磨液供給噴嘴將純水供給至研磨墊上、邊使研磨台旋轉來進行水拋光、或進行洗淨，而有被供給至研磨墊上之純水等的霧氣往周圍飛散之問題。如此，研磨裝置內係為漿體、純水等的霧氣、水滴飛散之環境，且所飛散的漿體等的霧氣黏附在研磨裝置內的零件表面，而且乾燥成為粉末而在研磨中落下至研磨墊的表面將會成為基板表面產生擦傷之原因。
如上述提案之研磨裝置，為了控制研磨墊的表面(研磨面)溫度，而將對該研磨墊噴吹氣體之氣體噴射噴嘴安裝在配置在研磨墊的上方之氣體供給部(歧管)時，噴嘴和噴嘴安裝用的零件等多數的零件係與研磨墊相對而配置。因此，漿體會黏附在該等多數零件，結果，有牽涉到粉末的產生、基板表面擦傷的產生之頻率増加的可能性。
本發明係鑒於上述情事而研創者，目的係提供一種研磨裝置及方法，係在半導體晶圓等基板的研磨中，藉由使用噴嘴對研磨墊噴吹氣體而控制研磨墊的表面(研磨面)溫度，能夠防止碟形凹陷和侵蝕等而謀求提升段差特性之同時，能夠謀求提升研磨速度，而且能夠減少研磨墊上的研磨液(漿體)飛散而黏附在噴嘴和噴嘴安裝零件等之量。
為了達成上述目的，本發明的研磨裝置之第一態樣係將研磨對象的基板往研磨台上的研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨裝置，係具備：墊溫度調整機構，具有至少一個朝向研磨墊噴射氣體之氣體噴射噴嘴，來對研磨墊噴吹氣體而調整研磨墊的溫度；以及噴霧器，具有至少一個朝向研磨墊噴射液體或氣體與液體的混合流體之噴嘴，來對研磨墊噴吹液體或混合流體而除去研磨墊上的異物；而且該墊溫度調整機構及該噴霧器係以整體組件的方式形成。
依照本發明的研磨裝置，在半導體晶圓等基板之研磨中，能夠藉由從至少一個氣體噴射噴嘴朝向研磨墊噴射氣體，來冷卻研磨墊的表面(研磨面)。因而，能夠按照CMP製程而將研磨墊的表面控制在最合適的溫度，在能夠謀求提升研磨速度之同時，能夠防止碟形凹陷和侵蝕而謀求提升段差特性。
又，依照本發明，藉由將研磨墊調整機構及噴霧器以整體組件的方式而構成，能夠謀求削減零件數量，而且能夠飛躍性地減少組件的表面積而減少污染的黏附，其中該墊溫度調整機構係將氣體噴吹研磨墊而調整研磨墊的溫度；而該噴霧器係對研磨墊噴射液體或混合流體而除去研磨墊上的異物。又，墊溫度調整機構及噴霧器，係能夠個別地使用，且亦能夠同時使用。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述墊溫度調 整機構係具備對前述氣體噴射噴嘴供給氣體之流體供給路。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述噴霧器係具備對前述噴嘴供給液體或混合流體之流體供給路。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向相對於前述研磨墊的表面並非垂直，而是往前述研磨墊的旋轉方向側傾斜。
依照本發明，藉由將至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向往研磨墊的旋轉方向側傾斜，能夠以高冷卻能力將研磨墊冷卻。其理由係因為相較於垂直時，藉由傾斜而能夠確保較大的被噴吹面積。又，垂直地噴吹時亦擔心濺起引起漿體飛散，藉由傾斜而能夠抑制漿體飛散。而且，藉由使氣體噴射方向往研磨墊的旋轉方向側傾斜，能夠減低氣體噴射對漿體的流動之影響。
依照本發明，藉由將氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向與研磨墊的表面所構成之角度設定為例如30°至50°，能夠以高冷卻能力將研磨墊冷卻。其理由因為係能夠確保被噴吹面積且亦能夠使風量有效地起作用之角度範圍。比30°小時，雖然被噴吹面積係變大，但是風量低落致使冷卻效果減低。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：描繪通過前述至少一個氣體噴射噴嘴的正下方之點且以該研磨墊的旋轉中心作為中心之同心圓，並將在同心圓上的前述正下方之點之切線方向定義為研磨墊的旋轉切線方向時，前述至少 一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向係相對於前述旋轉切線方向為往前述研磨墊的旋轉中心側傾斜。
依照本發明，藉由使至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向，係相對於前述旋轉切線方向，為往研磨墊的旋轉中心側傾斜，能夠以高冷卻能力將研磨墊冷卻。其理由係因為研磨墊上的基板研磨區域係油炸圈餅(doughnuts)狀(圓環狀)，藉由能夠以沿著該油炸圈餅狀區域噴射氣體的方式，使噴嘴往比旋轉切線方向更靠近研磨墊的旋轉中心側傾斜，而能夠效率良好地將基板研磨區域冷卻。
依照本發明，藉由將氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向之相對於前述旋轉切線方向的角度設定為例如15°至35°，能夠以高冷卻能力將研磨墊冷卻。其理由係因為在基板研磨區域，能夠確保被噴吹面積，而且35°以上時會使漿體滴下位置產生混亂之緣故。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：在前述噴霧器的噴嘴之液體或混合流體的噴射方向係相對於前述研磨墊之表面為大致垂直。
依照本發明，藉由使在前述噴霧器的噴嘴之液體或混合流體的噴射方向相對於前述研磨墊之表面為大致垂直，能夠提高液體或混合流體接觸研磨墊表面時之衝撃力，而能夠發揮高洗淨力。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：該墊溫度調整機構及該噴霧器係被設置在樑狀構件，該樑狀構件係在前述研磨墊的上方從研磨墊的外周部至中心部於大致半徑方 向延伸。
依照本發明，因為在樑狀構件設置有墊溫度調整機構及噴霧器之兩者，所以組件全體能夠減少表面積，而能夠減少污染的黏附量。藉由使屬於細長狀的構件之樑狀構件內二分成左右，在一方設置墊溫度調整機構用的流體供給路及氣體噴射噴嘴，而在另一方設置噴霧器用的流體供給路及噴嘴，能夠將溫度調整機構與噴霧器構成整體組件，而成為非常簡單的構造，且能夠減少組件全體的表面積。
前述樑狀構件係在研磨台的外周側被固定用臂狀物支撐，且固定用臂狀物係延伸至研磨台的外側而被裝置架等固定。因而，能夠將樑狀構件以單側支撐橫樑的方式構成而在研磨墊上從研磨墊的外周部延伸至中心部。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述樑狀構件係在前述氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向側設置有氣體噴射噴嘴外罩。
依照本發明，因為以覆蓋氣體噴射噴嘴的上方之方式設置有氣體噴射噴嘴外罩，所以能夠使從氣體噴射噴嘴所噴射的氣體不擴散而朝向研磨墊流動，能夠效率良好地將研磨墊冷卻。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述氣體噴射噴嘴用外罩係以越從前述樑狀構件離開越接近前述研磨墊之表面的方式相對於前述研磨墊之表面傾斜。
依照本發明，藉由使氣體噴射噴嘴用外罩配合氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向而逐漸地接近研磨墊的方式往下方 傾斜而設置，能夠使氣體噴射噴嘴所噴射的氣體不擴散而朝向研磨墊流動，能夠效率良好地將研磨墊冷卻。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：在前述氣體噴射噴嘴用外罩的內側設置至少一個控制從前述氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的流動方向之氣體方向調整板，且該氣體方向調整板係包括從前述氣體噴射噴嘴用外罩朝向前述研磨墊延伸之板狀體。
依照本發明，因為藉由氣體方向調整板，能夠控制從氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的流動方向，所以能夠使氣體沿著研磨墊而流動，而能夠效率良好地將研磨墊冷卻。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：描繪通過前述至少一個氣體方向調整板的正下方之點且以該研磨墊的旋轉中心作為中心之同心圓，並將在同心圓上的前述正下方之點之切線方向定義為研磨墊的旋轉切線方向時，前述至少一個氣體方向調整板係相對於前述旋轉切線方向為往前述研磨墊的旋轉中心側傾斜。
依照本發明，藉由氣體方向調整板，能夠使從氣體噴射噴嘴所噴射的氣體朝向研磨台的中心側流動。
依照本發明，藉由將平板狀的氣體方向調整板對前述旋轉切線方向之角度例如設定為15°至45°，能夠以高冷卻能力將研磨墊冷卻。其理由係因為被噴吹面積係能夠確保而能夠效率良好地進行冷卻。大於45°時，係因為對氣體方向調整板進行衝撞之氣體的量係増加，在被減壓、減速致使冷卻能力減低之同時，對氣體方向調整板進行衝 撞且反射之氣體，會使在研磨墊上的漿體膜厚度和漿體滴下位置產生混亂之緣故。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：具備調整前述氣體噴射噴嘴用外罩的方向之機構及/或調整前述氣體方向調整板的方向之機構。
依照本發明，能夠按照屬於研磨墊表面(研磨面)與氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向的構成角之氣體進入角度，而將氣體噴射噴嘴用外罩的傾斜調整為最合適的傾斜。
依照本發明，藉由調整前述氣體方向調整板的方向之機構，能夠使其連動複數個氣體方向調整板的方向而調整，又，能夠個別地調整複數個氣體方向調整板的方向。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述樑狀構件係在與設置有前述氣體噴射噴嘴外罩之側的相反側，設置有噴霧器用飛散防止外罩。
依照本發明，在使用噴霧器洗淨研磨墊時，能夠防止從噴霧器噴射的流體和研磨墊上的異物往周圍飛散。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於具備：控制閥，係控制從前述至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量；溫度計，係檢測前述研磨墊的溫度；以及控制器，係藉由將屬於前述研磨墊的控制目標溫度之設定溫度與藉由前述溫度計所檢測之研磨墊的檢測溫度進行比較而調整前述控制閥的閥開度，來控制從前述至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量。
依照本發明，藉由在控制閥控制從至少一個氣體噴射 噴嘴所噴射之氣體的流量之同時，使用溫度計檢測研磨墊的溫度，並將屬於研磨墊的控制目標溫度之設定溫度與使用前述溫度計所檢測之研磨墊的檢測溫度進行比較而調整前述控制閥的閥開度，能夠控制從至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量。因而，能夠按照CMP製程而將研磨墊表面控制為最合適的溫度。
本發明的研磨方法之第一態樣係邊對研磨台上的研磨墊供給研磨液、邊將研磨對象的基板往研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨方法，其係：從至少一個氣體噴射噴嘴朝向研磨墊噴射氣體，且藉由設置在前述氣體噴射噴嘴附近之氣體方向調整板來調整從前述氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的方向而將氣體噴吹至研磨墊。
依照本發明，使用氣體方向調整板，能夠使從氣體噴射噴嘴噴射的氣體沿著研磨墊流動，而效率良好地將研磨墊冷卻。而且，藉由使用氣體方向調整板控制氣體的流動方向，能夠控制研磨墊上之研磨液的流動。
因為研磨速度和被研磨面的平坦性係依照研磨液的狀況(量、濃度、生成物等)而改變，藉由使用氣體方向調整板來控制從氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的流動，亦能夠控制研磨墊上之研磨液的流動，而能夠控制研磨性能。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：藉由前述氣體方向調整板來調整從前述氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的方向，而控制前述研磨墊上之研磨液的流動。
依照本發明，藉由使用氣體方向調整板來調整從氣體 噴射噴嘴所噴射的氣體的方向，在研磨中能夠使研磨墊上之研磨液的混亂緩和而使研磨液的膜厚度大致均勻。因而，能夠使基板的全面均勻地研磨。又，藉由使用氣體方向調整板來調整從氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的方向，亦能夠使研磨液往基板的邊緣或是中央附近較多量地(或是較少量地)流動，而能夠控制研磨速度及面內均勻性。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：將前述氣體噴射噴嘴及前述氣體方向調整板配置在前述研磨台的旋轉方向中之修整器的下游側，而在研磨中進行修整之前述修整器的下游側控制前述研磨墊上之研磨液的流動。
依照本發明，在研磨中進入使用修整器之修整步驟時，研磨液的流動常常受到妨礙且研磨液的膜厚度呈現混亂的狀態，但是藉由使用氣體方向調整板調整從氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的方向，來控制在修整器的下游側之研磨液的流動，藉此，能夠控制研磨液的膜厚度。因而，能夠使在修整步驟混亂掉之研磨液的膜厚度平順化，亦即能夠使研磨液的膜厚度大致均勻且能夠將基板全面均勻地研磨。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：藉由前述氣體方向調整板來調整從前述氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的方向，將朝向該研磨墊的外周側流動之研磨液控制成朝向研磨墊的中心側流動。
依照本發明，從研磨液供給噴嘴被供給至研磨墊之新漿體係能夠以不會未使用於研磨而從研磨墊流掉的方式停 留在研磨墊上。因而，在能夠謀求提升研磨性能之同時，能夠減低研磨液的消耗量。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：藉由前述氣體方向調整板來調整從前述氣體噴射噴嘴所噴射的氣體的方向，將在研磨台的旋轉方向中保持基板之頂環的下游側經研磨使用完畢的舊研磨液控制成朝向研磨墊的外周側流動。
依照本發明，在研磨台的旋轉方向於保持基板之頂環的下游側，能夠將在研磨使用完畢的舊研磨液迅速地排出。因而，能夠防止舊研磨液在研磨面上殘留而對研磨速度和面向均勻性造成不良影響。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：能夠搖動供給研磨液至前述研磨墊之研磨液供給噴嘴，而在研磨中變更研磨液的供給位置。
依照本發明，藉由在研磨中變更研磨液的供給位置，能夠在對研磨最有效之研磨墊上的位置供給必要量的研磨液。
本發明的研磨方法之第二態樣係邊朝向研磨台上的研磨墊噴射氣體來控制研磨墊的溫度、邊將研磨對象的基板往研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨方法，其係：在設定屬於研磨墊的控制目標溫度之設定溫度之後，開始控制研磨墊的溫度且監視研磨墊的溫度，在研磨墊的溫度到達設定溫度的範圍之後，成為前述設定溫度的範圍外的時間連續而超過預定時間之情況，係判斷為研磨異常。
依照本發明，在設定屬於研磨墊控制目標溫度之設定溫度後，朝向研磨墊噴射氣體而開始控制研磨墊的溫度而監視研磨墊溫度。而且，研磨墊的溫度到達設定溫度的範圍之後，成為前述設定溫度的範圍外的時間係連續而超過預定時間之情況，係判斷研磨墊的溫度控制為不正常進行之研磨異常。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述設定溫度的範圍外係指設定溫度的上限值或下限值的範圍外。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：在研磨中變更前述研磨墊的設定溫度，並將從變更設定溫度之後至到達變更後的設定溫度為止之所需要時間進行計時，且比較該所需要時間與預先設定的時間，所需要時間比較長的情況，係判斷為研磨異常。
依照本發明，在設定屬於研磨墊的控制目標溫度之設定溫度之後，朝向研磨墊噴射氣體且開始控制研磨墊的溫度且監視研磨墊的溫度。並且在研磨中變更研磨墊的設定溫度，而將從變更設定溫度起至到達變更後的設定溫度為止之所需要時間進行計時，且比較該所需要時間與預先設定的時間，所需要時間比較長的情況，係判斷研磨墊的溫度控制為不正常進行之研磨異常。
本發明的研磨方法之第三態樣，係邊朝向研磨台上的研磨墊噴射氣體來控制研磨墊的溫度、邊將研磨對象的基板往研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨方法，其特徵在於：開始控制研磨墊的溫度且監視研磨墊的溫度，而 將從溫度控制的開始時刻至經過預定時間之後研磨墊的溫度係未達到目標溫度的情況判斷為研磨異常。
依照本發明，在設定研磨墊的控制目標溫度之後，朝向研磨墊噴射氣體且開始控制研磨墊的溫度且監視研磨墊的溫度。而且，從溫度控制的開始時刻至經過預定時間之後研磨墊的溫度未達到目標溫度之情況，係判斷研磨墊的溫度控制為不正常進行之研磨異常。
本發明的研磨方法之第四態樣係邊朝向研磨台上的研磨墊噴射氣體來控制研磨墊的溫度、邊將研磨對象的基板往研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨方法，其係：在設定屬於研磨墊的控制目標溫度之設定溫度之後，開始控制研磨墊的溫度且監視研磨墊的溫度，並在研磨中變更前述研磨墊的設定溫度，而將從變更設定溫度起至經過預定時間之後研磨墊的溫度未達到變更後的設定溫度之情況判斷為研磨異常。
依照本發明，在設定研磨墊的控制目標溫度之後，朝向研磨墊噴射氣體開始控制研磨墊的溫度且監視研磨墊的溫度。隨後，在研磨中變更前述研磨墊的設定溫度，從變更設定溫度之後經過預定時間後，研磨墊的溫度未達到變更後的設定溫度之情況，係判斷為研磨墊溫度控制為不正常進之研磨異常。
本發明的研磨裝置之第二態樣，係將研磨對象的基板往研磨台上的研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨裝置，其特徵在於具備：至少一個氣體噴射噴嘴，係朝向研 磨墊噴射氣體；以及氣體供給部，係保持前述至少一個氣體噴射噴嘴並對前述氣體噴射噴嘴供給氣體；且描繪通過前述至少一個氣體噴射噴嘴的正下方之點且以該研磨墊的旋轉中心作為中心之同心圓，並將在同心圓上的前述正下方之點之切線方向定義為研磨墊的旋轉切線方向時，前述至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向係相對於前述旋轉切線方向往前述研磨墊的旋轉中心側傾斜。
依照本發明的研磨裝置，在半導體晶圓等基板研磨中，藉由從氣體供給部對至少一個氣體噴射噴嘴供給氣體，且從至少一個氣體噴射噴嘴朝向研磨墊噴射氣體，能夠將研磨墊表面(研磨面)冷卻。因而，能夠按照CMP製程而將研磨墊表面控制在最合適的溫度，在能夠謀求提升研磨速度之同時，能夠防止碟形凹陷和侵蝕而謀求提升段差特性。
在本發明，係描繪各自通過前述至少一個氣體噴射噴嘴的正下方之點且以該研磨墊的旋轉中心作為中心之同心圓，將在同心圓上的前述正下方之點之切線方向定義為研磨墊的旋轉切線方向時，至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向係相對於前述旋轉切線方向，往前述研磨墊的旋轉中心側傾斜。如此，藉由使至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向相對於前述旋轉切線方向，往研磨墊的旋轉中心側傾斜，能夠以高冷卻能力將研磨墊冷卻。其理由係因為研磨墊上的基板研磨區域係油炸圈餅狀(圓環狀)，能夠以沿著該油炸圈餅狀區域而噴射氣體的方式，往比旋轉切線 方向更靠近研磨墊的旋轉中心側傾斜噴嘴，而能夠效率良好地將基板研磨區域冷卻。
本發明的研磨裝置之第三態樣，係將研磨對象的基板往研磨台上的研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨裝置，其特徵在於具備：至少一個氣體噴射噴嘴，係朝向研磨墊噴射氣體；以及氣體供給部，係保持前述至少一個氣體噴射噴嘴並對前述氣體噴射噴嘴供給氣體；前述至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向相對於前述研磨墊之表面並非垂直，而是往前述研磨墊的旋轉方向側傾斜。
依照本發明的研磨裝置，藉由在半導體晶圓等基板之研磨中，從氣體供給部對至少一個氣體噴射噴嘴供給氣體，且從至少一個氣體噴射噴嘴朝向研磨墊噴射氣體，能夠將研磨墊表面(研磨面)冷卻。因而，能夠按照CMP製程而將研磨墊表面控制在最合適的溫度，在能夠謀求提升研磨速度之同時，能夠防止碟形凹陷和侵蝕而謀求提升段差特性。
在本發明，至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向相對於研磨墊表面並非垂直，而是往研磨墊的旋轉方向側傾斜。如此，藉由使至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向往研磨墊的旋轉方向側傾斜，能夠以高冷卻能力冷卻研磨墊。其理由係因為相較於垂直的情況，藉由傾斜，能夠確保較大的被噴吹面積。又，垂直地噴吹時亦擔心濺起引起漿體飛散，藉由傾斜而能夠抑制漿體飛散。而且，藉由使氣體噴射方向往研磨墊的旋轉方向側傾斜，能夠減低氣體 噴射對漿體的流動之影響。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：能夠調整前述至少一個氣體噴射噴嘴之離前述研磨墊之表面的高度。
依照本發明，藉由調整氣體噴射噴嘴之離研磨墊表面的高度，能夠將氣體噴射噴嘴配置在最合適的高度位置。因而，能夠以高冷卻能力冷卻研磨墊。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向之相對於前述旋轉切線方向之角度係設定為15°至35°。
依照本發明，藉由將前述氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向之相對於前述旋轉切線方向之角度，設定為15°至35°，能夠以高冷卻能力將研磨墊冷卻。其理由係因為能夠確保基板研磨區域之被噴吹面積，以及35°以上時，會使漿體滴下位置產生混亂。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向與前述研磨墊之表面所構成的角度係被設定為30°至50°。
依照本發明，藉由將氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向與研磨墊的表面所構成的角度設定為30°至50°，能夠以高冷卻能力將研磨墊冷卻。其理由係因為能夠確保被噴吹面積，而且是亦能夠使風量有效地起作用之角度範圍。小於30°時，雖然被噴吹面積係變大，但是風量低落致使冷卻效果減低。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於具備：控制閥， 係控制從前述至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量；溫度計，係檢測前述研磨墊的溫度；以及控制器，係藉由將屬於前述研磨墊的控制目標溫度之設定溫度與藉由前述溫度計所檢測之研磨墊的檢測溫度進行比較而調整前述控制閥的閥開度，來控制從前述至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量。
依照本發明，藉由將從至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量使用控制閥控制之同時，使用溫度計檢測研磨墊的溫度，且將屬於研磨墊的控制目標溫度之設定溫度與使用前述溫度計所檢測之研磨墊的檢測溫度進行比較而調整前述控制閥的閥開度，能夠控制從至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量。因而，能夠按照CMP製程而將研磨墊表面控制為最合適的溫度。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：前述控制器係藉由基於前述研磨墊的設定溫度與前述研磨墊的檢測溫度之差而藉由PID控制來調整前述控制閥的閥開度，而控制從前述至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量。
依照本發明，因為控制器係基於預定規則而從複數種PID參數選擇預定PID參數，並且使用基於墊溫度情報而選擇的PID參數而控制研磨墊面上的溫度，所以能夠將基板的研磨速度保持最合適且一定，藉此，能夠縮短研磨時間。又，結果能夠謀求減低漿體使用量和廢液量。
本發明之研磨方法的第五態樣，係將研磨對象的基板往研磨台上的研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨方 法，其係：從氣體供給部對至少一個氣體噴射噴嘴供給氣體，且從前述至少一個氣體噴射噴嘴朝向研磨墊噴射氣體，描繪通過前述至少一個氣體噴射噴嘴的正下方之點且以研磨墊的旋轉中心作為中心之同心圓，並將在同心圓上的前述正下方之點之切線方向定義為研磨墊的旋轉切線方向時，前述至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向係相對於前述旋轉切線方向往前述研磨墊的旋轉中心側傾斜。
本發明之研磨方法的第六態樣，係將研磨對象的基板往研磨台上的研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨方法，其係：從氣體供給部對至少一個氣體噴射噴嘴供給氣體，且從前述至少一個氣體噴射噴嘴朝向研磨墊噴射氣體，前述至少一個氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向相對於前述研磨墊的表面，並非垂直，而是往前述研磨墊的旋轉方向側傾斜。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：調整前述至少一個氣體噴射噴嘴之離前述研磨墊之表面的高度。
依照本發明的較佳態樣，前述氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向之相對於前述旋轉切線方向的角度係被設定為15°至35°。
依照本發明的較佳態樣，前述氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向之相對於前述研磨墊之表面的角度係被設定為30°至50°。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：藉由控制閥控制從前述至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量並藉 由溫度計檢測前述研磨墊的溫度，並且將屬於前述研磨墊的控制目標溫度之設定溫度與藉由前述溫度計所檢測之研磨墊的檢測溫度進行比較而調整前述控制閥的閥開度，來控制從前述至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量。
依照本發明的較佳態樣，其特徵在於：藉由基於前述研磨墊的設定溫度與前述研磨墊的檢測溫度之差而藉由PID控制來調整前述控制閥的閥開度，來控制從前述至少一個氣體噴射噴嘴所噴射之氣體的流量。
本發明之研磨方法的較佳態樣，係邊朝向研磨台上的研磨墊噴射氣體而控制研磨墊的溫度、邊將研磨對象之基板往研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面之研磨方法，其特徵在於：在設定屬於研磨墊的控制目標溫度之設定溫度之後，開始控制研磨墊的溫度且監視研磨墊的溫度，並且將從溫度控制的開始時刻至到達設定溫度為止所需要時間進行計時，且將該所需要時間與預先設定的時間進行比較，所需要時間為較長的情況係判斷為異常。
依照本發明，在設定屬於研磨墊的控制目標溫度之設定溫度之後，朝向研磨墊噴射氣體而開始控制研磨墊的溫度且監視研磨墊的溫度。而且，將從溫度控制的開始時刻至到達設定溫度為止所需要時間進行計時，且將該所需要時間與預先設定的時間進行比較，所需要時間為較長的情況係判斷研磨墊的溫度控制為不正常進行之研磨異常。
本發明係達成以下所列舉之效果。
(1)藉由在研磨中將研磨墊表面冷卻而能夠期待2個效果。
A.在研磨速度提升且生產力提高之同時，能夠減低平均1片基板的研磨液(漿體)等消耗品成本。例如，在主研磨步驟，藉由將研磨墊表面維持在預定的溫度，研磨速度提升且生產力變高之同時，能夠減低平均1片基板的研磨液(漿體)等之消耗品成本。
B.能夠謀求防止碟形凹陷和侵蝕而提升段差特性。
(2)藉由使對研磨墊噴吹之位置最合適化，能夠期待更進一步之研磨墊的冷卻效果且能夠期待進一步減低碟形凹陷和侵蝕。例如在精加工研磨步驟，藉由將研磨墊表面維持在預定的溫度，能夠謀求防止碟形凹陷和侵蝕而提升段差特性。
(3)藉由將研磨墊冷卻時產生未到達屬於控制目標溫度之設定溫度時的錯誤、以及超越設定溫度的上下限值時的錯誤之情況係施行製程同步鎖定而不進行下一片基板之研磨，在產生錯誤時，能夠將不良製品抑制在只有研磨中的1片而有助於提製品產率。
(4)藉由將墊溫度調整機構及噴霧器以整體組件的方式構成，能夠期待3個效果，其中該墊溫度調整機構係對研磨墊噴吹氣體而調整研磨墊的溫度；而該噴霧器係對研磨墊噴射液體或混合流體而將研磨墊上的異物除去。
A.能夠謀求削減零件數量且能夠減少組件的表面積，而且能夠減少污染的黏附。
B.組件的組裝係變為簡単且組裝的再現性提升。因為噴嘴 的位置改變時，有對製程造成影響之可能性，所以提升組裝再現性係重要的。
C.組件安裝空間變小，能夠有效利用研磨台上方的空間。
(5)因為在墊溫度調整機構，除了氣體噴射噴嘴以外，亦設置有控制氣體的流動方向之氣體方向調整板，所以能夠期待3個效果。
A.在研磨中能夠緩和研磨墊上的研磨液產生混亂而使研磨液的膜厚度大致均勻。
B.亦能夠使研磨液較多(或較少)地流動至基板的邊緣或是中央附近，而能夠控制研磨速度及面向均勻性。
C.因為能夠將在研磨使用完畢的舊漿體迅速地從研磨墊排出，而能夠使新漿體不會從研磨墊流掉而停留在研磨墊上，所以在能夠謀求提升研磨性能之同時，能夠減低研磨液的消耗量。
1、101‧‧‧研磨台
1a‧‧‧台軸
2、102‧‧‧研磨墊
2a、102a‧‧‧研磨面
3、103、133‧‧‧噴嘴
10‧‧‧研磨頭
11、13‧‧‧軸
12、112‧‧‧支撐臂狀物
20‧‧‧墊溫度調整裝置
21‧‧‧歧管
22、124‧‧‧氣體噴射噴嘴
25‧‧‧支柱
26‧‧‧馬達
29‧‧‧壓縮空氣供給線
30‧‧‧壓力控制閥
32‧‧‧放射型溫度計
50‧‧‧膜厚度測定器
104、111、113‧‧‧軸
110‧‧‧頂環
115‧‧‧修整裝置
116‧‧‧修整臂狀物
117‧‧‧修整器
118‧‧‧修整器頭部
119、137、142‧‧‧軸
120‧‧‧墊調整器
121‧‧‧本體部
122‧‧‧墊溫度調整機構
123‧‧‧流體供給路
124‧‧‧氣體噴射噴嘴
130‧‧‧噴霧器
131、132‧‧‧流體供給路
133h‧‧‧噴嘴孔
135‧‧‧氣體噴射噴嘴用外罩
135e‧‧‧前端
136‧‧‧調整板
136e‧‧‧調整板下端
138、144、153‧‧‧引動器
140‧‧‧飛散防止外罩
140a‧‧‧前部外罩
140b‧‧‧後部外罩
140e‧‧‧外罩下端
143‧‧‧托架
145‧‧‧壓縮空氣供給線
146‧‧‧壓力控制閥
147‧‧‧溫度控制器
148‧‧‧放射型溫度計
149‧‧‧純水供給線
150‧‧‧控制頭
151‧‧‧小齒輪
152‧‧‧齒條
153‧‧‧引動器
160‧‧‧固定用臂狀物
161‧‧‧臂狀物
162‧‧‧連結銷
163‧‧‧汽缸
C1‧‧‧中心線
C1、C2、C3‧‧‧同心圓
CT‧‧‧旋轉中心
G1、G2‧‧‧間隙
H‧‧‧歧管高度
P1、P2、P3‧‧‧點
W‧‧‧基板
θ 1‧‧‧氣體噴射方向角度
θ 2‧‧‧氣體進入角度
θ 3‧‧‧氣體引導角度
第1圖係顯示本發明之研磨裝置的全體構成之示意圖。
第2圖係顯示墊溫度調整裝置的控制機器之斜視圖。
第3圖係顯示墊溫度調整裝置的氣體噴射噴嘴與研磨墊的關係之平面圖。
第4圖係顯示墊溫度調整裝置的氣體噴射噴嘴與研磨墊的關係之側面圖。
第5A圖係顯示相對於研磨墊的旋轉切線方向使氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向不傾斜時，與往墊中心側傾斜時 的冷卻能力之圖表，第5B圖係顯示氣體進入角度與冷卻能力的關係之圖表，其中氣體進入角度係表示研磨墊表面(研磨面)與氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向的構成角。
第6圖係顯示研磨台上的研磨墊、研磨液供給噴嘴、研磨頭及墊溫度調整裝置的配置關係之一例之平面圖。
第7圖係顯示具備使歧管搖動的搖動機構之墊溫度調整裝置之斜視圖。
第8圖係表示研磨處方的一例之表。
第9圖係顯示在由主研磨步驟與精加工研磨步驟所構成的研磨步驟之研磨墊的溫度控制的一例之圖表。
第10圖係顯示本發明之研磨裝置的全體構成之示意斜視圖。
第11圖係顯示研磨台上的研磨墊、研磨液供給噴嘴、頂環、修整器及墊調整裝置之配置關係之平面圖。
第12圖係墊調整裝置的斜視圖。
第13圖係第12圖之XIII-XII1線剖面圖。
第14圖係第12圖之XIV-XlV線剖面圖。
第15圖係顯示在氣體噴射噴嘴用外罩的下面所設置的氣體方向調整板之圖。
第16圖係顯示墊調整裝置的墊溫度調整機構及噴霧器的控制機器之斜視圖。
第17圖係顯示墊溫度調整機構的氣體噴射噴嘴與研磨墊之關係之示意平面圖。
第18圖係顯示墊溫度調整機構的氣體噴射噴嘴與研 磨墊之關係之示意側面圖。
第19A係顯示相對於研磨墊的旋轉切線方向，使氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向不傾斜時，及往墊中心側傾斜時的冷卻能力之圖表。第19B係顯示氣體進入角度與冷卻能力的關係之圖表，其中該顯示氣體進入角度係表示研磨墊表面(研磨面)與氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向的構成角。
第20A、20B、20C圖係用以說明從研磨液供給噴嘴往研磨墊上所滴下的研磨液(漿體)的流動之圖，第20A圖係斜視圖，第20B圖係平面圖，第20C圖係立面圖。
第21A、21B、21C圖係用以說明頂環與修整器的雙方為運轉時之從研磨液供給噴嘴往研磨墊上所滴下的研磨液(漿體)的流動之圖，第21A圖係斜視圖，第21B圖係平面圖，第21C圖係立面圖。
第22A、22B、22C圖係用以說明使用在墊溫度調整機構之氣體噴射噴嘴及氣體方向調整板來控制研磨液(漿體)的流動之方法之示意圖，第22A圖係平面圖，第22B圖係立面圖，第22C圖係側面圖。
第23A及23B圖係顯示使複數個氣體方向調整板各自朝向不同方向的情況之圖，第23A圖係顯示氣體方向調整板的方向與漿體膜厚度的關係之示意圖，第23B圖係顯示研磨墊上的研磨液(漿體)與被頂環保持的基板之關係之示意圖。
第24A、24B、24C圖係顯示用以調整氣體方向調整板的方向之機構之圖，第24A圖係顯示將複數個氣體方向調 整板的氣體引導角度獨立地控制之機構之示意圖，第24B及24C圖係顯示將複數個氣體方向調整板的氣體引導角度連動而控制之機構之示意圖。
第25圖係顯示能夠調整氣體噴射噴嘴用外罩的角度之例之示意圖。
第26圖係顯示被從研磨液供給噴嘴往研磨墊上滴下的研磨液(漿體)流入頂環的下方之後，從研磨墊被排出的狀態之示意平面圖。
第27圖係顯示在研磨墊上被滴下的新鮮漿體與使用完畢的漿體之流動之示意圖。
第28圖係用以說明使用氣體噴射噴嘴及氣體方向調整板控制漿體的流動之方法之示意平面圖。
第29圖係顯示將氣體噴射噴嘴與氣體方向調整板亦設置在本體部的相反側，來促進在研磨使用完畢的舊漿體的排出之例之示意平面圖。
以下，針對本發明之研磨裝置及方法的第1實施形態，參照第1圖至第9圖而詳細地說明。又，在從第1圖至第9圖中，相同或相當的構成要素係附加相同符號而省略重複的說明。
第1圖係顯示本發明第1實施形態之研磨裝置的全體構成之示意圖。如第1圖所示，研磨裝置，係具備：研磨台1；以及研磨頭10，係保持屬於研磨對象物之半導體晶圓等基板W而往研磨台上的研磨墊推壓。研磨台1係透過 台軸1a而被連結至配置在其下方之研磨台旋轉馬達(未圖示)，且能夠在台軸1a的周圍旋轉。在研磨台的上表面係黏貼有研磨墊2，研磨墊2的表面係構成將基板W研磨之研磨面2a。研磨墊2係能夠使用Dow Chemical公司(the Dow Chemical Company)製的SUBA800、IC-1000、IC-1000/SUBA400(二層布)等。SUBA800係使用胺甲酸酯樹脂將纖維固著而成之不織布。IC-1000係硬質的發泡聚胺甲酸酯，且在其表面具有多數個微細孔之墊片，亦稱為多孔墊片。在研磨台1的上方係設置有研磨液供給噴嘴3，藉由該研磨液供給噴嘴3而形成能夠對研磨台1上的研磨墊2供給研磨液(漿體)。在研磨台1的內部係埋設有渦電流傳感器(sensor)和光學式傳感器等的膜厚度測定器50。
研磨頭10係被連接至軸11，軸11係相對於支撐臂狀物12，能夠上下動。藉由軸11的上下動，相對於支撐臂狀物12，能夠使研磨頭10全體上下動且定位。軸11係藉由研磨頭旋轉馬達(未圖示)的驅動而能夠旋轉。藉由軸11旋轉，研磨頭10係能夠在軸11的周圍旋轉。
研磨頭10係能夠在其下表面保持半導體晶圓等基板W。支撐臂狀物12之構成係能夠以軸13為中心而旋轉，且在下表面保持基板W之研磨頭10，係藉由支撐臂狀物12的旋轉而能夠從基板的接收位置移動至研磨台1的上方。研磨頭10係在下表面保持基板W且將基板W往研磨墊2的表面(研磨面)2a推壓。此時，係使研磨台1及研磨頭10各自旋轉，且從在研磨台1的上方所設置的研磨液供 給噴嘴3將研磨液(漿體)供給至研磨墊2上。研磨液係能夠使用含有二氧化矽(SiO2)和鈰氧(CeO2)作為研磨粒之研磨液。如此，邊將研磨液供給至研磨墊2上、邊將基板W往研磨墊2推壓而使基板W與研磨墊2相對移動而將基板上的絕緣膜和金屬膜等研磨。
如第1圖所示，研磨裝置係具備對研磨墊2噴吹氣體而進行研磨墊2表面(研磨面)2a的溫度調整之墊溫度調整裝置20。墊溫度調整裝置20係配置在研磨墊2的上方，且具備：圓筒狀的歧管21，係在與研磨墊2的表面(研磨面)2a平行且在研磨墊2的大致半徑方向延伸；複數個氣體噴射噴嘴22，係隔著預定間隔而被安裝在歧管21的下部。歧管21係連接至壓縮空氣源(未圖示)，且對歧管21內供給壓縮空氣時，從氣體噴射噴嘴22所噴射的壓縮空氣係噴吹至研磨墊2的研磨面2a。歧管21係構成為保持氣體噴射噴嘴22，並對氣體噴射噴嘴22供給氣體之氣體供給部。
第2圖係顯示墊溫度調整裝置20的控制機器之斜視圖，如圖2所表示，在研磨台1的上表面係黏貼有研磨墊2。在研磨墊2的上方係配置有研磨頭10，且研磨頭10係保持基板W(參照第1圖)且能夠將基板W往研磨墊2推壓。墊溫度調整裝置20的歧管21係藉由壓縮空氣供給線29而被連接至壓縮空氣源。壓縮空氣供給線29係設置有壓力控制閥30，從壓縮空氣源所供給的壓縮空氣係藉由通過壓力控制閥30而能夠控制壓力及流量。壓力控制閥30係被連接至溫度控制器31。壓縮空氣係可以是常溫，亦可 以冷卻至預定溫度。
如第2圖所示，研磨墊2的上方係設置有檢測研磨墊2的表面溫度之放射型溫度計32。放射型溫度計32係被連接至溫度控制器31。溫度控制器31係能夠從控制研磨裝置全體之CMP控制器輸入屬於研磨墊2的控制目標溫度之設定溫度。又，在溫度控制器31係亦能夠直接輸入設定溫度。溫度控制器31係按照在溫度控制器31所輸入之研磨墊2的設定溫度與使用放射型溫度計32所檢測之研磨墊2的實際溫度之差，而藉由PID控制調整壓力控制閥30的閥開度，來控制從氣體噴射噴嘴22所噴射的壓縮空氣之流量。藉此，能夠對研磨墊2的研磨面2a噴吹最合適的流量之壓縮空氣，且研磨墊2之研磨面2a的溫度係能夠維持在由溫度控制器31所設定的目標溫度(設定溫度)。
第3圖及第4圖係顯示墊溫度調整裝置20的氣體噴射噴嘴22與研磨墊2的關係之圖，第3圖係平面圖，第4圖係側面圖。如第3圖所示，墊溫度調整裝置20的歧管21係隔著預定間隔而安裝有複數個氣體噴射噴嘴22(圖示例係安裝有8個噴嘴)。在研磨中，研磨墊2係在旋轉中心CT的周圍順時針方向地旋轉。在第3圖，從墊內側以1、2、3．．．8的上升順序對噴嘴進行附加號碼，例如，可以舉出第3號及第6號的2個氣體噴射噴嘴22作為例子而說明。亦即，通過第3號及第6號的2個氣體噴射噴嘴22的正下方之點P1、P2，描繪以CT為中心的同心圓C1、C2，並將在同心圓C1、C2上的點P1、P2之切線方向定義為研磨墊 的旋轉切線方向時，相對於研磨墊的旋轉切線方向，氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向係對墊中心側以預定角度(θ 1)傾斜。所謂氣體噴射方向，係指氣體從氣體噴射噴嘴口為扇狀地擴大之角度(氣體噴射角)的中心線方向。相對於研磨墊的旋轉切線方向，第3號及第6號的噴嘴以外之其他噴嘴亦同樣地往墊中心側以預定角度(θ 1)程度傾斜。而且、相對於研磨墊的旋轉切線方向，氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向角度(θ 1)，因與噴嘴冷卻能力之關係而設定為15°至35°(後述)。又，在此，係說明了噴嘴為複數個之情況，但是噴嘴係亦可以是1個。
又，如第4圖所示，相對於研磨墊2的表面(研磨面)2a，氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向不是垂直，而是往研磨台1的旋轉方向側以預定角度傾斜。相對於研磨墊2的表面(研磨面)2a之氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向角度，亦即，將研磨墊2的表面(研磨面)2a與氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向的構成角定義為氣體進入角度(θ 2)時，氣體進入角度(θ 2)係因與噴嘴冷卻能力之關係而設定為30°至50°(後述)。在此、所謂氣體噴射方向，係指氣體從氣體噴射噴嘴口為扇狀地擴大之角度(氣體噴射角)的中心線方向。
相對於上述研磨墊的旋轉切線方向之氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向角度(θ 1)及相對於研磨墊2的表面(研磨面)2a之氣體噴射噴嘴22的氣體進入角度(θ 2)，係各噴嘴能夠依每一個獨立地調整。
又，如第4圖所示，因為歧管21之構成係能夠上下動，所以歧管21的高度(H)係可變，且能夠調節從氣體噴射噴嘴22至研磨墊表面(研磨面)2a之高度。順便一提，在第1圖，研磨液供給噴嘴3的噴嘴口至研磨墊2的表面之高度、與氣體噴射噴嘴22的噴嘴口至研磨墊2的表面之高度係近似。又，第3圖係圖式噴嘴的個數為8個的情況，但是噴嘴的個數係亦有2至3個的情況，噴嘴的個數係能夠按照用以將研磨墊2冷卻的冷卻能力而適當地選定。
又，作為其發展型亦有考慮以預先設定範圍來固定氣體噴射噴嘴的氣體噴射方向角度(θ 1)及氣體噴射噴嘴的氣體進入角度(θ 2)，以及歧管21的高度(H)，來防止錯誤致使調整部偏離而脫離原來的設定位置。此時，氣體噴出孔係直接被形成在歧管而噴嘴與歧管係採用宛如一體之形態。
第5A圖係表示相對於研磨墊的旋轉切線方向，使氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向不傾斜時(θ 1=0°)及往墊中心側傾斜時(θ 1=15°、θ 1=30°)的冷卻能力之圖表。在第5A圖，縱軸係表示無冷卻的墊溫度與使用噴嘴之有冷卻的墊溫度之差(℃)，該差係表示噴嘴的冷卻能力。如第5A圖所示，相對於研磨墊的旋轉切線方向之氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向角度(θ 1)為越大時，冷卻能力係有越提升的傾向。但是，採用角度(θ 1)為太大時，因為漿體滴下狀態混亂，所以角度(θ 1)係設為15°至35°的範圍為佳。
第5B圖係表示研磨墊2的表面(研磨面)2a與氣體噴射噴嘴22的氣體噴射方向的構成角之氣體進入角度(θ 2)為θ 2=30°、θ 2=50°、θ 2=70°時的冷卻能力之圖表。在第5B圖，縱軸係表示無冷卻的墊溫度與使用噴嘴之有冷卻的墊溫度之差，該差係表示噴嘴的冷卻能力。如第5B圖所示，氣體進入角度(θ 2)越大時，冷卻能力有越提升之傾向。但是，使角度(θ 2)為太大時，因為漿體滴下狀態混亂，所以角度(θ 2)係以設為30°至50°的範圍為佳。
第6圖係顯示研磨台1上的研磨墊2、研磨液供給噴嘴3、研磨頭10及墊溫度調整裝置20的配置關係的一例之平面圖。如第6圖所示，研磨頭10及墊溫度調整裝置20係夾著研磨台1的旋轉中心CT而互相被配置在相反側。又，研磨液供給噴嘴3係被配置在研磨頭10與墊溫度調整裝置20之間，漿體滴下位置係被設定在研磨台1的旋轉中心CT的附近。
第7圖係顯示具備有使歧管21搖動的搖動機構之墊溫度調整裝置20之斜視圖。如第7圖所示，歧管21係被固定在支柱25，且支柱25係被連結至馬達26。藉由使馬達26正轉或逆轉，能夠使歧管21搖動。藉此，能夠使氣體噴射噴嘴22位於研磨墊2上的最合適位置。又，不使用氣體噴射噴嘴22時，能夠使氣體噴射噴嘴22從研磨墊2上退避。
又，在研磨中使用溫度記錄器(thermograph)等監視墊溫度分布(temperature profile)，亦能夠按照溫度分布(例如 墊面內的溫度差係成為預定的溫度以上時)而積極地將高溫區域冷卻，而且亦能使歧管搖動且使其移動。
第8圖係表示研磨處方的一例之表。如第8圖所示，可以按照研磨步驟1、2、3、．．．、10而將製程時間、旋轉速度、．．．、研磨墊溫度控制及歧管搖動的「無效(InvaIid)」．「有效(Valid)」、及溫度設定值登記作為研磨處方。
其次，說明使用如第1圖至第8圖所示的構成之研磨裝置而研磨基板W的步驟的一例。
首先，將屬於研磨墊2的控制目標溫度之第1設定溫度設定於溫度控制器31。其次，確認將壓縮空氣供給至氣體噴射噴嘴22的供給壓力。該供給壓力在規定壓力以下時，係發出警告而中止以後對基板的處理，只有供給壓力為規定壓力以上時，由位於基板交接位置的研磨頭10將基板W從推動器(pusher)等接收而吸附保持。然後，將藉由研磨頭10所吸附保持的基板W從基板交接位置使其水平移動至研磨台1的正上方的研磨位置。
其次，開始使用放射型溫度計32之研磨墊2的溫度監視。然後，從研磨液供給噴嘴3將研磨液(漿體)滴下至研磨墊2，且使研磨頭10邊旋轉、邊下降，而且使基板W的表面(被研磨面)接觸旋轉中的研磨墊2之研磨面2a。然後，將由研磨頭10執行之基板W的吸附保持解除，且將基板W以第一研磨壓力推壓研磨面2a。藉此而開始進行基板上的金屬膜等的研磨之主研磨步驟。
前述主研磨步驟係從基板W接觸研磨面2a的時點， 開始使用墊溫度調整裝置20之研磨墊2的溫度控制。又，採用不使研磨台1旋轉，而使基板W接觸研磨面2a之製程時，在開始研磨台1的旋轉之同時，開始使用墊溫度調整裝置20之研磨墊2的溫度控制。
亦即、溫度控制器31係按照預先設定之第1設定溫度與使用放射型溫度計32所檢測之研磨墊2的實際溫度之差而使用PID控制調整壓力控制閥30的閥開度，來控制從氣體噴射噴嘴22所噴射的壓縮空氣的流量。藉此，將研磨墊2的溫度控制在預先求得之能夠得到最大研磨速度之第1設定溫度。該主研磨步驟係藉由高研磨壓力與研磨墊2的冷卻之組合，能夠得到高研磨速度，且能夠謀求縮短總研磨時間。該主研磨步驟係例如在使用膜厚度測定器50探測金屬膜等的膜厚度係達到預定值時結束。
其次，進行精加工研磨步驟。在主研磨步驟後的精加工研磨步驟，因為重視防止碟形凹陷和侵蝕等而提升段差特性，控制研磨墊2的溫度係有必要的。亦即，在溫度控制器31設定與第1設定溫度為屬於不同的溫度之第2設定溫度。轉移至精加工研磨步驟時，以研磨墊2為迅速地到達第2設定溫度的方式使用PID控制而將經控制流量之壓縮空氣噴吹至研磨墊2。例如，相較於主研磨步驟的第1設定溫度，精加工研磨步驟的第2設定溫度較低時，係以到達第2設定溫度為止壓縮空氣的流量成為MAX(最大)的方式進行控制。如此進行，將研磨墊2的溫度控制為第2設定溫度而繼續研磨。因為該精加工研磨步驟係主要使段 差消除特性提升，所以按照必要而以比前述第1的研磨壓力低的第二研磨壓力將基板W推壓至研磨面2a。該精加工研磨步驟係例如將位於溝渠等以外的區域之多餘的金屬膜等予以研磨除去，且在使用膜厚度測定器50探測得知基底層的表面為完全露出時結束。
其次，停止從氣體噴射噴嘴22噴出壓縮空氣且停止從研磨液供給噴嘴3供給研磨液(漿體)之後，對該研磨墊2供給純水而進行基板W的水拋光。然後，在停止從氣體噴射噴嘴22噴出壓縮空氣而防止壓縮空氣接觸基板W之狀態，使用研磨頭10將研磨後的基板W從研磨面2a拉開而吸附保持。又，之後，因為基板W係從研磨墊2分離，為了防止壓縮空氣接觸分離後的基板W的被研磨面致使基板W的被研磨面乾燥，所以保持在停止從氣體噴射噴嘴22噴出壓縮空氣之狀態。
其次，使吸附保持有基板W之研磨頭10上升，且使基板W從研磨位置水平移動至基板交接位置。然後，在基板交接位置將研磨後的基板W交接給推動器等。在氣體噴射噴嘴22，從洗淨噴嘴(未圖示)朝向氣體噴射噴嘴22之特別是噴嘴開口部及其周邊部噴吹洗淨液(水)而進行清洗氣體噴射噴嘴22。藉此，能夠防止在氣體噴射噴嘴22所黏附的漿體等的污染落下至研磨墊2上而對下一個基板之處理造成不良影響。
又，在使歧管21搖動而使歧管21移動至避讓位置之狀態，藉由從洗淨噴嘴(未圖示)噴吹洗淨液而洗淨氣體噴 射噴嘴22，能夠防止黏附在氣體噴射噴嘴22之漿體等的污染落下至研磨墊2上。
第9圖係顯示在上述的研磨步驟之研磨墊2的溫度控制的一例之圖表。如第9圖所示，在溫度控制器31設定研磨墊2的屬於控制目標溫度之第1設定溫度，開始基板W的研磨且使用放射型溫度計32監視研磨墊2的溫度，而且使用墊溫度調整裝置20開始研磨墊2的溫度控制。溫度控制係使用PID控制且以溫度成為以第1設定溫度作為中心之上下限值(T1max、T1min)的範圍內之方式進行，並且對研磨墊2噴吹經控制流量的壓縮空氣。而且，使用溫度控制器31，從溫度控制的開始時刻經過預先設定的時間(通常的情況(非研磨異常時)，係指從溫度控制開始至到達第1設定溫度的下限值之時間。藉由預先實験所求得的時間)，比較研磨墊的溫度與第1設定溫度的下限值，且於研磨墊的溫度未到達第1設定溫度的下限值的情況判斷為研磨異常而發出警報。又，亦可以將從溫度控制的開始時刻至到達第1設定溫度的下限值(T1min)所需要時間進行計時，且將該所需要時間與預先設定的時間進行比較，並且在所需要的時間為較長的情況判斷為研磨異常而發出警報。
於研磨墊2的溫度到達第1設定溫度的範圍內(上限值(T1max)與下限值(T1min)之間)之後，若超越上限值(T1max)的時間連續且超過設定時間的話，則判斷為研磨異常而發出警報。又，若比下限值(T1min)低的時間連續且超過設定時間的話，則判斷為研磨異常而發出警報。
邊進行監視上述的研磨異常之有無、邊繼續主研磨步驟，例如，在膜厚度測定器50探測得知金屬膜等的膜厚度到達預定值時將主研磨步驟結束且轉移至精加工研磨步驟。精加工研磨步驟係藉由在溫度控制器31變更設定值成為屬於與第1設定溫度為不同溫度的第2設定溫度而開始。轉移至精加工研磨步驟時，使用PID控制以研磨墊2為迅速地到達第2設定溫度之方式將經控制流量的壓縮空氣噴吹至研磨墊2。例如，精加工研磨步驟的第2設定溫度比主研磨步驟的第1設定溫度低之情況，至到達第2設定溫度為止以壓縮空氣流量成為MAX(最大)的方式控制。而且，從第1設定溫度將溫度變更為第2設定溫度後，經過預先設定時間(通常的情況(非研磨異常時)，係指從第1設定溫度變更溫度為第2設定溫度之後，到達第2設定溫度的上限值或下限值之時間。藉由預先實験所求得的時間)後，比較研磨墊的溫度與第2設定溫度的上限值或下限值，且於研磨墊的溫度未到達第2設定溫度的上限值或下限值的情況判斷為研磨異常而發出警報。又，亦可以將到達第2設定溫度的上限值(T2max)或下限值(T2min)所需要時間進行計時，且將該所需要時間與預先設定的時間進行比較，並且於所需要的時間為較長的情況判斷為研磨異常而發出警報。
研磨墊2的溫度到達第2設定溫度的範圍內(上限值(T2max)與下限值(T2min)之間)之後，若超越上限值(T2max)的時間連續且超過設定時間的話，則判斷為研磨異常而發出警 報。又，若比下限值(T2min)低的時間連續且超過設定時間的話，則判斷為研磨異常而發出警報。
邊進行監視上述的研磨異常之有無、邊繼續精加工研磨步驟，例如，在膜厚度測定器50探測得知已將溝渠等以外之多餘的金屬膜等研磨除去且基底層的表面完全露出時將精加工研磨步驟結束。
在產生未到達上述設定溫度時的錯誤及超越設定溫度的上下限值時的錯誤之情況，係施行製程同步鎖定而不進行下一個基板之研磨，藉此，在產生錯誤時，能夠將不良製品抑制在只有研磨中的1片而有助於提升製品產率。
其次，針對本發明之研磨裝置及方法的第2實施形態，參照第10圖至第29圖詳細地說明。又，在第10圖至第29圖，相同或相當的構成要素係附加相同符號而省略重複的說明。
第10圖係顯示本發明的第2實施形態之研磨裝置的全體構成之示意斜視圖。如第10圖所示，研磨裝置，具備：研磨台101；頂環110，係保持屬於研磨對象物之半導體晶圓等基板W而往研磨台上的研磨墊推壓。研磨台101係透過台軸而被連結至在其下方所配置的研磨台旋轉馬達(未圖示)，且能夠在台軸周圍旋轉。在研磨台101的上表面係黏貼有研磨墊102，研磨墊102的表面係構成將基板W研磨之研磨面102a。研磨墊102係能夠使用Dow Chemical公司(the Dow Chemical Company)製的SUBA800、IC-1000、IC-1000/SUBA400(二層布)等。SUBA800係使用胺甲酸酯樹 脂將纖維固著而成之不織布。IC-1000係硬質的發泡聚胺甲酸酯且在其表面具有多數個微細孔之墊片，亦稱為多孔墊片。在研磨台101的上方，係設置有研磨液供給噴嘴103，藉由該研磨液供給噴嘴103而能夠對研磨台101上的研磨墊102供給研磨液(漿體)。研磨液供給噴嘴103的後端係被軸104支撐，且研磨液供給噴嘴103係以軸104為中心而能夠搖動。
頂環110係被連接至軸111，軸111係相對於支撐臂狀物112能夠上下動。藉由軸111的上下動，相對於支撐臂狀物112，能夠使研磨頭110的全體上下動且定位。軸111係藉由頂環旋轉馬達(未圖示)的驅動而能夠旋轉。藉由軸111旋轉，頂環110係能夠在軸111的周圍旋轉。
頂環110係能夠在其下面保持半導體晶圓等基板W。支撐臂狀物112之構成係能夠以軸113為中心而旋轉，在下表面保持有基板W之頂環110，係能夠藉由支撐臂狀物112的旋轉而從基板的接收位置移動至研磨台101的上方。頂環110係能夠在下表面保持基板W且將基板W往研磨墊102的表面(研磨面)102a推壓。此時，使研磨台101及頂環110各自旋轉，且從在研磨台101的上方所設置的研磨液供給噴嘴103將研磨液(漿體)供給至研磨墊102上。研磨液係能夠使用含有二氧化矽(SiO2)或鈰氧(CeO2)作為研磨粒之研磨液。如此，邊將研磨液供給至研磨墊102上、邊將基板W往研磨墊102推壓而使基板W與研磨墊102相對移動而將基板上的絕緣膜和金屬膜等研磨。
如第10圖所示，研磨裝置係具備對研磨墊102進行修整之修整裝置115。修整裝置115係具備：修整器臂狀物116；修整器117，係旋轉自如地被安裝在修整器臂狀物116的前端；以及修整器頭部118，係與修整器臂狀物116的另一端連結。修整器117的下部係由修整構件117a所構成，且修整構件117a係具有圓形的修整面，修整面係藉由電極沈積等而固定有硬質的粒子。作為該硬質的粒子，可舉出鑽石粒子和陶瓷粒子等。在修整器臂狀物116內係在內部裝有未圖示的馬達，修整器117係藉由該馬達而能夠旋轉。修整器頭部118係被軸119支撐。
修整研磨墊102的研磨面102a時，係使研磨墊102旋轉之同時，藉由馬達使修整器117旋轉，隨後，藉由升降機構使修整器117下降，且使修整器117下表面的修整構件117a進行滑動接觸旋轉中的研磨墊102的研磨面。在該狀態，藉由使修整器臂狀物116搖動(swing)，位於其前端位置之修整器117係能夠以從研磨墊102的研磨面的外周端横切至中心部的方式移動。藉由該搖動動作，修整構件117a係能夠將研磨墊102的研磨面在包含其中心之全體範圍進行修整。
如第10圖所示，研磨裝置係具備墊調整裝置120，該墊調整裝置120係併設：墊溫度調整機構，係對研磨墊102噴吹氣體而進行研磨墊102的表面(研磨面)102a的溫度調整；噴霧器，係將純水等液體噴吹至研磨墊102上而將研磨墊102上的異物除去。墊調整裝置120係被配置在研磨 墊102的上方，且以與研磨墊102的表面(研磨面)102a平行而在研磨墊102的大致半徑方向延伸的方式配置。
第11圖係顯示研磨台101上的研磨墊102、研磨液供給噴嘴103、頂環110、修整器117及墊調整裝置120的配置關係之平面圖。如第11圖所示，頂環110、修整裝置115及墊調整裝置120，係將研磨墊102上的空間以研磨台101的旋轉中心CT作為中心而在圓周方向進行三分割的方式配置。頂環110及墊調整裝置120係隔著研磨台101的旋轉中心CT而被配置在互相相反側。又，研磨液供給噴嘴103係與頂環110及墊調整裝置120隣接而配置，且漿體滴下位置係設定在研磨台101的旋轉中心CT的附近。研磨液供給噴嘴103係能夠以軸104作為中心而搖動，且在研磨中能夠變更研磨液(漿體)的滴下位置。
其次，針對墊調整裝置120的詳細構造，參照第12圖至第14圖而進行說明。第12圖係墊調整裝置120的斜視圖。如第12圖所示，墊調整裝置120係具備：本體部121，係在研磨墊102的上方，由在從研磨墊102的外周部至中心部往研磨墊102的大致半徑方向延伸之樑狀構件所構成；氣體噴射噴嘴用外罩135，係被固定在本體部121的一側部；及飛散防止外罩140，係被固定在本體部121的他側部。又，本體部121係藉由延伸至研磨台101的外側之固定用臂狀物160而被固定在裝置架F等。
第13圖係第12圖的XIII-XII1線剖面圖。如第13圖所示，本體部121係具有概略矩形的剖面且在內部係併 設：墊溫度調整機構122，係對研磨墊102噴吹氣體而進行研磨墊102的表面(研磨面)102a之溫度調整；以及噴霧器130，係將純水等液體噴吹至研磨墊102而除去研磨墊102上異物。亦即，墊溫度調整機構122與噴霧器130係以整體組件的方式形成。在第13圖，當將在本體部121的概略中心部所圖示之垂直方向的一點鏈線作為中心線C1時，係以中心線C1為界而將墊溫度調整機構122配置在右側，且在左側配置有噴霧器130。墊溫度調整機構122係具備由形成在本體部121內的圓形孔所構成之流體供給路123，且流體供給路123係能夠從壓縮空氣源(未圖示)供給壓縮空氣。流體供給路123係在本體部121的長度方向延伸至基端部。而且，流體供給路123的傾斜下方係形成有氣體噴射噴嘴124，且從氣體噴射噴嘴124噴射壓縮空氣而能夠噴吹至研磨墊102的表面(研磨面)102a。氣體噴射噴嘴124係由連通至流體供給路123的噴嘴孔所構成，該噴嘴孔係由圓形的貫穿孔或橢圓形的貫穿孔所構成。氣體噴射噴嘴124係沿著本體部121的長度方向隔著預定間隔而形成複數個。
另一方面，噴霧器130係具備在本體部121內的上下方所形成的圓形孔所構成之流體供給路131、132，上側的流體供給路131係連接至純水源(未圖示)，而下側的流體供給路132係連通至上側的流體供給路131。上下側的流體供給路131、132係在本體部121的長度方向延伸至基端部。而且，下側的流體供給路132的下方係配置有噴嘴 133。噴嘴133係沿著本體部121的長度方向隔著預定間隔而配置有複數個。各噴嘴133係具有小直徑的噴嘴孔133h，且噴嘴孔133h係以與研磨墊102的表面(研磨面)102a大致正交的方式往下方延伸。從純水源被供給至上側的流體供給路131之純水，係經由下側的流體供給路132而被供給至噴嘴133。
如第13圖所示，將供給純水至噴嘴133之流體供給路分開成為上側的流體供給路131及下側的流體供給路132，而且將下側的流體供給路132的剖面積設定為比上側的流體供給路131的剖面積小。如此，將純水從上側的流體供給路131經由下側的流體供給路132而供給至噴嘴133，藉由以從小直徑的噴嘴孔133h噴射純水的方式構成，使從上側的流體供給路131經由下側的流體供給路132而到達噴嘴孔133h之流路剖面積慢慢地變窄，能夠使流體慢慢地收縮。藉此，不僅能夠減少流路損失，而且能夠使純水從噴嘴133有效率地噴吹至研磨墊102。
又，亦可從液體源供給純水等液體至上側的流體供給路131，且從氣體源供給氮(N2)氣等氣體至下側的流體供給路132，並且將液體與氣體在本體部121內所設置之混合空間混合之後，使氣液混合流體從噴嘴133噴射。
第14圖係第12圖的XIV-XIV線剖面圖。如第14圖所示，在本體部121內係形成有在本體部121的長度方向延伸之流體供給路123。流體供給路123係延伸至本體部121基端，且流體供給路123的開口端係被固定有具備壓縮空 氣供給口125a之接頭125。氣體噴射噴嘴124係沿著本體部121的長度方向隔著預定間隔而形成複數個。
而且，雖然第14圖係未圖示，噴霧器130之上下側的流體供給路131、132亦在本體部121的長度方向延伸。上側的流體供給路131延伸至本體部121基端，且上側的流體供給路131之開口端係被固定有具備純水供給口134a之接頭134。
又，亦可以將流體供給路123、131、132設作一個共同的流體供給路，且在一個流體供給路設置有氣體噴射噴嘴124及噴嘴133之構造，且能夠切換適當的流體供給源(壓縮空氣源、純水源等)及各噴嘴孔的開關之構造。
其次，針對在本體部121的一側部被固定之氣體噴射噴嘴用外罩135及被固定在本體部121的他側部之飛散防止外罩140，進行說明。
如第12圖所示，氣體噴射噴嘴用外罩135被安裝在本體部121的一側部，且氣體噴射噴嘴用外罩135係在本體部121的側方從前端部延伸至後端部。在氣體噴射噴嘴用外罩135的下表面係設置有複數個三角形狀的氣體方向調整板136(後述)。如第13圖所示，氣體噴射噴嘴用外罩135係在氣體噴射噴嘴124的少許上方被固定在本體部121，並且沿著氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向朝傾斜下方延伸。亦即，氣體噴射噴嘴用外罩135係從氣體噴射噴嘴124的少許上方的固定部135a朝傾斜下方延伸，且離固定部135a越遠越使其越接近研磨墊102的研磨面102a。但是， 氣體噴射噴嘴用外罩135的前端135e與研磨墊102的研磨面102a之間係存在有間隙G1，來確保被噴射的空氣(壓縮空氣)的流路。
又，如第12圖及第13圖所示，飛散防止外罩140係在氣體噴射噴嘴用外罩135的相反側的位置被安裝在本體部121。飛散防止外罩140係由前部外罩140a及後部外罩140b所構成，該前部外罩140a係在從本體部121的前端部至大致中央部的位置且在比本體部121下方延伸；而該後部外罩140b係在從本體部121的大致中央部至後端部的位置，在水平方向概略三角形狀地延伸之後，往下方延伸。但是，在飛散防止外罩140的下端140e與研磨墊102的研磨面102a之間係存在有間隙G2，來確保被噴射之純水的流路。又，亦可以設作後部外罩140b係在從本體部121前端部至後端部的位置，在水平方向延伸之形狀。
第15圖係顯示在氣體噴射噴嘴用外罩135的下表面所設置之氣體方向調整板136之圖。如第15圖所示，在氣體噴射噴嘴用外罩135的下表面，複數個三角形狀的氣體方向調整板136係隔著預定間隔而設置。各氣體方向調整板136係由朝向該研磨墊102而在垂直方向延伸之三角形狀的板狀體所構成。而且，氣體方向調整板136的下端136e與氣體噴射噴嘴用外罩135的前端135e係成為相同面，在氣體方向調整板T36的下端136e與研磨墊102的研磨面102a之間係存在有間隙G1。如此，藉由在氣體噴射噴嘴用外罩135的下表面設置有複數個氣體方向調整板136，能 夠調整(控制)使從氣體噴射噴嘴124所噴射的空氣(壓縮空氣)在預定方向流動。
在第12圖至第15圖所顯示之實施形態，係藉由在由樑狀構件所構成之本體部121內設置有墊溫度調整機構122及噴霧器130且將墊溫度調整機構122及噴霧器130以整體組件的方式形成，該墊溫度調整機構122係由流體供給路123及氣體噴射噴嘴124所構成；而該噴霧器130係由流體供給路131、流體供給路132及噴嘴133所構成。但是，藉由使用管路構成流體供給路123，且將氣體噴射噴嘴124使用被固定在流體供給路123之另外的噴嘴構成，來形成墊溫度調整機構122，又，藉由將流體供給路131及流體供給路132使用各自管路構成且以短管使該等管路連通來形成噴霧器130，該噴霧器130係使用在流體供給路132固定有噴嘴133之另外的噴嘴所構成，且藉由將該等墊溫度調整機構122及噴霧器130收容在外罩內，亦能夠將墊溫度調整機構122及噴霧器130以整體組件的方式形成。
第16圖係顯示墊調整裝置120的墊溫度調整機構122及噴霧器130的控制機器之斜視圖。如第16圖所示，在研磨台101的上表面係黏貼有研磨墊102。在研磨墊102的上方係配置有頂環110，且頂環110係保持基板W(參照第10圖)且能夠將基板W往研磨墊102推壓。墊溫度調整機構122係藉由壓縮空氣供給線145而連接至壓縮空氣源。藉由於壓縮空氣供給線145設置有壓力控制閥146，且從 壓縮空氣源所供給的壓縮空氣通過壓力控制閥146而能夠控制壓力及流量。壓力控制閥146係連接至溫度控制器147。壓縮空氣係可以是常溫，且亦可以冷卻至預定溫度。
如第16圖所示，在研磨墊102的上方係設置有檢測研磨墊102的表面溫度之放射型溫度計148。放射型溫度計148係被連接至溫度控制器147。溫度控制器147係能夠從控制研磨裝置的全體之CMP控制器輸入屬於研磨墊102的控制目標溫度之設定溫度。又，在溫度控制器147亦能夠直接輸入設定溫度。溫度控制器147係按照在溫度控制器147所輸入之研磨墊102的設定溫度與使用放射型溫度計148所檢測之研磨墊102的實際溫度之異而使用PID控制調整壓力控制閥146的閥開度，來控制從氣體噴射噴嘴124所噴射的壓縮空氣之流量。藉此，能夠將最合適流量的壓縮空氣從氣體噴射噴嘴124噴吹至研磨墊102的研磨面102a，且研磨墊102的研磨面102a的溫度係能夠被維持在溫度控制器147所設定的目標溫度(設定溫度)。
如第16圖所示，噴霧器130係藉由純水供給線149而連接至純水供給源。純水供給線149係設置有控制閥150。控制信號係從CMP控制器被輸入至控制閥150，來控制從噴嘴133(參照第13圖)所噴射的純水之流量。藉此，能夠將最合適流量的純水噴吹至研磨墊102的研磨面102a，來除去研磨墊上的異物(研磨墊渣、研磨液固著物等)。又，從噴嘴133噴射混合流體時，噴霧器130係亦能夠被連接至氣體源。
第17圖及第18圖係顯示墊溫度調整機構122的氣體噴射噴嘴124與研磨墊102的關係之圖，第17圖係示意平面圖，第18圖係示意側面圖，在第17圖及第18圖，噴霧器130係省略圖示。如第17圖所示，墊溫度調整機構122係具備在本體部121長度方向隔著預定間隔而配置之複數個氣體噴射噴嘴124(圖示例係安裝有8個噴嘴)。在研磨中，研磨墊102係在旋轉中心CT的周圍順時針方向地旋轉。在第17圖，從墊內側以1、2、3．．．8的上升順序對噴嘴進行附加號碼，例如，可以舉出第3號及第6號的2個氣體噴射噴嘴124作為例子而說明。亦即，通過第3號及第6號的2個氣體噴射噴嘴124的正下方之點P1、P2，描繪以CT為中心的同心圓C1、C2，並將在同心圓C1、C2上的點P1、P2之切線方向定義為該研磨墊的旋轉切線方向時，相對於研磨墊的旋轉切線方向，氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向係對墊中心側以預定角度(θ 1)傾斜。所謂氣體噴射方向，係指氣體從氣體噴射噴嘴口為扇狀地擴大之角度(氣體噴射角)的中心線方向。相對於研磨墊的旋轉切線方向，第3號及第6號的噴嘴以外之其他噴嘴亦同樣地往墊中心側以預定角度(θ 1)傾斜。而且、相對於研磨墊的旋轉切線方向，氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向角度(θ 1)，因與噴嘴冷卻能力之關係而設定為15°至35°(後述)。又，在此，雖說明了噴嘴為複數個之情況，但是噴嘴係亦可以是1個。
又，如第18圖所示，相對於研磨墊102的表面(研磨 面)102a，氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向不是垂直，而是往研磨台101的旋轉方向側以預定角度傾斜。相對於研磨墊102的表面(研磨面)102a之氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向角度，亦即，將研磨墊102的表面(研磨面)102a與氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向的構成角定義為氣體進入角度(θ 2)時，氣體進入角度(θ 2)係因與噴嘴冷卻能力之關係而設定為30°至50°(後述)。在此、所謂氣體噴射方向，係指氣體從氣體噴射噴嘴口為扇狀地擴大之角度(氣體噴射角)的中心線方向。
又，如第18圖所示，因為本體部121係能夠上下動地構成，所以本體部121的高度(H)係可變，能夠調節氣體噴射噴嘴124之距離研磨墊表面(研磨面)102a的高度。而且，雖然第17圖係圖示氣體噴射噴嘴124的個數為8個的情況，但是噴嘴的個數係能夠藉由使用插塞等將噴嘴孔關閉來調整，亦有2至3個的情況。噴嘴的個數係能夠按照用以將研磨墊102冷卻的冷卻能力而適當地選定。
第19A圖係顯示相對於研磨墊的旋轉切線方向，使氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向不傾斜的情況(θ 1=0°)及使對墊中心側傾斜的情況(θ 1=15°、θ 1=30°)之冷卻能力的圖表。在第19A圖，縱軸係表示無冷卻的墊溫度及使用噴嘴之有冷卻的墊溫度之差異(℃)，該差異係表示噴嘴的冷卻能力。如第19A圖所示，相對於研磨墊的旋轉切線方向，氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向角度(θ 1)越大時，冷卻能力有越提升的傾向。但是，採用角度(θ 1)為太 大時，因為漿體滴下狀態混亂，所以角度(θ t)係設為15°至35°的範圍為佳。
第19B圖係表示研磨墊102的表面(研磨面)102a與氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向的構成角之氣體進入角度(θ 2)為θ 2=30°、θ 2=50°、θ 2=70°時的冷卻能力之圖表。在第19B圖，縱軸係表示無冷卻的墊溫度與使用噴嘴之有冷卻的墊溫度之差，該差係表示噴嘴的冷卻能力。如第19B圖所顯示，氣體進入角度(θ 2)越大時，冷卻能力有越提升之傾向。但是，使角度(θ 2)為太大時，因為漿體滴下狀態混亂，所以角度(θ 2)係以設為30°至50°的範圍為佳。
其次，說明藉由控制從墊溫度調整機構122的從氣體噴射噴嘴124所噴射的空氣(壓縮空氣)的流動方向之氣體方向調整板136，而控制研磨墊102上的研磨液(漿體)的流動之方法。
第20A、20B、20C圖係用以說明從研磨液供給噴嘴103在研磨墊102上所滴下的研磨液(漿體)的流動之圖，第20A圖係斜視圖，第20B圖係平面圖，第20C圖係立面圖。
如第20A圖所示，研磨液(漿體)係從研磨液供給噴嘴103的前端滴下至研磨墊102的中心部。該滴下位置係頂環110的附近。如第20B圖所示，滴下至研磨墊102上之研磨液(漿體)係藉由研磨台101的旋轉之離心力而朝向該研磨墊102的外周側均勻地擴大。而且，如第20C圖所示，以大致均勻的膜厚度擴大至研磨墊102的研磨面102a的全 面，且往頂環110的下方流入。結果，研磨液(漿體)係均勻地遍及被頂環110保持之基板W的被研磨面的全面。
第21A、21B、21C圖係用以說明在頂環110及修整器117的雙方進行運轉的情況之從研磨液供給噴嘴103滴下至研磨墊102上的研磨液(漿體)的流動之圖，第21A圖係斜視圖，第21B圖係平面圖，第21C圖係立面圖。
如第21A圖所示，研磨液(漿體)係從研磨液供給噴嘴103的前端滴下至研磨墊102的中心部。該滴下位置係頂環110的附近。如第21B及21C圖所示，被滴下至研磨墊102上的研磨液係藉由研磨台101的旋轉之離心力而朝向該研磨墊102的外周側擴大，惟在研磨中，當進入使用修整器117之修整步驟時，在研磨液(漿體)的流動受到妨礙，且漿體膜厚度呈現混亂的狀態而往頂環110的下方流入。結果，研磨液(漿體)的量係依照基板W的被研磨面區域而產生過與不足，致使研磨狀態變為不安定。
因此，本發明係藉由在墊溫度調整機構122之氣體噴射噴嘴124及氣體方向調整板136而能夠控制研磨液(漿體)的流動。
第22A、22B、22C圖係說明藉由在墊溫度調整機構122之氣體噴射噴嘴124及氣體方向調整板136來控制研磨液(漿體)的流動的方法之示意圖，第22A圖係平面圖，第22B圖係立面圖，第22C圖係側面圖。如第22A圖所示，被滴下至研磨墊102上之研磨液係因研磨台101的旋轉之離心力而欲朝向該研磨墊102的外周側擴大，但是在研磨中進 入使用修整器117之修整步驟時，研磨液(漿體)的流動係受到妨礙，致使漿體膜厚度呈現混亂的狀態。因此，如第22A圖及22B圖所示，在研磨台101的旋轉方向中修整器117的下游側，係使用氣體方向調整板136來控制從氣體噴射噴嘴124所噴射的空氣(壓縮空氣)之流動方向。
在此，可舉出以位在研磨墊102的最內側之氣體方向調整板136作為例子而進行說明。描繪通過氣體方向調整板136的基端的正下方之點P3且以研磨墊102的旋轉中心CT作為中心之同心圓C3，將在同心圓C3上的點P3之切線方向定義為研磨墊的旋轉切線方向時，相對於研磨墊的旋轉切線方向，平板狀的氣體方向調整板136係對墊中心側以預定角度(θ 3)傾斜。將該角度(θ 3)定義為氣體引導角度時，在研磨中，該氣體引導角度(θ 3)係以調整在15°至45°的範圍為佳。其他的氣體方向調整板136之氣體引導角度(θ 3)亦同樣。
第22C圖係顯示使用氣體方向調整板136來控制空氣(壓縮空氣)的流動方向，能夠對漿體的流動賦予影響的狀態之圖，第22C圖的上方之圖係研磨墊102上的漿體膜厚度為呈現混亂狀態，藉由使用氣體方向調整板136控制空氣的流動，如第22C圖之下方的圖所示，漿體膜厚度係變為平順，亦即變為大致均勻。如此，依照本發明，藉由調整氣體方向調整板136的氣體引導角度(θ 3)，能夠使研磨墊102上之研磨液(漿體)的混亂緩和而使研磨液的膜厚度大致均勻。
在第22A、22B、22C圖所示的例子，係圖示使複數個氣體方向調整板136朝向相同方向的情況，但是亦可以藉由使複數個氣體方向調整板136各自朝向不同方向，來對漿體膜厚度賦予變化。
第23A、23B圖係顯示使複數個氣體方向調整板136各自朝向不同方向的情況之圖。第23A圖係顯示氣體方向調整板136的方向與漿體膜厚度的關係之示意圖，第23B圖係顯示研磨墊102上的研磨液(漿體)與被頂環110保持的基板W之關係之示意圖。
如第23A圖所示，藉由使複數個氣體方向調整板136各自朝向不同方向，能夠將從氣體噴射噴嘴124噴射的空氣(壓縮空氣)以各自朝向不同方向流動的方式控制。藉此，第23A圖的上方之圖係研磨墊102上的漿體膜厚度為均勻，但是如第23A圖的下側之圖所顯示，能夠對研磨墊102上的漿體膜厚度賦予變化。如此，藉由對漿體膜厚度賦予變化，如第23B圖所示，藉由使漿體膜厚度為較薄的部分對應基板W的中央部，且使漿體膜厚度為較厚的部分對應基板W的外周部，可使基板的外周部之研磨速度較基板的中央部之研磨速度能夠提高。又，相反地，藉由使漿體膜厚度為較薄的部分對應基板W的外周部，且使漿體膜厚度為較厚度的部分對應基板W的中央部，可使基板的中央部之研磨速度較基板的外周部之研磨速度能夠提升。
如此，依照本發明，藉由個別地調整氣體方向調整板136的氣體引導角度(θ 3)，來使漿體在基板邊緣或是中央 附近較多(或較少)地流動，能夠控制研磨速度及面向均勻性等。
第24A、24B、24C圖係顯示用以調整氣體方向調整板136的方向之機構之圖，第24A圖係顯示獨立地控制複數個氣體方向調整板136的氣體引導角度(θ 3)之機構之示意圖，第24B圖及第24C圖顯示將複數個氣體方向調整板136的氣體引導角度(θ 3)連動而控制之機構之示意圖。
在第24A圖所示的例子中，三角形的氣體方向調整板136的一邊係被固定在軸137，軸137的上端係被連結至伺服馬達或旋轉式引動器138。藉由該構成，使伺服馬達或旋轉式引動器138動作時，氣體方向調整板136係以軸137作為中心而搖動，能夠改變氣體方向調整板136的氣體引導角度(θ 3)。在第24A圖所示的例子，複數個氣體方向調整板136係能夠個別地使用伺服馬達或旋轉式引動器138來控制。又，亦可以代替伺服馬達或旋轉式引動器，使用手動使各軸137旋轉之後，予以螺住固定。
在第24B圖所示的例子，複數個氣體方向調整板136係各自被固定在軸137，且在各軸137的上端係被固定有小齒輪(pinion)151。而且複數個小齒輪151係咬合在單獨的齒條(rack)152，齒條152係被連結至汽缸或線性馬達或線性引動器153。藉由該構成，使汽缸或線性馬達或線性引動器153動作時，齒條152係前進或後退而小齒輪151係旋轉，且氣體方向調整板136係以軸137為中心而搖動，能夠改變氣體方向調整板136的氣體引導角度(θ 3)。在第 24B圖所示的例子，複數個氣體方向調整板136係連動而能夠被汽缸或線性馬達或線性引動器153控制。又，代替汽缸或伺服馬達或旋轉式引動器，亦可以使用手動操作齒條152之後，進行螺緊固定。
在第24C圖所示的例子，係省略氣體方向調整板136的圖示，而只有圖示驅動複數個軸137之機構。如第24C圖所示，複數個軸137係各自被連結至臂狀物161的一端部。複數個臂狀物161的他端部係透過連結銷162而被連結至連桿163。各軸137係移動受到管制而以只容許旋轉的方式被軸承等保持著。藉由該構成，使用汽缸或線性馬達或引動器(未圖示)等使連桿163直線往復運動時，因為複數個臂狀物161係以軸137作為搖動中心而搖動，故作為將軸137固定的部分之臂狀物161的端部側係旋轉。因此，軸137係在軸心的周圍旋轉且能夠改變氣體方向調整板136的氣體引導角度(θ 3)。
第25圖係顯示能夠調整氣體噴射噴嘴用外罩135的角度之例子之示意圖。在第12圖至14圖所示的例子，係將氣體噴射噴嘴用外罩135固定在本體部121，但是第25圖所示的例子，氣體噴射噴嘴用外罩135的端部係被固定在軸142。軸142係藉由從墊調整裝置120的本體部121(未圖示)延伸之2個托架143、143而能夠旋轉地被支撐著。又，軸142的端部係被連結至伺服馬達或旋轉式引動器144。藉由該構成，使伺服馬達或旋轉式引動器144動作時，氣體噴射噴嘴用外罩135係以軸142作為中心而搖動， 而能夠改變氣體噴射噴嘴用外罩135的上下方向之傾斜。藉此，能夠按照研磨墊102的表面(研磨面)102a與氣體噴射噴嘴124的氣體噴射方向的構成角之作為氣體進入角度(θ 2)(參照第18圖)而將氣體噴射噴嘴用外罩135的傾斜調整至最合適的傾斜。
例如，氣體噴射噴嘴124係固定且氣體的噴出方向係不能夠改變時或是被供給的氣體為一定流量時，藉由氣體噴射噴嘴用外罩135為可移動，能夠使朝向研磨墊102的表面102a之氣體的量變化而改變冷卻的強度。又，藉由氣體噴射噴嘴用外罩135為敞開，會使氣體噴射噴嘴用外罩135之引導氣體的功能喪失，藉由氣體噴射噴嘴用外罩135，能夠使氣體不會朝向研磨墊102的表面102a而流動，且藉由氣體方向調整板136能夠在漿體膜厚度增加改變的狀態下使漿體朝向頂環110流動。
而且，氣體噴射噴嘴用外罩135的內側之氣體方向調整板136的構成係如第12圖至15圖所示。
其次，說明藉由使用控制從墊溫度調整機構122的氣體噴射噴嘴124所噴射的空氣(壓縮空氣)的流動方向之氣體方向調整板136控制研磨墊102上的研磨液(漿體)的流動，來控制所消耗的漿體量之方法。
第26圖係顯示從研磨液供給噴嘴103被滴下至研磨墊102上之研磨液(漿體)流入頂環110的下方之後，從研磨墊102被排出的狀態之示意平面圖。此時，以能夠將被滴下至研磨墊102上之新鮮的漿體盡可能較多量地供給至被頂 環110保持之基板的被研磨面，且將在研磨使用完畢的舊漿體迅速地排出為佳。這是因為新鮮的漿體未被使用於研磨而被排掉時，漿體的消耗量増加，又，舊漿體殘留時會對研磨速度或和面內均勻性造成不良影響。
第27圖係顯示被滴下至研磨墊102上的新鮮漿體及使用完畢的漿體之流動之示意圖。如第27圖所顯示，雖然漿體係從研磨墊102的外周部被排出，但是在研磨台101的旋轉方向且在頂環110的正上游側，比較新的漿體的排出係較多，而在研磨台101的旋轉方向且頂環110的正下游側，比較舊的漿體的排出係較多。因而，能夠將從第27圖之點線所表示的區域A所排出的漿體使用於研磨時，能夠減低漿體消耗量。
因此，本發明係藉由氣體噴射噴嘴124及氣體方向調整板136，而能夠以消除或盡可能減少從區域A所排出的漿體的方式控制漿體的流動。
第28圖係用以說明藉由氣體噴射噴嘴124與氣體方向調整板136來控制漿體的流動之方法之示意平面圖。如第28圖所示，藉由調整相對於前述旋轉切線方向之屬於氣體方向調整板136的角度之氣體引導角度(θ 3)，以使從氣體噴射噴嘴124所噴射的空氣(壓縮空氣)的流動方向朝向研磨台101的內側，且使朝向該研磨墊102的外周側而流動的漿體朝向該研磨墊102的中心側流動之方式進行控制，來使漿體能夠殘留在研磨墊102上。藉此，能夠消除或盡可能減少從區域A所排出的漿體。
第29圖係顯示亦將氣體噴射噴嘴124及氣體方向調整板136設置在本體部121相反側，能夠促進研磨使用完畢的舊漿體的排出之例子之示意平面圖。如第29圖所示，將氣體噴射噴嘴124及氣體方向調整板136設置在本體部121兩側，且從本體部121的兩側的氣體噴射噴嘴124噴射空氣且使用本體部121兩側的氣體方向調整板136來控制空氣的流動。亦即，在研磨台101的旋轉方向，位於上游側的氣體噴射噴嘴124及氣體方向調整板136係對與研磨台101的旋轉方向相反側(相向之側)噴射空氣(壓縮空氣)而能夠控制空氣的流動。藉此，來謀求使空氣的流動方向朝向研磨台101的外周側而促進舊漿體的排出。亦即，將在研磨台101的旋轉方向且位於頂環110的下游側之研磨使用完畢的舊漿體，使用空氣及離心力排出。
另一方面，在研磨台101的旋轉方向且位在下游側之氣體噴射噴嘴124及氣體方向調整板136，係對研磨台101的旋轉方向噴射空氣而能夠控制空氣的流動。藉由調整氣體方向調整板136的氣體引導角度(θ 3)來使空氣的流動方向朝向研磨台101的內側，且以使朝向研磨墊102的外周側流動的漿體朝向該研磨墊102的中心側流動之方式控制，藉此，使漿體為殘留在研磨墊102上。結果，能夠消除或盡可能減少從第27圖所示的區域A所排出的漿體。如此，在調整從氣體噴射噴嘴124所噴射之冷卻空氣的風向而將舊漿體迅速地排出之同時，藉由使供給側的新漿體不會從研磨墊102流掉，能夠飛躍地削減漿體的消耗量。
在第20圖至第29圖所示的實施形態，係以使用空氣(壓縮空氣)來控制研磨墊102上的研磨液(漿體)的流動之情況為主而進行說明，但是，藉由從氣體噴射噴嘴124朝向研磨墊102噴射的空氣而將研磨墊102的研磨面102a的溫度控制在所需要的溫度，係與第10圖至第19圖所示的實施形態同樣。
其次，說明使用第10圖至第29圖所示的構成之研磨裝置而研磨該基板W之步驟的一例。
首先，將屬於研磨墊102的控制目標溫度之第1設定溫度設定在溫度控制器147。其次，確認將壓縮空氣供給至氣體噴射噴嘴124之供給壓力。該供給壓力在規定壓力以下時，係發出警告而中止以後對基板的處理，只有在供給壓力為規定壓力以上時，使用位於基板交接位置之頂環110將基板W從推動器等接收而吸附保持。然後，將使用頂環110吸附保持之基板W，從基板交接位置使其水平移動至研磨台101的正上方的研磨位置。
其次，開始使用放射型溫度計148監視研磨墊102的溫度。而後，從研磨液供給噴嘴103將研磨液(漿體)滴下至研磨墊102，且邊使頂環110旋轉、邊使其下降而使基板W的表面(被研磨面)接觸旋轉中的研磨墊102之研磨面102a。然後，解除使用頂環110吸附保持基板W而將基板W以第一研磨壓力推壓至研磨面102a。藉此，開始進行研磨基板上的金屬膜等之主研磨步驟。
前述主研磨步驟係從基板W接觸研磨面102a的時點 起，開始使用墊調整裝置120的墊溫度調整機構122來控制研磨墊102的溫度。又，採用不使研磨台101旋轉，而使基板W接觸研磨面102a的製程時，係開始研磨台101的旋轉之同時，使用墊溫度調整機構122開始控制研磨墊102的溫度。
亦即，溫度控制器147係按照預先設定的第1設定溫度與使用放射型溫度計148所檢測之研磨墊102的實際溫度之差異，而藉由PID控制調整壓力控制閥146的閥開度，來控制從氣體噴射噴嘴124所噴射的壓縮空氣的流量。藉此，將研磨墊102的溫度控制為預先求取之能夠得到最大研磨速度之第1設定溫度。該主研磨步驟係藉由高研磨壓力與研磨墊102冷卻之組合，能夠得到高研磨速度且能夠謀求縮短總研磨時間。
又，與上述製程並行，在使研磨液供給噴嘴103搖動而將研磨液(漿體)供給至研磨墊102上的最合適位置之同時，藉由使用氣體方向調整板136控制從氣體噴射噴嘴124所噴射的空氣的流動，來控制研磨墊102上之研磨液(漿體)的流動，能夠使朝向頂環110流動的漿體的膜厚度變為均勻且能夠得到面內均勻性。該主研磨步驟係在使用設置於研磨台101內的膜厚度測定器(未圖示)探測得知例如金屬膜等的濃厚已達到預定值時結束。
其次，進行精加工研磨步驟。在主研磨步驟後的精加工研磨步驟，因為係重視防止碟形凹陷和侵蝕等而提升段差特性，所以有必要控制研磨墊102的溫度。亦即，在溫 度控制器147設定與第1設定溫度不同的溫度之作為第2設定溫度。轉移至精加工研磨步驟時，係以研磨墊102為迅速地到達第2設定溫度的方式將藉由PID控制而控制流量的壓縮空氣噴吹至研磨墊102。例如，相較於主研磨步驟的第1設定溫度，精加工研磨步驟的第2設定溫度為較低時，在到達第2設定溫度之前，壓縮空氣的流量係以成為MAX(最大)的方式控制。如此進行而將研磨墊102的溫度控制為第2設定溫度且繼續研磨。因為該精加工研磨步驟係主要是使段差消除特性提升，所以按照必要使用比前述第一研磨壓力低的第二研磨壓力將基板W推壓在研磨面102a。又，與上述步驟並行，在使研磨液供給噴嘴103搖動而將研磨液(漿體)供給至研磨墊102上的最合適位置之同時，藉由使氣體噴射噴嘴124及氣體方向調整板136有活力地動作，使漿體較多(或較少)地流動至基板邊緣或是中央附近，來控制研磨速度及面內均勻性等。該精加工研磨步驟係例如研磨除去位於溝渠等以外的區域之多餘的金屬膜等，且在使用設置於研磨台101內之膜厚度測定器(未圖示)探測得知基底層的表面係完全地露出時結束。
其次，停止從氣體噴射噴嘴124噴出壓縮空氣，且停止從研磨液供給噴嘴103供給研磨液(漿體)之後，對研磨墊102供給純水且進行基板W的水拋光。然後，停止從氣體噴射噴嘴124噴出壓縮空氣，而在防止壓縮空氣接觸基板W的狀態下，使用頂環110將研磨後的基板W從研磨面102a拉開且吸附保持。又，隨後，因為基板W係從研 磨墊102分離，為了防止壓縮空氣接觸分離後的基板W的被研磨面致使基板W的被研磨面乾燥，所以保持在停止從氣體噴射噴嘴124噴出壓縮空氣之狀態。
其次，使吸附保持有基板W之頂環110上升，且使基板W從研磨位置水平移動至基板交接位置。然後，在基板交接位置將研磨後的基板W交接給推動器等。在研磨結束後，從噴霧器130的噴嘴133將純水(或氮與純水的混合流體)噴吹至研磨墊102的表面(研磨面)102a，來除去研磨墊上的異物(研磨墊渣、研磨液固著等)。在氣體噴射噴嘴124，係進行從洗淨噴嘴(未圖示)朝向在氣體噴射噴嘴124之特別是噴嘴開口部及其周邊部噴射洗淨液(水)來洗淨氣體噴射噴嘴124。藉此，能夠防止在氣體噴射噴嘴124所黏附的漿體等的污染掉落至研磨墊102上而對下一片基板處理造成不良影響。又，氣體噴射噴嘴用外罩135及氣體方向調整板136亦同樣地進行洗淨。此時，因為氣體噴射噴嘴用外罩135及氣體方向調整板136之內側係敞開，所以使用噴霧器130時，亦能夠洗淨氣體噴射噴嘴用外罩135的內側及氣體方向調整板136。
至此，已說明了本發明的實施形態，但是本發明係不被上述實施形態限定，在其技術思想的範圍內亦可使用各種不同形態來實施係自不待言。
1‧‧‧研磨台
1a‧‧‧台軸
2‧‧‧研磨墊
2a‧‧‧研磨面
3‧‧‧噴嘴
10‧‧‧研磨頭
11、13‧‧‧軸
12‧‧‧支撐臂狀物
20‧‧‧墊溫度調整裝置
21‧‧‧歧管
22‧‧‧氣體噴射噴嘴
50‧‧‧膜厚度測定器
W‧‧‧基板

Claims (11)

  1. 一種研磨方法，係邊朝向研磨台上的研磨墊噴射氣體來控制研磨墊的溫度、邊將研磨對象的基板往研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面者，其係：在設定屬於研磨墊的控制目標溫度之第1設定溫度之後，開始進行研磨墊的溫度控制且邊監視研磨墊的溫度與前述基板的膜厚邊進行基板的主研磨；在前述基板的膜厚到達預定的膜厚之後，變更前述研磨墊的設定溫度為第2設定溫度並進行前述基板的精加工研磨；在前述主研磨中研磨墊的溫度到達前述第1設定溫度的範圍之後，成為前述第1設定溫度的範圍外的時間連續而超過預先設定的預定時間之情況，或者，在前述精加工研磨中前述研磨墊的溫度到達前述第2設定溫度的範圍之後，成為前述第2設定溫度的範圍外的時間連續而超過預先設定的預定時間之情況，係判斷為研磨異常。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨方法，其中，前述第1設定溫度的範圍外係指前述第1設定溫度的上限值或下限值的範圍外，前述第2設定溫度的範圍外係指前述第2設定溫度的上限值或下限值的範圍外。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之研磨方法，其中，在判斷為該研磨異常時，係施行同步鎖定而不進行下一個基板之研磨。
  4. 一種研磨方法，係邊朝向研磨台上的研磨墊噴射氣體來控制研磨墊的溫度、邊將研磨對象的基板往研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面者，其係：在設定屬於研磨墊的控制目標溫度之第1設定溫度之後，開始進行研磨墊的溫度控制且邊監視研磨墊的溫度與前述基板的膜厚邊進行基板的主研磨；在前述基板的膜厚到達預定的膜厚之後，變更前述研磨墊的設定溫度為第2設定溫度並進行前述基板的精加工研磨；為了使研磨墊的溫度成為前述第1設定溫度或前述第2設定溫度而開始進行使前述研磨墊的溫度上升或下降的溫度控制且監視研磨墊的溫度，並將從前述溫度控制的開始時刻至經過預定時間之後研磨墊的溫度未達到前述第1設定溫度或前述第2設定溫度的情況判斷為研磨異常。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之研磨方法，其中，該溫度控制係以成為以預先設定之溫度作為中心之上限值及下限值的範圍內之方式進行PID控制，並且對該研磨墊噴吹經該PID控制之流量的壓縮空氣。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之研磨方法，其中，將該研磨墊的溫度以成為以預先設定之溫度作為中心之上限值及下限值的範圍內之方式進行控制，而該研磨墊的溫度之監視，係在作為從該溫度控制開始起至到達該下限值的時間而預先設定的時間經過時，比較該研 磨墊的溫度與該下限值，且於未到達該下限值的情況判斷為研磨異常。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之研磨方法，其中，將該研磨墊的溫度以成為以預先設定之溫度作為中心之上限值及下限值的範圍內之方式進行控制，而該研磨墊的溫度之監視，係將從該溫度控制開始起至到達該下限值為止的所需要時間進行計時，且將該所需要時間與作為從該溫度控制開始起至到達該下限值的時間而預先設定的時間進行比較，並且在所需要時間為較預先設定的時間長的情況判斷為研磨異常。
  8. 一種研磨方法，係邊朝向研磨台上的研磨墊噴射氣體來控制研磨墊的溫度、邊將研磨對象的基板往研磨墊推壓而研磨基板的被研磨面者，其係：在設定屬於研磨墊的控制目標溫度之第1設定溫度之後，開始進行研磨墊的溫度控制且邊監視研磨墊的溫度與前述基板的膜厚邊進行基板的主研磨；在前述基板的膜厚到達預定的膜厚之後，變更該研磨墊的設定溫度為第2設定溫度並進行前述基板的精加工研磨；從將前述第1設定溫度變更為前述第2設定溫度起至經過預定時間之後研磨墊的溫度未達到第2設定溫度之情況，係判斷為研磨異常。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之研磨方法，其中，將該研磨墊的溫度以成為以預先設定之溫度作為中心之上 限值及下限值的範圍內之方式進行控制，而該研磨墊的溫度之監視，係在作為從該溫度控制開始起至到達該下限值的時間而預先設定的時間經過時，比較該研磨墊的溫度與該下限值，且於未到達該下限值的情況判斷為研磨異常。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之研磨方法，其中，將該研磨墊的溫度以成為以預先設定之溫度作為中心之上限值及下限值的範圍內之方式進行控制，而該研磨墊的溫度之監視，係將從該溫度控制開始起至到達該下限值為止的所需要時間進行計時，且將該所需要時間與作為從該溫度控制開始起至到達該下限值的時間而預先設定的時間進行比較，並且在所需要時間為較預先設定的時間長的情況判斷為研磨異常。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之研磨方法，其中，在判斷為該研磨異常時，係施行同步鎖定而不進行下一個基板之研磨。
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