本發(fā)明涉及用于對(duì)晶片等基板的研磨所使用的研磨墊的表面溫度進(jìn)行調(diào)整的裝置和方法。

背景技術(shù)：

cmp(化學(xué)機(jī)械拋光，chemicalmechanicalpolishing)裝置在半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程中被使用于對(duì)晶片的表面進(jìn)行研磨的工序。在cmp裝置中，利用頂環(huán)保持晶片而使晶片旋轉(zhuǎn)，而且，將晶片按壓于旋轉(zhuǎn)的研磨臺(tái)上的研磨墊而對(duì)晶片的表面進(jìn)行研磨。在研磨過程中，向研磨墊供給研磨液(漿液)，晶片的表面在研磨液的化學(xué)的作用和研磨液所含有的磨粒的機(jī)械作用下而被平坦化。

晶片的研磨速度不僅依賴于研磨墊對(duì)晶片的研磨載荷，還依賴于研磨墊的表面溫度。其原因在于，研磨液對(duì)晶片的化學(xué)作用依賴于溫度。因而，在半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程中，為了提高晶片的研磨速度而進(jìn)一步保持恒定，重要的是將晶片研磨過程中的研磨墊的表面溫度保持為最佳的值。

因此，為了對(duì)研磨墊的表面溫度進(jìn)行調(diào)整，以往以來使用了墊溫度調(diào)整裝置。圖25是表示以往的墊溫度調(diào)整裝置的示意圖。如圖25所示，墊溫度調(diào)整裝置具備：墊接觸構(gòu)件111，其與研磨墊103的表面接觸；流體供給管112，其連接到墊接觸構(gòu)件111。流體供給管112分支成連接到熱水供給源的熱水供給管115和連接到冷水供給源的冷水供給管116，在熱水供給管115和冷水供給管116分別安裝有熱水閥120和冷水閥121。通過使熱水閥120和冷水閥121中的任一個(gè)關(guān)閉，將熱水或冷水的任一個(gè)選擇性地向墊接觸構(gòu)件111供給。

圖26是表示熱水閥120、冷水閥121的動(dòng)作以及研磨墊103的表面溫度的變化的圖。熱水閥120和冷水閥121基于研磨墊103的表面溫度而被操作。即，若研磨墊103的表面溫度超過預(yù)先設(shè)定好的上限值，則關(guān)閉熱水閥120，且打開冷水閥121。同樣地，若研磨墊103的表面溫度低于預(yù)先設(shè)定好的下限值，則關(guān)閉冷水閥121，且打開熱水閥120。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2015-044245號(hào)公報(bào)

然而，即使向墊接觸構(gòu)件111供給的液體從熱水切換成冷水，在墊接觸構(gòu)件111和流體供給管112也殘留有熱水，因此，直到墊接觸構(gòu)件111冷卻為止需要一段時(shí)間。同樣地，即使向墊接觸構(gòu)件111供給的液體從冷水切換成熱水，直到墊接觸構(gòu)件111變熱為止需要一段時(shí)間。因此，研磨墊103的表面溫度的變化產(chǎn)生較大的過沖和下沖。作為結(jié)果，研磨墊103的表面溫度大幅度變動(dòng)。

圖27是表示研磨墊103的目標(biāo)溫度設(shè)定成60℃時(shí)的研磨墊103的表面溫度的變化的曲線圖。如圖27所示，研磨墊103的表面溫度以約20℃的幅度大幅度變化。圖28是表示對(duì)pid控制的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整之后的、研磨墊103的表面溫度的變化的曲線圖。在該情況下，研磨墊103的表面溫度也以某一程度的幅度變化。而且，圖29是表示在對(duì)pid控制的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整之后使目標(biāo)溫度從60℃變更成50℃的情況下的、研磨墊103的表面溫度的變化的曲線圖。如圖29所示，研磨墊103的表面溫度再次大幅度變化。

這樣，在以往的墊溫度調(diào)整裝置中，存在如下問題：在晶片的研磨過程中，研磨墊103的表面溫度大幅度變動(dòng)，無法獲得所期望的研磨速度(也稱為去除速度)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)⒀心|的表面溫度保持為所期望的目標(biāo)溫度的裝置和方法。

用于解決課題的手段

為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明的一方式是一種用于對(duì)研磨墊的表面溫度進(jìn)行調(diào)整的裝置，其特征在于，該裝置具備：墊接觸構(gòu)件，其能夠與所述研磨墊的表面接觸，且在內(nèi)部形成有加熱流路和冷卻流路；加熱液供給管，其連接到所述加熱流路；冷卻液供給管，其連接到所述冷卻流路；第一流量控制閥，其安裝于所述加熱液供給管；第二流量控制閥，其安裝于所述冷卻液供給管；墊溫度測(cè)定器，其對(duì)所述研磨墊的表面溫度進(jìn)行測(cè)定；以及閥控制部，其基于所述研磨墊的表面溫度對(duì)所述第一流量控制閥和所述第二流量控制閥進(jìn)行操作。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述加熱流路和所述冷卻流路彼此鄰接地延伸，且呈螺旋狀延伸。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述加熱流路和所述冷卻流路沿著所述研磨墊的周向排列。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述加熱流路和所述冷卻流路相對(duì)于所述研磨墊的半徑方向?qū)ΨQ。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述閥控制部決定為了消除目標(biāo)溫度與所述研磨墊的表面溫度之差所需要的所述第一流量控制閥的操作量和所述第二流量控制閥的操作量。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，在將所述第一流量控制閥和所述第二流量控制閥各自的操作量以0％～100％的數(shù)值表示時(shí)，所述閥控制部通過從100％減去所述第一流量控制閥和所述第二流量控制閥中的一方的操作量，來決定所述第一流量控制閥和所述第二流量控制閥中的另一方的操作量。

本發(fā)明的一方式是用于對(duì)研磨墊的表面溫度進(jìn)行調(diào)整的方法，其特征在于，在該方法中，一邊使墊接觸構(gòu)件與所述研磨墊的表面接觸，一邊使加熱液和冷卻液分別同時(shí)在形成于所述墊接觸構(gòu)件內(nèi)的加熱流路和冷卻流路流動(dòng)，基于所述研磨墊的表面溫度來獨(dú)立地控制加熱液的流量和冷卻液的流量。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，加熱液的流量和冷卻液的流量的總合維持恒定。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，所述加熱流路和所述冷卻流路彼此鄰接地延伸，且呈螺旋狀延伸。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，加熱液僅在墊接觸構(gòu)件的加熱流路流動(dòng)，冷卻液僅在冷卻流路流動(dòng)?；谘心|的表面溫度控制加熱液和冷卻液各自的流量。這樣，不是進(jìn)行熱水和冷水的切換，而是利用各自專用的供給管供給加熱液和冷卻液，且對(duì)流量進(jìn)行控制，從而可進(jìn)行模擬的溫度控制。因而，能夠?qū)⒀心|的表面溫度穩(wěn)定地維持在目標(biāo)溫度。

附圖說明

圖1是表示研磨裝置的示意圖。

圖2是表示墊接觸構(gòu)件的水平剖視圖。

圖3是表示研磨墊上的墊接觸構(gòu)件與頂環(huán)之間的位置關(guān)系的俯視圖。

圖4是表示第一流量控制閥及第二流量控制閥的操作量與流量之間的關(guān)系的曲線圖。

圖5是說明閥控制部的動(dòng)作的圖。

圖6是表示墊表面溫度的變化和各閥的狀態(tài)的曲線圖。

圖7是表示墊接觸構(gòu)件的其他實(shí)施方式的水平剖視圖。

圖8是表示圖7所示的墊接觸構(gòu)件與頂環(huán)之間的位置關(guān)系的俯視圖。

圖9是表示墊接觸構(gòu)件的又一實(shí)施方式的水平剖視圖。

圖10是表示圖9所示的墊接觸構(gòu)件與頂環(huán)之間的位置關(guān)系的俯視圖。

圖11是表示墊接觸構(gòu)件的又一實(shí)施方式的水平剖視圖。

圖12是表示圖11所示的墊接觸構(gòu)件與頂環(huán)之間的位置關(guān)系的俯視圖。

圖13是表示墊接觸構(gòu)件的又一實(shí)施方式的水平剖視圖。

圖14是表示圖13所示的墊接觸構(gòu)件與頂環(huán)之間的位置關(guān)系的俯視圖。

圖15是表示使具有圖2所示的渦旋狀的加熱流路和冷卻流路的墊接觸構(gòu)件接觸到研磨墊時(shí)的墊表面溫度的變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖16是表示使具有圖11所示的呈半圓狀延伸的加熱流路和冷卻流路的墊接觸構(gòu)件接觸到研磨墊時(shí)的墊表面溫度的變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖17是表示使具有圖13所示的鋸齒狀的加熱流路和冷卻流路的墊接觸構(gòu)件接觸到研磨墊時(shí)的墊表面溫度的變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖18是表示使具有圖2所示的渦旋狀的加熱流路和冷卻流路的墊接觸構(gòu)件接觸到研磨墊時(shí)的墊表面溫度的分布的曲線圖。

圖19是表示使具有圖11所示的呈半圓狀延伸的加熱流路和冷卻流路的墊接觸構(gòu)件接觸到研磨墊時(shí)的墊表面溫度的分布的曲線圖。

圖20是表示使具有圖13所示的鋸齒狀的加熱流路和冷卻流路的墊接觸構(gòu)件接觸到研磨墊時(shí)的墊表面溫度的分布的曲線圖。

圖21是說明使用墊溫度調(diào)整裝置來對(duì)晶片進(jìn)行研磨的一實(shí)施方式的圖。

圖22是表示墊溫度調(diào)整裝置的其他實(shí)施方式的圖。

圖23是表示墊溫度調(diào)整裝置的又一實(shí)施方式的圖。

圖24是表示墊溫度調(diào)整裝置的又一實(shí)施方式的圖。

圖25是表示以往的墊溫度調(diào)整裝置的示意圖。

圖26是表示熱水閥的動(dòng)作、冷水閥的動(dòng)作以及研磨墊的表面溫度的變化的圖。

圖27是表示將研磨墊的目標(biāo)溫度設(shè)定成60℃時(shí)的研磨墊的表面溫度的變化的曲線圖。

圖28是表示對(duì)pid控制的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整之后的研磨墊的表面溫度的變化的曲線圖。

圖29是表示在對(duì)pid控制的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整之后將目標(biāo)溫度從60℃變更成50℃的情況下的研磨墊的表面溫度的變化的曲線圖。

符號(hào)說明

1頂環(huán)

2研磨臺(tái)

3研磨墊

4研磨液供給噴嘴

5墊溫度調(diào)整裝置

11墊接觸構(gòu)件

30液體供給系統(tǒng)

31加熱液供給罐

32加熱液供給管

33加熱液返回管

39墊溫度測(cè)定器

40閥控制部

41第一開閉閥

42第一流量控制閥

51冷卻液供給管

52冷卻液排出管

55第二開閉閥

56第二流量控制閥

61加熱流路

62冷卻流路

64圓弧流路

65傾斜流路

71滑動(dòng)機(jī)構(gòu)

81第一分支管

82第一分支閥

84第二分支管

90溫度檢測(cè)器

具體實(shí)施方式

以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖1是表示研磨裝置的示意圖。如圖1所示，研磨裝置具備：頂環(huán)1，其對(duì)作為基板的一個(gè)例子的晶片w進(jìn)行保持并使晶片w旋轉(zhuǎn)；研磨臺(tái)2，其對(duì)研磨墊3進(jìn)行支承；研磨液供給噴嘴4，其向研磨墊3的表面供給研磨液(例如漿液)；以及墊溫度調(diào)整裝置5，其對(duì)研磨墊3的表面溫度進(jìn)行調(diào)整。研磨墊3的表面(上表面)構(gòu)成對(duì)晶片w進(jìn)行研磨的研磨面。

頂環(huán)1可沿著鉛垂方向移動(dòng)，且可以其軸心為中心向由箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)。晶片w利用真空吸附等保持于頂環(huán)1的下表面。研磨臺(tái)2與馬達(dá)(未圖示)連結(jié)，可向由箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，頂環(huán)1和研磨臺(tái)2向相同的方向旋轉(zhuǎn)。研磨墊3粘貼于研磨臺(tái)2的上表面。

晶片w的研磨可如以下那樣進(jìn)行。要研磨的晶片w被頂環(huán)1保持，進(jìn)一步利用頂環(huán)1旋轉(zhuǎn)。另一方面，研磨墊3與研磨臺(tái)2一起旋轉(zhuǎn)。在該狀態(tài)下，從研磨液供給噴嘴4向研磨墊3的表面供給研磨液，而且，晶片w的表面被頂環(huán)1按壓于研磨墊3的表面(即研磨面)。晶片w的表面在研磨液的存在下通過與研磨墊3之間的滑動(dòng)接觸而被研磨。晶片w的表面在研磨液的化學(xué)作用和研磨液所含有的磨粒的機(jī)械作用下而被平坦化。

墊溫度調(diào)整裝置5具備:墊接觸構(gòu)件11，其可與研磨墊3的表面接觸；液體供給系統(tǒng)30，其將溫度調(diào)整了的加熱液和冷卻液向墊接觸構(gòu)件11供給。該液體供給系統(tǒng)30具備：作為加熱液供給源的加熱液供給罐31，其貯存溫度調(diào)整了的加熱液；加熱液供給管32和加熱液返回管33，其將加熱液供給罐31和墊接觸構(gòu)件11連結(jié)。加熱液供給管32的一端部和加熱液返回管33的一端部與加熱液供給罐31連接，另一端部與墊接觸構(gòu)件11連接。

溫度調(diào)整了的加熱液從加熱液供給罐31經(jīng)由加熱液供給管32向墊接觸構(gòu)件11供給，在墊接觸構(gòu)件11內(nèi)流動(dòng)，然后，從墊接觸構(gòu)件11經(jīng)由加熱液返回管33返回加熱液供給罐31。這樣，加熱液在加熱液供給罐31與墊接觸構(gòu)件11之間循環(huán)。加熱液供給罐31具有加熱器(未圖示)，加熱液被加熱器加熱成預(yù)定的溫度。

在加熱液供給管32安裝有第一開閉閥41和第一流量控制閥42。第一流量控制閥42配置于墊接觸構(gòu)件11與第一開閉閥41之間。第一開閉閥41是不具有流量調(diào)整功能的閥，而第一流量控制閥42是具有流量調(diào)整功能的閥。

液體供給系統(tǒng)30還具備連接到墊接觸構(gòu)件11的冷卻液供給管51和冷卻液排出管52。冷卻液供給管51與在設(shè)置有研磨裝置的工廠設(shè)置的冷卻液供給源(例如、冷水供給源)連接。冷卻液經(jīng)由冷卻液供給管51向墊接觸構(gòu)件11供給，在墊接觸構(gòu)件11內(nèi)流動(dòng)，然后，從墊接觸構(gòu)件11經(jīng)由冷卻液排出管52排出。在一實(shí)施方式中，也可以是，使在墊接觸構(gòu)件11內(nèi)流動(dòng)的冷卻液經(jīng)由冷卻液排出管52返回冷卻液供給源。

在冷卻液供給管51安裝有第二開閉閥55和第二流量控制閥56。第二流量控制閥56配置于墊接觸構(gòu)件11與第二開閉閥55之間。第二開閉閥55是不具有流量調(diào)整功能的閥，而第二流量控制閥56是具有流量調(diào)整功能的閥。

墊溫度調(diào)整裝置5還具備：墊溫度測(cè)定器39，其對(duì)研磨墊3的表面溫度(以下有時(shí)稱為墊表面溫度)進(jìn)行測(cè)定；閥控制部40，其基于由墊溫度測(cè)定器39測(cè)定出的墊表面溫度而對(duì)第一流量控制閥42和第二流量控制閥56進(jìn)行操作。第一開閉閥41和第二開閉閥55通常打開。作為墊溫度測(cè)定器39，能夠使用能夠以非接觸方式對(duì)研磨墊3的表面溫度進(jìn)行測(cè)定的輻射溫度計(jì)。

墊溫度測(cè)定器39以非接觸方式對(duì)研磨墊3的表面溫度進(jìn)行測(cè)定，將其測(cè)定值向閥控制部40發(fā)送。閥控制部40以墊表面溫度維持在預(yù)先設(shè)定好的目標(biāo)溫度的方式基于測(cè)定出的墊表面溫度對(duì)第一流量控制閥42和第二流量控制閥56進(jìn)行操作，從而對(duì)加熱液的流量和冷卻液的流量進(jìn)行控制。第一流量控制閥42和第二流量控制閥56按照來自閥控制部40的控制信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)向墊接觸構(gòu)件11供給的加熱液的流量和冷卻液的流量進(jìn)行調(diào)整。在墊接觸構(gòu)件11中流動(dòng)的加熱液和冷卻液與研磨墊3之間進(jìn)行換熱，由此，墊表面溫度變化。

利用這樣的反饋控制，研磨墊3的表面溫度(墊表面溫度)被維持在預(yù)定的目標(biāo)溫度。作為閥控制部40，能夠使用pid控制器。研磨墊3的目標(biāo)溫度可根據(jù)晶片w的種類或研磨工藝決定，決定好的目標(biāo)溫度預(yù)先輸入閥控制部40。

為了將墊表面溫度維持在預(yù)定的目標(biāo)溫度，在晶片w的研磨過程中，墊接觸構(gòu)件11與研磨墊3的表面(即研磨面)接觸。在本說明書中，墊接觸構(gòu)件11與研磨墊3的表面接觸的方式不僅包括墊接觸構(gòu)件11與研磨墊3的表面直接接觸的方式，還包括在研磨液(漿液)存在于墊接觸構(gòu)件11與研磨墊3的表面之間的狀態(tài)下墊接觸構(gòu)件11與研磨墊3的表面接觸的方式。在任一方式中，在墊接觸構(gòu)件11中流動(dòng)的加熱液和冷卻液與研磨墊3之間都進(jìn)行換熱，由此，墊表面溫度被控制。

作為向墊接觸構(gòu)件11供給的加熱液，可使用熱水。熱水被加熱液供給罐31的加熱器加熱到例如約80℃。在使研磨墊3的表面溫度更迅速地上升的情況下，也可以將硅油用作加熱液。在將硅油用作加熱液的情況下，硅油被加熱液供給罐31的加熱器加熱到100℃以上(例如約120℃)。作為向墊接觸構(gòu)件11供給的冷卻液，可使用冷水或硅油。在將硅油用作冷卻液的情況下，使作為冷卻液供給源的冷機(jī)與冷卻液供給管51連接，通過將硅油冷卻到0℃以下，而能夠?qū)⒀心|3迅速地冷卻。作為冷水，能夠使用純水。為了冷卻純水而生成冷水，也可以使用冷機(jī)作為冷卻液供給源。在該情況下，也可以是，使在墊接觸構(gòu)件11內(nèi)流動(dòng)的冷水經(jīng)由冷卻液排出管52返回冷機(jī)。

加熱液供給管32和冷卻液供給管51是完全獨(dú)立的配管。因而，加熱液和冷卻液不會(huì)混合，可同時(shí)向墊接觸構(gòu)件11供給。加熱液返回管33和冷卻液排出管52也是完全獨(dú)立的配管。因而，加熱液不會(huì)與冷卻液混合，就返回加熱液供給罐31，冷卻液不會(huì)與加熱液混合就被排出，或返回冷卻液供給源。

接著，參照?qǐng)D2說明墊接觸構(gòu)件11。圖2是表示墊接觸構(gòu)件11的水平剖視圖。如圖2所示，墊接觸構(gòu)件11具有在其內(nèi)部形成的加熱流路61和冷卻流路62。加熱流路61和冷卻流路62彼此鄰接地(彼此并列地)延伸，且呈螺旋狀延伸。在本實(shí)施方式中，加熱流路61比冷卻流路62短。

加熱液供給管32與加熱流路61的入口61a連接，加熱液返回管33與加熱流路61的出口61b連接。冷卻液供給管51與冷卻流路62的入口62a連接，冷卻液排出管52與冷卻流路62的出口62b連接。加熱流路61的入口61a和冷卻流路62的入口62a位于墊接觸構(gòu)件11的周緣部，加熱流路61的出口61b和冷卻流路62的出口62b位于墊接觸構(gòu)件11的中心部。因而，加熱液和冷卻液從墊接觸構(gòu)件11的周緣部朝向中心部呈螺旋狀流動(dòng)。加熱流路61和冷卻流路62完全分離，加熱液和冷卻液不會(huì)在墊接觸構(gòu)件11內(nèi)混合。

圖3是表示研磨墊3上的墊接觸構(gòu)件11與頂環(huán)1之間的位置關(guān)系的俯視圖。墊接觸構(gòu)件11在從上方觀察時(shí)是圓形，墊接觸構(gòu)件11的直徑比頂環(huán)1的直徑小。從研磨墊3的旋轉(zhuǎn)中心到墊接觸構(gòu)件11的中心的距離與從研磨墊3的旋轉(zhuǎn)中心到頂環(huán)1的中心的距離相同。加熱流路61和冷卻流路62彼此鄰接，因此，加熱流路61和冷卻流路62不僅沿著研磨墊3的徑向排列，而且沿著研磨墊3的周向排列。因而，在研磨臺(tái)2和研磨墊3旋轉(zhuǎn)期間，與墊接觸構(gòu)件11接觸的研磨墊3與加熱液和冷卻液雙方進(jìn)行換熱。

閥控制部40構(gòu)成為，決定為了消除預(yù)先設(shè)定好的目標(biāo)溫度與測(cè)定出的研磨墊3的表面溫度之差所需要的第一流量控制閥42的操作量和第二流量控制閥56的操作量。換言之，第一流量控制閥42的操作量和第二流量控制閥56的操作量是閥開度。第一流量控制閥42的操作量與加熱液的流量成比例，第二流量控制閥56的操作量與冷卻液的流量成比例。優(yōu)選的是，如圖4所示，第一流量控制閥42的操作量與加熱液的流量成正比，第二流量控制閥56的操作量與冷卻液的流量成正比。

圖5是說明閥控制部40的動(dòng)作的圖。構(gòu)成為，在第一流量控制閥42和第二流量控制閥56各自的操作量以0％～100％的數(shù)值表示時(shí)，閥控制部40通過從100％減去第一流量控制閥42的操作量，來決定第二流量控制閥56的操作量。在一實(shí)施方式中，也可以是，閥控制部40通過從100％減去第二流量控制閥56的操作量，來決定第一流量控制閥42的操作量。

第一流量控制閥42的操作量是100％表示第一流量控制閥42全開，第一流量控制閥42的操作量是0％表示第一流量控制閥42完全關(guān)閉。同樣地，第二流量控制閥56的操作量是100％表示第二流量控制閥56全開，第二流量控制閥56的操作量是0％表示第二流量控制閥56完全關(guān)閉。

第一流量控制閥42的操作量是100％時(shí)的加熱液的流量與第二流量控制閥56的操作量是100％時(shí)的冷卻液的流量相同。因而，通過第一流量控制閥42的加熱液的流量和通過第二流量控制閥56的冷卻液的流量的合計(jì)始終恒定。

圖6是表示墊表面溫度的變化和各閥的狀態(tài)的曲線圖。如圖6所示，以第一流量控制閥42的操作量和第二流量控制閥56的操作量的總合成為100％的方式操作第一流量控制閥42和第二流量控制閥56。這樣，加熱液的流量和冷卻液的流量的總合保持恒定，因此，可防止墊表面溫度的波動(dòng)。

根據(jù)本實(shí)施方式，加熱液僅在墊接觸構(gòu)件11的加熱流路61流動(dòng)，冷卻液僅在冷卻流路62流動(dòng)。加熱液和冷卻液各自的流量可基于研磨墊3的表面溫度被控制。也就是說，第一流量控制閥42和第二流量控制閥56基于研磨墊3的表面溫度與目標(biāo)溫度之差來動(dòng)作。因而，能夠?qū)⒀心|3的表面溫度穩(wěn)定地維持于目標(biāo)溫度。

圖7是表示墊接觸構(gòu)件11的其他實(shí)施方式的水平剖視圖，圖8是表示圖7所示的墊接觸構(gòu)件11與頂環(huán)1之間的位置關(guān)系的俯視圖。與圖2所示的實(shí)施方式相同，加熱流路61和冷卻流路62彼此鄰接地(彼此并列地)延伸，且呈螺旋狀延伸。而且，加熱流路61和冷卻流路62具有點(diǎn)對(duì)稱的形狀，彼此具有相同的長(zhǎng)度。

圖9是表示墊接觸構(gòu)件11的又一實(shí)施方式的水平剖視圖，圖10是表示圖9所示的墊接觸構(gòu)件11與頂環(huán)1之間的位置關(guān)系的俯視圖。與圖2所示的實(shí)施方式相同，加熱流路61和冷卻流路62彼此鄰接地(彼此并列地)延伸，且呈螺旋狀延伸。而且，加熱流路61和冷卻流路62具有點(diǎn)對(duì)稱的形狀，彼此具有相同的長(zhǎng)度。

如圖9所示，加熱流路61和冷卻流路62分別基本上由曲率恒定的多個(gè)圓弧流路64和將這些圓弧流路64連結(jié)的多個(gè)傾斜流路65構(gòu)成。鄰接的兩個(gè)圓弧流路64由各傾斜流路65連結(jié)起來。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒓訜崃髀?1和冷卻流路62各自的最外周部配置于墊接觸構(gòu)件11的最外周部。也就是說，由墊接觸構(gòu)件11的下表面構(gòu)成的墊接觸面的大致整體位于加熱流路61的下方和冷卻流路62的下方，加熱液和冷卻液能夠?qū)ρ心|3的表面迅速地進(jìn)行加熱和冷卻。

圖11是表示墊接觸構(gòu)件11的又一實(shí)施方式的水平剖視圖，圖12是表示圖11所示的墊接觸構(gòu)件11與頂環(huán)1之間的位置關(guān)系的俯視圖。加熱流路61和冷卻流路62分別由配置于半圓區(qū)域內(nèi)的復(fù)雜的流路構(gòu)成。加熱流路61和冷卻流路62以研磨墊3的半徑方向?yàn)橹行膶?duì)稱。加熱流路61和冷卻流路62沿著研磨墊3的周向排列。因而，在研磨臺(tái)2旋轉(zhuǎn)時(shí)，配置加熱流路61和冷卻流路62的兩個(gè)半圓區(qū)域與研磨墊3的表面內(nèi)的同一區(qū)域接觸。

圖13是表示墊接觸構(gòu)件11的又一實(shí)施方式的水平剖視圖，圖14是表示圖13所示的墊接觸構(gòu)件11與頂環(huán)1之間的位置關(guān)系的俯視圖。加熱流路61和冷卻流路62彼此鄰接地(彼此并列地)延伸，且呈鋸齒延伸。而且，加熱流路61和冷卻流路62具有點(diǎn)對(duì)稱的形狀，彼此具有相同的長(zhǎng)度。在本實(shí)施方式中，加熱流路61和冷卻流路62也沿著研磨墊3的周向排列。

圖15是表示使具有圖2所示的渦旋狀的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11接觸到研磨墊3時(shí)的墊表面溫度的變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在該實(shí)驗(yàn)中，以第一流量控制閥42的操作量和第二流量控制閥56的操作量的總合成為100％的方式對(duì)第一流量控制閥42和第二流量控制閥56進(jìn)行了操作。目標(biāo)溫度是40℃、50℃、60℃。從圖15可知，研磨墊3的表面溫度不伴隨著較大的波動(dòng)，維持到各目標(biāo)溫度。

圖16是表示使具有圖11所示的呈半圓狀延伸的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11接觸到研磨墊3時(shí)的墊表面溫度的變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在該實(shí)驗(yàn)中，也以第一流量控制閥42的操作量和第二流量控制閥56的操作量的總合成為100％的方式對(duì)第一流量控制閥42和第二流量控制閥56進(jìn)行了操作。目標(biāo)溫度是40℃、50℃、60℃。從圖16可知，研磨墊3的表面溫度不伴隨著較大的波動(dòng)，維持到各目標(biāo)溫度。

圖17是表示使具有圖13所示的鋸齒狀的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11接觸到研磨墊3時(shí)的墊表面溫度的變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在該實(shí)驗(yàn)中，也以第一流量控制閥42的操作量和第二流量控制閥56的操作量的總合成為100％的方式對(duì)第一流量控制閥42和第二流量控制閥56進(jìn)行了操作。目標(biāo)溫度是40℃、50℃、60℃。從圖17可知，研磨墊3的表面溫度不伴隨著較大的波動(dòng)，維持到各目標(biāo)溫度。

接著，說明對(duì)墊表面溫度的均勻性進(jìn)行了研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖18是表示使具有圖2所示的渦旋狀的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11接觸到研磨墊3時(shí)的墊表面溫度的分布的曲線圖。圖19是表示使具有圖11所示的呈半圓狀延伸的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11接觸到研磨墊3時(shí)的墊表面溫度的分布的曲線圖。圖20是表示使具有圖13所示的鋸齒狀的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11接觸到研磨墊3時(shí)的墊表面溫度的分布的曲線圖。在圖18～圖20中，墊表面溫度的分布表示研磨墊3的半徑方向的分布。

以全部相同的條件實(shí)施了圖18～圖20所示的實(shí)驗(yàn)。研磨墊3的表面的目標(biāo)溫度是55℃。從研磨臺(tái)2的中心到墊接觸構(gòu)件11的中心的距離與從研磨臺(tái)2的中心到頂環(huán)1的中心的距離相同。從圖18～圖20所示的實(shí)驗(yàn)可知，關(guān)于墊表面溫度的均勻性，具有呈半圓狀延伸的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11比具有渦旋狀的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11良好，具有渦旋狀的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11比具有鋸齒狀的加熱流路61和冷卻流路62的墊接觸構(gòu)件11良好。

接著，參照?qǐng)D21說明使用墊溫度調(diào)整裝置5來對(duì)晶片w進(jìn)行研磨的一實(shí)施方式。在以下說明的實(shí)施方式中，在晶片w的研磨過程中，使研磨墊3的表面的目標(biāo)溫度從第一目標(biāo)溫度向第二目標(biāo)溫度變化，但在一實(shí)施方式中，也可以在晶片w的研磨過程中將目標(biāo)溫度維持恒定。

在本實(shí)施方式中，在開始晶片w的研磨之前，使墊接觸構(gòu)件11與研磨墊3的表面(研磨面)接觸，預(yù)先對(duì)研磨墊3的表面進(jìn)行加熱(預(yù)加熱工序)。在該預(yù)加熱工序中，研磨墊3的表面的目標(biāo)溫度被設(shè)定為最大值。若墊表面溫度超過第一目標(biāo)溫度，則研磨墊3的表面的目標(biāo)溫度從最大值切換成第一目標(biāo)溫度。第一目標(biāo)溫度是比最大值低的溫度。而且，晶片w與研磨墊3的表面接觸，開始晶片w的研磨(第一研磨工序)。研磨墊3的表面在晶片w的研磨開始之前被預(yù)先加熱，因此，能夠以較高的研磨速度開始晶片w的研磨。

在開始第一研磨工序后經(jīng)過了規(guī)定的時(shí)間時(shí)，或晶片w的膜厚達(dá)到規(guī)定的值時(shí)，保持晶片w與研磨墊3接觸著的狀態(tài)，研磨墊3的表面的目標(biāo)溫度從第一目標(biāo)溫度變成第二目標(biāo)溫度。在研磨墊3的表面溫度維持在第二目標(biāo)溫度的狀態(tài)下，晶片w被研磨(第二研磨工序)。

根據(jù)本實(shí)施方式，一邊將研磨墊3的表面溫度維持在比第二目標(biāo)溫度高的第一目標(biāo)溫度，一邊進(jìn)行第一研磨工序，因此，能夠以較高的研磨速度對(duì)晶片w進(jìn)行研磨。在第二研磨工序中，能以較低的研磨速度對(duì)晶片w進(jìn)行研磨，因此，能夠精密地調(diào)整晶片w的膜厚外形。

圖22是表示墊溫度調(diào)整裝置5的其他實(shí)施方式的圖。沒有特別說明的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作與圖2所示的墊溫度調(diào)整裝置5相同，因此，省略其重復(fù)的說明。此外，在圖22中，省略了頂環(huán)1和研磨液供給噴嘴4的圖示。如圖22所示，多個(gè)墊溫度測(cè)定器39沿著研磨墊3的半徑方向排列。在本實(shí)施方式中，配置有三個(gè)墊溫度測(cè)定器39，但可以是兩個(gè)，或也可以是四個(gè)以上。多個(gè)墊溫度測(cè)定器39與閥控制部40連接。

墊接觸構(gòu)件11保持于滑動(dòng)機(jī)構(gòu)71。該滑動(dòng)機(jī)構(gòu)71構(gòu)成為，在墊接觸構(gòu)件11的下表面(即墊接觸面)接觸到研磨墊3的表面的狀態(tài)下，可使墊接觸構(gòu)件11沿著研磨墊3的半徑方向移動(dòng)。作為滑動(dòng)機(jī)構(gòu)71，由伺服馬達(dá)和滾珠絲桿機(jī)構(gòu)的組合、或氣缸等構(gòu)成。

閥控制部40基于由墊溫度測(cè)定器39測(cè)定出的墊表面溫度對(duì)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)71進(jìn)行操作，以使墊表面溫度的分布成為目標(biāo)溫度分布。這樣，通過對(duì)墊表面溫度的分布進(jìn)行控制，能夠?qū)υ谘心|3上被研磨的晶片w的膜厚外形進(jìn)行控制。

圖23是表示墊溫度調(diào)整裝置5的又一實(shí)施方式的圖。在要使研磨墊3快速地加熱、或要使研磨墊3快速地冷卻的情況下，殘留于墊接觸構(gòu)件11內(nèi)的冷卻水液或加熱液成為快速加熱、快速冷卻的阻礙。圖23所示的實(shí)施方式適于對(duì)研磨墊3快速地進(jìn)行加熱以及快速地冷卻。

如圖23所示，墊溫度調(diào)整裝置5具備：第一加熱液供給管32a和第二加熱液供給管32b，其分別連接到墊接觸構(gòu)件11的加熱流路61和冷卻流路62；第一加熱液返回管33a和第二加熱液返回管33b，其分別連接到墊接觸構(gòu)件11的加熱流路61和冷卻流路62。第二加熱液供給管32b與加熱液供給罐31連接，第一加熱液供給管32a從第二加熱液供給管32b分支。第一加熱液返回管33a及第二加熱液返回管33b與加熱液供給罐31連接。

冷卻液供給管51與第一加熱液供給管32a連接，冷卻液排出管52與第一加熱液返回管33a連接。從冷卻液供給管51分支的第一分支管81與第二加熱液供給管32b連接，從冷卻液排出管52分支的第二分支管84與第二加熱液返回管33b連接。

在第一加熱液供給管32a設(shè)置有開閉閥v1和流量控制閥r1，在第二加熱液供給管32b設(shè)置有開閉閥v5和流量控制閥r2。在冷卻液供給管51設(shè)置有開閉閥v2，在冷卻液排出管52設(shè)置有開閉閥v4。在第一加熱液返回管33a設(shè)置有開閉閥v3，在第二加熱液返回管33b設(shè)置有開閉閥v7。而且，在第一分支管81設(shè)置有開閉閥v6，在第二分支管84設(shè)置有開閉閥v8。這些全部的開閉閥和流量控制閥與閥控制部40連接，由閥控制部40操作。

在對(duì)研磨墊3快速地進(jìn)行加熱的情況下，閥控制部40使開閉閥v1、v3、v5、v7打開，使開閉閥v2、v4、v6、v8關(guān)閉。流量控制閥r1、r2設(shè)為全開。加熱液經(jīng)由第一加熱液供給管32a和第二加熱液供給管32b向墊接觸構(gòu)件11的加熱流路61和冷卻流路62雙方供給，而且，經(jīng)由第一加熱液返回管33a和第二加熱液返回管33b返回加熱液供給罐31。這樣，向墊接觸構(gòu)件11的加熱流路61和冷卻流路62雙方供給加熱液，因此，墊接觸構(gòu)件11能夠?qū)⒀心|3快速地加熱。

若研磨墊3的表面溫度超過閾值，則閥控制部40使開閉閥v1、v3保持打開的狀態(tài)且使開閉閥v6、v8打開，而且，使開閉閥v2、v4保持關(guān)閉的狀態(tài)且使開閉閥v5、v7關(guān)閉。流量控制閥r1、r2基于目標(biāo)溫度與研磨墊3的表面溫度之差而由閥控制部40進(jìn)行pid控制。

在使研磨墊3快速地冷卻的情況下，閥控制部40使開閉閥v1、v3、v5、v7關(guān)閉，使開閉閥v2、v4、v6、v8打開。將流量控制閥r1、r2設(shè)為全開。冷卻液經(jīng)由冷卻液供給管51、第一加熱液供給管32a、第一分支管81、以及第二加熱液供給管32b向墊接觸構(gòu)件11的加熱流路61和冷卻流路62雙方供給。而且，冷卻液經(jīng)由第一加熱液返回管33a、第二加熱液返回管33b、第二分支管84、以及冷卻液排出管52排出。這樣，向墊接觸構(gòu)件11的加熱流路61和冷卻流路62雙方供給冷卻液，因此，墊接觸構(gòu)件11能夠?qū)⒀心|3快速地冷卻。

若研磨墊3的表面溫度低于閾值，則閥控制部40使開閉閥v5、v7保持關(guān)閉的狀態(tài)且使開閉閥v1、v3打開，而且，使開閉閥v6、v8保持打開的狀態(tài)且使開閉閥v2、v4關(guān)閉。流量控制閥r1、r2基于目標(biāo)溫度與研磨墊3的表面溫度之差而由閥控制部40進(jìn)行pid控制。

在墊溫度調(diào)整裝置5的動(dòng)作從上述的墊快速冷卻動(dòng)作切換成通常的墊溫度控制動(dòng)作時(shí)，若將開閉閥v3打開的時(shí)刻過早，則冷卻液向加熱液供給罐31流入，向墊接觸構(gòu)件11供給的加熱液的溫度有可能降低。因此，如圖24所示，優(yōu)選將溫度傳感器或熱電偶等溫度檢測(cè)器90安裝于第一加熱液返回管33a。溫度檢測(cè)器90配置于墊接觸構(gòu)件11與開閉閥v3之間。優(yōu)選的是，溫度檢測(cè)器90配置于開閉閥v3的附近。溫度檢測(cè)器90與閥控制部40連接。

在研磨墊3的快速冷卻過程中，打開開閉閥v2、v4、v6、v8，關(guān)閉開閉閥v1、v3、v5、v7。若墊表面溫度低于上述的閾值，則開閉閥v1打開，但開閉閥v3不立即打開。若溫度檢測(cè)器90檢測(cè)到在第一加熱液返回管33a中流動(dòng)的液體的溫度在設(shè)定值以上，則閥控制部40使開閉閥v3打開，使開閉閥v4關(guān)閉。通過這樣的操作，能夠防止殘留于墊接觸構(gòu)件11和第一加熱液返回管33a的冷卻液流入加熱液供給罐31。

也可以是，當(dāng)在第一加熱液供給管32a和第一加熱液返回管33a中流動(dòng)的液體從加熱液切換成冷卻液的情況下，保持打開開閉閥v3的狀態(tài)，使加熱液返回加熱液供給罐31，直到溫度檢測(cè)器90檢測(cè)到在第一加熱液返回管33a中流動(dòng)的液體的溫度成為設(shè)定值(與上述的設(shè)定值不同的值)以下為止。通過這樣的操作，能夠減少加熱液的舍棄量，使加熱液效率良好地循環(huán)。

上述的實(shí)施方式是以具有本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域的通常知識(shí)的人能夠?qū)嵤┍景l(fā)明為目的而記載的。只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，當(dāng)然就可做成上述實(shí)施方式的各種變形例，本發(fā)明的技術(shù)的思想也可適用于其他實(shí)施方式。因而，本發(fā)明并不限定于所記載的實(shí)施方式，被解釋成按照由權(quán)利要求書定義的技術(shù)思想的最大的范圍。