(57)【要約】【課題】研磨パッドの表面温度を目標温度にまで速やかに到達させることができ、かつ研磨パッドの表面温度の均一な分布を実現することができる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１１は、研磨パッド３に接触可能なパッド接触面６５と、加熱流体が流れる加熱流路６１と、冷却流体が流れる冷却流路６２とを備える。加熱流路６１および冷却流路６２は、その始端から終端まで互いに隣り合っている。加熱流路６１および冷却流路６２は、パッド接触面６５の周縁部において立体交差している。【選択図】図２
2018122406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドの表面に接触して該研磨パッドの表面温度を調整する熱交換器であって、
研磨パッドに接触可能なパッド接触面と、
加熱流体が流れる加熱流路と、
冷却流体が流れる冷却流路とを備え、
前記加熱流路および前記冷却流路は、その始端から終端まで互いに隣り合っており、前記加熱流路および前記冷却流路は、前記パッド接触面の周縁部において立体交差していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記加熱流路および前記冷却流路は、ジグザグ状に延びていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記加熱流路の折り返し部分と、前記冷却流路の折り返し部分は、互いに重なり合っていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記加熱流路および前記冷却流路の折り返し部分は、前記パッド接触面の周縁部の直上に位置していることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
研磨パッドを支持するための回転可能な研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの表面に押し付けて該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨パッドの表面に接触して該研磨パッドの表面温度を調整する熱交換器と、
前記熱交換器に加熱流体を供給するための加熱流体供給管と、
前記熱交換器に冷却流体を供給するための冷却流体供給管を備え、
前記熱交換器は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器であることを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
基板を研磨ヘッドで保持し、
加熱流体および冷却流体が流れる熱交換器を研磨パッドの表面に接触させて、該研磨パッドの表面温度を調整しながら、前記研磨ヘッドにより基板を前記研磨パッドの表面に押し付けて該基板を研磨する工程を含み、
前記熱交換器は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器であることを特徴とする、基板研磨方法。
【請求項７】
研磨装置の動作を制御するためのコンピュータに請求項６に記載の基板研磨方法を実行させるプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハなどの基板を研磨するために使用される研磨パッドの表面温度を調整するための熱交換器に関する。また、本発明は、そのような熱交換器を備えた研磨装置および研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）装置は、半導体デバイスの製造において、ウェーハの表面を研磨する工程に使用される。ＣＭＰ装置は、ウェーハを研磨ヘッドで保持してウェーハを回転させ、さらに回転する研磨テーブル上の研磨パッドにウェーハを押し付けてウェーハの表面を研磨する。研磨中、研磨パッドには研磨液（スラリー）が供給され、ウェーハの表面は、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。
【０００３】
ウェーハの研磨レートは、ウェー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、ウェー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。研磨レートは、研磨によって単位時間当たりに除去されるウェーハの膜の量（厚さ）を示す指標であり、除去レートとも呼ばれる。
【０００４】
そこで、研磨パッドの表面温度を制御することができるＣＭＰ装置が開発されている。このタイプのＣＭＰ装置は、パッド温度センサとパッド温度調整システムを備えている。パッド温度センサは、ウェーハの中心に接触する研磨パッドの領域の表面温度を測定するように配置されている。パッド温度調整システムは、熱交換器を研磨パッドの表面に接触させ、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調整するように構成されている。
【０００５】
図１２は、従来の熱交換器の一例を示す図である。研磨パッド２００の表面温度を一様な温度分布に制御しようとした場合、図１２のように、熱交換器２０１の内部の半分を加熱流体エリア２０１Ａとし、他の半分を冷却流体エリア２０１Ｂとする必要がある。こうすることで研磨テーブル２０２が回転したときに加熱流体エリア２０１Ａと冷却流体エリア２０１Ｂが研磨パッド２００の表面に等しく接触し、一様な温度分布が得られる。しかし、研磨時間の短縮の為には所望の目標温度に速やかに達する必要があり、図１２の配置では所望の目標温度まで達するのに時間を要してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−４４２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、図１３に示すように、加熱流体流路２０８と冷却流体流路２０９が渦巻状に配置された熱交換器２１０が提案されている。このような配置によれば、所望の目標温度に速やかに到達することができる。しかしながら、熱交換器２１０の周縁部では、加熱流体流路２０８または冷却流体流路２０９のいずれか一方が支配的となる。このために、研磨パッド２００の表面上の温度分布が不均一となってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、研磨パッドの表面温度を目標温度にまで速やかに到達させることができ、かつ研磨パッドの表面温度の均一な分布を実現することができる熱交換器、およびそのような熱交換器を備えた研磨装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、熱交換器を用いた基板の研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨パッドの表面に接触して該研磨パッドの表面温度を調整する熱交換器であって、研磨パッドに接触可能なパッド接触面と、加熱流体が流れる加熱流路と、冷却流体が流れる冷却流路とを備え、前記加熱流路および前記冷却流路は、その始端から終端まで互いに隣り合っており、前記加熱流路および前記冷却流路は、前記パッド接触面の周縁部において立体交差していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記加熱流路および前記冷却流路は、ジグザグ状に延びていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記加熱流路の折り返し部分と、前記冷却流路の折り返し部分は、互いに重なり合っていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記加熱流路および前記冷却流路の折り返し部分は、前記パッド接触面の周縁部の直上に位置していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様は、研磨パッドを支持するための回転可能な研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドの表面に押し付けて該基板を研磨する研磨ヘッドと、前記研磨パッドの表面に接触して該研磨パッドの表面温度を調整する上記熱交換器と、前記熱交換器に加熱流体を供給するための加熱流体供給管と、前記熱交換器に冷却流体を供給するための冷却流体供給管を備えたことを特徴とする研磨装置である。
【００１２】
本発明の一態様は、基板を研磨ヘッドで保持し、加熱流体および冷却流体が流れる上記熱交換器を研磨パッドの表面に接触させて、該研磨パッドの表面温度を調整しながら、前記研磨ヘッドにより基板を前記研磨パッドの表面に押し付けて該基板を研磨することを特徴とする、基板研磨方法である。
本発明の一態様は、研磨装置の動作を制御するためのコンピュータに上記基板研磨方法を実行させるプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加熱流路および冷却流路の両方は、パッド接触面の全体の上方に配置される。特に、加熱流路と冷却流路が交差している箇所では、加熱流体と冷却流体の両方が存在する。このような配置によれば、加熱流体のみによる局所的な加熱、および冷却流体のみによる局所的な冷却が回避される。言い換えれば、熱交換器は、そのパッド接触面の全体において、加熱流体と冷却流体の両方によって研磨パッドの表面温度を制御することができる。したがって、熱交換器は、研磨パッドの表面温度の均一な分布を形成することができる。さらに、上記熱交換器を備えた研磨装置は、ウェーハなどの基板を研磨して均一な研磨プロファイルを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】研磨装置を示す模式図である。
【図２】図１に示す熱交換器を示す水平断面図である。
【図３】熱交換器の底面図である。
【図４】図２に示す熱交換器の記号Ｆ１で示す部分の拡大斜視図であり、加熱流路と冷却流路とが交差する箇所を示している。
【図５】研磨パッド上の熱交換器と研磨ヘッドとの位置関係を示す平面図である。
【図６】研磨パッドと同心の円（想像円）上に存在する熱交換器内の加熱流体と冷却流体の割合を示すグラフである。
【図７】図１３に示す従来の熱交換器内の加熱流体と冷却流体の割合を示すグラフである。
【図８】本実施形態に係る熱交換器に加熱流体と冷却流体を同じ流量で流したときの、時間経過に伴うパッド接触面の温度変化のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】図１３に示す従来の熱交換器に加熱流体と冷却流体を同じ流量で流したときの、時間経過に伴うパッド接触面の温度変化のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】研磨装置の他の実施形態を示す図である。
【図１１】研磨装置の動作を制御する動作制御部を示す模式図である。
【図１２】従来の熱交換器の一例を示す図である。
【図１３】従来の熱交換器の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨装置を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、基板の一例であるウェーハ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、ウェーハＷを研磨する研磨面を構成する。
【００１６】
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。ウェーハ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（図示せず）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。
【００１７】
ウェーハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨されるウェーハ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。この状態で、研磨パッド３の表面には研磨液供給ノズル４から研磨液が供給され、さらにウェーハ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。ウェーハ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。ウェーハ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。
【００１８】
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流体が流れる流路が内部に形成された熱交換器１１と、温度調整された加熱流体および冷却流体を熱交換器１１に供給する流体供給システム３０とを備えている。熱交換器１１は、研磨パッド３の表面に接触することができるパッド接触面６５を有している。
【００１９】
パッド温度調整システム５は、熱交換器１１を研磨パッド３の表面３ａと平行に移動させる平行移動機構７１をさらに備えている。熱交換器１１は、平行移動機構７１に保持されている。この平行移動機構７１は、熱交換器１１の下面（すなわちパッド接触面６５）が研磨パッド３の表面３ａに接触した状態で、熱交換器１１を研磨パッド３の半径方向に移動させることが可能に構成されている。平行移動機構７１としては、サーボモータとボールねじ機構との組み合わせ、またはエアシリンダなどから構成される。
【００２０】
流体供給システム３０は、温度調整された加熱流体を貯留する加熱流体供給源としての加熱流体供給タンク３１と、加熱流体供給タンク３１と熱交換器１１とを連結する加熱流体供給管３２および加熱流体戻り管３３とを備えている。加熱流体供給管３２および加熱流体戻り管３３の一方の端部は加熱流体供給タンク３１に接続され、他方の端部は熱交換器１１に接続されている。
【００２１】
温度調整された加熱流体は、加熱流体供給タンク３１から加熱流体供給管３２を通じて熱交換器１１に供給され、熱交換器１１内を流れ、そして熱交換器１１から加熱流体戻り管３３を通じて加熱流体供給タンク３１に戻される。このように、加熱流体は、加熱流体供給タンク３１と熱交換器１１との間を循環する。加熱流体供給タンク３１は、ヒータ（図示せず）を有しており、加熱流体はヒータにより所定の温度に加熱される。
【００２２】
加熱流体供給管３２には、第１開閉バルブ４１および第１流量制御バルブ４２が取り付けられている。第１流量制御バルブ４２は、熱交換器１１と第１開閉バルブ４１との間に配置されている。第１開閉バルブ４１は、流量調整機能を有しないバルブであるのに対し、第１流量制御バルブ４２は、流量調整機能を有するバルブである。
【００２３】
流体供給システム３０は、熱交換器１１に接続された冷却流体供給管５１および冷却流体排出管５２をさらに備えている。冷却流体供給管５１は、研磨装置が設置される工場に設けられている冷却流体供給源（例えば、冷水供給源）に接続されている。冷却流体は、冷却流体供給管５１を通じて熱交換器１１に供給され、熱交換器１１内を流れ、そして熱交換器１１から冷却流体排出管５２を通じて排出される。一実施形態では、熱交換器１１内を流れた冷却流体を、冷却流体排出管５２を通じて冷却流体供給源に戻してもよい。
【００２４】
冷却流体供給管５１には、第２開閉バルブ５５および第２流量制御バルブ５６が取り付けられている。第２流量制御バルブ５６は、熱交換器１１と第２開閉バルブ５５との間に配置されている。第２開閉バルブ５５は、流量調整機能を有しないバルブであるのに対し、第２流量制御バルブ５６は、流量調整機能を有するバルブである。
【００２５】
パッド温度調整システム５は、研磨パッド３の表面温度（以下、パッド表面温度ということがある）を測定するパッド温度測定器３９と、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第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６を操作するバルブ制御部４０とをさらに備えている。第１開閉バルブ４１および第２開閉バルブ５５は、通常は開かれている。パッド温度測定器３９は、研磨パッド３の表面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、バルブ制御部４０に接続されている。
【００２６】
バルブ制御部４０は、予め設定された目標温度と、研磨パッド３の表面温度との差を無くすために必要な第１流量制御バルブ４２の操作量および第２流量制御バルブ５６の操作量を計算するように構成されている。第１流量制御バルブ４２の操作量および第２流量制御バルブ５６の操作量は、言い換えれば、バルブ開度である。第１流量制御バルブ４２の操作量は、加熱流体の流量に比例し、第２流量制御バルブ５６の操作量は、冷却流体の流量に比例する。
【００２７】
第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６のそれぞれの操作量を０％から１００％までの数値で表したときに、バルブ制御部４０は、第１流量制御バルブ４２の操作量を１００％から引き算することで、第２流量制御バルブ５６の操作量を決定するように構成されている。一実施形態では、バルブ制御部４０は、第２流量制御バルブ５６の操作量を１００％から引き算することで、第１流量制御バルブ４２の操作量を決定してもよい。
【００２８】
第１流量制御バルブ４２の操作量が１００％であることは、第１流量制御バルブ４２が全開であることを示し、第１流量制御バルブ４２の操作量が０％であることは、第１流量制御バルブ４２が完全に閉じられていることを示している。同様に、第２流量制御バルブ５６の操作量が１００％であることは、第２流量制御バルブ５６が全開であることを示し、第２流量制御バルブ５６の操作量が０％であることは、第２流量制御バルブ５６が完全に閉じられていることを示している。
【００２９】
第１流量制御バルブ４２の操作量が１００％であるときの加熱流体の流量は、第２流量制御バルブ５６の操作量が１００％であるときの冷却流体の流量と同じである。したがって、第１流量制御バルブ４２を通過する加熱流体の流量と、第２流量制御バルブ５６を通過する冷却流体の流量との合計は、常に一定である。
【００３０】
バルブ制御部４０は、第１流量制御バルブ４２の操作量と、第２流量制御バルブ５６の操作量との総和が１００％となるように、第１流量制御バルブ４２および第２流量制御バルブ５６を操作する。
【００３１】
熱交換器１１に供給される加熱流体としては、温水が使用される。温水は、加熱流体供給タンク３１のヒータにより、例えば約８０℃に加熱される。より速やかに研磨パッド３の表面温度を上昇させる場合には、シリコーンオイルを加熱流体として使用してもよい。シリコーンオイルを加熱流体として使用する場合には、シリコーンオイルは加熱流体供給タンク３１のヒータにより１００℃以上（例えば、約１２０℃）に加熱される。熱交換器１１に供給される冷却流体としては、冷水またはシリコーンオイルが使用される。シリコーンオイルを冷却流体として使用する場合には、冷却流体供給源としてチラーを冷却流体供給管５１に接続し、シリコーンオイルを０℃以下に冷却することで、研磨パッド３を速やかに冷却することができる。
【００３２】
加熱流体供給管３２および冷却流体供給管５１は、完全に独立した配管である。したがって、加熱流体および冷却流体は、混合されることなく、熱交換器１１に供給される。加熱流体戻り管３３および冷却流体排出管５２も、完全に独立した配管である。したがって、加熱流体は、冷却流体と混合されることなく加熱流体供給タンク３１に戻され、冷却流体は、加熱流体と混合されることなく排出されるか、または冷却流体供給源に戻される。
【００３３】
次に、熱交換器１１の一例について説明する。図２は、熱交換器１１を示す水平断面図であり、図３は熱交換器１１の底面図である。熱交換器１１は、その内部に形成された加熱流路６１および冷却流路６２を有するパッド接触部材である。熱交換器１１は、加熱流体が流れる加熱流路６１と、冷却流体が流れる冷却流路６２と、研磨パッド３の表面３ａに接触可能なパッド接触面６５を有している。本実施形態では、パッド接触面６５は円形である。一実施形態では、パッド接触面６５は四角形、五角形などの多角形状を有してもよい。加熱流路６１、冷却流路６２、およびパッド接触面６５を形成する材料には、ＳｉＣ或いはアルミナなどの熱伝導性、耐磨耗性、耐食性に優れた材料を使用することができる。
【００３４】
加熱流路６１および冷却流路６２は、その始端から終端まで互いに隣り合っている。本実施形態では、加熱流路６１および冷却流路６２は、互いに隣り合ったジグザグ流路から構成されている。加熱流路６１は、冷却流路６２と同じ長さを有している。加熱流路６１および冷却流路６２は、完全に分離しており、熱交換器１１内で加熱流体および冷却流体が混合されることはない。
【００３５】
加熱流路６１および冷却流路６２は、パッド接触面６５の周縁部において立体交差している。より具体的には、加熱流路６１および冷却流路６２は、パッド接触面６５の周縁部に沿って並ぶ複数箇所で立体交差している。加熱流路６１および冷却流路６２の折り返し部分は、パッド接触面６５の周縁部の直上に位置している。さらに、加熱流路６１の折り返し部分と、冷却流路６２の折り返し部分は、互いに重なり合っている。本実施形態では、加熱流路６１および冷却流路６２は、パッド接触面６５の周縁部の直上で互いに交差している。
【００３６】
熱交換器１１は、加熱流体入口６１ａ、加熱流体出口６１ｂ、冷却流体入口６２ａ、および冷却流体出口６２ｂをさらに有する。加熱流路６１の一方の端部は加熱流体入口６１ａに接続され、加熱流路６１の他方の端部は加熱流体出口６１ｂに接続されている。冷却流路６２の一方の端部は冷却流体入口６２ａに接続され、冷却流路６２の他方の端部は冷却流体出口６２ｂに接続されている。加熱流体入口６１ａは、加熱流体供給管３２（図１参照）に接続されており、加熱流体出口６１ｂは、加熱流体戻り管３３（図１参照）に接続されている。冷却流体入口６２ａは、冷却流体供給管５１（図１参照）に接続されており、冷却流体出口６２ｂは、冷却流体排出管５２（図１参照）に接続されている。
【００３７】
図４は、図２に示す熱交換器１１の記号Ｆ１で示す部分の拡大斜視図であり、加熱流路６１と冷却流路６２とが交差する箇所を示している。図４に示すように、加熱流路６１の折り返し部分には、隆起部７０が設けられている。隆起部７０の上面は加熱流路６１の一部を形成し、冷却流路６２の一部は隆起部７０内に形成されている。加熱流路６１内の加熱流体は隆起部７０を乗り越えて流れ、冷却流路６２内の冷却流体は隆起部７０内を通って流れる。つまり、加熱流体は隆起部７０上（すなわち冷却流体の上方）を流れ、その一方で冷却流体は加熱流体の下方を流れる。
【００３８】
図２に示す熱交換器１１の記号Ｆ２で示す部分では、冷却流路６２の折り返し部分に隆起部７０が形成されている。隆起部７０の上面は冷却流路６２の一部を形成し、加熱流路６１の一部は隆起部７０内に形成されている。冷却流路６２内の冷却流体は隆起部７０を乗り越えて流れ、加熱流路６１内の加熱流体は隆起部７０内を通って流れる。つまり、冷却流体は隆起部７０上（すなわち加熱流体の上方）を流れ、その一方で加熱流体は冷却流体の下方を流れる。
【００３９】
図５は、研磨パッド３上の熱交換器１１と研磨ヘッド１との位置関係を示す平面図である。熱交換器１１は、上から見たときに円形であり、熱交換器１１の直径は研磨ヘッド１の直径よりも小さい。研磨パッド３の中心ＣＬから熱交換器１１の中心までの距離は、研磨パッド３の中心ＣＬから研磨ヘッド１の中心までの距離と同じである。加熱流路６１および冷却流路６２は、互いに隣接しているので、加熱流路６１および冷却流路６２は、研磨パッド３の周方向に沿って並んでいる。さらに、加熱流路６１と冷却流路６２とが交差する隆起部７０は、研磨パッド３の周方向に沿って並んでおり、かつパッド接触面６５の周縁部の内側領域および外側領域に配置されている。研磨テーブル２および研磨パッド３が回転している間、熱交換器１１に接触する研磨パッド３は、加熱流体および冷却流体との熱交換を行う。
【００４０】
加熱流路６１および冷却流路６２の両方は、パッド接触面６５の全体の上方に配置される。特に、加熱流路６１と冷却流路６２が交差している箇所では、加熱流体と冷却流体の両方が存在する。このような配置によれば、加熱流体のみによる局所的な加熱、および冷却流体のみによる局所的な冷却が回避される。言い換えれば、熱交換器１１は、そのパッド接触面６５の全体において、加熱流体と冷却流体の両方によって研磨パッド３の表面温度を制御することができる。したがって、熱交換器１１は、研磨パッド３の表面温度の均一な分布を形成することができる。さらに、上記熱交換器１１を備えた研磨装置は、ウェーハなどの基板を研磨して均一な研磨プロファイルを形成することができる。
【００４１】
パッド表面温度を所定の目標温度に維持するために、ウェーハＷの研磨中、熱交換器１１は、研磨パッド３の表面（すなわち研磨面３ａ）に接触する。本明細書において、熱交換器１１が研磨パッド３の表面に接触する態様には、熱交換器１１が研磨パッド３の表面に直接接触する態様のみならず、熱交換器１１と研磨パッド３の表面との間に研磨液（スラリー）が存在した状態で熱交換器１１が研磨パッド３の表面に接触する態様も含まれる。いずれの態様においても、熱交換器１１を流れる加熱流体および冷却流体と研磨パッド３との間で熱交換が行われ、これによりパッド表面温度が制御される。
【００４２】
図６は、研磨パッド３と同心の円（想像円）上に存在する熱交換器１１内の加熱流体と冷却流体の割合を示すグラフである。図６の縦軸は加熱流体と冷却流体の割合を表し、横軸は同心円の半径、すなわち研磨パッド３の中心ＣＬからの距離を表している。図５に示す符号Ｃ１で示される円は、同心円のうちの１つである。
【００４３】
図６に示すように、熱交換器１１の内側端部から外側端部までの全体において、加熱流体と冷却流体の両方が存在する。このグラフから分かるように、加熱流体のみで局所的に加熱する領域、および冷却流体のみで局所的に冷却する領域は、パッド接触面６５には存在しない。さらに、熱交換器１１の中心部では、加熱流体と冷却流体の比は、５０：５０である。よって、熱交換器１１は、研磨パッド３の表面温度を均一にすることができる。
【００４４】
図７は、図１３に示す従来の熱交換器２１０内の加熱流体と冷却流体の割合を示すグラフである。図７に示すように、熱交換器２１０の内側端部には加熱流体のみが存在し、熱交換器２１０の外側端部には冷却流体のみが存在する。このため、図１３に示す熱交換器２１０のパッド接触面には、加熱流体のみで局所的に加熱する領域と、冷却流体のみで局所的に冷却する領域が存在する。
【００４５】
図８は、本実施形態に係る熱交換器１１に加熱流体と冷却流体を同じ流量で流したときの、時間経過に伴うパッド接触面６５の温度変化のシミュレーション結果を示すグラフである。図８の縦軸はパッド接触面６５の温度を表し、横軸はパッド接触面６５上の位置を表している。符号ＴＴは、パッド接触面６５の目標温度を表している。このグラフは、図３に示すＡ−Ｂ線に沿ったパッド接触面６５の温度分布と、Ｃ−Ｄ線に沿ったパッド接触面６５の温度分布を示している。このシミュレーション結果から、加熱流体と冷却流体を流し始めてから１５秒後にはパッド接触面６５の温度は目標温度ＴＴに到達し、かつパッド接触面６５の全体において概ね均一な温度分布が得られたことが分かる。
【００４６】
図９は、図１３に示す従来の熱交換器２１０に加熱流体と冷却流体を同じ流量で流したときの、時間経過に伴うパッド接触面の温度変化のシミュレーション結果を示すグラフである。図９に示すＡ−Ｂ線に沿った温度分布は、図１３に示す従来の熱交換器２１０のパッド接触面のＡ−Ｂ線（図３参照）に沿った温度分布であり、図９に示すＣ−Ｄ線に沿った温度分布は、図１３に示す従来の熱交換器２１０のパッド接触面のＣ−Ｄ線（図３参照）に沿った温度分布である。このシミュレーション結果から、加熱流体と冷却流体を流し始めてから１５秒が経過したときでも、パッド接触面の端部は目標温度ＴＴに到達しなかったことが分かる。
【００４７】
図１０は、研磨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は、図１乃至図６に示す本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１０に示すように、本実施形態の研磨装置は、熱交換器１１の側面を洗浄するための洗浄機構８０，８０を備えている。洗浄機構８０，８０は、熱交換器１１の両側に配置されており、アーム８４に固定されている。アーム８４は平行移動機構７１に固定されている。洗浄機構８０，８０は熱交換器１１と一体に移動可能である。
【００４８】
各洗浄機構５０は、洗浄液供給源（図示せず）に連通するヘッダーチューブ８１と、このヘッダーチューブ８１に設けられた複数のスプレーノズル８２とを備えている。ヘッダーチューブ８１は、熱交換器１１の側面に沿って配置され、複数のスプレーノズル８２は熱交換器１１の側面に対向して配置されている。洗浄液供給源から供給される洗浄液は、スプレーノズル８２から熱交換器１１の両側面に向けて噴射される。これにより、熱交換器１１の側面に付着した研磨液（例えば、スラリー）を除去することができる。洗浄液としては、例えば純水が使用される。なお、熱交換器１１の洗浄は、熱交換器１１が退避位置にあるときに行なうことが好ましい。
【００４９】
上記で説明した実施形態において、研磨装置の動作は、図１１に示す動作制御部１００によって制御される。この動作制御部１００は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成される。図１１に示すように、動作制御部１００は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１１０と、記憶装置１１０に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの処理装置１２０と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１１０に入力するための入力装置１３０と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置１４０と、インターネットなどのネットワークに接続するための通信装置１５０を備えている。
【００５０】
記憶装置１１０は、処理装置１２０がアクセス可能な主記憶装置１１１と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置１１２を備えている。主記憶装置１１１は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置１１２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。
【００５１】
入力装置１３０は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み込むための記録媒体読み込み装置１３２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート１３４を備えている。記録媒体は、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であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）や、半導体メモリー（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み込み装置１３２の例としては、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなどの光学ドライブや、カードリーダーが挙げられる。記録媒体ポート１３４の例としては、ＵＳＢ端子が挙げられる。記録媒体に電気的に格納されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置１３０を介して動作制御部１００に導入され、記憶装置１１０の補助記憶装置１１２に格納される。出力装置１４０は、ディスプレイ装置１４１、印刷装置１４２を備えている。
【００５２】
動作制御部１００は、記憶装置１１０に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。すなわち、動作制御部１００は、研磨ヘッド１に指令を発して基板を研磨ヘッド１で保持させ、パッド温度調整システム５に指令を発して熱交換器１１を研磨パッド３の表面３ａに接触させて、該研磨パッド３の表面温度を調整し、さらに、加熱流体および冷却流体が流れる熱交換器１１で研磨パッド３の表面温度を調整しながら、研磨ヘッド１に指令を発して研磨ヘッド１で基板を研磨パッド３の表面３ａに押し付けて該基板を研磨させる。
【００５３】
これらステップを動作制御部１００に実行させるためのプログラムは、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、記録媒体を介して動作制御部１００に提供される。または、プログラムは、インターネットなどの通信ネットワークを介して動作制御部１００に提供されてもよい。
【００５４】
一実施形態では、図１および図１０に示す平行移動手段７１に代えて、熱交換器１１の回転が可能なように、アーム部とその先端に熱交換器１１を回転させるための回転機構を設けてもよい。この実施形態では、熱交換器１１の加熱流体入口６１ａ、冷却流体入口６２ａ、加熱流体出口６１ｂ、及び冷却流体出口６２ｂは、熱交換器１１の回転中心付近に設けられる。この実施形態でも、加熱流路６１及び冷却流路６２をその始端から終端までを互いに隣り合わせ、加熱流路６１と冷却流路６２とをパッド接触面６５の周縁部において立体交差させた構成とされる。このような構成の熱交換器１１を回転機構で回転させながら研磨パッド３の表面３ａに接触させることで、研磨パッド３の表面温度をより均一にすることができる。
【００５５】
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ことである。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。
【符号の説明】
【００５６】
１      研磨ヘッド
２      研磨テーブル
３      研磨パッド
４      研磨液供給ノズル
５      パッド温度調整システム
１１      熱交換器
３０      流体供給システム
３１      加熱流体供給タンク
３２      加熱流体供給管
３３      加熱流体戻り管
３９      パッド温度測定器
４０      バルブ制御部
４１      第１開閉バルブ
４２      第１流量制御バルブ
５１      冷却流体供給管
５２      冷却流体排出管
５５      第２開閉バルブ
５６      第２流量制御バルブ
６１      加熱流路
６２      冷却流路
６５      パッド接触面
７０      隆起部
７１      平行移動機構
８０      洗浄機構
８１      ヘッダーチューブ
８２      スプレーノズル
８４      アーム
１００    動作制御部
１１０    記憶装置
１１１    主記憶装置
１１２    補助記憶装置
１２０    処理装置
１３０    入力装置
１３２    記録媒体読み込み装置
１３４    記録媒体ポート
１４０    出力装置
１４１    ディスプレイ装置
１４２    印刷装置
１５０    通信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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