(57)【要約】【課題】研磨パッドの表面温度を調整することにより研磨レートを向上させることができるとともに研磨される基板の研磨プロファイルも制御することができる研磨方法および研磨装置を提供する。【解決手段】研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨方法において、研磨パッド３の表面温度を調整する研磨パッド３の表面温度調整工程と、調整された表面温度にある研磨パッド３に基板を押圧して基板を研磨する研磨工程とを備え、研磨パッド３の表面温度調整工程は、研磨工程中、研磨パッド３の表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率が研磨パッド半径方向において一定となるように、基板が接触する研磨パッド３の領域の一部分における表面温度を調整する。【選択図】図１
2015044245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨方法において、
前記研磨パッドの表面温度を調整する研磨パッドの表面温度調整工程と、
前記調整された表面温度にある前記研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨工程とを備え、
前記研磨パッドの表面温度調整工程は、前記研磨工程中、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率が研磨パッド半径方向において一定となるように、基板が接触する前記研磨パッドの領域の一部分における表面温度を調整することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記研磨パッドの表面温度調整工程は、前記研磨パッドの表面温度を調整しない状態で目標の研磨プロファイルを得る研磨条件で研磨したときの前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルを基準とし、前記研磨工程中、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率が前記基準となる温度プロファイルに対して研磨パッド半径方向において一定となるように、基板が接触する前記研磨パッドの領域の一部分における表面温度を調整することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記研磨パッドの表面温度調整工程は、前記研磨パッドの表面に接触するパッド接触部材を用いて前記研磨パッドの領域の一部分を加熱又は冷却することを特徴とする請求項１または２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルは、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度分布であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率は、前記研磨パッドの温度測定ポイント毎に算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項６】
前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルは、前記研磨パッドの半径方向に複数のエリアを定義し、前記研磨パッドの温度測定ポイントをエリア毎に少なくとも１点設け、前記温度測定ポイントで測定された測定値を用いて作成することを特徴する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項７】
前記温度測定ポイントをエリア内に複数設ける場合、複数の温度測定ポイントで測定された測定値を個別に用いるか、又は前記測定値の平均値を用いることを特徴とする請求項６に記載の研磨方法。
【請求項８】
前記研磨工程中、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率に応じて、前記研磨パッドの表面温度を調整する前記研磨パッドの領域の部分を可変とすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項９】
前記研磨パッドの温度測定は、サーモグラフィーまたは、放射温度計で行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項１０】
前記研磨パッドの表面温度を調整する部分は、前記研磨パッドの半径方向に同心円環状の複数のエリアを規定し、規定した複数のエリアのうち少なくとも１つのエリアであることを特徴する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項１１】
研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨方法に用いられ、前記研磨パッドの温度調整エリアを決定する方法であって、
前記研磨パッドの半径方向に同心円環状の複数のエリアを規定し、規定した複数のエリアから表面温度を調整するエリアを選択し、選択したエリアを所定の温度に調整し、温度調整された前記研磨パッドに接触させることにより研磨パッドから受ける熱量を基板の半径方向位置毎に算出し、前記算出された熱量から基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを作成し、該熱量積算値プロファイルを表面温度を調整するエリア毎に作成して蓄積する第１工程と、
前記研磨パッドの表面温度を調整しない状態で目標の研磨プロファイルとなる研磨条件で研磨したときの前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルを取得し、該温度プロファイルから基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを算出する第２工程と、
前記第１工程で蓄積した前記熱量積算値プロファイルを標準化した熱量積算値プロファイルから、前記第２工程で取得した熱量積算値プロファイルを標準化した熱量積算値プロファイルに等しいか又は近似したプロファイルを選択する第３工程とを備え、
前記第３工程で選択されたプロファイルに基づいて前記研磨パッドの表面温度を調整するエリアを決定することを特徴とする研磨パッドの温度調整エリアの決定方法。
【請求項１２】
前記研磨パッドの表面温度を調整するエリアは複数であり、該複数のエリアはエリア毎に異なる温度であることを特徴とする請求項１１に記載の研磨パッドの温度調整エリアの決定方法。
【請求項１３】
研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨方法において、
前記研磨パッドの半径方向に同心円環状の複数のエリアを規定し、規定した複数のエリアから表面温度を調整するエリアを選択し、選択したエリアを所定の温度に調整し、温度調整された前記研磨パッドに接触させることにより研磨パッドから受ける熱量を基板の半径方向位置毎に算出し、前記算出された熱量から基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを作成し、該熱量積算値プロファイルを表面温度を調整するエリア毎に作成して蓄積する第１工程と、
前記研磨パッドの表面温度を調整しない状態で目標の研磨プロファイルとなる研磨条件で研磨したときの前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルを取得し、該温度プロファイルから基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを算出する第２工程と、
前記第１工程で蓄積した前記熱量積算値プロファイルを標準化した熱量積算値プロファイルから、前記第２工程で取得した熱量積算値プロファイルを標準化した熱量積算値プロファイルに等しいか又は近似したプロファイルを選択する第３工程と、
前記第３工程で選択されたプロファイルに基づいて前記研磨パッドの表面温度を調整するエリアを決定し、決定した研磨パッドエリアの表面温度を調整しながら、前記研磨パッドに基板を押圧して研磨する第４工程とを備えたことを特徴とする研磨方法。
【請求項１４】
前記研磨パッドの表面温度を調整するエリアは複数であり、該複数のエリアはエリア毎に異なる温度であることを特徴とする請求項１３に記載の研磨方法。
【請求項１５】
前記基板の研磨中に、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルを作成することを特徴とする請求項１３に記載の研磨方法。
【請求項１６】
前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルは、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度分布であることを特徴とする請求項１５に記載の研磨方法。
【請求項１７】
前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率は、前記研磨パッドの温度測定ポイント毎に算出することを特徴とする請求項１５に記載の研磨方法。
【請求項１８】
前記基板の研磨中に、前記温度変化率に応じて前記表面温度を調整するエリアを可変とすることを特徴とする請求項１７に記載の研磨方法。
【請求項１９】
前記研磨パッドの温度測定は、サーモグラフィーまたは、放射温度計で行うことを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項２０】
研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨装置において、
前記研磨テーブル上の前記研磨パッドに前記基板を押し付けるトップリングと、
前記研磨パッドの表面温度を調整するパッド温度調整機構とを備え、
前記パッド温度調整機構は、前記研磨パッドの表面に接触するパッド接触部材と、温度調整された液体を前記パッド接触部材に供給する液体供給システムとを有し、
前記温度調整された液体は温水および冷水であり、該温水および冷水は、混合させずにバルブの切り替えで選択的に前記パッド接触部材に供給されることを特徴とする研磨装置。
【請求項２１】
前記バルブの切り替え時には、前記パッド接触部材および配管内に残った温水を前記液体供給システムに戻した後に、前記パッド接触部材に冷水を供給することを特徴とする請求項２０に記載の研磨装置。
【請求項２２】
前記バルブの切り替え時には、前記パッド接触部材および配管内に残った冷水を排水した後に、前記パッド接触部材に温水を供給することを特徴とする請求項２０に記載の研磨装置。
【請求項２３】
研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨装置において、
前記研磨テーブル上の前記研磨パッドに前記基板を押し付けるトップリングと、
前記研磨パッドの表面温度を調整するパッド温度調整機構とを備え、
前記パッド温度調整機構は、前記研磨パッドの表面に接触して研磨パッドを加熱又は冷却するパッド接触部材を有し、
前記パッド接触部材は、個別に温度調整が可能な複数のエリアを備え、これら複数のエリアのうち少なくとも１つのエリアの温度調整を行うことにより前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの調整を可能とすることを特徴とする研磨装置。
【請求項２４】
前記パッド接触部材の前記複数のエリアは、温水又は冷水を、エリア毎に流量を制御しつつ供給することが可能であることを特徴とする請求項２３に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの基板を研磨パッドに摺接させて研磨する研磨方法および研磨装置に係り、特に研磨パッドの表面温度を調整しながら基板を研磨する研磨方法および研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性（ステップカバレッジ）が悪くなる。したがって、多層配線にするためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。
【０００３】
従って、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械研磨（ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing））である。この化学的機械的研磨は、研磨装置を用いて、シリカ（ＳｉＯ２）やセリア（ＣｅＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液（スラリー）を研磨パッドに供給しつつ半導体ウエハなどの基板を研磨パッドに摺接させて研磨を行うものである。
【０００４】
ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）装置は、半導体デバイスの製造において、基板の表面を研磨する工程に使用される。ＣＭＰ装置は、基板をトップリングで保持して基板を回転させ、さらに回転する研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押し付けて基板の表面を研磨する。研磨中、研磨パッドには研磨液（スラリー）が供給され、基板の表面は、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。
【０００５】
基板の研磨レートは、基板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、基板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、基板の研磨レートを上げて更に一定に保つために、基板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とされる。
【０００６】
そのため、本件出願人は、先に、特開２０１２−１７６４４９号公報（特許文献１）において、研磨パッドの表面に接触するパッド接触部材に温度調整された液体を供給して研磨パッドの表面温度を調整するパッド温度調整機構を備えた研磨装置を提案した。
特許文献１において提案されたパッド接触部材は、研磨レート向上を重視してより素早く研磨パッドの表面温度を目標温度に上昇させるために、レイアウト上可能な限り接触面積を大きくとるようにしている。すなわち、パッド接触部材は、半径方向において研磨パッドの外周部から研磨パッドの中心近傍まで延び、またパッド接触部材の幅は、研磨中における研磨パッドの表面の半径方向に沿った温度勾配を想定して、研磨パッドの外周側で大きく、研磨パッドの中心に向かって徐々に小さくなっている。したがって、パッド接触部材は、概略三角形の平面形状を有し、内部に液体流路を有した板状体になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１７６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本件出願人は、特許文献１に記載されるようなパッド接触部材を用いて研磨パッドを昇温させ、昇温させた研磨パッドにより基板を研磨する工程を繰り返す過程で以下のような知見を得たものである。
研磨レート向上を重視して素早く研磨パッドの表面を昇温させるために、レイアウト上可能な限りパッド接触部材の接触面積を大きく取っていたため、研磨パッド全体としては素早く昇温するが、研磨パッドの温度分布は、研磨パッドの外周部の温度上昇が中央部の温度上昇に比べて大きいものであった。そのため、パッド接触部材で研磨パッドを全体として昇温させることができるため、研磨レートは向上したが、研磨プロファイルが凹型に崩れることが判明した。すなわち、基板の被研磨面の中央部が外周部より削られるため、中央部が凹むという問題がある。研磨パッドを昇温しない場合には、研磨プロファイルが凹型に崩れることはなく、したがって、研磨パッドの半径方向温度分布や基板が研磨中に受ける温度の履歴をパッド接触部材無しのものに似せる必要があることが判明した。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、研磨パッドの表面温度を調整することにより研磨レートを向上させることができるとともに研磨される基板の研磨プロファイルも制御することができる研磨方法および研磨装置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】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明の研磨方法および研磨装置は、研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨方法において、前記研磨パッドの表面温度を調整する研磨パッドの表面温度調整工程と、前記調整された表面温度にある前記研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨工程とを備え、前記研磨パッドの表面温度調整工程は、前記研磨工程中、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率が研磨パッド半径方向において一定となるように、基板が接触する前記研磨パッドの領域の一部分における表面温度を調整することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面温度調整工程は、前記研磨パッドの表面温度を調整しない状態で目標の研磨プロファイルを得る研磨条件で研磨したときの前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルを基準とし、前記研磨工程中、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率が前記基準となる温度プロファイルに対して研磨パッド半径方向において一定となるように、基板が接触する前記研磨パッドの領域の一部分における表面温度を調整することを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面温度調整工程は、前記研磨パッドの表面に接触するパッド接触部材を用いて前記研磨パッドの領域の一部分を加熱又は冷却することを特徴とする。
【００１３】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルは、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度分布であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率は、前記研磨パッドの温度測定ポイント毎に算出することを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルは、前記研磨パッドの半径方向に複数のエリアを定義し、前記研磨パッドの温度測定ポイントをエリア毎に少なくとも１点設け、前記温度測定ポイントで測定された測定値を用いて作成することを特徴する。
【００１６】
本発明の好ましい態様によれば、前記温度測定ポイントをエリア内に複数設ける場合、複数の温度測定ポイントで測定された測定値を個別に用いるか、又は前記測定値の平均値を用いることを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨工程中、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率に応じて、前記研磨パッドの表面温度を調整する前記研磨パッドの領域の部分を可変とすることを特徴とする。
【００１８】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの温度測定は、サーモグラフィーまたは、放射温度計で行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面温度を調整する部分は、前記研磨パッドの半径方向に同心円環状の複数のエリアを規定し、規定した複数のエリアのうち少なくとも１つのエリアであることを特徴する。
【００２０】
本発明の第２の態様は、研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨方法に用いられ、前記研磨パッドの温度調整エリアを決定する方法であって、前記研磨パッドの半径方向に同心円環状の複数のエリアを規定し、規定した複数のエリアから表面温度を調整するエリアを選択し、選択したエリアを所定の温度に調整し、温度調整された前記研磨パッドに接触させることにより研磨パッドから受ける熱量を基板の半径方向位置毎に算出し、前記算出された熱量から基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを作成し、該熱量積算値プロファイルを表面温度を調整するエリア毎に作成して蓄積する第１工程と、前記研磨パッドの表面温度を調整しない状態で目標の研磨プロファイルとなる研磨条件で研磨したときの前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルを取得し、該温度プロファイルから基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを算出する第２工程と、前記第１工程で蓄積した前記熱量積算値プロファイルを標準化した熱量積算値プロファイルから、前記第２工程で取得した熱量積算値プロファイルを標準化した熱量積算値プロファイルに等しいか又は近似したプロファイルを選択する第３工程とを備え、前記第３工程で選択されたプロファイルに基づいて前記研磨パッドの表面温度を調整するエリアを決定することを特徴とする。
【００２１】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面温度を調整するエリアは複数であり、該複数のエリアはエリア毎に異なる温度であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第３の態様は、研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨方法において、前記研磨パッドの半径方向に同心円環状の複数のエリアを規定し、規定した複数のエリアから表面温度を調整するエリアを選択し、選択したエリアを所定の温度に調整し、温度調整された前記研磨パッドに接触させることにより研磨パッドから受ける熱量を基板の半径方向位置毎に算出し、前記算出された熱量から基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを作成し、該熱量積算値プロファイルを表面温度を調整するエリア毎に作成して蓄積する第１工程と、前記研磨パッドの表面温度を調整しない状態で目標の研磨プロファイルとなる研磨条件で研磨したときの前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルを取得し、該温度プロファイルから基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを算出する第２工程と、前記第１工程で蓄積した前記熱量積算値プロファイルを標準化した熱量積算値プロファイルから、前記第２工程で取得した熱量積算値プロファイルを標準化した熱量積算値プロファイルに等しいか又は近似したプロファイルを選択する第３工程と、前記第３工程で選択されたプロファイルに基づいて前記研磨パッドの表面温度を調整するエリアを決定し、決定した研磨パッドエリアの表面温度を調整しながら、前記研磨パッドに基板を押圧して研磨する第４工程とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面温度を調整するエリアは複数であり、該複数のエリアはエリア毎に異なる温度であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の好ましい態様によれば、前記基板の研磨中に、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルを作成することを特徴とする。
【００２５】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルは、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度分布であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの温度変化率は、前記研磨パッドの温度測定ポイント毎に算出することを特徴とする。
【００２７】
本発明の好ましい態様によれば、前記基板の研磨中に、前記温度変化率に応じて前記表面温度を調整するエリアを可変とすることを特徴とする。
【００２８】
本発明の好ましい態様によれば、前記研磨パッドの温度測定は、サーモグラフィーまたは、放射温度計で行うことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第４の態様は、研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨装置において、前記研磨テーブル上の前記研磨パッドに前記基板を押し付けるトップリングと、前記研磨パッドの表面温度を調整するパッド温度調整機構とを備え、前記パッド温度調整機構は、前記研磨パッドの表面に接触するパッド接触部材と、温度調整された液体を前記パッド接触部材に供給する液体供給システムとを有し、前記温度調整された液体は温水および冷水であり、該温水および冷水は、混合させずにバルブの切り替えで選択的に前記パッド接触部材に供給されることを特徴とする。
【００３０】
本発明の好ましい態様によれば、前記バルブの切り替え時には、前記パッド接触部材および配管内に残った温水を前記液体供給システムに戻した後に、前記パッド接触部材に冷水を供給することを特徴とする。
【００３１】
本発明の好ましい態様によれば、前記バルブの切り替え時には、前記パッド接触部材および配管内に残った冷水を排水した後に、前記パッド接触部材に温水を供給することを特徴とする。
【００３２】
本発明の第５の態様は、研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板を研磨する研磨装置において、前記研磨テーブル上の前記研磨パッドに前記基板を押し付けるトップリングと、前記研磨パッドの表面温度を調整するパッド温度調整機構とを備え、前記パッド温度調整機構は、前記研磨パッドの表面に接触して研磨パッドを加熱又は冷却するパッド接触部材を有し、前記パッド接触部材は、個別に温度調整が可能な複数のエリアを備え、これら複数のエリアのうち少なくとも１つのエリアの温度調整を行うことにより前記研磨パッドの表面の半径方向における温度プロファイルの調整を可能とすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記パッド接触部材の前記複数のエリアは、温水又は冷水を、エリア毎に流量を制御しつつ供給することが可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
１）研磨パッドの表面温度を調整することにより研磨レートを向上させつつ研磨プロファイルをコントロールすることが可能となる。
２）基板の被研磨膜の膜厚を測定することなく、研磨パッドの表面温度を測定するという方法により得られたデータを基に被研磨膜の研磨プロファイルを調節することができる。
３）パッド接触部材の領域毎に供給する液体の流量差を付けることにより基板の温度履歴をコントロールできる。また、パッド接触部材を移動させて研磨パッドの温度を調整することにより基板の温度履歴をコントロールできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。
【図２】図２は、パッド接触部材に液体を供給するための液体供給システムを示す模式図である。
【図３】図３（ａ）は、従来のパッド接触部材、研磨パッドおよび研磨対象の基板（ウエハ）を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のパッド接触部材を示す斜視図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示すパッド接触部材の内部に形成された流路構成を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）はパッド接触部材の全体を示す斜視図であり、図４（ｂ）はパッド接触部材内の流路および流路内に装入されたシール部材を示す図であり、図４（ｃ）は、流路を変更した改良型のパッド接触部材を用いた場合の加熱領域を示す図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来型のパッド接触部材に対して改良型のパッド接触部材を用いた場合の加熱領域変更による効果を確認した結果を示すグラフである。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、本発明のパッド接触部材を示す図であり、図６（ａ）はパッド接触部材の斜視図であり、図６（ｂ）はパッド接触部材の内部に形成された流路構成を示す斜視図である。図６（ｃ）は、図６（ａ），（ｂ）に示すように構成されたパッド接触部材を用いた場合の加熱領域を示す図である。
【図７】図７は、図４（ａ），（ｂ）に示す改良型のパッド接触部材を用いた場合の熱解析結果によるパッド温度分布と、図６（ａ），（ｂ）に示す本発明のパッド接触部材を用いた場合の熱解析結果によるパッド温度分布とを比較した図であり、研磨パッドの半径方向位置（ｍｍ）と研磨パッド上の水膜温度（℃）との関係を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）〜（ｅ）は、図６（ａ），（ｂ）に示す本発明のパッド接触部材を研磨パッド上において半径方向に移動させた場合の評価結果を示す図である。
【図９】図９は、本発明のパッド接触部材の研磨パッド上における配置位置を同心円を用いて示す図である。
【図１０】図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、温度履歴の概念を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、図６（ａ），（ｂ）に示す本発明のパッド接触部材を研磨パッド上において半径方向に移動させた場合の研磨レートの評価結果を示し、図１１（ｂ）は温度履歴積分値の評価結果を示し、図１１（ｃ）は標準化された温度履歴積分値の評価結果を示す図である。
【図１２】図１２（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る図６（ａ），（ｂ）に示したパッド接触部材と、本発明の他の実施形態に係るパッド接触部材とを対比して示す図である。
【図１３】図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１２（ｂ）に示すパッド接触部材の内部に形成された流路構成を示す斜視図である。
【図１４】図１４（ａ）は、図１１（ｂ）に示す温度履歴積分値の評価結果に、図１２（ｂ）に示す本発明の他の実施形態に係るパッド接触部材を用いた場合の温度履歴積分値の評価結果を追加した図であり、図１４（ｂ）は標準化された温度履歴積分値の評価結果を示す図である。
【図１５】図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１３に示す本発明の他の実施形態におけるパッド接触部材を用い、パッド接触部材に供給する液体（温水）の流量を変更して研磨パッドの表面を加熱した温度評価結果を示す図である。
【図１６】図１６は、パッド接触部材を研磨パッドの半径方向に移動させる機構を備えたパッド温度調整機構を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、研磨パッドの半径方向に往復移動させる自動機構を備えたパッド温度調整機構を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、パッド接触部材を研磨パッドの半径方向で複数個に仕切り、研磨パッドの半径方向の内側領域と外側領域とに分け、個別に液体（温水）を供給可能とし、研磨パッドの半径方向温度を領域毎に制御する態様を示す図である。
【図１９】図１９は、パッド接触部材をヒーター内蔵のセラミックヒーターで構成し、パッド接触部材を研磨パッドの半径方向に複数個配置することにより研磨パッドの半径方向温度を領域（エリア）毎に制御する態様を示す図である。
【図２０】図２０（ａ）は、パッド接触部材に温水と冷水とを選択的に供給するための液体供給システムを示す図であり、図２０（ｂ）は、温水供給から冷水供給への切り替えおよび冷水供給から温水供給への切り替えを行う際の各バルブの状態を示す図である。
【図２１】図２１（ａ），（ｂ）は、研磨パッドの表面温度を設定温度に制御するために、温水と冷水とを切り替え制御する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る研磨装置の実施形態を図１乃至図２１を参照して説明する。図１乃至図２１において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る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、半導体ウエハなどの基板を保持して回転させるトップリング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機構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機構５とを備えている。
【００３６】
トップリング１は、研磨ヘッド支持アーム７に支持されている。この研磨ヘッド支持アーム７には、エアシリンダーおよびモータ（図示せず）が配置されており、これらエアシリンダーおよびモータによってトップリング１は鉛直方向に移動し、かつその軸心周りに回転可能となっている。基板は、トップリング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。
【００３７】
研磨される基板は、トップリング１によって保持され、さらにトップリング１によって回転される。一方、研磨パッド３は、研磨テーブル２とともにその軸芯周りに回転される。この状態で、研磨パッド３の表面には研磨液供給機構４から研磨液が供給され、さらに基板の表面は、トップリング１によって研磨パッド３の表面（すなわち基板研磨面）に対して押し付けられる。基板の表面は、研磨液の存在下での研磨パッド３と基板との摺接により研磨される。
【００３８】
パッド温度調整機構５は、研磨パッド３の表面に接触するパッド接触部材１１と、このパッド接触部材１１に温度調整された液体を供給する液体供給システム３０とを備えている。パッド接触部材１１は、該パッド接触部材１１を昇降させる昇降機構としてのエアシリンダー５２にアーム５４を介して連結されている。さらに、パッド接触部材１１は、移動機構としてのモータ５３に連結されており、このモータ５３によりパッド接触部材１１は、研磨パッド３の上方の所定の上昇位置と、研磨テーブル２の径方向外側の所定の退避位置との間で移動される。
【００３９】
図２は、パッド接触部材１１に液体を供給するための液体供給システム３０を示す模式図である。この液体供給システム３０は、液体供給タンク３１と、液体供給タンク３１とパッド接触部材１１とを連結する供給ライン３２および戻りライン３３とを備えている。熱媒体としての液体は、液体供給タンク３１から供給ライン３２を通じてパッド接触部材１１に供給され、パッド接触部材１１から戻りライン３３を通じて液体供給タンク３１に戻される。このように、液体は、液体供給タンク３１とパッド接触部材１１との間を循環する。液体供給タンク３１は、液体を加熱するヒータ（図示せず）を有しており、液体はヒーターにより所定の温度に加熱される。すなわち、液体供給タンク３１は温調機として機能する。
【００４０】
液体供給システム３０は、供給ライン３２を流れる液体の流量を調整する流量調整弁３５と、流量調整弁３５を通過した液体の圧力を測定する圧力計３６と、戻りライン３３を流れる液体の流量を測定する流量計３７と、研磨パッド３の表面温度を測定するパッド表面温度計としての放射温度計３９と、放射温度計３９により測定されたパッド表面温度に基づいて流量調整弁３５を制御する温度コントローラ４０とを備えている。供給ライン３２を流れる液体の流量は、電空レギュレータ４３で制御されたエア圧が流量調整弁３５に送られて弁の開度が決まることにより調整される。なお、供給ライン３２には冷水ライン４１が接続され、冷水ライン４１から供給ライン３２に冷水が供給可能になっている。また、戻りライン３３には排水ライン４２が接続され、戻りライン３３を流れる液体を排水可能になっている。
【００４１】
放射温度計３９は、非接触で研磨パッド３の表面温度を測定し、その測定値を温度コントローラ４０に送る。温度コントローラ４０は、研磨パッド３の表面温度が予め設定された目標温度になるように、研磨パッド３の表面温度の測定値に基づいて、電空レギュレータ４３を制御する。電空レギュレータ４３は、温度コントローラ４０からの制御信号に基づいて制御したエア圧を流量調整弁３５に送る。流量調整弁３５は電空レギュレータ４３から送られたエア圧によって弁の開度が調整され、パッド接触部材１１に供給される液体の流量を制御する。研磨パッド３の表面温度は、パッド接触部材１１を流れる液体と研磨パッド３との間での熱交換により調整される。
【００４２】
このようなフィードバック制御により、研磨パッド３の表面温度は、所定の目標温度に維持される。温度コントローラ４０としては、ＰＩＤコントローラを使用することができる。研磨パッド３の目標温度は、基板の種類または研磨プロセスに応じてＣＭＰコントローラ５０で決定され、決定された温度設定制御信号は、温度コントローラ４０に入力される。
【００４３】
上述したように、研磨パッド３の表面温度は、パッド接触部材１１に供給される液体の流量を調整することにより制御される。パッド接触部材１１に供給される液体（熱媒体）としては、水が使用される。水の温度は、液体供給タンク３１のヒーターにより、例えば約８０℃に加熱されて温水とされる。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熱媒体として使用してもよい。シリコーンオイルを使用する場合には、シリコーンオイルは液体供給タンク３１のヒーターにより１００℃以上（例えば、約１２０℃）に加熱される。パッド接触部材１１に温水と冷水とを切替えて供給可能とするために、供給ライン３２，戻りライン３３，冷水ライン４１，排水ライン４２等にはバルブＶ１〜Ｖ５が設けられている（後述する）。
【００４４】
次に、本発明のパッド温度調整機構５で用いられているパッド接触部材１１について説明する。
本発明者らは、特許文献１に記載されているパッド接触部材を用いて加熱領域を種々変更することにより、図１に示す形態のパッド接触部材１１を創案したものであり、以下にこの創案の過程を説明する。
図３（ａ）は、従来のパッド接触部材１１１、研磨パッド３および研磨対象の基板（ウエハ）Ｗを示す図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のパッド接触部材１１１を示す斜視図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）に示すパッド接触部材１１１の内部に形成された流路構成を示す平面図である。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、概略三角形の平面形状を有し、内部に流路を有する板状体からなるパッド接触部材１１１は、研磨パッド３の外周側から中心部近傍まで接触可能になっている。研磨対象の基板（ウエハ）Ｗは、研磨パッド３の中心（Ｏ）を挟んでパッド接触部材１１１の反対側に位置している。
図３（ｂ）に示すように、パッド接触部材１１１は、研磨パッド３の表面に接触する接触面を有する板部材１１５と、内部に液体の流路が形成された流路形成部材１１６とを備えている。板部材１１５は、流路形成部材１１６の下部に固定されている。流路形成部材１１６の上面には、液体流入口１２３と液体流出口１２４とが形成されている。
【００４６】
図３（ｃ）に示すように、流路形成部材１１６の内部には、研磨パッド３の半径方向に延びる仕切り１１８が配置されており、この仕切り１１８によって流路形成部材１１６の内部空間は、第１の液体流路１２１および第２の液体流路１２２に分けられている。第１の液体流路１２１および第２の液体流路１２２は直列に接続されている。より具体的には、第１の液体流路１２１の下流側端部は、第２の液体流路１２２の上流側端部に接続されている。第１の液体流路１２１は、液体流入口１２３に連通しており、第２の液体流路１２２は、液体流出口１２４に連通している。第１の液体流路１２１内および第２の液体流路１２２内には、それぞれ複数のバッフル１２５が配置されている。
【００４７】
液体は、液体流入口１２３を介して第１の液体流路１２１に供給される。液体は、第１の液体流路１２１および第２の液体流路１２２をこの順に流れ、液体と研磨パッド３との間で熱交換が行われる。液体は、液体流出口１２４から排出される。
【００４８】
図４（ａ），（ｂ）は、図３（ｂ），（ｃ）に示すパッド接触部材１１１の内部にシール部材を装入することにより、パッド接触部材１１１内の流路を変更した状態を示す図であり、図４（ａ）はパッド接触部材１１１の全体を示す斜視図であり、図４（ｂ）はパッド接触部材１１１内の流路および流路内に装入されたシール部材を示す図である。
図４（ａ）に示すように、パッド接触部材１１１に元々形成されていた液体流入口（図ではＩＮ（オリジナル）で示す）および液体流出口（図ではＯＵＴ（オリジナル）で示す）に加えて、１つの液体流入口（図ではＩＮ（追加工）で示す）と２つの液体流出口（図ではＯＵＴ（追加工）で示す）を形成する。
【００４９】
また、図４（ｂ）に示すように、パッド接触部材１１１の流路内にシール部材１２６，１２７を装入する。シール部材１２６，１２７を設けた改良型のパッド接触部材１１１では、液体流入口（ＩＮ（追加工））から流入した液体は、追加された２つの液体流出口（ＯＵＴ（追加工））の両方から流出するようになり、パッド接触部材１１１の上部側にある三角形の板状部分の内部のみに液体（温水）が流れ、パッド接触部材１１１の下部側にある略台形の板状部分の内部には液体（温水）は流れない。
【００５０】
図４（ｃ）は、図４（ａ），（ｂ）に示すように流路を変更した改良型のパッド接触部材１１１を用いた場合の加熱領域を示す図である。図４（ｃ）に示すように、従来型のパッド接触部材１１１を用いた場合には、加熱領域は、研磨パッド３上の同心円の領域Ａ１であるのに対し、改良型のパッド接触部材１１１を用いた場合には、加熱領域は、研磨パッド１０３上の同心円の領域Ａ２となる。すなわち、改良型のパッド接触部材１１１を用いることにより、研磨パッド１０３の外周部側が加熱されなくなる。図４（ｃ）において、研磨対象の基板（ウエハ）Ｗは、研磨パッド３の中心（Ｏ）を挟んでパッド接触部材１１１の反対側に位置している。
【００５１】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来型のパッド接触部材１１１に対して改良型のパッド接触部材１１１を用いた場合の加熱領域変更による効果を確認した結果を示すグラフである。
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）において、Referenceはパッド接触部材なしの場合であり、Original  Slider（３．５）は図３に示す従来型のパッド接触部材を用いた場合であり、Sealed  Slider（３．５）およびSealed  Slider（７．０）は図４（ａ），（ｂ）に示す改良型のパッド接触部材を用いた場合である。Sealed  Slider（３．５）は液体を３．５リットル／分だけ流し、Sealed  Slider（７．０）は液体を７．０リットル／分だけ流した場合であり、どちらもＩＮ（追加工）から液体を入れて、２つのＯＵＴ（追加工）の両方から液体を排出する。
【００５２】
基板（ウエハ）Ｗの研磨を開始し研磨パッドの温度が安定した時点で、すなわち５０秒経過した時点で研磨パッド表面の温度を測定した。なお、研磨時間は６０秒であった。研磨パッドの中心から半径方向に沿って距離が約５０ｍｍの点から約３４０ｍｍの点まで等間隔に９点にわたって研磨パッドの温度を測定した結果を図５（ａ）に示す。図５（ａ）の縦軸に示す温度は任意単位で表している。以下、本実施形態において温度は図５（ａ）における場合と同様に任意単位で示す。図５（ａ）から明らかなように、Original  Slider（３．５）の場合は研磨パッドの外周部の温度上昇が中央部に比べて大きくなっている。Sealed  Slider（３．５）およびSealed  Slider（７．０）の場合は、Original  Slider（３．５）の場合より温度上昇度がわずかに下がるが、研磨パッドの外周部の温度上昇が抑えられ、パッド接触部材なしのReferenceの場合の温度分布に近づいている。しかしながら、Sealed  Slider（３．５）およびSealed  Slider（７．０）の場合であっても、研磨パッド中心からの距離が約７５ｍｍから約１５０ｍｍの領域では温度上昇度が低くなっている。すなわち、パッド接触部材を使用していないReferenceの場合と比較して、温度上昇度が一定とならない領域すなわち温度上昇度が低い領域が存在することがわかる。ここでいう温度上昇度は、パッド接触部材を用いない場合の研磨パッド半径方向における研磨パッドの温度プロファイルと比較して研磨パッドの半径方向における各点で、どの程度温度が上昇変化するかを示す温度変化率ということができる。
【００５３】
図５（ｂ）にパッド接触部材なしの場合に対してパッド接触部材を用いた場合の研磨パッドの温度上昇度（温度変化率）を示す。横軸は研磨パッドの中心からの距離（研磨パッドの半径方向位置）を示し、縦軸はパッド接触部材なしのReferenceの温度を基準の１とした研磨パッドの温度上昇度を示す。研磨パッドの温度データは図５（ａ）に示されたデータを用いている。図５（ｂ）からも明らかなように、Original  Slider（３．５）の場合は研磨パッドの外周部の温度上昇度が高くなっている。Sealed  Slider（３．５）およびSealed  Slider（７．０）の場合は、研磨パッドの外周部の温度上昇度が抑えられ、かなり平坦な線に近づいているが、研磨パッド中心からの距離が約７５ｍｍから約１５０ｍｍの領域（図中、楕円で示す）での温度上昇度が低下していることがより明瞭に示されている。
【００５４】
図５（ｃ）にはウエハＷの研磨を開始し５０秒経過した時点での研磨レートを示す。図５（ｃ）の縦軸に示す研磨レートは任意単位で表している。以下、本実施形態において研磨レートは図５（ｃ）における場合と同様に任意単位で示す。研磨時間は６０秒であった。図５（ｃ）から明らかなようにパッド接触部材を用いた場合にはいずれの場合も研磨レートが向上しているが、研磨プロファイルの観点からすると研磨レートの分布形状はパッド接触部材を用いないReferenceの研磨レート分布形状に近い方が好ましい。ウエハＷの外周部付近を除けばSealed  Slider（３．５）およびSealed  Slider（７．０）の研磨レート分布形状はReferenceの研磨レート分布形状に近いものであるが、Original  Slider（３．５）の分布形状ではバラツキが目立っている。
【００５５】
本発明者らは、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す従来型のパッド接触部材１１１および改良型のパッド接触部材１１１を用いた実験から改良型のパッド接触部材１１１を用いることにより、基板の中央領域の過研磨が解消されて研磨プロファイルをパッド接触部材を用いない場合に近づけることができるということを見出したが、研磨パッド中心からの距離が約７５ｍｍから約１５０ｍｍの領域をもう少し加熱させると、パッド接触部材無しの温度分布にさらに近似させることができるという知見を得たものである。
すなわち、研磨パッドの半径方向における所定の領域を温度調整（加熱）することにより、パッド接触部材無しの場合の研磨パッド表面の半径方向における温度プロファイルを基準として、研磨パッド表面の半径方向各点における温度上昇度（温度変化率）を研磨パッドの半径方向に亘って一定とすることができることがわかった。
【００５６】
図６（ａ），（ｂ）は、上記知見に基づいて創案された本発明のパッド接触部材１１を示す図であり、図６（ａ）はパッド接触部材１１の斜視図であり、図６（ｂ）はパッド接触部材１１の内部に形成された流路構成を示す斜視図である。
図６（ａ）に示すように、本発明のパッド接触部材１１は、概略台形状の平面形状を有し、内部に液体流路を有した板状体になっている。すなわち、パッド接触部材１１は、上辺１１ａと下辺１１ｂと両側辺１１ｓ，１１ｓとを有し、上辺１１ａと下辺１１ｂとが平行な概略台形状の平面形状を有している。なお、パッド接触部材１１の上辺１１ａの左右の端部側が中央部に対して傾斜した辺１１ａｌ，１１ａｒになっているため、パッド接触部材１１の平面形状は、変形六角形というべきものである。
図６（ａ）に示すように、本発明のパッド接触部材１１は、内部に液体の流路が形成されるとともに研磨パッド３の表面に接触する下面を有する流路形成部材１２と、流路形成部材１２の上面に固定される板部材１３とから構成されている。板部材１３の上面には、液体流入口１５と液体流出口１６とが形成されている。
【００５７】
図６（ｂ）は、流路形成部材１２を示す平面図である。図６（ｂ）に示すように、流路形成部材１２の内部には、水平方向に延びて左側の端部が上方に折曲された複数の仕切り１４が形成されている。複数の仕切り１４は、水平部の端部又は折曲部の上端部が外枠に接続されており、これら仕切り１４によって幾重にも折れ曲がった一本のジグザグ流路を形成している。図６（ｂ）において温水ＩＮと示されている部分が液体流入口１５と連通し、この部分から液体（温水）が流入し、温水ＯＵＴと示されている部分が液体流出口１６と連通し、この部分から液体（温水）が流出するようになっている。
【００５８】
図６（ｃ）は、図６（ａ），（ｂ）に示すように構成されたパッド接触部材１１を用いた場合の加熱領域を示す図である。図６（ｃ）に示すように、パッド接触部材１１を用いた場合には、加熱領域は、研磨パッド３上の同心円の領域Ａ３となる。すなわち、本発明のパッド接触部材１１を用いることにより、研磨パッド３の外周部側が加熱されなくなる。図６（ｃ）において、パッド接触部材１１と研磨対象の基板（ウエハ）Ｗとは、研磨パッド３の中心（Ｏ）を概略挟むように配置されている。
【００５９】
図７は、図４（ａ），（ｂ）に示す改良型のパッド接触部材１１１を用いた場合の熱解析結果によるパッド温度分布と、図６（ａ），（ｂ）に示す本発明のパッド接触部材１１を用いた場合の熱解析結果によるパッド温度分布とを比較した図であり、研磨パッドの半径方向位置（ｍｍ）と研磨パッド上の水膜温度（℃）との関係を示すグラフである。
図７において、現行シールは、図５において説明したSealed  Slider（３．５）を用いた場合を示し、変形六角は、図６（ａ），（ｂ）に示す本発明のパッド接触部材１１を用いた場合を示す。
【００６０】
図７から明らかなように、Sealed  Slider（３．５）を用いた現行シールの場合には研磨パッドの半径方向位置が約１５０ｍｍになるまでなだらかに研磨パッドの水膜温度が上昇し、半径方向位置が約２００ｍｍまでほぼ一定温度を保ち、半径方向位置が２００ｍｍより大きくなると次第に温度が下がっていく。一方、本発明のパッド接触部材１１を用いた変形六角の場合は、半径方向位置が約５０ｍｍから温度が上昇し始め１５０ｍｍ付近で最大温度を示しその後次第に温度は減少し２５０ｍｍを超えると一定温度になる。半径方向位置が約７５ｍｍから約２００ｍｍの範囲では、現行シールの場合より変形六角の場合の方が研磨パッドの水膜温度が高くなっている。このようにパッド接触部材の形状を変えたことによる効果が研磨パッドの水膜温度に顕著に表れている。
【００６１】
図８（ａ）〜（ｅ）は、図６（ａ），（ｂ）に示す本発明のパッド接触部材１１を研磨パッド３上において半径方向に移動させた場合の評価結果を示す図である。図８（ａ）〜（ｅ）において、Refスライダー無しはパッド接触部材無しの場合の評価結果であり、新型０ｍｍ，新型５０ｍｍ，新型１００ｍｍは、本発明のパッド接触部材１１を研磨パッド３上の半径方向において図９に示すように位置させた場合の評価結果である。図９において、符号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、研磨パッド３の中心（Ｏ）から異なった半径（Ｒ）で描いた同心円であり、Ｃ１の場合は半径Ｒが１９０ｍｍであり、Ｃ２の場合は半径Ｒが２４０ｍｍであり、Ｃ３の場合は半径Ｒが２９０ｍｍである。同心円Ｃ１は研磨対象の基板Ｗの中心を通る同心円である。
新型０ｍｍは、パッド接触部材１１の下辺１１ｂの中央が同心円Ｃ１と一致するようにパッド接触部材１１を配置した場合である。新型５０ｍｍは、パッド接触部材１１の下辺１１ｂの中央が同心円Ｃ１から５０ｍｍだけ半径方向外側にシフトした同心円Ｃ２と一致するようにパッド接触部材１１を配置した場合である。新型１００ｍｍは、パッド接触部材１１の下辺１１ｂの中央が同心円Ｃ１から１００ｍｍだけ半径方向外側にシフトした同心円Ｃ３と一致するようにパッド接触部材１１を配置した場合である。
【００６２】
図８（ａ）は、基板の半径方向位置と研磨レートとの関係を示すグラフである。
図８（ａ）から明らかなように、パッド接触部材を使用しないＲｅｆスライダー無しの場合と比較して、パッド接触部材を使用した新型０ｍｍ、新型５０ｍｍ、新型１００ｍｍの場合は、いずれも研磨レートが高くなっている。基板の半径方向位置が±１４０ｍｍ付近すなわち基板のエッジ部での研磨レートは、Ｒｅｆスライダー無しの場合と、新型０ｍｍ、新型５０ｍｍ、新型１００ｍｍの場合とで同様の分布形状を示しているため、パッド接触部材の基板の研磨プロファイルへの影響は少ないと考えられる。一方、基板の中央部においては、研磨レートは新型０ｍｍが一番高く、次に新型５０ｍｍで一番低いのは新型１００ｍｍであることから、パッド接触部材の設置位置が、基板の中央部の研磨プロファイルに影響を与えることがわかる。ここでは新型５０ｍｍの研磨レート分布が、Ｒｅｆスライダー無しの場合の分布に一番近いものになっており、基板の研磨プロファイルもより平坦になっている。
【００６３】
図８（ｂ），図８（ｃ），図８（ｄ）は、基板の研磨開始後５０秒経過した時点での研磨パッドの半径方向位置と研磨パッドの温度比との関係を表している。図８（ｂ）は、パッド接触部材が無い場合（Ｒｅｆ）と新型０ｍｍの場合とを示し、図８（ｃ）は、パッド接触部材が無い場合（Ｒｅｆ）と新型５０ｍｍの場合とを示し、図８（ｄ）は、パッド接触部材が無い場合（Ｒｅｆ）と新型１００ｍｍの場合とを示している。研磨パッドの温度比は、新型０ｍｍを用いた場合の研磨パッドの温度測定箇所のうち最も中心に近い点の温度を基準の１としている。温度を測定する研磨パッドの半径方向位置は基板が接触する範囲に対応している。
図８（ｂ）〜（ｄ）から明らかなように、パッド接触部材を用いていない場合よりもパッド接触部材を用いた場合の方が研磨パッドの温度が高くなり、温度上昇の場所がパッド接触部材の設置場所の移動に沿って変化しているが、いずれの場合も研磨パッドの半径方向位置が２３０ｍｍを超えると温度比は1以下になり外周部に近づくにつれて温度が下がっていることがわかる。新型０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍのうちでは、図８（ｂ）に示す新型５０ｍｍの研磨パッドの温度比分布がパッド接触部材が無い場合（Ｒｅｆ）の分布に一番近いものになっている。
図８（ｅ）は、基板（ウエハ）の中心が接触する部分における研磨パッドの温度の時間的変化を示している。新型０ｍｍ，５０ｍｍ，１００ｍｍの場合の温度変化は、わずかな差はあるものの重なりあうように同じ変化を示しており、Ｒｅｆの場合の温度変化と同様の変化を示している。
【００６４】
図８（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、パッド接触部材１１によって加熱される研磨パッド３の表面温度は、研磨パッド３の半径位置によって異なる。図９において説明したように、研磨対象の基板Ｗの中心は、同心円Ｃ１上に位置する。基板Ｗを保持するトップリング１は、研磨中、図１に示す位置に留まっているため、基板Ｗの中心は常に同心円Ｃ１上に位置する。トップリング１の回転によって、研磨対象の基板Ｗは、基板の中心の周りに回転するため、瞬間ごとに基板の中心から離間した位置にある基板上のある点が接触する研磨パッド３上の点は異なる。すなわち基板上のある点は瞬間ごとに研磨パッド３上の異なった半径位置にある点と接触することになる。研磨パッド３の表面温度は、研磨パッド３の半径位置によって異なるため、基板の回転により、基板上の各点は、時々刻々異なった温度に接触することになり、いわゆる温度履歴を受けることになる。
【００６５】
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、温度履歴の概念を示す図である。
図１０（ａ）は、研磨パッド３と基板（ウエハ）Ｗとパッド接触部材１１とを示す斜視図である。図１０（ａ）に示すように、研磨パッド３は自身の中心Ｏ１の周りに回転し、研磨パッド３に摺接する基板Ｗは自身の中心Ｏ２の周りに回転する。研磨パッド３上には中心Ｏ１の周りに４つの同心円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が描かれている。研磨パッド３の表面はパッド接触部材１１により加熱されているため、図１０（ａ）の上部のグラフに示すように、研磨パッド３の表面温度は研磨パッド３上の半径位置によって異なる。基板Ｗが研磨パッド３の表面に接触している面である被研磨面上の各点は、基板Ｗが一回転する間に表面温度がそれぞれ異なる研磨パッド３上の半径位置の各点と接触する。
【００６６】
基板Ｗの中心Ｏ２からの半径Ｒを変数（直径３００ｍｍの基板の場合、Ｒ＝０〜１５０ｍｍ）として、基板の回転角度（０°〜３６０°）と基板上の半径Ｒの位置にある点が接触する研磨パッド３上の時々刻々変化する点における表面温度との関係は温度履歴として定義することができ、この温度履歴は、基板の回転角度（０°〜３６０°）を横軸にとり、基板上のある点が接触する研磨パッド３上の時々刻々変化する点における表面温度（以下、研磨パッド３の表面温度とも適宜称する）を縦軸にとると、図１０（ｂ）のように表すことができる。すなわち、基板上の半径Ｒ＝０の点は、図１０（ａ）に示すように、研磨パッド３上の同心円Ｃ２上に常に位置するため、基板の回転角度が変化しても研磨パッド３の表面温度は変化しない。したがって、図１０（ｂ）に示すように、基板の回転角度と研磨パッド３の表面温度との関係は、横軸に平行な直線で表すことができる。Ｒが大きくなるにつれて、基板の回転角度と研磨パッド３の表面温度との関係は山谷がある波形になり、波形の振幅も大きくなっていく。図示例では、Ｒ＝０，Ｒ＝５ｍｍ，Ｒ＝１５０ｍｍの３本の線が示されている。
【００６７】
図１０（ｂ）では、Ｒ＝０，Ｒ＝５ｍｍ，Ｒ＝１５０ｍｍの場合の基板上の位置について基板の回転角度に対する温度履歴を示したが、基板上の半径位置Ｒにおける温度履歴を回転角度０°〜３６０°の範囲で積算したデータを図１０（ｃ）に示す。すなわち、図１０（ｂ）において各線と横軸との間の面積を求めると、基板の半径Ｒが０ｍｍ，５ｍｍ，１５０ｍｍの場合について温度の積算値を求めることができる。基板の半径Ｒ（基板上の半径位置）と、各半径Ｒにおいて求めた積算値との関係は、基板１回転の間の温度履歴積分値として定義することができ、この温度履歴積分値は図１０（ｃ）のように表すことができる。図１０（ｃ）では、基板の中心の温度履歴積分値が最も大きく、基板上の半径位置が基板の外周側にいくにつれて温度履歴積分値は小さくなっている例が示されている。ここでは温度履歴積分値と表現しているが、温度ではなく基板が研磨パッドから受ける熱量としてとらえると熱量積算値と表現することもできる。
このように基板が研磨パッドから受ける熱量を算出し、算出された熱量から基板の回転に伴う熱量積算値を基板の半径方向位置毎に算出して基板の半径方向における熱量積算値プロファイルを得る。熱量積算値プロファイルを研磨パッドの表面温度を調整するエリア毎に作成し蓄積し、基準となるパッド接触部材を使用しない場合の熱量積算値プロファイルと比較し、基準となる熱量積算値プロファイルに一番近いプロファイルを蓄積した熱量積算値プロファイルから選択し、選択された熱量積算値プロファイルに基づいて研磨パッドの表面温度を調整するエリアを決定する。
【００６８】
図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図６（ａ），（ｂ）に示す本発明のパッド接触部材１１を研磨パッド３上において半径方向に移動させた場合の研磨レートの評価結果（図１１（ａ））、温度履歴積分値の評価結果（図１１（ｂ））、標準化された温度履歴積分値の評価結果（図１１（ｃ））を示す図である。以下、トップリング１の回転数および研磨テーブル２の回転数は図１０（ｃ）の温度履歴積分値を求めた場合と同一の条件にして温度履歴積分値の評価を行っている。
図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、Refスライダー無し，新型０ｍｍ，新型５０ｍｍ，１００ｍｍは、それぞれ図９において説明したとおりである。また、図１１（ａ）は、図８（ａ）と同様のグラフである。
【００６９】
図１１（ａ）から明らかなように、基板の中央部においては、新型０ｍｍ，５０ｍｍ，１００ｍｍの間の研磨レートにバラツキがあることから、基板の研磨プロファイルと基板の温度とは相関関係があると考えられる。新型５０ｍｍの場合が、Ｒｅｆスライダー無しの場合の分布に一番近いものになっており、基板の研磨プロファイルもより平坦になっている。一方で、研磨レートの観点から考えると基板中央部では新型０ｍｍの場合が一番高くなっている。
図１１（ｂ）に基板の半径方向位置における温度履歴積分値を示す。図１１（ｂ）から温度履歴積分値は、基板の中心に近い部分では新型０ｍｍの場合が高く、半径Ｒが約５０〜８０ｍｍの範囲では新型５０ｍｍの場合が高く、半径Ｒが約８０ｍｍ以上の範囲では新型１００ｍｍの場合が高くなっている。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）のデータを標準化したものである。
図１１（ｃ）に示す標準化されたデータから明らかなように新型５０ｍｍを用いる場合がＲｅｆスライダー無しの場合に最も近似させることができることがわかる。研磨レートを向上させるという観点からは基板の中央部の温度が高い新型０ｍｍを用いた場合が特に高いので、パッド接触部材の設置場所を新型０ｍｍに確保しつつ基板の半径方向外方の温度をさらに上昇させればよいと考えられる。
【００７０】
図１２（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る図６（ａ），（ｂ）に示したパッド接触部材１１と、本発明の他の実施形態に係るパッド接触部材１１とを対比して示す図である。図１２（ａ）は図６（ａ），（ｂ）に示したパッド接触部材１１、研磨パッド３および研磨対象の基板（ウエハ）Ｗを示す平面図であり、図１２（ｂ）は本発明の他の実施形態に係るパッド接触部材１１、研磨パッド３および研磨対象の基板（ウエハ）Ｗを示す平面図である。
図１２（ａ）に示すパッド接触部材１１は、概略台形状の平面形状であったが、図１２（ｂ）に示すパッド接触部材１１は、概略六角形状の平面形状をしている。すなわち、図１２（ｂ）に示すパッド接触部材１１は、上辺１１ａと下辺１１ｂと両側辺１１ｓ，１１ｓとを有している。両側辺１１ｓ，１１ｓは、上辺１１ａの両端から上辺１１ａに対して概略直交して研磨パッド３の外周側に延びる第１側辺１１ｓ１，１１ｓ１と、該第１側辺１１ｓ１，１１ｓ１の端部から内側に折曲された第２側辺１１ｓ２，１１ｓ２とを有している。したがって、パッド接触部材１１は概略六角形状の平面形状を有している。なお、上辺１１ａは、図１１（ａ）に示すものと同様に左右の端部側が中央部に対して傾斜した辺１１ａｌ，１１ａｒになっているため、変形八角形というべきものである。
【００７１】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）から明らかなように、図１２（ｂ）に示すパッド接触部材１１は、図１２（ａ）に示すパッド接触部材１１に、第１側辺１１ｓ１，１１ｓ１と該左右の第１側辺１１ｓ１，１１ｓ１を結ぶ直線とで囲まれた矩形状の部分が付加された形状になっている。すなわち、図１２（ｂ）に示すパッド接触部材１１は、研磨パッド３の外周部も加熱することができるように、パッド接触部材１１の加熱面積が広がっている。
【００７２】
図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１２（ｂ）に示すパッド接触部材１１の内部に形成された流路構成を示す斜視図である。
図１３（ａ）に示すパッド接触部材１１においては、内部に設けられた複数の仕切り１４は横方向に延び、各仕切り１４の一端部は外枠に接続されており、これら仕切り１４によって幾重にも折れ曲がった一本のジグザグ流路を形成している。液体は、流入口（ＩＮ）より流入し、ジグザグ流路を流れて流出口（ＯＵＴ）より流出する。
図１３（ｂ）に示すパッド接触部材１１においては、内部に設けられた複数の仕切り１４は縦方向に延び、各仕切り１４の一端部は外枠に接続されており、これら仕切り１４によって幾重にも折れ曲がった一本のジグザグ流路を形成している。液体は、流入口（ＩＮ）より流入し、ジグザグ流路を流れて流出口（ＯＵＴ）より流出する。
図１３（ｃ）に示すパッド接触部材１１においては、内部に横方向に延びる第１仕切り１４Ａが設けられており、第１仕切り１４Ａの両端は外枠に接続されている。すなわち、パッド接触部材１１の内部は第１仕切り１４Ａによって上下２つの空間（エリア）に仕切られている。そして、上下の空間には、それぞれ縦方向に延びる複数の第２仕切り１４Ｂが設けられ、各第２仕切り１４Ｂの一端部は外枠又は第１仕切り１４Ａに接続されている。したがって、上下の空間には、それぞれ複数の仕切り１４Ｂによって幾重にも折れ曲がった一本のジグザグ流路が形成されている。液体は、上下の空間に形成された２つの流入口（ＩＮ）より流入し、並列する２つのジグザグ流路を流れて２つの流出口（ＯＵＴ）より流出する。
【００７３】
図１４（ａ）は、図１１（ｂ）に示す温度履歴積分値の評価結果に、図１２（ｂ）に示す本発明の他の実施形態に係るパッド接触部材１１を用いた場合の温度履歴積分値の評価結果を追加した図である。図１４（ａ）において、新型０ｍｍ＋１００ｍｍが図１２（ｂ）に示すパッド接触部材１１によって得られると予想される温度履歴積分値である。図１２（ｂ）に示すパッド接触部材１１は、図９に示す新型０ｍｍと新型１００ｍｍとを組み合わせたものと近似すると考えることができるため、図１４（ａ）においては、新型０ｍｍ＋１００ｍｍを予想温度履歴として示したものである。
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のデータを標準化したものである。図１４（ｂ）に示す標準化されたデータから明らかなように新型０ｍｍ＋１００ｍｍを用いる場合の標準化した温度履歴積分値のプロファイルも新型５０ｍｍの場合と同様にＲｅｆスライダー無しの場合の標準化した温度履歴積分値のプロファイルに近似させることができることがわかる。
【００７４】
次に、図１３に示す本発明の他の実施形態におけるパッド接触部材１１を用い、パッド接触部材１１に供給する液体（温水）の流量を変更して研磨パッド３の表面を加熱した温度評価結果について図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。
パッド接触部材１１は、パッド接触部材１１の下辺１１ｂの中央が研磨パッドの円（半径：２９０ｍｍ）と一致するように配置されている。
図１５（ａ）に種々のパッド接触部材を用いた場合の基板半径方向位置と基板表面が受ける温度履歴積分値の関係を示す。
本発明の他の実施形態におけるパッド接触部材１１のうち、図１３（ａ）に示すパッド接触部材を用いた場合を横流れと称し、図１３（ｂ）に示すパッド接触部材を用いた場合を縦流れと称し、図１３（ｃ）に示すパッド接触部材を用いた場合を３種類に分けてセンターのみ、エッジのみ、両方と称する。センターのみとは、第１仕切り１４Ａによって仕切られる空間のうち研磨パッドの中央側の空間に形成された流路のみ温水が流れるようにした場合であり、エッジのみとは、第１仕切り１４Ａによって仕切られる空間のうち研磨パッドの外周側の空間に形成された流路のみ温水が流れるようにした場合であり、両方とは、第１仕切り１４Ａによって仕切られる空間の両方に温水が流れるようにした場合である。さらに、新型０ｍｍの場合を示しているが、新型０ｍｍは、図６において説明した形状のパッド接触部材を図８で説明した場所に設置した場合である。いずれの場合もパッド接触部材に流す温水の流量は５．０リットル／分である。
【００７５】
図１５（ａ）から明らかなように、温水を供給するエリアを変えることにより、パッド温度履歴積分値をコントロールすることが可能である。また、温水流量を変えることによっても細かく温度履歴積分値をコントロールできると考えられる。図１５（ａ）に示すデータは研磨していない場合のデータであるが、研磨した場合においても温水を供給するエリアを変えることにより、温度履歴積分値はコントロール可能であり、結果として研磨プロファイルもコントロール可能であると考えられる。
図１５（ｂ）は、両方、センターのみ、エッジのみの場合の研磨パッド半径方向位置における研磨パッドの温度を示している。図１５（ｂ）から明らかなように、エッジのみの場合には研磨パッド半径方向位置が約１５０ｍｍ付近から研磨パッドの温度が上昇し始め約２５０ｍｍ付近で温度上昇の山が見られる。センターのみの場合は、研磨パッド半径方向位置が約８０ｍｍになると研磨パッドの温度上昇が始まり、約１５０ｍｍ付近から最大温度になり研磨パッド半径方向位置が約２００ｍｍになると下がり始める。両方の場合は、センターのみの場合とエッジのみの場合の特長を合わせたような曲線となり、研磨パッドの一定高温状態が長く続く。
図１５（ｃ）は、両方、横流れ、縦流れの場合の研磨パッド半径方向位置における研磨パッドの温度を示している。図１５（ｃ）から明らかなように、いずれの場合においても研磨パッドの温度は同じような温度変化曲線となるが、研磨パッド半径方向位置が１７０ｍｍ以上の範囲では、横流れ、縦流れより両方の場合の方がわずかに研磨パッドの温度が高くなる。横流れ、縦流れの場合はパッド接触部材の全体に温水が供給されるがパッド接触部材の設置場所を変更することによって研磨パッドの温度を調節することができる。
図１５に示す結果は、いずれの場合も温水の流量が５リットル／分であるので、第１仕切り１４Ａによって仕切られる２つの空間にそれぞれ異なる流量の温水を流すことにより研磨パッドの温度を調節することができる。また、流す液体の温度を変えることにより研磨パッドの温度を調節することができる。
【００７６】
上記実施形態においては、パッド接触部材１１の形状を変形六角形（図６（ａ），（ｂ））や変形八角形（図１３（ａ），（ｂ），（ｃ））とし、また液体（温水）の流路を変更することにより、パッド接触部材なしの場合における研磨パッドの半径方向温度分布に近似させている。しかしながら、理想的な研磨パッドの半径方向温度分布は、研磨プロセスにより異なる。そのため、図６（ａ），（ｂ）や図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すパッド接触部材１１を研磨パッドの半径方向に移動可能とし、研磨パッドの半径方向温度分布を制御可能とすることが好ましい。
【００７７】
図１６は、パッド接触部材１１を研磨パッドの半径方向に移動させる機構を備えたパッド温度調整機構５を示す斜視図である。図１６に示すように、パッド接触部材１１を支持するアーム５４は、矢印で示すように、手動で研磨パッド３の半径方向に往復移動可能になっている。これにより、パッド接触部材１１により研磨パッド３を加熱する研磨パッド３の半径方向の領域を適宜選択して、研磨パッドの半径方向温度分布をコントロールできる。
【００７８】
図１７は、研磨パッドの半径方向に往復移動させる自動機構を備えたパッド温度調整機構５を示す斜視図である。図１７に示すように、パッド接触部材１１を支持するアーム５４は、モータ５５により研磨パッド３の半径方向に往復移動可能になっている。モータ５５はモータコントローラ５６により、その駆動が制御されるようになっている。また、研磨パッド３の上方には、複数のサーモグラフ又は放射温度計５７が配置されており、研磨パッド３の表面温度分布が測定可能になっている。モータコントローラ５６および放射温度計５７は、主コントローラ５８に接続されている。図１７に示す構成により、放射温度計５７の測定結果を主コントローラ５８に入力し、主コントローラ５８によりモータコントローラ５６を制御することにより、研磨パッド３の表面温度分布測定結果をフィードバックして、所望の研磨パッドの半径方向温度分布となるように、パッド接触部材１１を移動させることができる。
【００７９】
図１８は、パッド接触部材１１を研磨パッド３の半径方向で複数個に仕切り、研磨パッド３の半径方向の内側領域と外側領域とに分け、個別に液体（温水）を供給可能とし、研磨パッド３の半径方向温度を領域毎に制御する態様を示す図である。図１８に示すパッド接触部材１１の具体的な形態は、図１３に示したものと同一である。図１８に示すように、パッド接触部材１１は、研磨パッド３の半径方向の内側に位置するパッド接触部１１Ａと研磨パッド３の半径方向の外側に位置するパッド接触部１１Ｂとを備えている。パッド接触部１１Ａ，１１Ｂには、個別に液体（温水）が供給可能になっている。すなわち、パッド接触部１１Ａ，１１Ｂには、液体供給タンク３１から供給ライン３２Ａ，３２Ｂを介して液体（温水）が個別に供給可能になっている。供給ライン３２Ａ，３２Ｂには、比例制御弁６１Ａ，６１Ｂがそれぞれ設置されており、比例制御弁６１Ａ，６１Ｂによってパッド接触部１１Ａ，１１Ｂに供給する液体（温水）の流量が個別に制御可能になっている。研磨パッド３の上方には、複数のサーモグラフ又は放射温度計５７が設置されており、研磨パッド３の表面温度分布が測定可能になっている。放射温度計５７および比例制御弁６１Ａ，６１Ｂは、温度コントローラ６２に接続されている。図１８に示す構成により、研磨パッド３の半径方向の内側に位置するパッド接触部１１Ａと研磨パッド３の半径方向の外側に位置するパッド接触部１１Ｂとに個別に流量制御された液体（温水）を供給可能とし、研磨パッド３の半径方向温度を領域（エリア）毎に制御することができる。図１８においては、パッド接触部材１１を研磨パッド３の半径方向の内側領域と外側領域の２領域に仕切ったが、半径方向の３領域以上に仕切ってもよい。図１８に示すように、供給ライン３２Ａ，３２Ｂには冷水も供給可能になっている。図１８では、温水と冷水の混合比を変える比例制御弁６１Ａ，６１Ｂが示されているが、図２に示すように温水、冷水を切り替えバルブで切り替えて、かつ流量調整弁で流量を調整するように構成した切り替えシステムとしてもよい。
【００８０】
図１９は、パッド接触部材１１をヒーター内蔵のセラミックヒーターで構成し、パッド接触部材１１を研磨パッド３の半径方向に複数個配置することにより研磨パッド３の半径方向温度を領域（エリア）毎に制御する態様を示す図である。図１９に示すように、セラミックヒーターからなる複数のパッド接触部材１１を研磨パッド３の半径方向に並置する。各パッド接触部材１１には、電源装置６３から電力が供給されるようになっている。研磨パッド３の上方には、複数のサーモグラフ又は放射温度計５７が設置されており、研磨パッド３の表面温度分布が測定可能になっている。放射温度計５７および電源装置６３，６３は温度コントローラ６２に接続されている。図１９に示す構成により、放射温度計５７の測定結果を温度コントローラ６２に入力し、温度コントローラ６２により電源装置６３，６３を制御することにより、研磨パッド３の表面温度分布測定結果をフィードバックして、所望の研磨パッドの半径方向温度分布となるように、セラミックヒーターからなるパッド接触部材１１，１１を制御することができる。
【００８１】
本発明のパッド温度調整機構５は、パッド接触部材１１に温水と冷水とを切り替えて供給することができるように構成されており、研磨パッド３の表面を加熱することに加えて、研磨パッド３の表面を冷却することができる。
図２０（ａ）は、パッド接触部材１１に温水と冷水とを選択的に供給するための液体供給システムを示す図である。図２０（ａ）は図２に示す液体供給システムを簡略化した図である。図２０（ａ）に示すように、供給ライン３２にはバルブＶ１が設置されており、温水はバルブＶ１を介してパッド接触部材１１に供給されるようになっている。供給ライン３２を流れる温水はバルブＶ２を介して液体供給タンク３１（図２参照）に戻り、温水循環可能になっている。冷水ライン４１にはバルブＶ３が設置されており、冷水はバルブＶ３を介してパッド接触部材１１に供給されるようになっている。戻りライン３３には、バルブＶ４が設置されており、パッド接触部材１１に供給された温水はバルブＶ４を介して液体供給タンク３１（図２参照）に戻るようになっている。戻りライン３３を流れる冷水はバルブＶ５を介して排水可能になっている。以上のように、バルブＶ１は温水供給用バルブ、バルブＶ２は温水循環用バルブ、バルブＶ３は冷水供給用バルブ，バルブＶ４は温水戻り用バルブ，バルブＶ５は排水用バルブである。
【００８２】
図２０（ｂ）は、温水供給から冷水供給への切り替えおよび冷水供給から温水供給への切り替えを行う際の各バルブの状態を示す図である。図２０（ｂ）に示すように、パッド接触部材１１に供給する液体を温水から冷水に切り替える際には、バルブＶ１を開から閉、バルブＶ２を閉からティレイ（遅れ）を持たせて開、バルブＶ３を閉から開、バルブＶ４を開からディレイ（遅れ）を持たせて閉、バルブＶ５を閉からディレイ（遅れ）を持たせて開とする。また、パッド接触部材１１に供給する液体を冷水から温水に切り替える際には、バルブＶ１を閉から開、バルブＶ２を開から閉、バルブＶ３を開から閉、バルブＶ４を閉からディレイ（遅れ）を持たせて開、バルブＶ５を開からディレイ（遅れ）を持たせて閉とする。このように、バルブＶ１〜Ｖ５の切り替えには、適宜ディレイ（遅れ）を持たせている。温水供給から冷水供給に切り替える際には、パッド接触部材１１および配管内に残った温水を温調機に戻す。冷水供給から温水供給に切り替える際には、パッド接触部材１１および配管内に残った冷水を排水し、温調機内の温水の温度低下を防ぐようにしている。
【００８３】
次に、研磨パッド３の表面温度を設定温度に制御するために、温水と冷水とを切り替え制御する方法を図２１（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図２１（ａ）は、研磨パッド３の表面温度の変化を示す図であり、横軸は時間を示し、縦軸は研磨パッド３の表面温度を示し、縦軸には、研磨パッド３の表面の設定温度Ｔｓ１，Ｔｓ２が記載されている。
図２１（ａ）に示すように、研磨パッド３の現在温度が設定温度Ｔｓ２より低い場合、すなわち、設定温度＞現在温度である場合、温水供給を開始する（Ｓｔｅｐ１開始）。そして、研磨パッド３の現在温度が設定温度Ｔｓ１より高くなった場合、すなわち設定温度＜現在温度である場合、冷水供給を開始する（Ｓｔｅｐ２開始）。
【００８４】
図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＡ部拡大図である。図２１（ｂ）に示すように、設定温度Ｔｓ１には、制御上限と制御下限とを設ける。研磨パッド３の現在温度が設定温度Ｔｓ１の制御上下限に達するとバルブ切り替えの信号を出す。ＣＭＰコントローラ５０（図２参照）は、バルブ切り替え信号の状態により、温水・冷水のバルブを切り替える。このバルブの切り替えは、図２０（ａ），（ｂ）で示したとおりである。
【００８５】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００８６】
１  トップリング
２  研磨テーブル
３  研磨パッド
４  研磨液供給機構
５  パッド温度調整機構
１１  パッド接触部材
１１ａ  上辺
１１ａｌ，１１ａｒ  辺
１１ｂ  下辺
１１ｓ１  第１側辺
１２  流路形成部材
１３  板部材
１４  仕切り
１４Ａ  第１仕切り
１４Ｂ  第２仕切り
１５  液体流入口
１６  液体流出口
３０  液体供給システム
３１  液体供給タンク
３２  供給ライン
３２Ａ，３２Ｂ  供給ライン
３３  戻りライン
３５  レギュレータ
３６  圧力計
３７  流量計
３９  放射温度計
４０  温度コントローラ
４１  冷水ライン
４２  排水ライン
４３  電空レギュレータ
５０  ＣＭＰコントローラ
５２  エアシリンダー
５３  モータ
５４  アーム
５５  モータ
５６  モータコントローラ
５７  放射温度計
５８  主コントローラ
６１Ａ  比例制御弁
６１Ｂ  比例制御弁
６２  温度コントローラ
６３  電源装置
１０３  研磨パッド
１１１  パッド接触部材
１１５  板部材
１１６  流路形成部材
１１８  仕切り
１２１  第１の液体流路
１２２  第２の液体流路
１２３  液体流入口
１２４  液体流出口
１２５  バッフル
１２６  シール部材
１２７  シール部材
Ｖ１〜Ｖ５  バルブ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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