(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置における研磨パッドの温度調節システムであって、
温水タンクと、前記研磨パッドに接しているパッド接触部材と、前記温水タンクから前記パッド接触部材に温水を供給する少なくとも１本の温水供給ラインと、前記基板処理装置外の工場施設配管から前記パッド接触部材に冷却水を供給する少なくとも１本の冷却水供給ラインとを備え、
前記温水タンクには、当該温水タンクを冷却する冷却水ジャケットが設けられ、当該冷却水ジャケットへ前記冷却水を供給するタンク用冷却水供給ラインと、前記冷却水ジャケットで冷却に使われた前記冷却水を前記温水タンクに戻すタンク用冷却水戻しラインと、を更に備えているシステム。
【請求項２】
前記タンク用冷却水戻しラインに設けられる開閉弁と、少なくともこの開閉弁の動作を制御する制御部と、前記温水タンク内の温水の水位を検出する水位センサと、を更に備え、
前記制御部は、前記水位センサからの信号に基づいて、前記水位が所定の閾値を下回った場合に前記開閉弁を開放する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記パッド接触部材に供給された温水を前記温水タンクに戻す温水戻しラインをさらに備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記パッド接触部材への温水供給を冷却水供給に切り替える際に、冷却水供給開始から所定時間経過後に前記温水戻しラインを閉鎖する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御部は、前記パッド接触部材への冷却水供給を温水供給に切り替える際に、温水供給開始から所定時間経過後に前記タンク用冷却水戻しラインを閉鎖する、請求項３又は４に記載のシステム。
【請求項６】
前記研磨パッドの温度を測定する温度センサと、この温度センサからの情報を受け取る制御部と、前記温水供給ラインと冷却水供給ラインに設けられるレギュレータを更に備え、前記制御部は、前記温度センサからの情報に基づいて前記レギュレータを制御して、前記温水及び冷却水の流量を調整する、請求項１から５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記温水供給ライン、前記温水戻しライン、前記冷却水供給ライン及び前記タンク用冷却水戻しラインには、所定の三方弁及び仕切弁が更に設けられ、前記制御部には、前記研磨パッドの目標温度を少なくとも１つ記憶する記憶手段が更に設けられ、
前記制御部は、前記研磨パッドの前記目標温度と前記温度センサで測定された実際温度との差に基づいて、前記三方弁又は仕切弁の動作を制御する、請求項３から５の何れか一項を引用する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御部は、前記研磨パッドの温度を調節するために、前記パッド接触部材に供給する温水の温度及び流量並びに前記冷却水の流量を制御する、請求項２から７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
研磨パッドを含む研磨ユニットと、前記研磨パッドに接触するパッド接触部材を含む請求項１から８の何れか一項に記載の温度調節システムと、を備えた基板処理装置。
【請求項１０】
基板処理装置における研磨パッドの温度調節方法であって、
温水タンクからの温水又は前記基板処理装置外の工場施設配管からの冷却水を、前記研磨パッドに接しているパッド接触部材に温水又は冷却水を供給し、
前記温水タンクに設けられた冷却水ジャケットに前記工場施設配管からの冷却水を供給し、
前記冷却水ジャケットで冷却に使われた前記冷却水を、タンク用冷却水戻しラインを介して前記温水タンクに戻す、方法。
【請求項１１】
前記温水タンク内の温水の水位が所定の閾値を下回った場合に、温水タンクの冷却に使われた前記冷却水を前記温水タンクに戻す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記パッド接触部材への温水供給を冷却水供給に切り替える際に、冷却水供給開始から所定時間経過後に、前記パッド接触部材に供給された温水を前記温水タンクに戻すための温水戻しラインを閉鎖する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記パッド接触部材への冷却水供給を温水供給に切り替える際に、温水供給開始から所定時間経過後に前記タンク用冷却水戻しラインを閉鎖する、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
温度センサによって前記研磨パッドの温度を測定し、前記温度センサからの情報に基づいて前記温水及び冷却水の流量を調整する、請求項１０から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記研磨パッドの目標温度と前記温度センサで測定された実際温度との差に基づいて、前記温水又は冷却水の供給を制御する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記研磨パッドの温度を調節するために、前記パッド接触部材に供給する温水の温度及び流量並びに前記冷却水の流量を制御する、請求項１０から１５の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に係り、特に、研磨装置の研磨パッドの温度を調節できる温度調節システムおよびこれを備えた基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハなどの基板に対して各種処理を行うために、基板処理装置が用いられている。基板処理装置の一例としては、基板の表面を平坦に研磨する化学的機械的研磨装置（ＣＭＰ装置）が挙げられる。このＣＭＰ装置は、回転する研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押しつけ、スラリー液を供給しながら基板自体も回転させて研磨を行う研磨装置である。
【０００３】
研磨装置において、基板の被研磨面の研磨レート（研磨率）は、研磨パッドの温度の影響を受ける。一般的に研磨パッドの温度は、被研磨面との接触による発熱、トップリングに取り付けられた基板を保持するリテーナリングとの接触による研磨パッド自体の発熱、研磨パッド及び研磨テーブルの熱吸収率のばらつき、研磨パッドに滴下したスラリー液の流量などによって変化する。これら様々なパラメータの変化に起因して、研磨レートが大きく変化してしまう。
【０００４】
以上のような問題を軽減するために、研磨パッドの温度を積極的に制御する、温度調節システムが用いられている（特許文献１、図２参照）。図１４はこの温度調節システムを示している。この温度調節システム１３０は、温水タンク１３１と、温水タンク１３１とパッド接触部材１１１とを連結する供給ライン１３２および戻りライン１３３とを備えている。熱媒体としての温水は、温水タンク１３１から供給ライン１３２を通じてパッド接触部材１１１に供給され、パッド接触部材１１１から戻りライン１３３を通じて温水タンク１３１に戻される。このように、温水は、温水タンク１３１とパッド接触部材１１１との間を循環する。温水タンク１３１は、水を加熱して温水とするためのヒータ（図示せず）を内部に有している。そして、パッド接触部材１１１が研磨パッド１０３に接触することで、研磨パッド１０３を加熱するようになっている。
【０００５】
また、図１５に示すような温度調節システム２３０も考えられる。この温度調節システム２３０は、特許文献１の温度調節システム１３０に対して、研磨装置の外部から冷水を供給できる冷水供給ライン２４１と、熱交換に使われた温水を研磨装置の外部に排水する排水ライン２４２を備える点が異なっている。すなわち、温水供給ライン２３２の途中に冷水供給ライン２４１が合流しており、仕切弁２００Ｖ１、２００Ｖ３の切り替え制御によって、パッド接触部材２１１に供給する温水の温度を変化させるものである。排水ライン２４２は戻しライン２３３から分岐している。この当該温度調節システム２３０では、パッド接触部材２１１の温度を上昇させるだけではなく、低下させることも可能である。
【０００６】
更には、研磨に用いるスラリー液の温度を調節できるシステムも提案されている（特許文献２、図１参照）。当該従来技術は、図１６に示すように、冷却タンク３０１と循環タンク３０２から成る、側面が二重構造のウォータジャケット式のタンク３０３を設け、該冷却タンク３０１には、冷凍機（チラー）３０４内のフロンで冷却された冷却水３０５を注入させるようになっており、冷却済みの冷却水をオン・オフバルブ３００Ａ又はリーク用バルブ３０７を介して該冷凍機３０４に戻している。しかも、ウォータジャケット式タンク３０３の底面はスラリー液３０６を加温させるラバーヒータ３０９が張り付いている。このラバーヒータ３０９はＳＳＲ３０８に配線され、温度感知センサ３１４で感知した温度情報からラバーヒータ３０９の電流をオン・オフして循環タンク３０２のスラリー液
３０６の温度を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１７６４４９号公報
【特許文献２】特開平１１−２８６６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術に係る発明では、以下のような問題点があった。先ず、特許文献１に開示された発明では、研磨装置外の工場施設配管から冷却水を供給する構造にはなっておらず、研磨パッドの温度を積極的に低下させるシステムではない。
【０００９】
また、図１５に示す温水及び冷水を供給する形式の温度調節システムの場合にも、温水タンク２３１から供給する温水と、工場施設配管から供給する冷水とをバルブで切り替えながらパッド接触部材２１１に供給して、研磨パッド２０３の温度を調節している。そして、温水タンク２３１からの温水は温水タンク２３１に戻し、工場施設配管からの冷却水は工場排水として工場外に排水している。
【００１０】
以上のような構成の下で、パッド接触部材２１１に供給するのを冷水から温水に切り替えるタイミングでは、温水がしばらくの間連続してパッド接触部材２１１に供給される。このため、温水タンク２３１内の水位が低下する。温水タンク２３１内の水位を維持するためには、工場から供給される冷水を温水タンク２３１に補給する必要がある。しかし、冷水を継続して補給すると、温水タンク２３１内の温水の温度低下が起こる。この温度が低下した温水がパッド接触部材２１１に供給された場合、パッド接触部材２１１が理想的な温度まで上昇しないことも考えられる。その結果、研磨プロセスへの悪影響が懸念される。仮に、研磨パッド２０３の温度が目標温度から１０℃低い場合、研磨レートが４％以上変化することが実験で確認されており、大きな問題となる。
【００１１】
更に、特許文献２の発明は、ウォータージャケット式のタンク３０３を有する発明であるが、直接的に加熱冷却するのはスラリー液３０６であって、研磨パッドの温度を調節するものではない。このため、スラリー液３０６の温度調節は可能であっても、研磨パッドを全面わたって直接温度調節することはできない。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、温水タンクからパッド接触部材に供給する温水の温度管理を正確に行うことができ、研磨レートを理想的な範囲に維持できる、研磨パッドの温度調節システムを提供することを目的とする。また、本発明は、そのような温度調節システムを備えた基板処理装置（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】
【００１３】
第１手段は、基板処理装置における研磨パッドの温度調節システムであって、温水タンクと、研磨パッドに接しているパッド接触部材と、温水タンクからパッド接触部材に温水を供給する少なくとも１本の温水供給ラインと、前記基板処理装置外の工場施設配管からパッド接触部材に冷却水を供給する少なくとも１本の冷却水供給ラインとを備え、温水タンクには、当該温水タンクを冷却する冷却水ジャケットが設けられ、当該冷却水ジャケットへ冷却水を供給するタンク用冷却水供給ラインと、冷却水ジャケットで冷却に使われた冷却水を温水タンクに戻すタンク用冷却水戻しラインとを更に備えている、という構成を採っている。
【００１４】
以上のように構成されたことで、温水タンクからパッド接触部材への温水供給を継続す
ると、温水タンク内の温水の水位が低下する。すると、低下した水位を回復させるために、水の補充が必要となる。このとき、冷水を直接補充すると、温水タンク内の温水の温度が低下してしまう。この温度の低下は、研磨レートを変化させてしまう。しかしながら、本発明では、冷水が温水タンクのウォータージャケットを通過することで加熱される。そして、この加熱された冷水（すなわち、温水）が温水タンクに補充される。従って、温水タンク内の温水の温度を過度に低下させることがなく、安定した研磨レートを維持することが可能である。
【００１５】
第２手段は、第１手段の構成に加え、タンク用冷却水戻しラインに設けられる開閉弁と、少なくともこの開閉弁の動作を制御する制御部と、温水タンク内の温水の水位を検出する水位センサと、を更に備え、制御部は、水位センサからの信号に基づいて、水位が所定の閾値を下回った場合に開閉弁を開放する、という構成を採っている。
【００１６】
第３手段は、第２手段の構成に加え、制御部は、パッド接触部材への温水供給を冷却水供給に切り替える際に、冷却水供給開始から所定時間経過後に温水戻しラインを閉鎖する、という構成を採っている。
【００１７】
第４手段は、第２手段又は第３手段の構成に加え、制御部は、パッド接触部材への冷却水供給を温水供給に切り替える際に、温水供給開始から所定時間経過後に冷却水戻しラインを閉鎖する、という構成を採っている。
【００１８】
第５手段は、第１手段から第４手段の何れかの構成に加え、研磨パッドの温度を測定する温度センサと、この温度センサからの情報を受け取る制御部と、温水供給ラインと冷却水供給ラインに設けられるレギュレータを更に備え、制御部は、温度センサからの情報に基づいてレギュレータを制御して、温水及び冷却水の流量を調整する、という構成を採っている。
【００１９】
第６手段は、第２手段から第５手段の何れかの構成に加え、温水供給ライン、温水戻しライン、冷却水供給ライン及び冷却水戻しラインには、所定の三方弁及び仕切弁が更に設けられ、制御部には、研磨パッドの目標温度を少なくとも１つ記憶する記憶手段が更に設けられ、制御部は、研磨パッドの目標温度と温度センサで測定された実際温度との差に基づいて、三方弁又は仕切弁の動作を制御する、という構成を採っている。
【００２０】
第７手段は、第２手段から第６手段の何れかの構成に加え、制御部は、研磨パッドの温度を調節するために、パッド接触部材に供給する温水の温度及び流量並びに冷却水の流量を制御する、という構成を採っている。
【００２１】
第８手段は、研磨パッドを含む研磨ユニットと、研磨パッドに接触するパッド接触部材を含む第１手段から第７手段の何れかの構成を具備する温度調節システムとを備える基板処理装置、という構成を採っている。
【００２２】
第９手段は、基板処理装置における研磨パッドの温度調節方法であって、温水タンクからの温水又は工場施設配管からの冷却水を、研磨パッドに接しているパッド接触部材に温水又は冷却水を供給し、温水タンクに設けられた冷却水ジャケットに工場施設配管からの冷却水を供給し、冷却水ジャケットで冷却に使われた冷却水を温水タンクに戻す、という構成を採っている。
【００２３】
第１０手段は、第９手段の構成に加え、温水タンク内の温水の水位が所定の閾値を下回った場合に、温水タンクの冷却に使われた冷却水を温水タンクに戻す、という構成を採っている。
【００２４】
第１１手段は、第１０手段の構成に加え、パッド接触部材への温水供給を冷却水供給に切り替える際に、冷却水供給開始から所定時間経過後に温水戻しラインを閉鎖する、という構成を採っている。
【００２５】
第１２手段は、第１０手段または第１１手段の構成に加え、パッド接触部材への冷却水供給を温水供給に切り替える際に、温水供給開始から所定時間経過後に冷却水戻しラインを閉鎖する、という構成を採っている。
【００２６】
第１３手段は、第９手段から第１２手段の何れかの構成に加え、温度センサによって研磨パッドの温度を測定し、温度センサからの情報に基づいて温水及び冷却水の流量を調整する、という構成を採っている。
【００２７】
第１４手段は、第１３手段の構成に加え、研磨パッドの目標温度と温度センサで測定された実際温度との差に基づいて、温水又は冷却水の供給を制御する、という構成を採っている。
【００２８】
第１５手段は、第９手段から第１４手段の何れかの構成に加え、研磨パッドの温度を調節するために、パッド接触部材に供給する温水の温度及び流量並びに冷却水の流量を制御する、という構成を採っている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨ユニットおよび温度調節システムを備える基板処理装置の概略図である。
【図２】図１に開示した温度調節システムの各構成要素の動作・作用を示すタイミングチャートである。
【図３】図２の領域(1)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図４】図２の領域(2)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図５】図２の領域(3)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図６】図２の領域(4)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図７】図２の領域(5)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図８】図２の領域(6)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図９】図２の領域(7)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図１０】図２の領域(8)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図１１】図２の領域(9)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図１２】図２の領域(10)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図１３】図２の領域(11)における各構成要素の動作・作用に基づく温水又は冷却水の流れを示す概略図である。
【図１４】従来技術に係る研磨ユニット及び温度調節システムを示す概略図である。
【図１５】従来技術に係る研磨ユニット及び温度調節システムであって、外部から冷水を供給できる温度調節システムを示す概略図である。
【図１６】従来技術に係るウォータージャケット式タンクを有するスラリー液供給システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を示す図である。図示するように、本基板処理装置１は、研磨ユニット１０と、温度調節システム２０とを備えている。研磨ユニット１０は、上面に研磨パッド１１が貼り付けられた研磨テーブル１３と、基板（図示略）を保持する基板保持手段としてのトップリング１４とを備えている。そして、回転する研磨テーブル１３の研磨パッド１１の面上に、回転するトップリング１４の下面に保持する基板（図示せず）を押圧・接触させる。更に、スラリー供給ノズル１６から研磨液としてのスラリー液１７を研磨パッド１１面上に供給し、基板と研磨パッド１１の研磨面の相対的運動により、基板の被研磨面を研磨する。
【００３１】
次に、温度調節システム２０について説明する。温度調節システム２０は、温水タンク２３と、研磨パッド１１の上面温度を検出する温度センサとしての放射温度計１９と、研磨パッド１１の面上に接触して、研磨パッド１１の温度を調整するパッド接触部材２６とを備えている。また、温度調節システム２０は、温水タンク２３とパッド接触部材２６との間で温水及び冷却水の供給/戻し/排水を行う各種配管や、後述するレギュレータを制御するための制御部３０を備えている。
【００３２】
［温度調節システム］
［温水タンク］
次に、温度調節システム２０の温水タンク２３について詳述する。温水タンク２３は、内側の温水槽と、これを取り囲むウォータージャケット２３ａとからなる二重構造のタンクである。温水槽には温水Ｈが収容されており、ウォータージャケット２３ａには工場施設配管６０から冷却水（又は常温水）が供給されるようになっている。ここで、工場施設配管６０から供給される冷却水は、温度が一定であり、水圧及び水量も一定である。冷却水は、開閉弁ＦＶ−０６を介してウォータージャケット２３ａの一方端から供給されるようになっている。また、温水タンク２３には、ウォータージャケット２３ａの他方端から、冷却に使われた冷却水を排出するタンク排出ライン２５が設けられている。そしてこのタンク排水ライン２５は二方に分岐し、一方が温水槽に冷却水を流入されるタンク用冷却水戻しライン２５ａであり、他方は基板処理装置外へのドレインライン２５ｂとなっている。それぞれの分岐には、開閉弁ＦＶ−０４及びＶＦ−０５が接続されている。
【００３３】
また、温水タンク２３には水位センサ２７が設けられており、最低水位ＬＬから最高水位ＨＨまで６段階の水位が検出できるようになっている。水位センサ２７の出力信号は制御部３０に送信され、温度調節システム２０の制御に利用される。また、温水タンク２３内には、温水を加熱するためのヒータ２９が設けられている。ヒータ２９は図示しない外部電源に接続されており、温水を加熱するための電力が供給されるようになっている。本実施形態のヒータ２９は棒状のもので、温水槽にぶら下げた状態となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、シート状の発熱体を温水槽の底面に配置するような構成でもよい。
【００３４】
［各種配管］
温水タンク２３からはパッド接触部材２６に向かって、温水供給ライン４１が設けられている。この温水供給ライン４１は、温水タンク２３内の温水を、パッド接触部材２６に供給するためのものである。この温水供給ライン４１には、温水タンク２３の側から順に、送水ポンプ３３、第１圧力センサＰＳ、第１温度センサＴＳ、第１流量計ＦＭ、第１三
方弁ＦＶ−１１、第１レギュレータＰＶ−１１、第２温度センサＴＳ−１１、第２圧力センサＰＳ−１１が接続されている。
【００３５】
送水ポンプ３３は、温水タンク２３から温水をくみ上げて、加圧してパッド接触部材２６に供給するためのものである。また、第１圧力センサＰＳは、送水ポンプ３３から出た直後の温水の圧力を測定する。第１温度センサＴＳは、送水ポンプ３３から出た直後の温水の温度を測定する。第１流量計ＦＭは、送水ポンプ３３から出る温水の流量を測定する。
【００３６】
また、第１三方弁ＦＶ−１１は、温水供給ライン４１を分岐させ、後述する温水戻しライン５１との連通／遮断を制御するための弁である。第１レギュレータＰＶ−１１は、温水供給ライン４１内の圧力を調整し、パッド接触部材２６に供給される温水の流量を変化させることができる。更に、第２温度センサＴＳ−１１及び第２圧力センサＰＳ−１１は、パッド接触部材２６に入る直前の温水の温度と圧力を測定するものである。但し、第２温度センサＴＳ−１１及び第２圧力センサＰＳ−１１は、冷却水の温度及び圧力を測定する場合もある。
【００３７】
また、パッド接触部材２６から温水タンク２３に向かって、温水戻しライン５１が設けられている。この温水戻しライン５１には、パッド接触部材２６の側から順に、第３温度センサＴＳ−１２、第２流量計ＦＭ−１１、第２三方弁ＦＶ−１２が設けられている。第２三方弁ＦＶ−１２は、温水排出ライン５１ａへの分岐を提供している。また、上述したように、温水戻しライン５１は第１三方弁ＦＶ−１１を介して温水供給ライン４１と接続されている。このため、第１三方弁ＦＶ−１１の動作により、温水供給ライン４１と温水戻しライン５１との連通／遮断を制御することができる。
【００３８】
また、工場施設配管６０からは、パッド接触部材２６に向かって、冷却水供給ライン６１が設けられている。この冷却水供給ライン６１には、工場施設配管６０側から順に、第１仕切弁ＦＶ−０３、第２レギュレータＰＶ−０１、第４温度センサＴＳ−０１、第３圧力センサＰＳ−０１が接続されている。ここで、工場施設配管６０から冷却水供給ライン６１に供給される冷却水は、上述の温水タンク２３に供給される冷却水と同一であるため、温度が一定であり、水圧及び水量も一定である。なお、冷却水供給ライン６１は、第１仕切弁ＦＶ−０３の下流側で分岐しており、第３三方弁ＦＶ−０１を介して上述の温水供給ライン４１と接続されている。また、冷却水供給ライン６１は、最上流側が第２仕切弁ＦＶ−１３を介して温水供給ライン４１に接続されている。
【００３９】
更に、第３三方弁ＦＶ−０１と温水タンク２３との間には、バイパス流路６５が形成されている。このバイパス流路６５には、バイパス弁ＢＰ−１が設けられている。このバイパス弁ＰＢ−１は、所定の圧力を超えた場合に開くように設定されている。このため、第１三方弁ＦＶ−１１および第３三方弁ＦＶ−０１が共に閉じられた場合には、送水ポンプ３３によって送り出された温水は、バイパス流路６５を通って温水タンク２３に戻されるようになっている。
【００４０】
また、パッド接触部材２６から温水タンク２３に向かって、冷却水戻しライン７１が設けられている。この冷却水戻しライン７１には、パッド接触部材２６から順に、第５温度センサＴＳ−０２、第３流量計ＦＭ−０１、第４三方弁ＦＶ−０２が接続されている。そして、第４三方弁ＦＶ−０２から冷却水排水ライン７１ａに分岐している。冷却水戻しライン７１は、上述した第３三方弁ＦＶ−０１と接続されている。なお、上述した各種弁及びセンサは制御部に接続されていないように記載されているが、これは図面の記載を過度に複雑にしないための便宜上の理由からである。実際には、各種弁及びセンサは制御部３０に接続されている。
【００４１】
［作用］
次に、上述した研磨ユニット１０及び温度調節システム２０による、研磨パッド１１の温度調節の具体的手法について説明する。研磨プロセスが開始されると、放射温度計１９は研磨パッド１１上面のトップリング１４の近傍で、研磨テーブル１３の回転方向の上流側の温度を検出する。検出された研磨パッド１１の温度情報は、制御部３０に入力される。制御部３０には、研磨パッド１１の目標温度が記憶されており、この目標温度と放射温度計１９で検出された実際温度との差に応じて、第１及び第２レギュレータＰＶ−１１，ＰＶ−０１が制御される。これら第１及び第２レギュレータＰＶ−１１，ＰＶ−０１が制御されることで、パッド接触部材２６に供給される温水及び冷却水の流量が決定される。なお、研磨パッド１１の温度を測定する温度センサとして、本実施形態では放射温度計１９を利用している。しかしながらこれは一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
パッド接触部材２６から流出する温水及び冷却水の温度も、第３温度センサＴＳ−１２や第５温度センサＴＳ−０２により検出され、制御部３０にフィードバックされる。これらの温水や冷却水の温度情報により、研磨パッド１１の上面温度は、制御部３０に記憶された目標温度に維持される。このため、基板の研磨レートを最適且つ一定に保つことができ、研磨時間を短縮することができる。また、この結果、スラリー供給ノズル１６から供給されるスラリー液１７の使用量並びに廃液量の低減を図ることができる。
【００４３】
［タイミングチャート］
図２は、本実施形態の温度調節システムにおける各構成要素の動作、作用を説明するタイミングチャートである。それぞれの要素としては、（A)第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａ、(B)第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ｂ、(C)第１仕切弁ＦＶ−０３及び第２仕切弁ＦＶ−１３、(D)第２三方弁ＦＶ−１２及び第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａ、(E)第２三方弁ＦＶ−１２及び第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ｂ、(F)ＭＬ水位センサ出力信号、(G)ＭＭ水位センサ出力信号、(H)温水タンク冷却要求信号、(I)開閉弁ＦＶ−０４、(J)開閉弁ＦＶ−０５、(K)開閉弁ＦＶ−０６などである。なお、図２のタイミングチャートでは、各構成要素の動作、作用が１１個の領域に分かれている。各領域については以下に説明する。
【００４４】
［領域(1)］
先ず、領域(1)は、研磨プロセスを継続しながら、パッド接触部材２６を加熱している状態である。また、タンク冷却要求信号はＯＦＦである。この領域では、図３に示すように、第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａが共に開放されており、一方分岐Ｂは閉鎖されている。また、第２仕切弁ＦＶ−１３は閉鎖されている。更に、第２三方弁ＦＶ−１２と第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａは開放されており、分岐Ｂは閉鎖されている。このような状況では、図中の太線で示すように、温水供給ライン４１によって温水タンク２３からパッド接触部材２６に温水が供給される。このとき、第１流量計ＦＭの下流側で温水供給ライン４１が分岐しており、第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａが開放されているので、温水は第３三方弁ＦＶ−０１を介して冷却水供給ライン６１の一部を通ってパッド接触部材２６に供給される。
【００４５】
一方、温水戻しライン５１から戻される温水は、第２三方弁ＦＶ−１２の分岐Ａを通って温水タンク２３に戻される。また、冷却水供給ライン６１からパッド接触部材２６に供給された温水は、冷却水戻しライン７１から第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａと通って温水タンク２３に戻される。このとき、パッド接触部材２６に供給される温水の量と、パッド接触部材２６から戻される温水の量は基本的に等しいので、温水タンク２３内の水位は基本的には変化しない。ちなみに、領域(1)では、温水タンク２３内の温水の水位は、ＭＬ
とＭＭの間となっている。この領域では、パッド接触部材２６には継続して温水が供給されているため、研磨パッド１１は加熱されることとなる。
【００４６】
［領域(2)］
領域(2)は、領域(1)に対して、温水タンク冷却要求信号がＯＦＦからＯＮに切り替わっている点が異なっている。それと同時に、開閉弁ＦＶ−０４、ＦＶ−０６が開放される。この領域も加熱ステップである。このため、図４に示すように、開閉弁ＦＶ−０６を介して冷却水がウォータージャケット２３ａの一端部に供給される。温水タンク２３のウォータージャケット２３ａの他端部からは、冷却に使用された冷却水が排出され、開閉弁ＦＶ−０４が解放されることで温水タンクの温水槽に冷却水が供給される。これにより、温水タンク２３内の温水の水位は上昇することとなる。このとき、冷却水がウォータージャケット２３ａを通過するに伴って、温水タンク２３との間で熱交換が行われる。すなわち、冷却水は、温水タンク２３の温度よりも低いため、冷却水は加熱される。このため、温水タンク２３に供給されたときに、温水タンク２３内の温水の温度を過度に低下させることはない。
【００４７】
［領域(3)］
領域(3)は、領域(2)に対して、温水タンク２３の水位が上昇して、ＭＭ水位センサ出力信号がＯＮになると共に、開閉弁ＦＶ−０４が閉鎖され、開閉弁ＦＶ−０５が開放される点が異なっている。このため、図５に示すように、ウォータージャケット２３ａの他端部から排出された冷却水は、温水タンク２３には供給されず、開閉弁ＦＶ−０５及びドレインライン２５ｂを通って基板処理装置外に排出される。その他の構成要素の動作及び作用は、領域(1)及び領域(2)の場合と同様であるので、パッド接触部材２６に対する加熱は継続されている。
【００４８】
［領域(4)］
領域(4)は、研磨プロセスを継続しながら、パッド接触部材２６を冷却するステップである。この領域(4)では、図６に示すように、領域(3)に対して、第１三方弁ＦＶ−１１と第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａが閉鎖されると共に、第１仕切弁ＦＶ−０３及び第２仕切弁ＦＶ−１３が開放される点が異なっている。このため、温水タンク２３からの温水の供給は停止される。それと同時に、工場施設配管６０から冷却水供給ライン６１を通って、冷却水がパッド接触部材２６に供給される。また、冷却水の一部は、第２仕切弁ＦＶ−１３を介して、温水供給ライン４１の一部を通ってパッド接触部材２６に供給される。このため、パッド接触部材２６は研磨パッド１１を冷却して温度を低下させることができる。
【００４９】
また、領域(4)では、温水戻しライン５１の第２三方弁ＦＶ−１２の分岐Ａと冷却水戻しライン７１の第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａは開放されたままである。このため、温水戻しライン５１と冷却水戻しライン７１に残留している温水は、共に温水タンク２３に戻される。このため、温水を研磨パッドの加熱に再利用することができる。
【００５０】
［領域(5)]
領域(5)は、領域(4)と同様に、パッド接触部材２６を冷却するステップである。しかし、領域(4)の動作・作用に対して、図７に示すように、第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ｂが開放される点が異なっている。また、第２三方弁ＦＶ−１２と第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａが閉鎖されて分岐Ｂが開放される点も異なっている。これにより、工場施設配管６０からの冷却水は、冷却水供給ライン６１を通ってパッド接触部材２６に供給される。それと同時に、冷却水供給ライン６１の分岐ラインから第１仕切弁ＦＶ−１３を通って温水供給ライン４１に供給された冷却水は、パッド接触部材２６に供給される。
【００５１】
一方、パッド接触部材２６から温水戻しライン５１に送りだされた温水は、温水戻しライン５１の第２三方弁ＦＶ−１２に到達する。このとき、第２三方弁ＦＶ−１２は分岐Ａが閉鎖され、分岐Ｂが開放されているので、戻された温水は、温水排出ライン５１ａを通って基板処理装置外に排出される。また、パッド接触部材２６から冷却水戻しライン７１に送りだされた冷却水は、冷却水戻しライン７１の第４三方弁ＦＶ−０２に到達する。このとき、第４三方弁ＦＶ−０２は分岐Ａが閉鎖され、分岐Ｂが開放されているので、戻された冷却水は、冷却水排出ライン７１ａを通って基板処理装置外に排出される。また、温水供給ライン４１の送水ポンプ３３から吐出した温水は、第１三方弁ＦＶ−１１で分岐Ｂに流れ、温水戻しライン５１を通って温水タンク２３に戻される。また、第１流量計ＦＭの下流側で分岐した温水も、第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ｂに流れ、冷却水戻しライン７１を通って温水タンク２３に戻される。このため、研磨パッドは継続して冷却される。
【００５２】
［領域(6)]
領域(6)は、水研磨処理が開始される段階であり、領域(5)の冷却ステップに対し、再度パッド接触部材２６を加熱するステップである。領域(5)と異なる点は、図８に示すように、第１三方弁ＦＶ−１１及び第３三方弁ＦＶ−０１の分岐Ａが再度開放され、逆に分岐Ｂが閉鎖される点である。また、冷却水供給ライン６１に設けられた第１仕切弁ＦＶ−０３と、冷却水供給ライン６１の分岐ラインに設けられた第２仕切弁ＦＶ−１３が閉鎖される点も異なっている。これにより、工場施設配管６０からの冷却水の供給は停止されるが、逆に温水タンク２３からの温水の供給が再開される。但し、第２三方弁ＦＶ−１２及び第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａは閉鎖されたままで、分岐Ｂが開放されているので、温水戻しライン５１及び冷却水戻しライン７１の一部に残留している冷却水は、温水排出ライン５１ａ及び冷却水排出ライン７１ａを通して基板処理装置外に排出される。このように、領域(6)では、冷却水は温水タンク２３に戻されないので、温水タンク２３内の温水Ｈの温度を過度に低下させることは無い。
【００５３】
［領域(7)]
領域(7)は、図９に示すように、領域(6)に対して、第２三方弁ＦＶ−１２と第４三方弁ＦＶ−０２の分岐Ａが開放されると共に、分岐Ｂが閉鎖される点が異なっている。更に、ＭＭ水位センサの出力信号がＯＦＦとなり、水位がＭＭよりも低くなったことを意味している。また、温水タンク２３の開閉弁ＦＶ−０４が開放されると共に、開閉弁ＦＶ−０５が閉鎖されている。これにより、温水戻しライン５１に戻された温水は、第２三方弁ＦＶ−１２を通って温水タンク２３に戻される。また、冷却水戻しライン７１に戻された温水は、第４三方弁ＦＶ−０２を通って温水タンクに戻される。この時、温水タンク２３の開閉弁ＦＶ−０４を通った冷却水は、ウォータージャケット２３ａを通る際に加熱されて温水となる。このため、温水タンク２３に補充されても、温水の温度を過度に低下させることは無い。
【００５４】
［領域(8)及び(9)]
領域(8)において、各種構成要素の動作・作用は領域(7)に対して変化していないが、図１０に示すように、温水タンク２３のＭＬ水位センサの出力信号が一時的にＯＦＦとなっている。これは、温水タンク２３内の温水Ｈの水位が、ＭＬレベルよりも低下したことを意味している。但し、温水タンク２３の開閉弁ＦＶ−０４からタンク用冷却水戻しライン２５ａを通って加熱された温水が温水タンク２３に供給されるので、図１１に示すように、水位は領域(9)で水位ＭＬと水位ＭＭの間まで回復している。なお、領域(9)の後半は、ドレッシングプロセスとなっている。
【００５５】
［領域(10)］
領域(10)は、図１２に示すように、領域(9)に対して、温水タンク２３内の温水の水位がＭＭ以上となり、ＭＭ水位センサの出力信号がＯＮとなっている点が異なっている。こ
れに伴い、温水タンク２３の開閉弁ＦＶ−０４が閉鎖され、逆に開閉弁ＦＶ−０５が開放されている。このため、ウォータージャケット２３ａから流出した冷却水は、開閉弁ＦＶ−０５およびドレインライン２５ｂを通って基板処理装置外に排出される。
【００５６】
［領域(11)]
領域(11)は、図１３に示すように、領域(10)に対して、温水タンク冷却要求信号がＯＦＦになっている点が異なっている。温水タンク２３を冷却する必要が無いため、開閉弁ＦＶ−０６は閉鎖され、開閉弁ＦＶ−０５も閉鎖されて排水が停止される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、研磨パッドの温度を調節できる温度調節機構に利用することが可能であり、さらにはこれを備えた基板処理装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  基板処理装置（研磨装置）
１０  研磨ユニット
１１  研磨パッド
１３  研磨テーブル
１４  トップリング
１６  スラリー供給ノズル
１７  スラリー液
１９  放射温度計
２０  温度調節システム
２３  温水タンク
２３ａ  ウォータージャケット
２５  タンク排水ライン
２５ａ  タンク用冷却水戻しライン
２５ｂ  ドレインライン
２７  水位センサ
２９  ヒータ
３０  制御部
３３  送水ポンプ
４１  温水供給ライン
５１  温水戻しライン
５１ａ  温水排出ライン
６０  工場施設配管
６１  冷却水供給ライン
６５  バイパスライン
７１  冷却水戻しライン
７１ａ  冷却水排出ライン
ＦＶ−１１，ＦＶ−０１，ＦＶ−０２，ＦＶ−１２  三方弁
ＦＶ−０３，ＦＶ−１３  仕切弁
ＰＶ−１１，ＰＶ−０１  レギュレータ
ＦＶ−０４，ＦＶ−０５，ＦＶ−０６  開閉弁
【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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