研磨方法及研磨裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通過調整研磨墊的表面溫度可使研磨率提高，并且也可控制研磨的基板的研磨輪廓的研磨方法及研磨裝置。將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨方法具備：研磨墊(3)的表面溫度調整工序，其是調整研磨墊(3)的表面溫度的工序；及研磨工序，其是在調整后的表面溫度下將基板按壓在研磨墊(3)上來研磨基板；研磨墊(3)的表面溫度調整工序，為調整基板接觸的研磨墊(3)的一部分區(qū)域的表面溫度，以使在研磨工序中，在研磨墊(3)的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率在研磨墊徑向保持一定。
【專利說明】研磨方法及研磨裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明是關于一種使半導體晶片等基板滑動接觸于研磨墊而研磨該基板的研磨方法及研磨裝置，特別是關于調整研磨墊的表面溫度同時研磨基板的研磨方法及研磨裝置。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著半導體組件的高集成化、高密度化，電路的配線更加微細化，多層配線的層數(shù)也增加。為了實現(xiàn)電路微細化并實現(xiàn)多層配線，由于階差沿著下側層的表面凹凸而更大，因此，隨著配線層數(shù)增加，形成薄膜時對階差形狀的膜被覆性(步階覆蓋率(StepCoverage))差。因此，為了形成多層配線，必須改善該步階覆蓋率，并以適當?shù)倪^程進行平坦化處理。此外，因為光學光刻技術微細化并且焦點深度淺，所以需要以半導體組件表面的凹凸階差在焦點深度以下的方式對半導體組件表面進行平坦化處理。
[0003]因此，半導體組件表面的平坦化技術在半導體組件的制造工序中很重要。該平坦化技術中最重要的技術為化學性機械研磨(CMP (Chemical Mechanical Polishing))。該化學性機械性研磨使用研磨裝置，將含有二氧化硅(S12)或二氧化鈰(CeO2)等研磨粒的研磨液(漿液)供給至研磨墊，并使半導體晶片等基板滑動接觸于研磨墊來進行研磨。
[0004]CMP (化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing))裝置在制造半導體組件時，使用于研磨基板表面的工序。CMP裝置以頂環(huán)保持基板而使基板旋轉，進一步在旋轉的研磨臺上的研磨墊上按壓基板來研磨基板表面。研磨中，在研磨墊上供給研磨液(slurry:漿液)，基板的表面通過研磨液的化學性作用與研磨液中所含的研磨粒的機械性作用而平坦化。
[0005]基板的研磨率，除了基板對研磨墊的研磨負荷的外，還取決于研磨墊的表面溫度。這是因為研磨液對基板的化學性作用取決于溫度。因此，制造半導體組件時，為了提高基板的研磨率并進一步保持一定，將基板研磨中的研磨墊的表面溫度保持在最佳值很重要。
[0006]因而，本案 申請人:過去曾在日本特開2012-176449號公報(專利文獻I)中提出一種具備墊溫度調整機構的研磨裝置，該墊溫度調整機構在接觸于研磨墊表面的墊接觸部件中供給溫度調整后的液體，來調整研磨墊的表面溫度。
[0007]專利文獻I中提出的墊接觸部件，重視研磨率提高，為了使研磨墊的表面溫度更迅速上升至目標溫度，在布局上盡量增大接觸面積。即，墊接觸部件在徑向上從研磨墊的外周部延伸至研磨墊的中心附近，此外，墊接觸部件的寬度，考慮研磨中研磨墊表面沿著徑向的溫度梯度，而在研磨墊的外周側大，隨著朝向研磨墊的中心而逐漸變小。因此，墊接觸部件具有大概三角形的平面形狀，且形成內部具有液體流路的板狀體。
[0008]專利文獻1:日本特開2012-176449號公報
[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]本案 申請人:在反復進行使用專利文獻I記載的墊接觸部件使研磨墊升溫，通過升溫的研磨墊研磨基板的工序的過程中獲得以下的見解。
[0011]重視研磨率提高，為了使研磨墊的表面快速升溫，而在布局上盡量增大墊接觸部件的接觸面積，所以整個研磨墊快速升溫，不過研磨墊的溫度分布是研磨墊外周部的溫度上升比中央部的溫度上升大。因而，因為可通過墊接觸部件使整個研磨墊升溫，所以研磨率提高，不過發(fā)現(xiàn)研磨輪廓變形成凹型，即，因為基板被研磨面的中央部比外周部切削得多，而有中央部凹陷的問題。不使研磨墊升溫情況下，研磨輪廓就不會變形成凹型，因此，發(fā)現(xiàn)需要使研磨墊的徑向溫度分布及基板在研磨中接受的溫度的歷程類似于無墊接觸的部件。


【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明是鑒于上述情況而做，目的為提供一種通過調整研磨墊的表面溫度可使研磨率提高，并且也可控制研磨的基板的研磨輪廓的研磨方法及研磨裝置。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]為了達成上述目的，本發(fā)明的研磨方法及研磨裝置，是將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨方法，其特征為，具備:研磨墊的表面溫度調整工序，其是對所述研磨墊的表面溫度進行調整的工序；及研磨工序，其是在所述調整后的表面溫度下將基板按壓在所述研磨墊上來研磨基板的工序，所述研磨墊的表面溫度調整工序為，對基板接觸的所述研磨墊的一部分區(qū)域的表面溫度進行調整，以使在所述研磨工序中，所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率在研磨墊徑向上保持一定。
[0015]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:所述研磨墊的表面溫度調整工序為，在不調整所述研磨墊的表面溫度的狀態(tài)下，以獲得目標的研磨輪廓的研磨條件進行研磨時的所述研磨墊表面的徑向上的溫度輪廓為基準，對基板接觸的所述研磨墊的一部分區(qū)域的表面溫度進行調整，以使在所述研磨工序中，所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率相對于構成所述基準的溫度輪廓，在研磨墊徑向上保持一定。
[0016]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:所述研磨墊的表面溫度調整工序，使用接觸所述研磨墊的表面的墊接觸部件，對所述研磨墊的一部分區(qū)域進行加熱或冷卻。
[0017]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:其特征在于，所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓，是所述研磨墊的表面的徑向上的溫度分布。
[0018]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:對所述研磨墊的每個溫度測量點算出在所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率。
[0019]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:在所述研磨墊的徑向上定義多個區(qū)域，每個區(qū)域至少設I點所述研磨墊的溫度測量點，使用在所述溫度測量點所測量的測量值而制成所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓。
[0020]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:在區(qū)域內設有多個所述溫度測量點時，個別采用在多個溫度測量點所測量的測量值，或是采用所述測量值的平均值。
[0021]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:在所述研磨工序中，對應于所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率，對所述研磨墊的表面溫度進行調整的所述研磨墊的區(qū)域的部分是可變的。
[0022]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:以熱成像儀或紅外線輻射溫度計進行所述研磨墊的溫度測量。
[0023]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:在所述研磨墊的徑向上規(guī)定多個同心圓環(huán)狀的區(qū)域，對所述研磨墊表面溫度進行調整的部分，是規(guī)定的多個區(qū)域中的至少I個區(qū)域。
[0024]本發(fā)明第二形態(tài)的研磨墊的溫度調整區(qū)域的決定方法，其用于將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨方法，其特征為，具備:第一工序，其在所述研磨墊的徑向上規(guī)定多個同心圓環(huán)狀的區(qū)域，從規(guī)定的多個區(qū)域中選擇對表面溫度進行調整的區(qū)域，將選擇的區(qū)域調整成指定的溫度，在基板的每個徑向位置算出通過與溫度調整后的所述研磨墊接觸而從研磨墊接受的熱量，并根據(jù)所述算出的熱量算出基板的每個徑向位置隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，從而制成基板的徑向上的熱量累計值輪廓，對調整表面溫度的每個區(qū)域制成該熱量累計值輪廓并儲存；第二工序，其取得在不調整所述研磨墊的表面溫度的狀態(tài)下，以構成目標的研磨輪廓的研磨條件進行研磨時的所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓，根據(jù)該溫度輪廓算出基板的每個徑向位置隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，從而算出在基板的徑向上的熱量累計值輪廓；及第三工序，其從將所述第一工序所儲存的所述熱量累計值輪廓標準化的熱量累計值輪廓中，選擇與將所述第二工序所取得的熱量累計值輪廓標準化的熱量累計值輪廓相等或近似的輪廓；依據(jù)在所述第三工序中所選擇的輪廓，決定對所述研磨墊的表面溫度進行調整的區(qū)域。
[0025]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:對所述研磨墊的表面溫度進行調整的區(qū)域為多個，該多個區(qū)域的每個區(qū)域的溫度不同。
[0026]本發(fā)明第三形態(tài)的研磨方法，是將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨方法，其特征為，具備:第一工序，其在所述研磨墊的徑向上規(guī)定多個同心圓環(huán)狀的區(qū)域，從規(guī)定的多個區(qū)域中選擇對表面溫度進行調整的區(qū)域，將選擇的區(qū)域調整成指定的溫度，在基板的每個徑向位置算出通過與溫度調整后的所述研磨墊接觸而從研磨墊接受的熱量，并根據(jù)所述算出的熱量算出基板的每個徑向位置隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，從而制成基板的徑向上的熱量累計值輪廓，對調整表面溫度的每個區(qū)域制成該熱量累計值輪廓并儲存；第二工序，其取得在不調整所述研磨墊的表面溫度的狀態(tài)下，以構成目標的研磨輪廓的研磨條件進行研磨時的所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓，根據(jù)該溫度輪廓算出基板的每個徑向位置隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，從而算出在基板的徑向上的熱量累計值輪廓；第三工序，其從將所述第一工序所儲存的所述熱量累計值輪廓標準化的熱量累計值輪廓中，選擇與將所述第二工序所取得的熱量累計值輪廓標準化的熱量累計值輪廓相等或近似的輪廓；及第四工序，其依據(jù)在所述第三工序中所選擇的輪廓，決定對所述研磨墊的表面溫度進行調整的區(qū)域，對所決定的研磨墊區(qū)域的表面溫度進行調整，并將基板按壓在所述研磨墊上從而進行研磨。
[0027]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:對所述研磨墊的表面溫度進行調整的區(qū)域為多個，該多個區(qū)域的每個區(qū)域的溫度不同。
[0028]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:在所述基板的研磨中，制成所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓。
[0029]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓，是所述研磨墊的表面的徑向上的溫度分布。
[0030]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:對所述研磨墊的每個溫度測量點算出在所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率。
[0031]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:在所述基板的研磨中，對應于所述溫度變化率對所述表面溫度進行調整的區(qū)域是可變的。
[0032]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:以熱成像儀或紅外線輻射溫度計進行所述研磨墊的溫度測量。
[0033]本發(fā)明第四形態(tài)的研磨裝置，是將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨裝置，其特征為，具備:頂環(huán)，其將所述基板按壓在所述研磨臺上的所述研磨墊上 '及墊溫度調整機構，其對所述研磨墊的表面溫度進行調整，所述墊溫度調整機構具有:墊接觸部件，其與所述研磨墊的表面接觸；及液體供給系統(tǒng)，其將溫度調整后的液體供給至所述墊接觸部件；所述溫度調整后的液體是溫水及冷水，該溫水及冷水不混合地通過閥門的切換而選擇性地供給至所述墊接觸部件。
[0034]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:所述閥門切換時，使殘留于所述墊接觸部件及配管內的溫水返回所述液體供給系統(tǒng)后，將冷水供給至所述墊接觸部件。
[0035]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:所述閥門切換時，排出殘留于所述墊接觸部件及配管內的冷水后，將溫水供給至所述墊接觸部件。
[0036]本發(fā)明第五形態(tài)的研磨裝置，是將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨裝置，其特征為，具備:頂環(huán)，其將所述基板按壓在所述研磨臺上的所述研磨墊上 '及墊溫度調整機構，其對所述研磨墊的表面溫度進行調整，所述墊溫度調整機構具有墊接觸部件，該墊接觸部件與所述研磨墊的表面接觸，對研磨墊進行加熱或冷卻，所述墊接觸部件具備可個別調整溫度的多個區(qū)域，通過對這些多個區(qū)域中至少I個區(qū)域進行溫度調整，可調整所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓。
[0037]本發(fā)明優(yōu)選的形態(tài)的特征為:在所述墊接觸部件的所述多個區(qū)域中的每個區(qū)域，能夠控制溫水或冷水的流量地供給。
[0038]發(fā)明的效果
[0039]本發(fā)明可達到以下列舉的效果。
[0040]I)通過調整研磨墊的表面溫度，可使研磨率提高，并控制研磨輪廓。
[0041]2)無須測量基板被研磨膜的膜厚，可依據(jù)通過測量研磨墊表面溫度的方法獲得的數(shù)據(jù)，來調節(jié)被研磨膜的研磨輪廓。
[0042]3)通過賦予墊接觸部件的每個區(qū)域供給的液體的流量差，可控制基板的溫度歷程。此外，通過使墊接觸部件移動來調整研磨墊的溫度，可控制基板的溫度歷程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是表示本發(fā)明一種實施方式的研磨裝置的模式圖。
[0044]圖2是表示用于供給液體至墊接觸部件的液體供給系統(tǒng)的模式圖。
[0045]圖3(a)是表示以往的墊接觸部件、研磨墊及研磨對象的基板(晶片)的圖，圖3(b)是表示圖3 (a)的墊接觸部件的立體圖，圖3(c)是表示形成于圖3(b)所示的墊接觸部件內部的流路構成俯視圖。
[0046]圖4(a)是表示墊接觸部件的整體立體圖，圖4(b)是表示墊接觸部件內的流路及裝入流路內的密封部件的圖，圖4(c)是表示使用變更流路的改良型的墊接觸部件時的加熱區(qū)域圖。
[0047]圖5(a)、圖5(b)與圖5 (C)是表示對以往型的墊接觸部件，使用改良型的墊接觸部件時確認加熱區(qū)域變更的效果的結果的圖。
[0048]圖6(a)與圖6(b)是表示本發(fā)明的墊接觸部件的圖，圖6 (a)是墊接觸部件的立體圖，圖6(b)是表示形成于墊接觸部件內部的流路構成的立體圖。圖6(c)是表示使用如圖6(a)與圖6(b)所示構成的墊接觸部件時的加熱區(qū)域的圖。
[0049]圖7是比較使用圖4(a)與圖4(b)所示的改良型的墊接觸部件時的熱分析結果的墊溫度分布、與使用圖6(a)與圖6(b)所示的本發(fā)明的墊接觸部件時的熱分析結果的墊溫度分布圖，且是表示研磨墊的徑向位置(mm)與研磨墊上的水膜溫度(V )的關系圖。
[0050]圖8(a)至圖8(e)是表示使圖6(a)與圖6(b)所示的本發(fā)明的墊接觸部件在研磨墊上于徑向移動時的評估結果的圖。
[0051]圖9是使用同心圓表示本發(fā)明的墊接觸部件在研磨墊上的配置位置圖。
[0052]圖10 (a)、圖10(b)與圖10(c)是表示溫度歷程的概念圖。
[0053]圖11(a)是表示使圖6(a)與圖6(b)所示的本發(fā)明的墊接觸部件在研磨墊上沿徑向移動時的研磨率的評估結果，圖11 (b)是表示溫度歷程積分值的評估結果，圖11 (C)是表示標準化的溫度歷程積分值的評估結果圖。
[0054]圖12(a)與圖12(b)是表不對本發(fā)明一種實施方式的圖6 (a)與圖6(b)所不的墊接觸部件、與本發(fā)明其它實施方式的墊接觸部件進行對比的圖。
[0055]圖13 (a)、圖13(b)與圖13(c)是表示形成于圖12(b)所示的墊接觸部件內部的流路構成立體圖。
[0056]圖14(a)是在圖11(b)所示的溫度歷程積分值的評估結果中，追加使用圖12(b)所示的本發(fā)明其它實施方式的墊接觸部件時的溫度歷程積分值的評估結果的圖，圖14(b)是表示標準化的溫度歷程積分值的評估結果圖。
[0057]圖15(a)、圖15(b)與圖15(c)是表示使用圖13所示的本發(fā)明其它實施方式中的墊接觸部件，變更供給至墊接觸部件的液體(溫水)流量，將研磨墊表面加熱的溫度評估結果圖。
[0058]圖16是表示具備使墊接觸部件在研磨墊的徑向移動的機構的墊溫度調整機構的立體圖。
[0059]圖17是表示具備在研磨墊的徑向來回移動的自動機構的墊溫度調整機構的立體圖。
[0060]圖18是表示將墊接觸部件在研磨墊的徑向隔開多個，并區(qū)分成研磨墊徑向的內側區(qū)域與外側區(qū)域，可個別供給液體(溫水)，而每個區(qū)域控制研磨墊的徑向溫度的樣態(tài)圖。
[0061]圖19是表示以加熱器內藏的陶瓷加熱器構成墊接觸部件，通過在研磨墊的徑向配置多個墊接觸部件，而每個區(qū)域(Area)控制研磨墊的徑向溫度的樣態(tài)圖。
[0062]圖20 (a)是表示用于在墊接觸部件中選擇性供給溫水與冷水的液體供給系統(tǒng)圖，圖20(b)是表示進行從供給溫水切換成供給冷水及從供給冷水切換成供給溫水時的各閥門的狀態(tài)圖。
[0063]圖21(a)與圖21(b)是表示為了將研磨墊的表面溫度控制在設定溫度，而切換控制溫水與冷水的方法圖。
[0064]符號說明
[0065]I 頂環(huán)
[0066]2研磨臺
[0067]3研磨墊
[0068]4研磨液供給機構
[0069]5墊溫度調整機構
[0070]7研磨頭支承臂
[0071]11墊接觸部件
[0072]Ila 上邊
[0073]IlalUlar 邊
[0074]Ilb 下邊
[0075]IlsUls 兩側邊
[0076]I Isl、llsl 第一側邊
[0077]12流路形成部件
[0078]13板部件
[0079]14 隔墻
[0080]14A 第一隔墻
[0081]14B 第二隔墻
[0082]15液體流入口
[0083]16液體流出口
[0084]30液體供給系統(tǒng)
[0085]31液體供給槽
[0086]32供給管線
[0087]32A>32B 供給管線
[0088]33返回管線
[0089]35流量調整閥
[0090]36壓力計
[0091]37流量計
[0092]39紅外線輻射溫度計
[0093]40溫度控制器
[0094]41冷水管線
[0095]42排水管線
[0096]43 電空調壓閥
[0097]50 CMP 控制器
[0098]52氣壓缸
[0099]53 電動機
[0100]54 支臂
[0101]55 電動機
[0102]56 電動機控制器
[0103]57紅外線輻射溫度計
[0104]58主控制器
[0105]61A、61B 比例控制閥
[0106]62溫度控制器
[0107]63電源裝置
[0108]103研磨墊
[0109]111墊接觸部件
[0110]115板部件
[0111]116流路形成部件
[0112]118 隔墻
[0113]121第一液體流路
[0114]122第二液體流路
[0115]123液體流入口
[0116]124液體流出口
[0117]125折流板
[0118]126、127 密封部件
[0119]A1、A2、A3 同心圓的區(qū)域
[0120]C1、C2、C3、C4 同心圓
[0121]IN液體流入口
[0122]O 中心
[0123]OUT液體流出口
[0124]Vl ?V5 閥門
[0125]W基板(晶片)

【具體實施方式】
[0126]以下，參照圖1至圖21說明本發(fā)明的研磨裝置的實施方式。圖1至圖21中，在相同或相當?shù)臉嫵梢厣献⒂浵嗤枺⑹÷灾貜偷恼f明。
[0127]圖1是表示本發(fā)明一種實施方式的研磨裝置的模式圖。如圖1所示，研磨裝置具備:保持半導體晶片等基板而使其旋轉的頂環(huán)1、支承研磨墊3的研磨臺2、在研磨墊3表面供給研磨液(例如漿液)的研磨液供給機構4、及調整研磨墊3的表面溫度的墊溫度調整機構5。
[0128]頂環(huán)I被研磨頭支承臂7支承。該研磨頭支承臂7中配置有氣壓缸及電動機(未圖示)，頂環(huán)I通過這些氣壓缸及電動機而在垂直方向移動，且可繞其軸心旋轉?；逋ㄟ^真空吸著等而保持于頂環(huán)I的下面。研磨臺2連結有電動機(未圖示)，且可向箭頭表示的方向旋轉。
[0129]研磨的基板被頂環(huán)I保持，進一步通過頂環(huán)I而旋轉。另外，研磨墊3與研磨臺2一起繞其軸芯旋轉。在該狀態(tài)下，從研磨液供給機構4供給研磨液至研磨墊3表面，此外，基板的表面通過頂環(huán)I而被按壓在研磨墊3的表面(即基板研磨面)上?；灞砻嬖谘心ヒ旱拇嬖谙拢ㄟ^研磨墊3與基板的滑動接觸而被研磨。
[0130]墊溫度調整機構5具備:接觸于研磨墊3表面的墊接觸部件11、及在該墊接觸部件11中供給溫度調整后的液體的液體供給系統(tǒng)30。墊接觸部件11經(jīng)由支臂54連結于作為使該墊接觸部件11升降的升降機構的氣壓缸52。此外，墊接觸部件11連結于作為移動機構的電動機53，墊接觸部件11通過該電動機53而在研磨墊3上方指定的上升位置與研磨臺2直徑方向外側的指定退出位置之間移動。
[0131]圖2是表示用于供給液體至墊接觸部件11的液體供給系統(tǒng)30的模式圖。該液體供給系統(tǒng)30具備:液體供給槽31、連結液體供給槽31與墊接觸部件11的供給管線32及返回管線33。作為熱介質的液體從液體供給槽31通過供給管線32而供給至墊接觸部件11，并從墊接觸部件11通過返回管線33而返回液體供給槽31。如此，液體在液體供給槽31與墊接觸部件11之間循環(huán)。液體供給槽31具有將液體加熱的加熱器(未圖示)，液體通過加熱器加熱至指定溫度。即，液體供給槽31發(fā)揮調溫機的功能。
[0132]液體供給系統(tǒng)30具備:調整流過供給管線32的液體流量的流量調整閥35 ;測量通過流量調整閥35的液體壓力的壓力計36 ;測量流過返回管線33的液體流量的流量計37 ;測量研磨墊3的表面溫度的作為墊表面溫度計的紅外線輻射溫度計39 ;及依據(jù)通過紅外線輻射溫度計39所測量的墊表面溫度，控制流量調整閥35的溫度控制器40。流過供給管線32的液體流量是通過電空調壓閥43所控制的氣壓傳送至流量調整閥35而決定閥門的開度來調整。另外，供給管線32上連接冷水管線，可從冷水管線41供給冷水至供給管線
32。此外，返回管線33連接排水管線42，可排出流過返回管線33的液體。
[0133]紅外線輻射溫度計39以非接觸方式測量研磨墊3的表面溫度，并將其測量值傳送至溫度控制器40。溫度控制器40以研磨墊3的表面溫度達到預先設定的目標溫度的方式，依據(jù)研磨墊3表面溫度的測量值控制電空調壓閥43。電空調壓閥43將依據(jù)來自溫度控制器40的控制信號所控制的氣壓傳送至流量調整閥35。流量調整閥35通過從電空調壓閥43所傳送的氣壓調整閥門的開度，來控制供給至墊接觸部件11的液體流量。研磨墊3的表面溫度通過流過墊接觸部件11的液體與研磨墊3之間的熱交換來調整。
[0134]通過此種反饋控制，研磨墊3的表面溫度維持在指定的目標溫度。溫度控制器40可使用PID控制器(比例積分微分控制器)。研磨墊3的目標溫度由CMP控制器50依基板種類或研磨程序來決定，決定后的溫度設定控制信號輸入溫度控制器40。
[0135]如上述，研磨墊3的表面溫度是通過調整供給至墊接觸部件11的液體流量來控制。供給至墊接觸部件11的液體(熱介質)使用水。水的溫度通過液體供給槽31的加熱器例如加熱至約80°C而成為溫水。使研磨墊3的表面溫度更迅速上升情況下，也可使用硅油作為熱介質。使用硅油情況下，硅油通過液體供給槽31的加熱器加熱至100°C以上(例如約120°C )。為了可在墊接觸部件11中切換供給溫水與冷水，而在供給管線32、返回管線
33、冷水管線41及排水管線42等中設有閥門Vl?V5(后述)。
[0136]其次，說明本發(fā)明的墊溫度調整機構5使用的墊接觸部件11。
[0137]本發(fā)明人通過使用專利文獻I所記載的墊接觸部件，將加熱區(qū)域作各種變更，而發(fā)明出圖1所示的形態(tài)的墊接觸部件11，以下說明該發(fā)明的過程。
[0138]圖3(a)是表示過去的墊接觸部件111、研磨墊3及研磨對象的基板(晶片)W的圖。圖3(b)是表示圖3(a)的墊接觸部件111的立體圖，圖3(c)是表示形成于圖3(b)所示的墊接觸部件111內部的流路構成俯視圖。
[0139]如圖3(a)所示，具有大概三角形的平面形狀，且內部具有流路的板狀體構成的墊接觸部件111，可從研磨墊3的外周側接觸至中心部附近。研磨對象的基板(晶片)W隔著研磨墊3的中心(O)而位于墊接觸部件111的相反側。
[0140]如圖3(b)所示，墊接觸部件111具備:具有接觸于研磨墊3表面的接觸面的板部件115、及在內部形成有液體流路的流路形成部件116。板部件115固定于流路形成部件116的下部。在流路形成部件116的上面形成有液體流入口 123與液體流出口 124。
[0141]如圖3(c)所示，在流路形成部件116的內部配置有延伸于研磨墊3的徑向的隔墻118，流路形成部件116的內部空間通過該隔墻118而區(qū)分成第一液體流路121及第二液體流路122。第一液體流路121及第二液體流路122串聯(lián)連接。更具體而言，第一液體流路121的下游側端部連接于第二液體流路122的上游側端部。第一液體流路121連通于液體流入口 123，第二液體流路122連通于液體流出口 124。在第一液體流路121內及第二液體流路122內分別配置有多個折流板(baffle) 125。
[0142]液體經(jīng)由液體流入口 123供給至第一液體流路121。液體依序流過第一液體流路121及第二液體流路122，在液體與研磨墊3之間進行熱交換。液體從液體流出口 124排出。
[0143]圖4(a)與圖4(b)是表示通過在圖3(b)與圖3(c)所示的墊接觸部件111內部裝入密封部件，而變更墊接觸部件111內的流路的狀態(tài)圖，圖4(a)是表示墊接觸部件111的整體的立體圖，圖4(b)是表示墊接觸部件111內的流路及裝入流路內的密封部件的圖。
[0144]如圖4(a)所示，除了原來形成于墊接觸部件111的液體流入口(圖中以IN(原本)表示)及液體流出口(圖中以OUT (原本)表示)的外，還形成I個液體流入口(圖中以IN(追加工)表示)與2個液體流出口(圖中以OUT(追加工)表示)。
[0145]此外，如圖4(b)所示，在墊接觸部件111的流路內裝入密封部件126，127。設有密封部件126，127的改良型的墊接觸部件111，從液體流入口(IN(追加工))流入的液體從追加的2個液體流出口(OUT (追加工))兩方流出，液體(溫水)僅在墊接觸部件111上部側的三角形板狀部分的內部流動，液體(溫水)不在墊接觸部件111下部側的大概梯形的板狀部分內部流動。
[0146]圖4(c)是表示使用如圖4(a)與圖4(b)所示地變更流路的改良型的墊接觸部件111時的加熱區(qū)域圖。如圖4(C)所示，使用以往型的墊接觸部件111的情況下，加熱區(qū)域是研磨墊3上的同心圓的區(qū)域Al，而使用改良型的墊接觸部件111的情況下，加熱區(qū)域為研磨墊103上的同心圓的區(qū)域A2。即，通過使用改良型的墊接觸部件111，研磨墊103的外周部側不致被加熱。圖4(c)中，研磨對象的基板(晶片)W隔著研磨墊3的中心(O)而位于墊接觸部件111的相反側。
[0147]圖5(a)、圖5(b)與圖5(c)是表示對以往型的墊接觸部件111，使用改良型的墊接觸部件111時確認加熱區(qū)域變更的效果的結果圖。
[0148]圖5(a)、圖5(b)與圖5 (C)中，參考(Reference)是無墊接觸部件的情況，原滑件(Original Slider) (3.5)是使用圖3所示的以往型的墊接觸部件的情況，密封滑件(Sealed Slider) (3.5)及密封滑件(7.0)是使用圖4(a)與圖4(b)所示的改良型的墊接觸部件的情況。密封滑件(3.5)為3.5公升/分鐘程度流動液體，密封滑件(7.0)為7.0公升/分鐘程度流動液體的情況，且都為從IN(追加工)流入液體，并從2個OUT (追加工)兩方排出液體。
[0149]在開始研磨基板(晶片)W，且研磨墊的溫度穩(wěn)定的時刻，即在經(jīng)過50秒的時刻測量研磨墊表面的溫度。另外，研磨時間是60秒。從研磨墊的中心沿著徑向，距離從約50mm的點至約340mm的點，等間隔經(jīng)過9點而測量研磨墊的溫度的結果表示于圖5 (a)。圖5 (a)的縱軸表示的溫度以任意單位表示。以下，在本實施方式中，溫度與圖5(a)中的情況同樣地以任意單位表示。從圖5(a)可知，原滑件(3.5)時，研磨墊外周部的溫度上升比中央部大。密封滑件(3.5)及密封滑件(7.0)時，溫度上升程度比原滑件(3.5)時稍低，不過研磨墊外周部的溫度上升被抑制，而接近無墊接觸部件的參考時的溫度分布。但是，即使密封滑件(3.5)及密封滑件(7.0)時，從研磨墊中心的距離從約75mm至約150mm的區(qū)域的溫度上升程度降低。即，與未使用墊接觸部件的參考時比較，可知存在溫度上升程度不定的區(qū)域，即存在溫度上升程度低的區(qū)域。此處所謂溫度上升程度，可稱為與不使用墊接觸部件時在研磨墊徑向的研磨墊的溫度輪廓比較，在研磨墊徑向的各點表示溫度上升變化何種程度的溫度變化率。
[0150]圖5(b)中表示，對于無墊接觸部件時，使用墊接觸部件時的研磨墊的溫度上升程度(溫度變化率)。橫軸表示從研磨墊中心起的距離(研磨墊的徑向位置)，縱軸表示將無墊接觸部件的參考溫度作為I個基準的研磨墊的溫度上升程度。研磨墊的溫度數(shù)據(jù)使用圖5(a)所示的數(shù)據(jù)。從圖5(b)可知，原滑件(3.5)時研磨墊外周部的溫度上升程度高。密封滑件(3.5)及密封滑件(7.0)時，研磨墊外周部的溫度上升程度被抑制，而接近相當平坦的線，不過更清楚表示從研磨墊中心的距離從約75mm至約150mm的區(qū)域(圖中以橢圓形表示)溫度上升程度降低。
[0151]圖5(c)表示開始研磨晶片W在經(jīng)過50秒的時刻的研磨率。圖5(c)的縱軸表示的研磨率以任意單位表示。以下，在本實施方式中，研磨率與圖5(c)時同樣地以任意單位表示。而研磨時間是60秒。從圖5(c)可知，使用墊接觸部件情況下，在任何情況研磨率都提高，不過從研磨輪廓的觀點而言，研磨率的分布形狀最好接近不使用墊接觸部件的參考的研磨率分布形狀。除了晶片W的外周部附近的外，密封滑件(3.5)及密封滑件(7.0)的研磨率分布形狀接近參考的研磨率分布形狀，而原滑件(3.5)的分布形狀有顯著變動。
[0152]本發(fā)明人從使用圖5 (a)、圖5(b)與圖5(c)所示的以往型的墊接觸部件111及改良型的墊接觸部件111的實驗，發(fā)現(xiàn)通過使用改良型的墊接觸部件111可消除基板中央?yún)^(qū)域的過度研磨，且可使研磨輪廓接近不使用墊接觸部件的情況，又獲得若將從研磨墊中心的距離從約75mm至約150mm的區(qū)域再稍微加熱時，可更近似無墊接觸部件的溫度分布的見解。
[0153]S卩，可知通過調整在研磨墊徑向的指定區(qū)域的溫度(加熱)，將無墊接觸部件時在研磨墊表面徑向的溫度輪廓做為基準，可將在研磨墊表面的徑向各點的溫度上升程度(溫度變化率)在整個研磨墊的徑向上保持一定。
[0154]圖6(a)與圖6(b)是表示依據(jù)上述見解而發(fā)明的本發(fā)明的墊接觸部件111的圖，圖6(a)是墊接觸部件11的立體圖，圖6(b)是表示形成于墊接觸部件11內部的流路構成的立體圖。
[0155]如圖6 (a)所示，本發(fā)明的墊接觸部件11形成具有大概梯形狀的平面形狀，且內部具有液體流路的板狀體。即，墊接觸部件11具有上邊11a、下邊lib、及兩側邊11s，11s，且具有上邊Ila與下邊Ilb平行的大概梯形狀的平面形狀。另外，因為墊接觸部件11的上邊Ila的左右端部側形成對中央部傾斜的邊llal，llar，所以墊接觸部件11的平面形狀應稱為變形六邊形。
[0156]如圖6(a)所示，本發(fā)明的墊接觸部件11是由內部形成液體流路并且具有接觸于研磨墊3表面的下面的流路形成部件12 ;及固定于流路形成部件12上面的板部件13而構成。在板部件13的上面形成有液體流入口 15與液體流出口 16。
[0157]圖6(b)是表示流路形成部件12的俯視圖。如圖6(b)所示，在流路形成部件12的內部形成有水平方向延伸而左側端部向上方彎曲的多個隔墻14。多個隔墻14的水平部的端部或彎曲部的上端部連接于外框。通過這些隔墻14形成多重彎曲的一條曲折流路。圖6(b)中，表示為溫水IN的部分與液體流入口 15連通，液體(溫水)可從該部分流入，表示為溫水OUT的部分與液體流出口 16連通，液體(溫水)可從該部分流出。
[0158]圖6(c)是表示使用如圖6(a)與圖6(b)所示構成的墊接觸部件11時的加熱區(qū)域的圖。如圖6(c)所示，使用墊接觸部件11情況下，加熱區(qū)域為研磨墊3上的同心圓的區(qū)域A3。即，通過使用本發(fā)明的墊接觸部件11，研磨墊3的外周部側不致被加熱。圖6(c)中，墊接觸部件11與研磨對象的基板(晶片)W是以大概夾著研磨墊3的中心(O)的方式配置。
[0159]圖7是比較使用圖4(a)與圖4(b)所示的改良型的墊接觸部件111時的熱分析結果的墊溫度分布、與使用圖6(a)與圖6(b)所示的本發(fā)明的墊接觸部件11時的熱分析結果的墊溫度分布圖，且是表示研磨墊的徑向位置(mm)與研磨墊上的水膜溫度(°C)的關系圖。
[0160]圖7中，現(xiàn)行密封表示使用圖5中說明的密封滑件(3.5)的情況，變形六邊表示使用圖6(a)與圖6(b)所示的本發(fā)明的墊接觸部件11的情況。
[0161]從圖7可知，使用密封滑件(3.5)的現(xiàn)行密封情況下，在研磨墊的徑向位置約150mm以內研磨墊的水膜溫度平穩(wěn)地上升，至徑向位置約200mm時大致保持一定溫度，當徑向位置比200mm大時，溫度逐漸下降。另外，使用本發(fā)明的墊接觸部件11的變形六邊情況下，從徑向位置約50mm起溫度開始上升，在150mm附近表示最大溫度，其后溫度逐漸減少，超過250mm時形成一定溫度。在徑向位置從約75mm至200mm的范圍，變形六邊的情況下，研磨墊的水膜溫度比現(xiàn)行密封的情況高。如此，改變墊接觸部件形狀的效果顯著表示在研磨墊的水膜溫度中。
[0162]圖8(a)至圖8(e)是表示使圖6(a)與圖6(b)所示的本發(fā)明的墊接觸部件11在研磨墊3上于徑向移動時的評估結果圖。圖8 (a)至圖8(e)中，無Ref滑件是無墊接觸部件時的評估結果，且新型0mm、新型50mm、新型10mm是使本發(fā)明的墊接觸部件11在研磨墊3上的徑向如圖9所示地設置時的評估結果。圖9中，符號Cl，C2, C3是從研磨墊3的中心
(O)起以不同半徑(R)描繪的同心圓，Cl時的半徑R是190mm，C2時的半徑R是240mm，C3時的半徑R是290_。同心圓Cl是通過研磨對象的基板W中心的同心圓。
[0163]新型Omm是以墊接觸部件11下邊Ilb的中央與同心圓Cl 一致的方式配置墊接觸部件11的情況。新型50mm是以墊接觸部件11下邊Ilb的中央,與從同心圓Cl移動至50mm程度的徑向外側的同心圓C2—致的方式配置墊接觸部件11的情況。新型10mm是以墊接觸部件11下邊Ilb的中央，與從同心圓Cl移動至10mm程度的徑向外側的同心圓C3一致的方式配置墊接觸部件11的情況。
[0164]圖8(a)是表示基板的徑向位置與研磨率的關系圖形。
[0165]從圖8(a)可知，與不使用墊接觸部件的無Ref滑件的情況比較，使用墊接觸部件的新型0mm、新型50mm、新型10mm的情況,其研磨率均高?；宓膹较蛭恢迷凇?140mm附近，即在基板邊緣部的研磨率，因為無Ref滑件的情況與新型Omm、新型50mm、新型10mm的情況表示同樣的分布形狀，所以表示墊接觸部件對基板的研磨輪廓的影響小。另外，在基板的中央部，由于新型Omm的研磨率最高，其次為新型50mm，而新型10mm最低，因此可知墊接觸部件的設置位置會影響基板中央部的研磨輪廓。此時，新型50mm的研磨率分布最接近無Ref滑件的情況，且基板的研磨輪廓也更為平坦。
[0166]圖8 (b)、圖8 (C)、圖8 (d)表示在基板開始研磨后經(jīng)過50秒的時刻，研磨墊的徑向位置與研磨墊的溫度比的關系。圖8(b)表示無墊接觸部件的情況(Ref)與新型Omm的情況，圖8(c)表示無墊接觸部件的情況(Ref)與新型50mm的情況，圖8(d)表示無墊接觸部件的情況(Ref)與新型10mm的情況。研磨墊的溫度比是將使用新型Omm時在研磨墊溫度測量部位中最接近中心的點的溫度作為I個基準。測量溫度的研磨墊的徑向位置對應于基板接觸的范圍。
[0167]從圖8(b)至圖8(d)可知，使用墊接觸部件的情況的研磨墊溫度比未使用墊接觸部件的情況高，溫度上升的位置沿著墊接觸部件設置位置的移動而變化，不過可知任何情況下，當研磨墊的徑向位置超過230mm時，溫度比都為I以下，且溫度隨著接近外周部而下降。新型0mm、新型50mm、新型10mm中，圖8(b)所示的新型50mm的研磨墊的溫度比分布最接近無墊接觸部件時(Ref)的分布。
[0168]圖8(e)表示在基板(晶片)中心接觸的部分研磨墊的溫度隨時間的變化。新型0mm, 50mm, 10mm情況下的溫度變化，表示雖然有少許差異但是如重迭般相同變化，并表示與Ref時的溫度變化同樣的變化。
[0169]如圖8(b)，(C)，(d)所示，通過墊接觸部件11加熱的研磨墊3的表面溫度依研磨墊3的半徑位置而異。如圖9中的說明，研磨對象的基板W中心位于同心圓Cl上。保持基板W的頂環(huán)I因為在研磨中是滯留于圖1所示的位置，所以基板W的中心始終位于同心圓Cl上。研磨對象的基板W因為通過頂環(huán)I的旋轉而繞基板中心旋轉，所以每個瞬間在從基板中心離開的位置的基板上某一點接觸研磨墊3上的點不同。即，基板上的某一點于每個瞬間與研磨墊3上不同半徑位置的某一點接觸。因為研磨墊3的表面溫度依研磨墊3的半徑位置而異，所以基板上的各點通過基板的旋轉而時時刻刻接觸不同溫度，即接受所謂溫度歷程。
[0170]圖10 (a)、圖10(b)與圖10(c)是表示溫度歷程的概念圖。
[0171]圖10(a)是表示研磨墊3、基板(晶片)W與墊接觸部件11的立體圖。如圖10(a)所示，研磨墊3繞本身中心01旋轉，滑動接觸于研磨墊3的基板W繞本身中心02旋轉。在研磨墊3上，繞中心01描繪4個同心圓Cl，C2, C3, C4。因為研磨墊3表面通過墊接觸部件11加熱，所以如圖10(a)的上部圖形所示，研磨墊3的表面溫度依研磨墊3上的半徑位置而異。基板W接觸于研磨墊3表面的面的被研磨面上各點，在基板W旋轉I次中，與表面溫度各個不同的研磨墊3上的半徑位置各點接觸。
[0172]將從基板W中心02的半徑R作為變量(直徑300mm的基板時，R = O?150mm)，可將基板的旋轉角度(0°?360° )與在基板上半徑R位置的某一點接觸的研磨墊3上時時刻刻變化的點上的表面溫度的關系是定義為溫度歷程，該溫度歷程于橫軸取基板的旋轉角度(0°?360° )，于縱軸取基板上某一點接觸的研磨墊3上時時刻刻變化的點的表面溫度(以下也適宜稱為研磨墊3的表面溫度)時，可表示如圖10(b)。即，因為基板上半徑R=O的點如圖10(a)所示，始終位于研磨墊3上的同心圓C2上，所以即使基板的旋轉角度變化，研磨墊3的表面溫度不致變化。因此如圖10(b)所示，基板的旋轉角度與研磨墊3的表面溫度的關系是可以平行于橫軸的直線來表示。隨著R變大，基板的旋轉角度與研磨墊3的表面溫度的關系是形成有山谷的波形，且波形的振幅也變大。圖標的例表示有R = 0，R=5mm, R = 150mm 的 3 條線。
[0173]圖10(b)是就R = 0，R = 5mm, R = 150mm時基板上的位置，表示對基板旋轉角度的溫度歷程，而圖10(c)表示在旋轉角度0°?360°的范圍乘上在基板上半徑位置R的溫度歷程的數(shù)據(jù)。即，圖10(b)中，求出各線與橫軸之間的面積時，就基板的半徑R為0mm, 5mm, 150mm時可求出溫度的累計值?；宓陌霃絉(基板上的半徑位置)與各半徑R中求出的累計值的關系，可作為基板旋轉I次中的溫度歷程積分值來定義，該溫度歷程積分值可表示如圖10(c)。圖10(c)是表示基板中心的溫度歷程積分值最大，隨著基板上的半徑位置向基板外周側而溫度歷程積分值變小的例。此處是表現(xiàn)為溫度歷程積分值，不過也可不用溫度，若可采用基板從研磨墊接受的熱量時，也可表現(xiàn)為熱量累計值。
[0174]如此算出基板從研磨墊接受的熱量，并在基板的每個徑向位置從算出的熱量算出隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，而獲得在基板徑向的熱量累計值輪廓。對調整研磨墊的表面溫度的每個區(qū)域制成熱量累計值輪廓而儲存，并與成為基準的不使用墊接觸部件時的熱量累計值輪廓比較，從儲存了最接近成為基準的熱量累計值輪廓的輪廓的熱量累計值輪廓選擇，并依據(jù)選出的熱量累計值輪廓決定調整研磨墊的表面溫度的區(qū)域。
[0175]圖11 (a)、圖11(b)與圖11(c)是分別表示使圖6(a)與圖6(b)所示的本發(fā)明的墊接觸部件11在研磨墊3上于徑向移動時的研磨率的評估結果(圖11 (a))、溫度歷程積分值的評估結果(圖11(b))、標準化的溫度歷程積分值的評估結果(圖11(c))的圖。以下，在頂環(huán)I的轉數(shù)及研磨臺2的轉數(shù)與求出圖10(c)的溫度歷程積分值時同一條件下進行溫度歷程積分值的評估。
[0176]圖11 (a)、圖11 (b)與圖11 (c)中，無Ref滑件、新型0mm、新型50mm、新型10mm分別如在圖9中的說明。此外，圖11(a)是與圖8(a)同樣的圖形。
[0177]從圖11(a)可知,在基板的中央部，由于新型Omm, 50mm, 10mm之間的研磨率有變動，因此表示基板的研磨輪廓與基板的溫度有相關連的關系。新型50mm的情況為最接近無Ref滑件情況的分布，且基板的研磨輪廓也更平坦。另外，從研磨率的觀點考慮時，基板中央部于新型Omm的情況最高。
[0178]圖11(b)表示在基板徑向位置的溫度歷程積分值。從圖11(b)可知，在接近基板中心的部分，新型Omm時的溫度歷程積分值高,在半徑R為約50?80mm的范圍，新型50mm時的溫度歷程積分值高，在半徑R為約80mm以上的范圍，新型10mm時的溫度歷程積分值高。圖11(c)將圖11(b)的數(shù)據(jù)標準化。
[0179]從圖11(c)所示的標準化后的數(shù)據(jù)可知，使用新型50mm的情況可最近似無Ref滑件的情況。從提高研磨率的觀點，由于使用基板中央部的溫度高的新型Omm時特別高，因此墊接觸部件的設置位置只須考慮確保在新型0mm，且使基板徑向外方的溫度進一步上升即可。
[0180]圖12(a)與圖12(b)是表不對本發(fā)明一種實施方式的圖6 (a)與圖6(b)所不的墊接觸部件11、與本發(fā)明其它實施方式的墊接觸部件11進行對比的圖。圖12(a)是表示圖6(a)與圖6(b)所示的墊接觸部件11、研磨墊3及研磨對象的基板(晶片)W的俯視圖，圖12(b)是表示本發(fā)明其它實施方式的墊接觸部件11、研磨墊3及研磨對象的基板(晶片)W的俯視圖。
[0181]圖12(a)所示的墊接觸部件11是大概梯形狀的平面形狀，圖12(b)所示的墊接觸部件11是形成大概六邊形狀的平面形狀。即，圖12(b)所示的墊接觸部件11具有上邊11a、下邊Ilb及兩側邊11s，11s。兩側邊11s，Ils具有:從上邊Ila的兩端對上邊Ila大概正交而延伸于研磨墊3的外周側的第一側邊llsl，Ilsl ;及從該第一側邊llsl，Ilsl的端部彎曲于內側的第二側邊lls2，lls2。因此，墊接觸部件11具有大概六邊形狀的平面形狀。另外，因為上邊Ila與圖11(a)所示部件同樣地形成左右端部側對中央部傾斜的邊llal, llar，所以應稱為變形八角形。
[0182]從圖12(a)及圖12(b)可知，圖12(b)所示的墊接觸部件11是形成在圖12(a)所示的墊接觸部件11中附加被第一側邊llsl, Ilsl與連結該左右第一側邊llsl, Ilsl的直線包圍的矩形狀部分的形狀。即，圖12(b)所示的墊接觸部件11為了也可將研磨墊3的外周部加熱，而擴大墊接觸部件11的加熱面積。
[0183]圖13 (a)、圖13(b)與圖13(c)是表示形成于圖12(b)所示的墊接觸部件11內部的流路構成立體圖。
[0184]圖13(a)所示的墊接觸部件11中，設于內部的多個隔墻14延伸于橫方向，各隔墻14的一端部連接于外框，形成通過這些隔墻14多重彎曲的一條曲折流路。液體從流入口(IN)流入，并流過曲折流路而從流出口(OUT)流出。
[0185]圖13(b)所示的墊接觸部件11中，設于內部的多個隔墻14延伸于縱方向，各隔墻14的一端部連接于外框，而形成通過這些隔墻14也多重彎曲的一條曲折流路。液體從流入口(IN)流入，并流過曲折流路而從流出口(OUT)流出。
[0186]圖13(c)所示的墊接觸部件11中，內部設有延伸于橫方向的第一隔墻14A，第一隔墻14A的兩端連接于外框。即，墊接觸部件11的內部通過第一隔墻14A而隔開上下2個空間(區(qū)域)。而后，上下空間中分別設置延伸于縱方向的多個第二隔墻14B，各第二隔墻14B的一端部連接于外框或第一隔墻14A。因此，在上下空間分別形成有通過多個第二隔墻14B也多重彎曲的一條曲折流路。液體從形成于上下空間的2個流入口(IN)流入，并流過并聯(lián)的2個曲折流路而從2個流出口(OUT)流出。
[0187]圖14(a)是在圖11(b)所示的溫度歷程積分值的評估結果中，追加使用圖12(b)所示的本發(fā)明其它實施方式的墊接觸部件11時的溫度歷程積分值的評估結果的圖。圖14(a)中，新型0_+100mm是預料通過圖12(b)所示的墊接觸部件11而獲得的溫度歷程積分值。圖12(b)所示的墊接觸部件11因為可考慮為與組合圖9所示的新型Omm與新型10mm近似,所以在圖14(a)中,表示新型Omm+lOOmm作為預料溫度歷程。
[0188]圖14(b)將圖14(a)的數(shù)據(jù)標準化。從圖14(b)所示的標準化的數(shù)據(jù)可知，使用新型0mm+100mm時標準化的溫度歷程積分值的輪廓也與新型50mm的情況同樣地，可近似于無Ref滑件時標準化的溫度歷程積分值的輪廓。
[0189]其次，參照圖15 (a)、圖15(b)與圖15(c)說明使用圖13所示的本發(fā)明其它實施方式中的墊接觸部件11，變更供給至墊接觸部件11的液體(溫水)流量，而將研磨墊3表面加熱的溫度評估結果。
[0190]墊接觸部件11是以墊接觸部件11的下邊Ilb的中央與研磨墊的圓(半徑:290mm)
一致的方式配置。
[0191]圖15(a)表示使用各種墊接觸部件時基板徑向位置與基板表面接受的溫度歷程積分值的關系。
[0192]本發(fā)明其它實施方式的墊接觸部件11中，將使用圖13(a)所示的墊接觸部件的情況稱為橫流，將使用圖13(b)所示的墊接觸部件的情況稱為縱流，并將使用圖13(c)所示的墊接觸部件的情況分成3種，而分別稱為僅中心、僅邊緣、及兩方。僅中心，是指通過第一隔墻14A隔開的空間中，僅形成于研磨墊中央側的空間的流路有溫水流過的情況；僅邊緣，是指通過第一隔墻14A隔開的空間中，僅形成于研磨墊外周側的空間的流路有溫水流過的情況。兩方，是指通過第一隔墻14A隔開的空間兩方有溫水流過的情況。此外，雖然表示有新型Omm的情況，不過新型Omm是將圖6中說明的形狀的墊接觸部件設置于圖8所說明的位置的情況。任何情況流入墊接觸部件的溫水流量都為5.0公升/分鐘。
[0193]從圖15(a)可知，通過改變供給溫水的區(qū)域，可控制溫度歷程積分值。此外，通過改變溫水流量也應可細微控制溫度歷程積分值。圖15(a)所示的資料是未研磨時的資料，不過即使已研磨時，通過改變供給溫水的區(qū)域，仍可控制溫度歷程積分值，結果也應可控制研磨輪廓。
[0194]圖15(b)表示兩方、僅中心、僅邊緣情況在研磨墊徑向位置的研磨墊的溫度。從圖15(b)可知，僅邊緣情況下，在研磨墊徑向位置約150mm附近起，研磨墊的溫度開始上升，在約250mm附近發(fā)現(xiàn)溫度上升的頂點。僅中心的情況，研磨墊徑向位置約為80mm時,研磨墊的溫度開始上升，從約150mm附近到達最大溫度，研磨墊徑向位置約200mm時開始下降。兩方的情況，為合并僅中心的情況與僅邊緣情況的特征的曲線，且研磨墊的一定高溫狀態(tài)長期持續(xù)。
[0195]圖15(c)表示兩方、橫流、縱流時在研磨墊徑向位置的研磨墊的溫度。從圖15(c)可知，任何情況下，研磨墊的溫度都形成相同的溫度變化曲線，不過研磨墊徑向位置在170mm以上的范圍，兩方的情況的研磨墊溫度比橫流、縱流的情況稍高。橫流、縱流的情況是對整個墊接觸部件供給溫水，不過通過變更墊接觸部件的設置位置，可調節(jié)研磨墊的溫度。
[0196]圖15所示的結果，由于任何情況下溫水的流量都為5公升/分鐘，因此，通過在通過第一隔墻14A而隔開的2個空間分別流入不同流量的溫水，可調節(jié)研磨墊的溫度。此外，通過改變流動液體的溫度也可調節(jié)研磨墊的溫度。
[0197]上述實施方式中，通過將墊接觸部件11的形狀形成變形六邊形(圖6(a)與圖6(b))或變形八角形(圖13 (a)、圖13(b)與圖13 (c))，并變更液體(溫水)的流路，而近似在無墊接觸部件的情況的研磨墊的徑向溫度分布。但是，理想的研磨墊徑向溫度分布依研磨程序而異。因而，最好使圖6(a)與圖6(b)或圖13(a)與圖13(b)、(c)所示的墊接觸部件11可在研磨墊的徑向移動，而可控制研磨墊的徑向溫度分布。
[0198]圖16是表示具備使墊接觸部件11在研磨墊的徑向移動的機構的墊溫度調整機構5的立體圖。如圖16所示，支承墊接觸部件11的支臂54如箭頭所示，可以手動在研磨墊3的徑向來回移動。由此，適宜選擇通過墊接觸部件11將研磨墊3加熱的研磨墊3徑向的區(qū)域，可控制研磨墊的徑向溫度分布。
[0199]圖17是表示具備在研磨墊的徑向來回移動的自動機構的墊溫度調整機構5的立體圖。如圖17所示，支承墊接觸部件11的支臂54通過電動機55可在研磨墊3的徑向來回移動。電動機55通過電動機控制器56可控制其驅動。此外，在研磨墊3的上方配置有多個熱成像儀或紅外線輻射溫度計57，可測量研磨墊3的表面溫度分布。電動機控制器56及紅外線輻射溫度計57連接于主控制器58。通過圖17所示的構成，將紅外線輻射溫度計57的測量結果輸入主控制器58，通過主控制器58控制電動機控制器56，反饋研磨墊3的表面溫度分布測量結果，可使墊接觸部件11移動而成為希望的研磨墊的徑向溫度分布。
[0200]圖18是表示將墊接觸部件11在研磨墊3的徑向隔開多個，并區(qū)分成研磨墊3徑向的內側區(qū)域與外側區(qū)域，可個別供給液體(溫水)，而在每個區(qū)域控制研磨墊3的徑向溫度的樣態(tài)圖。圖18所示的墊接觸部件11的具體形態(tài)與圖13所示部件相同。如圖18所示，墊接觸部件11具備:位于研磨墊3的徑向內側的墊接觸部11A、及位于研磨墊3的徑向外側的墊接觸部11B。墊接觸部11A，IlB中可個別地供給液體(溫水)。即，在墊接觸部11A, IlB中從液體供給槽31經(jīng)由供給管線32A，32B可個別地供給液體(溫水)。在供給管線32A，32B中分別設置有比例控制閥61A，61B,通過比例控制閥61A，61B可個別地控制供給至墊接觸部11A，IlB的液體(溫水)流量。在研磨墊3的上方設置有多個熱成像儀或紅外線輻射溫度計57，可測量研磨墊3的表面溫度分布。紅外線輻射溫度計57及比例控制閥61A，61B連接于溫度控制器62。通過圖18所示的構成，可對位于研磨墊3的徑向內側的墊接觸部IlA與位于研磨墊3的徑向外側的墊接觸部IlB個別地供給流量被控制的液體(溫水)，而可在每個區(qū)域(Area)控制研磨墊3的徑向溫度。圖18中，是將墊接觸部件11隔開成研磨墊3徑向的內側區(qū)域與外側區(qū)域的2個區(qū)域，不過也可在徑向隔開3個區(qū)域以上。如圖18所示，也可在供給管線32A，32B中供給冷水。圖18是表示改變溫水與冷水的混合比的比例控制閥61A，61B，不過如圖2所示，也可構成以切換閥切換溫水、冷水，且以流量調整閥調整流量的切換系統(tǒng)。
[0201]圖19是表示以加熱器內藏的陶瓷加熱器構成墊接觸部件11，通過在研磨墊3的徑向配置多個墊接觸部件11，而在每個區(qū)域(Area)控制研磨墊3的徑向溫度的樣態(tài)圖。如圖19所示，將由陶瓷加熱器構成的多個墊接觸部件11并列配置于研磨墊3的徑向。在各墊接觸部件11中從電源裝置63供給電力。在研磨墊3的上方設置有多個熱成像儀或紅外線輻射溫度計57，可測量研磨墊3的表面溫度分布。紅外線輻射溫度計57及電源裝置63，63連接于溫度控制器62。通過圖19所示的構成，將紅外線輻射溫度計57的測量結果輸入溫度控制器62，通過溫度控制器62控制電源裝置63，63，反饋研磨墊3的表面溫度分布測量結果，可控制由陶瓷加熱器構成的墊接觸部件11，11，而成為希望的研磨墊的徑向溫度分布。
[0202]本發(fā)明的墊溫度調整機構5是構成可切換溫水與冷水而供給至墊接觸部件11，除了將研磨墊3的表面加熱的外，還可冷卻研磨墊3的表面。
[0203]圖20 (a)是表示用于在墊接觸部件11中選擇性供給溫水與冷水的液體供給系統(tǒng)圖。圖20(a)是簡化圖2所示的液體供給系統(tǒng)的圖。如圖20(a)所示，在供給管線32中設置有閥門VI，溫水經(jīng)由閥門Vl而供給至墊接觸部件11。在供給管線32中流動的溫水經(jīng)由閥門V2返回液體供給槽31 (參照圖2)，溫水可循環(huán)。在冷水管線41中設置有閥門V3，冷水經(jīng)由閥門V3而供給至墊接觸部件11。返回管線33中設置有閥門V4，供給至墊接觸部件11的溫水經(jīng)由閥門V4返回液體供給槽31 (參照圖2)。在返回管線33中流動的冷水可經(jīng)由閥門V5而排出。如以上所述，閥門Vl是用于供給溫水的閥門，閥門V2是用于溫水循環(huán)的閥門，閥門V3是用于供給冷水的閥門，閥門V4是用于溫水返回的閥門，閥門V5是用于排水的閥門。
[0204]圖20 (b)是表示進行從供給溫水切換成供給冷水及從供給冷水切換成供給溫水時的各閥門的狀態(tài)圖。如圖20(b)所示，將供給至墊接觸部件11的液體從溫水切換成冷水時，是將打開的閥門Vl關閉，將閥門V2保持關閉而延遲(Delay) —段時間后打開，將關閉的閥門V3打開，將閥門V4保持打開而延遲(Delay) —段時間后關閉，并將閥門V5保持關閉而延遲(Delay) —段時間后打開。此外，將供給至墊接觸部件11的液體從冷水切換成溫水時，是將關閉的閥門Vl打開，將打開的閥門V2關閉，將打開的閥門V3關閉，將閥門V4保持關閉而延遲(Delay) —段時間后打開，將閥門V5保持打開而延遲(Delay) —段時間后關閉。如此，在切換閥門Vl?V5時適切保持延遲(Dealy)時間，從供給溫水切換成供給冷水時，保留于墊接觸部件11及配管內的溫水返回調溫機。從供給冷水切換成供給溫水時，將保留于墊接觸部件11及配管內的冷水排出，可防止調溫機內的溫水的溫度降低。
[0205]其次，參照圖21(a)與圖21(b)說明為了將研磨墊3的表面溫度控制在設定溫度，而切換控制溫水與冷水的方法圖。
[0206]圖21 (a)是表不研磨墊3的表面溫度變化的圖,橫軸表不時間，縱軸表不研磨墊3的表面溫度，在縱軸上記載有研磨墊3表面的設定溫度Tsl，Ts2。
[0207]如圖21 (a)所示，研磨墊3的現(xiàn)在溫度比設定溫度Ts2低時，即設定溫度〉現(xiàn)在溫度時，開始供給溫水(開始步驟I)。而后，當研磨墊3的現(xiàn)在溫度比設定溫度Tsl高時，即設定溫度<現(xiàn)在溫度時，開始供給冷水(開始步驟2)。
[0208]圖21(b)是圖21(a)的A部放大圖。如圖21(b)所示，在設定溫度Tsl上設控制上限與控制下限。當研磨墊3的現(xiàn)在溫度到達設定溫度Tsl的控制上下限時輸出閥門切換的信號。CMP控制器50 (參照圖2)通過閥門切換信號的狀態(tài)來切換溫水、冷水的閥門。該閥門的切換如圖20(a)與圖20(b)所示。
[0209]以上是說明本發(fā)明的實施方式，不過本發(fā)明不限定于上述實施方式，在其技術思想的范圍內，當然可以各種不同形態(tài)來實施。
【權利要求】
1.一種研磨方法，是將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨方法，其特 征在于，具備: 研磨墊的表面溫度調整工序，其是對所述研磨墊的表面溫度進行調整的工序；及 研磨工序，其是在所述調整后的表面溫度下將基板按壓在所述研磨墊上來研磨基板的工序， 所述研磨墊的表面溫度調整工序為，對基板接觸的所述研磨墊的一部分區(qū)域的表面溫度進行調整，以使在所述研磨工序中，所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率在研磨墊徑向上保持一定。
2.如權利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨墊的表面溫度調整工序為，在不調整所述研磨墊的表面溫度的狀態(tài)下，以獲得目標的研磨輪廓的研磨條件進行研磨時的所述研磨墊表面的徑向上的溫度輪廓為基準，對基板接觸的所述研磨墊的一部分區(qū)域的表面溫度進行調整，以使在所述研磨工序中，所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率相對于構成所述基準的溫度輪廓，在研磨墊徑向上保持一定。
3.如權利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨墊的表面溫度調整工序，使用接觸所述研磨墊的表面的墊接觸部件，對所述研磨墊的一部分區(qū)域進行加熱或冷卻。
4.如權利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓，是所述研磨墊的表面的徑向上的溫度分布。
5.如權利要求1所述的研磨方法，其特征在于，對所述研磨墊的每個溫度測量點算出在所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率。
6.如權利要求1所述的研磨方法，其特征在于，在所述研磨墊的徑向上定義多個區(qū)域，每個區(qū)域至少設I點所述研磨墊的溫度測量點，使用在所述溫度測量點所測量的測量值而制成所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓。
7.如權利要求6所述的研磨方法，其特征在于，在區(qū)域內設有多個所述溫度測量點時，個別采用在多個溫度測量點所測量的測量值，或是采用所述測量值的平均值。
8.如權利要求1所述的研磨方法，其特征在于，在所述研磨工序中，對應于所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率，對所述研磨墊的表面溫度進行調整的所述研磨墊的區(qū)域的部分是可變的。
9.如權利要求1所述的研磨方法，其特征在于，以熱成像儀或紅外線輻射溫度計進行所述研磨墊的溫度測量。
10.如權利要求1所述的研磨方法，其特征在于，在所述研磨墊的徑向上規(guī)定多個同心圓環(huán)狀的區(qū)域，對所述研磨墊表面溫度進行調整的部分，是規(guī)定的多個區(qū)域中的至少I個區(qū)域。
11.一種研磨墊的溫度調整區(qū)域的決定方法，其用于將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨方法，其特征在于，具備: 第一工序，其在所述研磨墊的徑向上規(guī)定多個同心圓環(huán)狀的區(qū)域，從規(guī)定的多個區(qū)域中選擇對表面溫度進行調整的區(qū)域，將選擇的區(qū)域調整成指定的溫度，在基板的每個徑向位置算出通過與溫度調整后的所述研磨墊接觸而從研磨墊接受的熱量，并根據(jù)所述算出的熱量算出基板的每個徑向位置隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，從而制成基板的徑向上的熱量累計值輪廓，對調整表面溫度的每個區(qū)域制成該熱量累計值輪廓并儲存； 第二工序，其取得在不調整所述研磨墊的表面溫度的狀態(tài)下，以構成目標的研磨輪廓的研磨條件進行研磨時的所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓，根據(jù)該溫度輪廓算出基板的每個徑向位置隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，從而算出在基板的徑向上的熱量累計值輪廓；及 第三工序，其從將所述第一工序所儲存的所述熱量累計值輪廓標準化的熱量累計值輪廓中，選擇與將所述第二工序所取得的熱量累計值輪廓標準化的熱量累計值輪廓相等或近似的輪廓； 依據(jù)在所述第三工序中所選擇的輪廓，決定對所述研磨墊的表面溫度進行調整的區(qū)域。
12.如權利要求11所述的研磨墊的溫度調整區(qū)域的決定方法，其特征在于，對所述研磨墊的表面溫度進行調整的區(qū)域為多個，該多個區(qū)域的每個區(qū)域的溫度不同。
13.一種研磨方法，是將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨方法，其特征在于，具備: 第一工序，其在所述研磨墊的徑向上規(guī)定多個同心圓環(huán)狀的區(qū)域，從規(guī)定的多個區(qū)域中選擇對表面溫度進行調整的區(qū)域，將選擇的區(qū)域調整成指定的溫度，在基板的每個徑向位置算出通過與溫度調整后的所述研磨墊接觸而從研磨墊接受的熱量，并根據(jù)所述算出的熱量算出基板的每個徑向位置隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，從而制成基板的徑向上的熱量累計值輪廓，對調整表面溫度的每個區(qū)域制成該熱量累計值輪廓并儲存； 第二工序，其取得在不調整所述研磨墊的表面溫度的狀態(tài)下，以構成目標的研磨輪廓的研磨條件進行研磨時的所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓，根據(jù)該溫度輪廓算出基板的每個徑向位置隨著基板旋轉產(chǎn)生的熱量累計值，從而算出在基板的徑向上的熱量累計值輪廓； 第三工序，其從將所述第一工序所儲存的所述熱量累計值輪廓標準化的熱量累計值輪廓中，選擇與將所述第二工序所取得的熱量累計值輪廓標準化的熱量累計值輪廓相等或近似的輪廓；及 第四工序，其依據(jù)在所述第三工序中所選擇的輪廓，決定對所述研磨墊的表面溫度進行調整的區(qū)域，對所決定的研磨墊區(qū)域的表面溫度進行調整，并將基板按壓在所述研磨墊上從而進行研磨。
14.如權利要求13所述的研磨方法，其特征在于，對所述研磨墊的表面溫度進行調整的區(qū)域為多個，該多個區(qū)域的每個區(qū)域的溫度不同。
15.如權利要求13所述的研磨方法，其特征在于，在所述基板的研磨中，制成所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓。
16.如權利要求15所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓，是所述研磨墊的表面的徑向上的溫度分布。
17.如權利要求15所述的研磨方法，其特征在于，對所述研磨墊的每個溫度測量點算出在所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓的溫度變化率。
18.如權利要求17所述的研磨方法，其特征在于，在所述基板的研磨中，對應于所述溫度變化率對所述表面溫度進行調整的區(qū)域是可變的。
19.如權利要求13至18中的任一項所述的研磨方法，其特征在于，以熱成像儀或紅外線輻射溫度計進行所述研磨墊的溫度測量。
20.一種研磨裝置，是將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨裝置，其特征在于，具備: 頂環(huán)，其將所述基板按壓在所述研磨臺上的所述研磨墊上；及 墊溫度調整機構，其對所述研磨墊的表面溫度進行調整， 所述墊溫度調整機構具有:墊接觸部件，其與所述研磨墊的表面接觸；及液體供給系統(tǒng)，其將溫度調整后的液體供給至所述墊接觸部件； 所述溫度調整后的液體是溫水及冷水，該溫水及冷水不混合地通過閥門的切換而選擇性地供給至所述墊接觸部件。
21.如權利要求20所述的研磨裝置，其特征在于，所述閥門切換時，使殘留于所述墊接觸部件及配管內的溫水返回所述液體供給系統(tǒng)后，將冷水供給至所述墊接觸部件。
22.如權利要求20所述的研磨裝置，其特征在于，所述閥門切換時，排出殘留于所述墊接觸部件及配管內的冷水后，將溫水供給至所述墊接觸部件。
23.一種研磨裝置，是將基板按壓在研磨臺上的研磨墊上來研磨基板的研磨裝置，其特征在于，具備: 頂環(huán)，其將所述基板按壓在所述研磨臺上的所述研磨墊上；及 墊溫度調整機構，其對所述研磨墊的表面溫度進行調整， 所述墊溫度調整機構具有墊接觸部件，該墊接觸部件與所述研磨墊的表面接觸，對研磨墊進行加熱或冷卻， 所述墊接觸部件具備可個別調整溫度的多個區(qū)域，通過對這些多個區(qū)域中至少I個區(qū)域進行溫度調整，可調整所述研磨墊的表面的徑向上的溫度輪廓。
24.如權利要求23所述的研磨裝置，其特征在于，在所述墊接觸部件的所述多個區(qū)域中的每個區(qū)域，能夠控制溫水或冷水的流量地供給。
【文檔編號】B24B37/015GK104416451SQ201410424687
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2013年8月27日
【發(fā)明者】丸山徹, 松尾尚典, 本島靖之 申請人:株式會社荏原制作所