[发明专利]研磨装置、用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法

说明书

本发明提供一种能够将研磨垫的表面温度保持在所期望的目标温度的用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法。一种用于对研磨垫(3)的表面温度进行调整的装置，其具备：垫接触构件(11)，其可与研磨垫(3)的表面接触，且在内部形成有加热流路(61)和冷却流路(62)；加热液供给管(32)，其连接到加热流路(61)；冷却液供给管(51)，其连接到冷却流路(62)；第一流量控制阀(42)，其安装于加热液供给管(32)；第二流量控制阀(56)，其安装于冷却液供给管(51)；垫温度测定器(39)，其对研磨垫(3)的表面温度进行测定；以及阀控制部(40)，其基于研磨垫(3)的表面温度对第一流量控制阀(42)和第二流量控制阀(56)进行操作。

技术领域

本发明涉及用于对晶片等基板的研磨所使用的研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法。

背景技术

CMP(化学机械抛光，Chemical Mechanical Polishing)装置在半导体设备的制造过程中被使用于对晶片的表面进行研磨的工序。在CMP装置中，利用顶环保持晶片而使晶片旋转，而且，将晶片按压于旋转的研磨台上的研磨垫而对晶片的表面进行研磨。在研磨过程中，向研磨垫供给研磨液(浆液)，晶片的表面在研磨液的化学的作用和研磨液所含有的磨粒的机械作用下而被平坦化。

晶片的研磨速度不仅依赖于研磨垫对晶片的研磨载荷，还依赖于研磨垫的表面温度。其原因在于，研磨液对晶片的化学作用依赖于温度。因而，在半导体设备的制造过程中，为了提高晶片的研磨速度而进一步保持恒定，重要的是将晶片研磨过程中的研磨垫的表面温度保持为最佳的值。

因此，为了对研磨垫的表面温度进行调整，以往以来使用了垫温度调整装置。图25是表示以往的垫温度调整装置的示意图。如图25所示，垫温度调整装置具备：垫接触构件111，其与研磨垫103的表面接触；流体供给管112，其连接到垫接触构件111。流体供给管112分支成连接到热水供给源的热水供给管115和连接到冷水供给源的冷水供给管116，在热水供给管115和冷水供给管116分别安装有热水阀120和冷水阀121。通过使热水阀120和冷水阀121中的任一个关闭，将热水或冷水的任一个选择性地向垫接触构件111供给。

图26是表示热水阀120、冷水阀121的动作以及研磨垫103的表面温度的变化的图。热水阀120和冷水阀121基于研磨垫103的表面温度而被操作。即，若研磨垫103的表面温度超过预先设定好的上限值，则关闭热水阀120，且打开冷水阀121。同样地，若研磨垫103的表面温度低于预先设定好的下限值，则关闭冷水阀121，且打开热水阀120。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-044245号公报

然而，即使向垫接触构件111供给的液体从热水切换成冷水，在垫接触构件111和流体供给管112也残留有热水，因此，直到垫接触构件111冷却为止需要一段时间。同样地，即使向垫接触构件111供给的液体从冷水切换成热水，直到垫接触构件111变热为止需要一段时间。因此，研磨垫103的表面温度的变化产生较大的过冲和下冲。作为结果，研磨垫103的表面温度大幅度变动。

图27是表示研磨垫103的目标温度设定成60℃时的研磨垫103的表面温度的变化的曲线图。如图27所示，研磨垫103的表面温度以约20℃的幅度大幅度变化。图28是表示对PID控制的参数进行了调整之后的、研磨垫103的表面温度的变化的曲线图。在该情况下，研磨垫103的表面温度也以某一程度的幅度变化。而且，图29是表示在对PID控制的参数进行了调整之后使目标温度从60℃变更成50℃的情况下的、研磨垫103的表面温度的变化的曲线图。如图29所示，研磨垫103的表面温度再次大幅度变化。

这样，在以往的垫温度调整装置中，存在如下问题：在晶片的研磨过程中，研磨垫103的表面温度大幅度变动，无法获得所期望的研磨速度(也称为去除速度)。

发明内容