CN115302398A - 研磨装置及研磨方法 - Google Patents

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CN115302398A CN202210427039.6A CN202210427039A CN115302398A CN 115302398 A CN115302398 A CN 115302398A CN 202210427039 A CN202210427039 A CN 202210427039A CN 115302398 A CN115302398 A CN 115302398A
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Abstract

本发明提供一种研磨装置及研磨方法，可不使基板产生划痕等缺陷及污染而以所需的研磨性能研磨基板。研磨装置包括：研磨台，用于支撑研磨垫；研磨头，将基板按压于研磨垫的研磨面而研磨基板；垫温度测定器，测定研磨面的温度；垫温度调整装置，调整研磨面的温度；以及控制装置，基于由垫温度测定器所测定的研磨面的温度来控制垫温度调整装置的动作。垫温度调整装置包含：垫加热机，从研磨面朝上方远离地配置，所述垫加热机具有：长条部，沿研磨垫的大致半径方向延伸；以及狭缝形状的喷射口，沿着所述长条部的长边方向形成，用于向研磨面喷射加热流体。

Description

研磨装置及研磨方法
技术领域
本发明涉及一种研磨装置及研磨方法，使半导体晶片等基板在研磨垫上滑接并进行研磨，特别涉及一种一边调整研磨垫的表面温度一边研磨基板的研磨装置及研磨方法。
背景技术
化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)装置在半导体器件的制造中，用于对基板的表面进行研磨的工序。CMP装置利用研磨头来保持基板并使基板旋转，进而将基板按压于旋转的研磨台上的研磨垫而对基板的表面进行研磨。研磨中，向研磨垫供给研磨液(浆料)，基板的表面因研磨液的化学作用和研磨液所含的研磨料的机械作用而平坦化。
基板的研磨速率不仅依赖于基板对研磨垫的研磨负荷，也依赖于研磨垫的表面温度。其原因在于，研磨液对基板的化学作用依赖于温度。因此，半导体器件的制造中，为了提高基板的研磨速率并进而保持于一定，重要的是将基板研磨中的研磨垫的表面温度保持于最优值。
因此，一直以来使用垫温度调整装置，此垫温度调整装置用于调整研磨垫的表面温度(例如参照专利文献1、专利文献2)。垫温度调整装置具有垫接触构件(或热交换器)，此垫接触构件(或热交换器)接触研磨垫的表面，供给温度经调整的加热液及冷却液。通过调整对垫接触构件供给的加热液的流量和冷却液的流量，从而可将基板研磨中的研磨垫的表面温度维持于所需温度。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2012-176449号公报
[专利文献2]日本专利特开2017-148933号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，垫温度调整装置的垫接触构件在基板的研磨中必然接触研磨液，因而研磨液所含的研磨料及研磨垫的磨耗粉等污垢附着于垫接触构件。若污垢在基板的研磨中从垫接触构件脱落，则污染基板，或使基板产生划痕(scratch)等缺陷(defect)。进而，从垫接触构件脱落的污垢有可能使研磨垫的表面状态恶化，可能对研磨性能造成不良影响。
因此，本发明的目的在于提供一种研磨装置及研磨方法，可不使基板产生划痕等缺陷及污染而以所需的研磨性能研磨基板。
[解决问题的技术手段]
一实施例中，提供一种研磨装置，其包括：研磨台，用于支撑研磨垫；研磨头，将基板按压于所述研磨垫的研磨面而研磨所述基板；垫温度测定器，测定所述研磨面的温度；垫温度调整装置，调整所述研磨面的温度；以及控制装置，基于由所述垫温度测定器所测定的所述研磨面的温度来控制所述垫温度调整装置的动作，所述垫温度调整装置包含：垫加热机，从所述研磨面朝上方远离地配置，所述垫加热机具有：长条部，沿所述研磨垫的大致半径方向延伸；以及狭缝形状的喷射口，沿着所述长条部的长边方向形成，用于向所述研磨面喷射加热流体。
一实施例中，所述垫温度调整装置还包括：上下移动机构，使所述垫加热机相对于所述研磨面上下移动。
一实施例中，所述垫温度调整装置还包括：转动机构，使所述垫加热机相对于所述研磨面在水平方向转动。
一实施例中，所述垫温度调整装置还包括：旋转机构，使所述垫加热机以其长边方向轴为中心旋转。
一实施例中，所述垫温度调整装置还包括：挡闸机构，调整所述喷射口的开度。
一实施例中，所述垫温度测定器为可测定所述研磨垫的沿着半径方向的温度分布的测定器，所述挡闸机构包含沿着所述垫加热机的喷射口的长边方向排列的压电元件。
一实施例中，所述控制装置基于所述温度分布来调整各压电元件的伸缩量。
一实施例中，所述垫温度调整装置还包括：冷却机构，向所述研磨面喷射冷却流体而将所述研磨面冷却。
一实施例中，所述冷却机构包含：垫冷却机，从所述研磨面朝上方远离地配置，所述垫温度调整装置还包括：旋转机构，使所述垫冷却机以其长边方向轴为中心旋转。
一实施例中，所述冷却机构包含：垫冷却机，从所述研磨面朝上方远离地配置，所述垫冷却机具有：长条部，沿所述研磨垫的大致半径方向延伸；以及多个喷射口，沿着所述长条部的长边方向排列，用于向所述研磨面喷射所述冷却流体，所述冷却机构还包括：挡闸机构，调整所述垫冷却机的多个喷射口的开度。
一实施例中，所述冷却机构包含：垫冷却机，从所述研磨面朝上方远离地配置，所述冷却机构还包括：引导板，安装于所述垫冷却机；以及致动器，使所述引导板转动。
一实施例中，所述垫温度调整装置还包括：抽吸机构，配置于所述研磨面的上方，抽吸所述研磨面的上方的空气。
一实施例中，所述垫温度调整装置还包括：加热器，配置于所述垫加热机内。
一实施例中，所述研磨台配置于研磨室，所述垫温度调整装置还包括：研磨室抽吸装置，以将所述研磨室内的压力维持于规定的值的方式，抽吸所述研磨室内的空气。
一实施例中，还包括：清洗装置，在所述研磨垫的侧方的退避位置清洗所述垫加热机。
一实施例中，所述加热流体为过热蒸汽。
一实施例中，所述控制装置在开始控制所述研磨垫的表面温度时，执行垫调温开始动作，所述垫调温开始动作为下述动作，即：将具有较为了使所述研磨面的温度达到目标温度而算出的所述加热流体的流量和/或温度更大的流量和/或温度的、所述加热流体，供给于所述垫加热机。
一实施例中，所述垫温度调整装置还包括：加热流体供给线，将所述加热流体供给于所述垫加热机；以及流量调整器，配置于所述加热流体供给线，所述控制装置在所述垫调温开始动作中，使用所述流量调整器使所述加热流体的流量增大。
一实施例中，若所述研磨垫的研磨面的温度达到所述目标温度，则所述控制装置结束所述垫调温开始动作。
一实施例中，提供一种研磨方法，一边利用从研磨面朝上方远离地配置的垫加热机来调整所述研磨垫的研磨面的温度，一边将基板按压于所述研磨面而研磨所述基板，且在开始控制所述研磨面的温度时，执行垫调温开始动作而使所述研磨面的温度达到目标温度，在所述基板的研磨中，基于由测定所述研磨面的温度的垫温度测定器所测定的、所述研磨面的温度，从形成于所述垫加热机的长条部的、狭缝形状的喷射口喷射加热流体，将所述研磨面的温度维持于所述目标温度，所述垫调温开始动作为下述动作，即：将具有较为了使所述研磨面的温度达到目标温度而算出的所述加热流体的流量和/或温度更大的流量和/或温度的、所述加热流体，供给于所述垫加热机。
一实施例中，将所述研磨面的温度维持于所述目标温度的工序是通过下述至少一个调整而进行：调整所述加热流体的温度和/或流量；调整所述垫加热机相对于所述研磨面的上下移动；调整所述垫加热机相对于所述研磨面的、水平方向的转动动作；以及调整使所述垫加热机以其长边方向轴为中心旋转的旋转动作。
一实施例中，所述加热流体的流量的调整是利用挡闸来进行，所述挡闸可调整所述垫加热机的喷射口的开度。
一实施例中，所述垫温度测定器为可测定所述研磨垫的沿着半径方向的温度分布的测定器，所述挡闸包含沿着所述垫加热机的喷射口的长边方向排列的压电元件，所述加热流体的流量的调整是通过基于所述温度分布来调整各压电元件的伸缩量从而进行。
一实施例中，将所述研磨面的温度维持于所述目标温度的工序是利用所述垫加热机、及向所述研磨面喷射冷却流体而将所述研磨面冷却的冷却机构来进行。
一实施例中，所述冷却机构包含：垫冷却机，从所述研磨面朝上方远离地配置，所述垫冷却机具有：长条部，沿所述研磨垫的大致半径方向延伸；以及多个喷射口，沿着所述长条部的长边方向排列，用于向所述研磨面喷射所述冷却流体，将所述研磨面的温度维持于所述目标温度的工序是进一步增加下述至少一个调整而进行：调整使所述垫冷却机以其长边方向轴为中心旋转的旋转动作；调整基于挡闸的、所述垫冷却机的多个喷射口的开度；以及调整安装于所述垫冷却机的引导板的转动动作。
一实施例中，所述垫调温开始动作为下述动作，即：使用将所述加热流体供给于所述垫加热机的加热流体供给线中所配置的、流量调整器，使所述加热流体的流量增大。
一实施例中，若所述研磨垫的研磨面的温度达到所述目标温度，则结束所述垫调温开始动作。
[发明的效果]
根据本发明，垫温度调整装置以不与研磨垫的研磨面接触的方式将所述研磨垫的研磨面的温度调整为规定的目标温度，因而垫温度调整装置不具有研磨液所含的研磨料及研磨垫的磨耗粉等污垢附着的结构元件。其结果为，可防止基板产生从垫温度调整装置脱落的污垢引起的划痕等缺陷及污染。进而，研磨垫的表面状态也不会因从垫温度调整装置脱落的污垢而变化，因而能以将研磨垫的研磨面的温度维持于规定的目标温度时发挥的所需研磨速率来研磨基板。
附图说明
图1为表示一实施方式的研磨装置的示意图。
图2为表示一实施方式的加热流体供给***和冷却流体供给***的示意图。
图3的(a)为表示一实施方式的垫加热机的示意图，图3的(b)为图3的(a)所示的垫加热机的截面图，图3的(c)为表示相对于研磨垫3的、垫加热机的配置的一例的上表面图。
图4的(a)为一实施方式的垫冷却机的示意图，图4的(b)为图4的(a)所示的垫冷却机的截面图。
图5的(a)为一实施方式的抽吸嘴的示意图，图5的(b)为图5的(a)所示的抽吸嘴的截面图。
图6的(a)为表示一体地形成有垫加热机的长条部及垫冷却机的长条部的一例的图，图6的(b)为表示设有共用的长条部的一例的示意图，所述共用的长条部作为垫加热机的长条部及垫冷却机的长条部两者发挥功能。
图7为表示上下移动机构的一例的示意图。
图8的(a)为表示转动机构的一例的示意图，图8的(b)为表示由转动机构所转动的垫加热机的上表面图。
图9的(a)为表示使垫加热机以其长边方向轴为中心旋转的旋转机构的一例的示意图，图9的(b)为表示使图9的(a)所示的垫加热机向上方旋转时的状况的截面图，图9的(c)为表示使图9的(a)所示的垫加热机向下方旋转时的状况的截面图。
图10为示意性地表示另一实施方式的垫加热机的截面图。
图11的(a)为从下表面侧远看另一实施方式的挡闸机构的立体图，图11的(b)为表示图11的(a)所示的挡闸机构的动作的一例的示意图。
图12为表示研磨垫的目标温度分布、及由垫温度测定器所获取的温度分布的一例的图表。
图13为示意性地表示进而另一实施方式的垫加热机的截面图。
图14为表示包括进而另一实施方式的垫温度调整装置的研磨装置的示意图。
图15的(a)为表示另一实施方式的冷却机构的垫冷却机的示意图，图15的(b)为图15的(a)所示的垫冷却机的截面图。
图16为示意性地表示进而另一实施方式的冷却机构的垫冷却机的截面图。
图17为表示进而另一实施方式的冷却机构的垫冷却机的示意图。
图18为用于说明垫调温开始动作的一例的图表。
图19为表示包括进而另一实施方式的垫温度调整装置的研磨装置的示意图。
图20为表示另一实施方式的加热流体供给***和冷却流体供给***的示意图。
图21为表示进而另一实施方式的加热流体供给***的示意图。
图22为表示另一实施方式的冷却流体供给***与抽吸机构的组合的示意图。
图23为表示另一实施方式的加热流体供给***、冷却流体供给***及抽吸机构的组合的示意图。
[符号的说明]
1：研磨头
2：研磨台
3：研磨垫
4：研磨液供给喷嘴
5：垫温度调整装置
9：加热机构
10：垫温度测定器
11：垫加热机
11a、51a、61a、80：长条部
11b、51b：喷射口
30：加热流体供给***
31：过热蒸汽产生器
32：过热蒸汽供给线
33：水供给线
34：气体供给线
35、54、64、73、74：流量调整器
36：排气线
37：排液罐
38：水分支线
39：阀
40：控制装置
41：气体释出线
45：清洗装置
46：喷射器
47：喷嘴
50：冷却机构
51：垫冷却机
52：冷却流体供给***
53：冷却气体供给线
58：隔离壁
60：抽吸机构
61：抽吸嘴
61b：抽吸口
62：抽吸线
63：真空源(真空装置)
65：排出线
66：研磨室抽吸装置
67：真空装置
68：研磨室抽吸线
69：阻尼器
70：气体主线
71：温度计
72：流量计
76、110：挡闸机构
77、111：挡闸
78、113：致动器
79：加热器
81：混合阀
83：排水线
85：上下移动机构
86：支撑臂
87：上下移动致动器
90：转动机构
91：转动主轴
92、122：转动致动器
95、130：旋转机构
96、131：旋转致动器
101：压电元件
103：压电元件驱动器
120：引导板
120a：轴
121：轴承
CL1、CL2：中心轴线
Da、Db：温度差
P1：假想面
P2：面
PR：研磨室
Pa、Pb：位置
Ta：设定时间
Tb：时间点
Ts：时间
W：基板
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1为表示一实施方式的研磨装置的示意图。图1所示的研磨装置包括：研磨头1，保持作为基板的一例的晶片W并使其旋转；研磨台2，支撑研磨垫3；研磨液供给喷嘴4，向研磨垫3的表面供给研磨液(例如浆料)；垫温度测定器10，测定研磨垫3的表面的温度；以及垫温度调整装置5，调整研磨垫3的表面温度。研磨垫3的表面(上表面)构成研磨晶片W的研磨面。
进而，研磨装置具有：控制装置40，基于由垫温度测定器10所测定的、研磨垫3的研磨面的温度(以下有时称为垫表面温度)，控制垫温度调整装置5的动作。本实施方式中，控制装置40构成为，控制包含垫温度调整装置5的研磨装置总体的动作。
研磨头1可沿铅垂方向移动，且能以其轴心为中心向箭头所示的方向旋转。晶片W通过真空吸附等而保持于研磨头1的下表面。在研磨台2连结有马达(未图示)，可向箭头所示的方向旋转。如图1所示，研磨头1及研磨台2向相同方向旋转。研磨垫3贴附于研磨台2的上表面。
晶片W的研磨如下那样进行。要研磨的晶片W由研磨头1保持，进而通过研磨头1而旋转。另一方面，研磨垫3与研磨台2一起旋转。在此状态下，从研磨液供给喷嘴4向研磨垫3的表面供给研磨液，进而晶片W的表面由研磨头1对研磨垫3的表面(即研磨面)进行按压。晶片W的表面通过在研磨液的存在下与研磨垫3滑接从而被研磨。晶片W的表面通过研磨液的化学作用和研磨液所含的研磨料的机械作用而平坦化。
垫温度调整装置5具有将研磨垫3的研磨面加热的加热机构9，所述加热机构9至少包括：垫加热机11，配置于研磨垫3的上方；以及加热流体供给***30，将加热流体供给于垫加热机11。通过向研磨垫3的研磨面喷射经由加热流体供给***30供给于垫加热机11的加热流体，从而可将所述研磨面加热至规定的目标温度，并维持于此目标温度。
进而，图1所示的垫温度调整装置5具有：冷却机构50，用于向研磨垫3的研磨面喷射流体而将此研磨面冷却；以及抽吸机构60，配置于研磨垫3的研磨面的上方。
冷却机构50至少具有：垫冷却机51，配置于研磨垫3的上方；以及冷却流体供给***52，将冷却流体供给于垫冷却机51。抽吸机构60至少具有：抽吸嘴61，配置于研磨垫3的上方；真空源(真空装置)63；以及抽吸线62，将真空源63连结于抽吸嘴61。真空源63的示例可举出抽吸泵、抽吸风机及引射器(ejector)。抽吸机构60也可具有配置于抽吸线62的流量调整器64。流量调整器64例如为阻尼器(dumper)。
垫温度测定器10以非接触方式测定垫表面温度，将其测定值送至控制装置40。垫温度测定器10可为测定研磨垫3的表面温度的红外线放射温度计或热电偶温度计，也可为获取沿着研磨垫3的径向的研磨垫3的温度分布(温度分布)的、温度分布测定器。温度分布测定器的示例可举出热成像仪(thermography)、热电堆(thermopile)及红外相机。在垫温度测定器10为温度分布测定器的情况下，垫温度测定器10构成为，测定包含研磨垫3的中心和外周缘且沿着所述研磨垫3的半径方向的区域的、研磨垫3的表面温度的分布。本说明书中，温度分布(温度分布)表示垫表面温度与晶片W上的半径方向的位置的关系。
控制装置40以将垫表面温度维持于预先设定的目标温度的方式，基于所测定的垫表面温度来控制垫温度调整装置5的动作。以下，对从加热流体供给***30供给于垫加热机11的加热流体为过热蒸汽的示例进行说明。但是，加热流体不限定于所述示例。加热流体也可为高温的气体(例如高温的空气、氮或氩)，也可为加热蒸汽。此外，所谓过热蒸汽，是指将饱和蒸汽进一步加热而得的高温的蒸汽。
进而，以下对冷却流体为常温的气体(例如氮、氩等惰性气体)的示例进行说明。但是，冷却流体不限定于所述示例。冷却流体也可为经冷却至较常温更低的设定温度的气体，也可为从常温加热至较研磨垫3的目标温度更低的设定温度的气体。考虑到对研磨液的影响，冷却流体优选惰性气体。但是，冷却流体也可为空气等与惰性气体不同的气体。
图2为表示一实施方式的加热流体供给***及冷却流体供给***的示意图。
图2所示的加热流体供给***30包括：过热蒸汽产生器31；过热蒸汽供给线32，从过热蒸汽产生器31延伸至垫加热机11；水供给线33，向过热蒸汽产生器31供给水；以及气体供给线34，向过热蒸汽产生器31供给常温的气体。气体供给线34从自气体供给源(未图示)延伸的气体主线70分支并延伸至过热蒸汽产生器31。
过热蒸汽产生器31将从水供给线33供给的水、与从气体供给线34供给的常温的气体混合，生成经调整为规定温度的过热蒸汽。过热蒸汽经由过热蒸汽供给线32而供给于垫加热机11，从垫加热机11向研磨垫3的研磨面喷射。通过所述动作，可使研磨垫3的研磨面的温度上升。
图2所示的加热流体供给***30还包括：流量调整器(第一流量调整器)35，配置于过热蒸汽供给线32；以及排气线36，在流量调整器35的上游侧从过热蒸汽供给线32分支。流量调整器35的示例可列举质量流量控制器(mass flow controller)及流量调整阀。可利用流量调整器35来调整对垫加热机11供给的过热蒸汽的流量。多余的过热蒸汽通过排气线36从研磨装置排出。
一实施方式中，加热流体供给***30也可代替流量调整器35而具有开闭阀(未图示)。此时，通过控制装置40将开闭阀打开，从而将规定流量的过热蒸汽(加热流体)供给于垫加热机11，从所述垫加热机11向研磨垫3的研磨面喷射。
在使用高温的气体而非过热蒸汽作为加热流体的情况下，只要在加热流体供给***30中省略水供给线33，将过热蒸汽产生器31替换为加热气体加热器即可。进而，过热蒸汽供给线32改称为加热气体供给线。
图2所示的冷却流体供给***52包括：冷却气体供给线53，从气体主线70分支，延伸至垫冷却机51；以及流量调整器(第二流量调整器)54，配置于冷却气体供给线53。流量调整器54的示例可举出质量流量控制器及流量调整阀。可利用流量调整器54来调整对垫冷却机51供给的冷却气体的流量。冷却流体经由冷却气体供给线53供给于垫冷却机51，从垫冷却机51向研磨垫3的研磨面喷射。通过所述动作，可使研磨垫3的研磨面的温度降低。
一实施方式中，冷却流体供给***52也可具有开闭阀(未图示)代替流量调整器54。此时，通过控制装置40将开闭阀打开，从而将规定流量的冷却气体(冷却流体)供给于垫冷却机51，从所述垫冷却机51向研磨垫3的研磨面喷射。
控制装置40连接于过热蒸汽产生器31、流量调整器35、流量调整器54、真空源63及流量调整器64(参照图1)。控制装置40基于垫温度测定器10的测定值来控制过热蒸汽产生器31、流量调整器35、流量调整器54、真空源63及流量调整器64中的至少一个的动作，使垫表面温度与规定的目标温度一致。例如，控制装置40以垫表面温度与规定的目标温度一致的方式，控制流量调整器35、流量调整器54的动作，调整过热蒸汽的流量及冷却气体的流量。
控制装置40也可除了控制流量调整器35、流量调整器54的动作以外，或者代替控制这些动作，而控制过热蒸汽产生器31的动作、真空源63的动作及流量调整器64的动作中的至少一个。例如，控制装置40也可调整过热蒸汽产生器31生成的过热蒸汽的温度，或也可控制真空源63和/或流量调整器64的动作而调整抽吸的空气的量。通过使向研磨垫3的研磨面喷射的过热蒸汽的温度变化，从而可调整研磨面的温度。若使由真空源63和/或流量调整器64抽吸的空气的量增减，则从研磨面上的浆料夺取的气化热的量变化，结果可调整研磨面的温度。
一实施方式中，也可控制抽吸机构60的真空源63和/或流量调整器64的动作，使从抽吸嘴61抽吸的空气的量增大，由此将抽吸机构60用作冷却机构50的辅助冷却机构，或也可省略冷却机构50。
垫温度测定器10(参照图1)以非接触方式测定垫表面温度，将其测定值送至控制装置40。本实施方式中，控制装置40以垫表面温度维持为于预先设定的目标温度的方式，基于所测定的垫表面温度，对过热蒸汽产生器31、流量调整器35、流量调整器54、真空源63及流量调整器64中的至少一个的操作量进行比例积分微分(Proportion IntegrationDifferentiation，PID)控制。
控制装置40对研磨垫3的研磨面的温度控制方法只要可将所测定的垫表面温度维持于目标温度，则不限于PID控制，可使用任意的控制方法。例如，控制装置40也可具有下述人工智能(artificial intelligence，AI)功能，即：使用通过进行机械学习从而构建的学习完毕模型，来预测或决定过热蒸汽产生器31、流量调整器35、流量调整器54、真空源63及流量调整器64的操作量中的至少一个。
图3的(a)为表示一实施方式的垫加热机的示意图，图3的(b)为图3的(a)所示的垫加热机的截面图，图3的(c)为表示相对于研磨垫3的、垫加热机的配置的一例的上表面图。如图3的(a)至图3的(c)所示，加热机11具有：长条部11a，沿研磨垫3的大致半径方向延伸；以及喷射口11b，用于向研磨垫3的研磨面喷射加热流体。在长条部11a的内部，形成有过热蒸汽的流路(未图示)。垫加热机11的长条部11a优选相对于研磨面平行地延伸。
喷射口11b具有沿着长条部11a的长边方向形成的狭缝形状。喷射口11b优选以加热流体倾斜碰撞研磨垫3的研磨面的方式，相对于假想面P1而朝向倾斜方向，所述假想面P1穿过长条部11a的中心轴线CL1，且相对于研磨垫3的研磨面沿铅垂方向延伸。
关于长条部11a的形状，只要可从喷射口11b向研磨垫3的研磨面喷射加热流体，则为任意。例如，长条部11a可具有圆筒形状，也可为四角筒形状、五角筒形状等多角筒形状。
图4的(a)为一实施方式的垫冷却机的示意图，图4的(b)为图4的(a)所示的垫冷却机的截面图。图4的(a)及图4的(b)所示的垫冷却机51具有：长条部51a，沿研磨垫3的大致半径方向延伸；以及多个喷射口51b，用于向研磨垫3的研磨面喷射冷却流体。在长条部51a的内部，形成有冷却气体的流路(未图示)。垫冷却机51的长条部51a优选相对于研磨面平行地延伸。
多个喷射口51b沿着长条部51a的长边方向排列。本实施方式中，各喷射口51b具有圆形状。喷射口51b优选以冷却流体倾斜碰撞研磨垫3的研磨面的方式，相对于面P2朝向倾斜方向，所述面P2穿过长条部51a的中心轴线CL2，且相对于研磨垫3的研磨面沿铅垂方向延伸。
关于长条部51a的形状，只要可从喷射口51b向研磨垫3的研磨面喷射冷却流体，则为任意。例如，长条部51a可具有圆筒形状，也可为四角筒形状、五角筒形状等多角筒形状。进而，喷射口51b的个数及形状也为任意。例如，喷射口51b也可为沿着长条部51a的长边方向形成且具有狭缝形状的一个开口，或也可多个喷射口51b分别具有四角形状或三角形状。
图5的(a)为一实施方式的抽吸嘴的示意图，图5的(b)为图5的(a)所示的抽吸嘴的截面图。图5的(a)及图5的(b)所示的抽吸嘴61具有：长条部61a，沿研磨垫3的大致半径方向延伸；以及抽吸口61b，抽吸研磨垫3的研磨面的上方的空气。抽吸口61b优选与研磨面相向。在长条部61a的内部，形成有经抽吸的空气的流路(未图示)。抽吸嘴61的长条部61a优选相对于研磨面平行地延伸。
只要可从抽吸嘴61抽吸所需量的空气，则抽吸嘴61的形状为任意，抽吸口61b的个数及形状也为任意。例如，抽吸机构60也可具有沿着长条部61a的长边方向排列的多个抽吸口61b。此时，各抽吸口61b可具有圆形状，也可具有四角形状或三角形状。进而，虽未图示，但抽吸嘴61也可含有具有拱顶形状的顶端部。此时，在具有拱顶形状的抽吸嘴61的顶端部的最下部形成的开口作为抽吸口61b发挥功能。进而，也可在具有拱顶形状的抽吸嘴61的顶端部，收容垫加热机11的长条部11a和/或垫冷却机51的长条部51b。
如图6的(a)所示，也可一体地形成垫加热机11的长条部11a及垫冷却机51的长条部51b。或者，如图6的(b)所示，垫温度调整装置5也可具有共用的长条部80，此共用的长条部80作为垫加热机11的长条部11a及垫冷却机51的长条部51b两者发挥功能。此时，过热蒸汽供给线32及冷却气体供给线53经由混合阀81连结于共用的长条部80。通过控制装置40调整混合阀81的阀开度，从而将具有所需温度的、过热蒸汽和冷却气体的混合气体供给于共用的长条部80，从所述长条部80向研磨垫3的研磨面喷射。在长条部80，例如形成有沿着长条部80的长边方向形成的、具有狭缝形状的喷射口。
在垫温度调整装置5具有混合阀81的情况下，控制装置40构成为，计算为了消除预先设定的目标温度、与研磨垫3的表面温度之差所需要的混合阀81的操作量。混合阀81的阀开度对应于过热蒸汽与冷却气体的混合比。控制装置40通过变更混合阀81的操作量，从而调整过热蒸汽与冷却气体的混合比，结果调整从长条部80的喷射口向研磨垫3喷射的混合气体的温度。控制装置40以研磨垫3的表面温度与预先设定的目标温度一致的方式，控制混合阀81的操作量(即，混合阀81的阀开度)。
垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61的排列顺序为任意。但是，优选如图1所示，垫冷却机51在研磨垫3的旋转方向配置于垫加热机11的下游侧，抽吸嘴61在研磨垫3的旋转方向配置于垫冷却机51的下游侧。此时，垫冷却机51位于垫加热机11与抽吸嘴61之间。
进而，垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61优选互相邻接地配置。此时，垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61也可由连结棒、连结块或连结臂(均未图示)等连结工具互相连结。所述连结工具作为将垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61汇总成一体的结构物的基底(base)发挥功能。
根据本实施方式，垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61配置于研磨垫3的上方。即，垫温度调整装置5不具有研磨液所含的研磨料及研磨垫3的磨耗粉等污垢附着的结构元件。其结果为，晶片W不会产生从垫温度调整装置5脱落的污垢引起的划痕等缺陷及污染。进而，研磨垫3的表面状态也不会因从垫温度调整装置5脱落的污垢而变化，因而能以所需的研磨速率研磨晶片W。
如图7所示，垫温度调整装置5也可包括：上下移动机构85，使垫加热机11相对于研磨垫3的研磨面上下移动。图7为表示上下移动机构85的一例的示意图。
图7所示的上下移动机构85包括：支撑臂86，连结于垫加热机11；以及上下移动致动器87，经由支撑臂86使垫加热机11上下移动。关于上下移动致动器87的结构，只要可使垫加热机11在上下方向移动，则为任意。例如，上下移动致动器87可为包括经由支撑臂86使垫加热机11上下移动的活塞的、活塞缸装置，而且也可为经由支撑臂86使垫加热机11上下移动的马达(例如伺服马达或步进马达)。一实施方式中，上下移动致动器87也可为利用压电元件的压电效应经由支撑臂86使垫加热机11上下移动的压电致动器。
上下移动机构85连接于控制装置40。控制装置40基于垫温度测定器10的测定值来控制上下移动机构85的动作(即，上下移动致动器87的操作量)，由此，相对于研磨垫3的研磨面的、垫加热机11的上下方向的位置变化(参照图3的(b)的箭头A)。若垫加热机11与研磨垫3之间的距离变化，则碰撞研磨垫3的研磨面时的、过热蒸汽的温度变化。例如，若使垫加热机11接近研磨垫3，则具有高温度的过热蒸汽碰撞研磨垫3的研磨面，可使垫表面温度上升。另一方面，若使垫加热机11远离研磨垫3，则具有低温度的过热蒸汽碰撞研磨垫3的研磨面，可使垫表面温度降低。因此，通过使垫加热机11与研磨垫3的研磨面的距离变化，从而可调整垫表面温度。
进而，如图8的(a)所示，垫温度调整装置5也可包括：转动机构90，使垫加热机11相对于研磨垫3的研磨面在水平方向转动。图8的(a)为表示转动机构90的一例的示意图，图8的(b)为表示由转动机构90转动的垫加热机11的上表面图。
图8的(a)所示的转动机构90包括：转动主轴91，经由支撑臂86连结于垫加热机11；以及转动致动器92，使转动主轴91转动。转动致动器92例如为使转动主轴91转动的马达(例如伺服马达或步进马达)、或者转动缸(rotary cylinder)。一实施方式中，转动致动器92也可为具有活塞的活塞缸。此时，转动机构90具有连杆(link)机构，此连杆机构将活塞缸的活塞的动作转换为转动主轴91的转动动作。
转动机构90连接于控制装置40。控制装置40基于垫温度测定器10的测定值来控制转动机构90的动作(即，转动致动器92的操作量)，由此控制垫加热机11相对于研磨垫3的研磨面的转动角度。
如图8的(b)所示，若使垫加热机11从所述垫加热机11的长条部11a与研磨垫3的长边方向大致平行地延伸的初期位置(参照图3的(c))转动，则碰撞研磨垫3的研磨面的、过热蒸汽的方向及量改变。其结果为，通过控制垫加热机11从初期位置的转动角度，从而可调整垫表面温度。
图9的(a)为表示使垫加热机11以其长边方向轴为中心旋转的旋转机构95的一例的示意图，图9的(b)为使表示图9的(a)所示的垫加热机11向上方旋转时的状况的截面图，图9的(c)为表示使图9的(a)所示的垫加热机11向下方旋转时的状况的截面图。
图9的(a)所示的旋转机构95安装于垫加热机11的末端，包含使所述垫加热机11旋转的旋转致动器96。旋转致动器96例如为伺服马达或步进马达。
旋转机构95连接于控制装置40。控制装置40基于垫温度测定器10的测定值来控制旋转机构95的动作(即，旋转致动器96的操作量)，由此使相对于研磨垫3的研磨面的、垫加热机11的喷射口11b的方向变化(参照图3的(b)的箭头B)。
如图9的(b)及图9的(c)所示，若使相对于研磨垫3的研磨面的、垫加热机11的喷射口11b的方向变化，则碰撞研磨垫3的研磨面的、过热蒸汽的量及温度改变。如图9的(b)所示，若使垫加热机11向上方旋转，则碰撞研磨垫3的研磨面的、过热蒸汽的量及温度减少，可使垫表面温度降低。如图9的(c)所示，若使垫加热机11向下方旋转，则碰撞研磨垫3的研磨面的、过热蒸汽的量及温度增加，可使垫表面温度增加。因此，通过控制垫加热机11相对于支撑臂86的旋转角度，从而可调整垫表面温度。
垫温度调整装置5也可具有所述上下移动机构85、转动机构90及旋转机构90的任意两个的组合，或也可具有上下移动机构85、转动机构90及旋转机构90全部。
图10为示意性地表示另一实施方式的垫加热机的截面图。图10所示的垫加热机11还包括挡闸机构76，此挡闸机构76包含开闭喷射口11b的挡闸77、及驱动挡闸77的致动器78。图10所示的示例中，挡闸机构76具有两片挡闸77，但也可仅具有一片挡闸77。致动器78例如可为包括使挡闸77移动的活塞的活塞缸装置，或者也可为使挡闸77移动的马达(例如伺服马达或步进马达)。一实施方式中，致动器78为利用压电元件的压电效应使挡闸77移动的压电致动器。
致动器78连接于控制装置40。控制装置40基于垫温度测定器10的测定值来控制致动器78的动作(即，致动器78的操作量)，由此控制喷射口11b的开度。本实施方式中，喷射口11b的开度相当于与长边方向垂直的方向的、喷射口11b的宽度的大小。若使喷射口11b的开度变化，则碰撞研磨垫3的研磨面的、过热蒸汽的流速及温度变化，垫表面温度变化。因此，通过控制喷射口11b的开度，从而可调整垫表面温度。
图11的(a)及图11的(b)为示意性地表示另一实施方式的挡闸机构的图。更具体而言，图11的(a)为从下表面侧远看另一实施方式的挡闸机构的立体图，图11的(b)为表示图11的(a)所示的挡闸机构的动作的一例的示意图。未特别说明的本实施方式的结构与参照图10所说明的实施方式相同，因而省略其重复说明。
图11的(a)所示的挡闸机构76具有包含多个压电元件101的挡闸77。多个压电元件101沿着喷射口11b的长边方向(即，沿着长条部11a的长边方向)排列。本实施方式中，垫加热机11的长条部11a具有矩形状的截面，但如上文所述，长条部11a的截面形状不限定于所述示例。图11的(a)所示的挡闸77通过压电元件的逆压电效应所致的伸缩动作来调整垫加热机11的喷射口11b的开度。
各压电元件101连接于压电元件驱动器103，压电元件驱动器103连接于控制装置40。图11的(a)中，为了防止图变得烦杂，仅描画从若干个压电元件101延伸至压电元件驱动器103的控制线。控制装置40可通过控制压电元件驱动器103的动作，从而独立地控制各压电元件101的伸缩动作(例如参照图11的(b))。压电元件驱动器103作为调整垫加热机11的喷射口11b的开度的致动器发挥功能。
在垫温度测定器10为上文所述的温度分布测定器的情况下，控制装置40可获取沿着研磨垫3的径向的、研磨垫3的温度分布(温度分布)。图12为表示研磨垫的目标温度分布、及由垫温度测定器所获取的温度分布的一例的图表。图12中，纵轴表示垫表面温度，横轴表示研磨垫的径向位置。
为了精密地控制研磨后的晶片W的整个表面的面内均匀性(平坦度)，优选使温度分布与目标温度一直一致。因此，本实施方式中，控制装置40以由垫温度测定器10所获取的温度分布与目标温度一致的方式，来控制各压电元件101的伸缩动作。例如，如图12所示，控制装置40使和目标温度与测定温度之差Da大的研磨垫3的位置Pa对应的、压电元件101大幅度地收缩，使过热蒸汽的喷射量增大。另一方面，控制装置40使和目标温度与测定温度之差Db小的研磨垫3的位置Pb对应的、压电元件101的伸缩量减小，使过热蒸汽的喷射量较位置Pa的喷射量进一步减少。
控制装置40基于垫温度测定器10的测定值来控制压电元件驱动器103的动作(即，各压电元件101的伸缩量)，由此自如地控制沿着研磨垫3的半径方向的、喷射口11b的开度。如上文所述，若使喷射口11b的开度变化，则碰撞研磨垫3的研磨面的、过热蒸汽的流速及温度变化，垫表面温度变化。通过进行此种垫温度控制，从而可使研磨垫3总体的温度分布与目标温度一致。其结果为，可精密地研磨晶片W。
图13为示意性的表示进而另一实施方式的垫加热机11的截面图。图13表示垫加热机11的长条部11a的截面。图13所示的垫加热机11具有加热器79，此加热器79配置于长条部11a的内部。加热器79也连接于控制装置40，控制装置40控制加热器79的动作(例如开/关(ON/OFF)动作)。可利用加热器79，将从过热蒸汽产生器31逐渐流至垫加热机11的期间中冷却的过热蒸汽再次加热。通过过热蒸汽的再次加热，而防止过热蒸汽在垫加热机11结露等不良状况。
图14为表示包括进而另一实施方式的垫温度调整装置的研磨装置的示意图。图14相当于研磨装置的上表面图。未特别说明的本实施方式的结构与所述实施方式相同，因而省略其重复说明。
图14所示的实施方式中，研磨台2、研磨垫3及研磨头1等结构元件配置于研磨室PR，晶片W的研磨在研磨室PR中进行。研磨室PR为由四个隔离壁58所划分的空间，其内部的压力保持于规定的压力(例如较研磨室PR的外部更低的压力)。此外，图14中描画四个隔离壁58中的三个。
若从垫加热机11喷射过热蒸汽，从垫冷却机51喷射冷却气体，则有可能研磨室PR的压力较规定的压力进一步上升，超过对研磨室PR的设定压力设定的容许值。因此，本实施方式中，垫温度调整装置5包括：研磨室抽吸装置66，以研磨室PR内的压力维持于规定的值的方式，从所述研磨室PR抽吸研磨室PR内的空气。图14所示的研磨室抽吸装置66包括：真空泵、抽吸泵等真空装置67；研磨室抽吸线68，从研磨室PR延伸；以及阻尼器69，配置于研磨室抽吸线68。
控制装置40连接于阻尼器69，控制装置40以将研磨室PR内的压力维持于规定的值的方式，调整阻尼器69的开度。例如，控制装置40以研磨室抽吸线68中流动的空气的流量与流量调整器35、流量调整器54的测定值的合计相同的方式，来调整阻尼器69的开度。一实施方式中，控制装置40也可连接于真空装置67，以将研磨室PR内的压力维持于规定的值的方式，控制阻尼器69的开度和/或真空装置67的动作。
图15的(a)为表示另一实施方式的冷却机构的垫冷却机的示意图，图15的(b)为图15的(a)所示的垫冷却机的截面图。未特别说明的本实施方式的结构与图4的(a)及图4的(b)所示的实施方式相同，因而省略其重复说明。
图15的(a)及图15的(b)所示的垫冷却机51还包括挡闸机构110，此挡闸机构110包含开闭喷射口51b的挡闸111、及驱动挡闸111的致动器113。图15所示的示例中，垫冷却机51的长条部51a具有矩形状的截面，挡闸机构110具有可调整所有喷射口51b的开度的一对挡闸111。一实施方式中，挡闸机构110也可仅具有可调整所有喷射口51b的开度的一片挡闸111。致动器113例如可为包括使挡闸111移动的活塞的活塞缸装置，或也可为使挡闸111移动的马达(例如伺服马达或步进马达)。一实施方式中，致动器113也可为利用压电元件的逆压电效应使挡闸111移动的压电致动器。
致动器113连接于控制装置40。控制装置40基于垫温度测定器10的测定值来控制垫加热机11的致动器78的动作或压电元件驱动器103的动作、和致动器113的动作(即，喷射口51b的操作量)，由此控制喷射口11b和喷射口51b的开度。本实施方式中，喷射口51b的开度相当于与长边方向垂直的方向的、喷射口51b的宽度的大小。若使喷射口11b和喷射口51b的开度变化，则碰撞研磨垫3的研磨面的、过热蒸汽的流速及温度和冷却气体的流速及温度变化，垫表面温度变化。因此，通过控制喷射口11b和喷射口51b的开度，从而可精密地调整垫表面温度。
图16为示意性地表示进而另一实施方式的冷却机构的垫冷却机的截面图。如图16所示，垫冷却机51也可具有安装于垫冷却机51的下部的引导板120。具体而言，引导板120安装于长条部51a的下部。引导板120可为遍及整个长条部51a延伸的一片板体，也可为与各喷射口51b对应地安装的多个板体。引导板120在其端部具有轴120a，轴120a转动自如地安装于轴承121，此轴承121固定于长条部51a的下表面。冷却机构50还具有使引导板120绕轴120a转动的转动致动器122，转动致动器122连接于控制装置40。
若使引导板120转动，则碰撞研磨垫3的研磨面的、冷却气体的位置及量改变。其结果为，通过控制引导板120的转动角度，从而也可调整垫表面温度。
在垫冷却机51具有与各喷射口51b对应地安装的多个引导板120的情况下，垫温度测定器10优选为，可获取沿着研磨垫3的径向的研磨垫3的温度分布(温度分布)的、温度分布测定器。控制装置40可基于垫温度测定器10所获取的温度分布，独立地控制各引导板120的转动角度。即，控制装置40能以整个研磨垫3的温度分布与目标温度一致的方式，独立地控制各引导板120的转动角度。其结果为，可精密地研磨晶片W。
图17为表示进而另一实施方式的冷却机构的垫冷却机的示意图。如图17所示，垫温度调整装置5也可具有使垫冷却机51以其长边方向轴为中心旋转的旋转机构130。
图17所示的旋转机构130安装于垫冷却机51的末端，包含使所述垫冷却机51旋转的旋转致动器131。旋转致动器131例如为伺服马达或步进马达。
旋转机构130连接于控制装置40。控制装置40可基于垫温度测定器10的测定值来控制旋转机构130的动作(即，旋转致动器131的操作量)，由此使相对于研磨垫3的研磨面、垫冷却机51的喷射口51b的方向变化。若使相对于研磨垫3的研磨面的、垫冷却机51的喷射口51b的方向变化，则碰撞研磨垫3的研磨面的、冷却气体的量及温度改变。因此，通过控制垫冷却机51相对于研磨垫3的研磨面的旋转角度，从而可调整垫表面温度。
所述实施方式的垫温度调整装置5中，控制装置40通过基于垫温度测定器10的测定值来控制过热蒸汽及冷却气体的温度、流量、喷射量、喷射位置及喷射范围的至少一个，从而控制研磨垫3的研磨面的温度。更具体而言，控制装置40通过基于垫温度测定器10的测定值来控制流量调整器35、流量调整器54、过热蒸汽产生器31、上下移动机构85、转动机构90、旋转机构95、旋转机构130、挡闸机构77、挡闸机构110、加热器79、混合阀81及引导板120的动作的至少一个，从而使研磨垫3的研磨面的温度达到目标温度，并维持于所述目标温度。由此，可将晶片W精密地研磨至所需的膜厚。尤其在挡闸77包含多个压电元件10的实施方式、及垫冷却机51具有与各喷射口51b对应地安装的多个引导板120的实施方式中，可使整个研磨垫3的温度分布与目标温度一致。
一实施方式中，控制装置40也可通过一边从垫加热机11向研磨垫3以一定的流量供给经调整为规定温度的过热蒸汽，一边调整冷却气体的流量和/或温度，从而控制垫表面温度。
一实施方式中，控制装置40也可在开始控制研磨垫3的表面温度时，使过热蒸汽的流量和/或温度暂时增大。更具体而言，控制装置40将具有较为了使研磨垫3的表面温度达到目标温度而算出的过热蒸汽的流量和/或温度更大的流量和/或温度的、过热蒸汽，供给于垫加热机11。
本说明书中，将在开始控制研磨垫3的表面温度时，使过热蒸汽的流量和/或温度暂时增大的控制动作称为“垫调温开始动作”。进而，本说明书中，将为了使研磨垫3的表面温度达到目标温度而算出的过热蒸汽的流量及温度分别称为“设定流量”及“设定温度”。
垫调温开始动作中，控制装置40例如控制流量调整器35的动作，使从垫加热机11的喷射口11a喷出的过热蒸汽的流量较设定流量进一步增大。或者，垫调温开始动作中，控制装置40也可控制过热蒸汽产生器31和/或加热器79的动作，使从垫加热机11的喷射口11a喷出的过热蒸汽的温度较设定温度进一步增大。控制装置40也可控制流量调整器35的动作、及过热蒸汽产生器31和/或加热器79的动作，使从垫加热机11的喷射口11a喷出的过热蒸汽的流量及温度较设定流量及设定温度进一步增大。通过这些动作，可使垫表面温度尽快达到目标温度。
图18为用于说明垫调温开始动作的一例的图表。图18所示的图表中，纵轴表示垫表面温度，横轴表示时间。图18中，目标温度是以水平的实线描画，进行垫调温开始动作的情况下的、垫表面温度的变化是以一点链线描画。图18中，以两点链线描画的曲线为不进行垫调温开始动作的情况下的、垫表面温度的变化。图18的点Ts表示垫温度调整装置5开始调整研磨垫3的温度的时间点。
如上文所述，垫调温开始动作中，暂时使过热蒸汽的流量和/或温度较设定流量和/或设定温度进一步增大。图18所示的图表中，使过热蒸汽的流量较设定流量进一步增大。以下，说明使过热蒸汽以较设定流量更大的流量喷出的垫调温开始动作。使过热蒸汽以较设定温度更大的温度喷出的垫调温开始动作也可通过同样的控制动作来进行。
如图18所示，控制装置40预先存储设定时间Ta，此设定时间Ta规定垫调温开始动作的最长执行时间。所述设定流量及设定时间Ta可任意规定。例如，设定时间Ta也可由下述实验获得，即：在不执行垫调温开始动作的状态下，从垫加热机11的喷射口11a向研磨垫3的研磨面喷射规定流量的过热蒸汽。所述实验中，测量开始调整研磨垫3的温度后直到垫表面温度达到目标温度为止的时间，将所测量的时间决定为设定时间Ta。
控制装置40算出用于使垫表面温度以从研磨垫3的温度调整开始(即，时间Ts)起至达到设定时间Ta为止的期间达到目标温度的、过热蒸汽的流量。控制装置40为了执行垫调温开始动作，而使过热蒸汽以较所算出的过热蒸汽的流量更大的流量从垫加热机11的喷射口11a喷射。由此，垫表面温度快速达到目标温度，因而可使晶片W的研磨条件快速达到最优条件。
在垫调温开始动作的执行中，控制装置40使冷却机构50及抽吸机构60的动作停止。在垫表面温度达到目标温度的时间点(参照图18的时间点Tb)，控制装置40结束垫调温开始动作，开始用于将垫表面温度维持于目标温度的、通常的垫温度调整控制。更具体而言，控制装置40开始冷却机构50及抽吸机构60的动作，开始下述通常控制，即：控制所述过热蒸汽及冷却气体的温度、流量、喷射量、喷射位置及喷射范围的至少一个。由此，可尽量抑制作为垫表面温度超过目标温度的现象的过冲(over shoot)。
即便在垫表面温度未达到目标温度，而从时间Ts起测量的垫调温开始动作的经过时间达到设定时间Ta的情况下，控制装置40也开始下述通常控制，即：控制过热蒸汽及冷却气体的温度、流量、喷射量、喷射位置及喷射范围的至少一个。一实施方式中，控制装置40也可判断为垫温度调整装置5产生异常，停止晶片W的研磨处理。
图19为表示包括进而另一实施方式的垫温度调整装置的研磨装置的示意图。未特别说明的本实施方式的结构与所述实施方式相同，因而省略其重复说明。
图19所示的垫温度调整装置5包括：清洗装置45，在研磨垫3的侧方的退避位置，清洗垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61。控制装置40连接于清洗装置45，控制所述清洗装置45的动作。此外，图19中仅描画垫温度调整装置5的垫加热机11、垫冷却机51、抽吸嘴61及清洗装置45，其他结构元件的图示省略。
本实施方式中，垫温度调整装置5包括所述转动机构90，控制装置40使转动机构90的转动致动器92(参照图8的(a))工作，使垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61从图3的(c)所示的初期位置移动至图19所示的退避位置。
清洗装置45包括：多个喷射器46，对移动至退避位置的垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61从上方及下方喷射清洗液(例如纯水)。控制装置40在垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61移动至退避位置后，对垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61从喷射器46喷射清洗液。通过所述动作，将附着于垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61的污垢清洗。
若垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61的清洗完成，则控制装置40控制转动机构90的动作，使垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61移动至初期位置(参照图3的(c))。若清洗液的液滴从移动至初期位置的垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61滴落至研磨垫3，则有可能研磨液(浆料)的浓度改变，对研磨性能造成不良影响。因此，本实施方式中，清洗装置45也可具有：多个喷嘴47，向经清洗液清洗后的垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61喷附气体(例如空气、氮或氩)。
可利用从喷嘴47喷附的气体将附着于垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61的清洗液吹飞，使垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61干燥。通过所述干燥处理，可防止清洗液的液滴从移动至初期位置的垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61滴落至研磨垫3。一实施方式中，喷射器46也可具有与清洗液无关而另将气体喷附于垫加热机11、垫冷却机51及抽吸嘴61的功能。
所述实施方式中，垫温度调整装置5不仅包括垫加热机11，还包括冷却机构50及抽吸机构60。但是，垫温度调整装置5也可省略垫冷却机51及抽吸嘴61中的任一者或两者。在省略垫冷却机51及抽吸嘴61中的任一者或两者的情况下，垫温度调整装置5优选具有所述上下移动机构85、转动机构90及旋转机构95的至少一个。通过这些机构85、90、95，可进行垫表面温度的微细调整。
图20为表示另一实施方式的加热流体供给***和冷却流体供给***的示意图。未特别说明的本实施方式的结构与图2所示的实施方式的结构相同，因而省略其重复说明。
图20所示的加热流体供给***30包括：温度计71，配置于过热蒸汽供给线32；以及流量计72及流量调整器73(例如流量调整阀)，配置于气体供给线34。温度计71连接于控制装置40，向控制装置40发送过热蒸汽的温度的测定值。流量计72及流量调整器73也连接于控制装置40。流量计72将在气体供给线34中流动的气体的流量的测定值发送至控制装置40，控制装置40控制流量调整器73的动作。
本实施方式中，控制装置40基于由垫温度测定器10所测定的垫表面温度，算出由过热蒸汽产生器31加热的蒸汽的温度。控制装置40以在过热蒸汽供给线32中流动的过热蒸汽的温度与所算出的蒸汽的温度一致的方式，控制过热蒸汽产生器31的动作。
控制装置40也可除了控制过热蒸汽产生器31的动作以外，或取而代之，基于由垫温度测定器10所测定的垫表面温度来控制流量调整器73的动作。此时，控制装置40算出由过热蒸汽产生器31加热的蒸汽的温度和/或在气体供给线34中流动的气体的流量。控制装置40以在过热蒸汽供给线32中流动的过热蒸汽的温度与所算出的蒸汽的温度一致的方式，和/或以在气体供给线34中流动的气体的流量与所算出的气体的流量一致的方式，控制过热蒸汽产生器31的动作和/或流量调整器73的动作。
图21为表示进而另一实施方式的加热流体供给***的示意图。未特别说明的本实施方式的结构与图2所示的实施方式的加热流体供给***相同，因而省略其重复说明。
图21所示的加热流体供给***具有连接排气线36的排液罐37。在排液罐37，也连接有从水供给线33分支的水分支线38，在水分支线38配置有阀39。若打开阀39，则将常温的水供给于排液罐37。
对排液罐37供给通过排气线36流动的多余的过热蒸汽，在排液罐37内凝缩而还原成水。为了使多余的过热蒸汽高效率地凝缩，对排液罐37通过水分支线38供给常温的水，使排液罐37内的环境温度降低。在排液罐37的底部，连接有排水线83，源自过热蒸汽的凝缩水通过排水线83从研磨装置排出。
虽未图示，但也可省略水分支线38，将排水线83连接于过热蒸汽产生器31。此时，蓄积于排液罐37的高温的水被供给于过热蒸汽产生器31，再次用于生成过热蒸汽。根据所述结构，可期待过热蒸汽产生器31的节能运转。
图22为表示另一实施方式的冷却流体供给***50与抽吸机构60的组合的示意图。图22所示的抽吸机构60的真空源63为引射器。对于真空源63，连接有从冷却流体供给***52的冷却气体供给线53分支的气体分支线55，真空源63的驱动流体为通过气体分支线55供给于真空源63的常温的气体。在气体分支线55，配置有调整驱动流体的流量的、流量调整器74(例如流量调整阀)。可利用此种结构来降低真空源63的运转成本。
图23为表示另一实施方式的加热流体供给***30、冷却流体供给***50及抽吸机构60的组合的示意图。未特别说明的实施方式与参照图21及图22所说明的实施方式相同，因而省略其重复说明。
图23所示的冷却流体供给***50中，与用于向作为引射器的真空源63供给驱动流体的气体分支线55不同的气体分支线56从冷却气体供给线53分支。以下的说明中，将气体分支线55称为第一分支线55，将气体分支线56称为第二分支线56。
第二分支线56连接于排气线36。在第二分支线56中流至排气线36的常温的气体在排气线36中与多余的过热蒸汽混合，将过热蒸汽冷却。因此，对排液罐37供给经冷却的过热蒸汽、和由过热蒸汽凝缩的水。
在排液罐37连接有气体释出线41，气体释出线41连结于作为引射器的真空源63的排出线65。从排气线36流至排液罐37的气体通过气体释出线41流入排出线65，经由排出线65从研磨装置排出。
所述实施方式是为了使在本发明所属的技术领域中具有通常知识的人员可实施本发明而记载。只要是本领域技术人员，则当然可想到所述实施方式的各种变形例，本发明的技术思想也可适用于其他实施方式。因此，本发明不限定于所记载的实施方式，而是以遵循权利要求所定义的技术思想的、最广的范围解释。

Claims (27)

1.一种研磨装置，包括：
研磨台，用于支撑研磨垫；
研磨头，将基板按压于所述研磨垫的研磨面而研磨所述基板；
垫温度测定器，测定所述研磨面的温度；
垫温度调整装置，调整所述研磨面的温度；以及
控制装置，基于由所述垫温度测定器所测定的所述研磨面的温度来控制所述垫温度调整装置的动作，
所述垫温度调整装置包含：垫加热机，从所述研磨面朝上方远离地配置，
所述垫加热机具有：长条部，沿所述研磨垫的大致半径方向延伸；以及狭缝形状的喷射口，沿着所述长条部的长边方向形成，用于向所述研磨面喷射加热流体。
2.根据权利要求1所述的研磨装置，其中，
所述垫温度调整装置还包括：上下移动机构，使所述垫加热机相对于所述研磨面上下移动。
3.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述垫温度调整装置还包括：转动机构，使所述垫加热机相对于所述研磨面在水平方向转动。
4.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述垫温度调整装置还包括：旋转机构，使所述垫加热机以其长边方向轴为中心旋转。
5.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述垫温度调整装置还包括：挡闸机构，调整所述喷射口的开度。
6.根据权利要求5所述的研磨装置，其中，
所述垫温度测定器为能够测定所述研磨垫的沿着半径方向的温度分布的测定器，
所述挡闸机构包含沿着所述垫加热机的喷射口的长边方向排列的压电元件。
7.根据权利要求6所述的研磨装置，其中，
所述控制装置基于所述温度分布来调整各压电元件的伸缩量。
8.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述垫温度调整装置还包括：冷却机构，向所述研磨面喷射冷却流体而将所述研磨面冷却。
9.根据权利要求8所述的研磨装置，其中，
所述冷却机构包含：垫冷却机，从所述研磨面朝上方远离地配置，
所述垫温度调整装置还包括：旋转机构，使所述垫冷却机以其长边方向轴为中心旋转。
10.根据权利要求8所述的研磨装置，其中，
所述冷却机构包含：垫冷却机，从所述研磨面朝上方远离地配置，
所述垫冷却机具有：长条部，沿所述研磨垫的大致半径方向延伸；以及多个喷射口，沿着所述长条部的长边方向排列，用于向所述研磨面喷射所述冷却流体，
所述冷却机构还包括：挡闸机构，调整所述垫冷却机的多个喷射口的开度。
11.根据权利要求8所述的研磨装置，其中，
所述冷却机构包含：垫冷却机，从所述研磨面朝上方远离地配置，
所述冷却机构还包括：引导板，安装于所述垫冷却机；以及
致动器，使所述引导板转动。
12.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述垫温度调整装置还包括：抽吸机构，配置于所述研磨面的上方，抽吸所述研磨面的上方的空气。
13.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述垫温度调整装置还包括：加热器，配置于所述垫加热机内。
14.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述研磨台配置于研磨室，
所述垫温度调整装置还包括：研磨室抽吸装置，以将所述研磨室内的压力维持于规定的值的方式，抽吸所述研磨室内的空气。
15.根据权利要求1或2所述的研磨装置，还包括：
清洗装置，在所述研磨垫的侧方的退避位置清洗所述垫加热机。
16.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述加热流体为过热蒸汽。
17.根据权利要求1或2所述的研磨装置，其中，
所述控制装置在开始控制所述研磨垫的表面温度时，执行垫调温开始动作，
所述垫调温开始动作为下述动作，即：将具有较为了使所述研磨面的温度达到目标温度而算出的所述加热流体的流量和/或温度更大的流量和/或温度的、所述加热流体，供给于所述垫加热机。
18.根据权利要求17所述的研磨装置，其中，
所述垫温度调整装置还包括：
加热流体供给线，将所述加热流体供给于所述垫加热机；以及
流量调整器，配置于所述加热流体供给线，
所述控制装置在所述垫调温开始动作中，使用所述流量调整器使所述加热流体的流量增大。
19.根据权利要求17所述的研磨装置，其中，
若所述研磨垫的研磨面的温度达到所述目标温度，则所述控制装置结束所述垫调温开始动作。
20.一种研磨方法，一边利用从研磨面朝上方远离地配置的垫加热机来调整所述研磨垫的研磨面的温度，一边将基板按压于所述研磨面而研磨所述基板，且
在开始控制所述研磨面的温度时，执行垫调温开始动作而使所述研磨面的温度达到目标温度，
在所述基板的研磨中，基于由测定所述研磨面的温度的垫温度测定器所测定的、所述研磨面的温度，从形成于所述垫加热机的长条部的、狭缝形状的喷射口喷射加热流体，将所述研磨面的温度维持于所述目标温度，
所述垫调温开始动作为下述动作，即：将具有较为了使所述研磨面的温度达到目标温度而算出的所述加热流体的流量和/或温度更大的流量和/或温度的、所述加热流体，供给于所述垫加热机。
21.根据权利要求20所述的研磨方法，其中，
将所述研磨面的温度维持于所述目标温度的工序是通过下述至少一个调整而进行：调整所述加热流体的温度和/或流量；调整所述垫加热机相对于所述研磨面的上下移动；调整所述垫加热机相对于所述研磨面的、水平方向的转动动作；以及调整使所述垫加热机以其长边方向轴为中心旋转的旋转动作。
22.根据权利要求21所述的研磨方法，其中，
所述加热流体的流量的调整是利用挡闸来进行，所述挡闸能够调整所述垫加热机的喷射口的开度。
23.根据权利要求22所述的研磨方法，其中，
所述垫温度测定器为能够测定所述研磨垫的沿着半径方向的温度分布的测定器，
所述挡闸包含沿着所述垫加热机的喷射口的长边方向排列的压电元件，
所述加热流体的流量的调整是通过基于所述温度分布来调整各压电元件的伸缩量从而进行。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的研磨方法，其中，
将所述研磨面的温度维持于所述目标温度的工序是利用所述垫加热机、及向所述研磨面喷射冷却流体而将所述研磨面冷却的冷却机构来进行。
25.根据权利要求24所述的研磨方法，其中，
所述冷却机构包含：垫冷却机，从所述研磨面朝上方远离地配置，
所述垫冷却机具有：长条部，沿所述研磨垫的大致半径方向延伸；以及多个喷射口，沿着所述长条部的长边方向排列，用于向所述研磨面喷射所述冷却流体，
将所述研磨面的温度维持于所述目标温度的工序是进一步增加下述至少一个调整而进行：调整使所述垫冷却机以其长边方向轴为中心旋转的旋转动作；调整基于挡闸的、所述垫冷却机的多个喷射口的开度；以及调整安装于所述垫冷却机的引导板的转动动作。
26.根据权利要求20至23中任一项所述的研磨方法，其中，
所述垫调温开始动作为下述动作，即：使用将所述加热流体供给于所述垫加热机的加热流体供给线中所配置的、流量调整器，使所述加热流体的流量增大。
27.根据权利要求20至23中任一项所述的研磨方法，其中，
若所述研磨垫的研磨面的温度达到所述目标温度，则结束所述垫调温开始动作。
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