JP2022059759A - Pad temperature regulator and polishing device - Google Patents

Abstract

To provide a pad temperature regulator which eliminates a need of a large capacity heating fluid tank and eliminates influence of a back pressure of a heat exchanger to allow a fluid for heat exchange to flow in a heat exchanger smoothly.SOLUTION: A pad temperature regulator includes: a pad heat exchanger 11 configured to perform heat exchange with a polishing pad 3 and having a passage therein; fluid circulation lines 51, 52 connected to an inlet and an outlet of the passage; microchannel structures 71, 72 having fine passages communicating with the fluid circulation lines 51, 52; pumps 55, 56 which circulate a fluid; and one of a heating system 81 which heats the microchannel structure 71 and a cooling system 82 which cools the microchannel structure 72.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ウェーハ、基板、パネルなどのワークピースを研磨するための研磨パッドの研磨面の温度を調節するためのパッド温度調節装置に関する。また、本発明は、そのようなパッド温度調節装置を備えた研磨装置に関する。 The present invention relates to a pad temperature control device for adjusting the temperature of the polished surface of a polishing pad for polishing workpieces such as wafers, substrates and panels. The present invention also relates to a polishing device provided with such a pad temperature control device.

ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置は、半導体デバイスの製造において、ウェーハの表面を研磨する工程に使用される。ＣＭＰ装置は、回転する研磨テーブル上の研磨パッドにウェーハを押し付けてウェーハの表面を研磨する。研磨中、研磨パッドには研磨液（例えばスラリー）が供給される。ウェーハの表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒および研磨パッドの機械的作用により平坦化される。 CMP (Chemical Mechanical Polishing) equipment is used in the process of polishing the surface of a wafer in the manufacture of semiconductor devices. The CMP device presses the wafer against a polishing pad on a rotating polishing table to polish the surface of the wafer. During polishing, a polishing liquid (for example, slurry) is supplied to the polishing pad. The surface of the wafer is flattened by the chemical action of the polishing liquid and the mechanical action of the abrasive grains and the polishing pad contained in the polishing liquid.

ウェーハの研磨レートは、ウェーハ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、ウェーハ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、ウェーハの研磨レートを上げて更に一定に保つために、ウェーハ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。そこで、研磨パッドの表面温度を調節するためにパッド温度調節装置が従来から使用されている。 The polishing rate of the wafer depends not only on the polishing load on the polishing pad of the wafer but also on the surface temperature of the polishing pad. This is because the chemical action of the polishing liquid on the wafer depends on the temperature. Therefore, in the manufacture of semiconductor devices, it is important to keep the surface temperature of the polishing pad during wafer polishing at an optimum value in order to increase the polishing rate of the wafer and keep it constant. Therefore, a pad temperature control device has been conventionally used to control the surface temperature of the polishing pad.

図８は、従来のパッド温度調節装置を示す模式図である。図８に示すように、パッド温度調節装置は、研磨パッド５００に対向して配置される熱交換器５０１と、熱交換器５０１に接続された加熱流体供給ライン５０５および加熱流体戻りライン５０６と、加熱液液体が貯留される加熱流体タンク５１０を備えている。加熱流体タンク５１０内には加熱流体を加熱するためのヒータ５１２が配置されている。加熱流体タンク５１０内の加熱流体は、ヒータ５１２により所定の目標温度にまで加熱される。加熱流体は、加熱流体供給ライン５０５を通って熱交換器５０１に供給され、熱交換器５０１内を流れ、そして加熱流体戻りライン５０６を通って加熱流体タンク５１０内に戻される。 FIG. 8 is a schematic view showing a conventional pad temperature control device. As shown in FIG. 8, the pad temperature control device includes a heat exchanger 501 arranged to face the polishing pad 500, a heated fluid supply line 505 and a heated fluid return line 506 connected to the heat exchanger 501. The heating fluid tank 510 for storing the heating liquid is provided. A heater 512 for heating the heating fluid is arranged in the heating fluid tank 510. The heating fluid in the heating fluid tank 510 is heated to a predetermined target temperature by the heater 512. The heated fluid is supplied to the heat exchanger 501 through the heated fluid supply line 505, flows through the heat exchanger 501, and is returned into the heated fluid tank 510 through the heated fluid return line 506.

パッド温度調節装置は、ＣＭＰ装置が設置されている工場の純水循環ラインに接続された冷却流体供給ライン５２１および冷却流体戻りライン５２２をさらに備えている。冷却流体供給ライン５２１および冷却流体戻りライン５２２は、熱交換器５０１に接続されている。純水からなる冷却流体は、冷却流体供給ライン５２１を通って熱交換器５０１に供給され、熱交換器５０１内を流れ、そして冷却流体戻りライン５２２を通って純水循環ライン内に戻される。 The pad temperature control device further includes a cooling fluid supply line 521 and a cooling fluid return line 522 connected to the pure water circulation line of the factory where the CMP device is installed. The cooling fluid supply line 521 and the cooling fluid return line 522 are connected to the heat exchanger 501. The cooling fluid composed of pure water is supplied to the heat exchanger 501 through the cooling fluid supply line 521, flows through the heat exchanger 501, and is returned to the pure water circulation line through the cooling fluid return line 522.

熱交換器５０１の温度は、熱交換器５０１内を流れる加熱流体および冷却流体の流量に従って変化する。熱交換器５０１は、その底面が研磨パッド５００の研磨面と対向するように配置される。したがって、熱交換器５０１は、研磨パッド５００と熱交換を行うことにより、研磨パッド５００の研磨面を所定の目標温度に維持することができる。 The temperature of the heat exchanger 501 changes according to the flow rate of the heating fluid and the cooling fluid flowing in the heat exchanger 501. The heat exchanger 501 is arranged so that its bottom surface faces the polishing surface of the polishing pad 500. Therefore, the heat exchanger 501 can maintain the polished surface of the polishing pad 500 at a predetermined target temperature by exchanging heat with the polishing pad 500.

特開２０１７－１４８９３３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-148933

しかしながら、図８に示す従来のパッド温度調節装置は、加熱流体を加熱するために、ヒータ５１２が内部に配置された加熱流体タンク５１０を必然的に備えている。この加熱流体タンク５１０は、熱交換器５０１、加熱流体供給ライン５０５、および加熱流体戻りライン５０６内の加熱流体を収容できるのに十分な大きさである。このため、そのような大容量の加熱流体タンク５１０を配置するために大きなスペースが必要とされる。 However, the conventional pad temperature control device shown in FIG. 8 inevitably includes a heating fluid tank 510 in which the heater 512 is arranged in order to heat the heating fluid. The heated fluid tank 510 is large enough to accommodate the heated fluid in the heat exchanger 501, the heated fluid supply line 505, and the heated fluid return line 506. Therefore, a large space is required for arranging such a large-capacity heating fluid tank 510.

加えて、次のような冷却流体の流れに関する問題がある。すなわち、工場の純水循環ライン内を流れる純水はある程度の圧力を有している。この純水の圧力は、熱交換器５０１の背圧として冷却流体戻りライン５２２内で作用し、熱交換器５０１から純水循環ラインへの冷却流体の流れを阻害する。結果として、冷却流体が熱交換器５０１内を流れる流量が低くなり、研磨パッド５００の研磨面を目標温度に調節できないことがある。 In addition, there are the following problems with the flow of cooling fluid. That is, the pure water flowing in the pure water circulation line of the factory has a certain pressure. The pressure of this pure water acts as the back pressure of the heat exchanger 501 in the cooling fluid return line 522, and hinders the flow of the cooling fluid from the heat exchanger 501 to the pure water circulation line. As a result, the flow rate of the cooling fluid flowing through the heat exchanger 501 becomes low, and the polishing surface of the polishing pad 500 may not be adjusted to the target temperature.

そこで、本発明は、大容量の加熱流体タンクを不要とし、かつ熱交換器の背圧の影響をなくして、熱交換用の流体が熱交換器内をスムーズに流れることができるパッド温度調節装置を提供する。また、本発明は、そのようなパッド温度調節装置を備えた研磨装置を提供する。 Therefore, the present invention is a pad temperature control device that eliminates the need for a large-capacity heating fluid tank and eliminates the influence of the back pressure of the heat exchanger so that the fluid for heat exchange can flow smoothly in the heat exchanger. I will provide a. The present invention also provides a polishing device provided with such a pad temperature control device.

一態様では、ワークピースを研磨する研磨パッドの研磨面の温度を調節するためのパッド温度調節装置であって、前記研磨パッドと熱交換するように構成され、かつ流路を内部に有するパッド熱交換器と、前記流路の入口および出口に連結された流体循環ラインと、前記流体循環ラインに連通する複数の微細流路を有するマイクロチャンネル構造体と、流体を前記パッド熱交換器、前記流体循環ライン、および前記マイクロチャンネル構造体を通って循環させるように構成されたポンプと、前記マイクロチャンネル構造体を加熱する加熱システムおよび前記マイクロチャンネル構造体を冷却する冷却システムのうちの少なくとも一方を備えているパッド温度調節装置が提供される。 In one aspect, it is a pad temperature control device for adjusting the temperature of the polished surface of the polishing pad for polishing the workpiece, which is configured to exchange heat with the polishing pad and has a flow path inside. A fluid circulation line connected to an inlet and an outlet of the flow path, a microchannel structure having a plurality of fine flow paths communicating with the fluid circulation line, a pad heat exchanger, and the fluid. It comprises a circulation line and a pump configured to circulate through the microchannel structure and at least one of a heating system for heating the microchannel structure and a cooling system for cooling the microchannel structure. A pad temperature control device is provided.

一態様では、前記複数の微細流路のそれぞれの幅は前記流体循環ラインの流路幅よりも小さい。
一態様では、前記複数の微細流路のそれぞれの幅は、３０μｍ～５００μｍの範囲内にある。
一態様では、前記流路は、加熱流体流路および冷却流体流路であり、前記流体循環ラインは、前記加熱流体流路の入口および出口に連結された加熱流体循環ラインと、前記冷却流体流路の入口および出口に連結された冷却流体循環ラインを含み、前記マイクロチャンネル構造体は、前記加熱流体循環ラインに取り付けられた加熱マイクロチャンネル構造体と、前記冷却流体循環ラインに取り付けられた冷却マイクロチャンネル構造体を含み、前記加熱システムは、前記加熱マイクロチャンネル構造体を加熱するように構成され、前記冷却システムは、前記冷却マイクロチャンネル構造体を冷却するように構成されている。
一態様では、前記冷却マイクロチャンネル構造体は、前記複数の微細流路と連通していない複数の低温流体通路を有しており、前記冷却システムは、前記複数の低温流体通路の入口に連通する低温流体供給ラインと、前記複数の低温流体通路の出口に連通する低温流体排出ラインを備えている。
一態様では、前記パッド温度調節装置は、前記流体循環ラインに接続されたバッファタンクをさらに備えている。 In one aspect, the width of each of the plurality of microchannels is smaller than the channel width of the fluid circulation line.
In one aspect, the width of each of the plurality of microchannels is in the range of 30 μm to 500 μm.
In one aspect, the flow path is a heating fluid flow path and a cooling fluid flow path, and the fluid circulation line is a heating fluid circulation line connected to an inlet and an outlet of the heating fluid flow path, and the cooling fluid flow. The microchannel structure includes a cooling fluid circulation line connected to an inlet and an outlet of the path, and the microchannel structure includes a heating microchannel structure attached to the heating fluid circulation line and a cooling micro attached to the cooling fluid circulation line. Including the channel structure, the heating system is configured to heat the heating microchannel structure, and the cooling system is configured to cool the cooling microchannel structure.
In one aspect, the cooling microchannel structure has a plurality of cold fluid passages that do not communicate with the plurality of microchannels, and the cooling system communicates with the inlets of the plurality of cold fluid passages. It is provided with a low-temperature fluid supply line and a low-temperature fluid discharge line that communicates with the outlets of the plurality of low-temperature fluid passages.
In one aspect, the pad temperature control device further comprises a buffer tank connected to the fluid circulation line.

一態様では、ワークピースを研磨するための研磨装置であって、研磨面を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、前記ワークピースを前記研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨面の温度を調節するための上記パッド温度調節装置を備えている研磨装置が提供される。 In one aspect, it is a polishing device for polishing a work piece, a polishing table supporting a polishing pad having a polishing surface, a polishing head for pressing the work piece against the polishing surface, and adjusting the temperature of the polishing surface. A polishing device provided with the above-mentioned pad temperature control device is provided.

本発明によれば、マイクロチャンネル構造体は、熱交換用の流体（以下、熱交換流体ということがある）が流れる複数の微細流路を有し、大きな表面積を有する。したがって、加熱システムは、マイクロチャンネル構造体を介して熱交換流体を効率よく加熱することができる。結果として、ヒータが内部に配置された大容量のタンクを不要とすることができる。さらに、冷却システムは、マイクロチャンネル構造体を介して間接的に熱交換流体を冷却する。したがって、工場の純水循環ライン内を流れる純水を冷却システムの冷却源として使用したときに、純水循環ライン内の圧力は、パッド熱交換器内を流れる熱交換流体に加わらない。結果として、熱交換流体はパッド熱交換器内をスムーズに流れ、パッド熱交換器は、研磨パッドの研磨面を所定の目標温度に調節することができる。 According to the present invention, the microchannel structure has a plurality of fine flow paths through which a fluid for heat exchange (hereinafter, may be referred to as a heat exchange fluid) flows, and has a large surface area. Therefore, the heating system can efficiently heat the heat exchange fluid through the microchannel structure. As a result, a large-capacity tank in which the heater is arranged can be eliminated. In addition, the cooling system indirectly cools the heat exchange fluid via the microchannel structure. Therefore, when the pure water flowing in the pure water circulation line of the factory is used as the cooling source of the cooling system, the pressure in the pure water circulation line is not applied to the heat exchange fluid flowing in the pad heat exchanger. As a result, the heat exchange fluid flows smoothly in the pad heat exchanger, and the pad heat exchanger can adjust the polished surface of the polishing pad to a predetermined target temperature.

パッド温度調節装置を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the polishing apparatus provided with the pad temperature control apparatus. パッド熱交換器を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the pad heat exchanger. 加熱マイクロチャンネル構造体の一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Embodiment of a heating microchannel structure. 冷却マイクロチャンネル構造体の一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Embodiment of a cooling microchannel structure. パッド温度調節装置の他の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other embodiment of a pad temperature control device. パッド温度調節装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows still another embodiment of a pad temperature control device. 図６に示すマイクロチャンネル構造体の一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Embodiment of the microchannel structure shown in FIG. 従来のパッド温度調節装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conventional pad temperature control device.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、パッド温度調節装置を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、ウェーハ、基板、パネルなどのワークピースＷを保持して回転させる研磨ヘッド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の表面に研磨液を供給する研磨液供給ノズル４と、研磨パッド３の研磨面３ａの温度を調節するためのパッド温度調節装置５を備えている。研磨パッド３の表面（上面）は、ワークピースＷを研磨する研磨面３ａを構成する。研磨液の典型的な例としては、砥粒を含むスラリーが挙げられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a polishing device provided with a pad temperature control device. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus polishes the surfaces of a polishing head 1 that holds and rotates a workpiece W such as a wafer, a substrate, and a panel, a polishing table 2 that supports the polishing pad 3, and the polishing pad 3. A polishing liquid supply nozzle 4 for supplying the liquid and a pad temperature adjusting device 5 for adjusting the temperature of the polishing surface 3a of the polishing pad 3 are provided. The surface (upper surface) of the polishing pad 3 constitutes a polishing surface 3a for polishing the workpiece W. A typical example of a polishing liquid is a slurry containing abrasive grains.

研磨ヘッド１は鉛直方向に移動可能であり、かつその軸心を中心として矢印で示す方向に回転可能となっている。ワークピースＷは、研磨ヘッド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にはテーブルモータ６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。図１に示すように、研磨ヘッド１および研磨テーブル２は、同じ方向に回転する。研磨パッド３は、研磨テーブル２の上面に貼り付けられている。 The polishing head 1 is movable in the vertical direction and is rotatable in the direction indicated by the arrow about its axis. The workpiece W is held on the lower surface of the polishing head 1 by vacuum suction or the like. A table motor 6 is connected to the polishing table 2 and can rotate in the direction indicated by the arrow. As shown in FIG. 1, the polishing head 1 and the polishing table 2 rotate in the same direction. The polishing pad 3 is attached to the upper surface of the polishing table 2.

研磨装置は、研磨ヘッド１、テーブルモータ６、研磨液供給ノズル４、パッド温度調節装置５の動作を制御する動作制御部４０を備えている。動作制御部４０は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。動作制御部４０は、プログラムが格納された記憶装置４０ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を行う演算装置４０ｂを備えている。演算装置４０ｂは、プログラムに含まれる命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）、またはＰＩＤ制御器などを含む。記憶装置４０ａは、演算装置４０ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。 The polishing device includes a polishing head 1, a table motor 6, a polishing liquid supply nozzle 4, and an operation control unit 40 that controls the operation of the pad temperature control device 5. The motion control unit 40 is composed of at least one computer. The operation control unit 40 includes a storage device 40a in which the program is stored and an arithmetic unit 40b that performs an operation according to an instruction included in the program. The arithmetic unit 40b includes a CPU (central processing unit), a GPU (graphic processing unit), a PID controller, and the like that perform operations according to instructions included in the program. The storage device 40a includes a main storage device (for example, a random access memory) accessible to the arithmetic unit 40b, and an auxiliary storage device (for example, a hard disk drive or a solid state drive) for storing data and programs.

ワークピースＷの研磨は次のようにして行われる。研磨されるワークピースＷは、研磨ヘッド１によって保持され、さらに研磨ヘッド１によって回転される。研磨テーブル２は、研磨パッド３とともにテーブルモータ６によって回転される。この状態で、研磨液が研磨液供給ノズル４から研磨パッド３の研磨面３ａに供給され、さらにワークピースＷの表面は、研磨ヘッド１によって研磨パッド３の研磨面３ａに対して押し付けられる。ワークピースＷの表面は、研磨液の存在下での研磨パッド３との摺接により研磨される。ワークピースＷの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および研磨パッド３の機械的作用により平坦化される。 Polishing of the workpiece W is performed as follows. The workpiece W to be polished is held by the polishing head 1 and further rotated by the polishing head 1. The polishing table 2 is rotated by the table motor 6 together with the polishing pad 3. In this state, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply nozzle 4 to the polishing surface 3a of the polishing pad 3, and the surface of the workpiece W is pressed against the polishing surface 3a of the polishing pad 3 by the polishing head 1. The surface of the workpiece W is polished by sliding contact with the polishing pad 3 in the presence of the polishing liquid. The surface of the workpiece W is flattened by the chemical action of the polishing liquid and the mechanical action of the abrasive grains and the polishing pad 3 contained in the polishing liquid.

パッド温度調節装置５は、研磨パッド３と熱交換を行うことで研磨面３ａの温度を調節するパッド熱交換器１１と、パッド熱交換器１１に連結された流体循環ライン５１，５２を備えている。パッド熱交換器１１は、研磨テーブル２の上方に位置し、パッド熱交換器１１の底面は、研磨パッド３の研磨面３ａに対面している。パッド熱交換器１１は、その内部に熱交換用の流体が流れる流路（後述する）を有している。流体循環ライン５１，５２は、パッド熱交換器１１の流路の入口および出口に連結されている。 The pad temperature control device 5 includes a pad heat exchanger 11 that adjusts the temperature of the polishing surface 3a by exchanging heat with the polishing pad 3, and fluid circulation lines 51 and 52 connected to the pad heat exchanger 11. There is. The pad heat exchanger 11 is located above the polishing table 2, and the bottom surface of the pad heat exchanger 11 faces the polishing surface 3a of the polishing pad 3. The pad heat exchanger 11 has a flow path (described later) through which a fluid for heat exchange flows. The fluid circulation lines 51 and 52 are connected to the inlet and outlet of the flow path of the pad heat exchanger 11.

本実施形態では、流体循環ライン５１，５２は、加熱流体を内部に保持する加熱流体循環ライン５１と、冷却流体を内部に保持する冷却流体循環ライン５２を含む。加熱流体および冷却流体は、パッド熱交換器１１と研磨パッド３との熱交換に使用される流体（すなわち、熱交換流体）である。本実施形態では、パッド熱交換器１１に供給される加熱流体および冷却流体としては、純水またはエチレングリコールなどの液体が使用されるが、加熱流体および冷却流体に用いられる液体の種類は特に限定されない。 In the present embodiment, the fluid circulation lines 51 and 52 include a heated fluid circulation line 51 that holds the heated fluid inside and a cooling fluid circulation line 52 that holds the cooling fluid inside. The heating fluid and the cooling fluid are fluids (that is, heat exchange fluids) used for heat exchange between the pad heat exchanger 11 and the polishing pad 3. In the present embodiment, a liquid such as pure water or ethylene glycol is used as the heating fluid and the cooling fluid supplied to the pad heat exchanger 11, but the types of the liquid used for the heating fluid and the cooling fluid are particularly limited. Not done.

パッド温度調節装置５は、加熱流体循環ライン５１に接続された第１ポンプ５５と、冷却流体循環ライン５２に接続された第２ポンプ５６をさらに備えている。第１ポンプ５５が運転されると、加熱流体は加熱流体循環ライン５１およびパッド熱交換器１１を通って循環する。同じように、第２ポンプ５６が運転されると、冷却流体は冷却流体循環ライン５２およびパッド熱交換器１１を通って循環する。加熱流体循環ライン５１および冷却流体循環ライン５２は、互いに独立しており、それらを流れる加熱流体および冷却流体が混ざり合うことはない。 The pad temperature control device 5 further includes a first pump 55 connected to the heating fluid circulation line 51 and a second pump 56 connected to the cooling fluid circulation line 52. When the first pump 55 is operated, the heated fluid circulates through the heated fluid circulation line 51 and the pad heat exchanger 11. Similarly, when the second pump 56 is operated, the cooling fluid circulates through the cooling fluid circulation line 52 and the pad heat exchanger 11. The heating fluid circulation line 51 and the cooling fluid circulation line 52 are independent of each other, and the heating fluid and the cooling fluid flowing through them do not mix with each other.

図２は、パッド熱交換器１１を示す水平断面図である。図２に示すように、パッド熱交換器１１は、熱交換用の流体が流れる流路の例である加熱流体流路６１および冷却流体流路６２が内部に形成された流路構造体７０を備えている。本実施形態では、パッド熱交換器１１の全体は円形を有している。パッド熱交換器１１の底面は平坦であり、かつ円形である。パッド熱交換器１１は、円形以外の形状（例えば、多角形状）を有してもよい。パッド熱交換器１１の底面は流路構造体７０の底面から構成されている。流路構造体７０は、耐摩耗性に優れるとともに熱伝導率の高い材質、例えば緻密質のＳｉＣなどのセラミックで構成されている。 FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view showing the pad heat exchanger 11. As shown in FIG. 2, the pad heat exchanger 11 has a flow path structure 70 in which a heating fluid flow path 61 and a cooling fluid flow path 62, which are examples of a flow path through which a fluid for heat exchange flows, are formed. I have. In this embodiment, the entire pad heat exchanger 11 has a circular shape. The bottom surface of the pad heat exchanger 11 is flat and circular. The pad heat exchanger 11 may have a shape other than a circular shape (for example, a polygonal shape). The bottom surface of the pad heat exchanger 11 is composed of the bottom surface of the flow path structure 70. The flow path structure 70 is made of a material having excellent wear resistance and high thermal conductivity, for example, a ceramic such as dense SiC.

加熱流体流路６１および冷却流体流路６２は、互いに隣接して（互いに並んで）延びており、かつ螺旋状に延びている。さらに、加熱流体流路６１および冷却流体流路６２は、点対称な形状を有し、互いに同じ長さを有している。加熱流体流路６１および冷却流体流路６２のそれぞれは、曲率が一定の複数の円弧流路６４と、これら円弧流路６４を連結する複数の傾斜流路６５から基本的に構成されている。隣接する２つの円弧流路６４は、各傾斜流路６５によって連結されている。 The heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62 extend adjacent to each other (side by side with each other) and extend spirally. Further, the heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62 have a point-symmetrical shape and have the same length as each other. Each of the heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62 is basically composed of a plurality of arc flow paths 64 having a constant curvature and a plurality of inclined flow paths 65 connecting the arc flow paths 64. Two adjacent arc flow paths 64 are connected by each inclined flow path 65.

このような構成によれば、加熱流体流路６１および冷却流体流路６２のそれぞれの最外周部を、パッド熱交換器１１の最外周部に配置することができる。つまり、パッド熱交換器１１の底面の全体は、加熱流体流路６１および冷却流体流路６２の下方に位置し、加熱流体および冷却流体は研磨パッド３の研磨面３ａを速やかに加熱および冷却することができる。パッド熱交換器１１と研磨パッド３との間の熱交換は、研磨パッド３の研磨面３ａとパッド熱交換器１１の底面との間に研磨液が存在した状態で行われる。加熱流体流路６１および冷却流体流路６２の形状は図２に示す実施形態に限定されず、他の形状を有してもよい。 According to such a configuration, the outermost peripheral portions of the heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62 can be arranged on the outermost peripheral portions of the pad heat exchanger 11. That is, the entire bottom surface of the pad heat exchanger 11 is located below the heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62, and the heating fluid and the cooling fluid rapidly heat and cool the polishing surface 3a of the polishing pad 3. be able to. The heat exchange between the pad heat exchanger 11 and the polishing pad 3 is performed in a state where the polishing liquid is present between the polishing surface 3a of the polishing pad 3 and the bottom surface of the pad heat exchanger 11. The shapes of the heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62 are not limited to the embodiment shown in FIG. 2, and may have other shapes.

加熱流体循環ライン５１（図１参照）の一端は、加熱流体流路６１の入口６１ａに接続されており、加熱流体循環ライン５１の他端は、加熱流体流路６１の出口６１ｂに接続されている。冷却流体循環ライン５２（図１参照）の一端は、冷却流体流路６２の入口６２ａに接続されており、冷却流体循環ライン５２の他端は、冷却流体流路６２の出口６２ｂに接続されている。加熱流体流路６１および冷却流体流路６２の入口６１ａ，６２ａは、パッド熱交換器１１の周縁部に位置しており、加熱流体流路６１および冷却流体流路６２の出口６１ｂ，６２ｂは、パッド熱交換器１１の中心部に位置している。したがって、加熱流体および冷却流体は、パッド熱交換器１１の周縁部から中心部に向かって螺旋状に流れる。加熱流体流路６１および冷却流体流路６２は、完全に分離しており、パッド熱交換器１１内で加熱流体および冷却流体が混ざり合うことはない。 One end of the heated fluid circulation line 51 (see FIG. 1) is connected to the inlet 61a of the heated fluid flow path 61, and the other end of the heated fluid circulation line 51 is connected to the outlet 61b of the heated fluid flow path 61. There is. One end of the cooling fluid circulation line 52 (see FIG. 1) is connected to the inlet 62a of the cooling fluid flow path 62, and the other end of the cooling fluid circulation line 52 is connected to the outlet 62b of the cooling fluid flow path 62. There is. The inlets 61a and 62a of the heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62 are located at the peripheral edge of the pad heat exchanger 11, and the outlets 61b and 62b of the heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62 are located. It is located in the center of the pad heat exchanger 11. Therefore, the heating fluid and the cooling fluid spirally flow from the peripheral portion to the central portion of the pad heat exchanger 11. The heating fluid flow path 61 and the cooling fluid flow path 62 are completely separated, and the heating fluid and the cooling fluid do not mix in the pad heat exchanger 11.

図１に戻り、パッド温度調節装置５は、マイクロチャンネル構造体７１，７２と、マイクロチャンネル構造体７１を加熱する加熱システム８１と、マイクロチャンネル構造体７２を冷却する冷却システム８２をさらに備えている。マイクロチャンネル構造体７１，７２は、加熱流体循環ライン５１に取り付けられた加熱マイクロチャンネル構造体７１と、冷却流体循環ライン５２に取り付けられた冷却マイクロチャンネル構造体７２である。 Returning to FIG. 1, the pad temperature control device 5 further includes microchannel structures 71 and 72, a heating system 81 for heating the microchannel structure 71, and a cooling system 82 for cooling the microchannel structure 72. .. The microchannel structures 71 and 72 are a heating microchannel structure 71 attached to the heating fluid circulation line 51 and a cooling microchannel structure 72 attached to the cooling fluid circulation line 52.

加熱システム８１は、加熱マイクロチャンネル構造体７１に固定されたヒータ８４を有する。ヒータ８４は、電気式ヒータであってもよく、あるいは他のタイプのヒータであってもよい。加熱マイクロチャンネル構造体７１は、加熱流体循環ライン５１に連通する複数の微細流路を有する。第１ポンプ５５の運転に伴い、加熱流体循環ライン５１内の加熱流体は、加熱マイクロチャンネル構造体７１内の複数の微細流路を流れながら、ヒータ８４によって加熱される。一実施形態では、加熱システム８１は、ヒータタイプに代えて、高温流体（例えば、加熱された純水）を加熱マイクロチャンネル構造体７１に供給するタイプであってもよい。さらに一実施形態では、加熱マイクロチャンネル構造体７１が金属から構成されている場合は、加熱システム８１は、加熱マイクロチャンネル構造体７１に電圧を印加して、加熱マイクロチャンネル構造体７１自体を発熱させるタイプであってもよい。 The heating system 81 has a heater 84 fixed to the heating microchannel structure 71. The heater 84 may be an electric heater or another type of heater. The heating microchannel structure 71 has a plurality of microchannels communicating with the heating fluid circulation line 51. With the operation of the first pump 55, the heating fluid in the heating fluid circulation line 51 is heated by the heater 84 while flowing through a plurality of fine flow paths in the heating microchannel structure 71. In one embodiment, the heating system 81 may be of a type that supplies a high temperature fluid (for example, heated pure water) to the heating microchannel structure 71 instead of the heater type. Further, in one embodiment, when the heating microchannel structure 71 is made of metal, the heating system 81 applies a voltage to the heating microchannel structure 71 to generate heat of the heating microchannel structure 71 itself. It may be a type.

冷却システム８２は、低温流体を冷却マイクロチャンネル構造体７２に供給する低温流体供給ライン８６と、低温流体を冷却マイクロチャンネル構造体７２から排出する低温流体排出ライン８７を備えている。低温流体は、一例では、研磨装置が設置されている工場に設けられたユーティリティ設備である純水循環ラインを流れる純水である。この純水は、冷却流体循環ライン５２内の冷却流体よりも低い温度を有している。冷却マイクロチャンネル構造体７２は、冷却流体循環ライン５２に連通する複数の微細流路を有する。第２ポンプ５６の運転に伴い、冷却流体循環ライン５２内の冷却流体は、冷却マイクロチャンネル構造体７２内の複数の微細流路を流れながら、低温流体によって冷却される。 The cooling system 82 includes a low temperature fluid supply line 86 for supplying the low temperature fluid to the cooling microchannel structure 72, and a low temperature fluid discharge line 87 for discharging the low temperature fluid from the cooling microchannel structure 72. The low-temperature fluid is, for example, pure water flowing through a pure water circulation line, which is a utility facility installed in a factory where a polishing device is installed. This pure water has a temperature lower than that of the cooling fluid in the cooling fluid circulation line 52. The cooling microchannel structure 72 has a plurality of microchannels communicating with the cooling fluid circulation line 52. With the operation of the second pump 56, the cooling fluid in the cooling fluid circulation line 52 is cooled by the low temperature fluid while flowing through a plurality of fine channels in the cooling microchannel structure 72.

図３は、加熱マイクロチャンネル構造体７１の一実施形態を示す斜視図である。図３に示すように、加熱マイクロチャンネル構造体７１は、加熱流体循環ライン５１に連通する複数の微細流路７１ａを有している。これらの微細流路７１ａの入口は加熱流体循環ライン５１に接続され、微細流路７１ａの出口も加熱流体循環ライン５１に接続されている。したがって、加熱流体循環ライン５１を流れる加熱流体（熱交換用の流体）は、微細流路７１ａを流れる。ヒータ８４は、加熱マイクロチャンネル構造体７１に固定されており、加熱マイクロチャンネル構造体７１を加熱する。加熱流体は、微細流路７１ａを流れながら、ヒータ８４によって加熱される。 FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the heated microchannel structure 71. As shown in FIG. 3, the heated microchannel structure 71 has a plurality of microchannels 71a communicating with the heated fluid circulation line 51. The inlet of these fine flow paths 71a is connected to the heating fluid circulation line 51, and the outlet of the fine flow path 71a is also connected to the heating fluid circulation line 51. Therefore, the heating fluid (fluid for heat exchange) flowing through the heating fluid circulation line 51 flows through the fine flow path 71a. The heater 84 is fixed to the heating microchannel structure 71 and heats the heating microchannel structure 71. The heating fluid is heated by the heater 84 while flowing through the fine flow path 71a.

加熱マイクロチャンネル構造体７１の具体的構成は、加熱流体が通過できる複数の微細流路７１ａを有する限りにおいて特に限定されない。複数の微細流路７１ａのそれぞれの幅は、加熱流体循環ライン５１の流路幅よりも小さい。各微細流路７１ａの幅は、３０μｍ～５００μｍの範囲内にある。このような多数の微細流路７１ａを持つ加熱マイクロチャンネル構造体７１は、複数の金属板の表面に複数の溝をエッチングまたは切削により形成し、これらの金属板を積層することで、製造することができる。ただし、加熱マイクロチャンネル構造体７１の製造方法は、加熱流体が通過できる複数の微細流路７１ａを有する限りにおいて特に限定されない。別の例では、３Ｄプリンタを用いて加熱マイクロチャンネル構造体７１を製造してもよい。 The specific configuration of the heating microchannel structure 71 is not particularly limited as long as it has a plurality of fine flow paths 71a through which the heating fluid can pass. The width of each of the plurality of fine flow paths 71a is smaller than the flow path width of the heated fluid circulation line 51. The width of each microchannel 71a is in the range of 30 μm to 500 μm. The heated microchannel structure 71 having such a large number of fine flow paths 71a is manufactured by forming a plurality of grooves on the surface of a plurality of metal plates by etching or cutting and laminating these metal plates. Can be done. However, the method for manufacturing the heated microchannel structure 71 is not particularly limited as long as it has a plurality of microchannels 71a through which the heated fluid can pass. In another example, the heated microchannel structure 71 may be manufactured using a 3D printer.

加熱マイクロチャンネル構造体７１は、加熱流体（熱交換用の流体）が流れる複数の微細流路７１ａを有し、大きな表面積を有する。したがって、ヒータ８４は、加熱マイクロチャンネル構造体７１を介して加熱流体を効率よく加熱することができる。結果として、図８に示すような、ヒータが内部に配置された大容量のタンクを不要とすることができる。 The heating microchannel structure 71 has a plurality of fine flow paths 71a through which a heating fluid (fluid for heat exchange) flows, and has a large surface area. Therefore, the heater 84 can efficiently heat the heating fluid via the heating microchannel structure 71. As a result, it is possible to eliminate the need for a large-capacity tank in which a heater is arranged as shown in FIG.

図４は、冷却マイクロチャンネル構造体７２の一実施形態を示す斜視図である。図４に示すように、冷却マイクロチャンネル構造体７２は、冷却流体循環ライン５２に連通する複数の微細流路７２ａを有している。これらの微細流路７２ａの入口は冷却流体循環ライン５２に接続され、微細流路７２ａの出口も冷却流体循環ライン５２に接続されている。したがって、冷却流体循環ライン５２を流れる冷却流体（熱交換用の流体）は、微細流路７２ａを流れる。 FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the cooling microchannel structure 72. As shown in FIG. 4, the cooling microchannel structure 72 has a plurality of microchannels 72a communicating with the cooling fluid circulation line 52. The inlet of these fine flow paths 72a is connected to the cooling fluid circulation line 52, and the outlet of the fine flow path 72a is also connected to the cooling fluid circulation line 52. Therefore, the cooling fluid (fluid for heat exchange) flowing through the cooling fluid circulation line 52 flows through the fine flow path 72a.

冷却マイクロチャンネル構造体７２は、複数の微細流路７２ａと連通していない複数の低温流体通路７２ｂをさらに有している。上述した低温流体供給ライン８６（図１参照）は、複数の低温流体通路７２ｂの入口に連通し、上述した低温流体排出ライン８７（図１参照）は、複数の低温流体通路７２ｂの出口に連通している。したがって、冷却源としての低温流体（例えば純水供給源から供給された純水）は、低温流体通路７２ｂを通って流れる。上述した微細流路７２ａと、低温流体通路７２ｂは、完全に独立した流路である。したがって、冷却流体と低温流体が混じり合うことはない。 The cooling microchannel structure 72 further has a plurality of low temperature fluid passages 72b that do not communicate with the plurality of microchannels 72a. The above-mentioned low-temperature fluid supply line 86 (see FIG. 1) communicates with the inlets of the plurality of low-temperature fluid passages 72b, and the above-mentioned low-temperature fluid discharge line 87 (see FIG. 1) communicates with the outlets of the plurality of low-temperature fluid passages 72b. are doing. Therefore, the low temperature fluid as a cooling source (for example, pure water supplied from the pure water supply source) flows through the low temperature fluid passage 72b. The above-mentioned fine flow path 72a and the low temperature fluid passage 72b are completely independent flow paths. Therefore, the cooling fluid and the low temperature fluid do not mix.

複数の微細流路７２ａと複数の低温流体通路７２ｂは、隣接している。本実施形態では、複数の微細流路７２ａと複数の低温流体通路７２ｂは、互いに直交している。一実施形態では、複数の微細流路７２ａと複数の低温流体通路７２ｂは、並列に延びてもよい。複数の微細流路７２ａを流れる冷却流体（熱交換用の流体）と、複数の低温流体通路７２ｂを流れる低温流体（冷却源）との間で熱交換が行われ、これにより冷却流体は低温流体によって冷却される。 The plurality of fine flow paths 72a and the plurality of low temperature fluid passages 72b are adjacent to each other. In this embodiment, the plurality of microchannels 72a and the plurality of low temperature fluid passages 72b are orthogonal to each other. In one embodiment, the plurality of microchannels 72a and the plurality of low temperature fluid passages 72b may extend in parallel. Heat exchange is performed between the cooling fluid (fluid for heat exchange) flowing through the plurality of fine flow paths 72a and the low temperature fluid (cooling source) flowing through the plurality of low temperature fluid passages 72b, whereby the cooling fluid becomes the low temperature fluid. Cooled by.

冷却マイクロチャンネル構造体７２の具体的構成は、冷却流体が通過できる複数の微細流路７２ａを有する限りにおいて特に限定されない。複数の微細流路７２ａのそれぞれの幅は、冷却流体循環ライン５２の流路幅よりも小さい。各微細流路７２ａの幅は、３０μｍ～５００μｍの範囲内にある。このような多数の微細流路７２ａを持つ冷却マイクロチャンネル構造体７２は、複数の金属板の表面に複数の溝をエッチングまたは切削により形成し、これらの金属板を積層することで、製造することができる。ただし、冷却マイクロチャンネル構造体７２の製造方法は、冷却流体が通過できる複数の微細流路７２ａを有する限りにおいて特に限定されない。別の例では、３Ｄプリンタを用いて冷却マイクロチャンネル構造体７２を製造してもよい。 The specific configuration of the cooling microchannel structure 72 is not particularly limited as long as it has a plurality of microchannels 72a through which the cooling fluid can pass. The width of each of the plurality of fine flow paths 72a is smaller than the flow path width of the cooling fluid circulation line 52. The width of each microchannel 72a is in the range of 30 μm to 500 μm. The cooling microchannel structure 72 having such a large number of fine flow paths 72a is manufactured by forming a plurality of grooves on the surface of a plurality of metal plates by etching or cutting and laminating these metal plates. Can be done. However, the method for manufacturing the cooling microchannel structure 72 is not particularly limited as long as it has a plurality of fine flow paths 72a through which the cooling fluid can pass. In another example, a 3D printer may be used to manufacture the cooled microchannel structure 72.

低温流体は、冷却マイクロチャンネル構造体７２を介して間接的に冷却流体（熱交換用の流体）を冷却する。したがって、工場の純水循環ライン内を流れる純水を低温流体として使用したときに、純水循環ライン内の圧力は、パッド熱交換器１１内を流れる液体に加わらない。結果として、冷却流体（熱交換用の流体）はパッド熱交換器１１内をスムーズに流れ、パッド熱交換器１１は、研磨パッド３の研磨面３ａを所定の目標温度に調節することができる。 The cold fluid indirectly cools the cooling fluid (fluid for heat exchange) via the cooling microchannel structure 72. Therefore, when the pure water flowing in the pure water circulation line of the factory is used as the low temperature fluid, the pressure in the pure water circulation line is not applied to the liquid flowing in the pad heat exchanger 11. As a result, the cooling fluid (fluid for heat exchange) flows smoothly in the pad heat exchanger 11, and the pad heat exchanger 11 can adjust the polishing surface 3a of the polishing pad 3 to a predetermined target temperature.

図１に戻り、加熱流体は、加熱マイクロチャンネル構造体７１を介して加熱システム８１のヒータ８４によって加熱されながら、加熱流体循環ライン５１を通じてパッド熱交換器１１に供給され、パッド熱交換器１１内を流れ、そしてパッド熱交換器１１から加熱流体循環ライン５１に戻される。このように、加熱流体は、加熱流体循環ライン５１、加熱マイクロチャンネル構造体７１、およびパッド熱交換器１１を通って循環する。 Returning to FIG. 1, the heating fluid is supplied to the pad heat exchanger 11 through the heating fluid circulation line 51 while being heated by the heater 84 of the heating system 81 via the heating microchannel structure 71, and is inside the pad heat exchanger 11. And returned from the pad heat exchanger 11 to the heated fluid circulation line 51. In this way, the heated fluid circulates through the heated fluid circulation line 51, the heated microchannel structure 71, and the pad heat exchanger 11.

冷却流体は、冷却マイクロチャンネル構造体７２を介して冷却システム８２によって冷却されながら、冷却流体循環ライン５２を通じてパッド熱交換器１１に供給され、パッド熱交換器１１内を流れ、そしてパッド熱交換器１１から冷却流体循環ライン５２に戻される。このように、冷却流体は、冷却流体循環ライン５２、冷却マイクロチャンネル構造体７２、およびパッド熱交換器１１を通って循環する。 The cooling fluid is supplied to the pad heat exchanger 11 through the cooling fluid circulation line 52, flows through the pad heat exchanger 11, and is cooled by the cooling system 82 via the cooling microchannel structure 72, and then the pad heat exchanger. It is returned from 11 to the cooling fluid circulation line 52. In this way, the cooling fluid circulates through the cooling fluid circulation line 52, the cooling microchannel structure 72, and the pad heat exchanger 11.

パッド温度調節装置５は、研磨パッド３の研磨面３ａの温度（以下、パッド表面温度ということがある）を測定するパッド温度測定器３９をさらに備えている。パッド温度測定器３９は無線通信または有線通信により動作制御部４０に接続されている。動作制御部４０は、パッド温度測定器３９により測定されたパッド表面温度に基づいて第１ポンプ５５および第２ポンプ５６の動作を制御するように構成されている。パッド温度測定器３９として、非接触で研磨パッド３の研磨面３ａの温度を測定することができる放射温度計を使用することができる。パッド温度測定器３９は、研磨パッド３の研磨面３ａの上方に配置されている。 The pad temperature adjusting device 5 further includes a pad temperature measuring device 39 for measuring the temperature of the polishing surface 3a of the polishing pad 3 (hereinafter, may be referred to as a pad surface temperature). The pad temperature measuring device 39 is connected to the operation control unit 40 by wireless communication or wired communication. The operation control unit 40 is configured to control the operation of the first pump 55 and the second pump 56 based on the pad surface temperature measured by the pad temperature measuring device 39. As the pad temperature measuring device 39, a radiation thermometer capable of measuring the temperature of the polished surface 3a of the polishing pad 3 in a non-contact manner can be used. The pad temperature measuring device 39 is arranged above the polishing surface 3a of the polishing pad 3.

パッド温度測定器３９は、非接触でパッド表面温度を測定し、その測定値を動作制御部４０に送る。動作制御部４０は、パッド表面温度が、予め設定された目標温度に維持されるように、測定されたパッド表面温度に基づいて、第１ポンプ５５および第２ポンプ５６の動作を制御することで、加熱流体および冷却流体の流量を制御する。 The pad temperature measuring device 39 measures the pad surface temperature in a non-contact manner, and sends the measured value to the operation control unit 40. The operation control unit 40 controls the operation of the first pump 55 and the second pump 56 based on the measured pad surface temperature so that the pad surface temperature is maintained at a preset target temperature. , Control the flow rate of heating fluid and cooling fluid.

パッド温度調節装置５は、加熱流体循環ライン５１および冷却流体循環ライン５２にそれぞれ取り付けられた第１流量計９１および第２流量計９２を備えている。加熱流体循環ライン５１を流れる加熱流体の流量は第１流量計９１によって測定され、冷却流体循環ライン５２を流れる冷却流体の流量は第２流量計９２によって測定される。第１流量計９１および第２流量計９２は、動作制御部４０に無線通信または有線通信により接続されており、加熱流体の流量の測定値および冷却流体の流量の測定値は動作制御部４０に送られるようになっている。動作制御部４０は、パッド温度測定器３９によって測定されたパッド表面温度と、研磨パッド３の研磨面３ａの目標温度と、第１流量計９１および第２流量計９２によって測定された加熱流体の流量および冷却流体の流量に基づいて、研磨パッド３の研磨面３ａの温度（すなわちパッド表面温度）が上記目標温度に維持されるように第１ポンプ５５および第２ポンプ５６の動作を制御する。 The pad temperature control device 5 includes a first flow meter 91 and a second flow meter 92 attached to the heating fluid circulation line 51 and the cooling fluid circulation line 52, respectively. The flow rate of the heated fluid flowing through the heating fluid circulation line 51 is measured by the first flow meter 91, and the flow rate of the cooling fluid flowing through the cooling fluid circulation line 52 is measured by the second flow meter 92. The first flow meter 91 and the second flow meter 92 are connected to the operation control unit 40 by wireless communication or wired communication, and the measured value of the flow rate of the heating fluid and the measured value of the flow rate of the cooling fluid are connected to the operation control unit 40. It is supposed to be sent. The operation control unit 40 has the pad surface temperature measured by the pad temperature measuring device 39, the target temperature of the polishing surface 3a of the polishing pad 3, and the heating fluid measured by the first flow meter 91 and the second flow meter 92. Based on the flow rate and the flow rate of the cooling fluid, the operation of the first pump 55 and the second pump 56 is controlled so that the temperature of the polishing surface 3a of the polishing pad 3 (that is, the pad surface temperature) is maintained at the target temperature.

このようなフィードバック制御により、研磨パッド３の研磨面３ａの温度（すなわちパッド表面温度）は、所定の目標温度に維持される。上記フィードバック制御としては、ＰＩＤ制御を使用することができる。研磨パッド３の目標温度は、ワークピースＷの表面を構成する膜の種類、または研磨プロセスに基づいて決定される。決定された目標温度は、動作制御部４０に予め入力され、記憶装置４０ａ内に記憶される。 By such feedback control, the temperature of the polishing surface 3a of the polishing pad 3 (that is, the pad surface temperature) is maintained at a predetermined target temperature. As the feedback control, PID control can be used. The target temperature of the polishing pad 3 is determined based on the type of film constituting the surface of the workpiece W or the polishing process. The determined target temperature is input in advance to the operation control unit 40 and stored in the storage device 40a.

パッド温度調節装置５は、加熱流体循環ライン５１および冷却流体循環ライン５２にそれぞれ取り付けられた第１流体温度測定器９５および第２流体温度測定器９６を備えている。加熱流体循環ライン５１を流れる加熱流体の温度は第１流体温度測定器９５によって測定され、冷却流体循環ライン５２を流れる冷却流体の温度は第２流体温度測定器９６によって測定される。第１流体温度測定器９５および第２流体温度測定器９６は動作制御部４０に無線通信または有線通信により接続されており、加熱流体の温度の測定値および冷却流体の温度の測定値は動作制御部４０に送られるようになっている。 The pad temperature control device 5 includes a first fluid temperature measuring device 95 and a second fluid temperature measuring device 96 attached to the heating fluid circulation line 51 and the cooling fluid circulation line 52, respectively. The temperature of the heating fluid flowing through the heating fluid circulation line 51 is measured by the first fluid temperature measuring device 95, and the temperature of the cooling fluid flowing through the cooling fluid circulation line 52 is measured by the second fluid temperature measuring device 96. The first fluid temperature measuring device 95 and the second fluid temperature measuring device 96 are connected to the operation control unit 40 by wireless communication or wired communication, and the measured value of the temperature of the heating fluid and the measured value of the temperature of the cooling fluid are controlled by the operation. It is designed to be sent to the unit 40.

図５は、パッド温度調節装置５の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。 FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the pad temperature control device 5. Since the configuration and operation of the present embodiment not particularly described are the same as those of the embodiments described with reference to FIGS. 1 to 4, the overlapping description thereof will be omitted.

図５に示すように、本実施形態のパッド温度調節装置５は、流体循環ライン５１，５２に接続されたバッファタンク９８，９９を備えている。より具体的には、第１バッファタンク９８は、加熱流体循環ライン５１に接続され、第２バッファタンク９９は、冷却流体循環ライン５２に接続されている。これらのバッファタンク９８，９９は、流体循環ライン５１，５２を流れる流量を安定させるために設けられている。 As shown in FIG. 5, the pad temperature control device 5 of the present embodiment includes buffer tanks 98 and 99 connected to the fluid circulation lines 51 and 52. More specifically, the first buffer tank 98 is connected to the heating fluid circulation line 51, and the second buffer tank 99 is connected to the cooling fluid circulation line 52. These buffer tanks 98 and 99 are provided to stabilize the flow rate flowing through the fluid circulation lines 51 and 52.

バッファタンク９８の容量は、加熱流体循環ライン５１を流れる加熱液体の１分間当たりの流量に相当する容量よりも小さい。例えば、バッファタンク９８の容量は、加熱流体循環ライン５１を流れる加熱液体の１分間当たりの流量の３０分の１～１０分の１の範囲内である。同様に、バッファタンク９９の容量は、冷却流体循環ライン５２を流れる加熱液体の１分間当たりの流量に相当する容量よりも小さい。例えば、バッファタンク９９の容量は、冷却流体循環ライン５２を流れる加熱液体の１分間当たりの流量の３０分の１～１０分の１の範囲内である。 The capacity of the buffer tank 98 is smaller than the capacity corresponding to the flow rate of the heated liquid flowing through the heated fluid circulation line 51 per minute. For example, the capacity of the buffer tank 98 is in the range of 1/30 to 1/10 of the flow rate of the heated liquid flowing through the heated fluid circulation line 51 per minute. Similarly, the capacity of the buffer tank 99 is smaller than the capacity corresponding to the flow rate of the heated liquid flowing through the cooling fluid circulation line 52 per minute. For example, the capacity of the buffer tank 99 is in the range of 1/30 to 1/10 of the flow rate of the heated liquid flowing through the cooling fluid circulation line 52 per minute.

図６は、パッド温度調節装置５のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。 FIG. 6 is a schematic view showing still another embodiment of the pad temperature control device 5. Since the configuration and operation of the present embodiment not particularly described are the same as those of the embodiments described with reference to FIGS. 1 to 4, the overlapping description thereof will be omitted.

図６に示すように、本実施形態のパッド温度調節装置５は、単一の流体循環ライン１０１と、この流体循環ライン１０１に接続された単一のマイクロチャンネル構造体１０５を備えている。加熱システム８１および冷却システム８２は、マイクロチャンネル構造体１０５を加熱および冷却するように構成されている。加熱システム８１のヒータ８４はマイクロチャンネル構造体１０５に固定されており、ヒータ８４はマイクロチャンネル構造体１０５を加熱するように構成されている。一実施形態では、加熱システム８１は、ヒータタイプに代えて、高温流体（例えば、加熱された純水）をマイクロチャンネル構造体１０５に供給するタイプであってもよい。さらに一実施形態では、加熱システム８１は、マイクロチャンネル構造体１０５に電圧を印加して、マイクロチャンネル構造体１０５自体を発熱させるタイプであってもよい。 As shown in FIG. 6, the pad temperature control device 5 of the present embodiment includes a single fluid circulation line 101 and a single microchannel structure 105 connected to the fluid circulation line 101. The heating system 81 and the cooling system 82 are configured to heat and cool the microchannel structure 105. The heater 84 of the heating system 81 is fixed to the microchannel structure 105, and the heater 84 is configured to heat the microchannel structure 105. In one embodiment, the heating system 81 may be of a type that supplies a high temperature fluid (for example, heated pure water) to the microchannel structure 105 instead of the heater type. Further, in one embodiment, the heating system 81 may be of a type in which a voltage is applied to the microchannel structure 105 to generate heat of the microchannel structure 105 itself.

パッド温度調節装置５は、流体循環ライン１０１に接続されたポンプ１０８を備えている。ポンプ１０８が運転されると、熱交換用の流体は流体循環ライン１０１、マイクロチャンネル構造体１０５、およびパッド熱交換器１１を通って循環する。流体循環ライン１０１を流れる流体の流量および温度は、流量計１１１および温度測定器１１２によってそれぞれ測定される。流量計１１１および温度測定器１１２の役割は、上述した実施形態と同じであるのでそれらの重複する説明を省略する。 The pad temperature control device 5 includes a pump 108 connected to the fluid circulation line 101. When the pump 108 is operated, the heat exchange fluid circulates through the fluid circulation line 101, the microchannel structure 105, and the pad heat exchanger 11. The flow rate and temperature of the fluid flowing through the fluid circulation line 101 are measured by the flow meter 111 and the temperature measuring device 112, respectively. Since the roles of the flow meter 111 and the temperature measuring instrument 112 are the same as those in the above-described embodiment, their overlapping description will be omitted.

図７は、図６に示すマイクロチャンネル構造体１０５の一実施形態を示す斜視図である。このマイクロチャンネル構造体１０５は、図４を参照して説明したマイクロチャンネル構造体７２と同じ構成を有している。すなわち、マイクロチャンネル構造体１０５は、熱交換用の流体が流れる複数の微細流路１０５ａと、複数の微細流路１０５ａと連通していない複数の低温流体通路１０５ｂを有している。図６に示す低温流体供給ライン８６は、複数の低温流体通路１０５ｂの入口に連通し、図６に示す低温流体排出ライン８７は、複数の低温流体通路１０５ｂの出口に連通している。したがって、冷却源としての低温流体（例えば純水供給源から供給された純水）は、低温流体通路１０５ｂを通って流れる。微細流路１０５ａと、低温流体通路１０５ｂは、完全に独立した流路である。したがって、熱交換用の流体と低温流体が混じり合うことはない。 FIG. 7 is a perspective view showing an embodiment of the microchannel structure 105 shown in FIG. The microchannel structure 105 has the same configuration as the microchannel structure 72 described with reference to FIG. That is, the microchannel structure 105 has a plurality of microchannels 105a through which a fluid for heat exchange flows, and a plurality of low temperature fluid passages 105b that do not communicate with the plurality of microchannels 105a. The cold fluid supply line 86 shown in FIG. 6 communicates with the inlets of the plurality of cold fluid passages 105b, and the cold fluid discharge line 87 shown in FIG. 6 communicates with the outlets of the plurality of cold fluid passages 105b. Therefore, the low temperature fluid as a cooling source (for example, pure water supplied from the pure water supply source) flows through the low temperature fluid passage 105b. The fine flow path 105a and the low temperature fluid passage 105b are completely independent flow paths. Therefore, the fluid for heat exchange and the low temperature fluid do not mix.

ヒータ８４は、マイクロチャンネル構造体１０５に固定されており、マイクロチャンネル構造体１０５を加熱する。熱交換用の流体は、微細流路１０５ａを流れながら、ヒータ８４によって加熱される。図７から分かるように、複数の微細流路１０５ａを流れる熱交換用の流体は、加熱源としてのヒータ８４および冷却源としての低温流体によって加熱および冷却される。したがって、本実施形態の流体循環ライン１０１を流れる流体は、加熱流体および冷却流体の両方として機能する。 The heater 84 is fixed to the microchannel structure 105 and heats the microchannel structure 105. The fluid for heat exchange is heated by the heater 84 while flowing through the fine flow path 105a. As can be seen from FIG. 7, the heat exchange fluid flowing through the plurality of fine flow paths 105a is heated and cooled by the heater 84 as a heating source and the low temperature fluid as a cooling source. Therefore, the fluid flowing through the fluid circulation line 101 of the present embodiment functions as both a heating fluid and a cooling fluid.

本実施形態によれば、本実施形態のパッド温度調節装置５は、単一の流体循環ライン１０１と単一のマイクロチャンネル構造体１０５を備えているので、製造コストを低減することが可能である。図５に示すバッファタンクは、図６に示す実施形態に適用することは可能である。 According to the present embodiment, since the pad temperature control device 5 of the present embodiment includes a single fluid circulation line 101 and a single microchannel structure 105, it is possible to reduce the manufacturing cost. .. The buffer tank shown in FIG. 5 can be applied to the embodiment shown in FIG.

図６に示す実施形態では、マイクロチャンネル構造体１０５を加熱および冷却するための加熱システム８１および冷却システム８２の両方が設けられているが、研磨パッド３を加熱する、または冷却することのみが必要な場合では、加熱システム８１および冷却システム８２のうちのいずれか一方のみが設けられてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 6, both a heating system 81 and a cooling system 82 for heating and cooling the microchannel structure 105 are provided, but it is only necessary to heat or cool the polishing pad 3. In this case, only one of the heating system 81 and the cooling system 82 may be provided.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments have been described for the purpose of allowing a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to carry out the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the broadest range in accordance with the technical ideas defined by the claims.

１ 研磨ヘッド
２ 研磨テーブル
３ 研磨パッド
３ａ 研磨面
４ 研磨液供給ノズル
５ パッド温度調節装置
６ テーブルモータ
１１ パッド熱交換器
３９ パッド温度測定器
４０ 動作制御部
５１，５２ 流体循環ライン
５５，５６ ポンプ
６１ 加熱流体流路
６２ 冷却流体流路
６４ 円弧流路
６５ 傾斜流路
７０ 流路構造体
７１，７２ マイクロチャンネル構造体
７１ａ，７２ａ 微細流路
７２ｂ 低温流体通路
８１ 加熱システム
８２ 冷却システム
８４ ヒータ
８６ 低温流体供給ライン
８７ 低温流体排出ライン
９１，９２ 流量計
９５，９６ 流体温度測定器
９８，９９ バッファタンク
１０１ 流体循環ライン
１０５ マイクロチャンネル構造体
１０５ａ 微細流路
１０５ｂ 低温流体通路
１０８ ポンプ
１１１ 流量計
１１２ 温度測定器 1 Polishing head 2 Polishing table 3 Polishing pad 3a Polishing surface 4 Polishing liquid supply nozzle 5 Pad temperature control device 6 Table motor 11 Pad heat exchanger 39 Pad temperature measuring device 40 Operation control unit 51, 52 Fluid circulation line 55, 56 Pump 61 Heating fluid flow path 62 Cooling fluid flow path 64 Arc flow path 65 Inclined flow path 70 Flow path structure 71, 72 Microchannel structure 71a, 72a Fine flow path 72b Low temperature fluid passage 81 Heating system 82 Cooling system 84 Heater 86 Low temperature fluid Supply line 87 Low temperature fluid discharge line 91,92 Flow meter 95,96 Fluid temperature measuring instrument 98,99 Buffer tank 101 Fluid circulation line 105 Microchannel structure 105a Microchannel 105b Low temperature fluid passage 108 Pump 111 Flowmeter 112 Temperature measuring instrument

Claims (7)

ワークピースを研磨する研磨パッドの研磨面の温度を調節するためのパッド温度調節装置であって、
前記研磨パッドと熱交換するように構成され、かつ流路を内部に有するパッド熱交換器と、
前記流路の入口および出口に連結された流体循環ラインと、
前記流体循環ラインに連通する複数の微細流路を有するマイクロチャンネル構造体と、
流体を前記パッド熱交換器、前記流体循環ライン、および前記マイクロチャンネル構造体を通って循環させるように構成されたポンプと、
前記マイクロチャンネル構造体を加熱する加熱システムおよび前記マイクロチャンネル構造体を冷却する冷却システムのうちの少なくとも一方を備えているパッド温度調節装置。 A pad temperature control device for adjusting the temperature of the polished surface of a polishing pad that polishes a workpiece.
A pad heat exchanger configured to exchange heat with the polishing pad and having a flow path inside.
A fluid circulation line connected to the inlet and outlet of the flow path,
A microchannel structure having a plurality of microchannels communicating with the fluid circulation line,
A pump configured to circulate fluid through the pad heat exchanger, the fluid circulation line, and the microchannel structure.
A pad temperature control device comprising at least one of a heating system for heating the microchannel structure and a cooling system for cooling the microchannel structure. 前記複数の微細流路のそれぞれの幅は前記流体循環ラインの流路幅よりも小さい、請求項１に記載のパッド温度調節装置。 The pad temperature control device according to claim 1, wherein the width of each of the plurality of fine flow paths is smaller than the flow path width of the fluid circulation line. 前記複数の微細流路のそれぞれの幅は、３０μｍ～５００μｍの範囲内にある、請求項２に記載のパッド温度調節装置。 The pad temperature control device according to claim 2, wherein the width of each of the plurality of microchannels is in the range of 30 μm to 500 μm. 前記流路は、加熱流体流路および冷却流体流路であり、
前記流体循環ラインは、前記加熱流体流路の入口および出口に連結された加熱流体循環ラインと、前記冷却流体流路の入口および出口に連結された冷却流体循環ラインを含み、
前記マイクロチャンネル構造体は、前記加熱流体循環ラインに取り付けられた加熱マイクロチャンネル構造体と、前記冷却流体循環ラインに取り付けられた冷却マイクロチャンネル構造体を含み、
前記加熱システムは、前記加熱マイクロチャンネル構造体を加熱するように構成され、前記冷却システムは、前記冷却マイクロチャンネル構造体を冷却するように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパッド温度調節装置。 The flow path is a heating fluid flow path and a cooling fluid flow path.
The fluid circulation line includes a heated fluid circulation line connected to the inlet and outlet of the heated fluid flow path and a cooling fluid circulation line connected to the inlet and outlet of the cooling fluid flow path.
The microchannel structure includes a heated microchannel structure attached to the heated fluid circulation line and a cooling microchannel structure attached to the cooling fluid circulation line.
One of claims 1 to 3, wherein the heating system is configured to heat the heated microchannel structure, and the cooling system is configured to cool the cooled microchannel structure. Pad temperature control device described in. 前記冷却マイクロチャンネル構造体は、前記複数の微細流路と連通していない複数の低温流体通路を有しており、
前記冷却システムは、前記複数の低温流体通路の入口に連通する低温流体供給ラインと、前記複数の低温流体通路の出口に連通する低温流体排出ラインを備えている、請求項４に記載のパッド温度調節装置。 The cooling microchannel structure has a plurality of low temperature fluid passages that do not communicate with the plurality of microchannels.
The pad temperature according to claim 4, wherein the cooling system includes a cold fluid supply line communicating with the inlet of the plurality of cold fluid passages and a cold fluid discharge line communicating with the outlets of the plurality of cold fluid passages. Adjustment device. 前記流体循環ラインに接続されたバッファタンクをさらに備えている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のパッド温度調節装置。 The pad temperature control device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a buffer tank connected to the fluid circulation line. ワークピースを研磨するための研磨装置であって、
研磨面を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
前記ワークピースを前記研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨面の温度を調節するための請求項１乃至６のいずれか一項に記載のパッド温度調節装置を備えている研磨装置。 A polishing device for polishing workpieces,
A polishing table that supports a polishing pad with a polishing surface,
A polishing head that presses the work piece against the polishing surface,
The polishing apparatus provided with the pad temperature adjusting apparatus according to any one of claims 1 to 6 for adjusting the temperature of the polished surface.

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