JP2022059759A - Pad temperature regulator and polishing device - Google Patents
Pad temperature regulator and polishing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022059759A JP2022059759A JP2020167556A JP2020167556A JP2022059759A JP 2022059759 A JP2022059759 A JP 2022059759A JP 2020167556 A JP2020167556 A JP 2020167556A JP 2020167556 A JP2020167556 A JP 2020167556A JP 2022059759 A JP2022059759 A JP 2022059759A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluid
- pad
- polishing
- circulation line
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Claims (7)
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020167556A JP2022059759A (en) | 2020-10-02 | 2020-10-02 | Pad temperature regulator and polishing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020167556A JP2022059759A (en) | 2020-10-02 | 2020-10-02 | Pad temperature regulator and polishing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022059759A true JP2022059759A (en) | 2022-04-14 |
Family
ID=81124861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020167556A Pending JP2022059759A (en) | 2020-10-02 | 2020-10-02 | Pad temperature regulator and polishing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022059759A (en) |
-
2020
- 2020-10-02 JP JP2020167556A patent/JP2022059759A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6415643B2 (en) | Polishing equipment | |
US11597052B2 (en) | Temperature control of chemical mechanical polishing | |
US20210229235A1 (en) | Substrate polishing apparatus, substrate polishing method, and apparatus for regulating temperature of polishing surface of polishing pad used in polishing apparatus | |
US6000997A (en) | Temperature regulation in a CMP process | |
US10589398B2 (en) | Heat exchanger for regulating surface temperature of a polishing pad, polishing apparatus, polishing method, and medium storing computer program | |
US7837534B2 (en) | Apparatus for heating or cooling a polishing surface of a polishing apparatus | |
US7156720B2 (en) | Substrate holding apparatus | |
US6544111B1 (en) | Polishing apparatus and polishing table therefor | |
CN102203905A (en) | Apparatus and method for controlling temperature of semiconductor wafer | |
JP2015079930A (en) | Temperature control system for semiconductor manufacturing facility | |
US10807213B2 (en) | Chemical mechanical polishing apparatus and method | |
US20240149388A1 (en) | Temperature Control in Chemical Mechanical Polish | |
JP2017077591A (en) | Polishing device | |
JP2022059759A (en) | Pad temperature regulator and polishing device | |
JP2018187724A (en) | Polishing device and substrate processing device | |
JP2015104769A (en) | Polishing table and polishing device | |
JP2020203375A (en) | Polishing method and polishing apparatus | |
JP2020003083A (en) | System for supplying heating fluid and cooling fluid with temperature adjusted to heat exchanger, and polishing device | |
KR102615407B1 (en) | Temperature regulating device and polishing device | |
JP2006289506A (en) | Holding head, polishing device and polishing method |