JP3672685B2 - 研磨方法及び研磨装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、半導体製造プロセスにおける化学機械研磨工程において用いられる研磨方法及び研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、被研磨基板としての半導体基板上に堆積された絶縁膜の平坦化工程や埋め込み配線の形成工程等は化学機械研磨（ＣＭＰ）法を採用するのが一般的となってきており、該化学機械研磨法には次に説明するような研磨装置が用いられている。
【０００３】
以下、従来例に係る研磨装置及び研磨方法について図２５を参照しながら説明する。図２５に示すように、回転可能な平らな剛体よりなる定盤１１の上に研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持するキャリアー１４と、研磨パッド１２の中心付近上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０００４】
研磨方法としては、定盤１１を回転させると共に、研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を研磨パッド１２の上に供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける。
【０００５】
図２６に示すように、キャリアー１４の下面には凹部１７が設けられ、該凹部１７の天井面には弾性体よりなるバッキングパッド１８が取り付けられており、キャリア１４はバッキングパッド１８を介して基板１３を研磨パッド１２に押し付ける。これにより、基板１３の研磨速度の面内均一性を図る試みがなされている。この場合、基板１３上の任意の点における研磨速度Ｐｒは、Ｐｒｅｓｔｏｎの式であるＰｒ＝ｋｐ×Ｖｔで表わされる。ここに、ｐは研磨圧力、Ｖは相対速度、ｔは研磨時間、ｋは係数である。
【０００６】
ところが、バッキングパッド１８を介して基板１３を研磨パッド１２に押し付ける方法では、研磨圧力ｐを基板１３の面内において一定にすることが難しいため、研磨速度Ｐｒの面内均一性が得られないという問題がある。
【０００７】
そこで、図２７に示すように、キャリアー１４の凹部１７の周縁部にシール材１９を設けると共に、キャリアー１４の回転軸１４ａの内部に形成された加圧エア供給路から加圧エアを凹部１７に供給することにより、基板１３を加圧エアによって研磨パッド１２に押し付ける方法が提案されている。この方法によると、研磨圧力ｐを基板１３の面内において一定にできるため、研磨速度Ｐｒを基板１３の面内において均一にすることができる。
【０００８】
本件発明者らが、後者のエア加圧方式によって、基板１３に堆積された酸化膜に対して実際に研磨を行なったところ、酸化膜の研磨速度の面内均一性及び安定性は前者のバッキングパッド加圧方式に比べて向上した。この場合、定盤１１の回転速度とキャリアー１４の回転速度とを同方向で等しくすると、前記のＰｒｅｓｔｏｎの式において、相対速度Ｖが一定になるので、酸化膜の研磨速度の面内均一性が一層向上することも確認できた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タングステン等の金属膜を研磨する場合には、エア加圧方式でも、金属膜の研磨速度の面内均一性が得られないという問題に直面した。すなわち、定盤１１の回転速度とキャリアー１４の回転速度とを同方向で等しくして相対速度Ｖを一定にしても、金属膜の研磨速度の面内均一性が得られなかった。この場合、基板１３の被研磨面における研磨パッド１２の回転中心から近い領域及び遠い領域では研磨速度が小さく、基板１３の被研磨面における研磨パッド１２の回転中心から中間の領域では研磨速度が大きくなるという研磨速度のばらつき現象が確認された。また、酸化膜の研磨速度の面内均一性について詳細に検討してみると、金属膜ほどではないが、やはり、金属膜の場合と同様に研磨速度のばらつきが確認された。
【００１０】
前記に鑑み、本発明は、基板の被研磨面における研磨速度のばらつきを低減することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本件発明者らは、タングステンの研磨中において、研磨パッドの表面温度を測定したところ、研磨パッドにおける基板との接触領域において研磨パッドの表面温度が均一でないことに気がついた。すなわち、研磨パッドにおける回転中心から近い領域（第１の領域）及び遠い領域（第２の領域）では表面温度が相対的に低く、研磨パッドにおける第１の領域と第２の領域との間の第３の領域では表面温度が相対的に高いことに気がついた。これは、研磨パッドにおける回転中心から近い領域及び遠い領域は基板との接触時間が短いために研磨パッドの表面温度が相対的に低く、研磨パッドにおける回転中心から近い領域と遠い領域との間の中間の領域は基板との接触時間が長いために研磨パッドの表面温度が相対的に高いためと考えられる。
【００１２】
図２８（ａ）は、硝酸鉄を酸化剤として含む研磨剤を使用してエア加圧方式によってタングステンよりなる金属膜を研磨した場合における、測定部位の基板の中心からの距離と研磨速度の偏差の度合いとの間の関係を示している。ここに、研磨速度の偏差の度合いは、（測定部位における研磨速度−平均研磨速度）／（平均研磨速度）で定義する。この場合、エア加圧方式では、基板の周縁部においては圧力が増大するため、研磨速度の測定は基板の周端部から１５ｍｍ内側の領域で行なった。図２８（ａ）から分かるように、基板の中心部の研磨速度は平均研磨速度よりも速く、基板の周縁部の研磨速度は平均研磨速度よりも遅い。
【００１３】
図２８（ｂ）は、前記と同様、エア加圧方式によりタングステンよりなる金属膜を研磨した場合における、測定部位の研磨パッドの回転中心からの距離と研磨パッドの表面温度の差との間の関係を示している。この場合、表面温度の差は、研磨パッドの表面における研磨パッドの回転中心から最も近い部位に対する温度差を表わしている。また、研磨パッドの表面温度は、研磨開始後の時間の経過に伴って上昇し（Ｂ領域はＡ領域及びＣ領域よりも温度上昇率は大きい）、その後、定盤の冷却効果により一定となる（Ｂ領域は相対的に高い温度で一定になり、Ａ領域及びＣ領域は相対的に低い温度で一定になる）が、図２８（ｂ）に示す測定結果は、研磨パッドの表面温度が安定した状態で測定したものである。
【００１４】
図２８（ｂ）から分かるように、研磨パッドの基板との接触領域における研磨パッドの回転中心から中間の距離の領域（Ｂ領域）の表面温度は、研磨パッドの基板との接触領域における研磨パッドの回転中心から近い領域（Ａ領域）及び遠い領域（Ｃ領域）の表面温度に比べて高く、表面温度の差は約７℃であった。このように研磨パッドの表面温度に差が生じる理由は、研磨パッドの基板との接触領域における研磨パッドの回転中心から近い領域であるＡ領域及び遠い領域であるＣ領域においては、研磨パッドの回転に伴って基板と接触する時間が短いのに対して、研磨パッドの基板との接触領域における研磨パッドの回転中心から中間の距離にあるＢの領域は、研磨パッドの回転に伴って基板と接触する時間が長いために、摩擦熱の蓄積が大きくなって表面温度が大きく上昇するためである。図２８（ｂ）においては、研磨パッドの表面温度は、Ａ領域とＣ領域とで異なっているが、基板は回転しているため、つまり基板の周縁部はＡ領域にもＣ領域にも接しているために平均化される。このため、図２８（ａ）に示す研磨速度の偏差の度合いは基板の中心に対して対称となっている。
【００１５】
図２８（ａ）に示す関係と図２８（ｂ）に示す関係とから、研磨パッドの表面温度が高い領域においては金属膜の研磨速度が大きく、研磨パッドの表面温度が低い領域においては金属膜の研磨速度が小さいということが分かる。これは、研磨パッドの表面温度が高いほど化学反応が促進され、研磨速度が増大するためである。タングステンを研磨する場合では、一般にタングステンを硝酸鉄やヨウ素酸カリウムや過酸化水素等で酸化させ、この酸化タングステンをアルミナ粒子等の研磨粒子によって除去することで研磨が進行すると言われているが、温度が高いほど、酸化能力が増大して研磨速度も増大する。従って、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域の表面温度のばらつきを低減すると、金属膜の研磨速度のばらつきも低減できるということになる。
【００１６】
また、研磨パッドの表面温度のばらつきと被研磨面の研磨速度のばらつきとの関係は、金属膜に対する研磨時において顕著に現われるが、酸化膜に対する研磨時においても現われた。
【００１７】
本件発明は、半導体基板の研磨速度のばらつきは研磨パッドの表面温度のばらつきに起因することを見出し、該知見に基づいてなされたものであって、第１の発明は、被研磨面の研磨速度が遅い領域が接する研磨パッドの領域を加熱したり、被研磨面の研磨速度が速い領域が接する研磨パッドの領域を冷却したりするものであり、第２の発明は、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域のうち研磨パッドの回転中心から近い距離又は遠い距離の領域を加熱したり、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域のうち研磨パッドの回転中心から中間の距離にある領域を冷却したりするものであり、第３の発明は、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域における表面温度が低い領域を加熱したり、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域における表面温度が高い領域を冷却したりするものである。
【００１８】
本発明に係る第１の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備えている構成である。
【００１９】
第１の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する研磨パッドの所定領域を加熱するため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００２０】
本発明に係る第２の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備えている構成である。
【００２１】
第２の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域、つまり、研磨パッドの回転中心から近いか又は遠いために被研磨面との接触時間が短くなって表面温度が相対的に低い領域を加熱するので、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００２２】
本発明に係る第３の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の表面温度を測定し、前記接触領域のうち前記研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備えている構成である。
【００２３】
第３の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域の表面温度を測定し、研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域、つまり、研磨速度が相対的に遅い領域が接する研磨パッドの領域を加熱するため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００２４】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーを照射することにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２５】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の気体を吹き付けることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２６】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の固体を接触させることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２７】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２８】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の研磨剤を供給することにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２９】
本発明に係る第４の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する領域を冷却する研磨パッド冷却工程を備えている構成である。
【００３０】
第４の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する研磨パッドの所定領域を冷却するため、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００３１】
本発明に係る第５の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域を冷却する研磨パッド冷却工程を備えている構成である。
【００３２】
第５の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域、つまり、研磨パッドの回転中心から中間の距離にあるために被研磨面との接触時間が長くなって表面温度が高くなる領域を冷却するので、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００３３】
本発明に係る第６の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の表面温度を測定し、前記接触領域のうち前記研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域を冷却する研磨パッド冷却工程を備えている構成である。
【００３４】
第６の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域の表面温度を測定し、研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域、つまり、研磨速度が相対的に速い領域が接する研磨パッドの領域を冷却するため、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００３５】
第４〜第６の研磨方法において、前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の気体を吹き付けることにより前記所定領域を冷却する工程を含むことが好ましい。
【００３６】
第４〜第６の研磨方法において、前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の固体を接触させることにより前記所定領域を冷却する工程を含むことが好ましい。
【００３７】
第４〜第６の研磨方法において、前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の研磨剤を供給することにより前記所定領域を冷却する工程を含むことが好ましい。
【００３８】
本発明に係る第１の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段を備えている構成である。
【００３９】
第１の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する研磨パッドの所定領域は研磨パッド加熱手段により加熱されるため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００４０】
本発明に係る第２の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段を備えている構成である。
【００４１】
第２の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域、つまり、研磨パッドの回転中心から近いか又は遠いために被研磨面との接触時間が短くなって表面温度が相対的に低い領域は研磨パッド加熱手段により加熱されるため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００４２】
本発明に係る第３の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の温度を測定する温度測定手段と、前記接触領域のうち前記温度測定手段が測定した前記研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段とを備えている構成である。
【００４３】
第３の研磨装置により、温度測定手段により研磨パッドの表面における接触領域の表面温度を測定し、研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域、つまり、研磨速度が相対的に遅い領域が接する研磨パッドの領域は研磨パッド加熱手段により加熱されるため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００４４】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの半径方向に複数個並設されていることが好ましい。
【００４５】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていることが好ましい。
【００４６】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの接触領域における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直前の領域を加熱するように設けられていることが好ましい。
【００４７】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーよりなるエネルギーを照射するエネルギー照射手段であることが好ましい。
【００４８】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の気体を吹き付ける高温気体噴射手段であることが好ましい。
【００４９】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の固体を接触させる高温固体接触手段であることが好ましい。
【００５０】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段である場合、前記高温の固体の内部には電熱線が設けられていることが好ましい。
【００５１】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段である場合、前記高温の固体の内部には、高温の流体が流通する配管が設けられていることが好ま しい。
【００５２】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段である場合、前記高温の固体は金属よりなり、前記高温の固体の表面における前記研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることが好ましい。
【００５３】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させる加圧用固体押圧手段であることが好ましい。
【００５４】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、前記加圧用固体押圧手段は、加圧流体により前記加圧用固体を前記所定領域に押し付けることが好ましい。
【００５５】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、前記加圧用固体の表面における前記研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることが好ましい。
【００５６】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、前記加圧用固体における前記研磨パッドと接触する部分は前記基板に堆積された被研磨膜と同じ材質により形成されていることが好ましい。
【００５７】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨剤供給管から高温の研磨剤を前記所定領域に供給する高温研磨剤供給手段であることが好ましい。
【００５８】
第２の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨剤供給管とは別個に設けられ、高温の研磨剤を前記第２の領域に供給する高温研磨剤供給管であることが好ましい。
【００５９】
第３の研磨装置は、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには前記研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを弱くする一方、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには前記研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを強くする加熱手段制御装置をさらに備えていることが好ましい。
【００６０】
第３の研磨装置が前記加熱手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーよりなるエネルギーを照射するエネルギー照射手段であり、前記加熱手段制御装置は、前記エネルギー照射手段に供給される電圧若しくは電流、前記エネルギー照射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記エネルギー照射手段によるエネルギー照射時間を制御することが好ましい。
【００６１】
第３の研磨装置が前記加熱手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の気体を吹き付ける高温気体噴射手段であり、前記加熱手段制御装置は、前記高温気体噴射手段への高温気体の供給量、前記高温気体噴射手段に供給する高温気体の温度、前記高温気体噴射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記高温気体噴射手段による高温気体の吹き付け時間を制御することが好ましい。
【００６２】
第３の研磨装置が前記加熱手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に、内部に電熱線を有する高温の固体を接触させる高温固体接触手段であり、前記加熱手段制御装置は、前記高温の固体の電熱線に印加する電圧若しくは電流の大きさ又は印加時間を制御することが好ましい。
【００６３】
第３の研磨装置が前記加熱手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に、内部に高温の流体が流通する配管を有する高温の固体を接触させる高温固体接触手段であり、前記加熱手段制御装置は、前記配管に供給する高温の流体の温度又は流量を制御することが好ましい。
【００６４】
本発明に係る第４の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段を備えている構成である。
【００６５】
第４の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する研磨パッドの所定領域は研磨パッド冷却手段により冷却されるため、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００６６】
本発明に係る第５の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段を備えている構成である。
【００６７】
第５の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域、つまり、研磨パッドの回転中心から中間の距離にあるために被研磨面との接触時間が長くなって表面温度が高くなる領域は研磨パッド冷却手段により冷却されるので、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００６８】
本発明に係る第６の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の温度を測定する温度測定手段と、前記接触領域のうち前記温度測定手段が測定した前記研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段とを備えている構成である。
【００６９】
第６の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域の表面温度を温度測定手段により測定し、研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域、つまり、研磨速度が相対的に速い領域が接する研磨パッドの領域は研磨パッド冷却手段により冷却されるため、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００７０】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていることが好ましい。
【００７１】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨パッドの接触領域における前記研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直前の領域を冷却するように設けられていることが好ましい。
【００７２】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の気体を吹き付ける低温気体噴射手段であることが好ましい。
【００７３】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の固体を接触させる低温固体接触手段であることが好ましい。
【００７４】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段が前記低温固体接触手段である場合、前記低温の固体の内部には、低温の流体が流通する配管が設けられていることが好ましい。
【００７５】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段が前記低温固体接触手段である場合、前記低温の固体は金属よりなり、前記低温の固体の表面における前記研磨パッドの表面と接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることが好ましい。
【００７６】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨剤供給管から低温の研磨剤を前記所定領域に供給する低温研磨剤供給手段であることが好ましい。
【００７７】
第５の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨剤供給管とは別個に設けられ、低温の研磨剤を前記第３の領域に供給する低温研磨剤供給管であることが好ましい。
【００７８】
第６の研磨装置は、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには前記研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを弱くする一方、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには前記研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを強くする冷却手段制御装置をさらに備えていることが好ましい。
【００７９】
第６の研磨装置が前記冷却手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の気体を吹き付ける低温気体噴射手段であり、前記冷却手段制御装置は、前記低温気体噴射手段への低温気体の供給量、前記低温気体噴射手段に供給する低温気体の温度、前記低温気体噴射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記低温気体噴射手段による低温気体の吹き付け時間を制御することが好ましい。
【００８０】
第６の研磨装置が前記冷却手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に、内部に低温の流体が流通する配管を有する低温の固体を接触させる高温固体接触手段であり、前記冷却手段制御装置は、前記配管に供給する低温の流体の温度又は流量を制御することが好ましい。
【００８１】
第３又は第６の研磨装置において、前記温度測定手段は、前記研磨パッドの半径方向に配置され、前記研磨パッドの表面の一点の温度を非接触により測定する複数の放射温度計であることが好ましい。
【００８２】
第３又は第６の研磨装置において、前記温度測定手段は、前記研磨パッドの表面温度を非接触により２次元で測定する温度計測用カメラであることが好ましい。
【００８３】
第３又は第６の研磨装置において、前記温度測定手段は、前記接触領域における前記研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直後の領域の温度を測定することが好ましい。
【００８４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【００８５】
図１は第１の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図１に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【００８６】
第１の実施形態の特徴として、研磨パッド１２におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側の上方に、可視光や赤外光等を研磨パッド１２の表面に部分的に照射して研磨パッド１２の表面を部分的に加熱する例えば２つのランプ２０が設けられている。ランプ２０としては、出力が大きく、照射スポット径が小さく且つ体積の小さいものが好ましい。その理由は、出力の大きい方が研磨パッド１２の表面温度を速やかに上昇でき、照射スポットが小さくて体積の小さい方が研磨パッド１２の表面に対する照射領域をより正確に制御できるためである。
【００８７】
図２（ａ）はランプ２０の第１の配置例を示している。図２（ａ）に示すように、ランプ２０は、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなる領域であるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）を加熱できるように配置されている一方、研磨パッド１２の表面温度が相対的に高くなる領域であるＢ領域（第３の領域）には配置されていない。また、ランプ２０により加熱された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、ランプ２０は基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【００８８】
図２（ｂ）はランプ２０の第２の配置例を示している。第２の配置例に使用される複数のランプ２０の照射強度はすべて等しい。研磨パッド１２の表面温度は、Ａ領域及びＣ領域で最も低くてＢ領域に向かって徐々に高くなるため、Ａ領域及びＣ領域の近傍には多数のランプ２０を配置し、Ｂ領域に向かうにつれてランプ２０の数を徐々に減らしている。また、Ｃ領域においてはＡ領域よりもランプ２０の数が多い。これはＣ領域の方が研磨パッド１２の回転半径が大きい（すなわちＣ領域はＡ領域よりも円周が長い）ために、表面温度が上昇し難いためである。
【００８９】
尚、第２の配置例では、照射強度の等しいランプ２０を配置したが、これに代えて、照射強度が異なるランプ２０を配置してもよい。このようにすると、研磨パッド１２の上における同じ半径の領域に配置するランプ２０の数を適宜変えることができる。
【００９０】
また、ランプ２０の研磨パッド１２の表面への照射スポットが小さい方が表面温度のばらつきに対する制御性が向上することは前述したが、ランプ２０の光の広がりを抑制することなくそのまま利用してもよい。すなわち、Ａ領域及びＣ領域を照射すると、Ａ領域からＢ領域にかけての領域及びＣ領域からＢ領域にかけての領域にも徐々に弱くなった光が照射されるので、表面温度のばらつきを抑制することができる。
【００９１】
さらに、ランプ２０による光の照射に代えて、研磨パッド１２又は研磨パッド１２上の研磨剤１５に熱エネルギーを与えるような電磁波を照射してもよい。
【００９２】
（第１の実施形態の変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【００９３】
図３は第１の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【００９４】
第１の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づきランプ２０の照射強度を自動制御するランプ制御装置を備えている。ランプ制御装置は、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ２１と、該温度測定用カメラ２１からの温度信号の入力を受け、入力された温度信号に基づきランプ２０の照射強度を調整する照射強度信号を出力するコンピュータ２２と、該コンピュータ２２からの照射強度信号に基づきランプ２０への供給電圧を調整する電圧変換部２３とを有している。尚、図３において、破線は温度測定用カメラ２１が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【００９５】
図４は、温度測定用カメラ２１による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図４に示すように、温度測定用カメラ２１は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【００９６】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ２２に出力するようにしてもよい。
【００９７】
また、図示は省略したが、ランプ制御装置に、コンピュータ２２から送られてくる信号に基づき、ランプ２０を研磨パッド１２の半径方向に移動させる駆動手段を設けてもよい。このようにすると、ランプ２０の固定時には十分に照射できなかった研磨パッド１２の表面におけるランプ２０同士の間の領域、例えば図２（ｂ）における、Ｃ領域に配置されたランプ２０の照射部分とその内側に配置されたランプ２０の照射部分との間の領域をも確実に加熱できるので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層抑制できると共にランプ２０の数を低減することができる。
【００９８】
以下、第１の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【００９９】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１００】
研磨工程において、図１に示した第１の実施形態に係る研磨装置を用いて、図２（ａ）に示す第１の配置例又は図２（ｂ）に示す第２の配置例に基づいて配置されたランプ２０の光を、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）に照射して研磨パッド１２のＡ領域及びＣ領域を加熱しながら、基板１３の被研磨面を研磨する。ランプ２０によりＡ領域及びＣ領域を照射するタイミングは、研磨の開始と同時にランプ照射を始めると共に研磨終了までランプ照射を継続する方法、又は、研磨の開始前にランプ照射を始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了までランプ照射を継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、ランプ照射により研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１０１】
研磨工程において、第１の実施形態に係る研磨装置に代えて、図３に示した第１の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ２１により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく照射強度信号をコンピュータ２２から電圧変換部２３に出力して、表面温度が比較的低い領域を加熱するランプ２０の照射強度を大きくする一方、表面温度が比較的高い領域を加熱するランプ２０の照射強度を小さくする。このようにすると、研磨パッド１２の表面温度が一層均一になるので、基板１３の研磨速度が均一になる。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定とランプ２０の照射強度の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度はより一層均一になる。尚、ランプ２０の照射強度を大きくする代わりに、ランプ２０を研磨パッド１２に近づけ、また、ランプ２０の照射強度を小さくする代わりに、ランプ２０を研磨パッド１２から遠ざけるようにしてもよい。
【０１０２】
ランプ２０による研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による照射強度の制御（ランプに供給する電圧又は電流の制御）を行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第１の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、照射強度制御装置によりランプ２０の照射を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０１０３】
尚、前述したランプ２０の照射強度の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が遅い部分と対応する研磨パッド１２の領域にランプ２０を照射することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減することもできる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１０５】
図５は第２の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図５に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０１０６】
第２の実施形態の特徴として、研磨パッド１２におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側の上方に、レーザービームを研磨パッド１２の表面に部分的に照射して研磨パッド１２の表面を部分的に加熱する例えば２つのレーザー装置３０Ａ、３０Ｂが設けられている。レーザービームは広がらないため照射スポット径が小さいと共にエネルギー密度が大きいので、研磨パッド１２の表面温度を精度良く制御できる。レーザー装置３０Ａ、３０Ｂとしては、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザー又はガラスレーザー等を出射する固体レーザー装置、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー又はヘリウムネオンレーザー等を出射するガスレーザー装置、半導体レーザーを出射する半導体レーザー装置等を用いることができ、出力及び発振源のサイズ等を考慮して最適なレーザー装置を使用することが好ましい。
【０１０７】
図６はレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの配置例を示しており、図６に示すように、内側のレーザー装置３０Ａは研磨パッド１２の半径方向へＡ領域とＢ領域との間で移動可能に設けられ、外側のレーザー装置３０Ｂは研磨パッド１２の半径方向へＢ領域とＣ領域との間で移動可能に設けられている。また、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂにより加熱された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂは基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１０８】
尚、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂの数については、研磨パッド１２の半径方向に多数個が配置されていることが好ましい。その理由は、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂから出射されるレーザービームはスポット径が小さいため、１つのレーザー装置３０Ａ、３０Ｂにより温度を制御できる領域は狭い。従って、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂを研磨パッド１２の半径方向に多数個配置しておくと、研磨パッド１２の表面温度をより均一にすることができる。
【０１０９】
（第２の実施形態の変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１１０】
図７は第２の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０１１１】
第２の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づきレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射を自動制御するレーザー制御装置を備えている。レーザー制御装置は、レーザー装置３０Ａ，３０Ｂを研磨パッド１２の半径方向に駆動させる駆動装置３１と、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ３２と、該温度測定用カメラ３２からの温度信号を受け、入力された温度信号に基づき駆動装置３１を駆動させるコンピュータ３３とを有している。図７において、破線は温度測定用カメラ３２が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０１１２】
図８は、温度測定用カメラ３２による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図８に示すように、温度測定用カメラ３２は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０１１３】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ３３に出力するようにしてもよい。
【０１１４】
また、図示は省略しているが、レーザー制御装置に、コンピュータ３３からの制御信号に基づいてレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射強度を制御する手段を設けておいてもよい。レーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射強度の制御方法としては、研磨パッド１２の表面温度のばらつきが低減してきた段階でレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射強度を弱くし、研磨パッド１２の表面温度が均一になった段階でレーザー装置３０Ａ、３０Ｂからのレーザー照射をオフする方法を採ることができる。
【０１１５】
さらに、レーザー制御装置に、コンピュータ３３からの制御信号に基づいてレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射方向を変化させる照射方向制御手段を設けたり、又は、コンピュータ３３からの制御信号に基づいて、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂから出射されるレーザービームを反射して所望の方向を照射するミラー装置を設けたりしてもよい。
【０１１６】
以下、第２の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０１１７】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１１８】
研磨工程において、図５に示した第２の実施形態に係る研磨装置を用いて、図６に示す配置例に基づいて配置されたレーザー装置３０Ａ、３０Ｂからのレーザービームを、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）に照射して研磨パッド１２のＡ領域及びＣ領域を加熱しながら、基板１３の被研磨面を研磨する。レーザー装置３０Ａ、３０ＢによりレーザービームをＡ領域及びＣ領域を照射するタイミングは、研磨の開始と同時にレーザー照射を始めると共に研磨終了までレーザー照射を継続する方法、又は、研磨の開始前にレーザー照射を始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了までレーザー照射を継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、レーザー照射により研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１１９】
研磨工程において、第２の実施形態に係る研磨装置に代えて、図７に示した第２の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ３１により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく駆動信号をコンピュータ３３から駆動装置３１に出力して、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射位置を制御する。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定とレーザ装置３０Ａ、３０Ｂによる加熱の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度はより一層均一になる。
【０１２０】
レーザー装置３０Ａ、３０Ｂによる研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による照射位置の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第２の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、レーザー制御装置によりレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０１２１】
尚、レーザー制御装置により、コンピュータ３３からの制御信号に基づいてレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射方向を変化させたり、又は、コンピュータ３３からの制御信号に基づいてレーザー装置３０Ａ、３０Ｂから出射されるレーザービームをミラー装置により反射させたりして、研磨パッド１２における表面温度が低い領域を加熱するようにしてもよい。
【０１２２】
また、前述したレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射位置及び照射方向の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が遅い部分と対応する研磨パッド１２の領域にレーザー照射することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減することもできる。
【０１２３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１２４】
図９は第３の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図９に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０１２５】
第３の実施形態の特徴として、研磨パッド１２におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側の上方に、高温気体を研磨パッド１２の表面に噴射して研磨パッド１２の表面を部分的に加熱する例えば２本の気体ブロー管４０が設けられている。気体ブロー配管４０から噴射される高温の気体は化学的に安定なものであればよく、例えば高温の空気が挙げられる。気体ブロー管４０の噴射口の径は、研磨パッド１２の表面温度を精度良く制御するために小さい方が好ましい。
【０１２６】
図１０（ａ）は、気体ブロー管４０の第１の配置例を示している。図１０（ａ）に示すように、気体ブロー管４０は、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第３の領域）を加熱できるように配置されている一方、研磨パッド１２の表面温度が相対的に高くなるＢ領域（第３の領域）には配置されていない。また、気体ブロー管４０により加熱された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、気体ブロー管４０は基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１２７】
図１０（ｂ）は、気体ブロー管４０の第２の配置例を示している。第２の配置例に使用される複数の気体ブロー管４０からブローされる高温気体の流量及び温度は全て等しい。研磨パッド１２の表面温度は、Ａ領域及びＣ領域で最も低くてＢ領域に向かって徐々に高くなるため、Ａ領域及びＣ領域には多数の気体ブロー管４０を配置し、Ｂ領域に向かうにつれて気体ブロー管４０の数を徐々に減らしている。また、Ｃ領域においてはＡ領域よりも気体ブロー管４０の数が多い。これはＣ領域の方が研磨パッド１２の回転半径が大きいために、表面温度が上昇し難いためである。
【０１２８】
尚、第２の配置例では、高温気体の流量及び温度が等しい気体ブロー管４０を配置したが、これに代えて、高温気体の流量又は温度が異なる気体ブロー管４０を配置してもよい。このようにすると、研磨パッド１２の上における同じ半径の領域に配置する気体ブロー管４０の数を適宜変えることができる。
【０１２９】
（第３の実施形態の変形例）
以下、本発明の第３の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１３０】
図１１は第３の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０１３１】
第３の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づき気体ブロー管４０の噴射強度を自動制御する気体ブロー制御装置を備えている。気体ブロー制御装置は、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ４１と、該温度測定用カメラ４１からの温度信号の入力を受け、入力された温度信号に基づき気体ブロー管４０に高温気体の流量を調整する流量信号を出力するコンピュータ４２と、該コンピュータ４２からの流量信号に基づき気体ブロー管４０への高温気体の流量を調整する流量調節バルブ４３とを有している。尚、図１１において、破線は温度測定用カメラ４１が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０１３２】
図１２は、温度測定用カメラ４１による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図１２に示すように、温度測定用カメラ４１は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０１３３】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ４２に出力するようにしてもよい。
【０１３４】
また、気体ブロー制御装置に、流量調節バルブ４３を設ける代わりに、気体ブロー管４０に設けられているブロー用ファンの回転数を変化させて、気体ブロー管４０からブローされる高温気体の流量を制御する手段を設けてもよい。
【０１３５】
また、図示は省略したが、気体ブロー制御装置に、コンピュータ４２からの信号に基づき気体ブロー管４０からブローされる高温気体の温度を制御する手段を設けておくと、研磨パッド１２の表面温度を一層精度良く制御できる。
【０１３６】
また、図示は省略したが、気体ブロー制御装置に、コンピュータ４２から送られてくる信号に基づき、気体ブロー管４０を研磨パッド１２の半径方向に移動させる手段を設けてもよい。このようにすると、気体ブロー管４０の固定時には十分にブローできなかった研磨パッド１２の表面における気体ブロー管４０同士の間の領域、例えば図１０（ｂ）における、Ｃ領域に配置された気体ブロー管４０の噴射部分とその内側に配置された気体ブロー管４０の噴射部分との間の領域をも確実に加熱できるため、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層抑制できると共に気体ブロー管４０の数を低減することができる。また、気体ブロー制御装置に、コンピュータ４２から送られてくる信号に基づき、気体ブロー管４０を研磨パッド１２に近づけたり又は研磨パッド１２から遠ざけたりする手段を設けてもよい。
【０１３７】
以下、第３の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０１３８】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１３９】
研磨工程において、図９に示した第３の実施形態に係る研磨装置を用いて、図１０（ａ）に示す第１の配置例又は図１０（ｂ）に示す第２の配置例に基づいて配置された気体ブロー管４０からの高温気体を、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）に噴射して研磨パッド１２のＡ領域及びＣ領域を加熱しながら、基板１３の被研磨面を研磨する。気体ブロー管４０により高温気体をＡ領域及びＣ領域に噴射するタイミングは、研磨の開始と同時に高温気体のブローを始めると共に研磨終了までブローを継続する方法、又は、研磨の開始前に高温気体のブローを始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了までブローを継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、高温気体のブローにより研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１４０】
研磨工程において、第３の実施形態に係る研磨装置に代えて、図１１に示した第３の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ４１により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく流量信号をコンピュータ４２から流量調節バルブ４３に出力して、表面温度が比較的低い領域を加熱する気体ブロー管４０からの高温気体の流量を大きくする一方、表面温度が比較的高い領域を加熱する気体ブロー管４０からの流量を小さくする。このようにすると、研磨パッド１２の表面温度が精度良く均一になるので、基板１３の研磨速度がより均一になる。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定と高温気体の流量の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度をより一層均一にすることができる。
【０１４１】
気体ブロー管４０による研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による流量の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第３の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、気体ブロー制御装置により気体ブロー管４０からの高温気体の流量を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０１４２】
尚、研磨パッド１２の表面温度の制御方法としては、気体ブロー管４０からブローされる高温気体の流量の変化に代えて、気体ブロー管４０から供給される高温気体のブロー位置（研磨パッド１２の半径方向の位置又は研磨パッド１２との距離）の変化によって行なってもよい。
【０１４３】
尚、前述した気体ブロー管４０からの高温気体の流量の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が遅い部分と対応する研磨パッド１２の領域に気体ブロー管４０から高温気体を噴射することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減することもできる。
【０１４４】
また、前記の説明は、気体ブロー管４０から高温気体をブローされる場合について説明したが、これに代えて、気体ブロー管４０から低温気体をブローするようにしてもよい。これは、研磨パッド１２の表面を加熱する代わりに冷却することにより、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減するものであって、高温気体がブローされる領域と逆の領域、つまりＢ領域（第３の領域）に低温気体をブローする。
【０１４５】
さらに、高温の気体を噴射する高温気体ブロー管と低温の気体を噴射する低温気体ブロー管４０とを配置しておき、研磨パッド１２の表面温度の高いＢ領域には低温の気体をブローすると共に、研磨パッド１２の表面温度の低いＡ領域及びＣ領域には高温の気体をブローするようにしてもよい。このようにすると、短時間で研磨パッド１２の表面温度を制御できる。
【０１４６】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１４７】
図１３は第４の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図１３に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０１４８】
第４の実施形態の特徴として、研磨パッド１２の上におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側には、研磨パッド１２の表面を部分的に加熱する２つの中空の直方体状の高温の固体５０Ａ、５０Ｂが設けられている。高温の固体５０Ａ、５０Ｂの内部には電熱線が配置されており、高温の固体５０Ａ、５０Ｂは電熱線によって加熱されて高温になる。高温の固体５０Ａ、５０Ｂを構成する材料としては、鉄や銅等の熱伝導性の良い金属が好ましい。また、高温の固体５０Ａ、５０Ｂは研磨パッド１２の表面に直接に接触するため、高温の固体５０Ａ、５０Ｂを構成する材料としては、酸性又はアルカリ性の研磨剤１５により化学的に反応しないものが好ましい。酸及びアルカリに対して耐性を有する材料としては、例えばテフロン（ポリテトラフルオロエチレン）が挙げられ、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの表面における少なくとも研磨剤１５に触れる部分にはテフロンをコーティングしておくことが好ましい。この場合、テフロンのコーティング層は研磨剤に含まれる研磨粒子により機械的に削られるので厚い方が好ましいが、テフロンは熱伝導性が良くない。従って、これらの事情を考慮して最適な厚さのコーティング層を設計することが好ましい。尚、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの表面に形成するコーティング層としては、テフロンのほかに、セラミック、ダイヤモンド又はシリコン等を挙げることができる。
【０１４９】
また、電熱線を高温の固体５０Ａ、５０Ｂの外部に設けておき、電熱線の熱を高温の固体５０Ａ、５０Ｂの内部に配置された金属部材に、例えば該金属部材と連結された他の金属部材を介して伝導してもよい。
【０１５０】
高温の固体５０Ａ、５０Ｂの大きさとしては、小さい方が研磨パッド１２の表面温度のばらつきを精度良く制御できる一方、大きい方が研磨パッド１２により多くの熱を伝搬する。従って、最適な大きさを選択することが好ましい。高温の固体５０Ａ、５０Ｂの形状は特に限定されない。
【０１５１】
高温の固体５０Ａ、５０Ｂを高温にする方法としては、電熱線に代えて、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの内部に高温の液体又は気体を直接に流通させたり、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの内部に、高温の液体又は気体が流通する配管を設けてもよい。
【０１５２】
図１４は高温の固体５０Ａ、５０Ｂの配置例を示しており、図１４に示すように、内側の高温の固体５０Ａは研磨パッド１２の半径方向へＡ領域とＢ領域との間で移動可能に設けられ、外側の高温の固体５０Ｂは研磨パッド１２の半径方向へＢ領域とＣ領域との間で移動可能に設けられている。また、高温の固体５０Ａ、５０Ｂにより加熱された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、高温の固体５０Ａ、５０Ｂは基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１５３】
高温の固体５０Ａ、５０Ｂの数については、特に限定されないが、１個の場合には短時間での温度制御が困難なため、２個又は３個以上が好ましい。
【０１５４】
（第４の実施形態の変形例）
以下、本発明の第４の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１５５】
図１５は第４の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０１５６】
第４の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づき高温の固体５０Ａ、５０Ｂによる加熱を自動制御する高温固体制御装置を備えている。高温固体制御装置は、高温の固体５０Ａ、５０Ｂを研磨パッド１２の半径方向に駆動させる駆動装置５１と、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ５２と、該温度測定用カメラ５２からの温度信号を受け、入力された温度信号に基づき駆動装置５１を駆動させるコンピュータ５３とを有している。図１５において、破線は温度測定用カメラ５２が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０１５７】
図１６は温度測定用カメラ５２による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図１６に示すように、温度測定用カメラ５２は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０１５８】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ５３に出力するようにしてもよい。
【０１５９】
また、図示は省略しているが、高温の固体制御装置に、コンピュータ５３からの制御信号に基づいて高温の固体５０Ａ、５０Ｂの温度を制御する手段を設けておいてもよい。高温の固体５０Ａ、５０Ｂの温度を制御する方法としては、研磨パッド１２の表面温度のばらつきが低減してきた段階で高温の固体５０Ａ、５０Ｂの温度を低くし、研磨パッド１２の表面温度が均一になった段階で高温の固体５０Ａ、５０Ｂに対する加熱をオフする方法を採ることができる。高温の固体５０Ａ、５０Ｂに対する加熱をオフする方法としては、高温の固体５０Ａ、５０Ｂを上下方向に移動可能に設けておき、高温の固体５０Ａ、５０Ｂを上方に移動して研磨パッド１２から離す方法が挙げられる。
【０１６０】
以下、第４の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０１６１】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１６２】
研磨工程において、図１３に示した第４の実施形態に係る研磨装置を用いて、図１４に示す配置例に基づいて配置された高温の固体５０Ａ、５０Ｂによって、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第３の領域）を加熱しながら、基板１２の被研磨面を研磨する。高温の固体５０Ａ、５０ＢによりＡ領域及びＣ領域を加熱するタイミングは、研磨の開始と同時に加熱を始めると共に研磨終了まで加熱を継続する方法、又は、研磨の開始前に加熱を始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了まで加熱を継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め高温の固体５０Ａ、５０Ｂにより加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１６３】
研磨工程において、第４の実施形態に係る研磨装置に代えて、図１５に示した第４の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ５２により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく駆動信号をコンピュータ５３から駆動装置５１に出力して、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの接触位置を制御する。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定と高温の固体５０Ａ、５０Ｂの接触位置の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度をより均一にすることができる。
【０１６４】
高温の固体５０Ａ、５０Ｂによる研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による加熱位置の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第４の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、高温固体制御装置により高温の固体５０Ａ、５０Ｂの加熱位置を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０１６５】
尚、前述した高温の固体５０Ａ、５０Ｂによる加熱位置の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が遅い部分と対応する研磨パッド１２の領域を加熱することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減してもよい。
【０１６６】
また、前記の説明は、高温の固体５０Ａ、５０Ｂにより研磨パッド１２を加熱する場合について説明したが、高温の固体５０Ａ、５０Ｂに代えて低温の固体により研磨パッド１２を冷却するようにしてもよい。これは、研磨パッド１２の表面を加熱する代わりに冷却することにより、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減するものであって、高温の固体５０Ａ、５０Ｂにより加熱される領域と逆の領域つまりＢ領域（第３の領域）を低温の固体により冷却するものである。
【０１６７】
さらに、高温の固体と低温の固体とを配置しておき、研磨パッド１２の表面温度が相対的に高いＢ領域は低温の固体により冷却すると共に、研磨パッド１２の表面温度が相対的に低いＡ領域及びＣ領域は高温の固体により加熱するようにしてもよい。このようにすると、短時間で研磨パッド１２の表面温度を制御することができる。
【０１６８】
低温の固体を低温にする方法としては、低温の固体の内部を空洞にして、該空洞内に低温の流体、例えば液体窒素や液体窒素が気化した窒素ガスを直接流通させたり、低温の固体内に配管を設け、該配管内に低温の流体を流通させてもよい。尚、低温の固体にも、高温の固体と同様に、研磨剤と化学的に反応しない材質よりなるコーティング層を形成しておくことが好ましい。
【０１６９】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１７０】
図１７は第５の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図１７に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０１７１】
第５の実施形態の特徴として、研磨パッド１２の上におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側には、研磨パッド１２の表面を押圧して部分的に摩擦熱を発生させる直方体状の加圧用固体６０Ａ、６０Ｂが設けられている。加圧用固体６０Ａ、６０Ｂによる加圧方法としては、自重により荷重を生じさせる方法、上方から加圧エアを供給して荷重を生じさせる方法等がある。
【０１７２】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂは研磨パッド１２の表面に直接に接触するため、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを構成する材料としては、研磨剤１５により化学的に反応しないものが好ましい。酸及びアルカリに対して耐性を有する材料としては、例えばテフロン（ポリテトラフルオロエチレン）が挙げられ、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの表面における少なくとも研磨剤１５に触れる部分にはテフロンをコーティングしておくことが好ましい。この場合、テフロンのコーティング層は研磨剤に含まれる研磨粒子により機械的に削られるので厚い方が好ましい。尚、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの表面に形成するコーティング層としては、テフロンのほかに、セラミック、ダイヤモンド又はシリコン等を挙げることができる。
【０１７３】
また、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの材質を、基板１３上に堆積された被研磨膜（例えば、タングステン等の金属膜やシリコン酸化膜）の材質と同じにしてもよい。このようにすると、当然、熱の発生も十分に得られると共に、削りかすも基板１３から発生するものと同質であるため、基板１３の研磨に悪影響が及ぼされることがない。この場合には、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂが研磨パッド１２により研磨されていくため、コーティング層の厚さを十分に厚くしておくことが好ましい。
【０１７４】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの大きさとしては、小さい方が研磨パッド１２の表面温度のばらつきを精度良く制御できる一方、大きい方が摩擦熱をより多く発生するので、最適な大きさに設定することが好ましい。加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの形状は特に限定されない。
【０１７５】
図１８は加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの配置例を示しており、図１８に示すように、内側の加圧用固体６０Ａは研磨パッド１２の半径方向へＡ領域とＢ領域との間で移動可能に設けられ、外側の加圧用固体６０Ｂは研磨パッド１２の半径方向へＢ領域とＣ領域との間で移動可能に設けられている。また、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂにより加圧されて温度が上昇した研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂは基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１７６】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの数については、特に限定されないが、１個の場合には短時間での温度制御が困難なため、２個又は３個以上が好ましい。
【０１７７】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの底面形状については、特に限定されないが、図１８（ｂ）に示すように、外側の幅が内側の幅よりも大きい台形状にすると、研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域の近傍が加圧される時間が特に長くなるため、Ａ領域及びＣ領域の近傍における温度上昇が速やかになるので好ましい。
【０１７８】
また、図１８（ｃ）に示すように、加圧用固体６０は、図１８（ｂ）に示す内側の加圧用固体６０Ａと外側の加圧用固体６０Ｂとが一体化された鼓形状を有していてもよい。このようにすると、研磨パッド１２の表面温度がＡ領域からＣ領域にかけて連続的に上昇するので好ましい。
【０１７９】
また、内側の加圧用固体６０Ａと外側の加圧用固体６０Ｂとを一体化すると共に、一体化された加圧用固体６０の底面形状を円形状にしてもよい。但し、この場合には、円の中心付近では発熱量が増大してしまうので、加圧用固体６０における研磨パッド１２と接する底面の内部を円形状にくりぬいておくことが好ましい。つまり、加圧用固体６０の底面を環状にしておく。この場合、研磨パッド１２の半径方向の或る部分における円周に対する、該円周上に占める加圧用固体６０の長さの比（この比が大きいほど、摩擦熱が大きくなる。）が研磨パッド１２の温度ばらつきを補正するように、加圧用固体６０の底面の外周と内周とを設定する。尚、この加圧用固体６０は、静止したままでもよいし、回転するように設けられていてもよい。
【０１８０】
（第５の実施形態の変形例）
以下、本発明の第５の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１８１】
図１９は第５の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０１８２】
第５の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づき加圧用固体６０Ａ、６０Ｂによる加圧を自動制御する加圧用固体制御装置を備えている。加圧用固体制御装置は、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを上下方向及び研磨パッド１２の半径方向に駆動させる駆動装置６１と、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ６２と、該温度測定用カメラ６２からの温度信号を受け、入力された温度信号に基づき駆動装置６１を駆動させるコンピュータ６３とを有している。図１９において、破線は温度測定用カメラ６２が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０１８３】
駆動装置６１は、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを研磨パッド１２の半径方向に移動させる移動手段と、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを研磨パッド１２に対して押圧する加圧エア供給部６５とを有しており、加圧エア供給部６５はコンピュータ６３からの信号に基づいて加圧用固体６０Ａ、６０Ｂが研磨パッド１２の表面を押圧する加圧力を調節することができる。加圧用固体６０Ａ、６０Ｂに供給する加圧エアを制御する方法としては、例えば研磨パッド１２の表面温度のばらつきが低減してきた段階で加圧用固体６０Ａ、６０Ｂに供給する加圧エアの圧力を低くし、研磨パッド１２の表面温度が均一になった段階で加圧用固体６０Ａ、６０Ｂに対する加圧エアの供給を停止する方法を採ることができる。また、これに代えて、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを研磨パッド１２から離してしまうようにしてもよい。
【０１８４】
図２０は温度測定用カメラ６２による温度測定領域（破線で示している）を示しており、図２０に示すように、温度測定用カメラ６２は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０１８５】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ５３に出力するようにしてもよい。
【０１８６】
以下、第５の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０１８７】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給した状態でキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１８８】
研磨工程において、図１７に示した第５の実施形態に係る研磨装置を用いて、図１８に示す配置例に基づいて配置された加圧用固体６０Ａ、６０Ｂによって、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）を加圧して摩擦熱により研磨パッド１２の表面温度を上昇させながら、基板１２の被研磨面を研磨する。加圧用固体６０Ａ、６０ＢによりＡ領域及びＣ領域を加圧するタイミングは、研磨の開始と同時に加圧を始めると共に研磨終了まで加圧を継続する方法、又は、研磨の開始前に加圧を始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了まで加圧を継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１８９】
研磨工程において、第５の実施形態に係る研磨装置に代えて、図１９に示した第５の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ６２により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく駆動信号をコンピュータ６３から駆動装置６１に出力して、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの加圧位置及び加圧力を制御する。
【０１９０】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂによる研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による加圧位置又は加圧力の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第５の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、加圧用固体制御装置により加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの加圧位置及び加圧力を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。この場合、研磨パッド１３の表面温度の測定と加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの加圧位置及び加圧力の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度をより一層迅速且つ正確に制御することができる。
【０１９１】
尚、前述した加圧用固体５０Ａ、５０Ｂによる加圧位置及び加圧力の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が小さい部分と対応する研磨パッド１２の領域を加圧することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減することができる。
【０１９２】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１９３】
図２１は第６の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図２１に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４が設けられている。
【０１９４】
第６の実施形態の特徴として、研磨パッド１２におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側の上方に、高温の研磨剤１５Ａを供給する内外２本の高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃと低温の研磨剤１５Ｂを供給する中央の１本の低温研磨剤供給管７０Ｂとが設けられている。
【０１９５】
図２２は、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂの配置例を示している。図２２に示すように、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃは、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）の若干内側の領域に高温の研磨剤１５Ａを供給するように配置され、低温研磨剤供給管７０Ｂは、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に高くなるＢ領域（第３の領域）の若干内側の領域に低温の研磨剤１５Ｂを供給するように配置されている。このように、Ａ領域、Ｂ領域及びＣ領域の若干内側の領域に高温又は低温の研磨剤を供給するのは、供給された研磨剤が定盤１１の回転に伴う遠心力によって研磨パッド１２の外側に流動するためである。このようにして、表面温度が相対的に低いＡ領域及びＣ領域に高温の研磨剤１５Ａを供給すると共に、表面温度が相対的に高いＢ領域に低温の研磨剤１５Ｂを供給するため、研磨パッド１２の表面温度は均一になる。この場合、内側の高温研磨剤供給管７０Ａから供給される高温の研磨剤１５ＡがＢ領域に流入してくるが、この時点では研磨剤の温度が低下しているので特に支障はない。但し、研磨パッド１２の表面温度が均一になると説明したが、研磨パッド１２自体の温度が均一にならなくても、基板１３と接する研磨剤の温度が少なくとも均一になっていればよい。
【０１９６】
高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温の研磨剤１５Ａにより加熱された研磨パッド１２の表面領域及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温の研磨剤１５Ｂにより冷却された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂは基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１９７】
尚、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂの本数については特に限定されず、図２２に示す配置例よりも多数であってもよい。
【０１９８】
また、本第６の実施形態においては、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｃよりなる３本の研磨剤供給管を設けたが、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ又は低温研磨剤供給管７０Ｂのいずれか一方のみを設けてもよい。また、内側及び外側の高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃについては、いずれか一方でもよい。もっとも、内側の高温研磨剤供給管７０Ａのみを配置する場合には該内側の高温研磨剤供給管７０Ａから供給される研磨剤１５Ａが研磨パッド１２の外側に流動するので特に問題はないが、外側の高温研磨剤供給管７０Ｃのみを配置する場合又は低温研磨剤供給管７０Ｂのみを配置する場合には、Ａ領域とＢ領域との間の領域には研磨剤が供給されなくなるので、第１〜第５の実施形態と同様、研磨パッド１２の中央部に研磨剤を供給する研磨剤供給管を設ける必要がある。
【０１９９】
さらに、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂについては、研磨パッド１２の半径方向に移動可能に設けておいてもよい。
【０２００】
（第６の実施形態の変形例）
以下、本発明の第６の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０２０１】
図２３は第６の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０２０２】
第６の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づき高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温研磨剤１５Ａの量及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温研磨剤１５Ｂの量を自動制御する研磨剤供給管制御装置を備えている。研磨剤供給管制御装置は、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ７１と、該温度測定用カメラ７１からの温度信号の入力を受け、入力された温度信号に基づき流量信号を出力するコンピュータ７２と、該コンピュータ７２からの流量信号に基づき、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂへの各研磨剤の供給量を調整する流量調節バルブ７３とを有している。尚、図２３において、破線は温度測定用カメラ７１が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０２０３】
図２４は温度測定用カメラ７１による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図２４に示すように、温度測定用カメラ７１は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０２０４】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ７２に出力するようにしてもよい。
【０２０５】
また、研磨剤供給管制御装置に、高温及び低温の研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに供給する高温及び低温の研磨剤１５Ａ、１５Ｂの温度を調整する温度調整手段、又は、高温及び低温の研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃを研磨パッド１２の半径方向に移動させる移動手段を設けてもよい。
【０２０６】
以下、第６の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０２０７】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｂから高温の研磨剤１５Ａを供給し且つ低温研磨剤供給管７０Ｃから低温の研磨剤１５Ｂを供給した状態でキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０２０８】
このようにすると、内側の高温研磨剤供給管７０Ａから供給された高温の研磨剤１５Ａは、研磨パッド１２のＡ領域の温度を上昇させる一方、自らの温度を低下させながら、定盤１１の回転に伴ってＢ領域の方に流動する。これにより、研磨パッド１２におけるＡ領域の表面温度は最も上昇し且つＢ領域に向かって表面温度の上昇は徐々に鈍化する。また、低温研磨剤供給管７０Ｂから供給された低温の研磨剤１５Ｂは、研磨パッド１２のＢ領域の温度を下降させる一方、自らの温度を上昇させながら、定盤の回転に伴ってＣ領域の方に流動する。これにより、研磨パッド１２におけるＢ領域の表面温度は最も降下し且つＣ領域に向かって表面温度の降下は徐々に鈍化する。さらに、外側の高温研磨剤供給管７０Ｃから供給された高温の研磨剤は、研磨パッド１２のＣ領域の温度を上昇させる一方、自らの温度を低下させながら、定盤１１の回転に伴って研磨パッド１２の周縁部に流動する。これにより、研磨パッド１２におけるＣ領域の表面温度は上昇する。以上の結果、研磨パッド１２の表面温度のばらつきは低減する。
【０２０９】
尚、内側の高温研磨剤供給管７０Ａ又は外側の高温研磨剤供給管７０Ｃのいずれか一方のみから高温の研磨剤１５Ａを供給してもよいが、この場合には、研磨パッド１２の表面温度のばらつきの低減効果は少し低下する。外側の高温研磨剤供給管７０Ｃのみから高温の研磨剤１５Ａを供給する場合には、前述したように、研磨パッド１２の中央部に研磨剤を供給する必要がある。また、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから高温の研磨剤１５Ａを供給することなく、低温研磨剤供給管７０Ｂから低温の研磨剤１５Ｂを供給してもよいが、この場合にも、研磨パッド１２の表面温度のばらつきの低減効果は少し低下する。このときには、研磨パッド１２の中央部に研磨剤を供給する必要がある。
【０２１０】
また、研磨の開始前に高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから高温の研磨剤１５Ａを供給すると共に低温研磨剤供給管７０Ｂから低温の研磨剤１５Ｂを供給して、研磨パッド１２のＡ領域及びＣ領域の温度を高くし、Ｂ領域の温度を低くしておいてから研磨を開始してもよい。このようにすると、基板１３の研磨速度は一層均一になる。
【０２１１】
研磨工程において、第６の実施形態に係る研磨装置に代えて、図２３に示した第６の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、随時、温度測定用カメラ７１により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく流量信号をコンピュータ７２から流量調節バルブ７３に出力して、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給する高温の研磨剤の流量及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給する低温の研磨剤の流量を研磨パッド１２の表面温度が均一になるように調整する。このようにすると、研磨パッド１２の表面温度が精度良く均一になるので、基板１３の研磨速度がより均一になる。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定と、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給する高温の研磨剤の流量及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給する低温の研磨剤の流量の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度をより一層均一にすることができる。
【０２１２】
高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂによる研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による流量の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第６の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温の研磨剤の流量及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温の研磨剤の流量を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０２１３】
尚、研磨パッド１２の表面温度の制御方法としては、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温の研磨剤及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温の研磨剤の流量の変化に代えて、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ又は低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される高温若しくは低温の研磨剤の温度の変化又は高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ又は低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される高温若しくは低温の研磨剤の供給位置の変化によって行なってもよい。
【０２１４】
尚、前述した高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温の研磨剤及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温の研磨剤の流量の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が小さい部分と対応する研磨パッド１２の領域に高温の研磨剤を供給すると共に、基板１３の研磨速度が大きい部分と対応する研磨パッド１２の領域に低温の研磨剤を供給することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減してもよい。
【０２１５】
【発明の効果】
第１〜第３の研磨方法によると、研磨パッドの表面領域における接触領域のうち加熱される領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなるので、被研磨面の研磨速度のばらつきが低減する。
【０２１６】
特に、第１の研磨方法によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一でない場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第２の研磨方法によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一な場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第３の研磨方法によると、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを低減できる。また、第３の研磨方法において、研磨パッドの表面温度の測定と研磨パッドの表面に対する加熱とを繰り返し行なうと、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２１７】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に光、電磁波又はレーザーを照射することにより所定領域を加熱すると、所定領域を簡易に加熱できる。
【０２１８】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に高温の気体を吹き付けることにより所定領域を加熱すると、所定領域を簡易に加熱できる。
【０２１９】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に高温の固体を接触させることにより所定領域を加熱すると、高温の固体の底面の大きさを調整することにより、加熱する範囲を容易に調整できる。
【０２２０】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させることにより所定領域を加熱すると、加圧用固体の底面の大きさを調整することにより、加熱する範囲を容易に調整できる。
【０２２１】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に高温の研磨剤を供給することにより所定領域を加熱すると、新たな設備を設けることなく簡易に加熱できる。
【０２２２】
第４〜第６の研磨方法によると、研磨パッドの表面領域における接触領域のうち冷却される領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなるので、被研磨面の研磨速度のばらつきが低減する。
【０２２３】
特に、第４の研磨方法によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一でない場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第５の研磨方法によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一な場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第６の研磨方法によると、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを低減できる。また、第６の研磨方法において、研磨パッドの表面温度の測定と研磨パッドの表面に対する冷却とを繰り返し行なうと、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２２４】
第４〜第６の研磨方法において、所定領域に低温の気体を吹き付けることにより所定領域を冷却すると、所定領域を簡易に冷却できる。
【０２２５】
第４〜第６の研磨方法において、所定領域に低温の固体を接触させることにより所定領域を冷却すると、低温の固体の底面の大きさを調整することにより、冷却する範囲を容易に調整できる。
【０２２６】
第４〜第６の研磨方法において、所定領域に低温の研磨剤を供給することにより所定領域を冷却すると、新たな設備を設けることなく簡易に冷却できる。
【０２２７】
第１〜第３の研磨装置によると、研磨パッドの表面における接触領域のうち加熱領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなるので、被研磨面の研磨速度のばらつきが低減する。
【０２２８】
特に、第１の研磨装置によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一でない場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第２の研磨装置によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一な場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第３の研磨装置によると、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを低減できる。
【０２２９】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が研磨パッドの半径方向に複数個並設されていると、所定領域をきめ細かく加熱できるので、研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２３０】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていると、所定領域をきめ細かく加熱できるので、研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２３１】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、研磨パッドの接触領域における該研磨パッドの回転に伴って被研磨面が接する直前の領域を加熱すると、加熱された領域は温度が低下するまでに被研磨面と接触するので、加熱の効果が確実になる。
【０２３２】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、所定領域に光、電磁波又はレーザーよりなるエネルギーを照射することにより所定領域を加熱すると、所定領域を簡易に加熱できる。
【０２３３】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、所定領域に高温の気体を吹き付けることにより所定領域を加熱すると、所定領域を簡易に加熱できる。
【０２３４】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、所定領域に高温の固体を接触させることにより所定領域を加熱すると、高温の固体の底面の大きさを調整することにより、加熱する範囲を容易に調整できる。
【０２３５】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温接触手段である場合、高温の固体の内部に電熱線が設けられていると、高温の固体の温度調節が容易である。
【０２３６】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温接触手段である場合、高温の固体の内部に、高温の流体が流通する配管が設けられていると、高温の固体の温度を速やかに昇温することができると共に、高温の固体の温度調節が容易になる。
【０２３７】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温接触手段である場合、金属よりなる高温の固体の表面における研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていると、高温の固体が酸性又はアルカリ性の研磨剤によって腐食される事態を回避できる。
【０２３８】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させることにより所定領域を加熱すると、加圧用固体の底面の大きさを調整することにより、加熱する範囲を容易に調整できる。
【０２３９】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、該加圧用固体押圧手段が、加圧流体により加圧用固体を所定領域に押し付けると、加圧用固体による加圧力ひいては研磨パッドに対する加熱の程度を容易に制御することができる。
【０２４０】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、加圧用固体の表面における研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていると、加圧用固体が酸性又はアルカリ性の研磨剤によって腐食される事態を回避できる。
【０２４１】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、加圧用固体における研磨パッドと接触する部分は基板の被研磨膜と同じ材質により形成されていると、加圧用固体から発生する削りかすが及ぼす悪影響を排除することができる。
【０２４２】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温研磨剤供給管であると、研磨剤供給管から高温の研磨剤を所定領域に供給することにより所定領域を加熱できるので、新たな設備を設けることなく簡易に加熱できる。
【０２４３】
第２の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、研磨剤供給管とは別個に設けられ、高温の研磨剤を第２の領域に供給する高温研磨剤供給管であると、第１の領域には通常の研磨剤供給管から研磨剤が供給されるので、研磨パッドの表面の全体に亘って研磨剤を供給することができる。
【０２４４】
第３の研磨装置が、研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを弱くする一方、研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを強くする加熱手段制御装置を備えていると、研磨の継続に伴って研磨パッドの表面温度が上昇し、やがて温度上昇は飽和するが、研磨パッドの表面温度の上昇が飽和した段階で、研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを制御することにより、研磨パッドの表面温度をより均一にできるので、研磨速度のばらつきを一層低減できる。
【０２４５】
第３の研磨装置が加熱制御装置を備えており、該加熱手段制御装置が、エネルギー照射手段に供給される電圧若しくは電流、エネルギー照射手段の研磨パッドの表面からの距離又はエネルギー照射手段によるエネルギー照射時間を制御すると、研磨パッドに対する加熱の程度を制御することができる。
【０２４６】
第３の研磨装置が加熱制御装置を備えており、該加熱手段制御装置が、高温気体噴射手段への高温気体の供給量、高温気体噴射手段に供給する高温気体の温度、高温気体噴射手段の研磨パッドの表面からの距離又は高温気体噴射手段による高温気体の吹き付け時間を制御すると、研磨パッドに対する加熱の程度を制御することができる。
【０２４７】
第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段であり、高温の固体の内部に設けられた電熱線に印加する電圧若しくは電流の大きさ又は印加時間を制御する加熱手段制御装置を備えていると、研磨パッドに対する加熱の程度を制御することができる。
【０２４８】
第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段であり、高温の固体の内部に設けられた配管に供給する高温の流体の温度又は流量を制御する加熱手段制御装置を備えていると、研磨パッドに対する加熱の程度を制御することができる。
【０２４９】
第４〜第６の研磨装置によると、研磨パッドの表面における接触領域のうち冷却領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなるので、被研磨面の研磨速度のばらつきが低減する。
【０２５０】
特に、第４の研磨装置によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一でない場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第５の研磨装置によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一な場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第６の研磨装置によると、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを低減できる。
【０２５１】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていると、所定領域をきめ細かく冷却できるので、研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２５２】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が、研磨パッドの接触領域における該研磨パッドの回転に伴って被研磨面が接する直前の領域を冷却すると、冷却された領域は温度が上昇するまでに被研磨面と接触するので、冷却の効果が確実になる。
【０２５３】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が、所定領域に低温の気体を吹き付けることにより研磨パッドを冷却すると、所定領域を簡易に冷却できる。
【０２５４】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が、所定領域に低温の固体を接触させることにより研磨パッドを冷却すると、低温の固体の底面の大きさを調整することにより、冷却する範囲を容易に調整できる。
【０２５５】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が低温固体接触手段である場合、低温の固体の内部に、低温の流体が流通する配管が設けられていると、低温の固体の温度を速やかに降温することができると共に低温の固体の温度調節が容易になる。
【０２５６】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が低温固体接触手段である場合、金属よりなる低温の固体の表面における研磨パッドの表面と接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていると、低温の固体が酸性又はアルカリ性の研磨剤によって腐食される事態を回避できる。
【０２５７】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が低温研磨剤供給管であると、研磨剤供給管から低温の研磨剤を所定領域に供給することにより所定領域を冷却するため、新たな設備を設けることなく簡易に冷却できる。
【０２５８】
第５の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が、研磨剤供給管とは別個に設けられ、低温の研磨剤を第３の領域に供給する低温研磨剤供給管であると、第１の領域には通常の研磨剤供給管から研磨剤が供給されるので、研磨パッドの表面の全体に亘って研磨剤を供給することができる。
【０２５９】
第６の研磨装置が、研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを弱くする一方、研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを強くする冷却手段制御装置を備えていると、研磨の継続に伴って研磨パッドの表面温度が上昇し、やがて温度上昇は飽和するが、研磨パッドの表面温度の上昇が飽和した段階で、研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを制御することにより、研磨パッドの表面温度をより均一にできるので、研磨速度のばらつきを一層低減できる。
【０２６０】
第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が低温気体噴射手段であり、冷却手段制御装置が、低温気体噴射手段への低温気体の供給量、低温気体噴射手段に供給する低温気体の温度、低温気体噴射手段の研磨パッドの表面からの距離又は低温気体噴射手段による低温気体の吹き付け時間を制御すると、研磨パッドに対する冷却の程度を制御することができる。
【０２６１】
第６の研磨装置が冷却手段制御装置を備え、該冷却手段制御装置が、低温の固体の内部に設けられた配管に供給する低温の流体の温度又は流量を制御すると、研磨パッドに対する冷却の程度を制御することができる。
【０２６２】
第３又は第６の研磨装置において、研磨パッドの半径方向に配置され、研磨パッドの表面の一点の温度を非接触により測定する複数の放射温度計により、研磨パッドの表面温度を測定すると、研磨パッドの表面温度を的確に測定することができる。
【０２６３】
第３又は第６の研磨装置において、研磨パッドの表面温度を非接触により２次元で測定する温度計測用カメラにより、研磨パッドの表面温度を測定すると、研磨パッドの表面温度を的確に測定することができる。
【０２６４】
第３又は第６の研磨装置において、温度測定手段が、接触領域における研磨パッドの回転に伴って被研磨面が接する直後の領域の温度を測定すると、研磨パッドの表面温度が研磨後の時間経過につれて下降して正確な表面温度が測定できなくなる事態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図２】 （ａ）は前記第１の実施形態に係る研磨装置におけるランプの第１の配置例を示す平面図であり、（ｂ）は前記第１の実施形態に係る研磨装置におけるランプの第２の配置例を示す平面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図４】 前記第１の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図６】 前記第２の実施形態に係る研磨装置におけるレーザー装置の配置例を示す平面図である。
【図７】 本発明の第２の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図８】 前記第２の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図９】 本発明の第３の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図１０】 （ａ）は前記第３の実施形態に係る研磨装置における気体ブロー管の第１の配置例を示す平面図であり、（ｂ）は前記第３の実施形態に係る研磨装置における気体ブロー管の第２の配置例を示す平面図である。
【図１１】 本発明の第３の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図１２】 前記第３の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図１３】 本発明の第４の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図１４】 前記第４の実施形態に係る研磨装置における高温の固体の配置例を示す平面図である。
【図１５】 本発明の第４の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図１６】 前記第４の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図１７】 本発明の第５の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図１８】 （ａ）は前記第５の実施形態に係る研磨装置における加圧用固体の配置例を示す平面図である。（ｂ）及び（ｃ）は前記第５の実施形態に係る研磨装置における加圧用固体の底面形状を示す図である。
【図１９】 本発明の第５の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図２０】 前記第５の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図２１】 本発明の第６の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図２２】 前記第６の実施形態に係る研磨装置における高温研磨剤供給管及び低温研磨剤供給管の配置を示す平面図である。
【図２３】 本発明の第６の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図２４】 前記第６の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図２５】 従来の研磨装置の斜視図である。
【図２６】 従来の研磨装置において基板を研磨パッドに押し付ける第１の方法を示す断面図である。
【図２７】 従来の研磨装置において基板を研磨パッドに押し付ける第２の方法を示す断面図である。
【図２８】 （ａ）は被研磨面における基板の中心からの距離と研磨速度の偏差の度合いとの関係を示す特性図であり、（ｂ）は研磨パッドにおける回転中心からの距離と研磨パッドの表面温度の差との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１ 定盤
１２ 研磨パッド
１３ 基板
１４ キャリアー
１５ 研磨剤
１６ 研磨剤供給管
２０ ランプ
２１ 温度測定用カメラ
２２ コンピュータ
２３ 電圧変換部
３０Ａ、３０Ｂ レーザー装置
３１ 駆動装置
３２ 温度測定用カメラ
３３ コンピュータ
４０ 気体ブロー管
４１ 温度測定用カメラ
４２ コンピュータ
４３ 流量調節バルブ
５０Ａ、５０Ｂ 高温の固体
５１ 駆動装置
５２ 温度測定用カメラ
５３ コンピュータ
６０、６０Ａ、６０Ｂ 加圧用固体
６１ 駆動装置
６２ 温度測定用カメラ
６３ コンピュータ
６５ 加圧エア供給部
７０Ａ、７０Ｃ 高温研磨剤供給管
７０Ｂ 低温研磨剤供給管
７１ 温度測定用カメラ
７２ コンピュータ
７３ 流量調節バルブ
【発明の属する分野】
本発明は、半導体製造プロセスにおける化学機械研磨工程において用いられる研磨方法及び研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、被研磨基板としての半導体基板上に堆積された絶縁膜の平坦化工程や埋め込み配線の形成工程等は化学機械研磨（ＣＭＰ）法を採用するのが一般的となってきており、該化学機械研磨法には次に説明するような研磨装置が用いられている。
【０００３】
以下、従来例に係る研磨装置及び研磨方法について図２５を参照しながら説明する。図２５に示すように、回転可能な平らな剛体よりなる定盤１１の上に研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持するキャリアー１４と、研磨パッド１２の中心付近上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０００４】
研磨方法としては、定盤１１を回転させると共に、研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を研磨パッド１２の上に供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける。
【０００５】
図２６に示すように、キャリアー１４の下面には凹部１７が設けられ、該凹部１７の天井面には弾性体よりなるバッキングパッド１８が取り付けられており、キャリア１４はバッキングパッド１８を介して基板１３を研磨パッド１２に押し付ける。これにより、基板１３の研磨速度の面内均一性を図る試みがなされている。この場合、基板１３上の任意の点における研磨速度Ｐｒは、Ｐｒｅｓｔｏｎの式であるＰｒ＝ｋｐ×Ｖｔで表わされる。ここに、ｐは研磨圧力、Ｖは相対速度、ｔは研磨時間、ｋは係数である。
【０００６】
ところが、バッキングパッド１８を介して基板１３を研磨パッド１２に押し付ける方法では、研磨圧力ｐを基板１３の面内において一定にすることが難しいため、研磨速度Ｐｒの面内均一性が得られないという問題がある。
【０００７】
そこで、図２７に示すように、キャリアー１４の凹部１７の周縁部にシール材１９を設けると共に、キャリアー１４の回転軸１４ａの内部に形成された加圧エア供給路から加圧エアを凹部１７に供給することにより、基板１３を加圧エアによって研磨パッド１２に押し付ける方法が提案されている。この方法によると、研磨圧力ｐを基板１３の面内において一定にできるため、研磨速度Ｐｒを基板１３の面内において均一にすることができる。
【０００８】
本件発明者らが、後者のエア加圧方式によって、基板１３に堆積された酸化膜に対して実際に研磨を行なったところ、酸化膜の研磨速度の面内均一性及び安定性は前者のバッキングパッド加圧方式に比べて向上した。この場合、定盤１１の回転速度とキャリアー１４の回転速度とを同方向で等しくすると、前記のＰｒｅｓｔｏｎの式において、相対速度Ｖが一定になるので、酸化膜の研磨速度の面内均一性が一層向上することも確認できた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タングステン等の金属膜を研磨する場合には、エア加圧方式でも、金属膜の研磨速度の面内均一性が得られないという問題に直面した。すなわち、定盤１１の回転速度とキャリアー１４の回転速度とを同方向で等しくして相対速度Ｖを一定にしても、金属膜の研磨速度の面内均一性が得られなかった。この場合、基板１３の被研磨面における研磨パッド１２の回転中心から近い領域及び遠い領域では研磨速度が小さく、基板１３の被研磨面における研磨パッド１２の回転中心から中間の領域では研磨速度が大きくなるという研磨速度のばらつき現象が確認された。また、酸化膜の研磨速度の面内均一性について詳細に検討してみると、金属膜ほどではないが、やはり、金属膜の場合と同様に研磨速度のばらつきが確認された。
【００１０】
前記に鑑み、本発明は、基板の被研磨面における研磨速度のばらつきを低減することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本件発明者らは、タングステンの研磨中において、研磨パッドの表面温度を測定したところ、研磨パッドにおける基板との接触領域において研磨パッドの表面温度が均一でないことに気がついた。すなわち、研磨パッドにおける回転中心から近い領域（第１の領域）及び遠い領域（第２の領域）では表面温度が相対的に低く、研磨パッドにおける第１の領域と第２の領域との間の第３の領域では表面温度が相対的に高いことに気がついた。これは、研磨パッドにおける回転中心から近い領域及び遠い領域は基板との接触時間が短いために研磨パッドの表面温度が相対的に低く、研磨パッドにおける回転中心から近い領域と遠い領域との間の中間の領域は基板との接触時間が長いために研磨パッドの表面温度が相対的に高いためと考えられる。
【００１２】
図２８（ａ）は、硝酸鉄を酸化剤として含む研磨剤を使用してエア加圧方式によってタングステンよりなる金属膜を研磨した場合における、測定部位の基板の中心からの距離と研磨速度の偏差の度合いとの間の関係を示している。ここに、研磨速度の偏差の度合いは、（測定部位における研磨速度−平均研磨速度）／（平均研磨速度）で定義する。この場合、エア加圧方式では、基板の周縁部においては圧力が増大するため、研磨速度の測定は基板の周端部から１５ｍｍ内側の領域で行なった。図２８（ａ）から分かるように、基板の中心部の研磨速度は平均研磨速度よりも速く、基板の周縁部の研磨速度は平均研磨速度よりも遅い。
【００１３】
図２８（ｂ）は、前記と同様、エア加圧方式によりタングステンよりなる金属膜を研磨した場合における、測定部位の研磨パッドの回転中心からの距離と研磨パッドの表面温度の差との間の関係を示している。この場合、表面温度の差は、研磨パッドの表面における研磨パッドの回転中心から最も近い部位に対する温度差を表わしている。また、研磨パッドの表面温度は、研磨開始後の時間の経過に伴って上昇し（Ｂ領域はＡ領域及びＣ領域よりも温度上昇率は大きい）、その後、定盤の冷却効果により一定となる（Ｂ領域は相対的に高い温度で一定になり、Ａ領域及びＣ領域は相対的に低い温度で一定になる）が、図２８（ｂ）に示す測定結果は、研磨パッドの表面温度が安定した状態で測定したものである。
【００１４】
図２８（ｂ）から分かるように、研磨パッドの基板との接触領域における研磨パッドの回転中心から中間の距離の領域（Ｂ領域）の表面温度は、研磨パッドの基板との接触領域における研磨パッドの回転中心から近い領域（Ａ領域）及び遠い領域（Ｃ領域）の表面温度に比べて高く、表面温度の差は約７℃であった。このように研磨パッドの表面温度に差が生じる理由は、研磨パッドの基板との接触領域における研磨パッドの回転中心から近い領域であるＡ領域及び遠い領域であるＣ領域においては、研磨パッドの回転に伴って基板と接触する時間が短いのに対して、研磨パッドの基板との接触領域における研磨パッドの回転中心から中間の距離にあるＢの領域は、研磨パッドの回転に伴って基板と接触する時間が長いために、摩擦熱の蓄積が大きくなって表面温度が大きく上昇するためである。図２８（ｂ）においては、研磨パッドの表面温度は、Ａ領域とＣ領域とで異なっているが、基板は回転しているため、つまり基板の周縁部はＡ領域にもＣ領域にも接しているために平均化される。このため、図２８（ａ）に示す研磨速度の偏差の度合いは基板の中心に対して対称となっている。
【００１５】
図２８（ａ）に示す関係と図２８（ｂ）に示す関係とから、研磨パッドの表面温度が高い領域においては金属膜の研磨速度が大きく、研磨パッドの表面温度が低い領域においては金属膜の研磨速度が小さいということが分かる。これは、研磨パッドの表面温度が高いほど化学反応が促進され、研磨速度が増大するためである。タングステンを研磨する場合では、一般にタングステンを硝酸鉄やヨウ素酸カリウムや過酸化水素等で酸化させ、この酸化タングステンをアルミナ粒子等の研磨粒子によって除去することで研磨が進行すると言われているが、温度が高いほど、酸化能力が増大して研磨速度も増大する。従って、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域の表面温度のばらつきを低減すると、金属膜の研磨速度のばらつきも低減できるということになる。
【００１６】
また、研磨パッドの表面温度のばらつきと被研磨面の研磨速度のばらつきとの関係は、金属膜に対する研磨時において顕著に現われるが、酸化膜に対する研磨時においても現われた。
【００１７】
本件発明は、半導体基板の研磨速度のばらつきは研磨パッドの表面温度のばらつきに起因することを見出し、該知見に基づいてなされたものであって、第１の発明は、被研磨面の研磨速度が遅い領域が接する研磨パッドの領域を加熱したり、被研磨面の研磨速度が速い領域が接する研磨パッドの領域を冷却したりするものであり、第２の発明は、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域のうち研磨パッドの回転中心から近い距離又は遠い距離の領域を加熱したり、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域のうち研磨パッドの回転中心から中間の距離にある領域を冷却したりするものであり、第３の発明は、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域における表面温度が低い領域を加熱したり、研磨パッドにおける基板と接触する接触領域における表面温度が高い領域を冷却したりするものである。
【００１８】
本発明に係る第１の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備えている構成である。
【００１９】
第１の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する研磨パッドの所定領域を加熱するため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００２０】
本発明に係る第２の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備えている構成である。
【００２１】
第２の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域、つまり、研磨パッドの回転中心から近いか又は遠いために被研磨面との接触時間が短くなって表面温度が相対的に低い領域を加熱するので、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００２２】
本発明に係る第３の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の表面温度を測定し、前記接触領域のうち前記研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備えている構成である。
【００２３】
第３の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域の表面温度を測定し、研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域、つまり、研磨速度が相対的に遅い領域が接する研磨パッドの領域を加熱するため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００２４】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーを照射することにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２５】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の気体を吹き付けることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２６】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の固体を接触させることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２７】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２８】
第１〜第３の研磨方法において、前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の研磨剤を供給することにより前記所定領域を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００２９】
本発明に係る第４の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する領域を冷却する研磨パッド冷却工程を備えている構成である。
【００３０】
第４の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する研磨パッドの所定領域を冷却するため、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００３１】
本発明に係る第５の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域を冷却する研磨パッド冷却工程を備えている構成である。
【００３２】
第５の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域、つまり、研磨パッドの回転中心から中間の距離にあるために被研磨面との接触時間が長くなって表面温度が高くなる領域を冷却するので、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００３３】
本発明に係る第６の研磨方法は、回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法を対象とし、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の表面温度を測定し、前記接触領域のうち前記研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域を冷却する研磨パッド冷却工程を備えている構成である。
【００３４】
第６の研磨方法により、研磨パッドの表面における接触領域の表面温度を測定し、研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域、つまり、研磨速度が相対的に速い領域が接する研磨パッドの領域を冷却するため、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００３５】
第４〜第６の研磨方法において、前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の気体を吹き付けることにより前記所定領域を冷却する工程を含むことが好ましい。
【００３６】
第４〜第６の研磨方法において、前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の固体を接触させることにより前記所定領域を冷却する工程を含むことが好ましい。
【００３７】
第４〜第６の研磨方法において、前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の研磨剤を供給することにより前記所定領域を冷却する工程を含むことが好ましい。
【００３８】
本発明に係る第１の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段を備えている構成である。
【００３９】
第１の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する研磨パッドの所定領域は研磨パッド加熱手段により加熱されるため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００４０】
本発明に係る第２の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段を備えている構成である。
【００４１】
第２の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域、つまり、研磨パッドの回転中心から近いか又は遠いために被研磨面との接触時間が短くなって表面温度が相対的に低い領域は研磨パッド加熱手段により加熱されるため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００４２】
本発明に係る第３の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の温度を測定する温度測定手段と、前記接触領域のうち前記温度測定手段が測定した前記研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段とを備えている構成である。
【００４３】
第３の研磨装置により、温度測定手段により研磨パッドの表面における接触領域の表面温度を測定し、研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域、つまり、研磨速度が相対的に遅い領域が接する研磨パッドの領域は研磨パッド加熱手段により加熱されるため、加熱された領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなる。
【００４４】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの半径方向に複数個並設されていることが好ましい。
【００４５】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていることが好ましい。
【００４６】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの接触領域における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直前の領域を加熱するように設けられていることが好ましい。
【００４７】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーよりなるエネルギーを照射するエネルギー照射手段であることが好ましい。
【００４８】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の気体を吹き付ける高温気体噴射手段であることが好ましい。
【００４９】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の固体を接触させる高温固体接触手段であることが好ましい。
【００５０】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段である場合、前記高温の固体の内部には電熱線が設けられていることが好ましい。
【００５１】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段である場合、前記高温の固体の内部には、高温の流体が流通する配管が設けられていることが好ま しい。
【００５２】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段である場合、前記高温の固体は金属よりなり、前記高温の固体の表面における前記研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることが好ましい。
【００５３】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させる加圧用固体押圧手段であることが好ましい。
【００５４】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、前記加圧用固体押圧手段は、加圧流体により前記加圧用固体を前記所定領域に押し付けることが好ましい。
【００５５】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、前記加圧用固体の表面における前記研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることが好ましい。
【００５６】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、前記加圧用固体における前記研磨パッドと接触する部分は前記基板に堆積された被研磨膜と同じ材質により形成されていることが好ましい。
【００５７】
第１〜第３の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨剤供給管から高温の研磨剤を前記所定領域に供給する高温研磨剤供給手段であることが好ましい。
【００５８】
第２の研磨装置において、前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨剤供給管とは別個に設けられ、高温の研磨剤を前記第２の領域に供給する高温研磨剤供給管であることが好ましい。
【００５９】
第３の研磨装置は、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには前記研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを弱くする一方、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには前記研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを強くする加熱手段制御装置をさらに備えていることが好ましい。
【００６０】
第３の研磨装置が前記加熱手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーよりなるエネルギーを照射するエネルギー照射手段であり、前記加熱手段制御装置は、前記エネルギー照射手段に供給される電圧若しくは電流、前記エネルギー照射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記エネルギー照射手段によるエネルギー照射時間を制御することが好ましい。
【００６１】
第３の研磨装置が前記加熱手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の気体を吹き付ける高温気体噴射手段であり、前記加熱手段制御装置は、前記高温気体噴射手段への高温気体の供給量、前記高温気体噴射手段に供給する高温気体の温度、前記高温気体噴射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記高温気体噴射手段による高温気体の吹き付け時間を制御することが好ましい。
【００６２】
第３の研磨装置が前記加熱手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に、内部に電熱線を有する高温の固体を接触させる高温固体接触手段であり、前記加熱手段制御装置は、前記高温の固体の電熱線に印加する電圧若しくは電流の大きさ又は印加時間を制御することが好ましい。
【００６３】
第３の研磨装置が前記加熱手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に、内部に高温の流体が流通する配管を有する高温の固体を接触させる高温固体接触手段であり、前記加熱手段制御装置は、前記配管に供給する高温の流体の温度又は流量を制御することが好ましい。
【００６４】
本発明に係る第４の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段を備えている構成である。
【００６５】
第４の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する研磨パッドの所定領域は研磨パッド冷却手段により冷却されるため、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００６６】
本発明に係る第５の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段を備えている構成である。
【００６７】
第５の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域のうち、研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域、つまり、研磨パッドの回転中心から中間の距離にあるために被研磨面との接触時間が長くなって表面温度が高くなる領域は研磨パッド冷却手段により冷却されるので、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００６８】
本発明に係る第６の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の温度を測定する温度測定手段と、前記接触領域のうち前記温度測定手段が測定した前記研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段とを備えている構成である。
【００６９】
第６の研磨装置により、研磨パッドの表面における接触領域の表面温度を温度測定手段により測定し、研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域、つまり、研磨速度が相対的に速い領域が接する研磨パッドの領域は研磨パッド冷却手段により冷却されるため、冷却された領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなる。
【００７０】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていることが好ましい。
【００７１】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨パッドの接触領域における前記研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直前の領域を冷却するように設けられていることが好ましい。
【００７２】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の気体を吹き付ける低温気体噴射手段であることが好ましい。
【００７３】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の固体を接触させる低温固体接触手段であることが好ましい。
【００７４】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段が前記低温固体接触手段である場合、前記低温の固体の内部には、低温の流体が流通する配管が設けられていることが好ましい。
【００７５】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段が前記低温固体接触手段である場合、前記低温の固体は金属よりなり、前記低温の固体の表面における前記研磨パッドの表面と接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることが好ましい。
【００７６】
第４〜第６の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨剤供給管から低温の研磨剤を前記所定領域に供給する低温研磨剤供給手段であることが好ましい。
【００７７】
第５の研磨装置において、前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨剤供給管とは別個に設けられ、低温の研磨剤を前記第３の領域に供給する低温研磨剤供給管であることが好ましい。
【００７８】
第６の研磨装置は、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには前記研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを弱くする一方、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには前記研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを強くする冷却手段制御装置をさらに備えていることが好ましい。
【００７９】
第６の研磨装置が前記冷却手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の気体を吹き付ける低温気体噴射手段であり、前記冷却手段制御装置は、前記低温気体噴射手段への低温気体の供給量、前記低温気体噴射手段に供給する低温気体の温度、前記低温気体噴射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記低温気体噴射手段による低温気体の吹き付け時間を制御することが好ましい。
【００８０】
第６の研磨装置が前記冷却手段制御装置をさらに備えている場合、前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に、内部に低温の流体が流通する配管を有する低温の固体を接触させる高温固体接触手段であり、前記冷却手段制御装置は、前記配管に供給する低温の流体の温度又は流量を制御することが好ましい。
【００８１】
第３又は第６の研磨装置において、前記温度測定手段は、前記研磨パッドの半径方向に配置され、前記研磨パッドの表面の一点の温度を非接触により測定する複数の放射温度計であることが好ましい。
【００８２】
第３又は第６の研磨装置において、前記温度測定手段は、前記研磨パッドの表面温度を非接触により２次元で測定する温度計測用カメラであることが好ましい。
【００８３】
第３又は第６の研磨装置において、前記温度測定手段は、前記接触領域における前記研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直後の領域の温度を測定することが好ましい。
【００８４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【００８５】
図１は第１の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図１に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【００８６】
第１の実施形態の特徴として、研磨パッド１２におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側の上方に、可視光や赤外光等を研磨パッド１２の表面に部分的に照射して研磨パッド１２の表面を部分的に加熱する例えば２つのランプ２０が設けられている。ランプ２０としては、出力が大きく、照射スポット径が小さく且つ体積の小さいものが好ましい。その理由は、出力の大きい方が研磨パッド１２の表面温度を速やかに上昇でき、照射スポットが小さくて体積の小さい方が研磨パッド１２の表面に対する照射領域をより正確に制御できるためである。
【００８７】
図２（ａ）はランプ２０の第１の配置例を示している。図２（ａ）に示すように、ランプ２０は、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなる領域であるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）を加熱できるように配置されている一方、研磨パッド１２の表面温度が相対的に高くなる領域であるＢ領域（第３の領域）には配置されていない。また、ランプ２０により加熱された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、ランプ２０は基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【００８８】
図２（ｂ）はランプ２０の第２の配置例を示している。第２の配置例に使用される複数のランプ２０の照射強度はすべて等しい。研磨パッド１２の表面温度は、Ａ領域及びＣ領域で最も低くてＢ領域に向かって徐々に高くなるため、Ａ領域及びＣ領域の近傍には多数のランプ２０を配置し、Ｂ領域に向かうにつれてランプ２０の数を徐々に減らしている。また、Ｃ領域においてはＡ領域よりもランプ２０の数が多い。これはＣ領域の方が研磨パッド１２の回転半径が大きい（すなわちＣ領域はＡ領域よりも円周が長い）ために、表面温度が上昇し難いためである。
【００８９】
尚、第２の配置例では、照射強度の等しいランプ２０を配置したが、これに代えて、照射強度が異なるランプ２０を配置してもよい。このようにすると、研磨パッド１２の上における同じ半径の領域に配置するランプ２０の数を適宜変えることができる。
【００９０】
また、ランプ２０の研磨パッド１２の表面への照射スポットが小さい方が表面温度のばらつきに対する制御性が向上することは前述したが、ランプ２０の光の広がりを抑制することなくそのまま利用してもよい。すなわち、Ａ領域及びＣ領域を照射すると、Ａ領域からＢ領域にかけての領域及びＣ領域からＢ領域にかけての領域にも徐々に弱くなった光が照射されるので、表面温度のばらつきを抑制することができる。
【００９１】
さらに、ランプ２０による光の照射に代えて、研磨パッド１２又は研磨パッド１２上の研磨剤１５に熱エネルギーを与えるような電磁波を照射してもよい。
【００９２】
（第１の実施形態の変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【００９３】
図３は第１の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【００９４】
第１の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づきランプ２０の照射強度を自動制御するランプ制御装置を備えている。ランプ制御装置は、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ２１と、該温度測定用カメラ２１からの温度信号の入力を受け、入力された温度信号に基づきランプ２０の照射強度を調整する照射強度信号を出力するコンピュータ２２と、該コンピュータ２２からの照射強度信号に基づきランプ２０への供給電圧を調整する電圧変換部２３とを有している。尚、図３において、破線は温度測定用カメラ２１が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【００９５】
図４は、温度測定用カメラ２１による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図４に示すように、温度測定用カメラ２１は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【００９６】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ２２に出力するようにしてもよい。
【００９７】
また、図示は省略したが、ランプ制御装置に、コンピュータ２２から送られてくる信号に基づき、ランプ２０を研磨パッド１２の半径方向に移動させる駆動手段を設けてもよい。このようにすると、ランプ２０の固定時には十分に照射できなかった研磨パッド１２の表面におけるランプ２０同士の間の領域、例えば図２（ｂ）における、Ｃ領域に配置されたランプ２０の照射部分とその内側に配置されたランプ２０の照射部分との間の領域をも確実に加熱できるので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層抑制できると共にランプ２０の数を低減することができる。
【００９８】
以下、第１の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【００９９】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１００】
研磨工程において、図１に示した第１の実施形態に係る研磨装置を用いて、図２（ａ）に示す第１の配置例又は図２（ｂ）に示す第２の配置例に基づいて配置されたランプ２０の光を、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）に照射して研磨パッド１２のＡ領域及びＣ領域を加熱しながら、基板１３の被研磨面を研磨する。ランプ２０によりＡ領域及びＣ領域を照射するタイミングは、研磨の開始と同時にランプ照射を始めると共に研磨終了までランプ照射を継続する方法、又は、研磨の開始前にランプ照射を始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了までランプ照射を継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、ランプ照射により研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１０１】
研磨工程において、第１の実施形態に係る研磨装置に代えて、図３に示した第１の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ２１により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく照射強度信号をコンピュータ２２から電圧変換部２３に出力して、表面温度が比較的低い領域を加熱するランプ２０の照射強度を大きくする一方、表面温度が比較的高い領域を加熱するランプ２０の照射強度を小さくする。このようにすると、研磨パッド１２の表面温度が一層均一になるので、基板１３の研磨速度が均一になる。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定とランプ２０の照射強度の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度はより一層均一になる。尚、ランプ２０の照射強度を大きくする代わりに、ランプ２０を研磨パッド１２に近づけ、また、ランプ２０の照射強度を小さくする代わりに、ランプ２０を研磨パッド１２から遠ざけるようにしてもよい。
【０１０２】
ランプ２０による研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による照射強度の制御（ランプに供給する電圧又は電流の制御）を行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第１の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、照射強度制御装置によりランプ２０の照射を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０１０３】
尚、前述したランプ２０の照射強度の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が遅い部分と対応する研磨パッド１２の領域にランプ２０を照射することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減することもできる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１０５】
図５は第２の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図５に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０１０６】
第２の実施形態の特徴として、研磨パッド１２におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側の上方に、レーザービームを研磨パッド１２の表面に部分的に照射して研磨パッド１２の表面を部分的に加熱する例えば２つのレーザー装置３０Ａ、３０Ｂが設けられている。レーザービームは広がらないため照射スポット径が小さいと共にエネルギー密度が大きいので、研磨パッド１２の表面温度を精度良く制御できる。レーザー装置３０Ａ、３０Ｂとしては、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザー又はガラスレーザー等を出射する固体レーザー装置、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー又はヘリウムネオンレーザー等を出射するガスレーザー装置、半導体レーザーを出射する半導体レーザー装置等を用いることができ、出力及び発振源のサイズ等を考慮して最適なレーザー装置を使用することが好ましい。
【０１０７】
図６はレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの配置例を示しており、図６に示すように、内側のレーザー装置３０Ａは研磨パッド１２の半径方向へＡ領域とＢ領域との間で移動可能に設けられ、外側のレーザー装置３０Ｂは研磨パッド１２の半径方向へＢ領域とＣ領域との間で移動可能に設けられている。また、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂにより加熱された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂは基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１０８】
尚、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂの数については、研磨パッド１２の半径方向に多数個が配置されていることが好ましい。その理由は、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂから出射されるレーザービームはスポット径が小さいため、１つのレーザー装置３０Ａ、３０Ｂにより温度を制御できる領域は狭い。従って、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂを研磨パッド１２の半径方向に多数個配置しておくと、研磨パッド１２の表面温度をより均一にすることができる。
【０１０９】
（第２の実施形態の変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１１０】
図７は第２の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０１１１】
第２の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づきレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射を自動制御するレーザー制御装置を備えている。レーザー制御装置は、レーザー装置３０Ａ，３０Ｂを研磨パッド１２の半径方向に駆動させる駆動装置３１と、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ３２と、該温度測定用カメラ３２からの温度信号を受け、入力された温度信号に基づき駆動装置３１を駆動させるコンピュータ３３とを有している。図７において、破線は温度測定用カメラ３２が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０１１２】
図８は、温度測定用カメラ３２による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図８に示すように、温度測定用カメラ３２は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０１１３】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ３３に出力するようにしてもよい。
【０１１４】
また、図示は省略しているが、レーザー制御装置に、コンピュータ３３からの制御信号に基づいてレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射強度を制御する手段を設けておいてもよい。レーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射強度の制御方法としては、研磨パッド１２の表面温度のばらつきが低減してきた段階でレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射強度を弱くし、研磨パッド１２の表面温度が均一になった段階でレーザー装置３０Ａ、３０Ｂからのレーザー照射をオフする方法を採ることができる。
【０１１５】
さらに、レーザー制御装置に、コンピュータ３３からの制御信号に基づいてレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射方向を変化させる照射方向制御手段を設けたり、又は、コンピュータ３３からの制御信号に基づいて、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂから出射されるレーザービームを反射して所望の方向を照射するミラー装置を設けたりしてもよい。
【０１１６】
以下、第２の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０１１７】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１１８】
研磨工程において、図５に示した第２の実施形態に係る研磨装置を用いて、図６に示す配置例に基づいて配置されたレーザー装置３０Ａ、３０Ｂからのレーザービームを、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）に照射して研磨パッド１２のＡ領域及びＣ領域を加熱しながら、基板１３の被研磨面を研磨する。レーザー装置３０Ａ、３０ＢによりレーザービームをＡ領域及びＣ領域を照射するタイミングは、研磨の開始と同時にレーザー照射を始めると共に研磨終了までレーザー照射を継続する方法、又は、研磨の開始前にレーザー照射を始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了までレーザー照射を継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、レーザー照射により研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１１９】
研磨工程において、第２の実施形態に係る研磨装置に代えて、図７に示した第２の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ３１により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく駆動信号をコンピュータ３３から駆動装置３１に出力して、レーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射位置を制御する。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定とレーザ装置３０Ａ、３０Ｂによる加熱の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度はより一層均一になる。
【０１２０】
レーザー装置３０Ａ、３０Ｂによる研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による照射位置の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第２の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、レーザー制御装置によりレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０１２１】
尚、レーザー制御装置により、コンピュータ３３からの制御信号に基づいてレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射方向を変化させたり、又は、コンピュータ３３からの制御信号に基づいてレーザー装置３０Ａ、３０Ｂから出射されるレーザービームをミラー装置により反射させたりして、研磨パッド１２における表面温度が低い領域を加熱するようにしてもよい。
【０１２２】
また、前述したレーザー装置３０Ａ、３０Ｂの照射位置及び照射方向の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が遅い部分と対応する研磨パッド１２の領域にレーザー照射することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減することもできる。
【０１２３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１２４】
図９は第３の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図９に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０１２５】
第３の実施形態の特徴として、研磨パッド１２におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側の上方に、高温気体を研磨パッド１２の表面に噴射して研磨パッド１２の表面を部分的に加熱する例えば２本の気体ブロー管４０が設けられている。気体ブロー配管４０から噴射される高温の気体は化学的に安定なものであればよく、例えば高温の空気が挙げられる。気体ブロー管４０の噴射口の径は、研磨パッド１２の表面温度を精度良く制御するために小さい方が好ましい。
【０１２６】
図１０（ａ）は、気体ブロー管４０の第１の配置例を示している。図１０（ａ）に示すように、気体ブロー管４０は、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第３の領域）を加熱できるように配置されている一方、研磨パッド１２の表面温度が相対的に高くなるＢ領域（第３の領域）には配置されていない。また、気体ブロー管４０により加熱された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、気体ブロー管４０は基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１２７】
図１０（ｂ）は、気体ブロー管４０の第２の配置例を示している。第２の配置例に使用される複数の気体ブロー管４０からブローされる高温気体の流量及び温度は全て等しい。研磨パッド１２の表面温度は、Ａ領域及びＣ領域で最も低くてＢ領域に向かって徐々に高くなるため、Ａ領域及びＣ領域には多数の気体ブロー管４０を配置し、Ｂ領域に向かうにつれて気体ブロー管４０の数を徐々に減らしている。また、Ｃ領域においてはＡ領域よりも気体ブロー管４０の数が多い。これはＣ領域の方が研磨パッド１２の回転半径が大きいために、表面温度が上昇し難いためである。
【０１２８】
尚、第２の配置例では、高温気体の流量及び温度が等しい気体ブロー管４０を配置したが、これに代えて、高温気体の流量又は温度が異なる気体ブロー管４０を配置してもよい。このようにすると、研磨パッド１２の上における同じ半径の領域に配置する気体ブロー管４０の数を適宜変えることができる。
【０１２９】
（第３の実施形態の変形例）
以下、本発明の第３の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１３０】
図１１は第３の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０１３１】
第３の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づき気体ブロー管４０の噴射強度を自動制御する気体ブロー制御装置を備えている。気体ブロー制御装置は、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ４１と、該温度測定用カメラ４１からの温度信号の入力を受け、入力された温度信号に基づき気体ブロー管４０に高温気体の流量を調整する流量信号を出力するコンピュータ４２と、該コンピュータ４２からの流量信号に基づき気体ブロー管４０への高温気体の流量を調整する流量調節バルブ４３とを有している。尚、図１１において、破線は温度測定用カメラ４１が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０１３２】
図１２は、温度測定用カメラ４１による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図１２に示すように、温度測定用カメラ４１は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０１３３】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ４２に出力するようにしてもよい。
【０１３４】
また、気体ブロー制御装置に、流量調節バルブ４３を設ける代わりに、気体ブロー管４０に設けられているブロー用ファンの回転数を変化させて、気体ブロー管４０からブローされる高温気体の流量を制御する手段を設けてもよい。
【０１３５】
また、図示は省略したが、気体ブロー制御装置に、コンピュータ４２からの信号に基づき気体ブロー管４０からブローされる高温気体の温度を制御する手段を設けておくと、研磨パッド１２の表面温度を一層精度良く制御できる。
【０１３６】
また、図示は省略したが、気体ブロー制御装置に、コンピュータ４２から送られてくる信号に基づき、気体ブロー管４０を研磨パッド１２の半径方向に移動させる手段を設けてもよい。このようにすると、気体ブロー管４０の固定時には十分にブローできなかった研磨パッド１２の表面における気体ブロー管４０同士の間の領域、例えば図１０（ｂ）における、Ｃ領域に配置された気体ブロー管４０の噴射部分とその内側に配置された気体ブロー管４０の噴射部分との間の領域をも確実に加熱できるため、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層抑制できると共に気体ブロー管４０の数を低減することができる。また、気体ブロー制御装置に、コンピュータ４２から送られてくる信号に基づき、気体ブロー管４０を研磨パッド１２に近づけたり又は研磨パッド１２から遠ざけたりする手段を設けてもよい。
【０１３７】
以下、第３の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０１３８】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１３９】
研磨工程において、図９に示した第３の実施形態に係る研磨装置を用いて、図１０（ａ）に示す第１の配置例又は図１０（ｂ）に示す第２の配置例に基づいて配置された気体ブロー管４０からの高温気体を、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）に噴射して研磨パッド１２のＡ領域及びＣ領域を加熱しながら、基板１３の被研磨面を研磨する。気体ブロー管４０により高温気体をＡ領域及びＣ領域に噴射するタイミングは、研磨の開始と同時に高温気体のブローを始めると共に研磨終了までブローを継続する方法、又は、研磨の開始前に高温気体のブローを始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了までブローを継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、高温気体のブローにより研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１４０】
研磨工程において、第３の実施形態に係る研磨装置に代えて、図１１に示した第３の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ４１により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく流量信号をコンピュータ４２から流量調節バルブ４３に出力して、表面温度が比較的低い領域を加熱する気体ブロー管４０からの高温気体の流量を大きくする一方、表面温度が比較的高い領域を加熱する気体ブロー管４０からの流量を小さくする。このようにすると、研磨パッド１２の表面温度が精度良く均一になるので、基板１３の研磨速度がより均一になる。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定と高温気体の流量の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度をより一層均一にすることができる。
【０１４１】
気体ブロー管４０による研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による流量の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第３の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、気体ブロー制御装置により気体ブロー管４０からの高温気体の流量を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０１４２】
尚、研磨パッド１２の表面温度の制御方法としては、気体ブロー管４０からブローされる高温気体の流量の変化に代えて、気体ブロー管４０から供給される高温気体のブロー位置（研磨パッド１２の半径方向の位置又は研磨パッド１２との距離）の変化によって行なってもよい。
【０１４３】
尚、前述した気体ブロー管４０からの高温気体の流量の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が遅い部分と対応する研磨パッド１２の領域に気体ブロー管４０から高温気体を噴射することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減することもできる。
【０１４４】
また、前記の説明は、気体ブロー管４０から高温気体をブローされる場合について説明したが、これに代えて、気体ブロー管４０から低温気体をブローするようにしてもよい。これは、研磨パッド１２の表面を加熱する代わりに冷却することにより、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減するものであって、高温気体がブローされる領域と逆の領域、つまりＢ領域（第３の領域）に低温気体をブローする。
【０１４５】
さらに、高温の気体を噴射する高温気体ブロー管と低温の気体を噴射する低温気体ブロー管４０とを配置しておき、研磨パッド１２の表面温度の高いＢ領域には低温の気体をブローすると共に、研磨パッド１２の表面温度の低いＡ領域及びＣ領域には高温の気体をブローするようにしてもよい。このようにすると、短時間で研磨パッド１２の表面温度を制御できる。
【０１４６】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１４７】
図１３は第４の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図１３に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０１４８】
第４の実施形態の特徴として、研磨パッド１２の上におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側には、研磨パッド１２の表面を部分的に加熱する２つの中空の直方体状の高温の固体５０Ａ、５０Ｂが設けられている。高温の固体５０Ａ、５０Ｂの内部には電熱線が配置されており、高温の固体５０Ａ、５０Ｂは電熱線によって加熱されて高温になる。高温の固体５０Ａ、５０Ｂを構成する材料としては、鉄や銅等の熱伝導性の良い金属が好ましい。また、高温の固体５０Ａ、５０Ｂは研磨パッド１２の表面に直接に接触するため、高温の固体５０Ａ、５０Ｂを構成する材料としては、酸性又はアルカリ性の研磨剤１５により化学的に反応しないものが好ましい。酸及びアルカリに対して耐性を有する材料としては、例えばテフロン（ポリテトラフルオロエチレン）が挙げられ、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの表面における少なくとも研磨剤１５に触れる部分にはテフロンをコーティングしておくことが好ましい。この場合、テフロンのコーティング層は研磨剤に含まれる研磨粒子により機械的に削られるので厚い方が好ましいが、テフロンは熱伝導性が良くない。従って、これらの事情を考慮して最適な厚さのコーティング層を設計することが好ましい。尚、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの表面に形成するコーティング層としては、テフロンのほかに、セラミック、ダイヤモンド又はシリコン等を挙げることができる。
【０１４９】
また、電熱線を高温の固体５０Ａ、５０Ｂの外部に設けておき、電熱線の熱を高温の固体５０Ａ、５０Ｂの内部に配置された金属部材に、例えば該金属部材と連結された他の金属部材を介して伝導してもよい。
【０１５０】
高温の固体５０Ａ、５０Ｂの大きさとしては、小さい方が研磨パッド１２の表面温度のばらつきを精度良く制御できる一方、大きい方が研磨パッド１２により多くの熱を伝搬する。従って、最適な大きさを選択することが好ましい。高温の固体５０Ａ、５０Ｂの形状は特に限定されない。
【０１５１】
高温の固体５０Ａ、５０Ｂを高温にする方法としては、電熱線に代えて、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの内部に高温の液体又は気体を直接に流通させたり、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの内部に、高温の液体又は気体が流通する配管を設けてもよい。
【０１５２】
図１４は高温の固体５０Ａ、５０Ｂの配置例を示しており、図１４に示すように、内側の高温の固体５０Ａは研磨パッド１２の半径方向へＡ領域とＢ領域との間で移動可能に設けられ、外側の高温の固体５０Ｂは研磨パッド１２の半径方向へＢ領域とＣ領域との間で移動可能に設けられている。また、高温の固体５０Ａ、５０Ｂにより加熱された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、高温の固体５０Ａ、５０Ｂは基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１５３】
高温の固体５０Ａ、５０Ｂの数については、特に限定されないが、１個の場合には短時間での温度制御が困難なため、２個又は３個以上が好ましい。
【０１５４】
（第４の実施形態の変形例）
以下、本発明の第４の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１５５】
図１５は第４の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０１５６】
第４の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づき高温の固体５０Ａ、５０Ｂによる加熱を自動制御する高温固体制御装置を備えている。高温固体制御装置は、高温の固体５０Ａ、５０Ｂを研磨パッド１２の半径方向に駆動させる駆動装置５１と、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ５２と、該温度測定用カメラ５２からの温度信号を受け、入力された温度信号に基づき駆動装置５１を駆動させるコンピュータ５３とを有している。図１５において、破線は温度測定用カメラ５２が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０１５７】
図１６は温度測定用カメラ５２による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図１６に示すように、温度測定用カメラ５２は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０１５８】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ５３に出力するようにしてもよい。
【０１５９】
また、図示は省略しているが、高温の固体制御装置に、コンピュータ５３からの制御信号に基づいて高温の固体５０Ａ、５０Ｂの温度を制御する手段を設けておいてもよい。高温の固体５０Ａ、５０Ｂの温度を制御する方法としては、研磨パッド１２の表面温度のばらつきが低減してきた段階で高温の固体５０Ａ、５０Ｂの温度を低くし、研磨パッド１２の表面温度が均一になった段階で高温の固体５０Ａ、５０Ｂに対する加熱をオフする方法を採ることができる。高温の固体５０Ａ、５０Ｂに対する加熱をオフする方法としては、高温の固体５０Ａ、５０Ｂを上下方向に移動可能に設けておき、高温の固体５０Ａ、５０Ｂを上方に移動して研磨パッド１２から離す方法が挙げられる。
【０１６０】
以下、第４の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０１６１】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給しながらキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１６２】
研磨工程において、図１３に示した第４の実施形態に係る研磨装置を用いて、図１４に示す配置例に基づいて配置された高温の固体５０Ａ、５０Ｂによって、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第３の領域）を加熱しながら、基板１２の被研磨面を研磨する。高温の固体５０Ａ、５０ＢによりＡ領域及びＣ領域を加熱するタイミングは、研磨の開始と同時に加熱を始めると共に研磨終了まで加熱を継続する方法、又は、研磨の開始前に加熱を始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了まで加熱を継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め高温の固体５０Ａ、５０Ｂにより加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１６３】
研磨工程において、第４の実施形態に係る研磨装置に代えて、図１５に示した第４の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ５２により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく駆動信号をコンピュータ５３から駆動装置５１に出力して、高温の固体５０Ａ、５０Ｂの接触位置を制御する。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定と高温の固体５０Ａ、５０Ｂの接触位置の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度をより均一にすることができる。
【０１６４】
高温の固体５０Ａ、５０Ｂによる研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による加熱位置の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第４の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、高温固体制御装置により高温の固体５０Ａ、５０Ｂの加熱位置を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０１６５】
尚、前述した高温の固体５０Ａ、５０Ｂによる加熱位置の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が遅い部分と対応する研磨パッド１２の領域を加熱することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減してもよい。
【０１６６】
また、前記の説明は、高温の固体５０Ａ、５０Ｂにより研磨パッド１２を加熱する場合について説明したが、高温の固体５０Ａ、５０Ｂに代えて低温の固体により研磨パッド１２を冷却するようにしてもよい。これは、研磨パッド１２の表面を加熱する代わりに冷却することにより、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減するものであって、高温の固体５０Ａ、５０Ｂにより加熱される領域と逆の領域つまりＢ領域（第３の領域）を低温の固体により冷却するものである。
【０１６７】
さらに、高温の固体と低温の固体とを配置しておき、研磨パッド１２の表面温度が相対的に高いＢ領域は低温の固体により冷却すると共に、研磨パッド１２の表面温度が相対的に低いＡ領域及びＣ領域は高温の固体により加熱するようにしてもよい。このようにすると、短時間で研磨パッド１２の表面温度を制御することができる。
【０１６８】
低温の固体を低温にする方法としては、低温の固体の内部を空洞にして、該空洞内に低温の流体、例えば液体窒素や液体窒素が気化した窒素ガスを直接流通させたり、低温の固体内に配管を設け、該配管内に低温の流体を流通させてもよい。尚、低温の固体にも、高温の固体と同様に、研磨剤と化学的に反応しない材質よりなるコーティング層を形成しておくことが好ましい。
【０１６９】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１７０】
図１７は第５の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図１７に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４と、研磨パッド１２の上に研磨剤１５を供給する研磨剤供給管１６とが設けられている。
【０１７１】
第５の実施形態の特徴として、研磨パッド１２の上におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側には、研磨パッド１２の表面を押圧して部分的に摩擦熱を発生させる直方体状の加圧用固体６０Ａ、６０Ｂが設けられている。加圧用固体６０Ａ、６０Ｂによる加圧方法としては、自重により荷重を生じさせる方法、上方から加圧エアを供給して荷重を生じさせる方法等がある。
【０１７２】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂは研磨パッド１２の表面に直接に接触するため、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを構成する材料としては、研磨剤１５により化学的に反応しないものが好ましい。酸及びアルカリに対して耐性を有する材料としては、例えばテフロン（ポリテトラフルオロエチレン）が挙げられ、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの表面における少なくとも研磨剤１５に触れる部分にはテフロンをコーティングしておくことが好ましい。この場合、テフロンのコーティング層は研磨剤に含まれる研磨粒子により機械的に削られるので厚い方が好ましい。尚、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの表面に形成するコーティング層としては、テフロンのほかに、セラミック、ダイヤモンド又はシリコン等を挙げることができる。
【０１７３】
また、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの材質を、基板１３上に堆積された被研磨膜（例えば、タングステン等の金属膜やシリコン酸化膜）の材質と同じにしてもよい。このようにすると、当然、熱の発生も十分に得られると共に、削りかすも基板１３から発生するものと同質であるため、基板１３の研磨に悪影響が及ぼされることがない。この場合には、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂが研磨パッド１２により研磨されていくため、コーティング層の厚さを十分に厚くしておくことが好ましい。
【０１７４】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの大きさとしては、小さい方が研磨パッド１２の表面温度のばらつきを精度良く制御できる一方、大きい方が摩擦熱をより多く発生するので、最適な大きさに設定することが好ましい。加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの形状は特に限定されない。
【０１７５】
図１８は加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの配置例を示しており、図１８に示すように、内側の加圧用固体６０Ａは研磨パッド１２の半径方向へＡ領域とＢ領域との間で移動可能に設けられ、外側の加圧用固体６０Ｂは研磨パッド１２の半径方向へＢ領域とＣ領域との間で移動可能に設けられている。また、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂにより加圧されて温度が上昇した研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂは基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１７６】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの数については、特に限定されないが、１個の場合には短時間での温度制御が困難なため、２個又は３個以上が好ましい。
【０１７７】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの底面形状については、特に限定されないが、図１８（ｂ）に示すように、外側の幅が内側の幅よりも大きい台形状にすると、研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域の近傍が加圧される時間が特に長くなるため、Ａ領域及びＣ領域の近傍における温度上昇が速やかになるので好ましい。
【０１７８】
また、図１８（ｃ）に示すように、加圧用固体６０は、図１８（ｂ）に示す内側の加圧用固体６０Ａと外側の加圧用固体６０Ｂとが一体化された鼓形状を有していてもよい。このようにすると、研磨パッド１２の表面温度がＡ領域からＣ領域にかけて連続的に上昇するので好ましい。
【０１７９】
また、内側の加圧用固体６０Ａと外側の加圧用固体６０Ｂとを一体化すると共に、一体化された加圧用固体６０の底面形状を円形状にしてもよい。但し、この場合には、円の中心付近では発熱量が増大してしまうので、加圧用固体６０における研磨パッド１２と接する底面の内部を円形状にくりぬいておくことが好ましい。つまり、加圧用固体６０の底面を環状にしておく。この場合、研磨パッド１２の半径方向の或る部分における円周に対する、該円周上に占める加圧用固体６０の長さの比（この比が大きいほど、摩擦熱が大きくなる。）が研磨パッド１２の温度ばらつきを補正するように、加圧用固体６０の底面の外周と内周とを設定する。尚、この加圧用固体６０は、静止したままでもよいし、回転するように設けられていてもよい。
【０１８０】
（第５の実施形態の変形例）
以下、本発明の第５の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１８１】
図１９は第５の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０１８２】
第５の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づき加圧用固体６０Ａ、６０Ｂによる加圧を自動制御する加圧用固体制御装置を備えている。加圧用固体制御装置は、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを上下方向及び研磨パッド１２の半径方向に駆動させる駆動装置６１と、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ６２と、該温度測定用カメラ６２からの温度信号を受け、入力された温度信号に基づき駆動装置６１を駆動させるコンピュータ６３とを有している。図１９において、破線は温度測定用カメラ６２が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０１８３】
駆動装置６１は、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを研磨パッド１２の半径方向に移動させる移動手段と、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを研磨パッド１２に対して押圧する加圧エア供給部６５とを有しており、加圧エア供給部６５はコンピュータ６３からの信号に基づいて加圧用固体６０Ａ、６０Ｂが研磨パッド１２の表面を押圧する加圧力を調節することができる。加圧用固体６０Ａ、６０Ｂに供給する加圧エアを制御する方法としては、例えば研磨パッド１２の表面温度のばらつきが低減してきた段階で加圧用固体６０Ａ、６０Ｂに供給する加圧エアの圧力を低くし、研磨パッド１２の表面温度が均一になった段階で加圧用固体６０Ａ、６０Ｂに対する加圧エアの供給を停止する方法を採ることができる。また、これに代えて、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂを研磨パッド１２から離してしまうようにしてもよい。
【０１８４】
図２０は温度測定用カメラ６２による温度測定領域（破線で示している）を示しており、図２０に示すように、温度測定用カメラ６２は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１や研磨剤１５等の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０１８５】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ５３に出力するようにしてもよい。
【０１８６】
以下、第５の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０１８７】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に研磨剤供給管１６から砥粒を含む研磨剤１５を供給した状態でキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０１８８】
研磨工程において、図１７に示した第５の実施形態に係る研磨装置を用いて、図１８に示す配置例に基づいて配置された加圧用固体６０Ａ、６０Ｂによって、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）を加圧して摩擦熱により研磨パッド１２の表面温度を上昇させながら、基板１２の被研磨面を研磨する。加圧用固体６０Ａ、６０ＢによりＡ領域及びＣ領域を加圧するタイミングは、研磨の開始と同時に加圧を始めると共に研磨終了まで加圧を継続する方法、又は、研磨の開始前に加圧を始め、Ａ領域及びＣ領域の表面温度を予め高くしておいた状態で研磨を行なうと共に研磨終了まで加圧を継続する方法を用いることができる。これらの方法により、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを低減できるので、基板１３の研磨速度のばらつきも低減する。特に、後者の方法によると、研磨パッド１２におけるＡ領域及びＣ領域が予め加熱されているので、研磨パッド１２の表面温度のばらつきを一層低減できる。
【０１８９】
研磨工程において、第５の実施形態に係る研磨装置に代えて、図１９に示した第５の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、温度測定用カメラ６２により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で随時測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく駆動信号をコンピュータ６３から駆動装置６１に出力して、加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの加圧位置及び加圧力を制御する。
【０１９０】
加圧用固体６０Ａ、６０Ｂによる研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による加圧位置又は加圧力の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第５の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、加圧用固体制御装置により加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの加圧位置及び加圧力を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。この場合、研磨パッド１３の表面温度の測定と加圧用固体６０Ａ、６０Ｂの加圧位置及び加圧力の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度をより一層迅速且つ正確に制御することができる。
【０１９１】
尚、前述した加圧用固体５０Ａ、５０Ｂによる加圧位置及び加圧力の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が小さい部分と対応する研磨パッド１２の領域を加圧することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減することができる。
【０１９２】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０１９３】
図２１は第６の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示しており、図２１に示すように、回転可能に設けられた平らな剛体よりなる定盤１１の上には研磨パッド１２が貼着されており、該研磨パッド１２の上には、被研磨基板である基板１３を保持する基板保持手段としてのキャリアー１４が設けられている。
【０１９４】
第６の実施形態の特徴として、研磨パッド１２におけるキャリアー１４よりも定盤回転方向手前側の上方に、高温の研磨剤１５Ａを供給する内外２本の高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃと低温の研磨剤１５Ｂを供給する中央の１本の低温研磨剤供給管７０Ｂとが設けられている。
【０１９５】
図２２は、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂの配置例を示している。図２２に示すように、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃは、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に低くなるＡ領域（第１の領域）及びＣ領域（第２の領域）の若干内側の領域に高温の研磨剤１５Ａを供給するように配置され、低温研磨剤供給管７０Ｂは、研磨時に研磨パッド１２の表面温度が相対的に高くなるＢ領域（第３の領域）の若干内側の領域に低温の研磨剤１５Ｂを供給するように配置されている。このように、Ａ領域、Ｂ領域及びＣ領域の若干内側の領域に高温又は低温の研磨剤を供給するのは、供給された研磨剤が定盤１１の回転に伴う遠心力によって研磨パッド１２の外側に流動するためである。このようにして、表面温度が相対的に低いＡ領域及びＣ領域に高温の研磨剤１５Ａを供給すると共に、表面温度が相対的に高いＢ領域に低温の研磨剤１５Ｂを供給するため、研磨パッド１２の表面温度は均一になる。この場合、内側の高温研磨剤供給管７０Ａから供給される高温の研磨剤１５ＡがＢ領域に流入してくるが、この時点では研磨剤の温度が低下しているので特に支障はない。但し、研磨パッド１２の表面温度が均一になると説明したが、研磨パッド１２自体の温度が均一にならなくても、基板１３と接する研磨剤の温度が少なくとも均一になっていればよい。
【０１９６】
高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温の研磨剤１５Ａにより加熱された研磨パッド１２の表面領域及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温の研磨剤１５Ｂにより冷却された研磨パッド１２の表面領域が定盤１１の回転に伴って速やかに基板１３に到達するように、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂは基板１３に対する定盤回転方向直前に配置されている。
【０１９７】
尚、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂの本数については特に限定されず、図２２に示す配置例よりも多数であってもよい。
【０１９８】
また、本第６の実施形態においては、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｃよりなる３本の研磨剤供給管を設けたが、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ又は低温研磨剤供給管７０Ｂのいずれか一方のみを設けてもよい。また、内側及び外側の高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃについては、いずれか一方でもよい。もっとも、内側の高温研磨剤供給管７０Ａのみを配置する場合には該内側の高温研磨剤供給管７０Ａから供給される研磨剤１５Ａが研磨パッド１２の外側に流動するので特に問題はないが、外側の高温研磨剤供給管７０Ｃのみを配置する場合又は低温研磨剤供給管７０Ｂのみを配置する場合には、Ａ領域とＢ領域との間の領域には研磨剤が供給されなくなるので、第１〜第５の実施形態と同様、研磨パッド１２の中央部に研磨剤を供給する研磨剤供給管を設ける必要がある。
【０１９９】
さらに、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂについては、研磨パッド１２の半径方向に移動可能に設けておいてもよい。
【０２００】
（第６の実施形態の変形例）
以下、本発明の第６の実施形態の変形例に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
【０２０１】
図２３は第６の実施形態の変形例に係る研磨装置の概略構成を示している。
【０２０２】
第６の実施形態の変形例の特徴として、研磨パッド１２の表面温度を２次元で自動測定し、測定した表面温度に基づき高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温研磨剤１５Ａの量及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温研磨剤１５Ｂの量を自動制御する研磨剤供給管制御装置を備えている。研磨剤供給管制御装置は、研磨パッド１２の表面温度を非接触にて２次元で測定する温度測定用カメラ７１と、該温度測定用カメラ７１からの温度信号の入力を受け、入力された温度信号に基づき流量信号を出力するコンピュータ７２と、該コンピュータ７２からの流量信号に基づき、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂへの各研磨剤の供給量を調整する流量調節バルブ７３とを有している。尚、図２３において、破線は温度測定用カメラ７１が研磨パッド１２の表面温度を測定する領域を示している。
【０２０３】
図２４は温度測定用カメラ７１による温度測定領域（破線で表わしている）を示しており、図２４に示すように、温度測定用カメラ７１は、研磨パッド１２における基板１３に対する定盤回転方向直後の領域の表面温度を測定する。その理由は、研磨パッド１２の表面温度は、定盤１１の冷却作用によって基板１３通過後の時間経過に伴って変化するためである。
【０２０４】
尚、研磨パッド１２の表面温度の測定は、必ずしも２次元で測定する必要はなく、研磨パッド１２の表面温度を半径方向で測定可能であればよい。例えば、１点測定の放射温度計を研磨パッド１２の半径方向に複数個（温度ばらつき傾向が分かる程度の個数）を配置し、放射温度計が測定した温度（電流）信号をコンピュータ７２に出力するようにしてもよい。
【０２０５】
また、研磨剤供給管制御装置に、高温及び低温の研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに供給する高温及び低温の研磨剤１５Ａ、１５Ｂの温度を調整する温度調整手段、又は、高温及び低温の研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃを研磨パッド１２の半径方向に移動させる移動手段を設けてもよい。
【０２０６】
以下、第６の実施形態及びその変形例に係る研磨装置を用いて行なう研磨方法について説明する。
【０２０７】
まず、定盤１１を回転させると共に、研磨パッド１２上に高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｂから高温の研磨剤１５Ａを供給し且つ低温研磨剤供給管７０Ｃから低温の研磨剤１５Ｂを供給した状態でキャリアー１４を下降させることにより、基板１３を研磨パッド１２に押し付けて基板１３の被研磨面を研磨する。基板１３の被研磨面を研磨パッド１２に押し付ける方法は、従来技術の項で説明したバッキングパッド加圧方式やエア加圧方式等を適宜採用することができる。
【０２０８】
このようにすると、内側の高温研磨剤供給管７０Ａから供給された高温の研磨剤１５Ａは、研磨パッド１２のＡ領域の温度を上昇させる一方、自らの温度を低下させながら、定盤１１の回転に伴ってＢ領域の方に流動する。これにより、研磨パッド１２におけるＡ領域の表面温度は最も上昇し且つＢ領域に向かって表面温度の上昇は徐々に鈍化する。また、低温研磨剤供給管７０Ｂから供給された低温の研磨剤１５Ｂは、研磨パッド１２のＢ領域の温度を下降させる一方、自らの温度を上昇させながら、定盤の回転に伴ってＣ領域の方に流動する。これにより、研磨パッド１２におけるＢ領域の表面温度は最も降下し且つＣ領域に向かって表面温度の降下は徐々に鈍化する。さらに、外側の高温研磨剤供給管７０Ｃから供給された高温の研磨剤は、研磨パッド１２のＣ領域の温度を上昇させる一方、自らの温度を低下させながら、定盤１１の回転に伴って研磨パッド１２の周縁部に流動する。これにより、研磨パッド１２におけるＣ領域の表面温度は上昇する。以上の結果、研磨パッド１２の表面温度のばらつきは低減する。
【０２０９】
尚、内側の高温研磨剤供給管７０Ａ又は外側の高温研磨剤供給管７０Ｃのいずれか一方のみから高温の研磨剤１５Ａを供給してもよいが、この場合には、研磨パッド１２の表面温度のばらつきの低減効果は少し低下する。外側の高温研磨剤供給管７０Ｃのみから高温の研磨剤１５Ａを供給する場合には、前述したように、研磨パッド１２の中央部に研磨剤を供給する必要がある。また、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから高温の研磨剤１５Ａを供給することなく、低温研磨剤供給管７０Ｂから低温の研磨剤１５Ｂを供給してもよいが、この場合にも、研磨パッド１２の表面温度のばらつきの低減効果は少し低下する。このときには、研磨パッド１２の中央部に研磨剤を供給する必要がある。
【０２１０】
また、研磨の開始前に高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから高温の研磨剤１５Ａを供給すると共に低温研磨剤供給管７０Ｂから低温の研磨剤１５Ｂを供給して、研磨パッド１２のＡ領域及びＣ領域の温度を高くし、Ｂ領域の温度を低くしておいてから研磨を開始してもよい。このようにすると、基板１３の研磨速度は一層均一になる。
【０２１１】
研磨工程において、第６の実施形態に係る研磨装置に代えて、図２３に示した第６の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて研磨してもよい。この場合には、随時、温度測定用カメラ７１により研磨パッド１２の表面温度の分布を２次元で測定するか、又は、研磨パッド１２の半径方向に複数個配置された１点測定用の放射温度計により研磨パッド１２の半径方向の表面温度を測定し、測定された温度信号に基づく流量信号をコンピュータ７２から流量調節バルブ７３に出力して、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給する高温の研磨剤の流量及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給する低温の研磨剤の流量を研磨パッド１２の表面温度が均一になるように調整する。このようにすると、研磨パッド１２の表面温度が精度良く均一になるので、基板１３の研磨速度がより均一になる。この場合、研磨パッド１２の表面温度の測定と、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給する高温の研磨剤の流量及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給する低温の研磨剤の流量の制御とを繰り返し行なうと、研磨パッド１２の表面温度をより一層均一にすることができる。
【０２１２】
高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ及び低温研磨剤供給管７０Ｂによる研磨パッド１２の表面温度の均一化は、手動による温度測定及び手動による流量の制御によって行なうことも可能であるが、正確性に欠けると共に量産に適さない。これに対して、第６の実施形態の変形例に係る研磨装置を用いて、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温の研磨剤の流量及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温の研磨剤の流量を制御すると、研磨パッド１２の表面温度を迅速且つ正確に均一にすることができる。
【０２１３】
尚、研磨パッド１２の表面温度の制御方法としては、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温の研磨剤及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温の研磨剤の流量の変化に代えて、高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ又は低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される高温若しくは低温の研磨剤の温度の変化又は高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃ又は低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される高温若しくは低温の研磨剤の供給位置の変化によって行なってもよい。
【０２１４】
尚、前述した高温研磨剤供給管７０Ａ、７０Ｃから供給される高温の研磨剤及び低温研磨剤供給管７０Ｂから供給される低温の研磨剤の流量の制御は、基板１２がキャリアー１４により均一な加圧力で研磨パッド１２に押し付けられており且つ基板１２と研磨パッド１２との相対速度が等しいという前提に基づいていたが、加圧力又は相対速度が均一でない場合には、基板１３の研磨速度が小さい部分と対応する研磨パッド１２の領域に高温の研磨剤を供給すると共に、基板１３の研磨速度が大きい部分と対応する研磨パッド１２の領域に低温の研磨剤を供給することにより、基板１３の研磨速度のばらつきを低減してもよい。
【０２１５】
【発明の効果】
第１〜第３の研磨方法によると、研磨パッドの表面領域における接触領域のうち加熱される領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなるので、被研磨面の研磨速度のばらつきが低減する。
【０２１６】
特に、第１の研磨方法によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一でない場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第２の研磨方法によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一な場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第３の研磨方法によると、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを低減できる。また、第３の研磨方法において、研磨パッドの表面温度の測定と研磨パッドの表面に対する加熱とを繰り返し行なうと、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２１７】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に光、電磁波又はレーザーを照射することにより所定領域を加熱すると、所定領域を簡易に加熱できる。
【０２１８】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に高温の気体を吹き付けることにより所定領域を加熱すると、所定領域を簡易に加熱できる。
【０２１９】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に高温の固体を接触させることにより所定領域を加熱すると、高温の固体の底面の大きさを調整することにより、加熱する範囲を容易に調整できる。
【０２２０】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させることにより所定領域を加熱すると、加圧用固体の底面の大きさを調整することにより、加熱する範囲を容易に調整できる。
【０２２１】
第１〜第３の研磨方法において、所定領域に高温の研磨剤を供給することにより所定領域を加熱すると、新たな設備を設けることなく簡易に加熱できる。
【０２２２】
第４〜第６の研磨方法によると、研磨パッドの表面領域における接触領域のうち冷却される領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなるので、被研磨面の研磨速度のばらつきが低減する。
【０２２３】
特に、第４の研磨方法によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一でない場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第５の研磨方法によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一な場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第６の研磨方法によると、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを低減できる。また、第６の研磨方法において、研磨パッドの表面温度の測定と研磨パッドの表面に対する冷却とを繰り返し行なうと、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２２４】
第４〜第６の研磨方法において、所定領域に低温の気体を吹き付けることにより所定領域を冷却すると、所定領域を簡易に冷却できる。
【０２２５】
第４〜第６の研磨方法において、所定領域に低温の固体を接触させることにより所定領域を冷却すると、低温の固体の底面の大きさを調整することにより、冷却する範囲を容易に調整できる。
【０２２６】
第４〜第６の研磨方法において、所定領域に低温の研磨剤を供給することにより所定領域を冷却すると、新たな設備を設けることなく簡易に冷却できる。
【０２２７】
第１〜第３の研磨装置によると、研磨パッドの表面における接触領域のうち加熱領域と接触する被研磨面の研磨速度は加熱しないときに比べて速くなるので、被研磨面の研磨速度のばらつきが低減する。
【０２２８】
特に、第１の研磨装置によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一でない場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第２の研磨装置によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一な場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第３の研磨装置によると、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを低減できる。
【０２２９】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が研磨パッドの半径方向に複数個並設されていると、所定領域をきめ細かく加熱できるので、研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２３０】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていると、所定領域をきめ細かく加熱できるので、研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２３１】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、研磨パッドの接触領域における該研磨パッドの回転に伴って被研磨面が接する直前の領域を加熱すると、加熱された領域は温度が低下するまでに被研磨面と接触するので、加熱の効果が確実になる。
【０２３２】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、所定領域に光、電磁波又はレーザーよりなるエネルギーを照射することにより所定領域を加熱すると、所定領域を簡易に加熱できる。
【０２３３】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、所定領域に高温の気体を吹き付けることにより所定領域を加熱すると、所定領域を簡易に加熱できる。
【０２３４】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、所定領域に高温の固体を接触させることにより所定領域を加熱すると、高温の固体の底面の大きさを調整することにより、加熱する範囲を容易に調整できる。
【０２３５】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温接触手段である場合、高温の固体の内部に電熱線が設けられていると、高温の固体の温度調節が容易である。
【０２３６】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温接触手段である場合、高温の固体の内部に、高温の流体が流通する配管が設けられていると、高温の固体の温度を速やかに昇温することができると共に、高温の固体の温度調節が容易になる。
【０２３７】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温接触手段である場合、金属よりなる高温の固体の表面における研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていると、高温の固体が酸性又はアルカリ性の研磨剤によって腐食される事態を回避できる。
【０２３８】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させることにより所定領域を加熱すると、加圧用固体の底面の大きさを調整することにより、加熱する範囲を容易に調整できる。
【０２３９】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、該加圧用固体押圧手段が、加圧流体により加圧用固体を所定領域に押し付けると、加圧用固体による加圧力ひいては研磨パッドに対する加熱の程度を容易に制御することができる。
【０２４０】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、加圧用固体の表面における研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていると、加圧用固体が酸性又はアルカリ性の研磨剤によって腐食される事態を回避できる。
【０２４１】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が加圧用固体押圧手段である場合、加圧用固体における研磨パッドと接触する部分は基板の被研磨膜と同じ材質により形成されていると、加圧用固体から発生する削りかすが及ぼす悪影響を排除することができる。
【０２４２】
第１〜第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温研磨剤供給管であると、研磨剤供給管から高温の研磨剤を所定領域に供給することにより所定領域を加熱できるので、新たな設備を設けることなく簡易に加熱できる。
【０２４３】
第２の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が、研磨剤供給管とは別個に設けられ、高温の研磨剤を第２の領域に供給する高温研磨剤供給管であると、第１の領域には通常の研磨剤供給管から研磨剤が供給されるので、研磨パッドの表面の全体に亘って研磨剤を供給することができる。
【０２４４】
第３の研磨装置が、研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを弱くする一方、研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを強くする加熱手段制御装置を備えていると、研磨の継続に伴って研磨パッドの表面温度が上昇し、やがて温度上昇は飽和するが、研磨パッドの表面温度の上昇が飽和した段階で、研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを制御することにより、研磨パッドの表面温度をより均一にできるので、研磨速度のばらつきを一層低減できる。
【０２４５】
第３の研磨装置が加熱制御装置を備えており、該加熱手段制御装置が、エネルギー照射手段に供給される電圧若しくは電流、エネルギー照射手段の研磨パッドの表面からの距離又はエネルギー照射手段によるエネルギー照射時間を制御すると、研磨パッドに対する加熱の程度を制御することができる。
【０２４６】
第３の研磨装置が加熱制御装置を備えており、該加熱手段制御装置が、高温気体噴射手段への高温気体の供給量、高温気体噴射手段に供給する高温気体の温度、高温気体噴射手段の研磨パッドの表面からの距離又は高温気体噴射手段による高温気体の吹き付け時間を制御すると、研磨パッドに対する加熱の程度を制御することができる。
【０２４７】
第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段であり、高温の固体の内部に設けられた電熱線に印加する電圧若しくは電流の大きさ又は印加時間を制御する加熱手段制御装置を備えていると、研磨パッドに対する加熱の程度を制御することができる。
【０２４８】
第３の研磨装置において、研磨パッド加熱手段が高温固体接触手段であり、高温の固体の内部に設けられた配管に供給する高温の流体の温度又は流量を制御する加熱手段制御装置を備えていると、研磨パッドに対する加熱の程度を制御することができる。
【０２４９】
第４〜第６の研磨装置によると、研磨パッドの表面における接触領域のうち冷却領域と接触する被研磨面の研磨速度は冷却しないときに比べて遅くなるので、被研磨面の研磨速度のばらつきが低減する。
【０２５０】
特に、第４の研磨装置によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一でない場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第５の研磨装置によると、基板を研磨パッドに対して押圧する加圧力が均一な場合に生じる研磨速度のばらつきを低減でき、第６の研磨装置によると、研磨パッドの表面温度の差異に起因する研磨速度のばらつきを低減できる。
【０２５１】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていると、所定領域をきめ細かく冷却できるので、研磨速度のばらつきを一層低減することができる。
【０２５２】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が、研磨パッドの接触領域における該研磨パッドの回転に伴って被研磨面が接する直前の領域を冷却すると、冷却された領域は温度が上昇するまでに被研磨面と接触するので、冷却の効果が確実になる。
【０２５３】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が、所定領域に低温の気体を吹き付けることにより研磨パッドを冷却すると、所定領域を簡易に冷却できる。
【０２５４】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が、所定領域に低温の固体を接触させることにより研磨パッドを冷却すると、低温の固体の底面の大きさを調整することにより、冷却する範囲を容易に調整できる。
【０２５５】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が低温固体接触手段である場合、低温の固体の内部に、低温の流体が流通する配管が設けられていると、低温の固体の温度を速やかに降温することができると共に低温の固体の温度調節が容易になる。
【０２５６】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が低温固体接触手段である場合、金属よりなる低温の固体の表面における研磨パッドの表面と接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていると、低温の固体が酸性又はアルカリ性の研磨剤によって腐食される事態を回避できる。
【０２５７】
第４〜第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が低温研磨剤供給管であると、研磨剤供給管から低温の研磨剤を所定領域に供給することにより所定領域を冷却するため、新たな設備を設けることなく簡易に冷却できる。
【０２５８】
第５の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が、研磨剤供給管とは別個に設けられ、低温の研磨剤を第３の領域に供給する低温研磨剤供給管であると、第１の領域には通常の研磨剤供給管から研磨剤が供給されるので、研磨パッドの表面の全体に亘って研磨剤を供給することができる。
【０２５９】
第６の研磨装置が、研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを弱くする一方、研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを強くする冷却手段制御装置を備えていると、研磨の継続に伴って研磨パッドの表面温度が上昇し、やがて温度上昇は飽和するが、研磨パッドの表面温度の上昇が飽和した段階で、研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを制御することにより、研磨パッドの表面温度をより均一にできるので、研磨速度のばらつきを一層低減できる。
【０２６０】
第６の研磨装置において、研磨パッド冷却手段が低温気体噴射手段であり、冷却手段制御装置が、低温気体噴射手段への低温気体の供給量、低温気体噴射手段に供給する低温気体の温度、低温気体噴射手段の研磨パッドの表面からの距離又は低温気体噴射手段による低温気体の吹き付け時間を制御すると、研磨パッドに対する冷却の程度を制御することができる。
【０２６１】
第６の研磨装置が冷却手段制御装置を備え、該冷却手段制御装置が、低温の固体の内部に設けられた配管に供給する低温の流体の温度又は流量を制御すると、研磨パッドに対する冷却の程度を制御することができる。
【０２６２】
第３又は第６の研磨装置において、研磨パッドの半径方向に配置され、研磨パッドの表面の一点の温度を非接触により測定する複数の放射温度計により、研磨パッドの表面温度を測定すると、研磨パッドの表面温度を的確に測定することができる。
【０２６３】
第３又は第６の研磨装置において、研磨パッドの表面温度を非接触により２次元で測定する温度計測用カメラにより、研磨パッドの表面温度を測定すると、研磨パッドの表面温度を的確に測定することができる。
【０２６４】
第３又は第６の研磨装置において、温度測定手段が、接触領域における研磨パッドの回転に伴って被研磨面が接する直後の領域の温度を測定すると、研磨パッドの表面温度が研磨後の時間経過につれて下降して正確な表面温度が測定できなくなる事態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図２】 （ａ）は前記第１の実施形態に係る研磨装置におけるランプの第１の配置例を示す平面図であり、（ｂ）は前記第１の実施形態に係る研磨装置におけるランプの第２の配置例を示す平面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図４】 前記第１の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図６】 前記第２の実施形態に係る研磨装置におけるレーザー装置の配置例を示す平面図である。
【図７】 本発明の第２の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図８】 前記第２の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図９】 本発明の第３の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図１０】 （ａ）は前記第３の実施形態に係る研磨装置における気体ブロー管の第１の配置例を示す平面図であり、（ｂ）は前記第３の実施形態に係る研磨装置における気体ブロー管の第２の配置例を示す平面図である。
【図１１】 本発明の第３の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図１２】 前記第３の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図１３】 本発明の第４の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図１４】 前記第４の実施形態に係る研磨装置における高温の固体の配置例を示す平面図である。
【図１５】 本発明の第４の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図１６】 前記第４の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図１７】 本発明の第５の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図１８】 （ａ）は前記第５の実施形態に係る研磨装置における加圧用固体の配置例を示す平面図である。（ｂ）及び（ｃ）は前記第５の実施形態に係る研磨装置における加圧用固体の底面形状を示す図である。
【図１９】 本発明の第５の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図２０】 前記第５の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図２１】 本発明の第６の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。
【図２２】 前記第６の実施形態に係る研磨装置における高温研磨剤供給管及び低温研磨剤供給管の配置を示す平面図である。
【図２３】 本発明の第６の実施形態の変形例に係る研磨装置の斜視図である。
【図２４】 前記第６の実施形態の変形例に係る研磨装置における温度測定用カメラの温度測定領域を示す平面図である。
【図２５】 従来の研磨装置の斜視図である。
【図２６】 従来の研磨装置において基板を研磨パッドに押し付ける第１の方法を示す断面図である。
【図２７】 従来の研磨装置において基板を研磨パッドに押し付ける第２の方法を示す断面図である。
【図２８】 （ａ）は被研磨面における基板の中心からの距離と研磨速度の偏差の度合いとの関係を示す特性図であり、（ｂ）は研磨パッドにおける回転中心からの距離と研磨パッドの表面温度の差との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１ 定盤
１２ 研磨パッド
１３ 基板
１４ キャリアー
１５ 研磨剤
１６ 研磨剤供給管
２０ ランプ
２１ 温度測定用カメラ
２２ コンピュータ
２３ 電圧変換部
３０Ａ、３０Ｂ レーザー装置
３１ 駆動装置
３２ 温度測定用カメラ
３３ コンピュータ
４０ 気体ブロー管
４１ 温度測定用カメラ
４２ コンピュータ
４３ 流量調節バルブ
５０Ａ、５０Ｂ 高温の固体
５１ 駆動装置
５２ 温度測定用カメラ
５３ コンピュータ
６０、６０Ａ、６０Ｂ 加圧用固体
６１ 駆動装置
６２ 温度測定用カメラ
６３ コンピュータ
６５ 加圧エア供給部
７０Ａ、７０Ｃ 高温研磨剤供給管
７０Ｂ 低温研磨剤供給管
７１ 温度測定用カメラ
７２ コンピュータ
７３ 流量調節バルブ
Claims (53)
- 回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法であって、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備えていることを特徴とする研磨方法。
- 回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法であって、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備えていることを特徴とする研磨方法。
- 回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法であって、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の表面温度を測定し、前記接触領域のうち前記研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱工程を備え、
前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことを特徴とする研磨方法。 - 前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーを照射することにより前記所定領域を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨方法。
- 前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の気体を吹き付けることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨方法。
- 前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の固体を接触させることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨方法。
- 前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させることにより前記所定領域を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨方法。
- 前記研磨パッド加熱工程は、前記所定領域に高温の研磨剤を供給することにより前記所定領域を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨方法。
- 回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法であって、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する領域を冷却する研磨パッド冷却工程を備えていることを特徴とする研磨方法。
- 回転する定盤の上に固定された研磨パッドの表面に研磨剤を供給しながら基板の被研磨面を押し付けて該被研磨面を研磨する研磨方法であって、前記基板の被研磨面を研磨する際に、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域を冷却する研磨パッド冷却工程を備えていることを特徴とする研磨方法。
- 前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の気体を吹き付けることにより前記所定領域を冷却する工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の研磨方法。
- 前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の固体を接触させることにより前記所定領域を冷却する工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の研磨方法。
- 前記研磨パッド冷却工程は、前記所定領域に低温の研磨剤を供給することにより前記所定領域を冷却する工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の研磨方法。
- 回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に遅い領域が接する領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段とを備えていることを特徴とする研磨装置。
- 回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域及び前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域のうちの少なくとも１つの領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段とを備えていることを特徴とする研磨装置。
- 回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の温度を測定する温度測定手段と、前記接触領域のうち前記温度測定手段が測定した前記研磨パッドの表面温度が相対的に低い領域である所定領域を加熱する研磨パッド加熱手段とを備え、
前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させる加圧用固体押圧手段であることを特徴とする研磨装置。 - 前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの半径方向に複数個並設されていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨パッドの接触領域における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直前の領域を加熱するように設けられていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーよりなるエネルギーを照射するエネルギー照射手段であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の気体を吹き付ける高温気体噴射手段であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の固体を接触させる高温固体接触手段であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記高温の固体の内部には電熱線が設けられていることを特徴とする請求項２２に記載の研磨装置。
- 前記高温の固体の内部には、高温の流体が流通する配管が設けられていることを特徴とする請求項２２に記載の研磨装置。
- 前記高温の固体は金属よりなり、前記高温の固体の表面における前記研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項２２に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に加圧用固体を押し付けて摩擦熱を発生させる加圧用固体押圧手段であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の研磨装置。
- 前記加圧用固体押圧手段は、加圧流体により前記加圧用固体を前記所定領域に押し付けることを特徴とする請求項２６に記載の研磨装置。
- 前記加圧用固体の表面における前記研磨パッドと接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項２６に記載の研磨装置。
- 前記加圧用固体における前記研磨パッドと接触する部分は前記基板に堆積された被研磨膜と同じ材質により形成されていることを特徴とする請求項２６に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨剤供給管から高温の研磨剤を前記所定領域に供給する高温研磨剤供給手段であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記研磨剤供給管とは別個に設けられ、高温の研磨剤を前記第２の領域に供給する高温研磨剤供給管であることを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。
- 前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには前記研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを弱くする一方、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには前記研磨パッド加熱手段による加熱の度合いを強くする加熱手段制御装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に光、電磁波又はレーザーよりなるエネルギーを照射するエネルギー照射手段であり、
前記加熱手段制御装置は、前記エネルギー照射手段に供給される電圧若しくは電流、前記エネルギー照射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記エネルギー照射手段によるエネルギー照射時間を制御することを特徴とする請求項３２に記載の研磨装置。 - 前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に高温の気体を吹き付ける高温気体噴射手段であり、
前記加熱手段制御装置は、前記高温気体噴射手段への高温気体の供給量、前記高温気体噴射手段に供給する高温気体の温度、前記高温気体噴射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記高温気体噴射手段による高温気体の吹き付け時間を制御することを特徴とする請求項３２に記載の研磨装置。 - 前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に、内部に電熱線を有する高温の固体を接触させる高温固体接触手段であり、
前記加熱手段制御装置は、前記高温の固体の電熱線に印加する電圧若しくは電流の大きさ又は印加時間を制御することを特徴とする請求項３２に記載の研磨装置。 - 前記研磨パッド加熱手段は、前記所定領域に、内部に高温の流体が流通する配管を有する高温の固体を接触させる高温固体接触手段であり、 前記加熱手段制御装置は、前記配管に供給する高温の流体の温度又は流量を制御することを特徴とする請求項３２に記載の研磨装置。
- 回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記被研磨面の研磨速度が相対的に速い領域が接する領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段とを備えていることを特徴とする研磨装置。
- 回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域のうち、前記研磨パッドの回転中心から近い第１の領域と前記研磨パッドの回転中心から遠い第２の領域との間の第３の領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段とを備えていることを特徴とする研磨装置。
- 回転可能に設けられた定盤と、該定盤の上に固定された研磨パッドと、該研磨パッドの表面上に研磨剤を供給する研磨剤供給管と、基板を該基板の被研磨面が前記研磨パッドの表面と対向する状態で接離可能に保持する基板保持手段と、前記研磨パッドの表面における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する接触領域の温度を測定する温度測定手段と、前記接触領域のうち前記温度測定手段が測定した前記研磨パッドの表面温度が相対的に高い領域である所定領域を冷却する研磨パッド冷却手段とを備え、
前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていることを特徴とする研磨装置。 - 前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨パッドの半径方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項３７又は３８に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨パッドの接触領域における該研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直前の領域を冷却するように設けられていることを特徴とする請求項３７〜３９のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の気体を吹き付ける低温気体噴射手段であることを特徴とする請求項３７〜３９のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の固体を接触させる低温固体接触手段であることを特徴とする請求項３７〜３９のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記低温の固体の内部には、低温の流体が流通する配管が設けられていることを特徴とする請求項４３に記載の研磨装置。
- 前記低温の固体は金属よりなり、前記低温の固体の表面における前記研磨パッドの表面と接触する部分にポリテトラフルオロエチレンよりなるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項４３に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨剤供給管から低温の研磨剤を前記所定領域に供給する低温研磨剤供給手段であることを特徴とする請求項３７〜３９のいずれか１項に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド冷却手段は、前記研磨剤供給管とは別個に設けられ、低温の研磨剤を前記第３の領域に供給する低温研磨剤供給管であることを特徴とする請求項３８に記載の研磨装置。
- 前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が下降する傾向にあるときには前記研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを弱くする一方、前記温度測定手段が測定する前記研磨パッドの表面温度が上昇する傾向にあるときには前記研磨パッド冷却手段による冷却の度合いを強くする冷却手段制御装置をさらに備えていることを特徴とする請求項３９に記載の研磨装置。
- 前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に低温の気体を吹き付ける低温気体噴射手段であり、
前記冷却手段制御装置は、前記低温気体噴射手段への低温気体の供給量、前記低温気体噴射手段に供給する低温気体の温度、前記低温気体噴射手段の前記研磨パッドの表面からの距離又は前記低温気体噴射手段による低温気体の吹き付け時間を制御することを特徴とする請求項４８に記載の研磨装置。 - 前記研磨パッド冷却手段は、前記所定領域に、内部に低温の流体が流通する配管を有する低温の固体を接触させる低温固体接触手段であり、
前記冷却手段制御装置は、前記配管に供給する低温の流体の温度又は流量を制御することを特徴とする請求項４８に記載の研磨装置。 - 前記温度測定手段は、前記研磨パッドの半径方向に配置され、前記研磨パッドの表面の一点の温度を非接触により測定する複数の放射温度計であることを特徴とする請求項１６又は３９に記載の研磨装置。
- 前記温度測定手段は、前記研磨パッドの表面温度を非接触により２次元で測定する温度計測用カメラであることを特徴とする請求項１６又は３９に記載の研磨装置。
- 前記温度測定手段は、前記接触領域における前記研磨パッドの回転に伴って前記被研磨面が接する直後の領域の温度を測定することを特徴とする請求項１６又は３９に記載の研磨装置。
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