特許 6180875 排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6180875

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 55/02 20060101AFI20170807BHJP

   B24B 37/015 20120101ALI20170807BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   B24B55/02 Z

   B24B37/015

   H01L21/304 622Z

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-207143(P2013-207143)

(22)【出願日】2013年10月2日

(65)【公開番号】特開2015-71194(P2015-71194A)

(43)【公開日】2015年4月16日

【審査請求日】2016年3月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100114487

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 幸作

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100117411

【弁理士】

【氏名又は名称】串田 幸一

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 弘行

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２０７２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１８８６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４８２３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ５５／０２

Ｂ２４Ｂ ３７／０１５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２３Ｑ １１／１２

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理装置が配置される処理空間を排気可能に構成された排気装置と、
前記処理空間からの排気流量を調節可能な第１の排気流量可変装置と、
前記処理空間内の所定の場所の温度が所定の温度範囲内となるように前記第１の排気流量可変装置を制御可能に構成された制御装置と、
前記処理空間とは別の空間からの排気流量を調節可能な第２の排気流量可変装置と、を備え、
前記排気装置は、前記別の空間を排気可能に構成され、前記処理空間からの排気流量と前記別の空間からの排気流量との和が一定となるように前記第１の排気流量可変装置及び前記第２の排気流量可変装置を制御する、排気流量制御装置。

【請求項2】

前記処理空間内の所定の場所の温度を測定する温度測定装置を備え、
前記制御装置は、前記測定した温度に基づいて、前記処理空間内の所定の場所の温度が所定の温度範囲内となるために必要な排気流量を算出し、該算出した排気流量となるように前記第１の排気量可変装置を制御する、請求項１に記載された排気流量制御装置。

【請求項3】

前記処理空間からの排気流量を計測する流量計測装置を備え、
前記制御装置は、前記計測した排気流量に基づいて、前記算出した排気流量となるように前記第１の排気量可変装置を制御する、請求項２に記載された排気流量制御装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記所定の場所の温度を所定の温度範囲内とするために必要な、予め算出された排気流量の制御データを格納した記憶装置を有し、
前記制御装置は、前記制御データに基づいて前記第１の排気流量可変装置を制御する、請求項１に記載された排気流量制御装置。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか一項に記載された排気流量制御装置を備える、基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置等の基板処理装置の処理空間の排気流量を制御する装置及びこれを備えた基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体集積回路装置の製造工程において用いられるＣＭＰ装置は、例えば、回転軸により回転力を与えられる研磨テーブル上に取り付けた研磨パッドの表面に、研磨液を供給しつつ、アームに支持された回転軸により回転力が与えられるトップリングの下面に保持された半導体ウエハ（被研磨物）を押し付けることによって、半導体ウェハの被研磨面を研磨するように構成されている。

【0003】

ところで、従来、この種のＣＭＰ装置では、半導体ウェハを研磨している際に研磨レートを上げるために研磨パッドの研磨面圧を上げる処理や、研磨面と半導体ウェハとの相対速度を上げる処理等を行うと、研磨面とウェハとの摩擦により発生する摩擦熱が上昇し、研磨面及び研磨面に広がる研磨液（スラリ）の温度が上昇する。この研磨面及びスラリの温度の上昇に伴い、研磨パッド及びスラリと接触している半導体ウェハ及び半導体ウェハを保持するトップリングの温度上昇も引き起こされる。

【0004】

研磨パッドの研磨面の温度が上昇すると、研磨パッドの硬度及びヤング率が低下し、被研磨物である半導体ウェハの被研磨面の平坦度の劣化を引き起こす恐れがある。スラリの温度が上昇すると、スラリの化学的性能により研磨レートの上昇も期待できるが、温度が上昇しすぎた場合はその性状が劣化し、本来の研磨性能を発揮できなくなる恐れがある。さらに、ウェハを保持するトップリングの温度上昇が大きい場合、ウェハを研磨パッドに押し付ける機構に影響がある。このため、研磨によるこれらの温度上昇を管理・制御できるようにすることが切望されている。

【0005】

そこで、冷却板を研磨パッドの研磨面に接触させ、熱伝導により研磨パッドから抜熱することが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この接触熱伝導方式の冷却では、冷却板が研磨パッドやスラリと接触するので、冷却板からの汚染（イオン、粒子による汚染）を防止するために冷却板の研磨パッドとの接触表面のコーティングやクリーニング装置が必要となる。また、冷却板に付着したスラリが乾くことで発生するスラリ粒子が冷却板から研磨パッド上面に落下すると、このスラリ粒子はウェハの研磨時に研磨パッドの研磨面とウェハの研磨面との間に入り込み、研磨面を傷つける恐れがあるので、冷却板全体のクリーニング装置が必要となる。

【0006】

また、接触熱伝導方式における抜熱効果は、冷却板の接触面積、冷却板と研磨パッド（又はスラリ）との温度差に比例するので、大きな面積と大きな温度差が必要となる。
しかしながら、研磨パッド面上にはウェハを保持したトップリング、パッドを目立てするドレッサ、スラリを供給するスラリノズル、パッド面を洗浄するアトマイザノズル（高圧純水シャワーノズル）等が配置されるので、接触面積を容易に確保することができない。

【0007】

そこで、スラリ等で濡れている研磨パッド面にドライガス（空気や窒素）を吹き付けることで気化潜熱により抜熱することが知られている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
しかしながら、ドライガスを研磨パッド面に吹き付けると、吹き付けたドライガスによ
りスラリが飛散して、研磨に有効なスラリ成分が減少することになる。また、飛散したスラリはＣＭＰ装置の周辺に付着し、付着したスラリが落下してウェハ面にスクラッチ問題を発生させるという問題があり、汎用性が乏しく、適用範囲が狭い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平９−１２３０５７号公報

【特許文献2】特開２０１２−１３９７３９号公報

【特許文献3】特開２０１３−２２６６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

そこで、本発明者らは、研磨処理する空間、特に研磨パッドの研磨面付近の空間排気流量に着目し、その排気流量を管理・制御することで研磨パッド面、スラリ、トップリング面からの気化潜熱量を管理・制御し、これにより研磨パッド等の温度上昇を管理・制御することができることに想到した。
即ち、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、研磨パッド等が配置される処理空間内の所定の場所の温度を所定の温度範囲内、例えば研磨レートが最大となる温度範囲内にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る排気流量制御装置は、基板処理装置が配置される処理空間を排気可能に構成された排気装置と、前記処理空間からの排気流量を調節可能な第１の排気流量可変装置と、前記処理空間内の所定の場所の温度が所定の温度範囲内となるように前記第１の排気流量可変装置を制御可能に構成された制御装置と、を備える。

【0011】

本発明の別の形態に係る排気流量制御装置は、前記処理空間内の所定の場所の温度を測定する温度測定装置を備え、前記制御装置は、前記測定した温度に基づいて、前記処理空間内の所定の場所の温度が所定の温度範囲内となるために必要な排気流量を算出し、該算出した排気流量となるように前記第１の排気量可変装置を制御する。

【0012】

本発明の別の形態に係る排気流量制御装置は、前記処理空間からの排気流量を計測する流量計測装置を備え、前記制御装置は、前記計測した排気流量に基づいて、前記算出した排気流量となるように前記第１の排気量可変装置を制御する。

【0013】

本発明の別の形態に係る排気流量制御装置は、前記制御装置は、前記所定の場所の温度を所定の温度範囲内とするために必要な、予め算出された排気流量の制御データを格納した記憶装置を有し、前記制御装置は、前記制御データに基づいて前記第１の排気流量可変装置を制御する。

【0014】

本発明の別の形態に係る排気流量制御装置は、前記処理空間とは別の空間からの排気流量を調節可能な第２の排気流量可変装置を備え、前記排気装置は、前記別の空間を排気可能に構成され、前記処理空間からの排気流量と前記別の空間からの排気流量との和が一定となるように前記第１の排気流量可変装置及び前記第２の排気流量可変装置を制御する。

【0015】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る基板処理装置は、上記排気流量制御装置を備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、研磨空間内の温度が所定の温度範囲内となるので、研磨パッドやトップリング等の劣化を防止することができ、研磨レートを一定に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。

【図2】排気流量毎の研磨パッドの研磨表面温度と気化潜熱量との関係を示すグラフである。

【図3】研磨パッドの研磨面の熱の出入りモデルを示す概略図である。

【図4】熱の出入りモデルにおいて説明した各熱量の変化を示すグラフである。

【図5】研磨パッドの研磨プロセス中の温度遷移を示すグラフである。

【図6】他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。

【図7】他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。

【図8】他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。

【図9】他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。

【図10】他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0019】

図１は、本実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置（ＣＭＰ装置）を示す概略図である。
図示のように、本実施形態に係る基板処理装置１は、ウェハ等の基板を保持するトップリング１２及び研磨パッド１４が貼り付けられる研磨テーブル１６を備えたＣＭＰ装置１０と、ＣＭＰ装置１０が配置される研磨空間２０（処理空間）を排気可能に構成された排気流量制御装置３０とを有している。

【0020】

排気流量制御装置３０は、研磨空間２０の排気口２４ａに接続された第１の排気ライン３１ａと、第１の排気ライン３１ａにおける研磨空間２０からの排気流量を調節可能な排気ダンパ等から成る第１の排気流量可変装置３２ａと、第１の排気流量可変装置３２ａを制御するための排気制御部３３と、第１の排気ライン３１ａと接続した工場排気ライン３４と、第１の排気ライン３１ａを介して研磨空間２０を排気可能に構成された排気装置３５とを備えている。
研磨空間２０には吸気口２２ａが設けられており、排気口２４ａから研磨空間２０が排気されると共に吸気口２２ａから吸気されることで、研磨空間２０内が換気される。

【0021】

排気制御部３３は、第１の排気流量可変装置３２ａと通信可能に構成されている。また、排気制御部３３は、ＣＭＰ装置１０の所定の場所、例えば研磨パッド１４上の温度を所定の温度範囲内とするために必要な、予め算出された排気流量の制御データを格納した記憶装置を有し、この制御データに基づいて第１の排気流量可変装置３２ａを制御する。

【0022】

本実施形態では、研磨空間２０の所定の場所、例えば研磨パッド１４上の温度を所定の範囲内にするために研磨空間２０の排気量を管理・制御する。
本実施形態におけるＣＭＰ装置１０の研磨パッド１４の研磨面や、トップリング１２に設けられたウェハの被研磨面には、ウェハの研磨のためのスラリ等の水溶液や純水が付着
している。これらの液体が気体に状態変化する際には吸熱反応が生じ、この吸熱反応により研磨パッド１４の研磨面やウェハの被研磨面を抜熱することができる。本発明は、この現象を利用して研磨空間２０の所定の場所の温度を所定の範囲内に制御することができる。

【0023】

本発明では、上記液体の気体への状態変化を促すために熱量を与える、即ち液体を沸点温度に上昇させて気化させるのではなく、研磨空間２０に存在する空気に吸湿させることで上記液体の気体への状態変化を促している。
研磨空間２０を排気（換気）せずに封止した状態にしておくと、研磨空間２０内の空気中にスラリ等の水溶液や純水からの水分が含まれることで、空間の湿度が上がることとなる。しかし、空気中に含まれる水分量は無限ではなく、その雰囲気の温度と圧力で決定される飽和蒸気圧曲線で示される制限（飽和）が存在する。このため、研磨空間２０を封止した状態では、液体から気体への状態変化はいずれかの時点で停止し、結果として一時的なものとなる。

【0024】

そこで、本発明では、研磨空間２０の排気量を管理・制御することで、研磨空間２０の外の空気を研磨空間２０内に吸気口２２ａを介して取り込み、取り込んだ空気を研磨パッド１４の研磨面やウェハの被研磨面を這わせて（接触させて）、その後排気口２４ａから排出する。これにより、研磨空間２０内において液体から気体への状態変化を継続的に発生させ、気化潜熱により研磨パッド１４の研磨面やウェハの被研磨面を抜熱することができる。

【0025】

また、ウェハの研磨プロセスは一般的に予め定められたシーケンスに従って行われるので、研磨時に発生する発熱量は研磨プロセスごとに再現性がある。このため、本実施形態では、予め、研磨開始から研磨終了までの時間軸に従って、研磨空間２０の所定の場所、例えば研磨パッド１４上の温度を所定の温度範囲内とするために必要な排気流量を算出しておき、第１の排気ライン３１ａにおける排気流量がこの算出された排気流量となるように、排気制御部３３が第１の排気流量可変装置３２ａを制御する。

【0026】

図２は、図１に示した基板処理装置１における排気流量毎の研磨パッド１４の研磨表面温度と気化潜熱量との関係を示すグラフである。本グラフの横軸は研磨パッド１４の研磨表面温度（℃）を示し、立軸は各排気流量における気化潜熱量（Ｗ）を示している。
図示のように、本グラフにおいては排気流量が［Ｗ］、［２Ｗ］、［Ｗ／２］の場合の研磨パッド１４の研磨表面の温度及び気化潜熱量が表示されている。本グラフによれば、排気流量が大きいほど気化潜熱量が大きい傾向にある。これは、排気流量が大きいほど、研磨パッド１４の研磨表面を空気が多く通過し、研磨表面やウェハ表面に付着したスラリ等の水溶液や純水の水分が気体へ状態変化し易くなり、その結果気化潜熱量が多くなり、研磨表面の抜熱量が多くなることを示している。このように排気流量を大きくしても、研磨空間２０内の空間温度はほとんど下がらず、水溶液や純水が付着している部分を集中的に抜熱することができる。
なお、排気流量の単位はここでは具体的に示していないが、例えばＰａ・ｍ^３／ｓやｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍ）等を用いることができる。

【0027】

次に、研磨パッド１４の研磨面の熱の出入りモデル及び本モデルにおける熱の出入りの計算例を説明する。
図３は、図１に示した研磨パッド１４の研磨面の熱の出入りモデルを示す概略図である。
図示のように、研磨テーブル１６上には研磨パッド１４が貼り付けられており、研磨パッド１４上にはスラリ等の表面液膜１７が形成されている。研磨テーブル１６の内部には研磨テーブル１６を内部から水冷するための冷却部１８が設けられている。このような構
成において、研磨パッド１４により図１に示したトップリング１２が保持するウェハを研磨すると、その研磨熱の一部（本モデル例では５０％）が研磨パッド１４及びスラリに入熱する（Ｑｉｎ）。スラリによって冷やされることによる抜熱（Ｑ２）と、スラリが気化することによる気化潜熱（Ｑ１）により、研磨熱の５０％からスラリ抜熱（Ｑ２）及び気化潜熱（Ｑ１）を差し引いた結果の差分の熱が研磨パッド１４に入熱する（Ｑ３）。

【0028】

研磨パッド１４の入熱（Ｑ３）は、その一部が研磨パッド１４に蓄熱され（Ｑ３２）、その他が研磨テーブル１６に入熱する（Ｑ３１、Ｑ４）。研磨テーブル１６の入熱（Ｑ３１、Ｑ４）は、その一部が研磨テーブル１６に蓄熱され（Ｑ４２）、その他が冷却部１８により抜熱される（Ｑ４１、Ｑ５）。

【0029】

図４は、図３に示した熱の出入りモデルにおいて説明した各熱量の変化を示すグラフである。
本実施形態において、研磨プロセスは研磨されるウェハ毎に間欠的に行われるので、図示のように、研磨により発生する研磨熱の５０％（Ｑｉｎ）を示すグラフは、間欠的な挙動を示している。図３のモデルにおいて説明したように、研磨パッド１４の入熱量（Ｑ３）の大きさは、気化潜熱（Ｑ１）とスラリ抜熱（Ｑ２）に影響される。即ち、気化潜熱（Ｑ１）が大きくなれば、研磨パッド１４の入熱量（Ｑ３）は小さくなる。
本発明では、この気化潜熱（Ｑ１）を大きくすることで、研磨パッド１４の入熱量（Ｑ３）を抑制し、その結果研磨パッド１４の温度上昇を抑制することができる。

【0030】

図５は、本実施形態に係る研磨パッド１４の研磨プロセス中の温度遷移を示すグラフであり、図５ａは第１の排気ライン３１ａの排気流量がＷのとき、図５ｂは第１の排気ライン３１ａの排気流量がＷ／２のとき、図５ｃは第１の排気ライン３１ａの排気流量が２Ｗのときの温度遷移を示すグラフである。

【0031】

図５ａ及び図５ｂを比較すると、排気流量がＷの場合に対して排気流量が半分、即ちＷ／２の場合は、研磨パッド１４の温度は６０℃を超え、比較的高くなることが分かる。これは、排気流量が半分になることで、スラリ等の気化潜熱量が減少し、研磨パッド１４の入熱量が増加するからであると考えられる。
図５ａ及び図５ｃを比較すると、排気流量がＷの場合に対して排気流量が２倍、即ち２Ｗの場合は、研磨パッド１４の温度は約５０℃程度であり、比較的低くなることが分かる。これは、排気流量が２倍になることで、スラリ等の気化潜熱量が増加し、研磨パッド１４の入熱量が減少するからであると考えられる。

【0032】

以上で説明したように、本実施形態に係る基板処理装置１は、研磨空間２０の排気流量を制御し、気化潜熱現象を活用することで、従来のような接触熱伝導方式やドライガス吹き付け方式が有する課題を伴うことなく、研磨パッド１４、その研磨面に広がるスラリ、ウェハを保持するトップリング１２から抜熱することができ、これらの温度が所定の温度範囲内となるように管理・制御することができる。ひいては、ウェハ研磨面の良好な平坦度を得ることができ、スラリの性能を発揮し得る温度領域での研磨プロセスを実現することができる。また、ＣＭＰ装置１０の生産性を向上することができる。

【0033】

次に、本発明の他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を説明する。
図６は、本発明の他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。
図示のように、本実施形態に係る排気流量制御装置３０は第１の排気ライン３１ａに差圧計３６ａを備えている。差圧計３６ａは、第１の排気ライン３１ａ内の第１の排気流量可変装置３２ａの上流側位置と下流側位置との差圧を計測できるように構成され、計測し
た差圧のデータを排気制御部３３が受信できるように、排気制御部３３と通信可能に構成されている。

【0034】

ＣＭＰ装置１０は、研磨パッド１４の温度を測定可能な温度センサ３７を研磨テーブル１６内に備えている。なお、この温度センサ３７は、例えば非接触式の温度センサ等であってもよく、温度センサ３７が配置される場所は限定されない。
温度センサ３７は、測定した研磨パッド１４の温度を排気制御部３３が受信できるように排気制御部３３と通信可能に構成されている。

【0035】

本実施形態における基板処理装置１は、温度センサ３７を備えているので、温度センサ３７で測定した研磨パッド１４の温度に基づいて、第１の排気ライン３１ａにおける排気流量を制御することができる。即ち、温度センサ３７で検知した研磨パッド１４の温度のデータは、排気制御部３３により受信され、排気制御部３３は、その温度が所定（所望）の温度範囲を超えている場合は、第１の排気ライン３１ａの排気流量が大きくなるように第１の排気流量可変装置３２ａを制御する。一方で、温度センサ３７で検知した研磨パッド１４の温度が所定の温度範囲を下回っている場合は、第１の排気ライン３１ａの排気流量が小さくなるように第１の排気流量可変装置３２ａを制御する。

【0036】

または、温度センサ３７で検知した研磨パッド１４の温度から、研磨パッド１４の温度を所定の温度範囲にするために必要な排気流量を排気制御部３３が算出し、その排気流量になるように第１の排気流量可変装置３２ａを制御するようにしてもよい。この場合は、研磨パッド１４の温度を所定の温度範囲にし得る排気流量を算出する計算式を、予め実験等により求めておき、この計算式に基づいて算出した排気流量となるように第１の排気流量可変装置３２ａを制御する。

【0037】

さらに、本実施形態における基板処理装置１では、差圧計３６ａを備えているので、第１の排気ライン３１ａにおける排気流量を計測することができ、計測した排気流量に基づいて、上記温度に基づいて算出した排気流量となるように、排気制御部３３が第１の排気量可変装置３２ａを制御することができる。

【0038】

第１の排気ライン３１ａにおける研磨空間２０からの排気流量の計測は以下のようにして行うことができる。即ち、差圧計３６ａにより排気流量可変装置３２ａの上流側位置の圧力と下流側位置の圧力との差圧が測定される。第１の排気ライン３１ａにおける排気流量は、予め求めておいた差圧と排気流量との関係式に基づいて、実際に測定した差圧から排気制御部３３により算出される。なお、排気流量可変装置３２ａの下流側位置の圧力は、上流側位置の圧力に比べて高い負圧状態であるので、下流側位置の圧力をゼロと仮定して、上流側位置の圧力のみを測定して、その測定値から排気流量を算出するようにしてもよい。
従って、本実施形態においては、差圧計３６ａと排気制御部３３とで流量計測装置を構成している。

【0039】

なお、本実施形態においては排気流量を計測（算出）するために差圧計３６ａを使用しているが、これに限られず、例えば流速計を用いてもよい。流速計を用いる場合は、流速計を第１の排気ライン３１ａに設け、測定した流速と第１の排気ライン３１ａの配管断面積との積から排気流量を求めることができる。

【0040】

上述のようにして求めた排気流量を監視することで、排気制御部３３は、上記温度に基づいて算出した排気流量となるように、第１の排気量可変装置３２ａの制御の精度を向上させることができる。

【0041】

以上で説明したように、本実施形態に係る基板処理装置１は、研磨空間２０の排気流量を制御し、気化潜熱現象を活用することで、従来のような接触熱伝導方式やドライガス吹き付け方式が有する課題を伴うことなく、研磨パッド１４、その研磨面に広がるスラリ、ウェハを保持するトップリング１２から抜熱することができ、これらの温度が一定範囲内となるように管理・制御することができる。ひいては、ウェハ研磨面の良好な平坦度を得ることができ、スラリの性能を発揮し得る温度領域での研磨プロセスを実現することができる。また、ＣＭＰ装置１０の生産性を向上することができる。
さらに、本実施形態に係る基板処理装置１は、温度センサ３７を備えているので、温度センサ３７により研磨空間２０内の所定の場所（例えば本実施形態では研磨パッド１４）の温度を測定し、所定の温度範囲となるように研磨空間２０からの排気流量を制御することができる。
加えて、本実施形態に係る基板処理装置１は、差圧計３６ａと排気制御部３３により構成される流量計測装置を備えているので、研磨空間２０からの排気流量を所望の排気流量とするための制御の精度を向上させることができる。

【0042】

なお、本実施形態に係る基板処理装置１は、差圧計３６ａを備えるものとして説明したが、差圧計３６ａが備わっていなくとも、第１の排気流量可変装置３２ａを構成する排気ダンパの弁の開度と排気流量との関係を予め実験等により求めておくことで、この関係に基づいて第１の排気ライン３１ａの排気流量が所望の排気流量になるように弁の開度を排気制御部３３が制御することができる。

【0043】

図７は、本発明の他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。
図示のように、本実施形態に係る基板処理装置１は、研磨空間２０とは雰囲気が分離された別の空間２６を有しており、別の空間２６は吸気口２２ｂから空気を取り込み、排気口２４ｂから排気される。

【0044】

また、本実施形態に係る排気流量制御装置３０は、排気口２４ｂに接続され、別の空間２６を排気するための第２の排気ライン３１ｂと、第２の排気ライン３１ｂにおける排気流量を調節可能な排気ダンパ等から成る第２の排気流量可変装置３２ｂとを備えている。
第２の排気ライン３１ｂは、上流側の一端が排気口２４ｂに接続され、下流側の他端が第１の排気ライン３１ａの下流側に接続されている。第１の排気ライン３１ａと第２の排気ライン３１ｂとの接続点には、第３の排気ライン３１ｃが接続されており、この第３の排気ライン３１ｃには第３の排気流量可変装置３２ｃが設けられている。従って、排気装置３５は、第３の排気ライン３１ｃ及び第２の排気ライン３１ｂを介して別の空間２６を排気可能に構成されている。

【0045】

排気制御部３３は、例えばサーボモータ等を有する第１の排気流量可変装置３２ａ及び第２の排気流量可変装置３２ｂと通信可能に構成されている。また、排気制御部３３は、ＣＭＰ装置１０の所定の場所、例えば研磨パッド１４上の温度を一定の範囲内とするために必要な、予め算出された排気流量の制御データを格納した記憶装置を有し、この制御データに基づいて第１の排気流量可変装置３２ａ及び第２の排気流量可変装置３２ｂを制御する。

【0046】

一般に、半導体製造工場等の工場排気ライン３４は、一定の排気流量で工場から排気しているので、第１の排気ライン３１ａと第２の排気ライン３１ｂからの排気流量が可変であると、工場排気ライン３４や他の半導体製造装置等へ影響する恐れがある。
そこで、本実施形態における基板処理装置１では、基板処理装置１から排気する排気流量が一定となるように第１の排気流量可変装置３２ａ、第２の排気流量可変装置３２ｂを制御する。即ち、本実施形態では、排気制御部３３が、上記予め算出された排気流量の制
御データに基づいて第１の排気流量可変装置３２ａ及び第２の排気流量可変装置３２ｂを制御するとともに、第１の排気ライン３１ａにおける研磨空間２０からの排気流量と第２の排気ライン３１ｂにおける別の空間２６からの排気流量との和が一定となるように第１の排気流量可変装置３２ａ及び前記第２の排気流量可変装置３２ｂを制御する。
さらに、本実施形態では第１の排気ライン３１ａ及び第２の排気ライン３１ｂからの排気が合流する第３の排気ライン３１ｃにおける排気流量が一定であることを確実にするため、第３の排気流量可変装置３２ｃにより排気流量を制御することができる。

【0047】

以上で説明したように、本実施形態の基板処理装置１によれば、ＣＭＰ装置１０の所定の場所、例えば研磨パッド１４上の温度が一定の範囲内になるように第１の排気ライン３１ａにおける排気流量を制御することができると共に、基板処理装置１全体としては一定の排気流量で排気されるので、工場排気ライン３４や他の半導体製造装置等への影響を抑制することができる。

【0048】

なお、第３の排気流量可変装置３２ｃは、排気流量を安定させるために設けられたものであり、これがなくとも本発明の効果は達成することができる。また、第３の排気量可変装置３２ｃは、排気制御部３３により制御可能に構成されてもよい。

【0049】

また、別の空間２６は、例えば図８に示すように、クリーンルーム等の別の空間であってもよく、研磨空間２０と雰囲気分離された空間であればどこであってもよい。
図８は、第２の排気ライン３１ｂが別の空間を排気するように構成された排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。
図示のように本基板処理装置１では、第２の排気ライン３１ｂが研磨空間２０と雰囲気分離された別の空間、例えばクリーンルームから排気するように構成されている。このように構成することで、図７に示した吸気口２２ｂ、排気口２４ｂ、及び別の空間２６をＣＭＰ装置１０に設ける必要がないので、ＣＭＰ装置１０の構成を簡略化することができ、コスト及び手間を低減させることができる。

【0050】

図９は、本発明の他の実施形態に係る排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。
図示のように、本実施形態に係る排気流量制御装置３０は、第１の排気ライン３１ａに差圧計３６ａを、第２の排気ライン３１ｂに差圧計３６ｂを、第３の排気ラインに３６ｃを備えている。
差圧計３６ａは、第１の排気ライン３１ａ内の第１の排気流量可変装置３２ａの上流側位置と下流側位置との差圧を計測できるように構成され、差圧計３６ｂは、第２の排気ライン３１ｂ内の第２の排気流量可変装置３２ｂの上流側位置と下流側位置との差圧を計測できるように構成され、差圧計３６ｃは、第１の排気ライン３１ｃ内の第１の排気流量可変装置３２ｃの上流側位置と下流側位置との差圧を計測できるように構成されている。それぞれの差圧計３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、計測した差圧のデータを排気制御部３３が受信できるように、排気制御部３３と通信可能に構成されている。

【0051】

本実施形態における基板処理装置１では、基板処理装置１から排気する排気流量が一定となるように第１の排気流量可変装置３２ａ、第２の排気流量可変装置３２ｂを制御する。即ち、本実施形態では、排気制御部３３が、上記予め算出された排気流量の制御データに基づいて第１の排気流量可変装置３２ａ及び第２の排気流量可変装置３２ｂを制御するとともに、第１の排気ライン３１ａにおける研磨空間２０からの排気流量と第２の排気ライン３１ｂにおける別の空間２６からの排気流量との和が一定となるように第１の排気流量可変装置３２ａ及び前記第２の排気流量可変装置３２ｂを制御する。
さらに、本実施形態では第１の排気ライン３１ａ及び第２の排気ライン３１ｂからの排気が合流する第３の排気ライン３１ｃにおける排気流量が一定であることを確実にするた
め、第３の排気流量可変装置３２ｃにより排気流量を制御することができる。

【0052】

本実施形態における基板処理装置１は、温度センサ３７を備えているので、図６に示した実施形態と同様に、温度センサ３７で測定した研磨パッド１４の温度に基づいて、第１の排気ライン３１ａにおける排気流量を制御することができ、または、温度センサ３７で検知した研磨パッド１４の温度から、研磨パッド１４の温度を所定の温度範囲にするために必要な排気流量を排気制御部３３が算出し、その排気流量になるように第１の排気流量可変装置３２ａを制御することができる。

【0053】

ここで、本実施形態では、差圧計３６ａ、３６ｂを備えているので、第１の排気ライン３１ａ及び第２の排気ライン３１ｂにおける排気流量を計測することができ、計測した排気流量に基づいて、上記温度に基づいて算出した排気流量となるように、排気制御部３３が第１の排気量可変装置３２ａを第２の排気量可変装置３２ｂを制御することができる。
なお、本実施形態においては排気流量を計測（算出）するために差圧計３６ａ、３６ｂ、３６ｃを使用しているが、これに限られず、例えば流速計を用いてもよい。

【0054】

本実施形態においては、さらに差圧計３６ｃを備えているので、第３の排気ライン３１ｃの基準圧力を測定できると共に、第３の排気ライン３１ｃにおける排気流量が一定であることを確認することができる。

【0055】

以上で説明したように、本実施形態に係る基板処理装置１によれば、研磨空間２０の排気流量を制御し、気化潜熱現象を活用することで、従来のような接触熱伝導方式やドライガス吹き付け方式が有する課題を伴うことなく、研磨パッド１４、その研磨面に広がるスラリ、ウェハを保持するトップリング１２から抜熱することができ、これらの温度が一定範囲内となるように管理・制御することができる。ひいては、ウェハ研磨面の良好な平坦度を得ることができ、スラリの性能を発揮し得る温度領域での研磨プロセスを実現することができる。また、ＣＭＰ装置１０の生産性を向上することができる。
本実施形態に係る基板処理装置１は、温度センサ３７を備えているので、温度センサ３７により研磨空間２０内の所定の場所（例えば本実施形態では研磨パッド１４）の温度を測定し、所定の温度範囲となるように研磨空間２０からの排気流量を制御することができる。

【0056】

本実施形態の基板処理装置１は、ＣＭＰ装置１０の所定の場所、例えば研磨パッド１４上の温度が一定の範囲内になるように第１の排気ライン３１ａにおける排気流量を制御することができると共に、基板処理装置１全体としては一定の排気流量で排気されるので、工場排気ライン３４や他の半導体製造装置等への影響を抑制することができる。また、本実施形態に係る基板処理装置１は、差圧計３６ａ、３６ｂ、３６ｃを備えているので、研磨空間２０からの排気流量を所望の排気流量とするための制御の精度を向上させることができるとともに、基板処理装置１全体として一定の排気流量とするための制御の精度を向上させることができる。

【0057】

なお、別の空間２６は、例えば図１０に示すように、クリーンルーム等の別の空間であってもよく、研磨空間２０と雰囲気分離された空間であればどこであってもよい。
図１０は、第２の排気ライン３１ｂが別の空間を排気するように構成された排気流量制御装置及びこれを備えた基板処理装置を示す概略図である。
図示のように本基板処理装置１では、図８に示した基板処理装置１と同様に、第２の排気ライン３１ｂが研磨空間２０と雰囲気分離された別の空間、例えばクリーンルームから排気するように構成されている。このように構成することで、図９に示した吸気口２２ｂ、排気口２４ｂ、及び別の空間２６をＣＭＰ装置１０に設ける必要がないので、ＣＭＰ装置１０の構成を簡略化することができ、コスト及び手間を低減させることができる。

【0058】

以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。たとえば、本実施形態では、基板処理装置としてＣＭＰ装置１０を備えたものを説明したが、ＣＭＰ装置１０に限らず、他の基板処理装置にも適用することができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 基板処理装置、１０ ＣＭＰ装置、１２ トップリング、１４ 研磨パッド、 １６研磨テーブル、１７ 表面液膜、１８ 冷却部、２０ 研磨空間、２２ａ 吸気口、２２ｂ 吸気口、２４ａ 排気口、２４ｂ 排気口、２６ 別の空間、３０ 排気流量制御装置、３１ａ 第１の排気ライン、３１ｂ 第２の排気ライン、３１ｃ 第３の排気ライン、３２ａ 第１の排気流量可変装置、３２ｂ 第２の排気流量可変装置、３２ｃ 第３の排気流量可変装置、３３ 排気制御部、３４ 工場排気ライン、３５ 排気装置、３６ａ
差圧計、３６ｂ 差圧計、３６ｃ 差圧計。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】