一种抛光冷却装置和化学机械抛光设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种抛光冷却装置和化学机械抛光设备，其中，抛光冷却装置包括冷却辊、滑动连接机构、旋转接头、基座、流体管路和驱动机构；冷却辊包括圆柱状的具有内部中空结构的杆体，冷却辊由高导热率材料制成以通过流体管路内流通的低温流体使杆体保持低温，冷却辊设于抛光垫上方并可下移至与抛光垫表面接触或与抛光垫表面的抛光液接触，从而使低温的杆体与转动的抛光垫接触时在摩擦力的作用下地自由滚动进而对抛光垫或抛光液进行冷却。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光冷却装置和化学机械抛光设备
本技术涉及晶圆的化学机械抛光
，尤其涉及一种抛光冷却装置和化学机械抛光设备。
技术介绍
晶圆制造是制约超/极大规模集成电路（即芯片，IC，IntegratedCircuit）产业发展的关键环节。随着摩尔定律的延续，集成电路特征尺寸持续微缩逼近理论极限，晶圆表面质量要求愈加苛刻，因而晶圆制造过程对缺陷尺寸和数量的控制越来越严格。化学机械抛光是晶圆制造工艺中非常重要的一个环节。抛光过程是利用承载头将晶圆压于抛光垫表面，依靠晶圆和抛光垫之间的相对运动并借助抛光液中的磨粒实现晶圆表面抛光。在抛光过程中，由于晶圆与抛光垫之间的摩擦以及微观切削作用，将会产生大量的热导致温度过高。然而对于化学机械抛光来说，抛光液中的化学成分与晶圆表面的化学作用需要在一定温度下进行，如果温度过高，化学作用过快，化学作用与机械去除作用失衡，会使晶圆加工质量受到很大影响。因此，需要对化学机械抛光过程中的温度进行控制。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种抛光冷却装置和化学机械抛光设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本技术实施例的第一方面提供了一种抛光冷却装置，用于在化学机械抛光时降低抛光垫和/或抛光液的温度，所述抛光冷却装置包括冷却辊、滑动连接机构、旋转接头、基座、流体管路和驱动机构；所述冷却辊与滑动连接机构固定连接，所述滑动连接机构与旋转接头固定连接，所述旋转接头与基座固定连接，所述基座与所述驱动机构连接以带动所述冷却辊上下移动；所述冷却辊包括圆柱状的具有内部中空结构的杆体，所述杆体的一端封闭以防止抛光液进入所述内部中空结构，所述杆体的另一端设有开口以使所述流体管路穿过所述开口并深入所述内部中空结构，所述杆体的设有开口的一端与所述滑动连接机构固定连接以使所述杆体可绕其沿长度方向的中轴自由滚动；所述流体管路穿过所述滑动连接机构的中间通孔并与所述旋转接头连接以通过所述旋转接头与外部的流体供给源连接；所述冷却辊由高导热率材料制成以通过流体管路内流通的低温流体使杆体保持低温，所述冷却辊设于抛光垫上方并可下移至与抛光垫表面接触或与抛光垫表面的抛光液接触，从而使低温的杆体与转动的抛光垫接触时在摩擦力的作用下地自由滚动进而对抛光垫或抛光液进行冷却。在一个实施例中，所述滑动连接机构包括轴承、轴套和锁紧螺帽；轴承与基座固定连接，轴套环绕所述杆体并与所述杆体之间通过锁紧螺帽固定。在一个实施例中，所述流体管路包括进液管路和出液管路，所述进液管路和出液管路在所述内部中空结构内靠近所述杆体封闭一端汇合。在一个实施例中，所述进液管路为弯曲盘旋状以增加在所述内部中空结构内的长度从而提高降温效果。在一个实施例中，所述旋转接头通过管路与流体供给源连接，所述管路上设有流量控制阀以调节所述低温流体的流量从而改变所述冷却辊的表面温度。在一个实施例中，所述杆体的侧壁内设有应力传感器，用于检测所述杆体与抛光垫之间的压力以控制该压力不大于预设值从而减少所述杆体表面与抛光垫之间的摩擦。在一个实施例中，抛光冷却装置还包括安装在所述抛光垫上的温度传感器，用于检测所述抛光垫的抛光温度。在一个实施例中，抛光冷却装置还包括控制器，所述控制器分别与所述驱动机构、所述温度传感器、所述流量控制阀和所述应力传感器连接。在一个实施例中，所述高导热率材料为碳化硅、氮化硅或氮化铝。本技术实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光设备，包括：抛光盘，其上粘接有抛光垫；承载头，用于吸附晶圆并将晶圆按压在抛光垫上进行旋转；修整器，用于对抛光垫表面进行修整；以及，如上所述的抛光冷却装置。本技术实施例的有益效果包括：通过使冷却辊表面保持低温，对与冷却辊表面接触的抛光垫或抛光液进行冷却，从而降低抛光温度。附图说明通过结合以下附图所作的详细描述，本技术的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本技术的保护范围，其中：图1为本技术一实施例提供的化学机械抛光设备的立体示意图；图2为本技术一实施例提供的化学机械抛光设备的俯视图；图3为本技术一实施例提供的抛光冷却装置的截面图；图4为本技术另一实施例提供的抛光冷却装置的截面图；图5为本技术一实施例提供的杆体沿宽度方向的截面图。具体实施方式下面结合具体实施例及其附图，对本技术所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本技术的特定的具体实施方式，用于说明本技术的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本技术实施方式及本技术保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本技术具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。为了说明本技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。如图1和图2所示，本技术一实施例提供的化学机械抛光设备1包括抛光盘10、粘接在抛光盘10上的抛光垫20、吸附晶圆并带动晶圆旋转的承载头30、修整抛光垫20的修整器40、向抛光垫20表面提供抛光液的供液部50、以及存片部60。在抛光开始前，机械手将晶圆搬运至存片部60处，承载头30从存片部60装载晶圆后沿抛光盘10的径向移动至抛光盘10的上方。在化学机械抛光过程中，承载头30将晶圆按压在抛光盘10表面覆盖的抛光垫20上，抛光垫20的尺寸大于待抛光的晶圆的尺寸，例如为晶圆尺寸的1.2倍或更大，由此保证均匀地对晶圆进行抛光。承载头30做旋转运动以及沿抛光盘10的径向往复移动使得与抛光垫20接触的晶圆表面被逐渐抛除，同时抛光盘10旋转，供液部50向抛光垫20表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过承载头30与抛光盘10的相对运动使晶圆与抛光垫20摩擦以进行抛光。由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆与抛光垫20之间流动，抛光液在抛光垫20的传输和旋转离心力的作用下均匀分布，以在晶圆和抛光垫20之间形成一层液体薄膜，液体中的化学成分与晶圆产生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质，然后通过磨粒的微机械摩擦将这些化学反应物从晶圆表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中去除表面材料实现表面平坦化处理，从而达到全局平坦化的目的。在抛光期间，修整器40用于对抛光垫20表面形貌进行修整和活化。使用修整器40可以移除残留在抛光垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抛光冷却装置，其特征在于，用于在化学机械抛光时降低抛光垫和/或抛光液的温度，所述抛光冷却装置包括冷却辊、滑动连接机构、旋转接头、基座、流体管路和驱动机构；/n所述冷却辊与滑动连接机构固定连接，所述滑动连接机构与旋转接头固定连接，所述旋转接头与基座固定连接，所述基座与所述驱动机构连接以带动所述冷却辊上下移动；/n所述冷却辊包括圆柱状的具有内部中空结构的杆体，所述杆体的一端封闭以防止抛光液进入所述内部中空结构，所述杆体的另一端设有开口以使所述流体管路穿过所述开口并深入所述内部中空结构，所述杆体的设有开口的一端与所述滑动连接机构固定连接以使所述杆体可绕其沿长度方向的中轴自由滚动；/n所述流体管路穿过所述滑动连接机构的中间通孔并与所述旋转接头连接以通过所述旋转接头与外部的流体供给源连接；/n所述冷却辊由高导热率材料制成以通过流体管路内流通的低温流体使杆体保持低温，所述冷却辊设于抛光垫上方并可下移至与抛光垫表面接触或与抛光垫表面的抛光液接触，从而使低温的杆体与转动的抛光垫接触时在摩擦力的作用下地自由滚动进而对抛光垫或抛光液进行冷却。/n

【技术特征摘要】
1.一种抛光冷却装置，其特征在于，用于在化学机械抛光时降低抛光垫和/或抛光液的温度，所述抛光冷却装置包括冷却辊、滑动连接机构、旋转接头、基座、流体管路和驱动机构；
所述冷却辊与滑动连接机构固定连接，所述滑动连接机构与旋转接头固定连接，所述旋转接头与基座固定连接，所述基座与所述驱动机构连接以带动所述冷却辊上下移动；
所述冷却辊包括圆柱状的具有内部中空结构的杆体，所述杆体的一端封闭以防止抛光液进入所述内部中空结构，所述杆体的另一端设有开口以使所述流体管路穿过所述开口并深入所述内部中空结构，所述杆体的设有开口的一端与所述滑动连接机构固定连接以使所述杆体可绕其沿长度方向的中轴自由滚动；
所述流体管路穿过所述滑动连接机构的中间通孔并与所述旋转接头连接以通过所述旋转接头与外部的流体供给源连接；
所述冷却辊由高导热率材料制成以通过流体管路内流通的低温流体使杆体保持低温，所述冷却辊设于抛光垫上方并可下移至与抛光垫表面接触或与抛光垫表面的抛光液接触，从而使低温的杆体与转动的抛光垫接触时在摩擦力的作用下地自由滚动进而对抛光垫或抛光液进行冷却。


2.如权利要求1所述的抛光冷却装置，其特征在于，所述滑动连接机构包括轴承、轴套和锁紧螺帽；轴承与基座固定连接，轴套环绕所述杆体并与所述杆体之间通过锁紧螺帽固定。


3.如权利要求1所述的抛光冷却装置，其特征在于，所述流体管路包括进液管路和出液管路，所述进液管路和出液...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟松林，李硕，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：华海清科北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11