化学机械研磨装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种化学机械研磨装置。所述化学机械研磨装置中，温度控制模块获得研磨垫表面的实时研磨温度后，向研磨液供给模块发送对应的第一设定温度的目标值，并向冷却液供给模块发送对应的第二设定温度的目标值，研磨液供给模块将具有第一设定温度的研磨液喷涂到研磨垫上，且冷却液供给模块将具有第二设定温度的冷却液输出到压板内的冷却液循环通道，实现了对研磨温度的实时调节，有助于提高研磨稳定性以及研磨精度，同时可以减小研磨过程中在被研磨件上产生的凹坑和腐蚀缺陷，提高了研磨质量。

【技术实现步骤摘要】
化学机械研磨装置
本技术涉及化学机械研磨
，特别涉及一种化学机械研磨装置。
技术介绍
化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)工艺目前被广泛用于半导体制造过程中的表面平坦化工艺处理，根据研磨对象不同可分为硅研磨(PolyCMP)、硅氧化物硏磨(OxideCMP)、钨硏磨(WCMP)和铜研磨(CuCMP)等。图1为现有的一种化学机械研磨装置的剖面示意图。如图1所示，该化学机械研磨装置包括研磨头170、研磨垫120以及压板110(Platen)，其中，研磨垫120贴附在压板110上，在电机的带动下，研磨垫120随着压板110的转动而转动，被研磨件180(例如晶圆)夹持在研磨头170靠近研磨垫120的端面上。在研磨过程中，研磨头170带动被研磨件180在研磨垫120上转动，同时被研磨件180与研磨垫120接触的表面会与喷涂在研磨垫上的研磨液发生化学反应，生成的反应产物以及被研磨件表面的材料会被研磨垫上的研磨颗粒研磨去除，从而达到了对被研磨件进行化学机械研磨的目的。但是，上述CMP装置在进行CMP工艺时存在研磨温度不稳定的问题，会对研磨质量产生不良影响。具体来说，在研磨过程中，被研磨件与研磨液发生化学反应会释放热量，研磨颗粒机械研磨去除化学反应产物和被研磨件表面的材料的过程也会释放大量的热，以及随着研磨时间的增加，研磨垫表面的温度也会逐渐增加，这些因素均会引起研磨温度逐渐升高，进而导致研磨速率发生变化，使得精确控制CMP工艺的难度增加，工艺窗口较窄，连续多次研磨的可重复性较差，且经研磨后的晶圆容易出现凹陷(dishing)以及腐蚀(erosion)等问题，导致研磨面的片内均一性较差，产品良率降低。而随着半导体工艺节点的不断缩小(特别是14nm以下的工艺节点)，对研磨稳定性和研磨均一性的要求越来越高，亟待解决研磨温度不稳定的问题。
技术实现思路
本技术提供一种化学机械研磨装置，可以对研磨过程中的研磨温度进行实时调节，从而可以提高研磨速率的稳定性，进而提高研磨质量。本技术的化学机械研磨装置包括：压板，具有相对的上表面和下表面，内部设置有冷却液循环通道；研磨垫，贴附于所述压板上表面；研磨液供给模块，用于调节研磨液的温度，并将具有第一设定温度的研磨液喷涂到所述研磨垫上；冷却液供给模块，连接所述冷却液循环通道，所述冷却液供给模块用于调节冷却液的温度，并将具有第二设定温度的冷却液输入所述冷却液循环通道；温度探测器，用于探测所述研磨垫表面的实时研磨温度；温度控制模块，用于获得所述实时研磨温度，根据所述实时研磨温度和所述第一设定温度以及所述第二设定温度的第一对应关系表，得到所述第一设定温度和所述第二设定温度的目标值，并分别将所述第一设定温度的目标值发送至所述研磨液供给模块，以及将所述第二设定温度的目标值发送至所述冷却液供给模块。可选的，所述研磨液供给模块包括：混合罐；多个研磨液存储罐；其中，每个所述研磨液存储罐分别与所述混合罐连接，每个所述研磨液存储罐存储有不同温度的研磨液，每个所述研磨液存储罐与所述混合罐连接的管路上设置有流量控制阀和抽液泵，从所述混合罐的输出端口流出的研磨液具有所述第一设定温度。可选的，所述研磨液供给模块还包括设置于所述研磨垫上方的研磨液喷头，所述研磨液喷头的进液口与所述混合罐的输出端口连接。可选的，所述冷却液供给模块包括多个冷却液存储罐、连接每个所述冷却液存储罐的分管道以及连接每个所述分管道的总管道，其中，每个所述冷却液存储罐内分别存储有不同温度的冷却液，每个所述分管道上均设置有流量控制阀，所述总管道上设置有抽液泵，所述抽液泵的输出端口流出的冷却液具有所述第二设定温度，所述抽液泵的输出端口连接所述冷却液循环通道的入口。可选的，所述温度控制模块还根据所述实时研磨温度与所述冷却液的流速之间的第二对应关系表，得到所述冷却液的目标流速，并将所述目标流速发送至所述冷却液供给模块；所述冷却液供给模块在获得所述目标流速后，根据所述目标流速和所述流量控制阀的开度和所述抽液泵的抽速的第三对应关系表，调节所述流量控制阀的开度和所述抽液泵的抽速。可选的，所述冷却液的目标流速为500ml/min～1500ml/min。可选的，所述流量控制阀为比例阀。可选的，所述温度探测器为接触式温度探测器，所述接触式温度探测器的检测端子设置于所述研磨垫表面。可选的，所述温度探测器为红外温度检测仪，所述红外温度检测仪的探头设置在所述研磨垫的上方。可选的，所述第一设定温度的范围为5℃～45℃，所述第二设定温度的范围为5℃～25℃。本技术的化学机械研磨装置在研磨过程中利用具有第一设定温度的研磨液以及具有第二设定温度的冷却液对研磨垫进行实时降温，可以实现对研磨温度的实时调节，使得研磨温度相对稳定，提高了研磨速率的稳定性，进而提高了同一被研磨件内的研磨均匀性以及同一批次中不同被研磨件的研磨均一性，有助于提高研磨精度，增大了研磨工艺窗口，同时可以减小研磨过程中在被研磨件上产生的凹坑和腐蚀缺陷，提高研磨质量。附图说明图1为现有的一种化学机械研磨装置的剖面示意图。图2为利用现有的化学研磨装置进行研磨的研磨速率随研磨时间变化的点状图。图3为利用现有的化学研磨装置进行研磨的研磨速率随研磨垫温度变化的点状图。图4为本技术一实施例的化学机械研磨装置的剖面示意图。图5为本技术一实施例的化学机械研磨装置的研磨液供给模块的示意图。图6为本技术一实施例的化学机械研磨装置的冷却液供给模块的示意图。附图标记说明：110-压板；111-冷却液循环通道；120-研磨垫；130-冷却液供给模块；131-冷却液存储罐；140-研磨液供给模块；141-研磨液；142-研磨液喷头；143-研磨液存储罐；144-混合罐；150-温度探测器；160-温度控制模块；170-研磨头；180-被研磨件；10-流量控制阀；20-抽液泵。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的化学机械研磨装置作进一步详细说明。根据下面说明，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。如图1所示，虽然现有的化学机械研磨装置的压板110内设置有冷却液循环通道111，但是通常通入该冷却液循环通道111内的冷却液的温度和流量是固定的，且喷涂到研磨垫120表面上的研磨液温度也是固定的。专利技术人研究发现，研磨垫表面的温度(即研磨温度)与研磨过程中产生的摩擦热、研磨液温度、研磨垫下方的冷却液温度和流速以及研磨时间密切相关。图2为利用现有的化学研磨装置进行研磨的研磨速率随研磨时间变化的点状图。图3为利用现有的化学研磨装置进行研磨的研磨速率随研磨垫温度变化的点状图。如图2和图3所示，随着研磨时间的增加，被研磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括：/n压板，具有相对的上表面和下表面，内部设置有冷却液循环通道；/n研磨垫，贴附于所述压板上表面；/n研磨液供给模块，用于调节研磨液的温度，并将具有第一设定温度的研磨液喷涂到所述研磨垫上；/n冷却液供给模块，连接所述冷却液循环通道，所述冷却液供给模块用于调节冷却液的温度，并将具有第二设定温度的冷却液输入所述冷却液循环通道；/n温度探测器，用于探测所述研磨垫表面的实时研磨温度；/n温度控制模块，用于获得所述实时研磨温度，根据所述实时研磨温度和所述第一设定温度以及所述第二设定温度的第一对应关系表，得到所述第一设定温度和所述第二设定温度的目标值，并分别将所述第一设定温度的目标值发送至所述研磨液供给模块，以及将所述第二设定温度的目标值发送至所述冷却液供给模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括：
压板，具有相对的上表面和下表面，内部设置有冷却液循环通道；
研磨垫，贴附于所述压板上表面；
研磨液供给模块，用于调节研磨液的温度，并将具有第一设定温度的研磨液喷涂到所述研磨垫上；
冷却液供给模块，连接所述冷却液循环通道，所述冷却液供给模块用于调节冷却液的温度，并将具有第二设定温度的冷却液输入所述冷却液循环通道；
温度探测器，用于探测所述研磨垫表面的实时研磨温度；
温度控制模块，用于获得所述实时研磨温度，根据所述实时研磨温度和所述第一设定温度以及所述第二设定温度的第一对应关系表，得到所述第一设定温度和所述第二设定温度的目标值，并分别将所述第一设定温度的目标值发送至所述研磨液供给模块，以及将所述第二设定温度的目标值发送至所述冷却液供给模块。


2.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨液供给模块包括：
混合罐；
多个研磨液存储罐；其中，每个所述研磨液存储罐分别与所述混合罐连接，每个所述研磨液存储罐存储有不同温度的研磨液，每个所述研磨液存储罐与所述混合罐连接的管路上设置有流量控制阀和抽液泵，从所述混合罐的输出端口流出的研磨液具有所述第一设定温度。


3.如权利要求2所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨液供给模块还包括设置于所述研磨垫上方的研磨液喷头，所述研磨液喷头的进液口与所述混合罐的输出端口连接。


4.如权利要求3所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述冷却液供给模块包括多个冷却液存储罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冬祥，李武祥，
申请(专利权)人：合肥晶合集成电路股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34