本发明专利技术公开了一种水循环冷却式CMP装置，其包括研磨头以及抛光板，抛光板的下模中设置至少2条第二冷却路径，抛光头的晶片粘贴表面内设置有至少2条第一冷却路径，抛光头以及抛光板的冷却路径均通过外置的冷却器水循环装置连接；相比现有技术，本发明专利技术通过在抛光头以及抛光板接触面布置冷却水循环板，改善晶圆加工时研磨的温度分布，防止因外周速和内周速的差而导致的平坦度恶化。此外，通过使用具有较少热膨胀整数的陶瓷材料将形成冷却路径的板设置在作为最上层的抛光板(固定板)的正下方，实现更有效的冷却效率。实现更有效的冷却效率。实现更有效的冷却效率。
【技术实现步骤摘要】
一种水循环冷却式CMP装置
[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，尤其是一种水循环冷却式CMP装置。
技术介绍
[0002]硅、SiC、GaN等各种半导体基板在形成LSI、VLSI等电路时，使用曝光装置在晶圆上烧制布线。此时，如果晶片不平坦，电路就不会被清晰地烙印。为了实现这种平坦化，需要采用CMP装置(化学机械抛光)进行抛光；化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)技术被视为是目前能实现集成电路(IC)制造中晶圆表面全局平坦化的技术，可达到原子级超高平整度，其效果直接影响到芯片最终的质量和成品率。
[0003]现有技术在利用CMP装置加工中，在抛光垫上浸渍磨料(CMP浆料)，将保留晶片的抛光头压在抛光板(定盘)上，一边旋转抛光头和定盘，一边利用磨料(CMP浆料)产生的化学反应，实现平坦化。以往，为了抑制研磨产生的发热，一般通过向抛光板(定盘)流过一定温度的冷却水来尽量防止温度上升。但是，研磨头以及固定在研磨头上的晶圆与抛光板的直径不同，因此相对速度自然也会发生变化，研磨加工中晶圆的面内温度很难均匀，导致研磨的平坦度不均匀。
技术实现思路
[0004]本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种水循环冷却式CMP装置，从而在抛光头以及抛光板下膜内设置多条冷却水路径，并通过水循环装置对冷却水路径进行水冷却，实现更有效的冷却效率，通过改善温度分布，防止因外周速和内周速的差而导致的平坦度恶化现象。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：<br/>[0006]一种水循环冷却式CMP装置，其包括研磨头以及抛光板，所述抛光板的下模中设置至少2条第二冷却路径，所述抛光头的晶片粘贴表面内设置有至少2条第一冷却路径，抛光头以及抛光板的冷却路径均通过外置的冷却器水循环装置连接。
[0007]进一步地，所述第一冷却路径以及第二冷却路径均具有至少2条支路，其一支路被布置于抛光板或抛光头的圆周内径，其二支路被布置于抛光板或抛光头的圆周外径。
[0008]进一步地，所述抛光板的下膜通过布置第二冷却水循环板布置第二冷却路径。
[0009]进一步地，所述抛光头的包括抛光头本体，本体下部粘附设置第一冷却水循环板，第一冷却水循环板中布置第一冷却水路径，第一冷却水循环板的下方设置背衬垫，背衬垫的下方布置晶片保持环，晶片保持环中部用于固定晶片。
[0010]进一步地，所述抛光板以及第二冷却水循环板的整体下部通过连接旋转主轴单元进行旋转研磨。
[0011]进一步地，所述第二冷却水循环板为陶瓷材料。
[0012]本专利技术的有益效果如下：
[0013]在现有技术的CMP加工中，一边旋转晶圆一边研磨时，自然会产生外周速和内周速
的差。由于这种差，从晶圆的外周开始快速加工，为了防止这种情况的发生，通常采用在外周和内周改变加压的方法；
[0014]相比现有技术，本专利技术通过在抛光头以及抛光板接触面布置冷却水循环板，改善晶圆加工时研磨的温度分布，防止因外周速和内周速的差而导致的平坦度恶化。此外，通过使用具有较少热膨胀整数的陶瓷材料将形成冷却路径的板设置在作为最上层的抛光板(固定板)的正下方，实现更有效的冷却效率。
附图说明
[0015]图1为现有技术的CMP装置结构；
[0016]图2为本专利技术的CMP装置结构；
[0017]图3为第一冷却水循环板、第二冷却水循环板的第一种实施例；
[0018]图4为第一冷却水循环板、第二冷却水循环板的第二种实施例；
[0019]图5为第一冷却水循环板、第二冷却水循环板的第三种实施例；
[0020]图6为第一冷却水循环板、第二冷却水循环板的第四种实施例。
[0021]其中，图4
‑
图6中，圆形标记表示冷却水循环的出口，菱形标记表示冷却水循环的进口；
[0022]其中：1、研磨头；2、第一冷却水循环板；3、背衬垫；4、晶片保持环；5、抛光板；6、第二冷却水循环板；7、旋转主轴单元；8、晶片。
具体实施方式
[0023]下面结合附图，对本专利技术的技术方案做进一步地说明。
[0024]如图1至图6所示，本专利技术公开了一种水循环冷却式CMP装置，其包括研磨头1以及抛光板5，抛光板5的下模中设置至少2条第二冷却路径，抛光头的晶片8粘贴表面内设置有至少2条第一冷却路径，抛光头以及抛光板5的冷却路径均通过外置的冷却器水循环装置连接。
[0025]在一些实施例中，第一冷却路径以及第二冷却路径均具有至少2条支路，其一支路被布置于抛光板5或抛光头的圆周内径，其二支路被布置于抛光板5或抛光头的圆周外径。
[0026]在一些实施例中，抛光板5的下膜通过布置第二冷却水循环板6布置第二冷却路径。
[0027]在一些实施例中，抛光头的包括抛光头本体，本体下部粘附设置第一冷却水循环板2，第一冷却水循环板2中布置第一冷却水路径，第一冷却水循环板2的下方设置背衬垫3，背衬垫3的下方布置晶片8保持环4，晶片8保持环4中部用于固定晶片8。
[0028]在一些实施例中，抛光板5以及第二冷却水循环板6的整体下部通过连接旋转主轴单元7进行旋转研磨。
[0029]在一些实施例中，第二冷却水循环板6为较少热膨胀整数的陶瓷材料。
[0030]相比现有技术，本专利技术通过在抛光头以及抛光板5接触面布置冷却水循环板，改善晶圆加工时研磨的温度分布，防止因外周速和内周速的差而导致的平坦度恶化。此外，通过使用具有较少热膨胀整数的陶瓷材料将形成冷却路径的板设置在作为最上层的抛光板5(固定板)的正下方，实现更有效的冷却效率。
[0031]更具体的，本专利技术通过设置至少2个冷却路径设置在抛光头的晶片8粘贴表面内，并且冷却器水循环装置连接到每个冷却路径。类似地，在抛光板5的下模中设置2至多个冷却路径，冷却器水循环装置连接到每个冷却路径。研磨时，晶圆的外周和抛光板5(定盘)的外周有温度最高的趋势，因此外侧的冷却路径与内侧的冷却路径相比，温度设定较低。由此，实现了晶片8表面内的温度分布的均匀化，并有助于提高平坦性。当研磨头1、抛光板5(定盘)都旋转时，冷却水在离心力的作用下向外侧逸出，为了成为防止逸出的挡块，2～多个冷却路径采用了堵塞路径的结构。此外，通过使用具有较少热膨胀整数的陶瓷材料将形成冷却路径的板设置在作为最上层的抛光板5(固定板)的正下方，实现更有效的冷却效率。
[0032]需要说明的是，外置安装有温度调节的冷却器水循环装置，该冷却器水循环装置流动保持一定温度的冷却水，冷却水循环装置能够为密闭型的，其工作原理是以水为换热介质，通过水的流动带走物体热量，进行热交换，从而实现冷却。
[0033]因此，第一冷却水循环板2以及第二冷却水循环板6的冷却路径能够表现为不同形式，但是为了防止因外周速和内周速的差而导致的平坦度恶化，外侧的冷却路径与内侧的冷却路径相比，恒温的冷却水的温度设定较低，如此，在离心研磨作用下，外周升温快的趋本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水循环冷却式CMP装置，其特征在于：包括研磨头(1)以及抛光板(5)，所述抛光板(5)的下模中设置至少2条第二冷却路径，所述抛光头的晶片(8)粘贴表面内设置有至少2条第一冷却路径，抛光头以及抛光板(5)的冷却路径均通过外置的冷却器水循环装置连接。2.如权利要求1所述的一种水循环冷却式CMP装置，其特征在于：所述第一冷却路径以及第二冷却路径均具有至少2条支路，其一支路被布置于抛光板(5)或抛光头的圆周内径，其二支路被布置于抛光板(5)或抛光头的圆周外径。3.如权利要求1所述的一种水循环冷却式CMP装置，其特征在于：所述抛光板(5)的下膜通过布置第二冷却水循环板(6)布置第二冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：岸田文树，翁鑫晶，林邦宏，
申请(专利权)人：双羽先端无锡半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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