[发明专利]具有温度控制的化学机械研磨装置

说明书

本发明是有关于一种化学机械研磨制作过程的温度控制装置。

在极大规模集成电路(ULSI)或液晶显示器(LCD)，或硅晶片研磨制作过程中，所使用的平坦化技术中，常用化学机械研磨法。它使用了如第1图所示的方式，使ULSI的半导体基板、硅晶片(或LCD的透明基板)12的表面，与有加研磨液11的研磨垫13表面接触，利用机械切削力与化学研磨液的化学作用，来削平基板12表面因电路图形所造成的高低起伏。

然而传统的化学机械研磨设备，皆着重在研磨垫片13、托盘14的几何形状设计、以及化学研磨液11化学成份做改进研究，对于影响化学反应速率相当重要的「温度控制」部份，皆无重要的改善。对化学机械研磨制作过程而言，化学反应的控制为决定制作过程结果的重要因素，其中关于被研磨物的温度与均匀度的控制，将影响化学反应的活性，因而导致不同的反应速率。

本发明的目的在于对化学机械研磨装置作精确的全系统温度控制，提高与被研磨物相接触的系统温度的控制能力，以提高研磨制作过程的平坦度、速率、及均匀度，进而全面提高研磨制作过程的品质与产量，以得到最好的化学机械研磨结果。

本发明的具有温度控制的化学机械研磨装置包括：研磨垫、托盘及加热装置；研磨垫上设有研磨液；托盘固持一被研磨物，并使该被研磨物在研磨垫上以化学机械法研磨；加热装置将托盘加热至一设定温度，使研磨垫、托盘及被研磨物维持在摄氏温差二度内的恒温状态。

本发明的具有温度控制的化学机械研磨装置或者是包括：研磨垫、托盘、加热装置及中央温控仪；在研磨垫上设有研磨液；托盘固持一被研磨物，并使该被研磨物在研磨垫上以化学机械法研磨；加热装置将该托盘加热至一设定温度；中央温控仪连接于研磨垫、托盘、研磨液及加热装置，用于控制加热装置将研磨垫及托盘加热至设定温度。

本发明的具有温度控制的化学机械研磨装置或者是包括：研磨、垫托盘及加热装置；研磨垫上设有研磨液；托盘固持一被研磨物，并使该被研磨物在研磨垫上以化学机械法研磨；加热装置，直接或间接对研磨垫、托盘及被研磨物加热，使研磨垫、托盘及被研磨物维持在摄氏温差二度内的恒温状态。

本发明的具有温度控制的化学机械研磨装置还包括储存装置及传送装置。

本发明的具有温度控制的化学机械研磨装置使用过程中，被研磨物储存在储存装置内，而传送装置将被研磨物从储存装置取出并送至研磨垫上，在研磨垫上涂有研磨液，托盘固持着被研磨物，并使被研磨物在研磨垫上以化学机械法研磨；而加热装置可将储存装置、研磨垫、传送装置及托盘加热至一设定温度，以改善化学机械研磨结果。

本发明的中央温控仪连接于上述储存装置、传送装置、研磨垫、托盘、研磨液、及加热装置，用于控制加热装置，而将储存装置、传送装置、研磨垫、研磨液、及托盘准确的加热并保持在设定温度。

本发明所采用温度范围，取决于机台零件温度许可度、及研磨液有效使用温度，故0~100℃皆适用，但主要着重以下要点：

[1].较高的温度，可提高化学反应速率，进而提高研磨速率，因为依据亚伦尼尔斯(Arrhenius)化学反应方程式：化学反应速率K正比于e^-Q/RT，其中Q代表反应的活化能的常数，R为理想气体常数，T为绝对温度。

[2].必须使基板输入研磨系统的所有部分，保持在恒温状态，避免因温度差造成的降温效应不均匀，而破坏研磨速率及均匀度。

[3].利用各种机械及几何设计方法尽可能提高温度分布均匀度。

综合以上因素，本发明所采用的较佳温度大约在20~80℃。

本发明可适用于极大规模集成电路(ULSI)的半导体基板、硅晶片以及液晶显示器(LCD)的透明基板的研磨。由于使用化学机械研磨法且对基板储存、基板传送、及基板研磨等过程实施温度控制，因此提高了研磨制作过程的平坦度、速率、及均匀度，进而全面提高研磨制作过程的品质与产量。

图式的简单说明：

第1图是化学机械研磨设备的示意图；

第2图中A图显示本发明的热控制的储存装置的第一应用例；

第2图中B图显示本发明的热控制的储存装置的第二应用例；

第2图中C图显示本发明的热控制的储存装置的第三应用例；

第3图中A图显示本发明的热控制的机械手臂；

第3图中B图显示本发明的热控制传送路线的第一应用例；

第3图中C图显示本发明的热控制传送路线的第二应用例；

第4图中A图显示本发明的热控制研磨垫的第一应用例；

第4图中B图显示本发明的热控制研磨垫的第二应用例；