[实用新型]一种抛光冷却装置和化学机械抛光设备

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及晶圆的化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种抛光冷却装置和化学机械抛光设备。

背景技术

晶圆制造是制约超/极大规模集成电路（即芯片，IC，Integrated Circuit）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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型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。