專利名稱：一種熱調(diào)節(jié)300mm化學機械拋光用的拋光頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于化學機械拋光領(lǐng)域，具體涉及到一種在拋光過程中，通過調(diào)節(jié)拋光頭不同區(qū)域的溫度來改變拋光頭相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的化學反應(yīng)速率，提高化學機械拋光效果，從而達到改善產(chǎn)品幾何形狀，提高拋光頭所加工產(chǎn)品的表面的均一性。 技術(shù)背景目前，超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了 45nm和300mm時代。隨著特征線寬的進一步微小化，要求作為襯底材料的單晶硅片的表面形貌可接受的分辨率必須達到納米級，如在后續(xù)器件加工中，較差的表面形貌會對氧化層產(chǎn)生不均勻的減薄，因此器件的成品率也與硅材料的表面形貌直接相關(guān)?；瘜W機械拋光(CMP)被公認為是全局平坦化方法之一，該方法既可以獲得較完美的表面，又可以得到較高的拋光速率。為了達到器件廠家的加工要求，材料廠家對300mm硅片表面拋光控制幾何參數(shù)GBIR小于0. 4um左右，SRQR小于
0.075um左右。因此，拋光頭承載硅片進行加工過程中所涉及的拋光片幾何精度非常高，對加工硅片表面的均一性要求更加嚴格。對于300mm硅片精拋光機來講，拋光頭主要由陶瓷板與驅(qū)動軸構(gòu)成，陶瓷板特點是隨溫度變化的形變量低，對硅片表面不會造成金屬離子污染并擁有良好的導(dǎo)熱性。實際拋光過程中，由于拋光片的直徑較大，拋光頭直徑也大，拋光液在拋光過程中邊緣比中心充沛，這樣導(dǎo)致了旋轉(zhuǎn)拋光過程中拋光頭與拋光盤面的拋光過程中，邊緣的溫度更接近拋光液溫度而中心溫度較高，使得拋光頭的化學拋光過程更加復(fù)雜?；瘜W機械拋光過程(CMP)過程主要通過化學腐蝕同時機械去除的方法進行加工。為了達到拋光過程的均勻效果，傳統(tǒng)的方法是通過提高壓力頭部分區(qū)域內(nèi)的氣體壓力來解決。但這種方法的弊端就是單純的提高的機械去除效果，改善幾何參數(shù)的同時又造成表面粗糙度的上升。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種熱調(diào)節(jié)300mm化學機械拋光用的拋光頭，通過調(diào)節(jié)拋光頭不同區(qū)域的表面溫度來改變拋光頭區(qū)域溫差，提高化學腐蝕的速度，配合拋光液在拋光過程中的特性，能改善加工產(chǎn)品的均一性及表面粗糙度。為實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本實用新型采用以下的技術(shù)方案這種熱調(diào)節(jié)300mm化學機械拋光用的拋光頭，它包括由傳動部件帶動的陶瓷盤，固定在陶瓷盤背面的多個加熱模塊，及溫控器，加熱模塊通過溫度傳感器接溫控器的輸入端，溫控器的輸出端接加熱模塊電源。固定在陶瓷盤背面的多個加熱模塊的排列方式為環(huán)形或方形或其它方式。所述的加熱模塊為封裝在導(dǎo)熱介質(zhì)內(nèi)的加熱源，其加熱源為電阻絲，也可采用其它加熱器件。其背面的加熱模塊加熱溫度范圍在20 70度范圍內(nèi)，輸出即時溫度信號，加熱溫度可控，可以根據(jù)實際的生產(chǎn)加工需求進行相應(yīng)的調(diào)整。[0010]本實用新型的原理是利用發(fā)熱源對拋光頭陶瓷盤背面不同區(qū)域加熱，通過陶瓷熱傳導(dǎo)到正表面，提高此區(qū)域的化學反應(yīng)速度，以改善產(chǎn)品表面幾何參數(shù)和粗糙度。本實用新型的優(yōu)點是通過調(diào)節(jié)拋光頭不同區(qū)域的表面溫度來改變拋光頭區(qū)域溫差，提高化學腐蝕的速度，配合拋光液在拋光過程中的特性，能改善加工產(chǎn)品的均一性及表面粗糙度。

圖I :本實用新型的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖2 :本實用新型的一種結(jié)構(gòu)俯視圖(模塊排列為環(huán)形排列)。 圖3 :—種加熱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖(電阻絲加熱)
具體實施方式
圖I、圖2中，I、為加熱模塊輸入端口，用以接受信號，2為加熱模塊，其功能為接收信號后可以加熱，并有溫度傳感器，可將即時探測的溫度信號傳遞傳出。因為拋光過程中所需加熱溫度范圍較窄，因此加熱模塊可以使用導(dǎo)熱膠等粘到拋光頭陶瓷盤背面。3為陶瓷盤，一般厚度為lcm-5cm，平整度為0_5um，4為拋光墊，10為硅片，11為拋光盤圖3中，5為溫度傳感器，通過端口 8將探測到的模塊溫度信號傳送出去，6為加熱模塊導(dǎo)熱壁，用于封裝加熱器，同時傳導(dǎo)加熱器產(chǎn)生的熱量到陶瓷盤背面，當輸入端口 9有信號輸入則加熱器工作，當端口 9的信號輸入后則加熱源7 (以電阻絲加熱)開始加熱，模塊壁6開始升溫，并將溫度傳遞至拋光盤3，進行調(diào)節(jié)陶瓷盤3的局部溫度，其即時溫度測量后通過端口 8傳遞出，以方便監(jiān)控加熱溫度。此熱調(diào)節(jié)拋光頭可以利用排列的模塊2加熱，來調(diào)節(jié)拋光頭陶瓷盤不同區(qū)域的溫度，以達到通過改變不同區(qū)域化學反應(yīng)速率來調(diào)節(jié)拋光去除速率，改善拋光片表面均一性。
實施例在使用普通拋光頭工作時，需要加熱拋光液至一定溫度，拋光后硅片表面測試為中心部分較均勻，邊緣粗糙，邊緣比中心部分haze值高出40%。使用熱調(diào)節(jié)拋光頭加工，其內(nèi)加熱模塊為電阻絲加熱，排列為環(huán)形排列，通過輸出溫度信號可知拋光頭外邊緣接近拋光液溫度，內(nèi)部溫度高出外邊緣10度左右。即時提高邊緣加熱模塊溫度，拋光后，中心點haze值與邊緣相比相差在10%以內(nèi)。拋光片表面狀態(tài)均一性得到改善。
權(quán)利要求1.一種熱調(diào)節(jié)300mm化學機械拋光用的拋光頭，其特征在于它包括由傳動部件帶動的陶瓷盤，固定在陶瓷盤背面的多個加熱模塊，及溫控器，加熱模塊通過溫度傳感器接溫控器的輸入端，溫控器的輸出端接加熱模塊電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱調(diào)節(jié)300mm化學機械拋光用的拋光頭，其特征在于固定在陶瓷盤背面的多個加熱模塊的排列方式為環(huán)形或方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種熱調(diào)節(jié)300mm化學機械拋光用的拋光頭，其特征在于所述的加熱模塊為封裝在導(dǎo)熱介質(zhì)內(nèi)的加熱源，其加熱源為電阻絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種熱調(diào)節(jié)300mm化學機械拋光用的拋光頭，其特征在于加熱模塊以導(dǎo)熱膠粘在拋光頭陶瓷盤背面。
專利摘要一種熱調(diào)節(jié)300mm化學機械拋光用的拋光頭，它包括由傳動部件帶動的陶瓷盤，固定在陶瓷盤背面的多個加熱模塊，及溫控器，加熱模塊通過溫度傳感器接溫控器的輸入端，溫控器的輸出端接加熱模塊電源。本實用新型的優(yōu)點是通過調(diào)節(jié)拋光頭不同區(qū)域的表面溫度來改變拋光頭區(qū)域溫差，提高化學腐蝕的速度，配合拋光液在拋光過程中的特性，能改善加工產(chǎn)品的均一性及表面粗糙度。
文檔編號B24B37/12GK202428310SQ20112050492
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者黨宇星, 庫黎明, 索思卓, 葛鐘 申請人:有研半導(dǎo)體材料股份有限公司