拋光液加熱裝置及拋光溫度控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種加熱裝置及方法，尤其是一種拋光液加熱裝置及拋光溫度控制方法，屬于晶片拋光的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)是晶片表面加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，在大尺寸裸晶片(如太陽(yáng)能電池用超薄硅單晶片)、集成電路用超薄硅單晶片、LED用藍(lán)寶石襯底晶片等的表面拋光工藝中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]拋光可以改善晶片表面的粗糙度，降低晶片的TTV，在晶片表面實(shí)現(xiàn)超高的平整度，對(duì)于一些光學(xué)用晶片還能提高其對(duì)光的利用率。例如，在集成電路的制造過程中，硅晶圓基片上往往構(gòu)建了成千上萬的結(jié)構(gòu)單元，這些結(jié)構(gòu)單元通過多層金屬互聯(lián)進(jìn)一步形成功能性電路的器件。在多層金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，金屬導(dǎo)線之間填充介質(zhì)層，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，金屬線寬越來越小，布線層數(shù)越來越多，此時(shí)，利用CMP工藝對(duì)晶片表面的介質(zhì)層進(jìn)行平坦化處理可以有助于多層線路的制作，且能防止將電介質(zhì)層涂覆在不平表面上引起的畸變。
[0004]CMP過程是一個(gè)機(jī)械作用和化學(xué)作用相平衡的過程。例如在硅晶片的拋光過程中，首先利用真空吸附墊模板將晶片固定在拋光頭上，在拋光頭的壓力下，由真空吸附墊模板的旋轉(zhuǎn)、拋光大盤的旋轉(zhuǎn)造成晶片與拋光墊的摩擦。此時(shí)化學(xué)作用為堿性的拋光液與晶片表面接觸發(fā)生腐蝕反應(yīng)，晶片表面會(huì)被堿液腐蝕，摩擦則將該腐蝕層去除，通過循環(huán)這兩個(gè)作用過程，就可以實(shí)現(xiàn)晶片的拋光。
[0005]在拋光過程當(dāng)中，拋光大盤和晶片之間會(huì)摩擦產(chǎn)生熱量，從而使整個(gè)拋光系統(tǒng)溫度升高，拋光液流到這些區(qū)域后也會(huì)被加熱。當(dāng)拋光液被加熱后，拋光液粘度會(huì)降低，這樣拋光液會(huì)更容易流入晶片和拋光墊的空隙，同時(shí)產(chǎn)生的廢棄物和廢液也能更好的從空隙中流出，流到拋光墊凹槽中，這樣能夠加快晶片下面拋光液的循環(huán)速度，使晶片能夠一直處于新鮮的拋光液的環(huán)境中，更有利于晶片的表面氧化。另外溫度的升高還會(huì)增加化學(xué)作用的反應(yīng)速率，拋光過程中發(fā)生的反應(yīng)多是可逆的，都有一定的平衡常數(shù)，因此當(dāng)拋光液溫度升高時(shí)，反應(yīng)的平衡會(huì)被打破，反應(yīng)向有利于硅的水解得方向發(fā)展，因此在拋光的材質(zhì)去除階段，較高的溫度能有效加快表面材質(zhì)的移除速度，大大縮短拋光時(shí)間。
[0006]但是在實(shí)際拋光過程中，晶片拋光中要經(jīng)歷粗拋，中拋和精拋三個(gè)階段，每個(gè)階段的溫度要求都不一樣。粗拋溫度一般較高，控制在30?50°C，而中拋和精拋則溫度較低，一般控制在20?30°C。當(dāng)拋光持續(xù)進(jìn)行的時(shí)候，拋光環(huán)境會(huì)越來越熱，化學(xué)腐蝕作用越來越強(qiáng)，這時(shí)就要適當(dāng)降低拋光液的溫度或者同時(shí)降低大盤的溫度，不然會(huì)出現(xiàn)拋光速率過大，表面擇優(yōu)腐蝕嚴(yán)重，表面沉積雜質(zhì)或者出現(xiàn)橘皮現(xiàn)象。
[0007]隨著業(yè)內(nèi)對(duì)拋光精度的要求越來越高，拋光過程中溫度的影響已經(jīng)越來越被人們關(guān)注，拋光液加熱裝置和大盤加熱裝置等都被引入到拋光機(jī)中。但是現(xiàn)有的溫度控制裝置和拋光方法并沒有對(duì)拋光的溫度進(jìn)行嚴(yán)格的階段性管控，實(shí)際中在晶圓被拋光的每個(gè)階段的開始，中間和結(jié)束的幾個(gè)階段，拋光液的溫度需求都有差異。
[0008]除了溫度之外，拋光液本身的固溶物的含量和粘度對(duì)拋光本身也有一定的影響，目前單一濃度的拋光液已經(jīng)不能適合更高精度的拋光要求，因此需要在拋光的各個(gè)階段通入不同濃度的拋光液來維持拋光的精確控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種拋光液加熱裝置及溫度控制方法，其結(jié)構(gòu)緊湊，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)晶片拋光過程的溫度控制，提高晶片拋光的質(zhì)量及速度，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
[0010]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述拋光液加熱裝置，包括拋光液輸送管;在所述拋光液輸送管的末端設(shè)置用于對(duì)拋光液輸送管內(nèi)的拋光液進(jìn)行加熱的拋光液加熱器，在拋光液輸送管的管道出口處設(shè)置用于檢測(cè)拋光液溫度的拋光液溫度檢測(cè)器，所述拋光液溫度檢測(cè)器以及拋光液加熱器均與加熱控制器連接，所述加熱控制器還與用于檢測(cè)拋光環(huán)境溫度的拋光環(huán)境溫度檢測(cè)器；
拋光環(huán)境溫度檢測(cè)器能向加熱控制器拋光環(huán)境溫度，拋光液溫度檢測(cè)器能向加熱控制器傳輸拋光液輸送管出口處的拋光液溫度，加熱控制器將拋光液溫度、拋光環(huán)境溫度與所述加熱控制器內(nèi)的拋光預(yù)置溫度比較，并控制拋光液加熱器的加熱狀態(tài)，直至使得拋光環(huán)境溫度與拋光預(yù)置溫度相一致。
[0011]所述拋光液加熱器包括兩個(gè)用于對(duì)拋光液進(jìn)行加熱的加熱板，所述加熱板間具有拋光液流動(dòng)的加熱空隙，，所述加熱板為半導(dǎo)體加熱器、電阻絲加熱器或水浴加熱器。
[0012]所述拋光液加熱器包括呈對(duì)稱分布的夾板，在所述夾板間設(shè)置若干用于對(duì)拋光液進(jìn)行加熱的加熱柱。
[0013]所述拋光液加熱器包括纏繞在拋光液輸送管上的加熱線圈或允許拋光液輸送管纏繞的加熱棒。
[0014]所述拋光液加熱器包括套在拋光液輸送管外的加熱介質(zhì)管，所述加熱介質(zhì)管與拋光液輸送管間具有與拋光液進(jìn)行溫度交換的高溫加熱介質(zhì)。
[0015]所述拋光液輸送管上還設(shè)有調(diào)整輸送管，所述調(diào)整輸送管與拋光液輸送管相連通，拋光液加熱器能對(duì)拋光液輸送管內(nèi)的拋光液以及調(diào)整輸送管內(nèi)的調(diào)整液體進(jìn)行加熱。
[0016]—種晶片用拋光液的拋光溫度控制方法，所述拋光溫度控制方法包括如下步驟:
a、在所述拋光液輸送管的末端設(shè)置用于對(duì)拋光液輸送管內(nèi)的拋光液進(jìn)行加熱的拋光液加熱器，并在拋光液輸送管的管道出口處設(shè)置用于檢測(cè)拋光液溫度的拋光液溫度檢測(cè)器；
所述拋光液溫度檢測(cè)器以及拋光液加熱器均與加熱控制器連接，所述加熱控制器還與用于檢測(cè)拋光環(huán)境溫度的拋光環(huán)境溫度檢測(cè)器；
b、加熱控制器將拋光液溫度、拋光環(huán)境溫度與所述加熱控制器內(nèi)的拋光預(yù)置溫度比較，并控制拋光液加熱器的加熱狀態(tài)，直至使得拋光環(huán)境溫度與拋光預(yù)置溫度相一致。
[0017]所述拋光液加熱器包括纏繞在拋光液輸送管上的加熱線圈或允許拋光液輸送管纏繞的加熱棒。
[0018]所述拋光液輸送管上還設(shè)有調(diào)整輸送管，所述調(diào)整輸送管與拋光液輸送管相連通，拋光液加熱器能對(duì)拋光液輸送管內(nèi)的拋光液以及調(diào)整輸送管內(nèi)的調(diào)整液體進(jìn)行加熱；拋光液溫度檢測(cè)器檢測(cè)拋光液輸送管出口處的液體溫度，加熱控制器將液體溫度、拋光環(huán)境溫度與所述加熱控制器內(nèi)的拋光預(yù)置溫度比較，并控制拋光液加熱器的加熱狀態(tài)，直至使得拋光環(huán)境溫度與拋光預(yù)置溫度相一致。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):在拋光液輸送管的末端設(shè)置拋光液加熱器，利用拋光液溫度檢測(cè)器檢測(cè)拋光液輸送管出口處的拋光液溫度，利用拋光環(huán)境溫度檢測(cè)器來檢測(cè)拋光環(huán)境溫度，加熱控制器根據(jù)拋光液溫度、拋光環(huán)境溫度以及拋光預(yù)置溫度間的關(guān)系來調(diào)整拋光液加熱器的加熱狀態(tài)，使得拋光環(huán)境溫度與拋光預(yù)置溫度相一致，使得晶片處于理想或預(yù)設(shè)的拋光狀態(tài);通過調(diào)整輸送管能向拋光液輸送管內(nèi)注入調(diào)整液體，以調(diào)整拋光液的濃度以及粘度，確保晶片拋光達(dá)到預(yù)設(shè)的結(jié)果，結(jié)構(gòu)緊湊，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)晶片拋光過程的溫度控制，提高晶片拋光的質(zhì)量及速度，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有對(duì)晶片進(jìn)行單面拋光的示意圖。
[0021 ]圖2為本發(fā)明第一種實(shí)施方式的示意圖。
[0022]圖3為圖2的俯視圖。
[0023]圖4為本發(fā)明的第二種實(shí)施方式示意圖。
[0024]圖5為圖4的俯視圖。
[0025]圖6為本發(fā)明的第三種實(shí)施方式示意圖。
[0026]圖7為本發(fā)明的第四種實(shí)施方式示意圖。
[0027]圖8為本發(fā)明一種拋光預(yù)置溫度的示意圖。
[0028]圖9為本發(fā)明另一種拋光預(yù)置溫度的示意圖。
[0029]圖10為本發(fā)明對(duì)拋光液進(jìn)行濃度或粘度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的示意圖。
[0030]附圖標(biāo)記說明:1-拋光大盤、2-拋光墊、3-夾持裝置、4-拋光液輸送管、5-加熱板、6-拋光液溫度檢測(cè)器、7-夾板、8-加熱柱、9-加熱線圈、10-加熱棒、11-調(diào)整輸送管以及12-混合液加熱器。
【具體實(shí)施方式】
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