晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷卻裝置領(lǐng)域，具體地說，特別涉及到晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]晶圓在加工的過程中需要對表面進(jìn)行研磨拋光來消除其在單晶切割工序中產(chǎn)生的鋸痕和損傷層，從而改善晶圓的幾何精度，以求獲得表面局部平整度、表面粗糙度和極低的光亮鏡面來滿足IC工藝要求。在機(jī)械化學(xué)研磨拋光過程中，化學(xué)反應(yīng)與溫度變化呈指數(shù)關(guān)系。溫度的升高，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)加劇，使晶圓表面的拋光一致性較差，造成不均勻的平坦化效果；而在低溫情況下，化學(xué)反應(yīng)速度變慢，導(dǎo)致化學(xué)研磨拋光作用降低，材料移除速率變慢，研磨精度變差。因此研磨拋光區(qū)域的溫度需要控制在一定的范圍內(nèi)。在研磨拋光區(qū)域，機(jī)械摩擦作用是主要的熱量來源，它會(huì)使研磨拋光區(qū)域的溫度高于最佳溫度。當(dāng)溫度過高時(shí)，容易引起晶圓的變形，從而導(dǎo)致在化學(xué)機(jī)械研磨拋光過程中晶圓破裂。
[0003]目前，在雙面研磨拋光時(shí)較多采用行星研磨拋光設(shè)備，研磨拋光效率高。但行星研磨拋光設(shè)備在使用的過程中，產(chǎn)生的熱量分布不均，而傳統(tǒng)的通過研磨拋光液帶走研磨拋光過程中研磨拋光盤的熱量，冷卻方式被動(dòng)，在連續(xù)工作時(shí)不能起到良好的降溫作用及精確的溫度控制，從而導(dǎo)致研磨拋光盤的變形，嚴(yán)重影響工件的平整度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻裝置，以解決上述問題。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻裝置，包括設(shè)于研磨拋光機(jī)構(gòu)上的冷卻機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和顯示控制系統(tǒng)，所述冷卻機(jī)構(gòu)包括冷卻盤體，冷卻盤體的內(nèi)部通過冷卻通道形成冷卻腔，冷卻通道包括內(nèi)圈圓環(huán)形的通道和外圈環(huán)狀波浪形的通道。
[0007]進(jìn)一步的，所述研磨拋光機(jī)構(gòu)包括上磨盤、下磨盤和下磨盤上的行星研磨部，上磨盤和下磨盤分別由電機(jī)無級調(diào)速驅(qū)動(dòng)，上磨盤與加壓氣缸相連，行星研磨部包括中心齒輪、行星輪和外圈的大齒輪。
[0008]進(jìn)一步的，所述冷卻盤體設(shè)于下磨盤的下端，冷卻盤體上設(shè)有冷卻盤蓋，冷卻盤體和冷卻盤蓋通過螺釘相連，并且在連接處的冷卻盤體內(nèi)的外圈上設(shè)有密封圈；所述冷卻腔通過攔件依次由內(nèi)圈向外圈分隔成圓環(huán)形的第一通道、第二通道和環(huán)狀波浪形的第三通道和第四通道，第一通道、第二通道、第三通道和第四通道依次相連形成迷宮狀的冷卻通道；第一通道的首端開設(shè)有冷卻液進(jìn)口 ；第四通道的末端開設(shè)有冷卻液出口 ；冷卻液進(jìn)口處和冷卻液出口處分別設(shè)有測溫機(jī)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部，第一調(diào)節(jié)部包括依次與冷卻液進(jìn)口相連的比例閥、電磁閥、減壓閥、冷卻液栗和冷卻液箱，第二調(diào)節(jié)部包括流量計(jì)，冷卻液出口通過流量計(jì)與冷卻液箱相連，第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部通過旋轉(zhuǎn)接頭分別與冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口相連，減壓閥與冷卻液栗的連接處設(shè)有溢流閥。
[0010]進(jìn)一步的，所述顯示控制系統(tǒng)包括操作面板和上面的顯示面板。
[0011]晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻方法，包括如下步驟:
[0012]I)在行星輪中加入含適量磨粒的研磨液，將晶圓放入行星輪中；
[0013]2)通過操作面板設(shè)置所需工作溫度；
[0014]3)啟動(dòng)裝置，通過顯示面板可實(shí)時(shí)監(jiān)測工作溫度。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0016]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。通過操作面板設(shè)置所需的工作溫度；通過顯示面板可實(shí)時(shí)監(jiān)測冷卻盤體的冷卻液進(jìn)、出口處的溫度；根據(jù)晶圓研磨拋光過程中的分布軌跡設(shè)置的圓環(huán)形和環(huán)狀波浪形的冷卻通道，使冷卻液在冷卻腔內(nèi)按特定的路徑流動(dòng)，從而使下磨盤面溫度分布均勻；調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻液的流量和溫度對下磨盤的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有效控制晶圓的加工溫度，提高晶圓研磨拋光的表面質(zhì)量，降低碎片概率。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述的晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所述的晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻裝置的行星研磨部示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明所述的晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻裝置的冷卻機(jī)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0021]參見圖1，本發(fā)明所述的晶圓雙面化學(xué)機(jī)械研磨拋光用冷卻裝置，包括設(shè)于研磨拋光機(jī)構(gòu)上的冷卻機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和顯示控制系統(tǒng)。
[0022]研磨拋光機(jī)構(gòu)包括上磨盤11、下磨盤12和下磨盤12上的行星研磨部130，上磨盤11和下磨盤12分別由電機(jī)無級調(diào)速驅(qū)動(dòng)，上磨盤11與加壓氣缸14相連，行星研磨部130包括中心齒輪131、行星輪132和外圈的大齒輪133。在研磨拋光時(shí)，將晶圓20放入設(shè)有含適量磨粒30的研磨液的行星輪132中，研磨液通過行星輪132上的泄流口 21流入下磨盤12，晶圓20受到上磨盤11重力和加壓氣缸14的作用，與下磨盤12壓緊，通過上、下磨盤和中心齒輪131的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行星輪132及其中的晶圓20與上、下磨盤做相對運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)晶圓20表面的均勻研磨拋光。
[0023]冷卻機(jī)構(gòu)包括冷卻盤體40，冷卻盤體40的內(nèi)部通過冷卻通道形成冷卻腔，冷卻通道包括內(nèi)圈圓環(huán)形的通道和外圈環(huán)狀波浪形的通道。冷卻盤體40設(shè)于下磨盤12的下端，冷卻盤體上設(shè)有冷卻盤蓋41，冷卻盤體40和冷卻盤41蓋通過螺釘相連，并且在連接處的冷卻盤體40內(nèi)的外圈上設(shè)有密封圈。冷卻腔通過攔件43依次由內(nèi)圈向外圈分隔成圓環(huán)形的第一通道44、第二通道45和環(huán)狀