CN103182674A

CN103182674A - 一种wcmp的研磨装置以及提高wcmp研磨速率的方法

Info

Publication number: CN103182674A
Application number: CN2011104539027A
Authority: CN
Inventors: 曾明; 张礼丽; 范怡平; 杨贵璞
Original assignee: CSMC Technologies Corp
Current assignee: CSMC Technologies Corp
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-07-03

Abstract

本发明涉及WCMP的研磨装置以及提高WCMP的研磨速率的方法。本发明的研磨装置利用研磨液对被加工物（300）进行研磨，包括：研磨垫（100），该研磨垫（100）用于盛放研磨液；托盘（200），用于保持被加工物、并使该被加工物（300）在所述研磨垫（100）上得以进行WCMP研磨；管部（400），用于通入研磨液；加热装置（500），用于对所述管部（400）以及/或者所述研磨垫（100）进行加热；温度控制装置（600），用于控制所述加热装置（500）以使所述管部（400）中流动的研磨液的温度保持在30～60度。本发明具有迅速提升研磨速率、对研磨垫寿命无影响、结构简单、成本低的优点。

Description

一种WCMP的研磨装置以及提高WCMP研磨速率的方法

技术领域

本发明涉及半导体制工艺，尤其涉及WCMP（钨的化学机械研磨）的工艺。

背景技术

随着对增加单个芯片上的有源器件密度的要求的逐步提高，对晶片有源表面上更大平整度的要求同时提高。需要平坦的表面来改善与下部层的互连金属镀覆和提高填充导孔和线路的能力。

在这样的要求下，CMP（Chemical Mechanical Polishing，化学机械研磨）是一种常用的主要工艺，尤其对于超大硅膜集成电路制造工艺中的表面平坦化，是不可或缺的薄膜平坦化技术。

其中，WCMP即钨的化学机械研磨技术已经被广泛应用到内存和逻辑产品的量产中。

在WCMP技术中，为了提高半导体的生产率，提高WCMP的研磨速率是一种重要的手段。

现有技术中，作为提高WCMP的研磨速率的方法主要有：

（1）增加研磨头的压力；

（2）提高研磨垫和研磨头的转速；

（3）提高研磨垫的表面粗糙度；

（4）采用新的速率高的研磨液和研磨垫。

然而，上述方法存在不同方面的缺陷，例如：

（1）在增加研磨头的压力的情况下，该压力若提高太大会影响到晶片的安全而且对速率的提升作用并不大；

（2）在提高研磨垫和研磨头的转速的情况下，转速太高会影响到晶片的安全，而且对速率的提升作用并不太大；

（3）在提高研磨垫的表面粗糙度的情况下，会严重影响到研磨垫的使用寿命；

（4）采用新的速率高的研磨液和研磨垫，则会存在新的研磨液和研磨垫开发困难而且成本比较高的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种不会影响到晶片，能够迅速提高研磨速、成本低且结构简单的WCMP的研磨装置以及提高WCMP研磨速率的方法。

为解决以上技术问题，本发明的WCMP的研磨装置，利用研磨液对被加工物进行研磨，其特征在于，包括：研磨垫，该研磨垫用于盛放研磨液；托盘，用于保持被加工物、并使该被加工物在所述研磨垫上得以进行WCMP研磨；管部，用于通入研磨液；加热装置，用于对所述管部以及/或者所述研磨垫进行加热；以及温度控制装置，用于控制所述加热装置以使所述管部中流动的研磨液的温度保持在30～60度。

优选地，所述加热装置为设置在所述管部周围的电热丝，以及/或者设置在所述研磨垫周围的电热丝。

优选地，所述加热装置为设置在所述管部外部热气管线，以及/或者设置在所述研磨垫外部热气管线。

优选地，所述加热装置为设置在所述管部外部的红外线热源，以及/或者设置在所述研磨垫外部的红外线热源.。

优选地，所述温度控制装置具备测定所述管部的出口部分温度的温度传感器。

优选地，所述管部为铜管。

本发明的WCMP的研磨装置，利用研磨液对被加工物进行研磨，其特征在于，包括：研磨垫，该研磨垫用于盛放研磨液；托盘，用于保持被加工物、并使该被加工物在所述研磨垫上进行WCMP研磨；管部，用于通入研磨液；加热装置，用于对所述管部以及或者所述研磨垫进行加热；研磨液流速测量器，用于测量所述研磨液的流速；以及温度控制装置，包括测定所述管部的出口部分温度的温度传感器，所述温度传感器根据所述温度传感器测得的温度以及所述研磨液流速测量器测得的研磨液的流速对所述加热装置进行控制、以使所述管部中流动的研磨液的温度保持在30～60度。

优选地，所述加热装置为设置在所述管部外部的热气管线，以及/或者设置在所述研磨垫外部热气管线。

优选地，所述加热装置为设置在所述管部外部的红外线热源，以及/或者设置在所述研磨垫外部的红外线热源。

优选地，所述管部为铜管。

本发明的提高WCMP的研磨速率的方法，在该WCMP中通过管部导入研磨液对被加工物进行研磨，其特征在于，包括：导入研磨液的导入步骤；对管部或者/以及研磨垫进行加热的加热步骤；测定研磨液的温度的测温步骤；以及将所述研磨液的温度控制在30～60度的温控步骤。

利用上述本发明的WCMP的研磨装置以及本发明的提高WCMP的研磨速率的方法，通过监控研磨液的温度或者监控研磨液的流速和研磨液的温度来控制研磨液的温度，能够在不影响晶片的安全的前提下，迅速提升研磨速率，对研磨垫寿命并无影响。而且，本发明的WCMP研磨装置通过对现有的WCMP研磨装置进行简单的改造就能够得到，具有结构简单、成本低的优点。

附图说明

图1是表示现有技术中WCMP研磨装置的概要示意图。

图2是表示作为表示本发明的第一实施方式的WCMP研磨装置的一部分构造的框图。

图3是表示作为表示本发明的第二实施方式的WCMP研磨装置的一部分构造的框图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

第一实施方式

图1是表示现有技术中WCMP研磨装置的概要示意图。如图1所示，在现有技术中，WCMP的研磨装置主要具有研磨垫100、托盘200、管部400，利用研磨液11对被加工物300进行研磨。具体地，在该研磨垫100上承载从管部400导入的研磨液11，托盘200保持被加工物300并使该被加工物300在研磨垫100上得以进行WCMP研磨。管部400向研磨垫100导入研磨液或者研磨浆（slurry）。

本发明的发明人通过精锐的研究发现，在WCMP研磨的过程中，在其他条件不变的情况下，研磨速率随着研磨温度而升高。尤其是，在30～60度的范围中，研磨速率随研磨液温度的上升而迅速提高，但是，在大于60度的情况下，该研磨速率升高不明显，甚至基本上没有什么上升。

基于上述发现，本发明的发明人在上述现有的技术的基础上，为了控制研磨液的温度，进行了以下的改良。

图2是表示作为表示本发明的第二实施方式的WCMP研磨装置的一部分构造的框图。

即，在图1所示的现有的WCMP研磨装置的基础上，进一步增加设置了加热装置500和温度控制装置600。加热装置500用于对管部400或者研磨垫100进行加热，或者/以及加热装置500用于对管部400以及研磨垫100进行加热，以使得管部400中流动的研磨液11升温。温度控制装置600用于控制加热装置500以将管部400中流动的研磨液11保持在30～60度。这里的管部400优选地是铜管。

作为加热装置500，可以采用各种加热方式，例如，加热装置500可以是设置在管部400或研磨垫100周围的电热丝，或者，加热装置500可以为设置在管部400或研磨垫100外部的热气管线，或者加热装置500可以为设置在管部400或研磨垫100外的红外线热源。

温度控制装置600是由温度传感器和控制器构成（为图示）。温度传感器设置在管部400的出口附近，测定从管部400流向研磨垫300的研磨液的温度。控制器根据温度传感器测定的温度对加热装置500进行控制以使得研磨液的温度保持在30～60度。

利用上述本发明的WCMP的研磨装置，能够在不影响晶片的安全的前提下，迅速提升研磨速率，对研磨垫寿命并无影响。而且，本发明的WCMP研磨装置通过对现有的WCMP研磨装置进行简单的改造就能够得到，具有结构简单、成本低的优点。

第二实施方式

在上述基础上，本发明的发明人经过精锐的研究发现，管部400中流动的研磨液的流速与研磨液的温度也非常相关。因此，在上述第一实施方式的基础上，以下的第二实施方式。

即，在图1所示的结构基础上，进一步增加设置了加热装置500、温度控制装置600、流速控制装置800。加热装置500用于对管部400或者研磨垫100进行加热，或者/以及加热装置500用于对管部400以及研磨垫100进行加热，以使得管部400中流动的研磨液11升温。流速控制装置800用以控制研磨液的流速。

这里与第一实施方式同样地，作为加热装置500，可以采用各种加热方式，例如，加热装置500可以是设置在管部400或者/以及研磨垫100周围的电热丝，或者，加热装置500可以为设置在管部400或者/以及研磨垫100外部的热气管线，或者加热装置500可以为设置在管部400或者/以及研磨垫100外的红外线热源。

流速控制装置800用于测定并控制在管部400中流动的研磨液的流速。温度控制装置600是由温度传感器和控制器构成。温度传感器600设置在管部400的出口附近，测定从管部400流向研磨垫100的研磨液的温度。控制器根据来自温度传感器测定的温度以及来自流速控制装置800测定的研磨液的流速对加热装置500进行控制以使得研磨液的温度保持在30～60度。

利用上述本发明的WCMP的研磨装置，通过监控研磨液的流速和研磨液的温度来控制研磨液的温度，能够在不影响晶片的安全的前提下，迅速提升研磨速率，对研磨垫寿命并无影响。而且，本发明的WCMP研磨装置通过对现有的WCMP研磨装置进行简单的改造就能够得到，具有结构简单、成本低的优点。

以上对本发明的本发明的WCMP研磨装置进行了说明。以下对本发明的提高WCMP的研磨速率的方法进行简单说明。根据上述发明人的精锐研究，通过采取对研磨液进行温度控制，以将研磨保持在30～60度，由此提高WCMP的研磨速率。

具体地，本发明的提高WCMP的研磨速率方法包括：导入研磨液的导入步骤；对管部或者/以及研磨垫进行加热的加热步骤；测定研磨液的温度的测温步骤；以及将所述研磨液的温度控制在30～60度的温控步骤。

以上例子主要说明了本发明的系统及各种应用方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。

Claims

1.一种WCMP的研磨装置，利用研磨液对被加工物（300）进行研磨，其特征在于，包括：

研磨垫（100），该研磨垫（100）用于盛放研磨液；

托盘（200），用于保持被加工物、并使该被加工物（300）在所述研磨垫（100）上得以进WCMP研磨；

管部（400），用于通入研磨液；

加热装置（500），用于对所述管部（400）以及/或者所述研磨垫（100）进行加热；以及

温度控制装置（600），用于控制所述加热装置（500）以使所述管部（400）中流动的研磨液的温度保持在30～60度。

2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

所述加热装置（500）为设置在所述管部（400）周围的电热丝，以及/或者所述加热装置（500）为设置在所述研磨垫（100）周围的电热丝。

3.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

所述加热装置（500）为设置在所述管部（400）外部热气管线，以及/或者所述加热装置（500）为设置在所述研磨垫（100）周围的外部热气管线。

4.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

所述加热装置（500）为设置在所述管部（400）外部的红外线热源，以及/或者所述加热装置（500）为设置在所述研磨垫（100）周围的外部的红外线热源。

5.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，

所述温度控制装置（600）具备测定所述管部（400）的出口部分温度的温度传感器。

6.一种WCMP的研磨装置，利用研磨液对被加工物（300）进行研磨，其特征在于，包括：

研磨垫（100），该研磨垫（100）用于盛放研磨液；

托盘，用于保持被加工物、并使该被加工物（300）在所述研磨垫（100）上进行WCMP研磨；

管部（400），用于通入研磨液；

加热装置（500），用于对所述管部（400）以及/或者所述研磨垫（100）进行加热；

研磨液流速测量器（700），用于测量所述研磨液的流速；以及

温度控制装置（600），包括测定所述管部（400）的出口部分温度的温度传感器，所述温度控制装置（600）根据所述温度传感器测得的温度以及所述研磨液流速测量器（700）测得的研磨液的流速对所述加热装置（500）进行控制、以使所述管部（400）中流动的研磨液的温度保持在30～60度。

7.如权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，

8.如权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，

所述加热装置（500）为设置在所述管部（400）外部的热气管线，以及/或者所述加热装置（500）为设置在所述研磨垫（100）外部的热气管线。

9.如权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，

10.一种提高WCMP的研磨速率的方法，在该WCMP中通过管部导入研磨液对被加工物在研磨垫上进行研磨，其特征在于，包括：

导入研磨液的导入步骤；

对管部或者/以及研磨垫进行加热的加热步骤；

测定研磨液的温度的测温步骤；以及

将所述研磨液的温度控制在30～60度的温控步骤。