专利名称：抛光液温度控制装置和抛光液输送设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路领域，具体而言，涉及一种抛光液温度控制装置和抛光液输送设备。
背景技术：
随着大规模集成电路布线层数越来越多，为保证下一道工序的有效进行，需要对每一层布线进行平坦化。化学机械抛光(chemical-mechanical polishing，简称CMP)是最好的也是唯一的全局平面化技术。在化学机械抛光过程中，抛光液的温度对抛光效果有很大的影响，温度过低会导致抛光速率过低，温度过高会增加布线表面的腐蚀。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以精确地、稳定地控制抛光液温度的抛光液温度控制装置。本发明的另一个目的在于提出一种具有所述抛光液温度控制装置的抛光液输送设备。为了实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种抛光液温度控制装置，所述抛光液温度控制装置包括第一和第二加热容器，所述第一加热容器内限定有用于容纳抛光液的第一容纳腔且所述第二加热容器内限定有用于容纳热交换液的第二容纳腔，其中所述第一加热容器设有入口和出口，所述入口和所述出口分别与所述第一容纳腔连通；第一和第二发热元件，所述第一发热元件设在所述第一容纳腔内，所述第二发热元件设在所述第二容纳腔内；抛光液换热管，所述抛光液换热管设在所述第二容纳腔内且具有入口端和出口端，其中所述抛光液换热管的入口端和出口端分别从所述第二加热容器内伸出，所述抛光液换热管的入口端与所述第一加热容器的出口相连；第一和第二温度检测器， 所述第一温度检测器邻近所述第一加热容器的出口，所述第二温度检测器设在所述抛光液换热管上且邻近所述抛光液换热管的出口端；第一温控器，所述第一温控器分别与所述第一发热元件和所述第一温度检测器相连以便根据所述第一温度检测器的温度检测值控制所述第一发热元件的发热量；和第二温控器，所述第二温控器分别与所述第二发热元件和所述第二温度检测器相连以便根据所述第二温度检测器的温度检测值控制所述第二发热元件的发热量。根据本发明实施例的抛光液温度控制装置通过利用由所述第一发热元件、所述第一温度检测器和所述第一温控器构成的抛光液温度粗控回路对抛光液的温度进行粗略控制、以及利用由所述第二发热元件、所述第二温度检测器和所述第二温控器构成的抛光液温度精控回路对抛光液的温度进行精确控制，从而可以精确地控制抛光液的温度(与设定温度相比，误差在正负0. 1度内)。另外，根据本发明实施例的抛光液温度控制装置可以具有如下附加的技术特征
根据本发明的一个实施例，所述第一发热元件为多个，所述多个第一发热元件沿竖直方向彼此间隔开。这样可以在竖直方向上对位于所述第一容纳腔的不同位置处的抛光液进行加热，从而可以更加快速地将抛光液的温度加热至接近设定温度。根据本发明的一个实施例，每个所述第一发热元件包括多个发热电阻，所述多个发热电阻沿水平方向彼此间隔开。这样可以在水平方向上对位于所述第一容纳腔的不同位置处的抛光液进行加热，从而可以更加快速地将抛光液的温度加热至接近设定温度。根据本发明的一个实施例，每个所述发热电阻为波纹状。通过设置波纹状的所述发热电阻，可以更加快速地将抛光液的温度加热至接近设定温度。根据本发明的一个实施例，所述多个第一发热元件中的一部分的发热电阻沿抛光液的流动方向延伸，所述多个第一发热元件中的另一部分的发热电阻沿与抛光液的流动方向正交的方向延伸。根据本发明的一个实施例，所述抛光液温度控制装置还包括连接管，所述连接管的一端与所述第一加热容器的出口相连且所述连接管的另一端与所述抛光液换热管的入口端相连，其中所述第一温度检测器设在所述连接管上。根据本发明的一个实施例，所述抛光液换热管在所述第二容纳腔内盘绕成波纹状或涡旋状。盘绕成波纹状或涡旋状的所述抛光液换热管可以大大地增加所述抛光液换热管内的抛光液与所述第二容纳腔内的热交换液的热交换时间，从而可以更加精确地控制所述抛光液换热管内的抛光液的温度。根据本发明的一个实施例，所述抛光液换热管在所述第二容纳腔内盘绕成多层。 这样可以进一步增加所述抛光液换热管内的抛光液与所述第二容纳腔内的热交换液的热交换时间，从而可以更加精确地控制所述抛光液换热管内的抛光液的温度。根据本发明的一个实施例，所述热交换液为去离子水。这样不仅可以减少对抛光液的污染，而且可以防止在所述抛光液换热管上形成水垢，从而避免影响所述抛光液换热管内的抛光液与所述第二容纳腔内的热交换液的热交换。根据本发明第二方面的实施例提出一种抛光液输送设备，所述抛光液输送设备包括抛光液储存容器；抛光液输送管，所述抛光液输送管的进液端与所述抛光液储存容器相连；抛光液温度控制装置，所述抛光液温度控制装置为根据本发明第一方面所述的抛光液温度控制装置，其中所述抛光液温度控制装置连接在所述抛光液输送管上；和输送泵，所述输送泵设在所述抛光液输送管和所述抛光液温度控制装置中的至少一个上以将所述抛光液储存容器内的抛光液从所述抛光液输送管的出液端排出。根据本发明实施例的抛光液输送设备通过设置根据本发明第一方面所述的抛光液温度控制装置，从而可以精确地控制输送的抛光液的温度，即所述抛光液输送设备可以向化学机械抛光机输送预定温度的抛光液。因此，通过利用所述抛光液输送设备输送抛光液，可以大大地提高抛光效果。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1是根据本发明实施例的抛光液温度控制装置的结构示意图；图2是根据本发明实施例的抛光液温度控制装置的第一发热元件的结构示意图；图3是根据本发明实施例的抛光液温度控制装置的第一温控器的温度控制回路的示意图；图4是根据本发明实施例的抛光液温度控制装置的第二温控器的温度控制回路的示意图；和图5是根据本发明实施例的抛光液输送设备的结构示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。下面参照图1-4描述根据本发明实施例的抛光液温度控制装置10。如图1-4所示， 根据本发明实施例的抛光液温度控制装置10包括第一加热容器110、第二加热容器120、第一发热元件200、第二发热元件(图中未示出)、抛光液换热管300、第一温度检测器410、第二温度检测器420、第一温控器510和第二温控器520。第一加热容器110内限定有用于容纳抛光液的第一容纳腔111，且第二加热容器 120内限定有用于容纳热交换液的第二容纳腔121，其中第二加热容器120设有入口和出口，所述入口和所述出口分别与第一容纳腔111连通。第一发热元件200设在第一容纳腔 111内，所述第二发热元件设在第二容纳腔121内。抛光液换热管300设在第二容纳腔121 内，且抛光液换热管300具有入口端和出口端，其中抛光液换热管300的入口端和出口端分别从第二加热容器120内伸出，抛光液换热管300的入口端与第一加热容器110的出口相连。第一温度检测器410邻近第一加热容器110的出口，第二温度检测器420设在抛光液换热管300上，且第二温度检测器420邻近抛光液换热管300的出口端。第一温控器 510分别与第一发热元件200和第一温度检测器410相连以便根据第一温度检测器410的温度检测值控制第一发热元件200的发热量。第二温控器520分别与所述第二发热元件和第二温度检测器420相连以便根据第二温度检测器420的温度检测值控制所述第二发热元件的发热量。下面描述利用根据本发明实施例的抛光液温度控制装置10控制抛光液的温度的过程。在利用根据本发明实施例的抛光液温度控制装置10控制抛光液的温度时，先将抛光液加入到第一加热容器110的第一容纳腔111内，并利用第一发热元件200对第一容纳腔111内的抛光液进行直接加热以便快速地提高抛光液的温度。可以利用第一温度检测器 410检测第一加热容器110的出口处的抛光液的温度(抛光液从第一加热容器110的入口进入到第一加热容器110内，并从第一加热容器110的出口离开第一加热容器110)，第一温控器510可以根据第一温度检测器410检测到的第一加热容器110的出口处的抛光液的温度控制第一发热元件200的发热量。这样第一发热元件200、第一温度检测器410和第一温控器510构成抛光液温度粗控回路(即第一温控器510的温度控制回路，如图3所示)，可以快速地将抛光液的温度加热至接近设定温度，即可以实现抛光液温度的粗略控制。随后抛光液进入到抛光液换热管300内(抛光液的流动方向如图1中的箭头方向所示，可以利用输送泵带动抛光液流动)，所述第二发热元件对第二容纳腔121内的热交换液进行加热、进而所述热交换液通过抛光液换热管300与抛光液换热管300内的抛光液进行热交换以便精确地控制抛光液换热管300内的抛光液的温度。可以利用第二温度检测器 420检测抛光液换热管300的出口端的抛光液的温度，第二温控器520可以根据第二温度检测器420检测到的抛光液换热管300的出口端的抛光液的温度控制所述第二发热元件的发热量。这样所述第二发热元件、第二温度检测器420和第二温控器520构成抛光液温度精控回路(即第二温控器520的温度控制回路，如图4所示)，可以精确地控制抛光液的温度 (与设定温度相比，误差在正负0. 1度内)。如上所述，抛光液温度控制装置10通过利用由第一发热元件200、第一温度检测器410和第一温控器510构成的抛光液温度粗控回路对抛光液的温度进行粗略控制、以及利用由所述第二发热元件、第二温度检测器420和第二温控器520构成的抛光液温度精控回路对抛光液的温度进行精确控制，从而可以精确地控制抛光液的温度(与设定温度相比，误差在正负0. 1度内)。如图1所示，在本发明的一些实施例中，第一发热元件200可以是多个，多个第一发热元件200可以沿竖直方向A(图1中的箭头方向)彼此间隔开。换言之，多个第一发热元件200可以位于不同高度。这样可以在竖直方向上对位于第一容纳腔111的不同位置处的抛光液进行加热，从而可以更加快速地将抛光液的温度加热至接近设定温度。第一发热元件200可以是电热片，例如第一发热元件200可以是PTFE(聚四氟乙烯)电热片。所述第二发热元件可以是电阻丝。具体地，第一发热元件200可以是三个，这三个第一发热元件 200可以分别位于第一容纳腔111的上部、中部和下部。在本发明的一些示例中，如图2所示，每个第一发热元件200可以包括多个发热电阻210，多个发热电阻210可以沿水平方向彼此间隔开。这样可以在水平方向上对位于第一容纳腔111的不同位置处的抛光液进行加热，从而可以更加快速地将抛光液的温度加热至接近设定温度。而且，可以通过接通和断开多个第一发热元件200的发热电阻210中的至少一部分来控制抛光液的温度。如图2所示，在本发明的一个具体示例中，每个发热电阻210可以是波纹状。通过
7设置波纹状的发热电阻210，可以大大地增加发热电阻210与抛光液的接触面积，使发热电阻210可以直接加热更多的抛光液，从而可以更加快速地将抛光液的温度加热至接近设定温度。在本发明的一个实施例中，如图2所示，多个第一发热元件200中的一部分的发热电阻210可以沿抛光液的流动方向B延伸，多个第一发热元件200中的另一部分的发热电阻210可以沿与抛光液的流动方向正交的方向C延伸。换言之，多个第一发热元件200中的另一部分的发热电阻210的延伸方向与抛光液的流动方向正交。具体地，当第一温度检测器410检测到的第一加热容器110的出口处的抛光液的温度大于设定温度时，可以关闭沿与抛光液的流动方向正交的方向延伸的发热电阻210中的一部分。第一加热容器110可以设在第二加热容器120的上方。在本发明的一个示例中， 如图1所示，抛光液温度控制装置10还可以包括连接管600，连接管600的一端可以与第一加热容器110的出口相连，且连接管600的另一端可以与抛光液换热管300的入口端相连以便将第一容纳腔111内的抛光液输送到抛光液换热管300内，其中第一温度检测器410 可以设在连接管600上。具体地，第一温度检测器410可以设在第二加热容器120外。有利地，连接管600的外壁上可以设有保温层，这样可以防止抛光液在经过连接管600时向外界环境散发热量。如图1所示，在本发明的一些实施例中，抛光液换热管300可以在第二容纳腔121 内盘绕成波纹状或涡旋状。盘绕成波纹状或涡旋状的抛光液换热管300可以大大地延长抛光液通过抛光液换热管300的路径和时间，即大大地增加了抛光液换热管300内的抛光液与第二容纳腔121内的热交换液的热交换时间，从而可以更加精确地控制抛光液换热管 300内的抛光液的温度。在本发明的一个实施例中，抛光液换热管300可以在第二容纳腔121内盘绕成多层。抛光液换热管300在第二容纳腔121内可以在水平方向上盘绕成多层，也可以在竖直方向上盘绕成多层。这样可以进一步增加抛光液换热管300内的抛光液与第二容纳腔121 内的热交换液的热交换时间，从而可以更加精确地控制抛光液换热管300内的抛光液的温度。具体地，抛光液换热管300可以从第二容纳腔121的右侧延伸至第二容纳腔121的左侧，然后可以向上延伸，再从第二容纳腔121的左侧延伸至第二容纳腔121的右侧，以此类推，从而可以使抛光液换热管300在第二容纳腔121内在竖直方向上盘绕成多层。有利地， 每一层的抛光液换热管300都可以盘绕成波纹状或涡旋状。第二容纳腔121内的热交换液可以是去离子水，这样不仅可以减少对抛光液的污染，而且可以防止在抛光液换热管300上形成水垢，从而避免影响抛光液换热管300内的抛光液与第二容纳腔121内的热交换液的热交换。下面参照图5描述根据本发明实施例的抛光液输送设备1。如图5所示，根据本发明实施例的抛光液输送设备1包括抛光液储存容器20、抛光液输送管30、抛光液温度控制装置和输送泵(图中未示出)。抛光液输送管30的进液端与抛光液储存容器20相连。所述抛光液温度控制装置为根据上述实施例的抛光液温度控制装置10，其中抛光液温度控制装置10连接在抛光液输送管30上。所述输送泵设在抛光液输送管30和抛光液温度控制装置10中的至少一个上以将抛光液储存容器20内的抛光液从抛光液输送管30的出液端排出。
也就是说，利用所述输送泵使抛光液储存容器20内的抛光液从抛光液输送管30 的进液端进入到抛光液输送管30中，并在抛光液输送管30中流动，然后所述抛光液从抛光液输送管30的出液端离开抛光液输送管30。图5中的箭头方向为所述抛光液的流动方向。根据本发明实施例的抛光液输送设备1通过设置根据上述实施例的抛光液温度控制装置10，从而可以精确地控制输送的抛光液的温度，即抛光液输送设备1可以向化学机械抛光机输送预定温度的抛光液。因此，通过利用抛光液输送设备1输送抛光液，可以大大地提高抛光效果。具体地，抛光液输送管30可以分别与第一加热容器110的入口和抛光液换热管 300的出口端相连。利用所述输送泵使抛光液储存容器20内的抛光液从抛光液输送管30 的进液端进入到抛光液输送管30中，并在抛光液输送管30中流动。由于第一加热容器110 的入口与抛光液输送管30相连，所述抛光液从第一加热容器110的入口进入到第一容纳腔 111内，随后所述抛光液在抛光液温度控制装置10内流动。离开抛光液换热管300的出口端的抛光液再次进入到抛光液输送管30内，并从抛光液输送管30的出液端进入到化学机械抛光机中。离开抛光液换热管300的出口端的抛光液也可以直接进入到化学机械抛光机中(抛光液的流动方向如图5中的箭头方向所示)。如图5所示，在本发明的一些实施例中，抛光液输送设备1还可以包括压力调节装置40和流量调节装置50。压力调节装置40和流量调节装置50都可以设在抛光液输送管 30上，压力调节装置40用于调节抛光液的压力，流量调节装置50用于调节抛光液的流量。 压力调节装置40和流量调节装置50可以是已知的用于调节液体压力和流量的装置，这里不再详细描述。此外，抛光液输送设备1还可以包括开关阀60，开关阀60可以设在抛光液输送管30上用于接通和断开抛光液输送管30。根据本发明实施例的抛光液温度控制装置10可以精确地控制抛光液的温度。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种抛光液温度控制装置，其特征在于，包括第一和第二加热容器，所述第一加热容器内限定有用于容纳抛光液的第一容纳腔且所述第二加热容器内限定有用于容纳热交换液的第二容纳腔，其中所述第一加热容器设有入口和出口，所述入口和所述出口分别与所述第一容纳腔连通；第一和第二发热元件，所述第一发热元件设在所述第一容纳腔内，所述第二发热元件设在所述第二容纳腔内；抛光液换热管，所述抛光液换热管设在所述第二容纳腔内且具有入口端和出口端，其中所述抛光液换热管的入口端和出口端分别从所述第二加热容器内伸出，所述抛光液换热管的入口端与所述第一加热容器的出口相连；第一和第二温度检测器，所述第一温度检测器邻近所述第一加热容器的出口，所述第二温度检测器设在所述抛光液换热管上且邻近所述抛光液换热管的出口端；第一温控器，所述第一温控器分别与所述第一发热元件和所述第一温度检测器相连以便根据所述第一温度检测器的温度检测值控制所述第一发热元件的发热量；和第二温控器，所述第二温控器分别与所述第二发热元件和所述第二温度检测器相连以便根据所述第二温度检测器的温度检测值控制所述第二发热元件的发热量。
2.根据权利要求1所述的抛光液温度控制装置，其特征在于，所述第一发热元件为多个，所述多个第一发热元件沿竖直方向彼此间隔开。
3.根据权利要求2所述的抛光液温度控制装置，其特征在于，每个所述第一发热元件包括多个发热电阻，所述多个发热电阻沿水平方向彼此间隔开。
4.根据权利要求3所述的抛光液温度控制装置，其特征在于，每个所述发热电阻为波纹状。
5.根据权利要求3所述的抛光液温度控制装置，其特征在于，所述多个第一发热元件中的一部分的发热电阻沿抛光液的流动方向延伸，所述多个第一发热元件中的另一部分的发热电阻沿与抛光液的流动方向正交的方向延伸。
6.根据权利要求1所述的抛光液温度控制装置，其特征在于，还包括连接管，所述连接管的一端与所述第一加热容器的出口相连且所述连接管的另一端与所述抛光液换热管的入口端相连，其中所述第一温度检测器设在所述连接管上。
7.根据权利要求1所述的抛光液温度控制装置，其特征在于，所述抛光液换热管在所述第二容纳腔内盘绕成波纹状或涡旋状。
8.根据权利要求1所述的抛光液温度控制装置，其特征在于，所述抛光液换热管在所述第二容纳腔内盘绕成多层。
9.根据权利要求1所述的抛光液温度控制装置，其特征在于，所述热交换液为去离子水。
10.一种抛光液输送设备，其特征在于，包括 抛光液储存容器；抛光液输送管，所述抛光液输送管的进液端与所述抛光液储存容器相连； 抛光液温度控制装置，所述抛光液温度控制装置为根据权利要求1-9中任一项所述的抛光液温度控制装置，其中所述抛光液温度控制装置连接在所述抛光液输送管上；和输送泵，所述输送泵设在所述抛光液输送管和所述抛光液温度控制装置中的至少一个上以将所述抛光液储存容器内的抛光液从所述抛光液输送管的出液端排出。
全文摘要
本发明公开了一种抛光液温度控制装置和抛光液输送设备。所述抛光液温度控制装置包括第一和第二加热容器、第一和第二发热元件、抛光液换热管、第一和第二温度检测器，第一温度检测器邻近第一加热容器的出口，第二温度检测器设在抛光液换热管上且邻近抛光液换热管的出口端；第一温控器，第一温控器分别与第一发热元件和第一温度检测器相连以便根据第一温度检测器的温度检测值控制第一发热元件的发热量；和第二温控器，第二温控器分别与第二发热元件和第二温度检测器相连以便根据第二温度检测器的温度检测值控制第二发热元件的发热量。根据本发明实施例的抛光液温度控制装置可以精确地控制抛光液的温度。
文档编号B24B57/02GK102430979SQ201110310658
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者何永勇, 沈攀, 潘燕, 路新春 申请人:清华大学