一种水循环冷却式CMP装置的制作方法

本技术涉及化学机械抛光，尤其是一种水循环冷却式cmp装置。

背景技术：

1、硅、sic、gan等各种半导体基板在形成lsi、vlsi等电路时，均需使用曝光装置在晶圆上烧制布线。此时，如果晶片不平坦，电路就不会被清晰地烙印。为了实现这种平坦化，需要采用cmp装置（化学机械抛光）进行抛光；化学机械抛光（chemical mechanicalpolishing，cmp）技术被视为是目前能实现集成电路（ic）制造中晶圆表面全局平坦化的技术，可达到原子级超高平整度，其效果直接影响到芯片最终的质量和成品率。

2、现有技术在利用cmp装置加工过程中，在抛光垫上浸渍磨料（cmp浆料），将保留晶片的抛光头压在抛光板（定盘）上，一边旋转抛光头和定盘，一边利用磨料（cmp浆料）产生的化学反应，实现平坦化。以往，为了抑制研磨产生的发热，一般通过向抛光板（定盘）流过一定温度的冷却水来尽量防止温度上升。但是，研磨头以及固定在研磨头上的晶圆与抛光板的直径不同，因此相对速度自然也会发生变化，研磨加工中晶圆的面内温度很难均匀，导致研磨的平坦度不均匀。

技术实现思路

1、本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供了一种水循环冷却式cmp装置，从而在抛光头以及抛光板下膜内设置多条冷却水路径，并通过水循环装置对冷却水路径进行水冷却，实现更有效的冷却效率，通过改善温度分布，防止因外周速和内周速的差而导致的平坦度恶化现象。

2、本实用新型所采用的技术方案如下：

3、一种水循环冷却式cmp装置，其包括抛光头以及抛光板，所述抛光板的下模中设置至少2条第二冷却路径，所述抛光头的晶片粘贴表面内设置有至少2条第一冷却路径，抛光头以及抛光板的冷却路径均通过外置的冷却器水循环装置连接。

4、进一步地，所述第一冷却路径以及第二冷却路径均具有至少2条支路，其一支路被布置于抛光板或抛光头的圆周内径，其二支路被布置于抛光板或抛光头的圆周外径。

5、进一步地，所述抛光板的下膜通过布置第二冷却水循环板布置第二冷却路径。

6、进一步地，所述抛光头的包括抛光头本体，本体下部粘附设置第一冷却水循环板，第一冷却水循环板中布置第一冷却水路径，第一冷却水循环板的下方设置背衬垫，背衬垫的下方布置晶片保持环，晶片保持环中部用于固定晶片。

7、进一步地，所述抛光板以及第二冷却水循环板的整体下部通过连接旋转主轴单元进行旋转研磨。

8、进一步地，所述第二冷却水循环板为陶瓷材料。

9、本实用新型的有益效果如下：

10、在现有技术的cmp加工中，一边旋转晶圆一边研磨时，自然会产生外周速和内周速的差。由于这种差，从晶圆的外周开始快速加工，为了防止这种情况的发生，通常采用在外周和内周改变加压的方法；

11、相比现有技术，本实用新型通过在抛光头以及抛光板接触面布置冷却水循环板，改善晶圆加工时研磨的温度分布，防止因外周速和内周速的差而导致的平坦度恶化。此外，通过使用具有较少热膨胀整数的陶瓷材料将形成冷却路径的板设置在作为最上层的抛光板（固定板）的正下方，实现更有效的冷却效率。

技术特征：

1.一种水循环冷却式cmp装置，其特征在于：包括抛光头（1）以及抛光板（5），所述抛光板（5）的下模中设置至少2条第二冷却路径，所述抛光头（1）的晶片（8）粘贴表面内设置有至少2条第一冷却路径，抛光头（1）以及抛光板（5）的冷却路径均通过外置的冷却器水循环装置连接。

2.如权利要求1所述的一种水循环冷却式cmp装置，其特征在于：所述第一冷却路径以及第二冷却路径均具有至少2条支路，其一支路被布置于抛光板（5）或抛光头（1）的圆周内径，其二支路被布置于抛光板（5）或抛光头（1）的圆周外径。

3.如权利要求1所述的一种水循环冷却式cmp装置，其特征在于：所述抛光板（5）的下膜通过布置第二冷却水循环板（6）布置第二冷却路径。

4.如权利要求1所述的一种水循环冷却式cmp装置，其特征在于：所述抛光头（1）的包括抛光头（1）本体，本体下部粘附设置第一冷却水循环板（2），第一冷却水循环板（2）中布置第一冷却水路径，第一冷却水循环板（2）的下方设置背衬垫（3），背衬垫（3）的下方布置晶片（8）保持环（4），晶片（8）保持环（4）中部用于固定晶片（8）。

5.如权利要求3所述的一种水循环冷却式cmp装置，其特征在于：所述抛光板（5）以及第二冷却水循环板（6）的整体下部通过连接旋转主轴单元（7）进行旋转研磨。

6.如权利要求3所述的一种水循环冷却式cmp装置，其特征在于：所述第二冷却水循环板（6）为陶瓷材料。

技术总结
本技术提供了一种水循环冷却式CMP装置，其包括抛光头以及抛光板，抛光板的下模中设置至少2条第二冷却路径，抛光头的晶片粘贴表面内设置有至少2条第一冷却路径，抛光头以及抛光板的冷却路径均通过外置的冷却器水循环装置连接；相比现有技术，本技术通过在抛光头以及抛光板接触面布置冷却水循环板，改善晶圆加工时研磨的温度分布，防止因外周速和内周速的差而导致的平坦度恶化。此外，通过使用具有较少热膨胀整数的陶瓷材料将形成冷却路径的板设置在作为最上层的抛光板（固定板）的正下方，实现更有效的冷却效率。

技术研发人员：岸田文树,翁鑫晶,林邦宏
受保护的技术使用者：双羽先端（无锡）半导体有限公司
技术研发日：20221231
技术公布日：2024/1/15