专利名称：化学机械抛光设备用抛光台温度控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化学机械抛光设备上用的抛光台温度控制装置技术领域。
背景技术：
CMP (Chemical Mechanical Planarization)的加工过程，是对晶圆表面进行平坦
化的过程，要对AL、 Cu、 W、 STI氧化层及Low-k等材料进行抛光加工。由于抛光机理是通过
化学作用后，对抛除材料形成络合物，后对络合物进行机械作用去除。所以化学作用是抛光
过程中的重要作用。目前在抛光过程中采用的抛光液是分别加入了纳米级磨料的酸性或碱
性的化学液体。在化学反应过程中具有热量的释放，从而造成温度的上升。 抛光温度是影响半导体晶圆抛光速率与质量的一个重要参数。随着抛光温度的增
加，抛光液的化学反应能力将会成指数关系的相应增加，同时也会引起抛光液的快速挥发，
这样将导致半导体晶圆表面腐蚀严重、去除不均匀，从而使得抛光质量下降。但抛光温度过
低又会使化学反应速度降低，进而使得机械作用大于化学作用，硅片机械损伤严重。另外，
抛光压力的增加、抛光转速的增加、抛光液流量的减小等也会使得抛光温度升高。因此，对
温度进行快速稳定地控制是非常重要的。
发明内容本实用新型的目的是提供一种化学机械抛光设备用抛光台温度控制装置，采用此装置可通过控制调节管道中流体流量的大小，使抛光台较快速稳定地达到预设温度，以控制化学反应的速度以得到均匀的抛光去除率，提高抛光质量。特别适用于半导体晶圆化学机械抛光设备上。 本实用新型的主要技术方案是一种化学机械抛光设备用抛光台温度控制装置，包括抛光台的温度检测部分，与流体循环式管道相连的换热器、泵和减压阀，其特征在于流体管道中设有温度变送器、流量变送器和流量调节阀，抛光台温度检测部分、流量变送器、温度变送器分别通过抛光台温度采集模块、管道流量采集模块、管道温度采集模块和主机或其它控制设备连接，主机或其它控制设备通过流量控制器和流量调节阀连接，主机或其它控制设备通过温度控制器和换热器连接。 所述的抛光台的温度检测部分具有红外温度变送器为佳。 所述的流量变送器和流量调节阀与主电磁阀串联后再和分主电磁阀相并联为佳。[0008] 本实用新型具有的有益效果它克服了已有技术之不足，很好解决了现有技术中长期以来存在的并一直未能解决的抛光温度不稳定、抛光质量不稳定的问题，与已有技术相比，采用此装置可通过控制调节管道中流体流量的大小，使抛光台较快速稳定地达到预设温度，以控制化学反应的速度以得到均匀的抛光去除率，提高抛光质量。特别适用于半导体晶圆化学机械抛光设备上。
以下结合附图及实施例作详述，但不作为对本实用新型的限定。
图1为本实用新型的结构示意图。 图2为本实用新型的电气控制系统示意图。 图3为本实用新型的温度控制原理方框图。 图中各符号含义如下101-换热器，102-泵，103-减压阀，104-温度变送器，105-主电磁阀，106-流量调节阀，107-流量变送器，108-抛光台，109-(红外)温度变送器，110-分电磁阀；
具体实施方式参见图1 图3，该化学机械抛光设备用抛光台温度控制装置，包括抛光台108的温度检测部分，与流体循环式管道相连的换热器101、泵102和减压阀103，其特征在于流体管道中设有温度变送器104、流量变送器107和流量调节阀106，抛光台温度检测部分、流量变送器107、温度变送器104分别通过抛光台温度采集模块、管道流量采集模块、管道温度采集模块和主机或其它控制设备连接，主机或其它控制设备通过流量控制器和流量调节阀106连接，主机或其它控制设备通过温度控制器和换热器101连接。 用于检测抛光台108温度的红外温度变送器109能够实时检测抛光台108的温度，并通过抛光台温度采集模块把采集到的抛光台108温度送入主机或其它控制设备，再通过温度控制器来控制换热器101的换热量，以此来确定管道流体的温度。用于检测管道流体温度的温度变送器104能够实时检测管道流体的温度，并通过管道温度数据采集模块把采集到的管道流体温度反馈给主机或其它控制设备，再通过温度控制器来控制换热器101的换热量，以此来稳定管道流体的温度。 主机或其它控制设备将根据红外温度变送器109检测到的抛光台108温度以及抛光台108设定温度的偏差At来确定管道液体流量。用于检测液体管道流量的流量变送器107能够实时检测管道流体的流量，并通过管道流量数据采集模块把采集到的管道流体流量反馈给主机或其它控制设备，再通过流量控制器来控制流量调节阀106的开度，以此来稳定管道流体的流量。 泵102可以给管道液体提供流动动力，使管道液体在管道内循环流动，减压阀103用来调节管道内流体的压强，保护管道及管道中的元器件不被高压损坏，若需要温度控制则电磁阀105开启电磁阀110关闭，反之，若不需要温度控制则电磁阀110开启电磁阀105关闭。其作用是当不需要进行抛光台温度控制时，管道内液体也在循环，当需要温抛光台温度控制时，系统能够及时控制抛光台的温度，其另外一个作用是当换热器出口管道供给2个抛光台时，电磁阀110还具有分流作用，保护管道不被损坏。 本实用新型通过红外温度变送器109实时检测抛光台108的温度T，当T大于抛光台108的设定温度TO，则通过温度控制器以及换热器101来降低换热流体的温度Tl (Tl< TO)，再通过温度变送器104检测到的管道流体温度T2来调节温度控制器以及换热器IOI，使管道流体温度稳定在Tl，然后根据抛光台108温度T与设定温度TO的偏差A t，根据公式 qv = a* A t2+b ; 来计算管道中流体的流量qv，式中，a、b为常数。根据流量变送器107测得的管道流量q来调节流量控制器和流量调节阀106，使管道的流体流量稳定在qv。由上述公式可知，当抛光台108温度T与设定温度T0的偏差At较大时，则管道中的流体流量增大，经过抛光台108时带走的热量多，抛光台108的温度可以快速降低；当抛光台108温度T与设定温度TO的偏差At减小时，则管道中的流体流量相应减少，经过抛光台108时带走的热量减少，抛光台108的温度下降减缓，最终稳定在设定的温度TO。 同理，当红外温度变送器109实时检测到的抛光台108温度T小于抛光台108的设定温度TO，则通过温度控制器以及换热器101来升高换热流体的温度Tl (Tl > TO)，再通过温度变送器104检测到的管道流体温度T2来调节温度控制器以及换热器IOI，使管道流体温度稳定在Tl，然后根据抛光台108温度T与设定温度TO的偏差A t，根据公式[0022] qv = a* A t2+b ; 来计算管道中流体的流量qv，式中，a、b为常数。根据流量变送器107测得的管道流量q来调节流量控制器和流量调节阀106，使管道的流体流量稳定在qv。由上述公式可知，当抛光台108温度T与设定温度T0的偏差At较大时，则管道中的流体流量增大，经过抛光台108时供给的热量多，抛光台108的温度可以快速上升；当抛光台108温度T与设定温度TO的偏差A t减小时，则管道中的流体流量相应减少，经过抛光台108时供给的热量减少，抛光台108的温度升高减缓，最终稳定在设定的温度TO。 当抛光台108温度T等于设定的温度TO时，则通过温度控制器206以及换热器101使流体的温度保持在TO，且管道中的液体流量q为常数b。 另外，泵104可以给管道液体提供流动动力，使管道液体在管道内循环流动，减压阀103用来调节管道内流体的压强，保护管道及管道中的元器件不被高压损坏，若需要温度控制则电磁阀105开启、电磁阀IIO关闭，反之，若不需要温度控制则电磁阀110开启、电磁阀105关闭。其作用是当不需要进行抛光台温度控制时，管道内液体也在循环，当需要温抛光台温度控制时，系统能够及时控制抛光台的温度，其另外一个作用是当换热器出口管道供给2个抛光台时，电磁阀110还具有分流作用，保护管道不被损坏。[0026] 通过此发明可以实现抛光台108快速稳定的达到预设温度，从而控制化学反应的速度来得到均匀的抛光去除率。
权利要求一种化学机械抛光设备用抛光台温度控制装置，包括抛光台(108)的温度检测部分，与流体循环式管道相连的换热器(101)、泵(102)和减压阀(103)，其特征在于流体管道中设有温度变送器(104)、流量变送器(107)和流量调节阀(106)，抛光台温度检测部分、流量变送器(107)、温度变送器(103)分别通过抛光台温度采集模块、管道流量采集模块、管道温度采集模块和主机或其它控制设备连接，主机或其它控制设备通过流量控制器和流量调节阀(106)连接，主机或其它控制设备通过温度控制器和换热器(101)连接。
2. 根据权利要求1所述的化学机械抛光设备用抛光台温度控制装置，其特征在于所述的抛光台(108)的温度检测部分具有红外温度变送器(109)。
3. 根据权利要求1或2所述的化学机械抛光设备用抛光台温度控制装置，其特征在于所述的流量变送器(107)和流量调节阀(106)与主电磁阀(105)串联后再和分主电磁阀(110)相并联。
专利摘要本实用新型提供了化学机械抛光设备用抛光台温度控制装置，涉及化学机械抛光设备上用的抛光台温度控制装置技术领域。包括抛光台的温度检测部分，与流体循环式管道相连的换热器、泵和减压阀，流体管道中设有温度变送器、流量变送器和流量调节阀，抛光台温度检测部分、流量变送器、温度变送器分别通过抛光台温度采集模块、管道流量采集模块、管道温度采集模块和主机或其它控制设备连接，主机或其它控制设备通过流量控制器和流量调节阀连接，主机或其它控制设备通过温度控制器和换热器连接。采用此装置可使抛光台较快速稳定地达到预设温度，控制化学反应的速度，得到均匀的抛光去除率，提高抛光质量。特别适用于半导体晶圆化学机械抛光设备上。
文档编号H01L21/02GK201524951SQ200920217218
公开日2010年7月14日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者柳滨, 王东辉, 王伟, 郭强生 申请人:中国电子科技集团公司第四十五研究所