化学机械抛光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及化学机械抛光装置，更具体地涉及可缩短化学机械抛光工序所需时间，并且可更精准地控制抛光面的调节的化学机械抛光装置。
【背景技术】
[0002]化学机械抛光(CMP)装置1在半导体元件制备过程中，用于去除因反复执行掩膜、蚀刻及布线工序等而生成的晶片表面的凹凸所导致的电池区域和周边电路区域之间的高度差，实现广域平坦化，并且为了提高随着电路形成用触点/布线膜分离及高集成元件化而要求的晶片表面粗糙度，对晶片的表面进行精密抛光加工。
[0003]如图1所示，在这种化学机械抛光(CMP)装置1中，抛光头20在抛光工序过程中以晶片W的抛光面与抛光板10的抛光垫11相向的状态向上述晶片W施压并使上述晶片W进行旋转20d，并且抛光垫11也与平板主体12 —同自转lid并执行机械抛光工序。此时，浆液从浆液供给部30的供给口 32向抛光垫11供给时，浆液流入晶片W并执行晶片W的化学抛光工序。
[0004]与此同时，调节器40的调节盘以向下施压的方式旋转40d，其臂部41以指定角度进行往复41d，并对抛光垫11的表面进行改质。
[0005]层叠于晶片W的抛光层由钨等金属膜或氧化膜等各种原材料形成。但是，通过实验得知，如图3所示，不论抛光层的类型如何，在化学机械抛光工序的初始阶段A1，不管抛光时间多长，抛光厚度79几乎不变，在经过恒定时间T1之后的主抛光阶段A2，根据化学机械抛光工序的抛光量89才开始增加，并达到最终抛光厚度dx。
[0006]但是，初始阶段A1所需时间T1占全部抛光时间的2/5?1/2，消耗大量的时间，因此，具有在规定时间内执行化学机械抛光工序的生产率低下的问题。
[0007]并且，随着在初始阶段A1的所需时间T1变长，为了缩短针对单位晶片的化学机械抛光时间，在主抛光阶段A2较为大地控制每单位时间的抛光量，因此，导致具有无法精准地控制整个板面上的晶片抛光面的抛光厚度的问题。
【实用新型内容】
[0008]解决的技术问题
[0009]本实用新型是为了解决上述存在问题而提出的，本实用新型的目的在于提供可缩短化学机械抛光工序所需时间，并且可更加精准地控制对抛光面进行调节的化学机械抛光
目.ο
[0010]S卩，本实用新型的目的在于，在化学机械抛光工序中，通过缩短每单位时间的抛光量较小的初始阶段所需的时间，从而减少整体化学机械抛光工序所需时间，由此，提高生产率。
[0011]由此，本实用新型的目的在于，在相同的时间内执行化学机械抛光工序的情况下，可进一步减少每单位时间的抛光量，因此，可减少晶片的抛光面的厚度偏差，从而提供可更加精准地调节厚度环境。
[0012]技术方案
[0013]为了解决如上所述的技术问题，本实用新型的第一实施形态提供化学机械抛光装置，用于对晶片的抛光层进行抛光，其特征在于，包括:抛光板，以与上述晶片的抛光面相接触的方式进行旋转，来对上述抛光面进行抛光；浆液供给部，在上述晶片以与上述抛光板相接触的方式进行抛光的工序中，供给浆液；以及温度调节单元，在向上述抛光板供给晶片之前，对上述晶片进行加热。
[0014]为了提高晶片的抛光层在化学机械抛光工序中的每单位时间的抛光量，即使向晶片施加更大的力，晶片的每单位时间的抛光量也不会增加，因此，在初始阶段所需时间不会缩短，但是，通过以高于常温的温度向晶片加热的状态开始化学机械抛光工序，由此，覆盖于晶片抛光层的膜可以更加快速地被去除，可进一步缩短浆液的化学反应所需的化学抛光时间，由此，可以在更短的时间内进入使晶片抛光层的每单位时间的抛光量增加的主抛光阶段。
[0015]如此，通过以高于常温的温度向晶片加热的状态开始化学机械抛光工序，可以缩短每单位时间的抛光量保持较低状态的初始阶段所需的时间，因此，可缩短化学机械抛光工序所需的全部时间，从而获得提高生产率的有利效果。
[0016]由此，本实用新型既可以缩短化学机械抛光工序所需的整个时间，又可以在主抛光阶段保持通过化学机械抛光工序每单位时间抛光的抛光量较小，例如，可借助调小对晶片施加的压力等，从而具有提供可便于控制使晶片抛光面的抛光量偏差较为小的环境的效果Ο
[0017]此时，上述温度调节单元用于对向化学机械抛光工序中投入的晶片进行加热，上述温度调节单元设有搁置板，上述搁置板的温度高于常温，在对上述晶片执行化学机械抛光工序之前，上述晶片的上述抛光面与上述搁置板相接触，使得搁置板的热量传递到晶片抛光面，晶片的上述抛光面的温度可以被调节为高于常温。
[0018]此时，优选为，上述搁置板保持35°C?200°C。在搁置板的温度低于35°C的情况下，难以将晶片的温度提高到高于常温的水平，而当搁置板的温度超过200°C时，将引起晶片的变形。
[0019]在本实用新型的实施例中，上述温度调节单元包括:腔室，用于保管为化学机械抛光工序而向上述抛光板供给的晶片；以及温度调节部，使上述腔室的温度保持高于常温，可借助在上述腔室中收容有晶片的状态下对腔室的温度进行调节，来将晶片的温度加热到适当的温度。
[0020]在此情况下，上述温度调节部包括:温度传感器，用于测定上述腔室的内部的温度；以及热风供给部，当由上述温度传感器测定的测定温度低于指定温度时，向上述腔室的内部注入被加热的空气，考虑用于化学机械抛光工序的浆液、抛光垫的材质、晶片抛光层的原材料，调节温度。例如，在30°C?180°C的范围内对投入化学机械抛光工序的晶片的温度进行调节。
[0021]另一方面，上述温度调节部包括:搁置板，用于搁置向上述抛光板被供给之前的晶片；温度传感器，用于测定上述搁置板的温度；以及加热线，当由上述温度传感器测定的测定温度低于指定温度时，对上述搁置板进行加热。由此，从由加热线控制的托架向晶片的抛光面传递热量，晶片的抛光面的温度被调节为30°C?180°C。
[0022]S卩，晶片的温度可借助向腔室的内部供给的被调温的气体所产生的对流热传递来进行调节，也可借助从腔室的内部的托架传递的热量来进行调节。
[0023]在本实用新型的其他实施形态中，上述温度调节单元可包括纯水供给部，用于向晶片供给温度高于常温的纯水，上述晶片是为了进行化学机械抛光工序而向上述抛光板供给的晶片。
[0024]S卩，针对向化学机械抛光工序投入的晶片抛光面的温度，向晶片抛光面供给被控温的纯水，考虑用于化学机械抛光工序的浆液、抛光垫的材质、晶片抛光层的原材料，进行加热，使得晶片抛光面的温度高于常温。例如，在30°C?180°C的范围内对投入化学机械抛光工序的晶片的温度进行调节。
[0025]例如，上述纯水供给部可包括水槽，用于将上述晶片浸泡于纯水，上述纯水供给部还可包括纯水喷射部，用于向上述晶片的上述抛光面喷射纯水。
[0026]例如，上述纯水的温度为35°C?100°C。在将晶片浸泡于水槽的形态的纯水供给部中，晶片的整体表面接收来自纯水的热传递，相比于由纯水喷射部构成的纯水供给部，可以将温度调节得更低。但是，纯水无法调节到100°C以上，因此，在需要加热至100°C以上的情况下，优选地，借助气体的对流热传递或借助加热线的导热传递来调节晶片抛光面的温度。
[0027]另一方面，本实用新型的第二实施形态提供化学机械抛光装置，用于对晶片的抛光层进行抛光，其特征在于，包括:抛光板，以与上述晶片的抛光面相接触的方式进行旋转，来对上述抛光面进行抛光；以及浆液供给部，在上述晶片以与上述抛光板相接触的方式进行抛光的工序中，向化学机械抛光工序的至少部分工序中向上述晶片和上述抛光板中的至少一个供给温度被调节成高于常温的浆液。
[0028]为了提高晶片的抛光层在化学机械抛光工序中每单位时间的抛光量，即使向晶片施加更大的力，晶片的每单位时间的抛光量也不会增加，因此，在初始阶段所需时间不会缩短，但是，通过提高浆液的供给温度并针对晶片的抛光环境以高于常温的温度状态开始化学机械抛光工序，由此，覆盖于晶片抛光层的膜可以更加快速地被去除，可进一步缩短浆液的化学反应所需的化学抛光时间，由此，可以在更短的时间内进入使晶片抛光层的每单位时间的抛光量增加的主抛光阶段。
[0029]如此，本实用新型通过以高于常温的温度调节向化学机械抛光工序供给的浆液来开始化学机械抛光工序，可以缩短每单位时间的抛光量保持较低状态的初始阶段所需的时间，因此，可缩短化学机械抛光工序所需的整体时间，从而获得提高生产率的有利效果。
[0030]由此，本实用新型既可以缩短化学机械抛光工序所需的全部时间，又可以在主抛光阶段保持通过化学机械抛光工序每单位时间抛光的抛光量较小，例如，可借助调小对晶片施加的压力等，从而具有提供可便于控制使晶片抛光面的抛光量偏差较为小的环境。
[0031]此时，在上述晶片的化学机械抛光工序的开始阶段，上述浆液供给部可将温度调节成高于常温后供给浆液。即，在执行化学机械抛光工序的过程中，可以使浆液的温度始终保持高于常温的状态，但在执行化学机械抛光工序的过程中晶片的抛光面与抛光板之间会因摩擦产生热量，因此，浆液供给部只需在开始阶段供给被调节到高于常温温度的浆液。
[0032]此时，上述开始阶段所需时间规定为执行上述化学机械抛光工序所需全部时间的三分之一以下。这是由于当化学机械抛光工序的全部工序时间经过至少三分之一时，晶片与抛光垫之间的摩擦会导致处于高于常温的温度状态。
[0033]S卩，这里的开始阶段可以与前述的初始阶段相同，但并非必须一致。虽然浆液或抛光层的类型存在差异，但即使借助晶片和抛光垫的摩擦而使得温度高于常温，化学机械抛光工序过程中的晶片的每单位时间的抛光速度变高的时间还是存在差异。
[0034]优选地，在上述晶片的化学机械抛光工序的开始阶段，由上述浆液供给部供给的浆液的温度为40°C以上。但是，浆液的温度可根据浆液的类型和晶片抛光层的原材料，在开始阶段浆液的供给温度可以是80°C以上，也可以是30°C左右。
[0035]由此，优选地，当执行上述晶片的化学机械抛光工序时，上述浆液供给部将温度调节成低于开始阶段的温度后供给浆液。在化学机械抛光工序中，当借助晶片和抛光垫的摩擦而产生的发热量大时，开始阶段结束后，浆液供给部也可以被调节成低于常温的温度，借此，也可以使晶片周围的温度高于常温。
[0036]另一方面，还可包括温度传感器，用于测定上述抛光板的表面；上述浆液供给部以由上述温度传感器测定的温度保持指定温度范围内的方式对从上述浆液供给部供给的浆液温度进行调节。借此，考虑到被执行化学机械抛光工序的晶片与抛光垫之间的发热量，使得处于化学机械抛光工序中的晶片周围的温度保持可使借助浆液的化学抛光最优化的温度，可保持恒定且高水平的每单位时间的抛光量。
[0037]另一方面，本实用新型在对浆液的温度进行调节时，并行实施在开始阶段使晶片的周围温度高于常温的操作，上述过程在上述化学机械抛光工序实施之前借助向上述抛光板供给常温以上的纯水来完成，从而可以减少每单位时间的抛光量保持较低水平的初始时间。
[0038]例如，上述纯水的温度可以是50°C?100°C。
[0039]并且，上述纯水喷射于上述抛光板的表面，使得与晶片相接触的抛光板的抛光垫被整体地加热，由此，即便温度被调节的浆液向抛光垫供给也不会立即冷却，一边保持所供给的温度一边向晶片传递，可以更加明显地提高待实施化学机械抛光工序的晶片的温度。
[0040]另一方面，本实用新型的第三实施形态提供化学机械抛光装置，用于对晶片的抛光层进行抛光，其特征在于，包括:抛光板，覆盖有抛光垫，上述抛光垫通过以与上述晶片的抛光面相接触的方式进行旋转，来对上述抛光面进行抛光；以及温度调节部，用于调节上述抛光垫的温度。
[0041]为了提高晶片的抛光层在化学机械抛光工序中的每单位时间的抛光量，即使向晶片施加更大的力，晶片的每单位时间的抛光量也不会增加，因此，在初始阶段所需时间不会缩短，但是，通过事先提高抛光垫的温度，使得晶片的抛光环境以高于常温的状态开始化学机械抛光工序，由此，覆盖于晶片抛光层的膜可以更加快速地被去除，可进一步缩短浆液的化学反应所需的化学抛光时间，由此，可以在更短的时间内进入使晶片抛光层的每单位时间的抛光量增加的主抛光阶段。
[0042]如此，通过以高于常温的温度调节抛光垫的状态开始化学机械抛光工序，可以缩短每单位时间的抛光量保持较低状态的初始阶段所需的时间，因此，可缩短化学机械抛光工序所需的整体时间，从而获得提高生产率的有利效果。
[0043]由此，本实用新型既可以缩短化学机械抛光工序所需的整体时间，又可以在主抛光阶段保持通过化学机械抛光工序每单位时间抛光的抛光量较小，例如，可借助调小对晶片施加的压力等，从而具有提供可便于控制使晶片抛光面的抛光量偏差较为小的环境的效果Ο
[0044]S卩，在上述晶片的化学机械抛光工序的开始阶段，上述抛光垫可将温度调节成高于常温。即，在执行化学机械抛光工序的过程中，可以始终加热抛光垫，但在执行化学机械抛光工序的过程中晶片的抛光面与抛光板之间会因摩擦产生热量，因此，抛光垫只能在开始阶段以高于常温的温度被加热。
[0045]此时，上述开始阶段所需时间规定为执行上述化学机械抛光工序所需全部时间的三分之一以下。这是由于当化学机械抛光工序的全部工序时间经过至少三分之一时，晶片与抛光垫之间的摩擦会导致处于高于常温的温度状态。
[0046]S卩，这里的开始阶段可以与前述的初始阶段相同，但并非必须一致。虽然浆液或抛光层的类型存在差异，但即使借助晶片和抛光垫的摩擦而使得温度高于常温，化学机械抛光工序过程中的晶片的每单位时间的抛光速度变高的时间还是存在差异。
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