CN102179757A - 基板抛光设备、基板抛光方法和在该抛光设备中用于调节抛光垫的抛光面温度的设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于抛光基板的设备。所述设备包括：支撑抛光垫的可旋转抛光台；被构造为保持基板并且将基板压靠在所述旋转抛光台上的抛光垫的抛光面上从而抛光基板的基板保持器；被构造为测定抛光垫的抛光面温度的垫温度检测器；被构造为接触抛光垫的抛光面从而调节抛光面温度的垫温度调节器；以及被构造为通过基于所述垫温度检测器检测到的抛光面温度信息控制所述垫温度调节器以控制抛光面温度的温度控制器。

Description

基板抛光设备、基板抛光方法和在该抛光设备中用于调节抛光垫的抛光面温度的设备
技术领域
本发明涉及通过用基板保持机构保持基板、将基板压靠在抛光台上的抛光垫的抛光面上并且使得基板表面与抛光垫的抛光面之间相对移动来抛光基板(如半导体基板)表面的基板抛光设备和基板抛光方法，本发明还涉及在基板抛光设备中用于调节抛光垫的抛光面温度的设备。
背景技术
已知化学机械抛光(CMP)设备作为抛光基板如半导体基板表面的设备。典型地，该设备具有抛光台、连接于抛光台的上表面的抛光垫、以及基板保持机构(下面称为顶环)。抛光垫提供了用于抛光基板的抛光面。待抛光基板被顶环所保持且压靠在抛光垫的抛光面上，同时浆体被供至抛光面上。旋转抛光台和顶环以使抛光面与基板表面之间相对移动，藉此抛光和平面化基板表面。
为得到精细的半导体装置，在CMP设备内均匀地抛光基板表面是很重要的。为实现基板表面的均匀抛光，已经有人尝试调节基板表面抵靠抛光面的接触压力从而优化基板表面内的压力分布。
但是，基板表面的抛光率不仅受到抛光面上接触压力的影响，还受到抛光面温度、供应的浆体浓度等的影响。因此，不可能仅通过调节抛光面上的接触压力来完全控制抛光率。特别地，在抛光率极大地取决于抛光面温度的CMP工艺中(例如，在抛光垫的表面硬度极大地取决于其温度的情形下)，由于抛光面内的温度分布，基板表面不同部分的抛光率各异。因此，不能得到均匀的抛光分布。一般地，因为抛光面与基板表面接触且与保持基板的顶环的保持环接触故而自身产生了热量、抛光面的热吸收率变化、供至抛光面上的浆体流动特性等，所以抛光垫的抛光面温度不均匀。因此，在抛光面的各个区域内存在温度差异。
发明内容
本发明鉴于上述缺陷而提供。因此本发明的目的在于提供一种用于抛光基板的基板抛光设备和基板抛光方法，其在抛光的同时测定抛光垫的抛光面温度且反馈测定的温度信息从而借助PID控制来调节抛光面的温度。本发明的另一目的在于提供一种在基板抛光设备中用于调节抛光垫的抛光面温度的设备。
本发明的又一目的在于提供一种基板抛光设备和用于调节抛光垫的抛光面温度的设备，后者具有温度调节功能(即加热功能和冷却功能)，能够在全部抛光时间期间或抛光时间的各个部分期间保持垫表面温度的恒定从而得到最优抛光率和最优梯阶特性(step property)以防止浆体变质同时均匀地抛光基板表面。
为实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于抛光基板的基板抛光设备。该设备包括：抛光垫连接于其上的可旋转抛光台；被构造为保持基板并且将基板压靠在所述旋转抛光台上的抛光垫的抛光面上从而抛光基板的至少一个基板保持器；被构造为检测抛光垫的抛光面温度的垫温度检测器；被构造为接触抛光垫的抛光面从而调节抛光面温度的垫温度调节器；以及被构造为通过基于所述垫温度检测器检测到的温度信息控制所述垫温度调节器来控制抛光垫的抛光面温度的温度控制器。所述温度控制器被构造为基于预定规则从若干种PID参数中选择预定PID参数并且基于抛光面温度的信息使用所选PID参数控制抛光垫的抛光面温度。
在本发明的一个优选方面中，所述温度控制器被构造为根据基板的膜的类型从若干种PID参数中选择预定PID参数。
在本发明的一个优选方面中，所述温度控制器在其内存储若干种PID参数，包括用于冷却抛光垫的抛光面的PID参数和用于加热抛光垫的抛光面的PID参数。
在本发明的一个优选方面中，PID参数被预先记录在方案(recipe)中并且所述温度控制器根据该方案选择PID参数。
在本发明的一个优选方面中，所述垫温度调节器具有带有与抛光垫的抛光面接触的接触面的立体元件，所述接触面沿抛光面的径向延伸，并且 所述垫温度调节器被构造为通过所述立体元件的所述接触面在所述立体元件内流动的流体与抛光垫之间进行热交换。
在本发明的一个优选方面中，基板抛光设备还包括：用于支撑所述基板保持器的顶部段；以及被构造为在抛光垫的抛光面上吹热气的热风(hot-blast)加热器。所述热风加热器位于所述顶部段上。
在本发明的一个优选方面中，基板抛光设备还包括被构造为在抛光垫的抛光面上吹冷气的冷气鼓风机。
在本发明的一个优选方面中，基板抛光设备还包括被构造为当基板被所述基板保持器保持时加热基板的基板加热装置。
在本发明的一个优选方面中，所述基板加热装置包括被构造为在基板上供应热水的热水供应装置。
在本发明的一个优选方面中，所述至少一个基板保持器包括多个基板保持器；并且为每个所述基板保持器配备所述垫温度检测器、所述垫温度调节器和所述温度控制器。
本发明的另一方面在于提供一种用于抛光基板的基板抛光设备。所述设备包括：抛光垫连接于其上的可旋转抛光台；被构造为保持基板并且将基板压靠在所述旋转抛光台上的抛光垫的抛光面上从而抛光基板的至少一个基板保持器；被构造为检测抛光垫的抛光面温度的垫温度检测器；被构造为接触抛光垫的抛光面从而调节抛光面温度的垫温度调节器；以及被构造为通过基于所述垫温度检测器检测到的抛光面温度信息控制所述垫温度调节器以控制抛光垫的抛光面温度的温度控制器。所述温度控制器被构造为使用预定PID参数控制抛光垫的抛光面温度。
本发明的又一方面在于提供一种通过将基板压靠在旋转抛光台上抛光垫的抛光面上来抛光基板的方法。所述方法包括：基于预定规则从若干种PID参数中选择预定PID参数；令垫温度调节器与抛光垫的抛光面接触；通过基于抛光面温度的信息使用所选的PID参数控制垫温度调节器来控制抛光垫的抛光面温度；以及在控制抛光面温度的同时抛光基板。
本发明的又一方面在于提供一种用于基板抛光设备中调节抛光垫的抛光面温度的垫温度调节设备。所述垫温度调节设备包括：包括垫接触元件和设于所述垫接触元件上的绝缘盖的立体元件。所述垫接触元件具有与抛 光垫的抛光面接触的接触面，所述垫接触元件由陶瓷制成，所述绝缘盖被设置在所述接触面的相反侧，所述绝缘盖由与垫接触元件的线性膨胀系数接近的材料制成，并且所述立体元件被构造为通过接触面在所述立体元件中流动的流体与抛光垫的抛光面之间进行热交换。
在本发明的一个优选方面中，所述垫接触元件由SiC或氧化铝制成。
在本发明的一个优选方面中，所述立体元件的所述接触面包括镜面磨光接触面，或CVD涂层被涂敷于所述接触面以降低所述接触面的表面粗糙度。
在本发明的一个优选方面中，垫温度调节设备还包括被构造为使得所述立体元件遵循着抛光面的周向和径向上的偏转并且遵循着因抛光垫的磨损导致的厚度变化的随动机构。所述立体元件被成形为径向延伸并且设置为通过其自重与抛光面接触。
在本发明的一个优选方面中，所述垫温度调节设备还包括抬高机构，其能够将所述立体元件抬高至所述抛光垫周缘处垂直位置，从而所述立体元件不会阻碍抛光垫的更换。
在本发明的一个优选方面中，所述立体元件具有位于抛光垫中心侧部处其一个端部上的至少一个第一流体端口和位于抛光垫周缘侧部处其另一个端部上的至少一个第二流体端口，并且流体穿过所述第一流体端口和第二流体端口被导入所述立体元件以及从其排出。
在本发明的一个优选方面中，当冷却抛光垫的抛光面时，流体被供至位于抛光面的中心侧部处的所述第一流体端口内并且从位于抛光垫周缘侧部处的所述第二流体端口排出。
在本发明的一个优选方面中，当加热抛光垫的抛光面时，流体被供至位于抛光垫周缘侧部处的所述第二流体端口内并且从位于抛光面的中心侧部处的所述第一流体端口排出。
在本发明的一个优选方面中，所述至少一个第一流体端口包括一个流体端口，并且所述至少一个第二流体端口包括至少两个流体端口。
在本发明的一个优选方面中，从上面看时，所述立体元件具有梯形形状，其具有与抛光垫中心侧部接触的狭窄端部和与抛光垫的周缘侧部接触的宽阔端部。
在本发明的一个优选方面中，所述流体为液体或气体。
在本发明的一个优选方面中，所述垫温度调节设备还包括流体穿过其被供给所述立体元件的比例控制三通阀。热流体和冷流体被供至所述比例控制三通阀，并且热流体和冷流体分别以被调节的流速被所述比例控制三通阀混合以形成具有受控温度的流体。
根据本发明，温度控制器基于预定规则从若干种类型的PID参数中选择预定PID参数并且基于垫温度信息使用所选的PID参数控制抛光垫表面的温度。因此，基板的抛光率可被优化且保持恒定，藉此可缩短抛光时间。此外，因此可减少使用的浆体量和废弃的浆体量。
因为如上所述可缩短抛光时间，单位时间内加工的基板数量增加且生产率提高。此外，可减少每个基板的抛光成本(包括用于浆体和其它消耗品的成本)。
因为可提高基板表面内的抛光均匀度和梯阶特性，可提高基板抛光工艺中的产品产量。
因为可根据方案选择PID参数，可能妥善处理主机发送来的具有不同方案信息的加工工作。
因为抛光过程中可为每个抛光步骤设定PID参数和设定温度(即目标温度)，可根据将从基板上被去除的膜的状态来控制抛光垫的温度。
附图说明
图1为示出根据本发明的基板抛光设备的示意性结构的示例的示意图；
图2A为示出一个方案的示例的图表；
图2B为示出一个方案的示例的图表；
图3为示出基板抛光时间与抛光垫的表面温度之间关系的图表；
图4为示出基板膜的抛光速度与抛光垫温度之间关系的图表；
图5为示出铜膜的基板抛光时间与抛光垫温度之间关系的图表；
图6为示出用于STI(浅沟槽隔离)中的膜的基板抛光时间与抛光垫温度之间关系的图表；
图7A-7C为示出垫温度调节器的结构示例的示意图；
图8为示出垫温度调节器和抛光台的结构示例的示意图；
图9A-9C为示出垫温度调节器的除盖子外的内部结构示例的示意图；
图10A和10B示出流体流过垫温度调节器的立体元件的方式的示意图；
图11为示出根据本发明的基板抛光设备的示意性结构的示例的示意图；
图12为示出垫温度调节器的抛光垫接触元件和杆加热器的结构示例的示意图；
图13为示出热水被喷向基板传输位置处的顶环的方式的示意图；
图14A-14C为示出垫温度调节器的除盖子外的内部结构示例的示意图；
图15为示出根据本发明的基板抛光设备的示意性结构的示例的示意图；
图16为示出在图2B所示方案的情形下控制输入与温度之间关系的图表；
图17为示出当在根据本发明的抛光设备中抛光基板时抛光时间与抛光垫温度之间关系的图表；
图18为示出在抛光基板之前和抛光基板期间抛光垫温度变化的图表；
图19为示出根据本发明的基板抛光设备的示意性结构的示例的示意图；
图20为示出根据本发明的基板抛光设备的示意性结构的示例的示意图。
具体实施方式
下面将详述本发明的实施例。图1为示出根据本发明的基板抛光设备的示意性结构的示例的示意图。如图所示，基板抛光设备10包括具有抛光垫11连接于其的上表面的抛光台13，以及作为用于保持基板的基板保持器的顶环14。抛光台13和顶环14可旋转。基板(未示出)被保持在顶环14的下表面上，被顶环14所旋转，并且被顶环14压靠在旋转的抛光台13上抛光垫11的抛光面上。此外，作为抛光液的浆体17从浆体供应喷嘴16被供至抛光垫11的抛光面上。这样，基板表面通过基板与抛光垫11的抛光 面之间的相对移动而被抛光。
基板抛光设备10还包括辐射温度计19、温度控制器20、电动气动调节器22、比例控制三通阀23、热水生成槽25、垫温度调节器26以及温度计28。辐射温度计19作为用于检测或测定抛光垫11的抛光面(即上表面)温度的垫温度检测器。垫温度调节器26被构造为接触抛光垫11的抛光面从而调节抛光面的温度。温度计28被设置为检测或测定从垫温度调节器26排出的水温。辐射温度计19被设置为检测抛光垫11的抛光面内的目标区域的温度。该目标区域邻近于抛光面上的顶环14且相对抛光台13的旋转方向(箭头A所示)位于顶环14上游。有关抛光垫表面的检测温度的信息被输入温度控制器20。
下面将详述的若干种PID参数被存储于温度控制器20内。抛光垫11的抛光面的设定温度也存储于温度控制器20内。温度控制器20被构造为根据抛光垫11的抛光面的设定温度与辐射温度计19检测到的抛光面实际温度之间的差值从若干种PID参数中选择预定的PID参数并且基于辐射温度计19检测到的表面温度信息通过电动气动调节器22控制比例控制三通阀23，从而使抛光垫11的抛光面具有设定温度。比例控制三通阀23的开放度受到电动气动调节器22的控制，从而使抛光垫11的上表面(即抛光面)具有预定温度。特别地，比例控制三通阀23控制来自热水生成槽25的具有预定温度的热水30的流速和具有预定温度的冷水31的流速的混合比率且将温度受控的流体供给垫温度调节器26。温度计28测定从垫温度调节器26流出的水温，并且测定的温度被反馈回温度控制器20。可选地，辐射温度计19测得的抛光垫11的表面温度可被反馈回温度控制器20。通过这些操作，抛光垫11的抛光面可保持已在温度控制器20内设定的最优温度。因此，基板的抛光率可被优化且保持一致，并且可缩短抛光时间。此外，由此可减少使用的浆体17的量和废弃的浆体17的量。
抛光基板中产生的热量随着加工条件的变化而变化，这些加工条件包括基板膜的类型、抛光条件(如抛光台13的转速和顶环14的转速)以及抛光垫11的类型。因此，抛光基板时抛光垫11的表面温度分布也随着加工条件而变化。此外，抛光基板时抛光垫11的最优表面温度也随着加工条件而变化。因此，必须提供分别对应于加工条件的PID参数。但是，因为 要求用单个基板抛光设备处理各种加工条件，必须在温度控制器20内存储若干种PID参数并且选择性地使用它们。
当基板组(lot)被传送至基板抛光设备10时，抛光条件方案从上位计算机(即工厂内的主机)被传送至基板抛光设备10。因此，通过将PID参数分别写入抛光条件方案，可能通过基板抛光设备10内的计算机与温度控制器20之间的通信来选择性地使用PID参数。从上位计算机传送的抛光条件方案被存储于基板抛光设备10的计算机内。
在进行基板的膜的抛光时，可能需要改变抛光垫11的最优表面温度。在这种情形下，还需要根据最优表面温度的变化来改变PID参数。图2A和2B为示出一个方案的示例的图表。图3为示出基板抛光时间(秒)和抛光垫表面温度之间关系的图表。如图2A和2B所示，为每个抛光步骤1，2，3，……，10设定处理时间、旋转速度、……、抛光垫温度控制的“无效”或“有效”、PID参数、和设定温度。基板抛光时间与抛光垫11的上表面温度之间的关系为使得步骤2的设定温度为45℃并且步骤3中的设定温度为40℃，如图3中虚线所示，同时抛光垫11的上表面的测定温度如曲线B所示。
在具有形成于其表面上的金属镀膜的基板被基板抛光设备所抛光的情形下，膜的抛光速度V与抛光垫表面温度[℃]之间的关系如图4所示。如图4所示，当抛光垫11的上表面温度为T0(如45℃)时，抛光速度V呈现其最大值。在这种情形下，以温度T0为居中的预定温度范围(例如从30℃到60℃)被确定为用于抛光的最优设定温度范围Δt。
图5为示出当抛光具有形成于其上的铜镀膜的基板时抛光垫11的上表面的温度分布示意图。图6为示出当抛光具有形成于其上的用于STI(浅沟槽隔离)的绝缘膜的基板时抛光垫的温度分布示意图。在具有铜镀膜的基板被抛光的情形下，如果不进行抛光垫的上表面的温度控制，抛光垫的温度会如图5的曲线B所示增至超过期望控制温度并且又降低至低于期望控制温度，虽然期望控制温度被设定在如图5中虚线A所示的预定温度(如40℃)。类似地，在抛光具有用于STI的绝缘膜的基板时，如果不进行抛光垫的上表面的温度控制，抛光垫的温度得如图6的曲线B所示增至超过期望控制温度，虽然期望控制温度被设定在如图6中虚线所示的预定温度(如 40℃)。
在本实施例中，抛光垫11的上表面温度在整个抛光时间上都受到控制从而被保持在具有预定精确度(如最多±1℃的精确度)的预定设定温度范围内(如30℃～60℃)。更特别地，抛光垫的预定区域(如沿抛光台13的边缘(周缘)延伸的宽度30mm的区域，或其他区域)的温度被保持在设定温度范围。抛光基板前加热抛光垫时的任务就是使温度在5秒内到达设定温度。抛光基板期间转换温度时，温度以不低于2℃/秒的速度增加或减少。抛光垫的温度被控制成在开始抛光前达到期望温度(即设定温度)。抛光期间保持该设定温度。也有抛光期间所述期望温度变化的情形。在这些情形下，温度以不低于2℃/秒的速度变化。
图7A为示出垫温度调节器26的结构示例的平面图，图7B为示出垫温度调节器26的侧视图，并且图7C为沿图7B中直线A-A的截面图。垫温度调节器26包括具有与抛光台13上抛光垫11的上表面接触的垫接触部段34的立体元件33。立体元件33内具有供作为热交换介质的流体从中流过的流体通道，下面将描述。垫接触部段34的上部被由具有优良绝热特性的材料制成的盖子(如绝缘盖)35所覆盖。立体元件33具有前端部和后端部，并且前端部的宽度L1小于后端部的宽度L2(即L1＜L2)。如图1所示，垫温度调节器26被置于抛光垫11的上表面上以使具有较小宽度L1的前端部位于抛光垫11的中心侧部上并且具有较大宽度L2的后端部位于抛光垫11的周缘侧部上。通过垫接触部段34在流经立体元件33的流体与抛光垫11的上表面之间进行热交换，从而将抛光垫11的上表面温度调节为预定温度。
立体元件33被固定于安装轴36。安装轴36与支架38接合，并且此支架38与用于支撑立体元件33的支撑轴39接合。在安装轴36与支架38之间形成预定间隙。由于这些结构，立体元件33能在箭头B和箭头C所示的预定范围内枢转，并且还能在预定范围内上下移动。因为支架38与安装轴36之间形成间隙，垫温度调节器26的立体元件33通过其自重接触抛光垫11并且可遵循着抛光垫11的径向和周向偏转。此外，即使在抛光垫11已经磨损时，立体元件33也能遵循着抛光垫11的磨损，因为除了立体元件33的偏转外立体元件33还能通过间隙上下移动。用于将流体(即热交 换介质)导入上述流体通道内的流体入口33a和用于将流体从流体通道排出的流体出口33b位于立体元件33的后端部上。
垫温度调节器26具有能够将立体元件33抬高至抛光台13周缘处垂直位置的抬高机构29，如图8虚线所示。该机构29能够通过将立体元件33抬高至抛光台13周缘处的垂直位置，使得在无需从基板抛光设备10上移除垫温度调节器26的情况下，就能更换抛光台13的上表面上的抛光垫11。在图8中，符号C代表抛光台13的旋转中心。
图9A为示出垫温度调节器26的立体元件33的除盖子外的内部结构示例的分解透视图，图9B为示出立体元件33的透视图，并且图9C为沿途9B中直线A-A截得的示意图。图7A-7C所示的垫温度调节器26的立体元件33和图9A-9C所示的垫温度调节器26的立体元件33从上面来看时形状略微不同。如图9A-9C所示，立体元件33具有垫接触元件33-1、硅橡胶加热器33-2、以及铝循环水壳件33-3。垫接触元件33-1具有与抛光垫11接触的接触面。垫接触元件33-1由具有优良导热性、优良耐磨性和优良耐蚀性的材料制成。垫接触元件33-1材料的示例包括陶瓷如SiC(碳化硅)或氧化铝。从上面看时，垫接触元件33-1具有梯形形状，其中前端部的宽度L1小于后端部的宽度L2(L1＜L2)。垫接触元件33-1具有竖直壁状的周缘部。因此，垫接触元件33-1作为整体构成了梯形容器。
从上面看，硅橡胶加热器33-2具有梯形形状和能插入垫接触元件33-1内部的周缘部。从上面看，铝循环水壳件33-3具有梯形形状和能插入硅橡胶加热器33-2内部的周缘部。垫接触元件33-1的内表面和硅橡胶加热器33-2的外表面例如用粘合剂彼此粘合在一起。通过导线33-2a和33-2b为硅橡胶加热器33-2供电从而产生热量。铝循环水壳件33-3具有流体(即热交换介质如热水或冷水)流入其中的进入流体通道33-3a和流体从其排出的排出流体通道33-3b。
垫接触元件33-1由具有优良导热性、优良耐磨性和优良耐蚀性的陶瓷(如SiC或氧化铝)制成。覆盖垫接触元件33-1上部的盖子35由具有优良绝热性的材料制成以增加抛光垫11的上表面与例如由SiC制成的垫接触元件33-1之间的热交换效率。例如，盖子35由陶瓷(具有低导热性)或树脂制成。在使用树脂制造盖子35的情形下，优选选择PEEK(聚醚醚酮) 或PPS(聚苯硫醚)以防止垫接触元件33-1由于流体的热量产生热变形。可选地，可能使用与垫接触元件33-1的线性膨胀系数接近或基本相同的材料从而使防止垫接触元件33-1的热变形优先于绝热性。此外，为提高热效率，优选提高垫接触元件33-1与抛光垫11的接触面积并且减小垫接触元件33-1的与抛光垫11接触的垫接触部(即底部)的厚度。立体元件33的形状不局限于梯形，并且立体元件33可为扇形。
垫接触元件33-1的与抛光垫11接触的接触面为研磨工艺等形成的镜面磨光面以减少表面粗糙度。如果垫接触元件33-1的接触面采用切割技术进行加工，可能从接触面落下微粒材料并且可能在抛光期间刮擦基板的被抛光面。因为要与抛光垫11接触的接触面为研磨工艺等形成的镜面磨光面，垫温度调节器26的立体元件33平滑地接触抛光垫11的上表面，并且含有在形成接触面时产生的裂缝的碎裂层变薄。因此，落下的材料更少并且不容易在抛光期间刮擦基板的被抛光面。为得到与研磨过程相同的结果，金刚石的CVD涂层、DLC(金刚石类碳)、SiC(碳化硅)等可施加于接触面。
在上述基板抛光设备中，当旋转抛光台13时，由于蒸发的热量，与抛光垫11的中心侧部相比抛光垫11的周缘侧部易于被冷却。因此，优选设置流体入口33a和流体出口33b以防止这种趋势(即以便不在抛光垫11的抛光面内形成温差)。
在一个实施例中，如图10A所示，用于穿过立体元件33传输冷却水的流体入口33a和流体出口33b设在与抛光垫11的周缘侧部接触的后端部上。流体通道形成于立体元件33内，从而流体(即冷却水)流入流体入口33a内，穿过立体元件33流向与抛光垫11中心侧部接触的前端部，在立体元件33的前端部接近抛光垫11中央处折回，流向与抛光垫11的周缘侧部接触的立体元件33的后端部，并且从流体出口33b流出。
在另一实施例中，为改善由于蒸发的热量而使抛光垫11的周缘侧部比抛光垫11的中心侧部更易于被冷却的上述趋势，在与抛光垫11的中心侧部接触的立体元件33的前端部上提供一个流体入口33a，并且在与抛光垫11的周缘侧部接触的立体元件33的后端部上提供两个流体出口33b，如图10B所示。流体通道被形成为使得流体(冷却水)被导入流体入口33a，穿过立体元件33流向后端部，并且从两个流体出口33b流出。由于这种设置， 最初被导入的具有低温的冷却水在抛光垫11的中心侧部流动从而使中心侧部比抛光垫11的周缘侧部被冷的多。因此，可能消除由于蒸发的热量而使抛光垫11的周缘侧部比抛光垫11的中心侧部更易于被冷却的上述趋势。
如上所述，因为抛光台13旋转，由于蒸发的热量、抛光垫11的周缘部比抛光垫11的中心侧部更易于被冷却。为消除这种趋势，在可旋转地保持顶环14的旋转轴40的顶环支撑臂(即顶部段)43上安装热风加热器45。该热风加热器被设置为将热气(即热空气)吹在抛光垫11的周缘侧部上的位于顶环14上游的上游区域上。这样，仅抛光垫11的周缘侧部被热风加热器45供给的热气所加热。因为热风加热器45被设置在顶环支撑臂43上，不需要提供用于支撑热风加热器45的支撑机构，因此可减少成本。顶环支撑臂43被构造为始终在预定抛光位置处枢转和停止。因此，热风加热器45相对抛光垫11的位置也始终一致。因此，可得到较好的再现性并且可控制抛光垫11的上表面温度。基于抛光垫11的上表面的周缘侧部温度来控制来自热风加热器45的热气46。更特别地，具有PID参数的温度控制器20在电压调节器27上进行PID控制，或者具有恒温的热气46对抛光垫11吹气并且只进行热气46的开-关控制。
来自热风加热器45的热气46的吹气方向为抛光垫11连接于其上的抛光台13的径向向外方向或与抛光台13的旋转方向相反的方向。通过以这种方向吹送热气46，可最小化抛光垫11表面温度的降低。
在图9A-9C中所示的垫温度调节器26中，加热器(即硅橡胶加热器33-2)位于垫接触元件33-1的内表面上，或如图12所示，杆加热器48被插入形成于垫接触元件33-1内的圆孔49中，这样杆加热器48就位于垫接触元件33-1内。通过加热器(即硅橡胶加热器33-2或杆加热器48)进行抛光垫11的加热，并且通过使冷水穿过位于铝循环水壳件33-3内的进入流体通道33-3a和排出流体通道33-3b而进行抛光垫11的冷却，藉此控制抛光垫11的表面温度。当抛光垫11的上表面的期望设定温度很高时，可不仅用加热器(即硅橡胶加热器33-2或杆加热器48)还可通过传输热水来加热抛光垫11。
图14A-14C示出垫温度调节器26的立体元件33的除盖子35外的内部结构示例的示意图。在本示例中立体元件33的内部结构与图9所示的立体 元件33的内部结构的区别在于铝循环水壳件33-3的两个端部具有相同宽度并且被制造的很小。因此，位于抛光垫11的周缘侧部处用于冷却水的通道面积变得很小。因此，可抑制抛光垫11的上表面的相应部分的冷却。
图15为根据本发明的抛光设备的示意性结构的示例的示意图。基板抛光设备10具有被构造为基于辐射温度计19测得的抛光垫11的上表面温度的信息对垫温度调节器26的温度进行PID控制的温度控制器20。特别地，来自电压调节器41的电压输出受到来自温度控制器20的输出的控制，并且该电压输出为硅橡胶加热器33-2或垫温度调节器26的杆加热器48提供加热电流，藉此进行垫温度调节器26的加热控制。在这些情形下，可连续地供应和控制加热电流，或通过其内加热电流的开-关循环被改变的时间比例来控制加热电流。通过用于调节供至垫温度调节器26的立体元件33的冷水31流速的流速控制器50来进行垫温度调节器26的冷却控制。该流速控制器50受到温度控制器20的PID控制。
单个的温度控制器20具有用于加热器(即硅橡胶加热器33-2或杆加热器48)的电压调节器41的PID参数和用于流速控制器50的PID参数，即用于供给加热电流的PID参数和用于供给冷水的PID参数。用于加热的参数和用于冷却的参数写在方案的不同行中，这样温度控制器20可区分用于加热(即用于供应加热电流)的参数和用于冷却(即用于供应冷水)的参数。
图16为示出在图2B所示方案的情形下控制输入(在本实施例中，冷水31的流速和供给加热器的电压)与温度之间关系的图表。图17为示出抛光时间[秒]与温度[℃]之间关系的图表。如图2B所示，“加工时间”、“旋转速度”、……、“抛光垫的温度控制”，“用于加热的PID参数”，“用于冷却的PID参数”以及“温度的设定值(℃)”均为方案中提供的项目。在本实施例中，加工时间、旋转速度、用于抛光垫温度控制的“无效”或“有效”、用于加热的PID参数、用于冷却的PID参数、以及温度设定值都与步骤1，2，3，……，10相关。
在图17的步骤2中，为达到期望设定温度B，根据控制特性进行PID加热控制。当温度达到预定温度时，也开始PID冷却控制(同时它取决于PID参数值和预定温度与期望设定温度之间的差值)。结果，PID加热控制 和PID冷却控制得到平衡。用于加热控制的PID参数为参数A，用于冷却控制的PID参数为参数a。随后在步骤3中，仅使用参数b进行冷却控制，因为期望设定温度被设定得很低。
在基板抛光设备中，当基板抛光开始时将待抛光基板与抛光垫11接触时，抛光垫11的上表面温度在图18的曲线B所示的时间t1处降低，意味着抛光垫11的上表面被冷却。为防止抛光垫11的上表面冷却，提供用于在基板接触抛光垫11之前预热基板的加热装置。作为这样的加热装置，提供了将热水供至被顶环14保持的基板(未示出)上的喷嘴56，如图13所示。当保持基板的顶环14静止在用于将基板传输至顶环14的传输机构53之上的位置时，将热水54从喷嘴56向保持在顶环14的下表面上的基板上供应预定时间。即使将保持基板的顶环14从传输机构53之上的位置移至抛光垫11上的抛光位置之上时，也还向基板上供应热水。
为防止抛光垫11的上表面通过与基板接触而被冷却，在温度控制器20内设定的抛光垫11的表面加热温度可能高于用于基板抛光的期望设定温度，并且在基板与抛光垫11接触后可能转换为期望设定温度。
图19为示出根据本发明的抛光设备的示意性结构的另一示例的示意图。在该基板抛光设备10中，热水生成槽25仅将具有预定温度的热水供至垫温度调节器26的立体元件33，从而加热抛光垫11的上表面。热水的流速通过流速控制器(如流量控制阀)50被温度控制器20进行PID控制。因为热水生成槽25内的热水量应当保持一致，从热水生成槽25排出的热水流速应当等于回收进热水生成槽25内的热水流速。在图1所示的系统使用三通阀23混合冷水和热水以提供将被供给到垫温度调节器26的立体元件33的流体混合物，必须以从热水生成槽25排出的热水流速相同的流速进行回收控制。相反，在图19所示的系统中不使用三通阀并且仅热水以受控流速循环，则不需要上述回收控制。此外，因为热水不与冷水混合，回收的热水温度不会变低。因此，可使得热水生成槽25中的加热器容量变小，并且其能耗减少。
如图19所示，用于朝抛光垫11的上表面上吹送冷气(即冷空气)58的冷却喷嘴59被设置为抛光垫11的上表面的冷却机构。电动气动调节器60的开放度受到温度调节器20进行的PID控制的调节从而控制导入抛光 垫11的冷气58的流速。具有正常温度或预定温度的气体用作冷气58。
尽管根据上述实施例的基板抛光设备10具有一个抛光台13和一个顶环14，根据本发明的基板抛光设备不局限于该构造。如图20所示，基板抛光设备可具有一个抛光台13和用于保持和挤压基板以抛光它的多个(附图中为两个)顶环14。在这种情形下，为每个顶环14配备辐射温度计19、垫温度调节器26、温度控制器20、电压调节器41和流速控制器50。
当两个顶环14保持基板并将其压靠在抛光垫11的上表面上从而抛光基板时，与使用一个顶环14的情形相比抛光基板产生的热量为双倍。因此抛光垫11的温度增加。因而，为每个顶环14配备辐射温度计19、垫温度调节器26、温度控制器20、电压调节器41和流速控制器50。因为具有图15所示的基板抛光设备的系统，基于辐射温度计19检测到的抛光垫11的上表面温度的信息通过温度控制器20的PID控制对每个垫温度调节器26进行温度控制。特别地，通过控制电压调节器41的输出电压进行每个垫温度调节器26的加热控制从而控制供给硅橡胶加热器33-2或杆加热器48的加热电流。通过控制流速控制器50进行每个垫温度调节器26的冷却控制从而控制流经垫温度调节器26的立体元件33的通道的冷水31的流速。通过这些操作，抛光垫11的上表面温度可被保持在用于抛光的最优温度。图20示出用于基板抛光设备的多个顶环14的温度调节系统的示例。图1和图19所示的其它温度调节系统也可用于多个顶环14.
如上所述，通过为每个顶环提供辐射温度计、垫温度调节器、温度控制器和其它装置并且通过使用基于辐射温度计测得的抛光垫的上表面温度的信息进行PID控制的温度控制器对垫温度调节器进行温度控制，具有一个抛光台和多个顶环的基板抛光设备也能实现最优抛光率和最优梯阶特性。
基板膜的顶环可导致基板之间抛光率的变化。如上所述，即使在提供多个顶环并且同时进行相同工艺的情形下，尽管顶环之间有差异，也可通过控制抛光垫的上表面温度得到最优抛光率和最优梯阶特性，因为可对每个顶环进行温度控制。此外，抛光一个基板(例如当抛光第25个基板)时抛光垫的上表面温度不会升到高于同时抛光两个基板时的温度。因此，通过使用上述对抛光垫的上表面的温度控制，即使在抛光一个基板的情况下 和抛光两个基板的情形下也可得到最优抛光率和最优梯阶特性。例如，可在一个卡匣内实现同一层次的抛光。
提供前面对实施例的描述能使得本领域技术人员制造和使用本发明。此外，本领域技术人员很容易对这些实施例作出各种改进，此处限定的一般原则和特定示例可应用于其它实施例。因此，本发明不局限于此处所述的实施例，而是符合权利要求及其等价物限定的最宽范围。

Claims (24)

1.一种用于抛光基板的基板抛光设备，所述设备包括：
抛光垫连接于其上的可旋转抛光台；
被构造为保持基板并且将基板压靠在所述旋转抛光台上的抛光垫的抛光面上从而抛光基板的至少一个基板保持器；
被构造为检测抛光垫的抛光面温度的垫温度检测器；
被构造为接触抛光垫的抛光面从而调节抛光面温度的垫温度调节器；以及
被构造为通过基于所述垫温度检测器检测到的抛光面的温度信息控制所述垫温度调节器来控制抛光垫的抛光面温度的温度控制器，
其中所述温度控制器被构造为基于预定规则从若干种PID参数中选择预定PID参数并且基于抛光面温度的信息使用所选PID参数控制抛光垫的抛光面温度。
2.如权利要求1所述的基板抛光设备，其特征在于，所述温度控制器被构造为根据基板的膜的类型从所述若干种PID参数中选择所述预定PID参数。
3.如权利要求1所述的基板抛光设备，其特征在于，所述温度控制器在其内存储所述若干种PID参数，包括用于冷却抛光垫的抛光面的PID参数和用于加热抛光垫的抛光面的PID参数。
4.如权利要求3所述的基板抛光设备，其特征在于，PID参数被预先记录在方案中并且所述温度控制器根据该方案选择PID参数。
5.如权利要求1所述的基板抛光设备，其特征在于，所述垫温度调节器具有带有与抛光垫的抛光面接触的接触面的立体元件，所述接触面沿抛光面的径向延伸，并且所述垫温度调节器被构造为通过所述立体元件的所述接触面在所述立体元件内流动的流体与抛光垫之间进行热交换。
6.如权利要求1所述的基板抛光设备，其特征在于，还包括：
用于支撑所述基板保持器的顶部段；以及
被构造为将热气吹到抛光垫的抛光面上的热风加热器，所述热风加热器设在所述顶部段上。
7.如权利要求1所述的基板抛光设备，其特征在于，还包括：
被构造为将冷气吹到抛光垫的抛光面上的冷气鼓风机。
8.如权利要求1所述的基板抛光设备，其特征在于，还包括：
被构造为当基板被所述基板保持器保持时加热基板的基板加热装置。
9.如权利要求8所述的基板抛光设备，其特征在于，所述基板加热装置包括被构造为将热水供应到基板上的热水供应装置。
10.如权利要求1所述的基板抛光设备，其特征在于，
所述至少一个基板保持器包括多个基板保持器；并且
为每个所述基板保持器都设置所述垫温度检测器、所述垫温度调节器、以及所述温度控制器。
11.一种用于抛光基板的基板抛光设备，所述设备包括：
抛光垫连接于其上的可旋转抛光台；
被构造为保持基板并且将基板压靠在所述旋转抛光台上的抛光垫的抛光面上从而抛光基板的至少一个基板保持器；
被构造为检测抛光垫的抛光面温度的垫温度检测器；
被构造为接触抛光垫的抛光面从而调节抛光面温度的垫温度调节器；以及
被构造为通过基于所述垫温度检测器检测到的抛光面温度信息控制所述垫温度调节器来控制抛光垫的抛光面温度的温度控制器，
其中所述温度控制器被构造为使用预定PID参数控制抛光垫的抛光面温度。
12.一种通过将基板压靠在旋转抛光台上抛光垫的抛光面上来抛光基板的方法，所述方法包括：
基于预定规则从若干种PID参数中选择预定PID参数；
使垫温度调节器与抛光垫的抛光面接触；
通过基于抛光面温度的信息使用所选的PID参数控制垫温度调节器来控制抛光垫的抛光面温度；以及
在控制抛光面温度的同时抛光基板。
13.一种用于基板抛光设备中调节抛光垫的抛光面温度的垫温度调节设备，所述垫温度调节设备包括：
包括垫接触元件和设在所述垫接触元件上的绝缘盖的立体元件，
其中所述垫接触元件具有要与抛光垫的抛光面接触的接触面，
其中所述垫接触元件由陶瓷制成，
其中所述绝缘盖被设置在所述接触面的相反侧，
其中所述绝缘盖由与垫接触元件的线性膨胀系数接近的材料制成，并且
其中所述立体元件被构造为通过所述接触面在所述立体元件中流动的流体与抛光垫的抛光面之间进行热交换。
14.如权利要求13所述的垫温度调节设备，其特征在于，所述垫接触元件由SiC或氧化铝制成。
15.如权利要求13所述的垫温度调节设备，其特征在于，所述立体元件的所述接触面包括镜面磨光接触面，或者CVD涂层被涂敷于所述接触面，以降低所述接触面的表面粗糙度。
16.如权利要求13所述的垫温度调节设备，其特征在于，还包括：
随动机构，其被构造为使得所述立体元件遵循着抛光面在切向和径向上的偏转，并且遵循着由于抛光垫的磨损而导致的抛光垫厚度变化，
其中所述立体元件被成形为径向延伸并且设置为通过其自重与抛光面接触。
17.如权利要求13所述的垫温度调节设备，其特征在于，还包括：
抬高机构，其能够将所述立体元件抬高至所述抛光垫周缘处垂直位置，从而所述立体元件不会阻碍抛光垫的更换。
18.如权利要求13所述的垫温度调节设备，其特征在于，所述立体元件具有设在抛光垫中心侧部处其一个端部上的至少一个第一流体端口和设在抛光垫周缘侧部处其另一个端部上的至少一个第二流体端口，并且流体通过所述第一流体端口和第二流体端口被导入所述立体元件以及从其排出。
19.如权利要求18所述的垫温度调节设备，其特征在于，当冷却抛光垫的抛光面时，流体被供至位于抛光面的中心侧部处的所述第一流体端口内并且从位于抛光垫周缘侧部处的所述第二流体端口排出。
20.如权利要求18所述的垫温度调节设备，其特征在于，当加热抛光垫的抛光面时，流体被供至位于抛光垫周缘侧部处的所述第二流体端口内并且从位于抛光面的中心侧部处的所述第一流体端口排出。
21.如权利要求18所述的垫温度调节设备，其特征在于，所述至少一个第一流体端口包括一个流体端口，并且所述至少一个第二流体端口包括至少两个流体端口。
22.如权利要求13所述的垫温度调节设备，其特征在于，从上面看时所述立体元件具有梯形形状，其具有与抛光垫中心侧部接触的狭窄端部和与抛光垫的周缘侧部接触的宽阔端部。
23.如权利要求13所述的垫温度调节设备，其特征在于，所述流体为液体或气体。
24.如权利要求13所述的垫温度调节设备，其特征在于，还包括：
比例控制三通阀，流体穿过该比例控制三通阀被供给到所述立体元件中，
其中热流体和冷流体被供至所述比例控制三通阀，并且热流体和冷流体以被调节过的流速被所述比例控制三通阀混合以形成具有受控温度的流体。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102672594A (zh) * 2012-05-04 2012-09-19 上海华力微电子有限公司 一种精确控制cmp研磨盘温度的装置
CN102699821A (zh) * 2012-06-18 2012-10-03 南京航空航天大学 提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法及装置
CN102794698A (zh) * 2012-08-16 2012-11-28 中国科学院西安光学精密机械研究所 辐射温度场加速腐蚀的研抛装置
CN103537976A (zh) * 2012-07-12 2014-01-29 旺宏电子股份有限公司 控制晶圆的厚度轮廓的系统、方法及化学机械平坦化机台
CN104416451A (zh) * 2013-08-27 2015-03-18 株式会社荏原制作所 研磨方法及研磨装置
CN107097145A (zh) * 2016-02-22 2017-08-29 株式会社荏原制作所 用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法
CN109397071A (zh) * 2017-08-15 2019-03-01 台湾积体电路制造股份有限公司 化学机械抛光装置
CN111512425A (zh) * 2018-06-27 2020-08-07 应用材料公司 化学机械抛光的温度控制
WO2021030351A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal cmp for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity
CN112605882A (zh) * 2021-01-11 2021-04-06 南京长相依贸易有限公司 一种可控研磨温度和研磨剂浓度的晶片研磨装置
CN114206552A (zh) * 2019-08-13 2022-03-18 应用材料公司 在配给下通过混合的浆料温度控制
CN115461193A (zh) * 2020-06-30 2022-12-09 应用材料公司 用于cmp温度控制的设备和方法
US11826872B2 (en) 2020-06-29 2023-11-28 Applied Materials, Inc. Temperature and slurry flow rate control in CMP

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102528651B (zh) * 2010-12-21 2014-10-22 中国科学院微电子研究所 化学机械抛光设备及其预热方法
JP5628067B2 (ja) * 2011-02-25 2014-11-19 株式会社荏原製作所 研磨パッドの温度調整機構を備えた研磨装置
JP5695963B2 (ja) * 2011-04-28 2015-04-08 株式会社荏原製作所 研磨方法
TWI548483B (zh) * 2011-07-19 2016-09-11 荏原製作所股份有限公司 研磨裝置及方法
JP5791987B2 (ja) * 2011-07-19 2015-10-07 株式会社荏原製作所 研磨装置および方法
JP2013042066A (ja) * 2011-08-19 2013-02-28 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US9418904B2 (en) 2011-11-14 2016-08-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Localized CMP to improve wafer planarization
US10065288B2 (en) * 2012-02-14 2018-09-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Chemical mechanical polishing (CMP) platform for local profile control
US20130210173A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multiple Zone Temperature Control for CMP
JP6091773B2 (ja) * 2012-06-11 2017-03-08 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
TWI498990B (zh) * 2012-12-19 2015-09-01 Genesis Photonics Inc 劈裂裝置
JP6030980B2 (ja) * 2013-03-26 2016-11-24 株式会社荏原製作所 研磨装置温度制御システム、及び研磨装置
US9550270B2 (en) * 2013-07-31 2017-01-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Temperature modification for chemical mechanical polishing
US9321143B2 (en) * 2013-10-08 2016-04-26 Seagate Technology Llc Lapping device with lapping control feature and method
CN103753380B (zh) * 2013-12-18 2016-04-20 河南科技学院 基于无线传输的化学机械抛光界面温度检测控制系统
JP6139420B2 (ja) * 2014-01-10 2017-05-31 株式会社東芝 研磨装置および研磨方法
US9855637B2 (en) * 2014-04-10 2018-01-02 Apple Inc. Thermographic characterization for surface finishing process development
SG10201503374QA (en) * 2014-04-30 2015-11-27 Ebara Corp Substrate Polishing Apparatus
TWI656944B (zh) * 2014-05-14 2019-04-21 日商荏原製作所股份有限公司 研磨裝置
JP6263092B2 (ja) * 2014-06-23 2018-01-17 株式会社荏原製作所 研磨パッドの温度調節システムおよびこれを備えた基板処理装置
KR102083607B1 (ko) * 2014-12-12 2020-04-16 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마 장치
JP6580939B2 (ja) * 2015-10-20 2019-09-25 株式会社荏原製作所 研磨装置
CN105598841B (zh) * 2015-12-28 2017-11-24 宁波鑫晟工具有限公司 设置有散热装置的磨光机
SG11201806747QA (en) * 2016-02-16 2018-09-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd Double-side polishing method and double-side polishing apparatus
CN105922124B (zh) * 2016-05-24 2018-05-01 广东工业大学 一种半导体基片的流体动压抛光装置及其抛光方法
JP2018027582A (ja) * 2016-08-17 2018-02-22 株式会社荏原製作所 研磨方法、研磨装置、およびコンピュータプログラムを記録した記録媒体
CN207480364U (zh) * 2016-11-25 2018-06-12 凯斯科技股份有限公司 化学机械基板研磨装置
CN108115553B (zh) * 2016-11-29 2019-11-29 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械抛光设备和化学机械抛光方法
JP2018122406A (ja) * 2017-02-02 2018-08-09 株式会社荏原製作所 研磨パッドの表面温度を調整するための熱交換器、研磨装置、研磨方法、およびコンピュータプログラムを記録した記録媒体
JP6896472B2 (ja) * 2017-03-23 2021-06-30 株式会社ディスコ ウエーハの研磨方法及び研磨装置
TWI642772B (zh) * 2017-03-31 2018-12-01 智勝科技股份有限公司 研磨墊及研磨方法
JP6923342B2 (ja) * 2017-04-11 2021-08-18 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び、研磨方法
CN107088825A (zh) * 2017-06-06 2017-08-25 上海华力微电子有限公司 化学机械研磨机台、温度控制系统及其温度控制方法
TWI825043B (zh) * 2017-11-14 2023-12-11 美商應用材料股份有限公司 用於化學機械研磨的溫度控制的方法與系統
JP6896598B2 (ja) * 2017-12-21 2021-06-30 株式会社荏原製作所 研磨パッドの温度を調整するためのパッド温調機構および研磨装置
JP2019160996A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 東芝メモリ株式会社 研磨パッド、半導体製造装置、および半導体装置の製造方法
JP6975078B2 (ja) * 2018-03-15 2021-12-01 キオクシア株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
US11305397B2 (en) * 2018-06-18 2022-04-19 Seagate Technology Llc Lapping system that includes a lapping plate temperature control system, and related methods
JP7066599B2 (ja) * 2018-11-28 2022-05-13 株式会社荏原製作所 温度調整装置及び研磨装置
KR20200082253A (ko) * 2018-12-28 2020-07-08 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TWI771668B (zh) 2019-04-18 2022-07-21 美商應用材料股份有限公司 Cmp期間基於溫度的原位邊緣不對稱校正
US11633833B2 (en) 2019-05-29 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Use of steam for pre-heating of CMP components
TW202110575A (zh) 2019-05-29 2021-03-16 美商應用材料股份有限公司 用於化學機械研磨系統的蒸氣處置站
US11628478B2 (en) 2019-05-29 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Steam cleaning of CMP components
JP7386125B2 (ja) * 2019-06-11 2023-11-24 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
TW202129731A (zh) * 2019-08-13 2021-08-01 美商應用材料股份有限公司 Cmp溫度控制的裝置及方法
KR102157729B1 (ko) * 2020-01-09 2020-09-18 엑스티알 테크놀로지스 인코포레이티드 액정유리의 연마장치
JP2023518650A (ja) * 2020-06-29 2023-05-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学機械研磨のための蒸気発生の制御
US11577358B2 (en) 2020-06-30 2023-02-14 Applied Materials, Inc. Gas entrainment during jetting of fluid for temperature control in chemical mechanical polishing
JP2022149635A (ja) 2021-03-25 2022-10-07 株式会社荏原製作所 パッド温度調整装置、および研磨装置
KR20220134327A (ko) * 2021-03-26 2022-10-05 주식회사 케이씨텍 기판 연마 시스템 및 그 방법
JP2023542458A (ja) * 2021-05-04 2023-10-10 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学機械研磨のための温水生成

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09123057A (ja) * 1995-10-31 1997-05-13 Sony Corp 基板研磨装置
TW544365B (en) * 2000-02-16 2003-08-01 Memc Electronic Materials Process for reducing surface variations for polished wafer
CN1665642A (zh) * 2002-03-29 2005-09-07 兰姆研究有限公司 加热抛光垫的方法与设备
JP2007181910A (ja) * 2005-12-09 2007-07-19 Ebara Corp 研磨装置及び研磨方法
TW200910441A (en) * 2007-06-13 2009-03-01 Ebara Corp Apparatus for heating or cooling a polishing surface of a polishing apparatus

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4450652A (en) * 1981-09-04 1984-05-29 Monsanto Company Temperature control for wafer polishing
JP3672685B2 (ja) * 1996-11-29 2005-07-20 松下電器産業株式会社 研磨方法及び研磨装置
TW442360B (en) * 1998-02-24 2001-06-23 Winbond Electronics Corp CMP device with temperature control
JP2000071170A (ja) * 1998-08-28 2000-03-07 Nitta Ind Corp 研磨用ウエハ保持部材及びそのウエハ保持部材の研磨機定盤への脱着方法
US6224461B1 (en) * 1999-03-29 2001-05-01 Lam Research Corporation Method and apparatus for stabilizing the process temperature during chemical mechanical polishing
JP2001129755A (ja) * 1999-08-20 2001-05-15 Ebara Corp 研磨装置及びドレッシング方法
US20020009953A1 (en) * 2000-06-15 2002-01-24 Leland Swanson Control of CMP removal rate uniformity by selective heating of pad area
CN1186700C (zh) * 2000-09-15 2005-01-26 先进微装置公司 半导体制造中用来改进控制的自调适取样方法
US6819963B2 (en) * 2000-12-06 2004-11-16 Advanced Micro Devices, Inc. Run-to-run control method for proportional-integral-derivative (PID) controller tuning for rapid thermal processing (RTP)
US20030119427A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Misra Sudhanshu Rid Temprature compensated chemical mechanical polishing apparatus and method
US6736720B2 (en) * 2001-12-26 2004-05-18 Lam Research Corporation Apparatus and methods for controlling wafer temperature in chemical mechanical polishing
US7169014B2 (en) * 2002-07-18 2007-01-30 Micron Technology, Inc. Apparatuses for controlling the temperature of polishing pads used in planarizing micro-device workpieces
US20040266192A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 Lam Research Corporation Application of heated slurry for CMP
US7105446B2 (en) * 2003-09-04 2006-09-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus for pre-conditioning CMP polishing pad
WO2005082057A2 (en) * 2004-02-23 2005-09-09 Acm Research, Inc. Controlling removal rate uniformity of an electropolishing process in integrated circuit fabrication
US7086927B2 (en) * 2004-03-09 2006-08-08 Micron Technology, Inc. Methods and systems for planarizing workpieces, e.g., microelectronic workpieces
JP2005268566A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Ebara Corp 化学機械研磨装置の基板把持機構のヘッド構造
JP2006093180A (ja) * 2004-09-21 2006-04-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP4799122B2 (ja) * 2005-10-20 2011-10-26 株式会社東芝 Ｃｕ膜の研磨方法および半導体装置の製造方法
US7201634B1 (en) * 2005-11-14 2007-04-10 Infineon Technologies Ag Polishing methods and apparatus
US20070131653A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Ettinger Gary C Methods and apparatus for processing a substrate
DE102007063232B4 (de) * 2007-12-31 2023-06-22 Advanced Micro Devices, Inc. Verfahren zum Polieren eines Substrats
US7848840B2 (en) * 2008-01-04 2010-12-07 Applied Materials, Inc. Method of controlling process parameters for semiconductor manufacturing apparatus
US8439723B2 (en) * 2008-08-11 2013-05-14 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polisher with heater and method
US8292691B2 (en) * 2008-09-29 2012-10-23 Applied Materials, Inc. Use of pad conditioning in temperature controlled CMP
JP2013042066A (ja) * 2011-08-19 2013-02-28 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
TWI665642B (zh) 2017-05-03 2019-07-11 諧波創新科技股份有限公司 一種光明防盜器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09123057A (ja) * 1995-10-31 1997-05-13 Sony Corp 基板研磨装置
TW544365B (en) * 2000-02-16 2003-08-01 Memc Electronic Materials Process for reducing surface variations for polished wafer
CN1665642A (zh) * 2002-03-29 2005-09-07 兰姆研究有限公司 加热抛光垫的方法与设备
JP2007181910A (ja) * 2005-12-09 2007-07-19 Ebara Corp 研磨装置及び研磨方法
TW200910441A (en) * 2007-06-13 2009-03-01 Ebara Corp Apparatus for heating or cooling a polishing surface of a polishing apparatus

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102672594A (zh) * 2012-05-04 2012-09-19 上海华力微电子有限公司 一种精确控制cmp研磨盘温度的装置
CN102699821A (zh) * 2012-06-18 2012-10-03 南京航空航天大学 提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法及装置
CN103537976A (zh) * 2012-07-12 2014-01-29 旺宏电子股份有限公司 控制晶圆的厚度轮廓的系统、方法及化学机械平坦化机台
CN102794698B (zh) * 2012-08-16 2015-10-21 中国科学院西安光学精密机械研究所 辐射温度场加速腐蚀的研抛装置
CN102794698A (zh) * 2012-08-16 2012-11-28 中国科学院西安光学精密机械研究所 辐射温度场加速腐蚀的研抛装置
CN104416451B (zh) * 2013-08-27 2019-03-22 株式会社荏原制作所 研磨方法及研磨垫的温度调整区域的决定方法
CN104416451A (zh) * 2013-08-27 2015-03-18 株式会社荏原制作所 研磨方法及研磨装置
US10035238B2 (en) 2013-08-27 2018-07-31 Ebara Corporation Polishing method and polishing apparatus
US10195712B2 (en) 2013-08-27 2019-02-05 Ebara Corporation Polishing method and polishing apparatus
US10710208B2 (en) 2013-08-27 2020-07-14 Ebara Corporation Polishing method and polishing apparatus
CN107097145B (zh) * 2016-02-22 2021-03-30 株式会社荏原制作所 研磨装置、用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法
CN107097145A (zh) * 2016-02-22 2017-08-29 株式会社荏原制作所 用于对研磨垫的表面温度进行调整的装置和方法
CN109397071A (zh) * 2017-08-15 2019-03-01 台湾积体电路制造股份有限公司 化学机械抛光装置
CN111512425A (zh) * 2018-06-27 2020-08-07 应用材料公司 化学机械抛光的温度控制
US11597052B2 (en) 2018-06-27 2023-03-07 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
WO2021030351A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal cmp for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity
CN114206552A (zh) * 2019-08-13 2022-03-18 应用材料公司 在配给下通过混合的浆料温度控制
US11897079B2 (en) 2019-08-13 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal CMP for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity
US11826872B2 (en) 2020-06-29 2023-11-28 Applied Materials, Inc. Temperature and slurry flow rate control in CMP
CN115461193A (zh) * 2020-06-30 2022-12-09 应用材料公司 用于cmp温度控制的设备和方法
US11919123B2 (en) 2020-06-30 2024-03-05 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for CMP temperature control
CN112605882A (zh) * 2021-01-11 2021-04-06 南京长相依贸易有限公司 一种可控研磨温度和研磨剂浓度的晶片研磨装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210229235A1 (en) 2021-07-29
KR101678081B1 (ko) 2016-12-06
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