專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制作工藝技術(shù)中，表面平坦化是處理高密度光刻的一項(xiàng)重要技術(shù)，因沒(méi)有高低落差的平坦表面，才能避免曝光散射，而達(dá)到精密的圖案轉(zhuǎn)移(Pattern Transfer )。 平坦化技術(shù)主要有旋涂式玻璃法(Spin On Glass, S0G)和化學(xué)機(jī)械研磨法(Chemical Mechanical Polish, CMP)等，但在半導(dǎo)體制作工藝技術(shù)進(jìn)入毫微米之后，旋涂式玻璃法已無(wú)法滿足所需要的平坦度，所以化學(xué)機(jī)械研磨法已成為目前能實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模集成電路，甚至是特大規(guī)模集成電路和巨大規(guī)模集成電路“全面性平坦化(GlcAal Planarization)"的一種技術(shù)，是半導(dǎo)體制造工藝中的一道重要工序。化學(xué)機(jī)械研磨法由專用的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備完成，一臺(tái)化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)主要包括研磨臺(tái)，鋪在研磨臺(tái)上的研磨墊，用來(lái)輸送研漿到研磨墊上的管件，用來(lái)將研漿抽送到管件中的液泵和調(diào)節(jié)刷等一系列零部件。通常在化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中會(huì)由于化學(xué)以及機(jī)械的作用而產(chǎn)生熱量，由圖1所示，以研磨Ti的速率為例(Ti 一般是需要進(jìn)行研磨的薄膜類(lèi)型之一)，可以看到在同一條件下，隨著溫度的升高，Ti的去除速率就越大，同時(shí)研磨墊表面受到的剪切力就越小，從Ti去除率隨溫度變化而變化的具體情況可推導(dǎo)出其他需要研磨的薄膜也有類(lèi)似的溫度特性，該溫度特性會(huì)影響到晶圓的化學(xué)機(jī)械制的穩(wěn)定性和晶圓研磨平坦化效果，而傳統(tǒng)的機(jī)臺(tái)不具備溫度控制系統(tǒng)，從而無(wú)法很好地解決在化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中的溫度控制問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)控制研磨墊的溫度使得晶圓在化學(xué)機(jī)械研磨制程中的溫度得到控制， 具體是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其中，包括溫度探測(cè)器和空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)，所述空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和氣體管路，所述空氣壓縮機(jī)和所述氣體管路相互連接并形成閉合回路，所述氣體管路設(shè)在研磨墊和位于研磨墊下方的研磨轉(zhuǎn)盤(pán)之間，其中研磨轉(zhuǎn)盤(pán)的頂面設(shè)置有多條凹槽，所述氣體管路位于所述凹槽中，還包括主控制器，所述溫度探測(cè)器、所述空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)分別與所述主控制器連接。上述化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述主控制器接收到從所述溫度探測(cè)器探測(cè)到的研磨墊表面溫度超過(guò)一定范圍時(shí)，所述主控制器會(huì)反饋命令給所述空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)以達(dá)到控制研磨墊溫度在一定范圍內(nèi)的目的。上述化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其中，所述溫度探測(cè)器為激光溫度計(jì)，包括激光器和紅外溫度傳感器，所述激光溫度計(jì)通過(guò)所述激光器發(fā)射出聚焦了的紅光，并由所述紅外溫度傳感器接受激光反射回來(lái)的光波來(lái)測(cè)出溫度，精確度在0. 1攝氏度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在
1、通過(guò)控制研磨墊的溫度使得晶圓在化學(xué)機(jī)械研磨制程中的溫度得到控制；
2、控制晶圓在化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中的溫度，可以使拋光液處于一定的溫度范圍內(nèi)，從而使拋光液的化學(xué)特性比如選擇比、去除率等保持在最佳值；
3、由于有些制程在溫度不同時(shí)研磨墊的被腐蝕度會(huì)不同，可以找到最佳的溫度段，使得去除率得到保證的情況下研磨墊被腐蝕度較小，延長(zhǎng)研磨墊的使用時(shí)間；
4、可以將溫度的控制作為化學(xué)機(jī)械研磨程式的一個(gè)可以設(shè)定的值，與程式中其他參數(shù)比如壓力，時(shí)間等共同作用，提高晶圓的平坦性和穩(wěn)定性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀以下較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，并參照附圖之后，本發(fā)明的這些和其他方面的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。


參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例，然而，所附附圖僅用于說(shuō)明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。圖1是Ti的去除速率和研磨墊表面受到的剪切力隨著溫度變化而變化的過(guò)程示意圖2是本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)的氣體管路位于研磨墊和其下方的研磨轉(zhuǎn)盤(pán)之間的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，具體包括溫度探測(cè)器1和空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)2，還包括主控制器3，空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)2包括空氣壓縮機(jī)21和氣體管路22，空氣壓縮機(jī)21和氣體管路22相互連接并形成閉合回路，氣體管路 22設(shè)在研磨墊00和位于研磨墊00下方的研磨轉(zhuǎn)盤(pán)01之間，如圖3所示，其中研磨轉(zhuǎn)盤(pán)01 的頂面設(shè)置有多條凹槽(未在圖中標(biāo)出)，氣體管路22位于凹槽中。溫度探測(cè)器1、空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)2分別與主控制器3連接，溫度探測(cè)器1可以采用激光溫度計(jì)，
溫度探測(cè)器1包括激光器和紅外溫度傳感器，其工作原理為由激光器發(fā)射出聚焦了的紅光，然后由紅外溫度傳感器接受激光反射回來(lái)的光波來(lái)探測(cè)出溫度，精確度可以達(dá)到 0. 1攝氏度，參數(shù)具體根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行選取?？諝鈮嚎s機(jī)21內(nèi)包含有電動(dòng)機(jī)(未在圖中標(biāo)出)，電動(dòng)機(jī)與主控制器3電連接，當(dāng)主控制器3接收到從溫度探測(cè)器1探測(cè)到的研磨墊00表面溫度超過(guò)一定范圍時(shí)，主控制器 3會(huì)反饋命令給空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)2，此時(shí)電動(dòng)機(jī)可以加快或減緩轉(zhuǎn)速使得與空氣壓縮機(jī)21相通的氣體管路22內(nèi)的空氣溫度升高或者降低，以達(dá)到控制研磨墊00溫度在一定范圍內(nèi)的目的。綜上所述，本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中的溫度恒定，從而保證了晶圓在化學(xué)機(jī)械研磨加工過(guò)程中研磨速率的穩(wěn)定性，提高晶圓的穩(wěn)定性和產(chǎn)出率，避免晶圓因?yàn)闇囟茸兓锌赡軙?huì)產(chǎn)生的一些缺陷，比如晶圓表面平坦度的丟失，方法簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械研磨方式相容。 通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了具體實(shí)施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，因此，盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此，所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正，在權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括溫度探測(cè)器和空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)，所述空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和氣體管路，所述空氣壓縮機(jī)和所述氣體管路相互連接并形成閉合回路，所述氣體管路設(shè)在研磨墊和位于研磨墊下方的研磨轉(zhuǎn)盤(pán)之間，其中研磨轉(zhuǎn)盤(pán)的頂面設(shè)置有多條凹槽，所述氣體管路位于所述凹槽中， 還包括主控制器，所述溫度探測(cè)器、所述空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)分別與所述主控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)所述主控制器接收到從所述溫度探測(cè)器探測(cè)到的研磨墊表面溫度超過(guò)一定范圍時(shí)，所述主控制器會(huì)反饋命令給所述空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)以達(dá)到控制研磨墊溫度在一定范圍內(nèi)的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度探測(cè)器為激光溫度計(jì)，包括激光器和紅外溫度傳感器，所述激光溫度計(jì)通過(guò)所述激光器發(fā)射出聚焦了的紅光，并由所述紅外溫度傳感器接受激光反射回來(lái)的光波來(lái)測(cè)出溫度，精確度在0.1攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其中，包括溫度探測(cè)器和空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)，所述空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和氣體管路，所述空氣壓縮機(jī)和所述氣體管路相互連接并形成閉合回路，所述氣體管路設(shè)在研磨墊和位于研磨墊下方的獨(dú)立平臺(tái)之間，還包括主控制器，所述溫度探測(cè)器、所述空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)分別與所述主控制器連接。本發(fā)明通過(guò)控制研磨墊的溫度使得晶圓在化學(xué)機(jī)械研磨制程中的溫度得到控制，使拋光液的化學(xué)特性比如選擇比、去除率等保持在最佳值，延長(zhǎng)研磨墊的使用時(shí)間，提高晶圓的平坦性和穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G05D23/20GK102419603SQ20111013815
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者張守龍, 白英英, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司