專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械研磨過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，本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨過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?；瘜W(xué)機(jī)械研磨法由專用的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備完成，一臺化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺主要包括研磨臺，鋪在研磨臺上的研磨墊，用來輸送研漿到研磨墊上的管件，用來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)械研磨過程中會由于化學(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似的溫度特性，該溫度特性會影響到晶圓的化學(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)臺不具備溫度控制系統(tǒng)，從而無法很好地解決在化學(xué)機(jī)械研磨過程中的溫度控制問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)機(jī)械研磨過程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，通過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， 具體是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種化學(xué)機(jī)械研磨過程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其中，包括溫度探測器和空氣壓縮機(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)盤之間，其中研磨轉(zhuǎn)盤的頂面設(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器探測到的研磨墊表面溫度超過一定范圍時，所述主控制器會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)械研磨過程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其中，所述溫度探測器為激光溫度計(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的光波來測出溫度，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研磨墊的被腐蝕度會不同，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，延長研磨墊的使用時間；
4、可以將溫度的控制作為化學(xué)機(jī)械研磨程式的一個可以設(shè)定的值，與程式中其他參數(shù)比如壓力，時間等共同作用，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)說明，并參照附圖之后，本發(fā)明的這些和其他方面的優(yōu)勢無疑將顯而易見。


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，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(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程示意圖2是本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨過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)械研磨過程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，具體包括溫度探測器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01之間，如圖3所示，其中研磨轉(zhuǎn)盤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，溫度探測器1可以采用激光溫度計(jì)，
溫度探測器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的光波來探測出溫度，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。空氣壓縮機(jī)21內(nèi)包含有電動機(jī)(未在圖中標(biāo)出)，電動機(jī)與主控制器3電連接，當(dāng)主控制器3接收到從溫度探測器1探測到的研磨墊00表面溫度超過一定范圍時，主控制器 3會反饋命令給空氣壓縮機(jī)溫控系統(tǒng)2，此時電動機(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a(chǎn)生的一些缺陷，比如晶圓表面平坦度的丟失，方法簡單，與傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械研磨方式相容。 通過說明和附圖，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。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(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)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(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)械研磨過程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括溫度探測器和空氣壓縮機(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)盤之間，其中研磨轉(zhuǎn)盤的頂面設(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器探測到的研磨墊表面溫度超過一定范圍時，所述主控制器會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)械研磨過程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度探測器為激光溫度計(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的光波來測出溫度，精確度在0.1攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)機(jī)械研磨過程中研磨墊的溫度控制系統(tǒng)，其中，包括溫度探測器和空氣壓縮機(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)立平臺之間，還包括主控制器，所述溫度探測器、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，延長研磨墊的使用時間，提高晶圓的平坦性和穩(wěn)定性。
文檔編號G05D23/20GK102419603SQ20111013815
公開日2012年4月18日 申請日期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 申請人:上海華力微電子有限公司