[發明專利]化學機械研磨機臺、溫度控制系統及其溫度控制方法

在審

• 申請號: 201710420190.6
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107088825A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 王哲;文靜;張傳民;陳建維;倪立華
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: B24B37/005
• 分類號: B24B37/005;B24B37/015;B24B37/34
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 智云

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體涉及一種溫度控制系統及其控制方法和化學機械研磨機臺。

背景技術

在半導體制造領域，晶圓表面的平坦化處理是一項重要的工藝，在對晶圓進行曝光的過程中，晶圓表面越平坦，越能有效避免光的散射，從而實現精密圖像的有效轉移。

晶圓表面的平坦化處理主要有旋涂式玻璃法(Spin On Glass，簡稱SOG)和化學機械研磨法(Chemical Mechanical Polish，簡稱CMP)。旋涂式玻璃法能夠滿足一般的工藝要求，但在半導體制作工藝進入到毫米級別之后，旋涂式玻璃法已經不能滿足生產的工藝要求。目前，化學機械研磨法已成為了主流方法，該方法能夠使晶圓表面的平坦程度達到更高的工藝要求。化學機械研磨法由專用的化學機械研磨機臺完成，一般的化學機械研磨機臺包括：研磨頭、研磨臺、鋪設在研磨臺上的研磨墊、用于輸送研磨液到所述研磨墊上的管道以及用于輸送研磨液的液壓泵。當進行研磨作業時，所述研磨頭將晶圓按壓在研磨墊上并做自轉運動，同時，所述研磨墊在研磨臺的帶動下做旋轉運動，在晶圓與研磨墊發生相對運動的過程中，實現了對晶圓的研磨。

發明人發現，在晶圓與研磨墊相對運動過程中，由于摩擦力的作用，不可避免會造成研磨墊的溫度上升。圖1為研磨墊溫度隨著研磨時間變化的曲線圖，其中的橫軸為時間(s)，縱軸為溫度(℃)。如圖1所示，經過測試，在120s的研磨時間內，隨著研磨的進行，研磨墊的溫度將從14℃上升到80℃。但是，當研磨墊的溫度低于30℃的A點或高于75℃的B點時，會使研磨液與晶圓表面的化學反應特性變差，從而影響晶圓表面的平坦化。

因此，有必要開發一種能夠使研磨過程中研磨墊的溫度保持在合理范圍內的化學機械研磨機臺、溫度控制系統及其溫度控制方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種化學機械研磨機臺、溫度控制系統及其溫度控制方法，以確保研磨過程中研磨墊的溫度能夠維持在合理的范圍內，從而保證晶圓表面的研磨質量。

為實現上述目的，本發明提供一種溫度控制系統，適用于化學機械研磨，包括依次通訊連接的采集單元、控制單元以及執行單元；其中，

所述采集單元用于采集化學機械研磨過程中的研磨墊的溫度信息并反饋給所述控制單元；所述控制單元用于根據所述研磨墊的溫度信息控制所述執行單元的工作狀態；所述執行單元用于對所述研磨墊進行降溫處理，以使所述研磨墊的溫度保持在預定范圍內。

可選的，所述執行單元包括冷卻設備和管道，所述管道的一端與所述冷卻設備連接，另一端位于所述研磨墊的一側；所述冷卻設備用于提供冷卻物質，所述管道用于將所述冷卻物質輸送至所述研磨墊。

可選的，所述冷卻物質為冷卻液。

可選的，所述采集單元為溫度傳感器。

可選的，所述采集單元為多個，多個所述采集單元對稱設置在所述研磨墊周圍。

可選的，所述溫度傳感器為熱敏電阻式或紅外線式溫度傳感器。

可選的，所述預定范圍為30℃～75℃。

本發明還提供一種溫度控制方法，適用于化學機械研磨，包括：

采集單元采集化學機械研磨過程中的研磨墊的溫度信息；

控制單元根據所述研磨墊的溫度信息控制執行單元對所述研磨墊進行降溫處理，以使所述研磨墊的溫度保持在預定范圍內。

可選的，所述根據所述研磨墊的溫度信息控制執行單元對所述研磨墊進行降溫處理的步驟包括：向所述研磨墊提供冷卻物質，以對所述研磨墊進行降溫處理。

本發明還提供一種化學機械研磨機臺，包括研磨墊以及上述任一項所述的溫度控制系統。

綜上，在本發明提供的化學機械研磨機臺、溫度控制系統及其溫度控制方法中，通過采集單元獲取化學機械研磨過程中的研磨墊的溫度信息，并通過控制單元根據所述研磨墊的溫度信息控制執行單元對研磨墊進行降溫，使得化學機械研磨過程中的研磨墊的溫度能夠維持在預定范圍內，這樣便實現了對研磨墊溫度的實時在線控制，以此來確保研磨液的化學反應特性，從而保證晶圓表面的平坦化效果。

附圖說明

圖1為研磨墊溫度隨著研磨時間變化的曲線圖；

圖2為本發明一實施例提供的溫度控制系統的結構示意圖；

圖3為本發明一優選實施例提供的溫度控制系統的結構示意圖；

圖4為本發明一實施例提供的化學機械研磨機臺的結構示意圖。

附圖標記說明如下：

11-研磨墊；12-采集單元；13-控制單元；14-執行單元；141-冷卻設備；