[发明专利]一种化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体制造技术领域，更确切地说，本发明涉及一种化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统。

背景技术

在半导体制作工艺技术中，表面平坦化是处理高密度光刻的一项重要技术，因没有高低落差的平坦表面，才能避免曝光散射，而达到精密的图案转移（Pattern Transfer）。平坦化技术主要有旋涂式玻璃法（Spin On Glass，SOG）和化学机械研磨法（Chemical Mechanical Polish，CMP）等，但在半导体制作工艺技术进入毫微米之后，旋涂式玻璃法已无法满足所需要的平坦度，所以化学机械研磨法已成为目前能实现超大规模集成电路，甚至是特大规模集成电路和巨大规模集成电路“全面性平坦化（Global Planarization）”的一种技术，是半导体制造工艺中的一道重要工序。化学机械研磨法由专用的化学机械研磨设备完成，一台化学机械研磨机台主要包括：研磨台，铺在研磨台上的研磨垫，用来输送研浆到研磨垫上的管件，用来将研浆抽送到管件中的液泵和调节刷等一系列零部件。通常在化学机械研磨过程中会由于化学以及机械的作用而产生热量，由图1所示，以研磨Ti的速率为例（Ti一般是需要进行研磨的薄膜类型之一），可以看到在同一条件下，随着温度的升高，Ti的去除速率就越大，同时研磨垫表面受到的剪切力就越小，从Ti去除率随温度变化而变化的具体情况可推导出其他需要研磨的薄膜也有类似的温度特性，该温度特性会影响到晶圆的化学机械制的稳定性和晶圆研磨平坦化效果，而传统的机台不具备温度控制系统，从而无法很好地解决在化学机械研磨过程中的温度控制问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统，通过控制研磨垫的温度使得晶圆在化学机械研磨制程中的温度得到控制，具体是通过下述技术方案实现的：

一种化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统，其中，包括温度探测器和空气压缩机温控系统，所述空气压缩机温控系统包括空气压缩机和气体管路，所述空气压缩机和所述气体管路相互连接并形成闭合回路，所述气体管路设在研磨垫和位于研磨垫下方的研磨转盘之间，其中研磨转盘的顶面设置有多条凹槽，所述气体管路位于所述凹槽中，还包括主控制器，所述温度探测器、所述空气压缩机温控系统分别与所述主控制器连接。

上述化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统，其中，当所述主控制器接收到从所述温度探测器探测到的研磨垫表面温度超过一定范围时，所述主控制器会反馈命令给所述空气压缩机温控系统以达到控制研磨垫温度在一定范围内的目的。

上述化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统，其中，所述温度探测器为激光温度计，包括激光器和红外温度传感器，所述激光温度计通过所述激光器发射出聚焦了的红光，并由所述红外温度传感器接受激光反射回来的光波来测出温度，精确度在0.1摄氏度。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、通过控制研磨垫的温度使得晶圆在化学机械研磨制程中的温度得到控制；

2、控制晶圆在化学机械研磨过程中的温度，可以使抛光液处于一定的温度范围内，从而使抛光液的化学特性比如选择比、去除率等保持在最佳值；

3、由于有些制程在温度不同时研磨垫的被腐蚀度会不同，可以找到最佳的温度段，使得去除率得到保证的情况下研磨垫被腐蚀度较小，延长研磨垫的使用时间；

4、可以将温度的控制作为化学机械研磨程式的一个可以设定的值，与程式中其他参数比如压力，时间等共同作用，提高晶圆的平坦性和稳定性。

本领域的技术人员阅读以下较佳实施例的详细说明，并参照附图之后，本发明的这些和其他方面的优势无疑将显而易见。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例，然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是Ti的去除速率和研磨垫表面受到的剪切力随着温度变化而变化的过程示意图；

图2是本发明化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统的结构示意图；

图3是本发明化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统的气体管路位于研磨垫和其下方的研磨转盘之间的结构示意图。

具体实施方式