[实用新型]研磨温控系统和研磨装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种研磨温控系统和研磨装置。

背景技术

CMP工艺是指化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing)工艺，或称为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)工艺。化学机械研磨工艺是一个复杂的工艺过程，它是将晶圆表面与研磨垫的研磨表面相接触，然后，通过晶圆表面与研磨表面之间的相对运动以及研磨液的作用将晶圆表面平坦化。

通常采用化学机械研磨设备，也称为研磨装置，来进行化学机械研磨工艺。请参阅图1和图2，其中，图1所示是现有的研磨装置的结构俯视示意图，图2所示是现有的研磨装置的结构侧视示意图。如图1和图2所示，现有的研磨装置包括：下方设有限位环的研磨头101、上面铺设研磨垫102的研磨平台103、研磨液供应管106以及研磨垫清洗液供给管107，所述研磨头101设置于所述研磨垫102的上方，所述研磨液供应管106的研磨液出液口与所述研磨垫清洗液供给管107的清洗液出液口分别设置于所述研磨垫102的上方，所述研磨液供应管106与所述研磨垫清洗液供给管107并排设置于一横向可移动支架内，所述研磨液供应管106用于供应研磨液，所述研磨垫清洗液供给管107用于对研磨垫102进行清洗。

当对晶圆104进行研磨工艺时，将要研磨的晶圆104附着在研磨头101上，该晶圆104的待研磨面向下并接触相对旋转的研磨垫102，研磨头101提供的下压力将该晶圆104紧压到研磨垫102上，所述研磨垫102粘贴于研磨平台103上，当该研磨平台103在驱动轴105的带动下旋转时，研磨垫102跟随研磨平台103转动；同时，研磨液通过研磨液供应管106输送到研磨垫102上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫102上。研磨工艺所使用的研磨液一般包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，然后通过机械摩擦将这些较软的物质从被研磨晶圆104的表面去掉，以达到全局平坦化的效果。

由上可知，目前并未对研磨装置进行恒温控制，然而，由于不同的温度对应的研磨液的化学反应速率是不同的，因而，不受恒温控制的研磨装置，批次晶圆之间由于研磨温度受到各种外在条件影响而发生变化，使得研磨速率因温度变化而发生不稳定现象，造成晶圆出现研磨后厚度不均匀，降低了产品良率。

因此，如何提供一种可以避免温度波动对研磨速率的影响、提高晶圆研磨速率的稳定性的研磨温控系统和研磨装置是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种研磨温控系统和研磨装置，通过对研磨平台及其上的研磨垫进行恒温控制，实现对晶圆在研磨过程的恒温控制，避免温度波动对研磨速率的影响，提高晶圆研磨速率的稳定性。

为了达到上述的目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种研磨温控系统，用于调整研磨平台上的研磨垫的温度，包括半导体温控装置、用于采集研磨垫温度的温度采集单元以及计算处理单元，所述研磨平台的内部设有腔室，所述半导体温控装置设置于所述腔室内，所述计算处理单元分别与所述温度采集单元和所述半导体温控装置信号连接，所述计算处理单元根据温度采集单元采集到的研磨垫的实际温度和研磨垫的目标温度的比较情况，通过控制半导体温控装置将研磨平台及研磨垫的温度保持在目标温度范围内。

优选的，在上述的研磨温控系统中，所述半导体温控装置包括电源选择单元与设置于所述腔室的顶壁内侧的半导体制冷片，所述电源选择单元的两端分别与所述半导体制冷片的两端连接。

优选的，在上述的研磨温控系统中，所述电源选择单元包括两个为所述半导体制冷片提供相反方向电流的电源和两开关，所述两开关分别和对应的电源串联后相互并联连接。

优选的，在上述的研磨温控系统中，所述半导体制冷片包括在腔室的顶壁内侧间隔设置的两片热传导片、以及若干间隔排列设置于所述两片热传导片之间的N型半导体元件与P型半导体元件，相邻的N型半导体元件与P型半导体元件的同侧端分别通过导体连接，且所述导体与对应的热传导片接触，位于所述半导体制冷片两端的导体分别连接于所述开关控制单元的两端。

优选的，在上述的研磨温控系统中，所述半导体温控装置还包括导热硅胶，所述两片热传导片中位于上方的一片热传导片通过所述导热硅胶粘合于所述腔室的顶壁内侧。

优选的，在上述的研磨温控系统中，所述温度采集单元包括排列设置于所述研磨垫上方的若干非接触式温度传感器。