[发明专利]化学机械研磨机台、温度控制系统及其温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种温度控制系统及其控制方法和化学机械研磨机台。

背景技术

在半导体制造领域，晶圆表面的平坦化处理是一项重要的工艺，在对晶圆进行曝光的过程中，晶圆表面越平坦，越能有效避免光的散射，从而实现精密图像的有效转移。

晶圆表面的平坦化处理主要有旋涂式玻璃法(Spin On Glass，简称SOG)和化学机械研磨法(Chemical Mechanical Polish，简称CMP)。旋涂式玻璃法能够满足一般的工艺要求，但在半导体制作工艺进入到毫米级别之后，旋涂式玻璃法已经不能满足生产的工艺要求。目前，化学机械研磨法已成为了主流方法，该方法能够使晶圆表面的平坦程度达到更高的工艺要求。化学机械研磨法由专用的化学机械研磨机台完成，一般的化学机械研磨机台包括：研磨头、研磨台、铺设在研磨台上的研磨垫、用于输送研磨液到所述研磨垫上的管道以及用于输送研磨液的液压泵。当进行研磨作业时，所述研磨头将晶圆按压在研磨垫上并做自转运动，同时，所述研磨垫在研磨台的带动下做旋转运动，在晶圆与研磨垫发生相对运动的过程中，实现了对晶圆的研磨。

发明人发现，在晶圆与研磨垫相对运动过程中，由于摩擦力的作用，不可避免会造成研磨垫的温度上升。图1为研磨垫温度随着研磨时间变化的曲线图，其中的横轴为时间(s)，纵轴为温度(℃)。如图1所示，经过测试，在120s的研磨时间内，随着研磨的进行，研磨垫的温度将从14℃上升到80℃。但是，当研磨垫的温度低于30℃的A点或高于75℃的B点时，会使研磨液与晶圆表面的化学反应特性变差，从而影响晶圆表面的平坦化。

因此，有必要开发一种能够使研磨过程中研磨垫的温度保持在合理范围内的化学机械研磨机台、温度控制系统及其温度控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学机械研磨机台、温度控制系统及其温度控制方法，以确保研磨过程中研磨垫的温度能够维持在合理的范围内，从而保证晶圆表面的研磨质量。

为实现上述目的，本发明提供一种温度控制系统，适用于化学机械研磨，包括依次通讯连接的采集单元、控制单元以及执行单元；其中，

所述采集单元用于采集化学机械研磨过程中的研磨垫的温度信息并反馈给所述控制单元；所述控制单元用于根据所述研磨垫的温度信息控制所述执行单元的工作状态；所述执行单元用于对所述研磨垫进行降温处理，以使所述研磨垫的温度保持在预定范围内。

可选的，所述执行单元包括冷却设备和管道，所述管道的一端与所述冷却设备连接，另一端位于所述研磨垫的一侧；所述冷却设备用于提供冷却物质，所述管道用于将所述冷却物质输送至所述研磨垫。

可选的，所述冷却物质为冷却液。

可选的，所述采集单元为温度传感器。

可选的，所述采集单元为多个，多个所述采集单元对称设置在所述研磨垫周围。

可选的，所述温度传感器为热敏电阻式或红外线式温度传感器。

可选的，所述预定范围为30℃～75℃。

本发明还提供一种温度控制方法，适用于化学机械研磨，包括：

采集单元采集化学机械研磨过程中的研磨垫的温度信息；

控制单元根据所述研磨垫的温度信息控制执行单元对所述研磨垫进行降温处理，以使所述研磨垫的温度保持在预定范围内。

可选的，所述根据所述研磨垫的温度信息控制执行单元对所述研磨垫进行降温处理的步骤包括：向所述研磨垫提供冷却物质，以对所述研磨垫进行降温处理。

本发明还提供一种化学机械研磨机台，包括研磨垫以及上述任一项所述的温度控制系统。

综上，在本发明提供的化学机械研磨机台、温度控制系统及其温度控制方法中，通过采集单元获取化学机械研磨过程中的研磨垫的温度信息，并通过控制单元根据所述研磨垫的温度信息控制执行单元对研磨垫进行降温，使得化学机械研磨过程中的研磨垫的温度能够维持在预定范围内，这样便实现了对研磨垫温度的实时在线控制，以此来确保研磨液的化学反应特性，从而保证晶圆表面的平坦化效果。

附图说明

图1为研磨垫温度随着研磨时间变化的曲线图；

图2为本发明一实施例提供的温度控制系统的结构示意图；

图3为本发明一优选实施例提供的温度控制系统的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的化学机械研磨机台的结构示意图。

附图标记说明如下：

11-研磨垫；12-采集单元；13-控制单元；14-执行单元；141-冷却设备；