CN102672594A - 一种精确控制cmp研磨盘温度的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种精确控制CMP研磨盘温度的装置，包括：机台以及机台内设有的研磨盘，其中，还包括：半导体制冷装置，所述半导体制冷装置均匀分布地设于所述研磨盘下底面；一温度控制装置，所述温度控制装置设于机台内，并与所述半导体制冷装置连接；一温度检测装置，所述温度检测装置设于机台内位于研磨盘上方，并与所述温度控制装置连接。通过使用本发明一种精确控制CMP研磨盘温度的装置，有效地控制检测并控制研磨盘的温度，防止了研磨盘由于长时间连续研磨引起温度升高所导致的研磨速率发生偏移的问题，同时提高了控制研磨盘温度的精确性。

Description

一种精确控制CMP研磨盘温度的装置
技术领域
本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种精确控制CMP研磨盘温度的装置。
背景技术
化学机械研磨（chemical metal planarization，简称CMP）是一个通过化学反应过程和机械研磨过程共同作用的工艺。在CMP过程中研磨液与硅片表面的薄膜发生复杂的化学反应，并会产生大量的热量。同时研磨液中的研磨颗粒在硅片表面产生机械研磨，以去除硅片表面的薄膜材料及化学反应产物，这时也会产生大量的热量。若CMP工艺中所产生的热量不能得到及时的散发，研磨垫的温度会随着研磨时间的增加而逐渐升高。在实际的二氧化硅的研磨过程中发现研磨垫表面的温度上升的速度很快，在一分钟内从室温迅速上升到60℃左右，且随着研磨时间延长，研磨垫表面温度快速升高。
 在某些制程的CMP如钨CMP、铜 CMP的研磨液对于温度十分敏感。温度变化，其化学反应发生的速度也会变化，从而导致研磨速率的偏离。在研磨速率不稳定的情况下，容易造成硅片研磨不彻底或者过量研磨。另外由温度引起的研磨速率的偏离量在硅片的不同位置往往是不同的，这就会导致硅片的面内研磨均一性变差。
受CMP工艺涉及高速旋转的部件特性影响，目前主流的CMP机台包括用于200mm晶圆的AMAT Mirra 以及用于300mm晶圆的 AMAT Reflexion LK，均没有安装研磨端冷却装置。虽然某些特定型号的CMP机台，在研磨台的下方通有冷却水。但是受旋转回转效应影响，依靠简单的通冷却水，该方法虽然能够起到降温，但是，并不能精确地控制研磨台的温度。并且由于冷却水距离研磨台表面有一定的距离，其冷却效果不能迅速的传递到研磨台表面，影响了冷却效果。
发明内容    
发明公开了一种精确控制CMP研磨盘温度的装置。用以解决现有技术中CMP工艺中所产生的热量不能得到及时的散发，发导致硅片的面内研磨均一性变差的问题。
为实现上述目的，发明采用的技术方案是：
一种精确控制CMP研磨盘温度的装置，包括：机台以及机台内设有的研磨盘，其中，还包括：半导体制冷装置，所述半导体制冷装置均匀分布地设于所述研磨盘下底面；   
一温度控制装置，所述温度控制装置设于机台内，并与所述半导体制冷装置连接；
一温度检测装置，所述温度检测装置设于机台内位于研磨盘上方，并与所述温度控制装置连接。
上述的精确控制CMP研磨盘温度的装置，其中，所述半导体制冷装置之间为串联连接。
上述的精确控制CMP研磨盘温度的装置，其中，所述半导体制冷装置吸热面向上紧贴研磨盘，所述半导体制冷装置的散热面向下。
上述的精确控制CMP研磨盘温度的装置，其中，所述温度检测装置为红外线温度检测装置。
上述的精确控制CMP研磨盘温度的装置，其中，所述半导体制冷装置的制冷温度范围为正温90度至负温130度。
本发明中一种精确控制CMP研磨盘温度的装置，采用了如上方案具有以下效果：
1、有效地控制检测并控制研磨盘的温度，防止了研磨盘由于长时间连续研磨引起温度升高所导致的研磨速率发生偏移的问题；
2、同时提高了控制研磨盘温度的精确性。
附图说明
通过阅读参照如下附图对非限制性实施例所作的详细描述，发明的其它特征，目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明的一种精确控制CMP研磨盘温度的装置的局部示意图；
图2为本发明的一种精确控制CMP研磨盘温度的装置中半导体制冷装置分布于研磨盘下表面的示意图。
如图序号为：机台1、研磨盘2、半导体制冷装置3、温度控制装置4、温度检测装置5、研磨头6、研磨垫7。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1、2所示，一种精确控制CMP研磨盘温度的装置，包括：机台1以及机台1内设有的研磨盘2，其中，还包括：半导体制冷装置3，半导体制冷装置3均匀分布地设于研磨盘2下底面，利用半导体制冷装置3改变研磨盘2每一区域的温度；一温度控制装置4，温度控制装置4设于机台1内，并与半导体制冷装置3连接，能精确的控制半导体制冷装置3的温度；一温度检测装置5，温度检测装置5设于机台1内位于研磨盘2上方，并与温度控制装置4连接，通过温度检测装置5所检测得到研磨盘2表面的温度的信息传递至温度控制装置4。
在本发明的具体实施例中，半导体制冷装置3之间为串联连接，进一步的，相互连接的半导体制冷装置3的输出端和输入端均连接于温度控制装置4，更进一步的，半导体制冷装置3之间也可为并联连接，利用多个小功率的半导体制冷装置组成一个制冷系统。
在本发明的具体实施例中，半导体制冷装置3吸热面向上紧贴研磨盘2，半导体制冷装置3的散热面向下，通过半导体制冷装置3吸取研磨盘2的热温向下散热来起到为研磨盘2的降温。
在本发明的具体实施例中，温度检测装置4为红外线温度检测装置，可以无需触碰研磨盘2并能精确的测量研磨盘2表面的温度，并且在测温的同时不会影响CMP研磨状态；在本发明的另一实施例中，温度检测装置5也可是接触式测温装置。
在本发明的具体实施例中，半导体制冷装置3的制冷温度范围为正温90度至负温130度，用以满足CMP从室温到小于90度之间的温度控制范围。
在本发明的具体实施方式中，当研磨头6在对研磨盘2上研磨垫7进行研磨时，温度检测装置5将所测得研磨盘2表面的温度信息传递给温度控制装置4，并由温度控制装置4控制半导体制冷装置3对研磨盘2进行降温，使研磨盘2的温度始终控制着保持不变，进一步的，在温度控制装置5内先设定一固定温度值，使研磨盘2的温度始终保持不变。
综上所述，本发明一种精确控制CMP研磨盘温度的装置，有效地控制检测并控制研磨盘的温度，防止了研磨盘由于长时间连续研磨引起温度升高所导致的研磨速率发生偏移的问题，同时提高了控制研磨盘温度的精确性。
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种精确控制CMP研磨盘温度的装置，包括：机台以及机台内设有的研磨盘，其特征在于，还包括：半导体制冷装置，所述半导体制冷装置均匀分布地设于所述研磨盘下底面；   
一温度控制装置，所述温度控制装置设于机台内，并与所述半导体制冷装置连接；
一温度检测装置，所述温度检测装置设于机台内位于研磨盘上方，并与所述温度控制装置连接。
2.根据权利要求1所述的精确控制CMP研磨盘温度的装置，其特征在于，所述半导体制冷装置之间为串联连接。
3.根据权利要求1所述的精确控制CMP研磨盘温度的装置，其特征在于，所述半导体制冷装置吸热面向上紧贴研磨盘，所述半导体制冷装置的散热面向下。
4.根据权利要求1所述的精确控制CMP研磨盘温度的装置，其特征在于，所述温度检测装置为红外线温度检测装置。
5.根据权利要求1所述的精确控制CMP研磨盘温度的装置，其特征在于，所述半导体制冷装置的制冷温度范围为正温90度至负温130度。
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