研磨墊的修整方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種調(diào)整用于研磨半導(dǎo)體晶片等基板的研磨墊表面粗糙度的研磨墊的修整方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，伴隨半導(dǎo)體組件的高聚集化、高密度化，電路配線更加微細(xì)化，且多層配線的層數(shù)也增加。要謀求電路微細(xì)化而且實(shí)現(xiàn)多層配線時(shí)，由于沿襲下側(cè)層的表面凹凸而階梯更大，因此隨著配線層數(shù)增加，對薄膜形成中的階梯形狀的膜覆蓋性(階梯覆蓋狀態(tài)(Step Coverage))惡化。因此，為了進(jìn)行多層配線，必須改善該階梯覆蓋狀態(tài)，并以適當(dāng)過程實(shí)施平坦化處理。另外，因?yàn)楣饪谭ǖ奈⒓?xì)化的同時(shí)焦點(diǎn)深度變淺，所以為了使半導(dǎo)體組件的表面凹凸階梯縮小至焦點(diǎn)深度以下，需要對半導(dǎo)體組件表面實(shí)施平坦化處理。
[0003]因此，在半導(dǎo)體組件的制造工序中，半導(dǎo)體組件表面的平坦化技術(shù)更加重要。該平坦化技術(shù)中最重要的技術(shù)是化學(xué)性機(jī)械研磨(CMP (Chemical Mechanical Polishing))。該化學(xué)性機(jī)械性研磨是使用研磨裝置，將包含二氧化鈰(Ce02)等磨料的研磨液供給至研磨墊，同時(shí)使半導(dǎo)體晶片等基板滑動接觸于研磨墊來進(jìn)行研磨的。
[0004]進(jìn)行所述CMP處理的研磨裝置具備:具有研磨墊的研磨臺；及用于保持半導(dǎo)體晶片(基板)的被稱為頂環(huán)(top ring)或研磨頭等的基板保持裝置。使用這種研磨裝置進(jìn)行由基板保持裝置保持基板，同時(shí)將該基板以指定壓力按壓于研磨墊，而研磨基板上的絕緣膜及金屬膜等。
[0005]進(jìn)行基板研磨時(shí)，研磨墊表面會附著磨料及研磨肩，另外，因研磨墊的特性變化導(dǎo)致研磨性能老化。因而，隨著反復(fù)研磨基板，研磨速度降低，另外，產(chǎn)生研磨不均。因此，為了再生老化的研磨墊的表面狀態(tài)，而進(jìn)行研磨墊的修飾(dressing)。
[0006]進(jìn)行研磨墊修飾的修飾裝置具備:可擺動的支臂；及固定于支臂前端的修飾器。修飾裝置通過支臂使修飾器在研磨墊的半徑方向上擺動且使修飾器以其軸心為中心而旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將修飾器按壓到旋轉(zhuǎn)的研磨臺上的研磨墊，由此，除去附著于研磨墊的研磨液及研磨肩，并且進(jìn)行研磨墊的平坦化及整形修飾。修飾器使用在接觸于墊表面的面(修飾面)上電鍍有金剛石磨料的器件等。
[0007]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0008]【專利文獻(xiàn)】
[0009]【專利文獻(xiàn)I】日本特開2003-151934號公報(bào)
[0010](發(fā)明所要解決的問題)
[0011]以往，將指定溫度(例如約20°C )的純水(DIW:De1nized water)構(gòu)成的修飾液以一定流量供給至研磨墊，同時(shí)分別使修飾器的旋轉(zhuǎn)速度、負(fù)荷及擺動速度保持恒定而進(jìn)行一定時(shí)間的修飾。在修飾中不進(jìn)行研磨墊的溫度管理，而且也未監(jiān)控研磨墊的表面粗糙度。
[0012]研磨墊的表面通過修飾而粗糙，而其表面粗糙度與研磨率存在相關(guān)關(guān)系。另一方面，研磨墊的表面粗糙度除了以往的修飾條件以外，也因?yàn)檠心|的溫度而受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明是鑒于所述問題而作出的，目的在于提供一種能夠通過監(jiān)控研磨墊的表面粗糙度，且控制研磨墊的溫度的同時(shí)進(jìn)行修飾，來高效地完成用于獲得最佳研磨率的研磨墊的表面粗糙度的修整方法及裝置。
[0014](用于解決問題的手段)
[0015]為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明的研磨墊的修整方法，將修飾器抵接于研磨基板的研磨臺上的研磨墊而進(jìn)行修飾，從而調(diào)整研磨墊的表面粗糙度，所述研磨墊的修整方法的特征在于:在所述研磨墊的修飾中，測定由算數(shù)平均粗糙度(Ra)、均方根粗糙度(Rq)、粗糙度曲線的最大低點(diǎn)深度(Rv)、粗糙度曲線的最大頂點(diǎn)高度(Rp)及最大高度粗糙度(Rz)這5個(gè)指標(biāo)中至少I個(gè)指標(biāo)所表示的研磨墊的表面粗糙度，對所測出的表面粗糙度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)表面粗糙度進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果對所述研磨墊進(jìn)行加熱或冷卻，由此調(diào)整研磨墊的表面溫度。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，在研磨墊的修飾中，監(jiān)控研磨墊的表面粗糙度，基于監(jiān)控的表面粗糙度來調(diào)整研磨墊的表面溫度，同時(shí)進(jìn)行研磨墊的修飾。通過監(jiān)控表面粗糙度，在測定表面粗糙度比目標(biāo)表面粗糙度大的情況下，以如下方式進(jìn)行控制:提高研磨墊的表面溫度而增大研磨墊的彈性率，使通過修飾器而形成的研磨墊的表面粗糙度變得細(xì)微。相反，在測定表面粗糙度比目標(biāo)表面粗糙度小的情況下，以如下方式進(jìn)行控制:降低研磨墊的表面溫度而減少研磨墊的彈性率，使通過修飾器而形成的研磨墊的表面粗糙度變得粗糙。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:將所述研磨墊的表面溫度調(diào)整成指定溫度，同時(shí)進(jìn)行所述研磨墊的修飾直至所述測出的表面粗糙度達(dá)到所述目標(biāo)表面粗糙度。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，調(diào)整研磨墊的表面溫度，同時(shí)進(jìn)行研磨墊的修飾，對研磨墊的測定表面粗糙度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)表面粗糙度進(jìn)行比較而進(jìn)行表面粗糙度的判定。測定表面粗糙度等于目標(biāo)表面粗糙度情況下，結(jié)束研磨墊的修飾并且結(jié)束研磨墊表面溫度的調(diào)整。測定表面粗糙度不等于目標(biāo)表面粗糙度情況下，進(jìn)行修飾，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行以成為目標(biāo)表面粗糙度的方式控制研磨墊的表面溫度的工序。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:所述指定溫度是根據(jù)研磨墊的表面粗糙度與研磨墊的表面溫度的關(guān)系，以及研磨墊的表面粗糙度與研磨性能的關(guān)系，來獲得對應(yīng)于所期望的研磨性能的研磨墊的表面溫度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，使用研磨墊的表面粗糙度與研磨墊的表面溫度的關(guān)系，以及研磨墊的表面粗糙度與研磨性能的關(guān)系，可設(shè)定為了使研磨墊的表面粗糙度獲得所期望的研磨性能(研磨率)而調(diào)整的研磨墊表面溫度。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:在所述研磨墊的表面粗糙度達(dá)到目標(biāo)表面粗糙度后，結(jié)束修飾。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:在所述研磨墊的表面溫度達(dá)到預(yù)定溫度后，開始修飾。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:測定所述研磨墊的表面粗糙度時(shí)，使所述修飾器抵接于所述研磨墊而進(jìn)行擺動，并使所述研磨臺旋轉(zhuǎn)，或者使所述修飾器從所述研磨墊離開而停止所述研磨臺的旋轉(zhuǎn)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:所述研磨墊表面溫度的調(diào)整，是通過使將溫度調(diào)整后的流體供給至內(nèi)部的墊接觸構(gòu)件接觸于所述研磨墊來進(jìn)行的，或是通過將溫度調(diào)整后的流體供給至所述研磨墊來進(jìn)行的。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:所述基板研磨中，也調(diào)整所述研磨墊的表面溫度，同時(shí)進(jìn)行修飾。
[0026]本發(fā)明第二方式的研磨墊的修整方法，將修飾器抵接于研磨基板的研磨臺上的研磨墊而進(jìn)行修飾，從而調(diào)整研磨墊的表面粗糙度，所述研磨墊的修整方法的特征在于:在所述研磨墊的修飾中，將所述研磨墊的表面溫度調(diào)整成指定溫度。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，在研磨墊的修飾中，通過調(diào)整研磨墊的表面溫度，可高效地完成用于獲得最佳研磨率的研磨墊的表面粗糙度。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:在所述研磨墊的修飾中，監(jiān)控算數(shù)平均粗糙度(Ra)、均方根粗糙度(Rq)、粗糙度曲線的最大低點(diǎn)深度(Rv)、粗糙度曲線的最大頂點(diǎn)高度(Rp)及最大高度粗糙度(Rz)這5個(gè)指標(biāo)中至少I個(gè)指標(biāo)所表示的研磨墊的表面粗糙度。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:所述指定溫度是根據(jù)研磨墊的表面粗糙度與研磨墊的表面溫度的關(guān)系，以及研磨墊的表面粗糙度與研磨性能的關(guān)系，來獲得對應(yīng)于所期望的研磨性能的研磨墊的表面溫度。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:所述研磨墊表面溫度的調(diào)整，是通過將溫度調(diào)整后的流體供給至內(nèi)部的墊接觸構(gòu)件接觸于所述研磨墊來進(jìn)行的，或是通過將溫度調(diào)整后的流體供給至所述研磨墊來進(jìn)行的。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:在所述研磨墊的表面粗糙度變成所期望的表面粗糙度后，結(jié)束修飾。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:以所述研磨墊的表面溫度維持指定溫度的方式調(diào)整研磨墊的表面溫度，直至所述研磨墊的表面粗糙度變成所期望的表面粗糙度。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:在所述研磨墊上，在研磨墊的半徑方向上定義多個(gè)區(qū)域，對每個(gè)區(qū)域調(diào)整成不同溫度來進(jìn)行修飾。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:在基板研磨中也調(diào)整所述研磨墊的表面溫度，同時(shí)進(jìn)行修飾。
[0035]本發(fā)明第三方式的研磨墊的修整裝置，對研磨基板的研磨臺上的研磨墊進(jìn)行修飾而調(diào)整研磨墊的表面粗糙度，所述研磨墊的修整裝置的特征在于，具備:修飾裝置，該修飾裝置具備:抵接于所述研磨墊而進(jìn)行研磨墊的修飾的修飾器，和使該修飾器旋轉(zhuǎn)并且沿著研磨墊的表面移動的移動機(jī)構(gòu)；研磨墊的表面粗糙度測定單元，該研磨墊的表面粗糙度測定單元測定所述研磨墊的表面粗糙度；研磨墊的溫度調(diào)整單元，該研磨墊的溫度調(diào)整單元調(diào)整所述研磨墊的表面溫度；及控制部，該控制部控制所述修飾裝置、所述研磨墊的表面粗糙度測定單元及所述研磨墊的表面溫度調(diào)整單元；通過所述研磨墊的表面粗糙度測定單元，在所述研磨墊的修飾中測定算數(shù)平均粗糙度(Ra)、均方根粗糙度(Rq)、粗糙度曲線的最大低點(diǎn)深度(Rv)、粗糙度曲線的最大頂點(diǎn)高度(Rp)及最大高度粗糙度(Rz)這5個(gè)指標(biāo)中至少I個(gè)指標(biāo)所表示的研磨墊的表面粗糙度。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:所述控制部對通過所述研磨墊的表面粗糙度測定單元所測定的表面粗糙度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)表面粗糙度進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果來控制所述研磨墊的溫度調(diào)整單元，由此調(diào)整研磨墊的表面溫度。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:所述控制部中存儲有所述研磨墊的表面粗糙度與研磨墊的表面溫度的關(guān)系，以及研磨墊的表面粗糙度與研磨性能的關(guān)系。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:所述研磨墊的溫度調(diào)整單元由將溫度調(diào)整后的流體供給至內(nèi)部并使下表面接觸于所述研磨墊的墊接觸構(gòu)件構(gòu)成，或者由將溫度調(diào)整后的流體供給至所述研磨墊的噴嘴構(gòu)成。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于:2個(gè)以上的所述墊接觸構(gòu)件或所述噴嘴設(shè)置在所述