CN102248486A - 抛光垫修整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抛光垫修整方法,所述抛光垫修整方法包括:利用修整器对抛光垫进行修整,其中在所述修整器的修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个减小,且在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个增大。利用所述抛光垫修整方法对所述抛光垫进行修整可以使所述抛光垫上各处的磨损量保持一致,从而可以大大地改善所述抛光垫的均匀性、大大地延长所述抛光垫的使用寿命。

Description

抛光垫修整方法
技术领域
本发明涉及化学机械抛光领域,具体而言,涉及一种抛光垫修整方法。
背景技术
在集成电路的制造过程中,随着特征尺寸的缩小和金属互连层数的增加,对晶圆表面平整度的要求也越来越高,化学机械抛光是目前最有效的全局平坦化技术。化学机械抛光是将晶圆由旋转的抛光头夹持,并将晶圆以一定压力压在旋转的抛光垫上,由磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆和抛光垫之间流动,晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。
在实际的化学机械抛光过程中,由于抛光垫的线速度由中心向外沿逐渐增大,因此抛光垫的磨损量也由中心向外沿逐渐增大。即抛光垫在使用一段时间后变得不均匀,这样会导致晶圆表面抛光厚度不均匀。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此,本发明的一个目的在于提出一种可以提高抛光垫的均匀性的抛光垫修整方法。
为了实现上述目的,根据本发明的实施例提出一种抛光垫修整方法,所述抛光垫修整方法包括:利用修整器对抛光垫进行修整,其中在所述修整器的修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个减小,且在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个增大。
根据本发明实施例的抛光垫修整方法通过在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中减小所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个、以及通过在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中增大所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个,从而可以使所述修整器对所述抛光垫的修整量由所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿逐渐减小。由于所述抛光垫的磨损量由所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿逐渐增大,因此利用所述抛光垫修整方法对所述抛光垫进行修整可以使所述抛光垫上各处的磨损量保持一致,从而可以大大地改善所述抛光垫的均匀性、大大地延长所述抛光垫的使用寿命。
另外,根据本发明实施例的抛光垫修整方法可以具有如下附加的技术特征:
根据本发明的一个实施例,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个分段减小且分段增大。这样可以使所述抛光垫修整方法更容易实施。
根据本发明的一个实施例,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个分2-20段减小且分2-20段增大。
根据本发明的一个实施例,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个沿所述抛光垫的半径分段减小且沿所述抛光垫的半径分段增大。由于所述抛光垫的磨损量是沿所述抛光垫的半径变化的,因此沿所述抛光垫的半径分段减小且分段增大所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以大大地提高所述抛光垫的均匀性。
根据本发明的一个实施例,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个等间距地分段减小且等间距地分段增大。这样可以使所述抛光垫修整方法更容易实施。
根据本发明的一个实施例,所述修整器的修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个等步长地分段减小且等步长地分段增大。这样可以使所述抛光垫修整方法更容易实施。
根据本发明的一个实施例,所述修整头的摆动频率由30次/分钟减小至2次/分钟且由2次/分钟增大至30次/分钟。
根据本发明的一个实施例,所述修整头的旋转速度由150rpm减小至10rpm且由10rpm增大至150rpm。
根据本发明的一个实施例,所述修整头的修整压力由10psi减小至0.2psi且由0.2psi增大至10psi。
根据本发明的一个实施例,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力同时减小且同时增大。这样可以进一步提高所述抛光垫的均匀性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明的一个实施例的抛光垫修整方法的流程图;
图2是根据本发明的另一个实施例的抛光垫修整方法的流程图;
图3是利用已有的抛光垫修整方法对抛光垫进行修整后抛光垫的磨损示意图;和
图4是利用根据本发明实施例的抛光垫修整方法对抛光垫进行修整后抛光垫的磨损示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,除非另有规定和限定,需要说明的是,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种抛光垫修整方法,根据本发明实施例的抛光垫修整方法包括:利用修整器对抛光垫进行修整,其中在所述修整器的修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个减小,且在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个增大。
根据本发明实施例的抛光垫修整方法通过在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中减小所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个、以及通过在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中增大所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个,从而可以使所述修整器对所述抛光垫的修整量由所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿逐渐减小。由于所述抛光垫的磨损量由所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿逐渐增大,因此利用所述抛光垫修整方法对所述抛光垫进行修整可以使所述抛光垫上各处的磨损量保持一致,从而可以大大地改善所述抛光垫的均匀性、大大地延长所述抛光垫的使用寿命。
如图1所示,在本发明的一些实施例中,所述抛光垫修整方法可以包括以下步骤:
A)所述修整头可以从所述抛光垫的外沿沿第一方向摆动到所述抛光垫的中心,且可以增大所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个;
B)所述修整头可以从所述抛光垫的中心沿第一方向摆动到所述抛光垫的外沿,且可以减小所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个;
C)所述修整头可以从所述抛光垫的外沿沿第二方向摆动到所述抛光垫的中心,且可以增大所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个;
D)所述修整头可以从所述抛光垫的中心沿第二方向摆动到所述抛光垫的外沿,且可以减小所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个;和
E)重复所述步骤A)-所述步骤D)直至所述修整结束;
其中所述第一方向可以是顺时针方向且所述第二方向可以是逆时针方向,或所述第一方向可以是逆时针方向且所述第二方向可以是顺时针方向。
在本发明的一些示例中,如图2所示,所述抛光垫修整方法可以包括以下步骤:
A)所述修整头可以从所述抛光垫的中心沿第一方向摆动到所述抛光垫的外沿,且可以减小所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个;
B)所述修整头可以从所述抛光垫的外沿沿第二方向摆动到所述抛光垫的中心,且可以增大所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个;
C)所述修整头可以从所述抛光垫的中心沿第二方向摆动到所述抛光垫的外沿,且可以减小所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个;
D)所述修整头可以从所述抛光垫的外沿沿第一方向摆动到所述抛光垫的中心,且可以增大所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个;和
E)重复所述步骤A)-所述步骤D)直至所述修整结束;
其中所述第一方向可以是顺时针方向且所述第二方向可以是逆时针方向,或所述第一方向可以是逆时针方向且所述第二方向可以是顺时针方向。
本领域技术人员可以理解的是,所述修整头可以从所述抛光垫上任意一点开始对所述抛光垫进行修整。
在本发明的一个实施例中,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以分段减小,在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以分段增大。在每一个段内,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力都可以保持不变,这样可以使所述抛光垫修整方法更容易实施。
具体地,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以分2-20段减小,在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以分2-20段增大。
在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以沿所述修整头的摆动轨迹分段减小,在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以沿所述修整头的摆动轨迹分段增大。
换言之,可以将所述修整头的摆动轨迹划分为若干段,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头每经过所述修整头的摆动轨迹上的一个段,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个就会减小。在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头每经过所述修整头的摆动轨迹上的一个段,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个就会增大。
在本发明的一个示例中,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以沿所述抛光垫的半径分段减小,在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以沿所述抛光垫的半径分段增大。由于所述抛光垫的磨损量是沿所述抛光垫的半径变化的,因此沿所述抛光垫的半径分段减小且分段增大所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以大大地提高所述抛光垫的均匀性。
换言之,可以将所述抛光垫的半径划分为若干段,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头每经过所述抛光垫的半径上的一个段,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个就会减小。在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头每经过所述抛光垫的半径上的一个段,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个就会增大。
在本发明的一个具体示例中,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以等间距地分段减小,在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以等间距地分段增大。这样可以使所述抛光垫修整方法更容易实施。其中,等间距是指每个段的长度都相等。具体地,可以将所述抛光垫的半径划分为若干个长度相等的段,以便所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以沿所述抛光垫的半径等间距地分段减小且可以沿所述抛光垫的半径等间距地分段增大。
在本发明的另一个具体示例中,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以等步长地分段减小,在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个可以等步长地分段增大。这样可以使所述抛光垫修整方法更容易实施。其中,等步长是指所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个每次减小相同的数值且每次增大相同的数值。
有利地,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力可以同时减小,在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力可以同时增大。这样可以进一步提高所述抛光垫的均匀性。
具体地,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率可以由30次/分钟减小至2次/分钟,所述修整头的旋转速度可以由150rpm减小至10rpm,所述修整头的修整压力可以由10psi(磅/平方英寸)减小至0.2psi。有利地,在所述修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率可以由20次/分钟减小至5次/分钟,所述修整头的旋转速度可以由120rpm减小至30rpm,所述修整头的修整压力可以由5psi减小至0.4psi。
在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率可以由2次/分钟增大至30次/分钟,所述修整头的旋转速度可以由10rpm增大至150rpm,所述修整头的修整压力可以由0.2psi增大至10psi。有利地,在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率可以由5次/分钟增大至20次/分钟,所述修整头的旋转速度可以由30rpm增大至120rpm,所述修整头的修整压力可以由0.4psi增大至5psi。
在本发明的一个具体示例中,可以将所述抛光垫的半径划分为四个长度相等的段,由所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿依次为第一段、第二段、第三段和第四段。其中,当所述修整头位于所述第一段时,所述修整头的摆动频率为20次/分钟,所述修整头的旋转速度为120rpm,所述修整头的修整压力为5psi。当所述修整头位于所述第二段时,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力依次为15次/分钟、90rpm和3.5psi。当所述修整头位于所述第三段时,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力依次为10次/分钟、60rpm和2psi。当所述修整头位于所述第四段时,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力依次为5次/分钟、30rpm和0.5psi。
可以利用已有的方法测量得到抛光垫的磨损量。例如,可以在抛光垫上选择若干个点,利用千分尺测量抛光垫的所述若干个点在抛光垫使用前后的厚度,其中:
抛光垫的某一点的磨损量=抛光垫的这一点在抛光垫使用前的厚度-抛光垫的这一点在抛光垫使用后的厚度。
在本发明的一个具体示例中,可以将所述抛光垫的半径划分为两个长度相等的段,由所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿依次为第一段和第二段。只改变所述修整头的修整压力,当所述修整头位于所述第一段时,所述修整头的修整压力为1.0psi,当所述修整头位于所述第二段时,所述修整头的修整压力为0.5psi。修整后抛光垫上各处的磨损量如图4所示。利用已有的抛光垫修整方法对抛光垫进行修整后抛光垫上各处的磨损量如图3所示。
由图3可以看出,利用已有的抛光垫修整方法对抛光垫进行修整后,抛光垫上各处的磨损量为10um-60um。由图4可以看出,利用根据本发明实施例的抛光垫修整方法对抛光垫进行修整后,抛光垫上各处的磨损量为30um-40um。因此,所述抛光垫修整方法可以大大地提高抛光垫的均匀性。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种抛光垫修整方法,其特征在于,包括:利用修整器对抛光垫进行修整,其中在所述修整器的修整头从所述抛光垫的中心向所述抛光垫的外沿摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个减小,且在所述修整头从所述抛光垫的外沿向所述抛光垫的中心摆动的过程中,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个增大。
2.根据权利要求1所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个分段减小且分段增大。
3.根据权利要求2所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个分2-20段减小且分2-20段增大。
4.根据权利要求2所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个沿所述抛光垫的半径分段减小且沿所述抛光垫的半径分段增大。
5.根据权利要求4所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个等间距地分段减小且等间距地分段增大。
6.根据权利要求5所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整器的修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力中的至少一个等步长地分段减小且等步长地分段增大。
7.根据权利要求1所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整头的摆动频率由30次/分钟减小至2次/分钟且由2次/分钟增大至30次/分钟。
8.根据权利要求1所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整头的旋转速度由150rpm减小至10rpm且由10rpm增大至150rpm。
9.根据权利要求1所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整头的修整压力由10psi减小至0.2psi且由0.2psi增大至10psi。
10.根据权利要求1所述的抛光垫修整方法,其特征在于,所述修整头的摆动频率、旋转速度和修整压力同时减小且同时增大。
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