CN102554768A - 识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法包括：为研磨垫提供U型细磨垫；使修整部件仅仅沿固定修整方向在所述U型细磨垫上进行修整；测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度；以及根据U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度判断化学机械研磨设备的研磨性能。所述测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度的步骤包括：在所述U型细磨垫的弯曲部分上放置测量重块，该测量重块W的重量已知；测量所述U型细磨垫的弯曲部分的长度、以及所述U型细磨垫由于所述测量重块的重量而下压的深度；以及根据所述长度以及所述深度计算U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度。

Description

识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地说涉及化学机械研磨(CMP)工艺，更具体地说涉及一种识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法、以及采用了该识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法的化学机械研磨方法。
背景技术
在化学机械研磨工艺中，化学机械研磨细磨垫的修整工具(例如Nylon Brush)用于去除研磨垫上的杂质材料，并保持研磨垫表面洁净(新鲜)，从而保持硅片表面薄膜在研磨过程中的去除速度以及研磨速度的平坦度。
图1示意性地示出了化学机械研磨设备的结构。如图1所示，化学机械研磨设备包括：研磨垫1(具体地说例如是高分子多孔材质的软垫)，上面刻有沟槽，便于研磨液的分布，研磨时，硅片背面加压，正面接触研磨垫进行研磨；修整部件2，其主要由金刚石修整器组成，在每研磨完一片硅片后，用于对研磨垫进行清理修整工作；以及研磨头3，其主要用于固定硅片，并对硅片背面施压。
在化学机械研磨设备对硅片进行研磨的过程中，，研磨剂4通过管路流在研磨垫上，在研磨过程中起到润滑作用，并且研磨剂4也可与所研磨的硅片起适当的化学反应，提高研磨去除速度。
并且，研磨垫1包括主垫11，主垫11主要是用作金属钨(W)的研磨。除此之外，化学机械研磨设备还包括细磨垫(buffer pad)12，细磨垫12是独立于研磨垫1的一个独立的系统，主要是用作钨研磨完之后的细研磨，主要是对氧化硅进行细磨。一般，细磨垫具有圆形和瓦形两种形状。
化学机械研磨设备一般具有其上的沟槽横竖相交的圆形细磨垫(如图1所示)，但是，有一些化学机械研磨设备(例如Ebara工具)具有其上的沟槽横竖相交的U型细磨垫(如图2所示)。这种U型细磨垫从开始使用以来，偶尔会发生研磨速率平坦度偏高的问题。
因此，希望能够尽早地及时识别出当前化学机械研磨设备的研磨性能，从而希望能够提供一种快速识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法、以及采用了该识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法的化学机械研磨方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法，其包括：为研磨垫提供U型细磨垫；使修整部件仅仅沿固定修整方向在所述U型细磨垫上进行修整；测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度；以及根据U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度判断化学机械研磨设备的研磨性能。
优选地，在上述识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法中，所述测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度的步骤包括：在所述U型细磨垫的弯曲部分上放置测量重块，该测量重块W的重量已知；测量所述U型细磨垫的弯曲部分在沿固所述定修整方向上的长度、以及所述U型细磨垫由于所述测量重块的重量而下压的深度；以及根据所述长度以及所述深度计算U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度。
优选地，在上述识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法中，所述U型细磨垫上具有横竖相交的沟槽。
在根据本发明第一方面的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法中，弯曲强度代表了修整方向上的沟槽数量，修整方向上的沟槽数量能影响的研磨的平坦度，所以细磨垫的弯曲强度可以用来识别或者说预测将其用于研磨时，研磨速率的平坦度。
根据本发明的第二方面，提供了采用了根据本发明的第一方面的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法的一种化学机械研磨方法。
由于采用了根据本发明第一方面所述的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法，因此，本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的化学机械研磨方法同样能够实现根据本发明的第一方面的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法所能实现的有益技术效果。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了化学机械研磨设备的结构。
图2示意性地示出了化学机械研磨设备的U型细磨垫的设备结构。
图3和图4示意性地示出了U型细磨垫的具体细节。
图5和图6示意性地示出了根据本发明实施例的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法的一个具体示例。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
本发明可针对类似于Ebara CMP机台之类的CMP设备进行改进，本发明所改进的类似Ebara CMP机台之类的CMP设备具有主磨垫(磨W)和细磨垫(磨氧化硅)，两个是相对独立的部分，本发明的技术方案可针对细磨垫做改进，其中Ebara CMP机台的细磨垫又有两种形状，U形和圆形；这种U形细磨垫上有X和Y方向上的沟槽，沟槽围成了一个一个的小方格(一般是长方形)，这些沟槽都是制造时通过滚轮在X和Y方向上碾压出来的，由于形变的原因，导致上面的小方格都是长方形的。而此种细磨垫一直存在在研磨使用过程中平坦度不好的问题(即在此种细磨垫上研磨的硅片，研磨速率的均匀性不好)。
针对这种问题，本发明的发明人有利地发现细磨垫的弯曲强度与使用过程中的研磨速率均匀性有很强的相关性，因为这种U形细磨垫使用时修整器只对其一个方向做修整，修整方向(图2的X方向)的弯曲强度大小(抗弯强度)意味着修整方向上的沟槽数量多少，因此设计人员可以通过测试弯曲强度(即抗弯强度)来预测它的研磨速率均匀性，弯曲强度小(越易弯曲)，使用后的研磨速率均匀性越好。
更具体地说，图2示意性地示出了化学机械研磨设备的U型细磨垫的设备结构。
如图2所示，细磨垫12为U型细磨垫，其上的沟槽在相互垂直的X和Y方向上横竖相交；修整部件2沿着箭头所示的研磨方向(具体地说为X方向)在细磨垫12上进行修整。
图3示出了细磨垫12的局部放大示图，其中具体示出了细磨垫上的局部的沟槽宽窄示意。
根据上述结构，本发明提供了一种识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法。根据本发明实施例的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法包括测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度的步骤，以及根据U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度判断化学机械研磨设备的研磨性能的步骤。这是因为，上述弯曲强度代表了修整方向上的沟槽数量(即，修整方向的弯曲强度大小意味着修整方向上的沟槽数量多少)，修整方向上的沟槽数量能影响的研磨的平坦度，所以细磨垫的弯曲强度可以用来识别或者说预测将其用于研磨时，研磨速率的平坦度。
具体地，图5和图6示意性地示出了根据本发明实施例的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法的一个具体示例，其中图5示出了俯视图，图6示出了侧视图。
如图5和图6所示，可在细磨垫12的弯曲部分上放置测量重块W，该测量重块W的重量已知，随后测量细磨垫12的弯曲部分在沿固所述定修整方向上的长度以及细磨垫12由于测量重块W的重量而下压的深度；然后则可根据细磨垫12的弯曲部分的长度以及细磨垫12由于测量重块W的重量而下压的深度计算U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度。
具体地说，例如，如图6所示，其中示出了一个示例，在该示例中，细磨垫12的弯曲部分在沿固所述定修整方向上(示图的横向)的长度为13cm，细磨垫12由于测量重块W的重量而下压的深度为6.5cm。由于测量重块W的重量已知，因此根据上述数据，可计算出U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度。由于根据上述数据来计算U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度的方法是公知的，因此在此省略具体计算过程。
由此，弯曲强度代表了修整方向(X方向)上的沟槽数量，修整方向(X方向)上的沟槽数量能影响的研磨的平坦度，所以细磨垫的弯曲强度可以用来识别或者说预测将其用于研磨时，研磨速率的平坦度。
因此，根据本发明实施例的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法包括测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度的步骤。从而可根据U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度判断化学机械研磨设备的研磨性能。
从而，根据本发明实施例的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法可以通过测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度来识别细磨垫的平坦度性能，即在细磨垫上研磨后的芯片的均匀性。
虽然以具体示例说明了测量U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度的方式，但是本领域技术人员可以理解的是，可以采用其它合适的方法来测量U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度。
此外，根据本发明的另一实施例，本发明还提供了一种采用了根据本发明上述实施例的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法的化学机械研磨方法。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法，其特征在于包括：
为研磨垫提供U型细磨垫；
使修整部件仅仅沿固定修整方向在所述U型细磨垫上进行修整；
测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度；以及
根据U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度判断化学机械研磨设备的研磨性能。
2.根据权利要求1所述的改善研磨平坦度的方法，其特征在于，所述测试U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度的步骤包括：
在所述U型细磨垫的弯曲部分上放置测量重块，该测量重块W的重量已知；
测量所述U型细磨垫的弯曲部分在沿所述固定修整方向上的长度、以及所述U型细磨垫由于所述测量重块的重量而下压的深度；以及
根据所述长度以及所述深度计算U型缓冲垫的弯曲部分的抗弯强度。
3.根据权利要求1或2所述的改善研磨平坦度的方法，其特征在于，所述U型细磨垫上具有横竖相交的沟槽。
4.一种化学机械研磨方法，其特征在于采用了根据权利要求1至3之一所述的识别化学机械研磨设备的研磨性能的方法。
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