CN1699016A - 化学机械研磨抛光系统中的抛光垫的调理方法 - Google Patents

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李京漋
马智勇
余慧
徐根保
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Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
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Abstract

本发明提供一种新的化学机械研磨抛光垫的调理方法，用调理元件金刚砂轮磨合/调理新/旧化学机械研磨抛光垫，调理参数，即，调理时加的向下的压力、和调理时间，随着所用的调理元件金刚砂轮的老化程度和被调理的化学机械研磨抛光垫的表面结构变化。用调理后的化学机械研磨抛光垫每分钟抛光除去的二氧化硅(SiO2)膜的厚度确定化学机械研磨抛光垫的抛光速度或研磨能力。

Description

化学机械研磨抛光系统中的抛光垫的调理方法
技术领域
本发明涉及化学机械研磨用的工具调理方法，特别涉及化学机械研磨抛光系统中的抛光垫调理方法。
背景技术
当今电子元器件的集成度越来越高，平面布线很难实现多个晶体管的连线，只能够立体布线或者多层布线。在制造晶体管以及这些连线的过程中，层与层之间会变得不平以至不能多层叠加。用化学机械研磨(CMP)来实现平坦化，使多层布线成为了可能。在当今的半导体器件制造过程中，为了使被化学机械研磨的晶片表面具有稳定的平整度和稳定的膜厚，使产品质量一致，研磨时必须保持在晶片上加一固定的向下的压力来达到恒定的研磨速度。但是，研磨垫的研磨能力是随着时间变化的，因此，即使固定了各种研磨参数，由于研磨垫的研磨能力随时间变化，因而研磨速度也随时间变化，从而使得不同时间研磨的晶片的膜的厚度不一样，造成产品质量不一致，产品质量不稳定。因此，必须调理研磨垫的研磨能力，使其在制造一定量的产品中保持基本一致的研磨能力，保持稳定的抛光速度，和稳定的膜厚。使产品质量一致。
在当今的半导体集成电路生产过程中，调理研磨垫的研磨能力是通过金刚砂轮磨合新的化学机械研磨抛光垫，或者用金刚砂轮调理已用过的化学机械研磨抛光垫。具体地说，是在带有金刚砂颗粒的轮盘上向下加一恒定的压力，把这一轮盘压旋转的研磨垫上。一般来说，旋转的速度和调理的时间也是恒定的。由于金刚砂轮盘的老化程度和化学机械研磨抛光垫的表面结构随时间变化，因此，调理的效果也随时间变化。换言之，用现有的方法不能完成补偿抛光垫研磨能力的变化。调理后的抛光垫也不能达到稳定的抛光速度和稳定的膜厚。
当前使用的美国Rodel公司制造的具有子垫Suba IV的IC1010型化学机械研磨抛光垫在抛光半导体晶片之前用金刚砂轮磨合，磨合时用的固定的向下压力是5磅左右，磨合的时间是10到15分钟。
中国专利公开号CN-1204141A公开了一种化学机械研磨抛光垫调理装置。但是，该调理装置的研磨垫调理参数是固定的，调理后的抛光垫不能保持稳定的平整度和稳定的抛光速度。
发明内容
为了克服上述的现有化学机械研磨抛光垫调理装置的缺陷提出本发明。本发明的目的是，提供一种化学机械研磨抛光垫调理方法，用金刚砂轮磨合新使用的化学机械研磨抛光垫时，通过设置可变化的参数，使化学机械研磨抛光垫的研磨速度达到规定值。或者，用金刚砂轮调理已经使用过的研磨能力下降的旧化学机械研磨抛光垫，通过设置可变化的参数，使化学机械研磨抛光垫的研磨速度达到规定值。
按照本发明的化学机械研磨抛光垫的调理方法，设置可变化的参数，例如调理时的向下压力、调理时间等随着金刚砂轮的老化程度和被调理的抛光垫的表面结构的变化而变化。用本发明的新的调理方法既能补偿金刚砂轮调理效率的变化，也能补偿抛光垫表面结构的变化。从而获得稳定的抛光速度。
附图说明
图1是抛光垫有或没有调理补偿时的铜抛光速度的对比曲线；
图2是本发明的化学机械研磨抛光垫示意图。
具体实施方式
按照本发明的化学机械研磨抛光垫的调理方法，用金刚砂轮调理或磨合化学机械研磨抛光垫时，根据调理元件金刚砂轮使用的次数，即调理元件金刚砂轮的老化程度，和化学机械研磨抛光垫的表面结构，设置调理时所加的向下压力、调理元件金刚砂轮和化学机械研磨抛光垫的旋转速度、和调理时间等，使经过调理的化学机械研磨抛光垫的抛光速度达到规定速度。抛光速度用在规定时间所抛光除去的被抛光产品的膜层厚度来确定。
例如，用美国3M公司制造的金刚砂轮磨合(或调理)美国Rodel公司制造的具有子垫Suba IV的IC1010型化学机械研磨抛光垫时，所加的向下的压力范围是5磅到9磅力(即，2.27到4.08Kgf)，调理时间范围是10分钟到20分钟。调理后的化学机械研磨抛光垫的研磨能力由每分钟除去二氧化硅(SiO2)膜的厚度确定。也就是说，用对二氧化硅(SiO2)膜的抛光速度来确定调理后的化学机械研磨抛光垫的研磨能力。
为了使化学机械研磨抛光垫的研磨能力保持基本一致，化学机械研磨抛光垫每抛光100片到200片左右半导体晶片后调理一次。根据调理元件金刚砂轮的老化程度即使用次数、和化学机械研磨抛光垫的表面结构即使用次数和磨损程度设置调理时加的向下压力和调理时间。用调理后的化学机械研磨抛光垫每分钟抛光除去的二氧化硅(SiO2)膜的厚度确定化学机械研磨抛光垫的抛光速度或研磨能力。

Claims (4)

1，化学机械研磨抛光垫的调理方法，用调理元件金刚砂轮磨合/调理新/旧化学机械研磨抛光垫，其特征是，调理参数，即，调理时加的向下的压力、和调理时间，随着所用的调理元件金刚砂轮的老化程度和被调理的化学机械研磨抛光垫的表面结构变化。
2，按照权利要求1的化学机械研磨抛光垫的调理方法，其特征是，调理时加的向下压力范围是5磅到9磅力(即，2.27到4.08Kgf)，调理时间范围是10分钟到20分钟。
3，按照权利要求1的化学机械研磨抛光垫的调理方法，其特征是，化学机械研磨抛光垫每抛光100片到200片左右半导体晶片后调理一次。
4，按照权利要求1的化学机械研磨抛光垫的调理方法，其特征是，用调理后的化学机械研磨抛光垫每分钟抛光除去的二氧化硅(SiO2)膜的厚度确定化学机械研磨抛光垫的抛光速度或研磨能力。
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CN102501174A (zh) * 2011-11-02 2012-06-20 上海宏力半导体制造有限公司 化学机械研磨设备中的金刚石修整器的修整能力识别方法
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