[发明专利]延长化学机械抛光垫修整器的使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明主要是关于一种修整或调整一化学机械抛光(CMP)垫的方法。因此， 本发明涉及化学和材料技术领域。

背景技术

化学机械抛光(CMP)是有效的平整化制程，其是用于制造陶瓷、硅、玻 璃、石英以及金属的晶圆的半导体产业，包括层间介电层(inter-level dielectric， ILD)和镶嵌金属化(Damascene metallization)的制程。这种抛光制程通常需要将晶 圆抵靠在由耐久性有机物质诸如聚胺基甲酸酯(polyurethane)的旋转抛光垫上。 含有能够破碎晶圆物质的化学品的研磨浆被引入抛光垫上，所述的研磨浆额外 还包括能以物理性方式侵蚀晶圆表面的研磨颗粒。所述的研磨浆持续地施加于 旋转的CMP抛光垫上，可同时施加化学和机械力的双重作用于晶圆上，使得晶 圆能以想要的方式被抛光。

研磨颗粒在整个抛光垫表面上的分布情形是达成研磨品质的重要因素。抛 光垫的顶部通常凭借如纤维或小孔所提供的摩擦力机制来容纳所述的颗粒，所 述的纤维或小孔能提供摩擦力，其足以防止所述的颗粒因抛光垫旋转运动所产 生的离心力而被甩出所述的抛光垫。因此，尽可能保持抛光垫的顶部的弹性与 可直立起纤维的状态，且确保有足够的开孔以容纳新的研磨颗粒都是相当重要 的。

由于来自工作件与研磨浆的碎屑累加情形，使得维持抛光垫顶部状态成为 一个难题，因为这种累加会使抛光垫顶部变得光滑(glazing)或硬化(hardening)， 因此使所述的抛光垫不太能够自流动的研磨浆流中容纳新的研磨颗粒，此情形 严重地减少抛光垫整体的抛光效果，因此会凭借各种不同的装置进行梳理 (combing)或切削(cutting)抛光垫顶部以试图恢复抛光垫顶部，此步骤即为CMP 抛光垫的修整(dressing)或调整(conditioning)；且为此目的，许多形态的装置与 方法已被使用，其中一种装置是一个具有复数个结合于一表面或基座的超研磨 颗粒(如钻石)的圆盘。

新的修整盘具有尖锐且可切割所述的CMP抛光垫表面的超研磨颗粒，使所 述的CMP抛光垫表面具有密集且深的表面粗糙度。所述的研磨浆有效地被保留 在这些深的表面粗糙度，使晶圆有相当高的抛光速率。然而，持续使用后，在 修整盘中的所述的超研磨颗粒开始磨损，且其尖端开始逐渐钝化；所述的钝化 的超研磨颗粒便无法深入地进入CMP抛光垫表面所需的深度，且当超研磨颗粒 尖端受磨损后，会使切割槽变得更宽。此磨损效应造成宽、稀疏且浅的表面粗 糙度，使用此种修整盘调整的CMP抛光垫无法有效地保留研磨浆，因此降低了 晶圆的抛光速率。在修整盘上的超研磨颗粒会持续磨损，直到它们被压入抛光 垫中，而非切割；并且切割效率低的修整盘会产生碎屑，且集结在CMP抛光垫 表面上，产生不均匀的抛光，且增加晶圆的刮痕。

有鉴于此，目前仍在寻找用于建构CMP抛光垫修整器盘的方法，以达到最 大的效能以及使用寿命。

发明内容

因此，本发明提供一种延长化学机械抛光修整器的有效使用寿命的方法， 以延长修整器寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种延长化学机械抛光垫修整器的使用寿命的方法，该化学机械抛光垫修 整器用于修整化学机械抛光垫，所述的修整器具有一基座以及复数设置在所述 的基座上的超研磨颗粒，其特征在于，所述的方法包括：

凭借所述的修整器修整所述的化学机械抛光垫；

凭借测量所述的抛光垫、修整器或其组合的机械性质而测定超研磨颗粒的 磨损(wear)；

凭借改变所述的抛光垫和修整器之间与超研磨颗粒的磨损有关的压力和机 体转速(RPM)而适应该机械性质测量值，以延长修整器寿命；

其中，该延长化学机械抛光垫修整器的使用寿命的方法还包括以一实质上 平行于所述的抛光垫的工作表面的方向振动至少一元件，该元件选自于抛光垫、 修整器、被所述的抛光垫抛光的晶圆或任何其组合，以使在抛光垫、修整器、 晶圆或其组合上的机械应力最小化。

其中：所述的测量的机械性质是选自于由以下所组成的群组：摩擦力、声 波放射性(acoustic emission)、温度、抛光垫反射性、抛光垫挠曲性(flexibility)、 抛光垫弹性(elasticity)及其组合。