[发明专利]用于护理研磨垫的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨垫的护理方法和设备，特别是涉及一种护理用于研磨例如半导体晶片的基板所用的研磨垫的表面的方法和设备。

背景技术

近年来，高集成度和高密度的半导体器件需要较小的布线模式或连接方式，和较多的互连层（interconnection layer）。在较小的电路中的多层互连导致了较多的步骤，这些步骤会使靠下的互连层的表面发生变形。互连层的数目的增加使薄膜敷层的性能（阶梯覆盖）在整个阶梯构造的薄膜上都不佳。因此，更好的多层互连必须改善阶梯覆盖并且使表面具有更适当的平面化。进一步，因为使用小型化的光刻工艺的光刻光学系统的聚焦深度较小，半导体器件的表面必须被平面化，以便半导体器件的表面上的不规则的阶梯将会在聚焦深度的范围里。

因此，在半导体器件的制造工艺中，使半导体器件的表面的平面化变得越来越重要。一个最重要的平面化技术是化学机械研磨（CMP）。因此，有一种用于使半导体晶片的表面平面化的化学机械研磨设备在使用。在该化学机械研磨设备中，含有例如二氧化铈（CeO₂）的微粒的研磨液体被供应到研磨垫上，例如半导体晶片的基板与研磨垫滑动接触，以便研磨基板。

用于执行以上CMP处理的研磨设备包括研磨台和用于保持例如半导体晶片的基板的基板保持装置，该研磨台具有研磨垫，该基板保持装置被称为顶环或研磨头。通过使用这样的研磨设备，在通过基板保持装置施加的预定压力下，基板被保持或被按压抵住研磨垫，从而对基板上的绝缘薄膜或金属薄膜进行研磨。

在一个或多个基板被研磨后，在研磨液体中的微粒或脱离基板的颗粒被附接到研磨垫的表面，导致研磨垫的特性改变和使研磨性能退化。因此，因为基板被相同的研磨垫重复地研磨，所以导致了研磨率被降低和不均匀的研磨动作。因此，需要执行对研磨垫的护理（也称为修整）以使被劣化的研磨垫的表面再生。

用于执行对研磨垫的护理（修整）的护理设备（修整设备）大致具有可摇摆的臂和被固定到臂的前端的修整器，如日本平开专利公报No.2002—200552所述。为了利用护理设备执行护理，当修整器（dresser）通过臂而在研磨垫的径向上震动，并绕着其的轴线旋转时，修整器被按压抵靠位于旋转的研磨台上的研磨垫以除去附着于研磨垫上的微粒和脱落的微粒，并使研磨垫得以平整和修整。通常，具有与垫表面接触、且其上电沉积有金刚石颗粒的表面（修整表面）的修整器被使用。

在传统的护理设备（修整设备）中，在修整器在研磨垫的径向上振动的情况中，为了让研磨垫的使用寿命最大化，修整器的振动速度被调整，以便整个表面被均匀地修整，而且研磨垫被磨平。

发明内容

本发明人通过使用研磨垫重复执行研磨基板的实验，该研磨垫通过修整器护理（修整），而该修整器的振动速度被调整到使每一个研磨垫能够被磨平。因此，本发明人知道，因为研磨压力、研磨台和顶环各自的转速和研磨垫的表面中的凹槽或孔的形状之间的关系，被供应到基板的中心部分的研磨液体（浆液（slurry））的供应量较少，因此在基板的整个表面上的研磨率不可能均匀。

尤其是，在二氧化铈CMP处理中，被称为穿孔垫的研磨垫在其表面具有许多小孔，当含有以二氧化铈（CeO₂）为微粒的研磨液体被供应到研磨垫上时，该研磨垫被使用，基板被研磨，在通过以大于等于400hPa的较大压强抵靠研磨垫而按压基板以研磨基板的高压研磨的情况下，研磨液体（浆液）很难进入基板的正被研磨的表面的中心部分。因此，大量研磨液体（浆液）变得稀少，使正被研磨的基板的表面的中心部分的研磨率降低，导致整个基板的研磨率不均匀。

进一步，因为当位于基板上的具有相对大的厚度的绝缘薄膜或金属薄膜被移去，当需要长时间的研磨，由于研磨垫的表面的温升，二氧化铈微粒的研磨性能被降低，和由于研磨垫的表面状态的改变，研磨液体（浆液）的供应量随着时间降低。

鉴于以上情形，提供了本发明。本发明的目标是提供一种研磨垫的护理方法和护理设备，其能够防止例如半导体晶片的正被研磨的基板的表面的中心部分的研磨率降低，并能够使基板的正被研磨的表面在整个表面上均匀地平面化。

为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种护理研磨台上的研磨垫的方法，研磨垫用于通过与形成在基板的表面上的薄膜接触而研磨薄膜，该方法包括：使修整器接触研磨垫；和通过在研磨垫的中心部分和研磨垫的外周部分之间移动修整器来护理研磨垫；其中，修整器在研磨垫的预定区域中的移动速度高于修整器在研磨垫的预定区域中的标准移动速度。