专利名称：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
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。
背景技术：
在化学机械研磨工艺中，化学机械研磨金刚石修整工具(diamond dresser)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。金刚石修整器的修整能力是化学机械研磨工艺的一个关键参数。金刚石修整器的修整能力会影响到去除率、终点检查、以及研磨垫使用寿命。在使用或测试一种金刚石修整器时，监控和识别其修整能力对于化学机械研磨制程工程师去控制工艺参数和研磨垫的使用寿命都非常重要。由此，在现有技术中，通过对量测被修整器修整后的研磨垫的厚度变化来推算修整器的切削能力，这种切削能力可间接表征该修整器的修整能力。更具体地说，在现有技术中，利用公式“修整工具切削速率=(研磨垫初始厚度-研磨垫剩余厚度)/研磨垫寿命”计算修整工具切割速率。但是，这样计算出来的切削能力在很多情况下与该修整器的使用过程中的实际表现并不完全匹配，所以根据上述计算识别出来的金刚石修整器的修整能力并不能精确地表示实际的金刚石修整器的修整能力。
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，提供一种能够精确地表示实际的金刚石修整器的修整能力的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。由此，本发明提供了一种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，其包括在利用金刚石修整器对所述化学机械研磨设备的研磨垫进行一次修整后，利用所述化学机械研磨设备对多片硅片进行连续的研磨；测量所述多片硅片的研磨速度，并得出所述多片硅片速度变化的趋势线；此后，根据所得到的趋势线识别金刚石修整器的修整能力。根据本发明的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能够快速地精确地表示实际的金刚石修整器的修整能力。优选地，化学机械研磨设备包括研磨垫、修整部件，以及研磨头。进一步优选地，所述研磨垫是高分子多孔材质的软垫，其上面刻有沟槽，便于研磨液的分布；在研磨时，硅片背面加压，正面接触研磨垫进行研磨。进一步优选地，修整部件是镶嵌有人工金刚石修整器的不锈钢圆盘，用于对所述研磨垫进行表面清理作用。进一步优选地，所述研磨头用于固定硅片，并对硅片背面施压。
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示意性地示出了硅片的研磨速度与硅片研磨速度变化的趋势线。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。
具体实施例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。参见图1，化学机械研磨设备包括研磨垫1、研磨部件2，以及研磨头3。其中，研磨垫1具体地说例如是高分子多孔材质的软垫，其上面刻有沟槽，便于研磨液的分布；在研磨时，硅片背面加压，正面接触研磨垫进行研磨。修整部件2例如是镶嵌有人工金刚石的不锈钢圆盘，主要作用是对研磨垫进行表面清理作用。研磨部件2主要由金刚石修整器组成。研磨头3主要用于固定硅片，并对硅片背面施压。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。在现有技术的金刚石修整器的修整能力识别方法中，研磨垫1每研磨一片硅片， 修整部件2中的金刚石修整器都要对研磨垫进行一次修整处理，这样来保持研磨垫新鲜的表面，从而维持稳定的研磨速度和平坦度。这样，不仅浪费时间，使得成本很高，而且更重要的是不能精确地表示实际的金刚石修整器的修整能力。与现有技术的金刚石修整器的修整能力识别方法不同的是，本发明实施例所采用的方法是对研磨垫1仅仅总的进行一次修整，然后对多片硅片进行连续的研磨，通过测量这些硅片的研磨速度，得出这些硅片速度变化的趋势线；即，在对多个硅片进行连续的研磨的过程中，肯定存在一个速度下降的“趋势”，这个趋势就表明了对研磨垫一次修整后，研磨垫新鲜表面的稳定时间，也就反应出了修整器的修整能力。更具体地说，在根据本发明实施例的化学机械研磨设备中的金刚石修整器的修整
4能力识别方法中，在利用金刚石修整器对化学机械研磨设备的研磨垫1进行一次修整后， 对多片硅片进行连续的研磨；并测量这些硅片的研磨速度，得出这些硅片速度变化的趋势线；此后，根据所得到的趋势线识别金刚石修整器的修整能力。由此，根据本发明实施例的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能够快速地精确地表示实际的金刚石修整器的修整能力。出于示例的目的，图2示意性地示出了硅片的研磨速度与硅片研磨速度变化的趋势线。其中，横坐标表示硅片数量，纵坐标表示去除速度。图2中的三条曲线Dresser A、Dresser B、以及Dresser C代表三种不同金刚石修整器一次修整之后，对多片硅片进行连续的研磨，通过测量这些硅片的研磨速度(即去除速度)，得出这些硅片研磨速度变化的趋势线。如图2所示，针对曲线Dresser A(趋势线)的金刚石修整器在第10个硅片处理之后去除速率突然急速下降；针对曲线Dresser B (趋势线)的金刚石修整器对第8个硅片的去除速度突然下降，随后对第9个硅片的去除速度又突然回升，并紧接着又快速下降；针对曲线Dresser C(趋势线)的金刚石修整器的去除速度基本上缓慢地下降。由此，可以识别出，针对曲线Dresser A(趋势线)的金刚石修整器对研磨垫1的修整能力会在一个稳定的处理期(维持研磨垫新鲜表面的稳定时间)后突然下降；针对曲线Dresser B (趋势线)的金刚石修整器对研磨垫1使研磨垫新鲜表面不稳定，由此其修整能力会有较大的波动；而针对曲线Dresser C (趋势线)的金刚石修整器使研磨垫新鲜表面逐渐不新鲜，其对研磨垫1的修整能力缓慢下降。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。
权利要求
1.一种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，其特征在于包括 在利用金刚石修整器对所述化学机械研磨设备的研磨垫进行一次修整后，利用所述化学机械研磨设备对多片硅片进行连续的研磨；测量所述多片硅片的研磨速度，并得出所述多片硅片速度变化的趋势线；此后，根据所得到的趋势线识别金刚石修整器的修整能力。
2.根据权利要求1所述的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， 其特征在于，化学机械研磨设备包括研磨垫、修整部件，以及研磨头。
3.根据权利要求2所述的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， 其特征在于，所述研磨垫是高分子多孔材质的软垫，其上面刻有沟槽，便于研磨液的分布； 在研磨时，硅片背面加压，正面接触研磨垫进行研磨。
4.根据权利要求2所述的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， 其特征在于，修整部件是镶嵌有人工金刚石修整器的不锈钢圆盘，用于对所述研磨垫进行表面清理作用。
5.根据权利要求2所述的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， 其特征在于，所述研磨头用于固定硅片，并对硅片背面施压。
全文摘要
根据本发明的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包括在利用金刚石修整器对所述化学机械研磨设备的研磨垫进行一次修整后，利用所述化学机械研磨设备对多片硅片进行连续的研磨；测量所述多片硅片的研磨速度，并得出所述多片硅片速度变化的趋势线；此后，根据所得到的趋势线识别金刚石修整器的修整能力。根据本发明的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能够快速地精确地表示实际的金刚石修整器的修整能力。
文档编号B24B49/18GK102501174SQ20111034206
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者张泽松, 李协吉, 李志国, 石强, 程君 申请人:上海宏力半导体制造有限公司