化学机械抛光方法和制造半导体器件的方法与流程

于2017年9月28日在韩国知识产权局提交的标题为“chemicalmechanicalpolishingmethodandmethodforfabricatingsemiconductordevice”(化学机械抛光方法和制造半导体器件的方法)的韩国专利申请no.10-2017-0126440的全部内容以引用方式并入本文中。

本公开涉及化学机械抛光方法和制造半导体器件的方法，更具体地，涉及使用垫整修器的化学机械抛光方法和制造半导体器件的方法。

背景技术：

在使用化学机械抛光(cmp)设备的平坦化工艺中，抛光垫的轮廓对待抛光的晶片表面的平整度特性的影响大。因此，为了使用化学机械抛光设备平稳地执行晶片平坦化工艺，抛光垫的轮廓必须保持在适于该工艺的状态。

技术实现要素：

根据本公开的一些方面，提供了一种化学机械抛光方法，所述化学机械抛光方法包括：设置垫整修器，使得所述垫整修器包括底部和从所述底部的表面突出的多个顶端；调节所述多个顶端中的每个顶端的上表面的表面粗糙度；以及使用调节后的表面粗糙度来调节化学机械抛光的抛光速率。

根据本公开的一些方面，还提供了一种化学机械抛光方法，所述化学机械抛光方法包括：提供垫整修器，所述垫整修器包括底部和从所述底部的表面突出的多个顶端；确定每个顶端的上表面的最佳表面粗糙度；调节每个顶端的上表面的表面粗糙度，使得每个顶端的上表面具有最佳表面粗糙度；使用所述垫整修器对抛光垫执行整修；以及使用所述抛光垫对晶片进行抛光。

根据本公开的一些方面，还提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括：提供晶片；以及使用化学机械抛光方法对所述晶片进行抛光，其中，所述化学机械抛光方法包括：提供垫整修器，所述垫整修器包括底部和从所述底部的表面突出的多个顶端；调节每个顶端的上表面的表面粗糙度；以及使用顶端的上表面的调节后的表面粗糙度来调节化学机械抛光的抛光速率。

附图说明

通过参照附图详细描述示例性实施例，对于本领域的技术人员而言，特征将变得清楚，其中：

图1例示了根据本公开的一些实施例的化学机械抛光方法的流程图。

图2例示了根据本公开的一些实施例的垫整修器的示意性透视图。

图3a至图3d例示了图2的部分p的放大视图。

图4例示了沿着图2的线x-x’截取的截面图。

图5例示了图4的部分q的放大视图。

图6例示了根据本公开的一些实施例的提供垫整修器的示意图。

图7和图8例示了根据本公开的一些实施例的说明调节顶端的上表面的表面粗糙度的示意图。

图9例示了根据本公开的一些实施例的化学机械抛光方法的流程图。

图10例示了根据本公开的一些实施例的整修工艺的示意图。

图11例示了根据本公开的一些实施例的抛光晶片的示意图。

图12例示了根据本公开的一些实施例的化学机械抛光方法的流程图。

图13例示了根据本公开的一些实施例的确定最佳表面粗糙度的流程图。

图14例示了说明根据本公开的一些实施例的设置测试垫整修器的示图。

图15例示了说明本公开的一些实施例中的使用测得的抛光速率来确定最佳表面粗糙度的曲线图。

图16例示了说明本公开的一些实施例中的使用测得的抛光速率来确定最佳表面粗糙度的曲线图。

图17例示了说明根据本公开的一些实施例的制造半导体器件的方法的流程图。

具体实施方式

下文中，将参照图1至图11来描述根据本公开的一些实施例的化学机械抛光方法。

图1是说明根据本公开的一些实施例的化学机械抛光方法的流程图。图2是例示了根据本公开的一些实施例的垫整修器(padconditioner)的示意性透视图。图3a、图3b、图3c和图3d是图2的部分p的放大视图。图4是沿着图2的线x-x’截取的截面图。图5是图4的部分q的放大视图。图6是例示了根据本公开的一些实施例的提供垫整修器的示意图。

参照图1至图5，提供了包括多个顶端120的垫整修器100(s10)。如图2中例示的，垫整修器100可包括底部110和从底部110的表面突出的多个顶端120。

当从上方观察时，底部110可具有平坦形状。例如，底部110可以具有盘形。

底部110可包含具有高强度和高硬度的材料。例如，底部110可包括铁合金、硬质合金和陶瓷中的至少一种。例如，底部110可包括基于碳化钨(wc)的硬质合金，例如，碳化钨-钴(wc-co)、碳化钨-碳化钛-钴(wc-tic-co)和碳化钨-碳化钛-碳化钽-钴(wc-tic-tac-co)。例如，底部110可包括基于氮碳化钛(ticn)、碳化硼(b4c)和硼化钛(tib2)的硬质合金。例如，底部110可包括基于陶瓷的材料，基于陶瓷的材料包含例如氮化硅(si3n4)、硅(si)、氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)、氧化钛(tio2)、氧化锆(zrox)、氧化硅(sio2)、碳化硅(sic)、氮氧化硅(sioxny)、氮化钨(wnx)、氧化钨(wox)、类金刚石涂层(dlc)、氮化硼(bn)和氧化铬(cr2o3)中的至少一种。

多个顶端120可形成在底部110上。多个顶端120可形成为从底部110的表面突出。例如，如图4中例示的，多个顶端120可形成为从底部110的上表面向上突出。

多个顶端120可在底部110上彼此分隔开。另外，多个顶端120可重复地布置在底部110上。例如，多个顶端120可按网格或栅格的形式布置在底部110上，例如，多个顶端120可沿着两个不同的方向彼此等距地在底部110上布置成矩阵图案。

每个顶端120从底部110的表面突出并且可包括各种形状。下面，将参照图3a至图3d更详细地讨论顶端的不同形状。

例如，如图3a中所示，每个顶端120可具有截棱锥形状。因此，每个顶端120可具有多边形的上表面us。虽然在图3a中例示了顶端120的上表面us在俯视图中具有正方形形状，但是顶端120的上表面us在俯视图中可具有各种多边形形状，例如，长方形、五边形等。此外，顶端120的侧壁可以是倾斜的，例如，随着与底部110的距离增加，顶端120的侧壁的宽度可逐渐减小。例如，俯视图中顶端120的与底部110接触的下部部分的横截面面积可大于俯视图中顶端120的上表面us的面积。

在另一个示例中，如图3b中所示，每个顶端120可具有截棱锥形状。因此，每个顶端120可具有圆形的上表面us。虽然在图3b中例示了顶端120的上表面具有圆形形状，但是顶端120的上表面可具有椭圆形形状。另外，顶端120的侧壁可以是倾斜的。例如，俯视图中顶端120的与底部110接触的下部部分的横截面面积可大于俯视图中顶端120的上表面us的面积。

在又一个示例中，如图3c中所示，每个顶端120可具有棱柱形状。因此，每个顶端120可具有多边形的上表面us，而顶端120的例如整个的侧壁可基本垂直于底部110的上表面。俯视图中顶端120的与底部110接触的下部部分的横截面面积可基本等于俯视图中顶端120的上表面us的面积。

在再一个示例中，如图3d中所示，每个顶端120可具有圆柱形形状。因此，每个顶端120可具有圆形的上表面us，而顶端120的例如整个的侧壁可基本垂直于底部110的上表面。俯视图中顶端120的与底部110接触的下部部分的横截面面积可基本等于俯视图中顶端120的上表面us的面积。

参照图3a至图3d，每个顶端120的上表面us的宽度w可以为大约10μm至大约100μm。这里，顶端120的上表面us的宽度w意指上表面us的直径或其一个边的长度。例如，在图3a和图3c中，顶端120的上表面us的一个边的长度可以为大约10μm至大约100μm，例如，当上表面us在俯视图中具有矩形或五边形时，每个边的长度可为大约10μm至大约100μm。例如，在图3b和图3d中，顶端120的上表面us的直径可以为大约10μm至大约100μm，例如，当上表面us在俯视图中具有椭圆形横截面时，每个直径的长度可以为大约10μm至大约100μm。

每个顶端120的高度h可以为大约30μm至大约250μm。这里，顶端120的高度h意指从底部110的上表面沿着与底部110的上表面垂直的方向到顶端120的上表面us的距离。例如，在图3a至图3d中，从底部110的上表面到顶端120的上表面us的距离可以为大约30μm至大约250μm。

如图5中所示，每个顶端120可包括突起122和切割部分124。例如，图3a至图3d中例示的每个顶端120反映了其上具有切割部分124的突起122的示意性表示，例如，切割部分124可在突起上共形从而遵循突起122的轮廓，所以高度h表示具有切割部分124的突起122的总高度，并且宽度w表示具有切割部分124的突起122的上表面us的总宽度。

每个顶端120的突起122可形成为从底部110的表面突出。也就是说，多个突起122可形成在底部110上。

多个突起122可在底部110上彼此分隔开。另外，多个突起122可重复地布置在底部110上。例如，多个突起122可按网格或栅格的形式布置在底部110上。虽然在图5中例示了多个突起122具有相同的高度，但是多个突起122可具有不同的高度。

例如，通过对底部110进行加工，形成顶端120的突起122。例如，可通过蚀刻底部110的一部分(例如，通过机械处理、激光处理或蚀刻)来形成多个突起122。在这种情况下，顶端120的突起122可包括与底部110相同的材料。

顶端120的切割部分124可形成在底部110和突起122上。例如，切割部分124可沿着底部110的表面和突起122的表面的轮廓形成，例如，切割部分124可共形地形成在突起122的表面上以及底部110的表面上，以在底部110上遵循突起122的轮廓。因此，切割部分124可覆盖底部110的上表面、突起122的侧壁和突起122的上表面。

切割部分124可包括例如化学气相沉积(cvd)金刚石。例如，可通过使用金刚石涂覆设备对底部110和突起122执行金刚石涂覆工艺来形成切割部分124。在图6中例示了金刚石涂覆设备的示例。

参照图6，根据一些实施例的金刚石涂覆设备可包括腔室10、第一电极20a、第二电极20b、电源30、气体供应管40和气体排放管50。

腔室10可提供在其中执行金刚石涂覆工艺的空间。腔室10可保持在真空或低压状态下，但是不限于此。

与腔室10连接的气体供应管40可将气体注入腔室10中。例如，气体供应管40可将含有碳的气体(例如，ch4)注入腔室10中。与腔室10连接的气体排放管50可将在金刚石涂覆工艺期间产生的气体排放到腔室10之外。

电源30可向气体供应管40所供应的气体施加能量。因此，气体供应管40所供应的气体可以产生例如等离子体。例如，电源30可与第一电极20a和第二电极20b连接，以在第一电极20a和第二电极20b之间形成电场。电源30可以是交流(ac)电源，但是不限于此，例如，可以是直流(dc)电源。在电源30的作用下，可在腔室10中形成含有碳的原子或离子(例如，含碳自由基)。

含碳的原子或离子可沉积在垫整修器100的底部110和突起122上，以形成切割部分124，例如，含碳的原子或离子可沉积在垫整修器100的底部110和突起122的所有暴露表面上。因此，在底部110和突起122上，可例如连续地形成含有cvd金刚石的切割部分124。

通过金刚石涂覆工艺形成的切割部分124的表面可具有细小的不规则，例如，不平坦。不平坦度被称为表面粗糙度。因此，如图5中所示，每个顶端120的上表面us可具有由切割部分124的顶表面中的不规则限定的特定表面粗糙度(图5的虚线框中的放大部分r)。

再次参照图1，一旦如先前参照图2至图6描述地提供了垫整修器100，则调节垫整修器100中的每个顶端120的上表面us的表面粗糙度(s20)。换句话讲，调节每个顶端120中的切割部分124的表面粗糙度。可按各种方式来执行调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度。

在一些实施例中，图1中的调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度的操作s20可以与提供垫整修器100的操作s10在同一时间(例如，同时地)执行。也就是说，例如，可在垫整修器100的每个顶端120中形成切割部分124期间执行调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度。

例如，调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度的操作s20可包括调节金刚石涂覆工艺的工艺条件。如以上参照图6描述的，提供垫整修器100的操作s10可包括使用金刚石涂覆工艺在突起122上形成切割部分124。在这种情况下，可通过调节金刚石涂覆工艺的工艺条件，在突起122上形成切割部分124期间调节切割部分124的表面粗糙度。

例如，可通过调节气体供应管40所注入的空气的化学计量、电源30所施加的能量的量、腔室10中的沉积温度、腔室10中的沉积压力和沉积时间来调节切割部分124的表面粗糙度。因此，可调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度。

在一些实施例中，图1中的调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度的操作s20可在完成提供垫整修器100的操作s10之后执行。也就是说，例如，调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度可包括：在完成在垫整修器100的突起122上形成切割部分124之后，减小每个顶端120的上表面us的表面粗糙度。将参照图7和图8对此进行更详细的描述。

图7和图8是说明根据本公开的一些实施例的调节顶端120的上表面的表面粗糙度的示意图。例如，调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度可包括对每个顶端120的上表面执行修整工艺。例如，可使用垫整修器修整设备200对每个顶端120的上表面执行修整(dressing)工艺。

参照图7，根据一些实施例的垫整修器修整设备200可包括修整转台210、修整垫220和修整浆料供应单元230。

修整转台210可提供在其中安装修整垫220的空间。另外，在执行修整的同时，修整转台210可旋转。

修整垫220可设置在修整转台210上。修整垫220可具有例如盘形状，但是不限于此。修整垫220可包括例如具有耐磨性的聚合物。例如，修整垫220可包括在无纺布中浸渍有聚氨酯的垫。无纺布可包括聚酯纤维。或者，修整垫220可包括在可压缩聚氨酯基板上涂覆有多孔聚氨酯层的垫。

修整浆料供应单元230可将修整浆料240供应到修整垫220上。例如，修整浆料供应单元230可使用喷嘴将修整浆料240供应到修整垫220上。

修整浆料240可包括含有研磨剂的化学溶液。研磨剂可包括具有高机械硬度和高强度的材料。例如，研磨剂可包括二氧化硅、氧化铝和二氧化铈中的至少一种。化学溶液可包括例如去离子水、表面活性剂、分散剂和氧化剂中的至少一种。通过将研磨剂分散在化学溶液中，可使修整浆料240以悬浮状态存在。

参照图8，可对垫整修器100执行修整工艺。可将垫整修器100提供在修整垫220的上表面上。例如，可通过垫整修器保持器250将垫整修器100设置在修整垫220上，例如，所以垫整修器100的顶端120可面对修整垫220。垫整修器保持器250可例如以真空吸附方式来保持垫整修器100，但是不限于此。虽然未示出，但是可使用气压缸或液压缸将垫整修器保持器250上下移动。垫整修器保持器250上下移动，以向垫整修器100施加压力，从而可使垫整修器100例如借助顶端120与修整垫220紧密接触。

在修整工艺期间，修整转台210或垫整修器保持器250可旋转。例如，修整转台210和垫整修器保持器250可沿相反方向旋转。然而，本公开不限于此。例如，垫整修器保持器250可在修整转台210停止(例如，静止)的同时旋转。在另一个示例中，垫整修器保持器250可在修整转台210旋转的同时停止。

可在垫整修器100和修整垫220之间供应修整浆料240。可通过利用垫整修器100和修整垫220之间的机械接触进行的机械作用和使用修整浆料240进行的化学作用，对垫整修器100的表面执行修整工艺，例如，可在垫整修器100的顶端120和修整垫220之间执行修整工艺的机械作用和化学作用。因此，可减小每个顶端120的上表面us(即(与修整垫220接触的)每个顶端120中的切割部分124)的表面粗糙度。

再次参照图1，在调节垫整修器100中的每个顶端120的上表面us的表面粗糙度之后(s20)，使用调节后的顶端120的上表面us的表面粗糙度来调节化学机械抛光的抛光速率(s30)。下文中，将参照图9至图11详细描述调节化学机械抛光的抛光速率的操作s30。

图9是说明根据本公开的一些实施例的化学机械抛光方法的流程图。图10是说明根据本公开的一些实施例的执行整修(conditioning)工艺的示意图。图11是说明根据本公开的一些实施例的对晶片进行抛光的示意图。

参照图9，调节垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度(s22)。由于调节垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度的操作s22与先前描述的图1中的操作s20基本相同，因此下面将省略对其的详细描述。

接下来，参照图9和图10，使用垫整修器100对抛光垫320执行整修工艺(s32)。例如，对抛光垫320执行整修工艺，以根据垫整修器100的顶端120的表面粗糙度来调节抛光垫320的表面。

抛光垫320可设置在修整转台310上。在整修工艺期间，抛光转台310可旋转。抛光垫320可具有例如盘形，但是不限于此。抛光垫320可包括但不限于例如聚氨酯垫。

垫整修器保持器250可上下移动，以向垫整修器100施加压力，从而可使垫整修器100例如借助顶端120与抛光垫320紧密接触。另外，在整修工艺期间，修整转台310或垫整修器保持器250可旋转。例如，抛光转台310和垫整修器保持器250可沿相反方向旋转。然而，本公开不限于此。例如，垫整修器保持器250可在抛光转台310停止的同时旋转。在另一个示例中，垫整修器保持器250可在抛光转台310旋转的同时停止。

因此，可对抛光垫320执行整修工艺。在连续晶片抛光工艺中，抛光垫320会因浆料或异物而受损。结果，抛光垫320的轮廓会变成与其初始状态不同的状态。为了将改变后的抛光垫320返回到其初始状态，可使用垫整修器100对抛光垫320执行整修工艺。

整修工艺可通过以上参照图7和8描述的修整工艺离位地执行，但是不限于此。在一些实施例中，整修工艺和修整工艺可原位地执行。

此时，可使用顶端120的上表面us的调节后的表面粗糙度来调节抛光垫320的表面粗糙度。也就是说，可根据在操作(s22)中获得的垫整修器100的顶端120的上表面us的调节后的表面粗糙度，在操作(s32)中调节抛光垫320的表面粗糙度。例如，通过在操作(s22)中增大顶端120的上表面us的表面粗糙度，在操作(s32)中由垫整修器100(借助顶端120)整修的抛光垫320的表面粗糙度也会增大。在另一个示例中，通过在操作(s22)中减小顶端120的上表面us的表面粗糙度，在操作(s32)中由垫整修器100(借助顶端120)整修的抛光垫320的表面粗糙度也会减小。

参照图9和图11，一旦完成了根据垫整修器100的顶端120对抛光垫320的整修，就可使用整修后的抛光垫320来抛光晶片wf(s34)。

可以将晶片wf设置到抛光垫320的上表面上。例如，可通过抛光头410将晶片wf设置到抛光垫320上。抛光头410可以例如以真空吸附方式保持晶片wf，但是不限于此。例如，抛光头410可使用气压缸或液压缸而上下移动。抛光头410可在垂直方向上移动并且向晶片wf施加压力，从而可使晶片wf与抛光垫320紧密接触。

在晶片wf的抛光工艺中，抛光转台310或抛光头410可旋转。例如，抛光转台310和抛光头410可沿相反方向旋转。然而，本公开不限于此。例如，抛光头410可在抛光转台310停止的同时旋转。在另一个示例中，抛光头410可在抛光转台310旋转的同时停止。

抛光浆料供应单元510可将抛光浆料520供应到晶片wf和抛光垫320之间。例如，抛光浆料供应单元510可使用喷嘴将抛光浆料520供应到晶片wf和抛光垫320之间。

抛光浆料520可包括含有研磨剂的化学溶液。例如，研磨剂可包括二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、氧化钡、氧化锗、氧化锰和氧化镁中的至少一种。化学溶液可包括例如氧化剂、羟化剂、研磨剂、表面活性剂、分散剂和其他催化剂。

通过利用晶片wf和抛光垫220之间的机械接触进行的机械作用和利用抛光浆料240进行的化学作用，可对晶片wf执行化学机械抛光。此时，可通过使用抛光垫320的调节后的表面粗糙度，来调节化学机械抛光的抛光速率，其中抛光垫320的表面粗糙度是按照垫整修器100的调节后的顶端120被调节的。也就是说，可通过调节抛光垫320的表面粗糙度，来调节晶片wf的化学机械抛光的抛光速率，其中，抛光垫320的表面粗糙度又是通过调节垫整修器100的顶端120的上表面us来调节的(s22)。

如上所述，还可分别通过增大或减小垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度，来增大或减小抛光垫320的表面粗糙度。通过增大或减小抛光垫320的表面粗糙度，可借助抛光垫320来调节晶片wf的化学机械抛光的抛光速率。

换句话讲，根据一些实施例的化学机械抛光方法调节垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度，借此来调节抛光垫320的表面粗糙度。然后，根据所期望的工艺，例如，按照所期望的工艺规范(例如，所使用的研磨剂的类型)，使用(按照调节后的顶端120)具有调节后的表面粗糙度的抛光垫320来调节晶片wf的化学机械抛光的抛光速率。因此，根据一些实施例的化学机械抛光方法可实现针对每个工艺的优化且稳定的抛光速率。

图12是说明根据本公开的一些实施例的化学机械抛光方法的流程图。图13是例示了根据本公开的一些实施例的确定最佳表面粗糙度的流程图。图14是说明根据本公开的一些实施例的提供测试垫整修器的示图。为了便于描述，将只简要地说明或省略与参照图1至图11的描述类似的重复描述。

参照图12，确定最佳表面粗糙度(s40)。可在调节垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度(s22′)之前，执行确定最佳表面粗糙度的操作s40。

详细地，参照图13，确定最佳表面粗糙度的操作s40可包括：提供包括测试顶端的测试垫整修器(s42)；在改变测试顶端的上表面的表面粗糙度的同时测量化学机械抛光的抛光速率(s44)；以及使用测得的抛光速率来确定最佳表面粗糙度(s46)。

测试垫整修器可以是用于确定最佳表面粗糙度的实验垫整修器。也就是说，提供包括测试顶端的测试垫整修器的操作s42可类似于图1中的提供包括多个顶端120的垫整修器100的操作s10。

在改变测试顶端的上表面的表面粗糙度的同时测量化学机械抛光的抛光速率的操作s44可包括：提供多个测试垫整修器以及使用它们中的每个来测量化学机械抛光的抛光速率。关于图14来详细描述测量多个测试垫整修器的化学机械抛光的抛光速率。

例如，可提供多个测试垫整修器，它们各自包括具有表面粗糙度不同的上表面的测试顶端。例如，参照图14，可提供第一测试垫整修器100t1、第二测试垫整修器100t2和第三测试垫整修器100t3，它们各自包括具有表面粗糙度不同的上表面的测试顶端。图14例示了提供了三个测试垫整修器，但是本公开不限于此，例如，可提供三个或更多个测试垫整修器。

参照图14，提供第一测试垫整修器100t1、第二测试垫整修器100t2和第三测试垫整修器100t3可利用图1中的操作s20，即，图1中的调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度。例如，通过调节金刚石涂覆工艺的工艺条件，可提供多个测试垫整修器，它们各自包括具有表面粗糙度不同的上表面的测试顶端，例如，可调节图14的第一垫整修器至第三垫整修器中的金刚石涂覆工艺的工艺条件，以调节测试顶端的表面粗糙度。在另一个示例中，通过调节测试垫整修器的修整程度，可提供多个测试垫整修器，它们各自包括具有表面粗糙度不同的上表面的测试顶端，例如，可调节图14的第一垫整修器至第三垫整修器的修整程度，以调节测试顶端的表面粗糙度。

使用多个测试垫整修器测量化学机械抛光的抛光速率可类似于参照图9至图11描述的内容。例如，可使用第一测试垫整修器100t1、第二测试垫整修器100t2和第三测试垫整修器100t3中的每个，对抛光垫320执行整修工艺。然后，可使用经过整修工艺的抛光垫320对晶片wf进行抛光，例如，可使用经过借助第一测试垫整修器100t1至第三测试调节器100t3进行的整修工艺的抛光垫320对不同的晶片wf进行抛光。然后，可例如按照不同的表面粗糙度和浆料组成来测量使用第一测试垫整修器100t1、第二测试垫整修器100t2和第三测试垫整修器100t3中的每个进行的化学机械抛光的抛光速率。因此，可在改变测试顶端的上表面的表面粗糙度的同时，测量化学机械抛光的抛光速率。

再次参照图13，使用测得的抛光速率来确定最佳表面粗糙度(s46)。这里，最佳表面粗糙度是指提供了根据工艺所需的抛光速率的、垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度。例如，在测试具有不同的表面粗糙度和浆料组成的第一测试垫整修器100t1、第二测试垫整修器100t2和第三测试垫整修器100t3之后，可按照测量结果来确定最佳表面粗糙度，例如，如将参照图15至图16更详细描述的。

图15是说明本公开的一些实施例中的使用测得的抛光速率来确定最佳表面粗糙度的曲线图。作为参考，图15是示出在使用含有二氧化铈研磨剂的抛光浆料520的化学机械抛光方法中、根据顶端120的上表面us的表面粗糙度变化的抛光速率变化的曲线图。在图15中，顶端120的上表面us的表面粗糙度是通过测量平台结构表面的润滑性评估参数当中的突出峰高(rpk)而获得的。

参照图15，可看到，在根据一些实施例的化学机械抛光方法中，随着顶端120的上表面us的表面粗糙度减小，抛光速率提高。也就是说，在使用含有二氧化铈研磨剂的抛光浆料520的化学机械抛光方法中，抛光垫320的表面粗糙度的减小可使抛光速率提高。要理解，这是由于对晶片wf进行抛光的二氧化铈研磨剂的特性导致的。二氧化铈研磨剂可与晶片wf的氧化物膜形成si-o-ce键，以去除块形式的晶片wf的氧化物。因此，在使用二氧化铈研磨剂的化学机械抛光方法中，随着抛光垫320和晶片wf之间的接触面积增大，抛光速率趋向于增大。也就是说，在一些实施例中，通过减小顶端120的上表面us的表面粗糙度，可减小抛光垫320的表面粗糙度，由此提高抛光速率。

在一些实施例中，使用如图15中的曲线图，可确定，提供根据工艺所需的抛光速率的表面粗糙度是最佳表面粗糙度。例如，当需要高抛光速率时，大约0.16μm或更小的表面粗糙度可被确定为最佳表面粗糙度。

另外，在根据一些实施例的化学机械抛光方法中，提供稳定的抛光速率的表面粗糙度可以被确定为最佳表面粗糙度。如图15中所示，可看到，当顶端120的上表面us的表面粗糙度在特定水平以下时，抛光速率的变化不大。例如，可看到，当顶端120的上表面us的表面粗糙度为大约0.04μm至大约0.16μm时，抛光速率的变化不大，例如，是可忽略的。因此，大约0.04μm至大约0.16μm(例如，大约0.04μm至大约0.1μm)的表面粗糙度可以被确定为最佳表面粗糙度。

图16是本公开的一些实施例中的使用测得的抛光速率来确定最佳表面粗糙度的曲线图。作为参考，图16是示出在使用含有二氧化硅研磨剂(与图15中的二氧化铈研磨剂形成对照)的抛光浆料520的化学机械抛光方法中根据顶端120的上表面us的表面粗糙度变化的抛光速率变化的曲线图。如图15中一样，在图16中，顶端120的上表面us的表面粗糙度是通过测量平台结构表面的润滑性评估参数当中的突出峰高(rpk)而获得的。

参照图16，可看到，在根据一些实施例的化学机械抛光方法中，随着顶端120的上表面us的表面粗糙度增大，抛光速率提高。也就是说，在使用含有二氧化硅研磨剂的抛光浆料520的化学机械抛光方法中，抛光垫320的表面粗糙度增大可提高抛光速率。要理解，这是由于对晶片wf进行抛光的二氧化硅研磨剂的特性导致的。含有二氧化硅研磨剂的抛光浆料520可通过水合反应而溶解晶片的氧化物。因此，在使用二氧化硅研磨剂的化学机械抛光方法中，因为抛光垫320具有粗糙表面并且浆料可更容易地流动，所以抛光速率趋于增加。也就是说，在一些实施例中，通过增大顶端120的上表面us的表面粗糙度，可增大抛光垫320的表面粗糙度，由此提高抛光速率。

在一些实施例中，使用如图16中的曲线图，提供根据该工艺所需的抛光速率的表面粗糙度可以被确定为最佳表面粗糙度。例如，当需要高抛光速率时，大约0.25μm或更大的表面粗糙度可以被确定为最佳表面粗糙度。

另外，在根据一些实施例的化学机械抛光方法中，提供稳定的抛光速率的表面粗糙度可以被确定为最佳表面粗糙度。如图16中所示，可看到，当顶端120的上表面us的表面粗糙度在特定水平以上时，抛光速率的变化不大。例如，可看到，当顶端120的上表面us的表面粗糙度是大约0.25μm或更大时，抛光速率的变化不大，例如，是可忽略的。因此，大约0.25μm或更大(例如，大约0.25μm至大约0.5μm)的表面粗糙度可以被确定为最佳表面粗糙度。

再次参照图12，一旦例如借助如图15至图16中的实验结果按照测试垫整修器确定了最佳表面粗糙度(s40)，就按照在操作(s40)中确定的结果来调节垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度(s22′)。调节垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度可包括形成多个顶端120，使得顶端120的上表面us具有所确定出的最佳表面粗糙度，例如，如根据图13中的操作s42至s46中测试的多个顶端所确定的最佳表面粗糙度。

形成具有所确定的最佳表面粗糙度的多个顶端120可按照图1中的操作s20(即，图1中的调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度)来执行。例如，可调节金刚石涂覆工艺的工艺条件，以形成具有所确定的最佳表面粗糙度的多个顶端120。在另一个示例中，通过调节测试垫整修器的修整程度，可形成具有所确定的最佳表面粗糙度的多个顶端120。

例如，调节垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度可包括形成多个顶端120，使得顶端120的上表面us的表面粗糙度为大约0.01μm至大约0.16μm。在另一个示例，调节垫整修器100的顶端120的上表面us的表面粗糙度可包括形成多个顶端120，使得顶端120的上表面us的表面粗糙度为0.25μm至大约0.5μm，例如，大约0.3μm至大约0.5μm。

然后，使用垫整修器100对抛光垫320执行整修工艺(s32′)。根据一些实施例，包括具有最佳表面粗糙度的多个顶端120的垫整修器100可形成(例如，调节)根据工艺所需的抛光垫320的表面粗糙度。另外，根据一些实施例，包括具有最佳表面粗糙度的多个顶端120的垫整修器100可形成(例如，调节)抛光垫320的表面粗糙度，以实现稳定的抛光速率，例如，无论使用时间如何都稳定的抛光速率。

然后，使用抛光垫320对晶片wf进行抛光(s34')。具有根据工艺所需的表面粗糙度的抛光垫320可提供根据工艺所需的化学机械抛光的抛光速率。因此，根据一些实施例的化学机械抛光方法可实现例如按照浆料类型的针对每个工艺的优化的抛光速率。另外，根据一些实施例的化学机械抛光方法可实现稳定的抛光速率，例如，根据由测试顶端确定的最佳表面粗糙度来实现稳定的抛光速率。

图17是说明根据本公开的一些实施例的制造半导体器件的方法的流程图。为了便于描述，将只简要地说明或省略与参照图1至图16的描述类似的重复描述。

参照图17，提供晶片wf(s100)。如以上参照图11描述的，可将晶片wf提供到抛光垫320上。

然后，使用根据一些实施例的化学机械抛光方法对晶片进行抛光(s200)。例如，可提供包括多个顶端120的垫整修器100(图1的s10)。然后，可调节每个顶端120的上表面us的表面粗糙度(图1中的s20)。然后，可调节化学机械抛光的抛光速率(图1中的s30)。调节化学机械抛光的抛光速率的操作s30可包括使用垫整修器100对抛光垫320执行整修工艺(图9中的s32)以及使用抛光垫320对晶片wf进行抛光(图9中的s34)。

因此，可以提供针对每个工艺实现了优化的抛光速率的制造半导体器件的方法。另外，可以提供实现了稳定的抛光速率的制造半导体器件的方法。

通过总结和回顾，在连续的晶片平坦化工艺中，cmp设备的抛光垫会因浆料或异物而受损。结果，抛光垫的轮廓会变成与其初始状态不同的状态，这使晶片平坦化工艺的稳定性劣化。因此，为了使用cmp设备连续地执行晶片平坦化工艺，需要的是能够稳定地保持抛光垫的轮廓的各种类型的垫整修器和使用垫整修器的化学机械抛光方法。

因此，实施例的各方面提供了制造半导体器件的方法，该方法使用能够针对每个工艺实现优化的抛光速率的化学机械抛光方法。实施例的各方面还提供了能够通过调节垫整修器的表面粗糙度来针对每个工艺实现优化的抛光速率的化学机械抛光方法。

本文中已经公开了示例实施例，虽然采用了具体术语，但具体术语只是以一般的和描述性的意义来使用和解释，而非出于限制目的。在一些情形下，自提交本申请之日起，对于本领域普通技术人员而言将清楚的是，结合特定实施例描述的特征、特性和/或元件可单独使用或者与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用，除非另外明确指示。因此，本领域的技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求所阐述的本发明的精神和范围的情况下，可进行形式和细节上的各种改变。