[发明专利]研磨垫修整方法、研磨垫修整装置及化学机械研磨设备

说明书

技术领域

本发明涉及研磨垫修整方法、研磨垫修整装置及化学机械研磨设备，属于研磨垫修整技术领域。

背景技术

在化学机械研磨制程(chemical mechanical polishing；CMP)中，通常会利用研磨垫配合研磨浆料来平坦化晶圆表面。研磨垫系为一由高分子聚合而成的软垫。在微观下，研磨垫的结构体内是一种多孔性的微结构，而研磨垫表面具有许多绒毛。当研磨垫连续研磨数片晶圆之后，在化学机械研磨制程中所产生的副产物将会附着于研磨垫的表面，甚至嵌入其表面的微孔洞内，造成孔洞填塞，或者是黏附于绒毛中，而使绒毛倾倒，进而造成研磨垫的抛光能力大幅下降。因此，当研磨垫使用一段时间之后，须利用研磨垫修整器于研磨垫上沿着径向(Radial)来回的摆动，并配合研磨垫自身的旋转，以产生新的绒毛结构，并清除化学机械研磨制程中所附着的残留物。

另外，随着芯片尺寸缩小，对晶圆表面平坦度的要求也越来越高。若是位于研磨垫表面的绒毛高低落差太大，突起的绒毛极有可能会刮伤晶圆表面，而被称为杀手纤毛(killer Asperities)。因此，这些杀手纤毛也必须通过研磨垫修整器去除。

请参照图1，在已知的技术中，修整器10的工作表面100上会设有多个刃部100a，以切除在研磨垫11表面上的过长的绒毛11s，即杀手纤毛。然而，当研磨垫修整器10的刃部100a接触到这些绒毛11s时，由于绒毛11s的材质较软且易弯曲，导致绒毛11s不易被刃部100a切除，而仍残留于研磨垫11的表面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种研磨垫修整方法、研磨垫修整装置及使用其的化学机械研磨设备。

一种研磨垫修整方法，其包括：

先硬化位于一研磨垫的一抛光面上的一待修整区内的多个软质微结构；以及

利用一修整器切削位于所述待修整区内的被硬化的多个所述软质微结构，以修整所述研磨垫的所述抛光面。

其中，硬化位于所述待修整区内的多个所述软质微结构的步骤是通过急速冷冻来完成；所述急速冷冻是在所述待修整区内喷洒一冷冻剂；所述冷冻剂为液态氮、液态氧、干冰或是冷媒。

其中，利用所述修整器修整所述研磨垫的所述抛光面时，所述研磨垫通过一转轴以产生自转，且喷洒所述冷冻剂的步骤与利用所述修整器修整所述抛光面的步骤是沿着同一方向同步进行。

其中，在喷洒所述冷冻剂的步骤中，还进一步包括：沿着所述研磨垫的一径向方向移动，并且连续地或间歇地喷洒所述冷冻剂在所述研磨垫的所述抛光面上，在喷洒所述冷冻剂的步骤中，还进一步包括：在所述研磨垫的一径向方向上连续地或间歇地喷洒所述冷冻剂于所述研磨垫的所述抛光面上。

一种研磨垫修整装置，其包括：

一修整器，其用以修整一研磨垫的一抛光面；以及

一抛光面处理单元，其设置于所述研磨垫的上方，其中，在所述修整器修整所述抛光面上的一待修整区之前，先利用所述抛光面处理单元硬化位于所述待修整区内的多个软质微结构。

其中，所述抛光面处理单元包括一用于供应一冷冻剂的供应单元以及一与所述供应单元互相连通的喷嘴，且所述供应单元所供应的所述冷冻剂通过所述喷嘴以喷洒在所述待修整区；还包括一移动臂及一能自转地连接于所述移动臂的自转轴；所述抛光面处理单元设置于所述移动臂上，且所述修整器通过所述自转轴以设置于移动臂上，以使得所述抛光面处理单元与所述修整器两者通过所述移动臂以同步移动；所述抛光面处理单元与所述修整器相邻，当所述研磨垫通过一转轴以朝一自转方向自转时，所述抛光面处理单元与所述修整器沿着所述自转方向依序设置。

一种化学机械研磨设备，其包括：

一载台，其连接于一转轴以产生自转；

一研磨垫，其设置于所述载台上，所述研磨垫具有一抛光面；以及

一研磨垫修整装置，其包括：

一修整器，其设置于所述研磨垫上，用以修整所述抛光面；以及

一抛光面处理单元，其设置于所述研磨垫的上方，其中，在所述修整器通过所述抛光面上的一待修整区之前，先利用所述抛光面处理单元硬化位于所述待修整区内的多个软质微结构。

其中，所述抛光面处理单元包括一用于供应一冷冻剂的供应单元以及一与所述供应单元互相连通的喷嘴，且所述供应单元所供应的所述冷冻剂通过所述喷嘴以喷洒在所述待修整区；还包括一清洁单元，其通过喷洒一清洁液，以清洗所述研磨垫并使所述研磨垫的所述待修整区内被硬化的多个所述软质微结构解冻。