CN102814738A - 用于护理研磨垫的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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。
在本发明的优选方面，修整器的标准移动速度是使研磨垫的整个表面被均匀地磨平的移动速度。
根据本发明，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：使修整器接触研磨台上的研磨垫；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，修整器在研磨垫的预定区域中的移动速度高于修整器以标准移动方式在研磨垫的预定区域中的移动速度，以提高位于基板上的薄膜的研磨率，该薄膜通过将基板与已被护理的研磨垫接触而被研磨。
根据本发明，通过使得修整器在研磨垫的预定区域的移动速度高于修整器以标准移动方式在研磨垫的预定区域的移动速度从而护理研磨垫时，由修整器引起的垫刮擦距离在修整器的移动速度较高的预定区域中较小，和由修整器引起的垫刮擦距离在修整器的移动速度较低的预定区域中较大。因此，保持在研磨垫上的预定区域的浆液的量变得较大，保持在研磨垫的其他区域中的浆液的量变小。因此，与预定区域滑动接触的被研磨的基板上的薄膜的研磨率能够提高，在该预定区域中，研磨垫上的剩余浆液的量较大。常规的，因为修整器的移动速度已被调节成可以将研磨垫的整个表面均匀地磨平的移动速度，所以基板上的某个区域（例如，基板的中心区域）已被不充分地研磨。然而，根据本发明，防止在这样的区域中的研磨率下降，以改善在基板的整个表面上的研磨率的平面均匀性。垫刮擦距离被定义为，当修整器与研磨垫的表面接触期间，修整器表面上的微粒在预定时间内在研磨垫的表面上的行程距离。
标准移动方式不是指修整器的移动速度在研磨垫的整个区域中都是均匀的。因为修整器已经被限制在操作范围中修整器必须反向运转，并且修整器主体具有特定尺寸，即使修整器被以在研磨垫的整个区域中都相等的速度移动，研磨垫也不能被均匀地磨平。标准移动方式通过基于考虑了以上几点的模拟而进行的实验并重复实验结果的反馈而产生。这里，使修整器的移动速度高或使修整器的移动速度低是指使修整器的移动速度高于或低于以标准移动方式在相同的区域中的移动速度。
根据本发明的第二方面，提供了一种护理位于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低于修整器在研磨垫的预定区域中的标准移动速度。
在本发明的优选方面，修整器的标准移动速度是使研磨垫的整个表面都被均匀磨平的移动速度。
根据本发明，提供了一种提供了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：使修整器接触研磨台上的研磨垫；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，修整器在研磨垫的预定区域中的移动速度低于修整器以标准移动方式在研磨垫的预定区域中的移动速度，以降低位于基板上的薄膜的研磨率，该薄膜通过将基板与已被护理的研磨垫接触而被研磨。
根据本发明，通过使得修整器在研磨垫的预定区域的移动速度低于修整器以标准移动方式在研磨垫的预定区域中的移动速度从而护理研磨垫时，由修整器引起的垫刮擦距离在修整器的移动速度较低的预定区域中较大，和由修整器引起的垫刮擦距离在修整器的移动速度较高的预定区域中较小。因此，保持在研磨垫上的预定区域的浆液的量变得较小，保持在研磨垫的其他区域中的浆液的量变大。因此，与预定区域滑动接触的被研磨的基板上的薄膜的研磨率能够降低，在该预定区域中，研磨垫上的剩余浆液的量较小。通常，因为修整器的移动速度已被调整成可以将研磨垫的整个表面均匀地磨平的移动速度，所以基板的某个区域（例如，基板的外周区域），已经被过度地磨平。然而，根据本发明，在研磨垫上的这样的区域中的研磨率能够被降低，以提高基板的整个表面的研磨率的平面均匀性。
在本发明的优选方面，修整器的移动速度是修整器绕着位于研磨台之外的摆动轴振动的振动速度。修整器的移动速度包括，当修整器在研磨垫的径向上或基本径向上移动时，修整器的移动速度，和当修整器被振动（被摆动）时，修整器的振动速度。
在本发明的优选方面，研磨垫包括在其表面具有许多孔的研磨垫。
根据本发明，当研磨垫包括在其表面具有许多小孔的穿孔垫时，在修整器的振动速度较高的预定区域的剩余浆液的量易于大于在修整器的振动速度较低的预定区域的剩余浆液的量。
当基板上的薄膜被研磨时，含有二氧化铈颗粒的研磨液体被使用。作为研磨液体，除了含有二氧化铈微粒的研磨液体外，含有硅石微粒（二氧化硅颗粒）的研磨液体基于要被研磨的物体的薄膜性质来说也是有效的。
在本发明的优选方面，当基板上的薄膜被研磨时，通过将冷却气体吹到研磨垫上，研磨垫被冷却。
在本发明，通过将冷却气体吹向研磨垫的表面，研磨垫的温度能够被控制。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除时，且当需要长时间的研磨时，能够解决由于研磨垫的表面温度升高，二氧化铈微粒减少所产生的研磨性能的问题，以及由于研磨垫的表面状态的改变，研磨液体（浆液）的供应量减小的问题。
在本发明的优选方面，研磨垫的预定区域是在研磨基板的期间与基板的中心区域接触的区域。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于护理位于研磨台上的研磨垫的设备，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，其特征在于，设备包括：修整器，修整器被构造成与研磨垫接触，修整器在研磨垫的中心部分和研磨垫的外周部分之间移动用于护理研磨垫；和控制部，控制部被构造成控制修整器，以便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。
在本发明的优选方面，修整器的标准移动速度是使研磨垫的整个表面都被均匀地磨平的移动速度。
一种用于护理位于研磨台上的研磨垫的设备，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，该设备包括：修整器，修整器被构造成与研磨垫接触，修整器在研磨垫的中心部分和研磨垫的外周部分之间移动用于护理研磨垫；和控制部，控制部被构造成控制修整器，以便修整器在研磨垫的预定区域中的移动速度高于修整器以标准移动方式在研磨垫的预定区域中的移动速度，以提高位于基板上的薄膜的研磨率，该薄膜通过将基板与已被护理的研磨垫接触而被研磨。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于护理位于研磨台上的研磨垫的设备，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，该设备包括：修整器，修整器被构造成与研磨垫接触，修整器在研磨垫的中心部分和研磨垫的外周部分之间移动用于护理研磨垫；和控制部，控制部被构造成控制修整器，以便修整器在研磨垫的预定区域中的移动速度低于修整器在研磨垫的预定区域中的标准移动速度。
在本发明的优选方面，修整器的标准移动速度是使研磨垫的整个表面被均匀地磨平的移动速度。
根据本发明，提供了一种用于研磨形成在基板的表面上的薄膜的研磨设备，其包含：具有研磨垫的研磨台；基板保持装置，基板保持装置被构造成保持基板和将基板按压抵靠研磨垫；修整器，修整器被构造成与研磨垫接触，修整器在研磨垫的中心部分和研磨垫的外周部分之间移动用于护理研磨垫；和控制部，控制部被构造成控制修整器，以便修整器在研磨垫的预定区域中的移动速度低于修整器以标准移动方式在研磨垫的预定区域中的移动速度，以降低位于基板上的薄膜的研磨率，该薄膜通过将基板与已被护理的研磨垫接触而被研磨。
在本发明的优选方面，修整器的移动速度是绕着位于研磨台之外的摆动轴而振动的修整器的振动速度。
在本发明的优选方面，研磨垫包括在其表面具有许多孔的研磨垫。
在本发明的优选方面，当基板上的薄膜被研磨时，含有二氧化铈颗粒的研磨液体被使用。
在本发明的优选方面，当基板上的薄膜被研磨时，通过将冷却气体吹到研磨垫上，研磨垫被冷却。
在本发明的优选方面，研磨垫的预定区域是在研磨基板的期间与基板的中心区域接触的区域
根据本发明，提供了一种研磨形成在基板的表面上的薄膜的研磨方法，其包含：以上述护理方法护理研磨垫；和通过将基板与已被护理的研磨垫接触，研磨形成在基板的表面上的薄膜。
根据本发明，提供了一种用于研磨形成在基板的表面上的薄膜的研磨设备，其包含：具有研磨垫的研磨台；基板保持装置，基板保持装置被构造成保持基板和将基板按压抵靠研磨垫；和上述护理设备。
根据本发明，能够防止诸如半导体片的基板上被研磨的表面的中心部分的研磨率降低，这样，基板的被研磨的表面整体都能够被均匀地平面化。
进一步，根据本发明，使修整器在研磨垫的预定区域中的移动速度高于或相反地低于修整器以标准移动方式在研磨垫的预定区域中的移动速度，以提高或降低位于基板上的薄膜的研磨率，该薄膜通过将基板与已被护理的研磨垫接触而被研磨。因此，本发明能够有针对性地满足提高或降低基板上的预定区域中的切削的需求。
附图说明
图1是显示根据本发明的实施例的具有研磨垫的护理设备的研磨设备的整个结构的示意图；
图2是显示被设置在研磨台上的顶环和当修整器修整研磨垫的表面（研磨表面）时修整器的移动轨迹的平面图；
图3是显示位于研磨台上的研磨垫、保持基板的顶环和修整器之间的关系，和显示位于研磨垫上的区域的平面图；和
图4A和4B是显示通过改变修整器在每一个区域中的振动速度来护理研磨垫和通过利用改变的振动速度来护理研磨垫的方法来研磨基板所获得的实验结果的图表。
具体实施方式
以下将参考附图1-4来描述根据本发明的实施例的研磨垫的护理方法和设备。相同或相应的部分将通过附图1-4中相同或相应的参考数字表示并且不会再重复说明。
图1是显示根据本发明的实施例的具有研磨垫的护理设备的研磨设备的整体结构的示意图。如图1所示，研磨设备包括研磨台1和用于保持例如半导体晶片的基板W的顶环10，该基板W作为被研磨的对象，顶环10还用于将基板按压抵靠位于研磨台1上的研磨垫。研磨台1通过台轴1a被连接到被设置在研磨台1下方的研磨台旋转电动机（没有显示）。因此，研磨台1可绕着台轴1a旋转。研磨垫2被附接到研磨台1的上表面。研磨垫2的上表面组成用于研磨基板W的研磨表面2a。包含由陶氏化学公司（Dow Chemical Company）制造的IC-1000/SUBA400的研磨垫2（双层布料）被使用。IC-1000包括具有多个形成在其表面上的小孔的垫，IC-1000也被称为穿孔垫。研磨液体供给喷嘴3被设置在研磨台1的上方，以将研磨液体（浆液）供应到位于研磨台1的研磨垫2上。
顶环10被连接到顶环轴11，顶环轴11相对于顶环头部12可垂直地移动。当顶环轴11垂直地移动，顶环10被整体地升高和降低，用于相对于顶环头部12而被定位。顶环轴11被构造成通过操作顶环旋转电动机（没有显示）而旋转。顶环10通过顶环轴11的旋转而被绕着顶环轴11旋转。
顶环10被构造成在其下表面上保持例如半导体晶片的基板W。顶环头部12被构造成绕着顶环头部轴13枢轴旋转。因此，在顶环10的下表面保持基板W的顶环10可以通过顶环头部12的枢轴移动而从顶环10接收基板的位置移动到研磨台1上方的位置。然后，顶环10被降低到将基板W按压抵靠研磨垫2的表面（研磨表面）。此时，当研磨台1和顶环10被分别旋转，研磨液体从设置在研磨台1上方的研磨液体供给喷嘴3被供应到研磨垫2。含有作为微粒的二氧化铈（CeO2）的研磨液体被使用。用这样的方式，当研磨液体被供应到研磨垫2上，基板W被按压抵靠研磨垫2并被相对于研磨垫2移动，以研磨基板上的绝缘薄膜、金属薄膜等等。绝缘薄膜的实例包括二氧化硅（SiO2），金属薄膜的实例包括铜（Cu）薄膜、钨（W）薄膜、钽（Ta）薄膜和钛（Ti）薄膜。
如图1所示，研磨设备具有用于护理（修整）研磨垫2的护理设备20。护理设备20包括修整器臂21、被可旋转地附接到修整器臂21的前端的修整器22、被连接到修整器臂21的另一端的摆动轴23和作为用于使修整器臂21绕着摆动轴23振动（摆动）的驱动机构的电动机24。修整器22的下部分包括修整构件22a，修整构件22a具有圆形的修整表面。硬颗粒通过电附着等被固定到修整表面。硬颗粒的实例包括金刚石颗粒、陶瓷的颗粒等。电动机（没有显示）被设置在修整器臂21中，修整器22通过电动机被旋转。摆动轴23被连接到升降机构（没有显示），修整器臂23通过升降机构被降低，以允许修整构件22a被按压抵靠研磨垫2的研磨表面2a。包含研磨台1、顶环10、护理设备20等等的设备被连接到控制部40，护理设备20中的研磨台1的旋转速度、顶环10的旋转速度和研磨压力、修整器22的振动速度等通过控制部40而被控制。
图2是显示被设置在研磨台1上的顶环10和当修整器22修整研磨垫2的表面（研磨表面）时修整器22的移动轨迹的平面图。如图2所示，修整器臂21比研磨垫2的半径长，摆动轴23被设置在研磨垫2的径向向外的方向上。当研磨垫2的研磨表面被修整时，研磨垫2和修整器22通过电动机而旋转，然后修整器臂21通过升降机构被降低，以使设置在修整器22的下表面的修整构件22a与旋转的研磨垫2的研磨表面滑动接触。在这个状态，修整器臂21通过电动机24绕着摆动轴23振动（摆动）。在研磨垫2的修整期间，作为修整液体的纯净水（去离子水）从研磨液体供给喷嘴3被供应到研磨垫2的研磨表面（参见图1）。通过修整器臂21的摆动，位于修整器臂21的前端的修整器22能够从外圆周端平移到研磨垫2的研磨表面的中心部分。通过摇摆，修整构件22a能够在包含中心部分的研磨垫2的整个表面上修整研磨表面。
进一步，如图2所示，研磨设备具有作为排气单元的冷却喷嘴30，冷却喷嘴30被安装成平行于研磨垫2的研磨表面，并沿着研磨垫2的大致径向方向延伸。与冷却喷口30的内部的连通的排气口30a被设置在冷却喷嘴30的下部分上，以将例如压缩气体的冷却气体朝着研磨垫2排出。冷却喷嘴30的位置和设置在冷却喷嘴30中的排气口30a的数量被根据工艺条件等任意设置。
图3是显示研磨台1上的研磨垫2、保持基板W的顶环10和修整器22之间的关系的平面图。在图3中，符号CT表示研磨台1的旋转中心，符号CW表示被保持在顶环10的下表面的基板W的中心。进一步，符号CD表示修整器22的中心。在研磨期间，研磨台1围绕旋转中心CT在顺时针方向上旋转，顶环10围绕中心CW在顺时针方向上旋转。在研磨期间，顶环10不是在水平方向上移动，因此通过顶环10保持的基板W被保持在如图3显示的位置上。以中心CT为中心位于研磨垫2上的同心圆C1、C2、C3、C4和C5代表：通过研磨台1的旋转，研磨垫2经过基板W的正在被研磨的表面上的预定位置的轨迹。具体来说，在研磨垫2上的同心圆C3经过基板W的中心CW，研磨垫2上的同心圆C2经过与基板W的中心CW相距距离L的基板W的中心区域直到基板W的径向内侧，研磨垫2上的同心圆C4经过与基板W的中心CW相距距离L的基板W的中心区域直到基板W的径向外侧。更进一步,在研磨垫2上的同心圆C1经过位于研磨台1的旋转中心CT的附近的基板W的外周边缘的周围，在研磨垫2上的同心圆C5经过位于研磨台1的外周边缘的附近的基板W的外周边缘的周围。如果基板W的直径是300毫米，则距离L大约为20-140毫米。
另一方面，修整器22围绕在研磨垫2上的摆动轴23摆动，修整器22在研磨垫2的中心部分和研磨垫2的外周边缘之间在径向上往复运动。修整器22的外径被设定成小于将要被研磨的基板W的直径。具体地,在修整器22的直径为d和要被研磨的基板W的直径是D,则d被设定到在（1／15）D到1D的范围内，即，d=（1／15）D到1D。然后,当修整器22在研磨垫2的外周边缘和研磨垫2的中心部分之间振动时，修整器22的振动速度（摆动速度）能够在研磨垫2的每个区域上被调节。具体地，当修整器22从研磨垫2的中心向着研磨垫2的外周边缘摆动时，修整器22的振动速度被设定成在从同心圆C1到同心圆C2的区域A1上较低、在从同心圆C2到同心圆C4的区域A2上较高，和在从同心圆C4到同心圆C5的区域A3上较低。相反地，当修整器22从研磨垫2的外周边缘向着研磨垫2的中心摆动时，修整器22的振动速度被设定成在从同心圆C5到同心圆C4的区域A3上较低、在从同心圆C4到同心圆C2的区域A2上较高，和在从同心圆C2到同心圆C1的区域A3上较低。这样，修整器22的振动速度在每个区域内变化，并且振动速度的改变通过设定控制部40的振动方法而执行，护理设备20基于该振动方法并通过控制部40控制。控制部40可以被安装在护理设备20中。在修整器22从研磨垫2的中心向研磨垫2的外周边缘移动一次时，修整器22从研磨垫2的外周边缘向研磨垫2的中心移动一次、修整器22在研磨垫2的中心和研磨垫2的圆周边缘之间振动一次、和修整器22在研磨垫2的中心和研磨垫的外周边缘之间振动几次，修整器22的移动速度或者振动速度在每个区域内以上述同样的方法被控制。
如图3所示,在研磨垫2上从同心圆C1到同心圆C2区域A1与基板W的外周区域（边缘区域）接触、在研磨垫2上从同心圆C2到同心圆C4区域A2与基板W的中心区域（中心区域）接触、在研磨垫2上从同心圆C4到同心圆C5的区域A3与基板W的外周区域（边缘区域）接触。由修整器造成的垫刮擦距离在修整器的振动速度较高的区域A2中较短，由修整器造成的垫刮擦距离在修整器的振动速度较低的区域A1和A3中较长。因此,保持在研磨垫2上的区域A2中浆液的量较大，保持在研磨垫2上的区域A1和A3中浆液的量较小。因此,在研磨期间，基板W的中心区域与研磨垫2上的剩余浆液的量较大的区域A2接触，基板W的外周区域与研磨垫2上的剩余浆液的量较小的区域A1和A3接触。这样，在每一区域中剩余的浆液量存在差异时利用研磨垫2研磨基板W的情况下，防止在剩余浆液量较大的中心区域中研磨率降低，因此提高了研磨率的平面均匀化。这样，使修整器22的振动速度较高或者使修整器22的振动速度较低是指，当常规的修整器在每一区域的振动速度被设置成标准振动方式，在该标准振动方式中，研磨垫的整个表面都被均匀地磨平，使修整器22的振动速度比相同区域（相同部分）的常规振动速度偏高或偏低。
尽管已经描述了研磨垫2被分成三个修整区和修整器22的振动速度在所述每一个区域内变化，研磨垫2可以被进一步分成六个修整区、十二个修整区等，并且修整器22的振动速度可以在每个区域中变化。
接着，通过以改变修整器22在每个区域的振动速度方法来护理该研磨垫和使用以改变的振动速度而护理的研磨垫来研磨基板的试验结果将在图4A和4B中描述。图4A是显示研磨垫上的径向位置与修整器的振动速度比之间的关系的图表。图4B是显示当基板是通过使用图4A中的修整器的振动速度而被护理的研磨垫被研磨时，基板上的径向位置和基板的研磨率之间的关系的图表。使用的该基板的直径是300毫米。进一步，在利用已经被护理的研磨垫研磨基板期间，冷却气体被从冷却喷嘴30吹向研磨垫以冷却研磨垫2的研磨表面。
在图4A中，由黑色菱形表示的直线（std）表示了修整器在每一区域内的振动速度被调节以在研磨垫的整个表面上获得相等的切削速度（磨损率）的方法（标准移动方式），这种情况被称为标准振动。在图4A中，横轴表示研磨垫上的径向位置，并且竖轴表示以这方式在每个区域中相对于标准振动速度的速度比。因此，标准振动的速度比在研磨垫的整个面积上变成1。由“×”表示的曲线（调整（tune）24）代表，在研磨垫的径向上从研磨垫的中心相距大约80毫米的位置到大约相距180毫米的位置，速度比增加；在研磨垫的径向上从研磨垫的中心相距大约220毫米的位置到大约相距350毫米的位置，速度比减小。标准振动的速度比从0.6(大约80毫米的位置）逐渐地增加到3.1（大约180毫米的位置）和从3.1（大约220毫米的位置）逐渐地降低到0.4（大约350毫米的位置）。
这里，在相距大约80毫米的径向位置上标准振动速度是11毫米/秒、在相距大约180毫米的径向位置上标准振动速度是21毫米／秒、在相距大约220毫米的径向位置上标准振动速度是21毫米／秒和在相距大约350毫米的径向位置上标准振动速度是13毫米／秒。
在图4A中，由直线（std）所示的振动速度图形表示修整器在每一区域内的振动速度被调节以获得在研磨垫的整个表面上相等的切削速度（磨损率）的标准振动。该护理方法与常规护理方法相同。在由“调整（tune）24”显示振动速度图案中，修整器在中心部分（图3的区域A1）和外周部分（图3的区域）的振动速度较低，修整器在研磨垫的中心部分和外周部分之间的中间部分（图3的区域A2）的振动速度较高。该护理方法与图3所示的护理方法。其他诸如修整器的转速的修整护理在“std”和“调整（tune）24”中相同。
在图4B中，由黑色菱形代表的研磨率（std）在基板的中心区域较低和在基板的外周区域较高。因此，需要理解的是，当使用被标准振动方式护理的研磨垫时，基板的中心区域被研磨地不充分。由“×”代表的研磨率（调整（tune）24）基本上在基板的整个表面上都均匀并且在基板的中心区域和外周区域上没有区别。因此，需要理解的是，当使用修整器在研磨垫的区域A2的振动速度大于标准振动方式中的振动速度的方法护理研磨垫时，基板在基板的整个表面上被均匀地研磨。其他的研磨护理，如研磨台的转速、顶环的转速、研磨压力等等，在“std”和“调整（tune）24”中一样。
从以上试验结果可知，以下内容已经被证实：当使用被修整器在研磨垫的区域A2的振动速度大于标准振动方式中的振动速度的方法护理的研磨垫，保持在研磨垫2上的浆液的量在基板的中心区域较大，在基板的外周区域较小。因此，当基板通过在每个区域内具有不同量的剩余浆液的研磨垫被研磨，防止研磨率在剩余浆液量较大的中心区域下降，这样能够提高研磨率的平面均匀性。
尽管已经在图1到4的实施例中描述了修整器22摆动的情况，但是修整器22可以在研磨垫2的径向上线性地移动。进一步，已经描述了修整器22的振动速度在研磨垫2的每个区域中改变，然而，通过改变修整负载、修整器的转速、修整时间、研磨台的转速等，而使浆液在研磨垫2的每个区域的剩余量可能不同。更进一步，尽管已经描述了穿孔垫被用作研磨垫，但在垫的表面形成有凹槽的开槽垫也可以使用。
通过使用上述研磨垫的护理方法和设备，研磨设备能够使诸如半导体晶片的基板的正被研磨的表面在整个表面上平面化。
尽管已经在此描述了本发明的实施例，本发明并不被本实施例限制。因此，应该注意，本发明可以在不脱离本发明的技术理念的范围内被应用到其他实施例中。
Claims (30)
1.一种护理研磨台上的研磨垫的方法，所述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所述薄膜，其特征在于，所述方法包括：
使修整器接触所述研磨垫；和
通过在所述研磨垫的中心部分和所述研磨垫的外周部分之间移动所述修整器来护理所述研磨垫；
其中，所述修整器在所述研磨垫的预定区域中的移动速度高于所述修整器在所述研磨垫的所述预定区域中的标准移动速度。
2.如权利要求1所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，所述修整器的所述标准移动速度是使所述研磨垫的整个表面被均匀地磨平的移动速度。
3.如权利要求1所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，所述修整器的所述移动速度是绕着位于所述研磨台之外的摆动轴而振动的所述修整器的振动速度。
4.如权利要求1所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，所述研磨垫包括在其表面具有许多孔的研磨垫。
5.如权利要求1所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，当所述基板上的所述薄膜被研磨时，含有二氧化铈颗粒的研磨液体被使用。
6.如权利要求1所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，当所述基板上的所述薄膜被研磨时，通过将冷却气体吹到所述研磨垫上，所述研磨垫被冷却。
7.如权利要求1所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，所述研磨垫的所述预定区域是在研磨所述基板的期间与所述基板的中心区域接触的区域。
8.一种护理位于研磨台上的研磨垫的方法，所述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所述薄膜，其特征在于，所述方法包括：
使修整器接触所述研磨垫；和
通过在所述研磨垫的中心部分和所述研磨垫的外周部分之间移动所述修整器来护理所述研磨垫；
其中，所述修整器在所述研磨垫的预定区域中的移动速度低于所述修整器在所述研磨垫的所述预定区域中的标准移动速度。
9.如权利要求8所述的护理研磨垫方法，其特征在于，所述修整器的所述标准移动移动速度是使所述研磨垫的整个表面被均匀地磨平的移动速度。
10.如权利要求8所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，所述修整器的所述移动速度是绕着位于所述研磨台之外的摆动轴而振动的所述修整器的振动速度。
11.如权利要求8所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，所述研磨垫包括在其表面具有许多孔的研磨垫。
12.如权利要求8所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，当所述基板上的所述薄膜被研磨时，含有二氧化铈颗粒的研磨液体被使用。
13.如权利要求8所述的护理研磨垫的方法，其特征在于，当所述基板上的所述薄膜被研磨时，通过将冷却气体吹到所述研磨垫上，所述研磨垫被冷却。
14.一种用于护理位于研磨台上的研磨垫的设备，所述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所述薄膜，其特征在于，所述设备包括：
修整器，所述修整器被构造成与所述研磨垫接触，所述修整器在所述研磨垫的中心部分和所述研磨垫的外周部分之间移动用于护理所述研磨垫；和
控制部，所述控制部被构造成控制所述修整器，以便所述修整器在所述研磨垫的预定区域中的移动速度高于所述修整器在所述研磨垫的所述预定区域中的标准移动速度。
15.如权利要求14所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，所述修整器的所述标准移动速度是使所述研磨垫的整个表面都被均匀地磨平的移动速度。
16.如权利要求14所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，所述修整器的所述移动速度是绕着位于所述研磨台之外的摆动轴而振动的所述修整器的振动速度。
17.如权利要求14所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，所述研磨垫包括在其表面具有许多孔的研磨垫。
18.如权利要求14所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，当所述基板上的所述薄膜被研磨时，含有二氧化铈颗粒的研磨液体被使用。
19.如权利要求14所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，当所述基板上的所述薄膜被研磨时，通过将冷却气体吹到所述研磨垫上，所述研磨垫被冷却。
20.如权利要求14所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，所述研磨垫的所述预定区域是在研磨所述基板的期间与所述基板的中心区域接触的区域。
21.一种用于护理位于研磨台上的研磨垫的设备，所述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所述薄膜，其特征在于，所述设备包括：
修整器，所述修整器被构造成与所述研磨垫接触，所述修整器在所述研磨垫的中心部分和所述研磨垫的外周部分之间移动用于护理所述研磨垫；和
控制部，所述控制部被构造成控制所述修整器，以便所述修整器在所述研磨垫的预定区域中的移动速度低于所述修整器在所述研磨垫的所述预定区域中的标准移动速度。
22.如权利要求21所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，所述修整器的所述标准移动速度是使所述研磨垫的整个表面被均匀地磨平的移动速度。
23.如权利要求21所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，所述修整器的所述移动速度是绕着位于所述研磨台之外的摆动轴而振动的所述修整器的振动速度。
24.如权利要求21所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，所述研磨垫包括在其表面具有许多孔的研磨垫。
25.如权利要求21所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，当所述基板上的所述薄膜被研磨时，含有二氧化铈颗粒的研磨液体被使用。
26.如权利要求21所述的用于护理研磨垫的设备，其特征在于，当所述基板上的所述薄膜被研磨时，通过将冷却气体吹到所述研磨垫上，所述研磨垫被冷却。
27.一种研磨形成在基板的表面上的薄膜的研磨方法，其特征在于，包含：
使修整器接触研磨台上的研磨垫；
通过在所述研磨垫的中心部分和所述研磨垫的外周部分之间移动所述修整器来护理所述研磨垫，所述修整器在所述研磨垫的预定区域中的移动速度高于所述修整器以标准移动方式在所述研磨垫的所述预定区域中的移动速度；和
通过将所述基板与已被护理的所述研磨垫接触，研磨形成在所述基板的表面上的薄膜。
28.一种研磨形成在基板的表面上的薄膜的研磨方法，其特征在于，包含：
使修整器接触研磨台上的研磨垫；
通过在所述研磨垫的中心部分和所述研磨垫的外周部分之间移动所述修整器来护理所述研磨垫，所述修整器在所述研磨垫的预定区域中的移动速度低于所述修整器以标准移动方式在所述研磨垫的所述预定区域中的移动速度；和
通过将所述基板与已被护理的所述研磨垫接触，研磨形成在所述基板的表面上的薄膜。
29.一种用于研磨形成在基板的表面上的薄膜的研磨设备，其特征在于，包含：
具有研磨垫的研磨台；
基板保持装置，所述基板保持装置被构造成保持基板并且将所述基板按压抵靠所述研磨垫；
修整器，所述修整器被构造成与所述研磨垫接触，所述修整器在所述研磨垫的中心部分和所述研磨垫的外周部分之间移动用于护理所述研磨垫；和
控制部，所述控制部被构造成控制所述修整器，以便所述修整器在所述研磨垫的预定区域中的移动速度高于所述修整器以标准移动方式在所述研磨垫的所述预定区域中的移动速度。
30.一种用于研磨形成在基板的表面上的薄膜的研磨设备，其特征在于，包含：
具有研磨垫的研磨台；
基板保持装置，所述基板保持装置被构造成保持基板和将所述基板按压抵靠所述研磨垫；
修整器，所述修整器被构造成与所述研磨垫接触，所述修整器在所述研磨垫的中心部分和所述研磨垫的外周部分之间移动用于护理所述研磨垫；和
控制部，所述控制部被构造成控制所述修整器，以便所述修整器在所述研磨垫的预定区域中的移动速度低于所述修整器以标准移动方式在所述研磨垫的所述预定区域中的移动速度。
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