研磨墊的表面粗糙度測定方法和測定裝置,及cmp方法
【專利摘要】一種研磨墊(2)的表面粗糙度測定方法，其由如下工序構(gòu)成：使用激光顯微鏡(30)獲得研磨墊表面圖像的圖像獲得工序；從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域的區(qū)域選擇工序；以及僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度的工序。采用本發(fā)明，可測定與研磨性能顯示較強的相關(guān)性的研磨墊的表面粗糙度指標(biāo)。
【專利說明】研磨墊的表面粗糙度測定方法和測定裝置，及CMP方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對研磨半導(dǎo)體晶片等基板用的研磨墊的表面粗糙度進(jìn)行測定的研磨墊的表面粗糙度測定方法和測定裝置，以及一種CMP方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著半導(dǎo)體器件的高集成化.高密度化，電路的配線也越來越細(xì)微化，多層配線的層數(shù)也增加。若欲獲得電路的細(xì)微化并實現(xiàn)多層配線，則由于沿襲下側(cè)的層表面凹凸而使階梯差變大，故隨著配線層數(shù)增加，相對于薄膜形成中的階梯形狀的膜被覆性(階梯覆蓋率)就變差。因此，為了進(jìn)行多層配線，必須改善這種階梯覆蓋率，且在應(yīng)有的過程中進(jìn)行平坦化處理。另外，由于焦點深度隨著光刻的細(xì)微化而變淺，因此，必須對半導(dǎo)體器件表面進(jìn)行平坦化處理以使半導(dǎo)體器件的表面凹凸階梯被抑制在焦點深度以下。
[0003]因此，在半導(dǎo)體器件的制造工序中，半導(dǎo)體器件表面的平坦化技術(shù)越來越重要。該平坦化技術(shù)中最重要的技術(shù)是化學(xué)機械研磨(CMP (Chemical Mechanical Polishing))。該化學(xué)機械研磨是，使用研磨裝置將含有二氧化硅(S12)、二氧化鈰(CeO2)等磨料顆粒的研磨液供給到研磨墊并使半導(dǎo)體晶片等基板與研磨墊滑動接觸而進(jìn)行研磨。
[0004]上述的CMP處理是,使用具有研磨臺和基板保持裝置的研磨裝置，研磨臺具有研磨墊，基板保持裝置被稱為滑架或頂環(huán)等，用于保持半導(dǎo)體晶片(基板)，利用基板保持裝置對基板進(jìn)行保持，同時以規(guī)定的壓力將基板按壓到研磨墊上對基板上的絕緣膜和金屬膜進(jìn)行研磨。
[0005]當(dāng)對基板進(jìn)行研磨時，在研磨墊的表面附著有磨料顆?；蜓心バ迹硗?，研磨墊的表面形狀和狀態(tài)產(chǎn)生變化而使研磨性能逐漸劣化。因此，隨著基板研磨的反復(fù)進(jìn)行，研磨速度下降，并產(chǎn)生不均勻研磨。因此，為了恢復(fù)劣化后的研磨墊的表面形狀和狀態(tài)，用修整器對研磨墊進(jìn)行修整(整形)。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2005-260185號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2005-333121號公報
[0008]專利文獻(xiàn)3:美國專利公開第2005-0239380號公報
[0009]如上所述，在CMP處理中雖然對研磨墊進(jìn)行修整(整形)，但該修整條件主要取決于經(jīng)驗法則，未采用對研磨墊的表面進(jìn)行定量評價后作成最佳修整條件的修整方法。
[0010]另外，研磨墊的表面粗糙度的測定方法，雖然使用激光顯微鏡來求出算術(shù)平均粗糙度(Ra)和均方根粗糙度(Rq)為代表的表面粗糙度指標(biāo)，但與CMP研磨性能缺乏相關(guān)性。
[0011]例如，在日本專利特開2005-260185號公報(專利文獻(xiàn)I)、特開2005-333121號公布(專利文獻(xiàn)2)、美國專利公開第2005-0239380號公報(專利文獻(xiàn)3)中，雖然規(guī)定了研磨墊的一部分表面粗糙度，但未明示表面粗糙度的測定方法，本
【發(fā)明者】們進(jìn)行了確認(rèn)后明白，若不對測定手法花功夫，則不能獲得與研磨性能相關(guān)性強的表面粗糙度指標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明所要解決的課題
[0013]本發(fā)明是鑒于上述問題而做成的，其目的在于，提供一種研磨墊的表面粗糙度測定方法和測定裝置，可測定表示與研磨性能之間較強相關(guān)性的研磨墊的表面粗糙度指標(biāo)。
[0014]另外，本發(fā)明的目的在于，提供一種CMP方法，可基于研磨墊的表面粗糙度測定方法中所獲得的表面粗糙度指標(biāo)而進(jìn)行CMP處理。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第I方式是一種研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特點是，由如下工序構(gòu)成:使用激光顯微鏡獲得研磨墊表面圖像的圖像獲得工序；從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域的區(qū)域選擇工序；以及僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度的工序。
[0017]采用本發(fā)明，算出研磨墊的表面粗糙度的區(qū)域選擇，是從激光顯微鏡所獲得的圖像面內(nèi)選擇高度高的區(qū)域。作為選擇的基準(zhǔn)之一，從研磨墊表面的截面形狀通過數(shù)值運算而自動求出平均高度，將高度比該平均高度高的區(qū)域選擇為算出區(qū)域。由于認(rèn)為研磨墊表面中最表面的表面粗糙度影響研磨性能，因此，可僅將進(jìn)一步限定的區(qū)域選擇為算出對象區(qū)域。一旦表面粗糙度算出區(qū)域被選擇，則僅從這些算出區(qū)域求出表面粗糙度。
[0018]本發(fā)明的較佳方式其特點是，在所述區(qū)域選擇工序中，選擇500 μ Hi2以下的面積的區(qū)域。
[0019]根據(jù)本
【發(fā)明者】們的實驗可知，選擇區(qū)域的面積越小，表面粗糙度與研磨性能的相關(guān)性就越強(參照圖4)，因此，本發(fā)明以相關(guān)系數(shù)3 0.8左右作為標(biāo)準(zhǔn)，將選擇面積設(shè)作成500 μ τα 以下。
[0020]本發(fā)明的較佳方式其特點是，在所述圖像獲得工序中獲得的圖像的面積是100000 μ τα 以下。
[0021]根據(jù)本
【發(fā)明者】們的實驗可知，獲得圖像的面積越小，表面粗糙度與研磨性能的相關(guān)性就越強(參照圖5)，因此，本發(fā)明將獲得圖像面積作成100000 μ m2以下。
[0022]本發(fā)明的較佳方式其特點是，在所述區(qū)域選擇工序中，從獲得的圖像內(nèi)僅選擇多個高度比平均高度高的區(qū)域。
[0023]本發(fā)明的較佳方式其特點是，在所述算出表面粗糙度的工序中，對在多個部位的算出區(qū)域分別得到的表面粗糙度進(jìn)行平均而求出表面粗糙度。
[0024]本發(fā)明的較佳方式其特點是，算出的所述表面粗糙度是如下中的至少一種:算術(shù)平均粗糙度Ra ;均方根粗糙度Rq ;粗糙度曲線的最大谷深Ry ;粗糙度曲線的最大峰高Rp ；以及最大高度粗糙度Rz。
[0025]本發(fā)明的較佳方式其特點是，算出的所述表面粗糙度是如下中的至少一種:算術(shù)平均粗糙度Ra ；以及均方根粗糙度Rq。
[0026]本發(fā)明的較佳方式其特點是，在所述區(qū)域選擇工序中，從屬于整體高度的前30%以內(nèi)的高度的區(qū)域中選擇。
[0027]本發(fā)明的第2方式是一種CMP方法，其特點是，基于由研磨墊的表面粗糙度測定方法測定的研磨墊的表面粗糙度來預(yù)測CMP的研磨性能，所述研磨墊的表面粗糙度測定方法由如下工序構(gòu)成:使用激光顯微鏡獲得研磨墊表面圖像的工序；從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域的工序；以及僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度的工序。
[0028]由本發(fā)明的方法得到的研磨墊的表面粗糙度，由于可確認(rèn)與研磨速度具有相關(guān)關(guān)系，因此，可從研磨墊的表面粗糙度預(yù)估研磨性能。即，可算出研磨墊的表面粗糙度來預(yù)測研磨速度。
[0029]本發(fā)明的較佳方式其特點是，基于預(yù)測的研磨性能，調(diào)整研磨條件、修整條件中的至少一個。
[0030]本發(fā)明的較佳方式其特點是，基于預(yù)測的研磨性能，預(yù)測研磨墊、修整器中的至少一個的壽命。
[0031]本發(fā)明的較佳方式其特點是，基于預(yù)測的研磨性能，調(diào)整研磨條件，以調(diào)整后的研磨條件對基板進(jìn)行研磨。
[0032]本發(fā)明的第3方式是一種CMP方法，其特點是，將研磨墊表面的修整條件選擇為，使由研磨墊的表面粗糙度測定方法測定的研磨墊的表面粗糙度成為預(yù)先設(shè)定的表面粗糙度，所述研磨墊的表面粗糙度測定方法包括:使用激光顯微鏡獲得研磨墊表面圖像的工序；從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域的工序；以及僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度的工序。
[0033]本發(fā)明的較佳方式其特點是，所述修整條件是修整器的類型、修整時的載荷、修整時的轉(zhuǎn)速中的至少一個被選擇為條件。
[0034]本發(fā)明的第4方式是一種研磨墊的表面粗糙度測定裝置，其特點是，獲得研磨墊表面圖像，從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域，僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度。
[0035]發(fā)明的效果
[0036]采用本發(fā)明，可測定與研磨性能顯示較強的相關(guān)性的研磨墊的表面粗糙度。另外，可從測定的表面粗糙度預(yù)估研磨速度等的研磨性能。
[0037]另外，采用本發(fā)明，可提供一種CMP方法，其基于預(yù)估的研磨性能，調(diào)整研磨時間等研磨條件和研磨墊的修整條件，獲得所希望的研磨性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是表示實施本發(fā)明的研磨墊的表面粗糙度測定方法的研磨裝置整體結(jié)構(gòu)的模式圖。
[0039]圖2(a)是用激光顯微鏡得到的圖像，圖2(b)是表示圖2(a)中用虛線所示的部位的研磨墊表面截面形狀的示圖。
[0040]圖3是表示表面粗糙度(Ra)和研磨速度(RR)之間關(guān)系的測定數(shù)據(jù)表及圖表。
[0041]圖4是表示表面粗糙度與研磨速度之間的相關(guān)系數(shù)和用于算出表面粗糙度而選擇的區(qū)域的面積之間關(guān)系的表及圖表。
[0042]圖5是表示表面粗糙度與研磨速度之間的相關(guān)系數(shù)和用激光顯微鏡得到的圖像的面積之間關(guān)系的表及圖表。
[0043]符號說明
[0044]I 研磨臺
[0045]2 研磨墊
[0046]10 頂環(huán)
[0047]11頂環(huán)旋轉(zhuǎn)軸
[0048]12頂環(huán)頭
[0049]20修整裝置
[0050]21修整器臂
[0051]22修整器
[0052]30光學(xué)系單元
[0053]31圖像處理單元

【具體實施方式】
[0054]下面，參照說明圖圖1至圖5來詳細(xì)說明本發(fā)明的研磨墊的表面粗糙度測定方法的實施形態(tài)。另外，在圖1至圖5中，對于相同或相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)要素，標(biāo)上相同的符號而省略重復(fù)說明。
[0055]圖1是表示實施本發(fā)明的研磨墊的表面粗糙度測定方法的研磨裝置整體結(jié)構(gòu)的模式圖。如圖1所示，研磨裝置具有:研磨臺I ;以及頂環(huán)10，頂環(huán)10對研磨對象物即半導(dǎo)體晶片等基板W進(jìn)行保持并將基板W按壓在研磨臺I上的研磨墊2上。研磨臺I通過臺軸Ia而與配置在其下方的研磨臺旋轉(zhuǎn)電動機(未圖示)連接，可繞臺軸Ia旋轉(zhuǎn)。在研磨臺I的上表面貼附有研磨墊2，研磨墊2的表面構(gòu)成對基板W進(jìn)行研磨的研磨面2a。對于研磨墊2，使用陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical Company)制的 SUBA800、IC1000、IC1000/SUBA400 (雙層交叉)等。SUBA800是用聚氨酯樹脂將纖維固化的無紡布。IC1000是硬質(zhì)發(fā)泡聚氨脂，是表面具有許多細(xì)微孔(氣孔)的墊，也稱為多孔墊。在研磨臺I的上方設(shè)置有研磨液供給噴管3，由該研磨液供給噴管3將研磨液(漿料)供給到研磨臺I上的研磨墊2。
[0056]頂環(huán)10連接于頂環(huán)旋轉(zhuǎn)軸11，頂環(huán)旋轉(zhuǎn)軸11相對頂環(huán)頭12而上下移動。利用頂環(huán)旋轉(zhuǎn)軸11的上下移動，就使頂環(huán)10整體相對頂環(huán)頭12進(jìn)行上下移動定位，頂環(huán)旋轉(zhuǎn)軸11利用頂環(huán)旋轉(zhuǎn)電動機(未圖示)的驅(qū)動而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。頂環(huán)10利用頂環(huán)旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)而繞頂環(huán)旋轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)。
[0057]如圖1所示，頂環(huán)10的下表面可保持半導(dǎo)體晶片等的基板W。頂環(huán)頭12以頂環(huán)頭旋轉(zhuǎn)軸(未圖示)為中心而可回旋，下表面保持有基板W的頂環(huán)10可利用頂環(huán)頭12的回旋而在基板的交接位置和研磨臺I的上方之間移動。頂環(huán)10的下表面對基板W進(jìn)行保持并將基板W按壓到研磨墊2的表面(研磨面)上。此時，分別使研磨臺I及頂環(huán)10旋轉(zhuǎn)，由設(shè)在研磨臺I上方的研磨液供給噴管3將研磨液(漿料)供給到研磨墊2上。對于研磨液，使用作為磨料顆粒包含二氧化硅(S12)和二氧化鈰(CeO2)的研磨液。如此，一邊將研磨液供給到研磨墊2上，一邊將基板W按壓到研磨墊2上使基板W與研磨墊2相對移動而對基板上的絕緣膜和金屬膜等進(jìn)行研磨。作為絕緣膜，如有Si02。作為金屬膜，如有Cu膜、W膜、Ta膜和Ti膜。
[0058]如圖1所示，研磨裝置具有對研磨墊2進(jìn)行修整的修整裝置20。修整裝置20具有修整器臂21、以及旋轉(zhuǎn)自如地安裝在修整器臂21上的修整器22。修整器22的下部由修整部件22a構(gòu)成，修整部件22a具有圓形的修整面，利用電鍍等方式而在修整面上固定有硬質(zhì)粒子。作為該硬質(zhì)粒子，如有金剛石粒子和陶瓷粒子等。在修整器臂21內(nèi)，內(nèi)藏有未圖示的電動機，該電動機驅(qū)動修整器22進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。修整器臂21與未圖示的升降機構(gòu)連接，修整器臂21利用該升降機構(gòu)進(jìn)行下降，由此修整部件22a按壓研磨墊2的研磨面2a。研磨臺1、頂環(huán)10和修整裝置20等各裝置類與控制裝置(未圖示)連接，研磨臺I的轉(zhuǎn)速、頂環(huán)10的轉(zhuǎn)速及研磨壓力、修整裝置20的修整器22的載荷和擺動速度等由控制裝置控制。另外，控制裝置具有控制部，該控制部可根據(jù)基于研磨墊的表面粗糙度而預(yù)測出的研磨性能來調(diào)整研磨條件及修整條件。
[0059]如圖1所示，在研磨臺I上的研磨墊2的上方設(shè)置有光學(xué)系單元30，該光學(xué)系單元30將激光照射到研磨墊2的表面并接受在研磨墊2表面反射散射后的反射光。光學(xué)系單元30與圖像處理單元31連接，圖像處理單元31將由配置在研磨臺I外側(cè)的光學(xué)系單元30受光后的反射光予以圖像化來測定研磨墊2的表面粗糙度。光學(xué)系單元30及圖像處理單元31構(gòu)成激光顯微鏡。
[0060]在圖1所示那樣構(gòu)成的研磨裝置中，當(dāng)測定研磨墊2的表面粗糙度時，使用由光學(xué)系單元30及圖像處理單元31構(gòu)成的激光顯微鏡來獲得研磨墊2的表面圖像，選擇所得到的圖像中研磨墊高度高的部分，僅從所選擇的部分中具有規(guī)定面積的區(qū)域求出表面粗糙度。此處所說的研磨墊的高度，是指將由激光顯微鏡設(shè)定的基準(zhǔn)點上的平面作為基準(zhǔn)平面(零平面)，從基準(zhǔn)平面至研磨墊表面的相對高度。表面粗糙度是體現(xiàn)對象物表面的細(xì)微凹凸的幾何量。由激光顯微鏡獲得的圖像的區(qū)域，是比研磨墊所具有的空孔大的區(qū)域，并具有可充分選擇高度高的部分的大小。具體來說，為求出表面粗糙度而選擇的研磨墊的區(qū)域面積是25?1000 μ m2，更好的是50?500 μ m2，為了能充分選擇具有這種面積的區(qū)域，由激光顯微鏡獲得的圖像整體的研磨墊的區(qū)域面積為5000?500000 μ m2，更好的是10000?100000 μ m2。當(dāng)然,最佳的選擇區(qū)域及圖像整體面積，由于隨研磨墊所具有的空孔大小而變化，因此可根據(jù)研磨墊的種類而適當(dāng)變更。研磨墊的空孔大小，在例如陶氏化學(xué)公司制的IC1000塊中具有4000?3000 μ m2左右面積的空孔。
[0061]一般，研磨墊的表面粗糙度，由于因測定部位而有較大偏差，因此從獲得圖像面內(nèi)選擇多個部位的研磨墊高度高的區(qū)域，并限定在所選擇的多個部位中的具有大于規(guī)定面積的面積的區(qū)域，例如選擇10個部位的研磨墊高度高的區(qū)域。較好的是，將所選擇的各區(qū)域中求出的表面粗糙度予以平均，使之代表獲得圖像整體的表面粗糙度。
[0062]所得到的表面粗糙度，如有算術(shù)平均粗糙度Ra、均方根粗糙度Rq、粗糙度曲線的最大谷深Rv、粗糙度曲線的最大峰高Rp，以及最大高度粗糙度Rz等。本
【發(fā)明者】們明確，其中算術(shù)平均粗糙度Ra及均方根粗糙度Rq顯示出特別是與研磨性能的較強的相關(guān)性。
[0063]圖2表示基于激光顯微鏡的圖像及由虛線所示部分的截面形狀。圖2(a)是由激光顯微鏡得到的圖像，圖2(b)表示圖2(a)中用虛線所示的部位的表示研磨墊表面凹凸的截面形狀。
[0064]算出研磨墊表面粗糙度的區(qū)域的選擇，是從激光顯微鏡獲得的圖像面內(nèi)選擇高度高的區(qū)域。作為選擇基準(zhǔn)之一，從研磨墊表面的截面形狀利用數(shù)值運算而自動求出平均高度，并將高度比平均高度高的區(qū)域選擇為算出區(qū)域。圖2(b)中所示的處于平均高度線之上的部分被選擇。由于考慮到研磨墊表面中最表面的表面粗糙度影響研磨性能，因此，可僅將進(jìn)一步限定的區(qū)域選擇為算出對象區(qū)域。例如，可將圖像所顯現(xiàn)的高度整體中前30%以內(nèi)的區(qū)域，進(jìn)而前10%以內(nèi)的區(qū)域選擇為算出區(qū)域?？蓪@得圖2(a)截面的位置沿上下方向以任意間隔進(jìn)行移動。另外，在選擇算出對象區(qū)域的工序中，也可從獲得的圖像內(nèi)選擇多個高度比平均高度高的區(qū)域，從而設(shè)定多個表面粗糙度算出區(qū)域。
[0065]如上所述，若選擇或設(shè)定了表面粗糙度算出區(qū)域，則僅從這些算出區(qū)域求出表面粗糙度。此外，將多個算出區(qū)域中分別得到的表面粗糙度予以平均而求出表面粗糙度。
[0066]表面粗糙度可用如下表示:算術(shù)平均粗糙度Ra ;均方根粗糙度Rq ;粗糙度曲線的最大谷深Rv ;粗糖度曲線的最大峰聞Rp ;以及最大聞度粗糖度Rz等。若重視與研磨塾的研磨性能的相關(guān)性，則較好的是用算術(shù)平均粗糙度Ra或均方根粗糙度Rq來表示表面粗糙度。
[0067]本
【發(fā)明者】們發(fā)現(xiàn)，如此得到的表面粗糙度顯示出與研磨性能較強的相關(guān)性。圖3是顯示表面粗糙度(Ra)與研磨速度(RR)之間關(guān)系的測定數(shù)據(jù)表及圖表。研磨速度的單位是nm/min。圖3的表所示的數(shù)據(jù)，是用四種研磨速度進(jìn)行研磨時研磨墊表面的表面粗糙度及標(biāo)準(zhǔn)化后的表面粗糙度，分別表示將激光顯微鏡所得到的圖像的整個區(qū)域為對象而算出的數(shù)值和僅選擇高度高的部分而算出的數(shù)值。這里，僅將比平均高度高的部分選擇為高度高的部分。表所顯示的數(shù)據(jù)中，將標(biāo)準(zhǔn)化后的表面粗糙度表示為圖表。圖表中用圓形表示的點表示整個區(qū)域求出表面粗糙度后的數(shù)據(jù)，用方形表示的點表示僅選擇高度高的區(qū)域而求出表面粗糙度后的數(shù)據(jù)。
[0068]從圖3的圖表可見如下一定的關(guān)系:在僅選擇高度高的區(qū)域求出表面粗糙度后的場合，表面粗糙度與研磨速度之間表面粗糙度越大，研磨速度也越高。整個區(qū)域求出表面粗糙度后場合的表面粗糙度和研磨速度之間的相關(guān)系數(shù)是0.39，而僅選擇高度高的區(qū)域求出表面粗糙度后的場合的相關(guān)系數(shù)是0.96，從接近于I的0.96的數(shù)值也可說具有非常強的相關(guān)性。
[0069]接著，圖4用表及圖表來表示表面粗糙度與研磨速度之間的相關(guān)系數(shù)和為了算出表面粗糙度而選擇的區(qū)域的面積之間的關(guān)系。這里，作為高度高的部分，僅選擇高度整體中的前30%的部分。圖表表示為了算出表中所示的表面粗糙度而選擇的區(qū)域的面積(Area)，以及表面粗糙度與研磨速度之間的相關(guān)系數(shù)(R2)。從圖4可知，顯然，為了算出表面粗糙度而選擇的區(qū)域越狹小，相關(guān)系數(shù)就越接近于I。所選擇的區(qū)域面積在100ym2以下，被認(rèn)為具有相關(guān)關(guān)系，由于面積越小就越有相關(guān)關(guān)系，故所選擇的區(qū)域面積較好是500 μ m2以下。
[0070]圖4表示選擇區(qū)域面積為25 μ m2的場合的相關(guān)系數(shù)約是0.937，然而作為選擇區(qū)域面積的下限值，可考慮數(shù)μ Hl2?10 μ m2。
[0071]圖5用表及圖表來表示表面粗糙度與研磨速度之間的相關(guān)系數(shù)和激光顯微鏡所得到的圖像的研磨墊面積之間的關(guān)系。在此，以獲得的圖像整體為對象給出相關(guān)系數(shù)。表中表示激光顯微鏡的倍率，獲得圖像的面積(Area)及表面粗糙度與研磨速度之間的相關(guān)系數(shù)(R2)，圖表表示表中的獲得圖像的面積(Area)和相關(guān)系數(shù)(R2)。從圖5可知，顯然，由于激光顯微鏡所得到的圖像面積越狹小，相關(guān)系數(shù)就越接近于1，因此，圖像獲得的研磨墊區(qū)域面積較好是100000 μ m2以下。
[0072]如上所述，利用本發(fā)明方法所得到的研磨墊的表面粗糙度，由于可確認(rèn)與研磨速度具有相關(guān)關(guān)系，因此，可從研磨墊的表面粗糙度來預(yù)估研磨性能。即，可算出研磨墊的表面粗糙度并預(yù)測研磨速度。
[0073]另外，基于所預(yù)估的研磨性能，可調(diào)整研磨時間等研磨條件和研磨墊的修整條件，可提供一種能獲得所希望的研磨性能的CMP方法。
[0074]在研磨墊表面粗糙度與研磨速度之間，例如具有研磨墊表面粗糙度越大研磨速度就越大的這種較強的相關(guān)關(guān)系。另一方面，在研磨墊表面粗糙度與修整條件之間，也例如具有越加大修整載荷則研磨墊表面粗糙度就越大的相關(guān)關(guān)系。利用這種與研磨墊的表面粗糙度有關(guān)的多個相關(guān)關(guān)系，來調(diào)整研磨條件和修整條件等。例如，基于研磨墊表面粗糙度與研磨速度之間的相關(guān)關(guān)系，而從研磨墊表面粗糙度來預(yù)測研磨速度。接著，比較所預(yù)測的研磨速度和所需的研磨速度，當(dāng)預(yù)測的研磨速度相對于所需的研磨速度過多或不足時，則基于研磨墊表面粗糙度與修整條件之間的相關(guān)關(guān)系來調(diào)整修整條件(修整載荷)。通過調(diào)整修整條件來調(diào)整研磨速度的過多或不足部分，從而能夠以所需的研磨速度來研磨基板(晶片)。
[0075]另外，在連續(xù)對基板(晶片)進(jìn)行研磨處理時，如此得到的表面粗糙度逐漸產(chǎn)生變化，最終變得不能獲得所需的研磨性能。這種狀態(tài)表示研磨用耗材壽命結(jié)束，因此，也可基于用上述方法求出的表面粗糙度，來適用于推測研磨墊和修整器的壽命。
[0076]此外，可選擇研磨墊表面的修整條件，使得用上述方法求出的表面粗糙度成為預(yù)先設(shè)定的較佳表面粗糙度的范圍內(nèi)。作為可選擇的修整條件，如有修整器的類型(粒度號和磨料顆粒形狀)，修整時的載荷和修整時的轉(zhuǎn)速等。
[0077]另外，在研磨裝置上設(shè)有控制部，該控制部基于由上述方法測定的研磨墊的表面粗糙度而預(yù)測CMP的研磨性能，基于所預(yù)測的研磨性能而調(diào)整研磨條件及修整條件。
[0078]至此已說明了本發(fā)明的實施形態(tài)，但本發(fā)明不限于上述實施形態(tài)，在其技術(shù)思想的范圍內(nèi)，當(dāng)然可用各種不同的形態(tài)來實施。
【權(quán)利要求】
1.一種研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特征在于，由如下工序構(gòu)成: 使用激光顯微鏡獲得研磨墊表面圖像的圖像獲得工序；從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域的區(qū)域選擇工序；以及僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特征在于，在所述區(qū)域選擇工序中，選擇500 μ HI2以下的面積的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特征在于，在所述圖像獲得工序中獲得的圖像的面積是100000 μ HI2以下。
4.如權(quán)利要求1所述的研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特征在于，在所述區(qū)域選擇工序中，從獲得的圖像內(nèi)僅選擇多個高度比平均高度高的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特征在于，在所述算出表面粗糙度的工序中，對在多個部位的算出區(qū)域分別得到的表面粗糙度進(jìn)行平均而求出表面粗糙度。
6.如權(quán)利要求1所述的研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特征在于，算出的所述表面粗糙度是如下中的至少一種:算術(shù)平均粗糙度Ra ;均方根粗糙度Rq ;粗糙度曲線的最大谷深Ry ;粗糙度曲線的最大峰高Rp ;以及最大高度粗糙度Rz。
7.如權(quán)利要求1所述的研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特征在于，算出的所述表面粗糙度是如下中的至少一種:算術(shù)平均粗糙度Ra ;以及均方根粗糙度Rq。
8.如權(quán)利要求1所述的研磨墊的表面粗糙度測定方法，其特征在于，在所述區(qū)域選擇工序中，從屬于整體高度的前30%以內(nèi)的高度的區(qū)域中選擇。
9.一種CMP方法，其特征在于，基于由研磨墊的表面粗糙度測定方法測定的研磨墊的表面粗糙度來預(yù)測CMP的研磨性能，所述研磨墊的表面粗糙度測定方法由如下工序構(gòu)成:使用激光顯微鏡獲得研磨墊表面圖像的工序；從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域的工序；以及僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的CMP方法，其特征在于，基于預(yù)測的研磨性能，調(diào)整研磨條件、修整條件中的至少一個。
11.如權(quán)利要求9所述的CMP方法，其特征在于，基于預(yù)測的研磨性能，預(yù)測研磨墊、修整器中的至少一個的壽命。
12.如權(quán)利要求9所述的CMP方法，其特征在于，基于預(yù)測的研磨性能，調(diào)整研磨條件，以調(diào)整后的研磨條件對基板進(jìn)行研磨。
13.—種CMP方法，其特征在于，將研磨墊表面的修整條件選擇為，使由研磨墊的表面粗糙度測定方法測定的研磨墊的表面粗糙度成為預(yù)先設(shè)定的表面粗糙度，所述研磨墊的表面粗糙度測定方法包括:使用激光顯微鏡獲得研磨墊表面圖像的工序；從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域的工序；以及僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度的工序。
14.如權(quán)利要求13所述的CMP方法，其特征在于，所述修整條件是修整器的類型、修整時的載荷、修整時的轉(zhuǎn)速中的至少一個被選擇為條件。
15.一種研磨墊的表面粗糙度測定裝置，其特征在于，獲得研磨墊表面圖像，從獲得的圖像內(nèi)僅選擇高度比平均高度高的區(qū)域，僅從選擇的區(qū)域算出表面粗糙度。
【文檔編號】B24B53/017GK104422408SQ201410414805
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】松尾尚典 申請人:株式會社荏原制作所