[发明专利]防止晶片滑片的化学机械研磨方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种防止被研磨的晶片（wafer）滑片的化学机械研磨（Chemical-Mechanism Polishing, CMP）方法。

背景技术

CMP技术在半导体芯片制造过程中广泛使用，其基本原理是，利用混有极小磨粒的化学溶液与加工表面发生化学反应来改变表面的化学键，生成容易以机械方式去除的产物，再经过机械摩擦去除化学反应物来获得超光滑无损伤的平坦表面。

图1所示为现有技术的CMP装置的基本结构的示意图。该CMP装置主要包括研磨平台（platen）10、置于研磨平台上面并可与其同步转动的研磨垫（polishing pad）20、研磨头（polishing head）30、浆料传送装置（Slurry delivery）90。浆料传送装置90用以供应研磨浆料91至研磨垫20，晶片40被定于固定于研磨头30上，其置于研磨头30与研磨垫20之间；研磨头30向晶片40施加一定下压力（Downforce），并相对研磨垫转动和摆动（sweep），从而实现CMP过程。

图2所示为研磨头的基本结构示意图。通常地，研磨头包括卡环（Retaining Ring，以下简称“RR”）、膜片（Membrane，以下简称“MM”）以及内部胎管（Inner Tube，以下简称“IT”）。在图2所示实施例的研磨头结构中，RR 31用于在研磨过程中定位固定晶片40，其通过加压气室311向RR 31施加压力，该压力的控制通过第三导气管343所连接的气体压力控制装置实现；MM 32用于直接承载晶片40并向晶片40提供下压力以控制研磨速率，其通过加压气室321向MM 32施加压力、再传递给晶片40，该压力的控制通过第二导气管342所连接的气体压力控制装置实现；IT 33用于检测晶片40是否定位并结合MM所施加的压力来控制对晶片40的下压力的均匀性。在CMP的过程中，晶片40置于MM 32与研磨垫20之间，通过控制RR 31、MM 32、IT 33的压力参数来实现各个步骤的研磨过程。

通常地，CMP包括研磨前准备（Ramp Up）步骤、预研磨（Pre-Polish）步骤、主研磨（Main Polish）步骤以及边缘研磨步骤（Edge Polish）。在CMP过程中，通常会存在晶片滑片（Wafer slip out）现象，也即晶片40从研磨头30中滑出，该现象容易导致晶片破碎而造成很大损失，因此，现有技术中，需要尽量避免晶片滑片现象。

中国专利申请号为CN200410017414.1、申请人为上海宏力半导体制造有限公司、题为“化学机械研磨机台滑片检测方法”的专利中，提出了一种利用终点侦测系统来监测是否滑片的方法，该方法同样是利用传感器监测出是否滑片进而通过机台进一步采取相关措施（例如终止CMP）来防止晶片破碎，其并不能从根本上防止晶片滑片的现象，并且该方法会导致CMP操作人员工作负担加重、效率降低。

有鉴于此，有必要提出一种新型的CMP方法来避免晶片滑片现象。

发明内容

本发明的目的在于，降低CMP过程中晶片滑片的可能性。

为实现以上目的或者其它目的，本发明提一种CMP方法，包括研磨前准备步骤，在所述研磨前准备步骤被延长为包括第一研磨前准备步骤和第二研磨前准备步骤，在第一研磨前准备步骤和第二研磨前准备步骤中，卡环（RR）的压力参数设置大于膜片（MM）的压力参数设置。

按照本发明提供的CMP方法的一实施例中，在第一研磨前准备步骤和第二研磨前准备步骤中，MM的压力参数设置基本为0。

较佳地，所述第二研磨前准备步骤中的RR的压力参数设置大于所述第一研磨前准备步骤中的RR的压力参数设置。

可选地，所述第一研磨前准备步骤中的RR的压力参数设置的范围为0.01-2磅/平方英寸，所述第二研磨前准备步骤中的RR的压力参数设置的范围为2-10磅/平方英寸。

可选地，所述第一研磨前准备步骤的时间设置在1-4秒范围，所述第二研磨前准备步骤的时间设置在1-4秒范围。

按照本发明提供的CMP方法的又一实施例中，在第一研磨前准备步骤和第二研磨前准备步骤中，RR的压力参数设置大于IT的压力参数设置。

较佳地，在第一研磨前准备步骤和第二研磨前准备步骤中，IT的压力参数设置基本保持不变。

可选地，在所述第一研磨前准备步骤中，IT的压力参数设置的范围为1-2磅/平方英寸；在所述第二研磨前准备步骤中，IT的压力参数设置的范围为2-4磅/平方英寸。