防止晶片滑片的化学机械研磨方法技术

本发明专利技术提供一种防止晶片滑片的化学机械研磨（CMP）方法，属于半导体制造技术领域。该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。该CMP方法可实现防止晶片滑片，并且方法简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造
，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。
技术介绍
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I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、衆料传送装置(Slurry delivery) 90。衆料传送装置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(RetainingRing,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向丽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置于丽32与研磨垫20之间，通过控制RR 31、丽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. I、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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，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，本专利技术提一种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。按照本专利技术提供的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O。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O. 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。按照本专利技术提供的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。按照本专利技术提供的CMP方法的再一实施例中，所述化学机械研磨方法还包括预研磨步骤、主研磨步骤和边缘研磨步骤。较佳地，在所述预研磨步骤、主研磨步骤和边缘研磨步骤中，RR的压力参数设置大于MM的压力参数设置，并且，RR的压力参数设置大于IT的压力参数设置。本专利技术的技术效果是，通过延长研磨前准备步骤的时间、设置RR的压力参数大于 MM的压力参数，从而使RR对应的气阀有足够的时间来响应加压，避免了 RR的实际压力小于丽的压力的可能，进而可以更好地实现RR的固定定位作用，防止晶片滑片；同时该CMP方法通过修改制程参数即可实现防止晶片滑片，方法简单，成本低。附图说明从结合附图的以下详细说明中，将会使本专利技术的上述和其它目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图I是现有技术的CMP装置的基本结构的示意图。图2是研磨头的基本结构示意图。图3是按照本专利技术实施例提供的CMP方法的流程示意图。图4是按照图3所示CMP方法研磨时的压力监测曲线实例示意图。具体实施方式下面介绍的是本专利技术的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本专利技术的基本了解，并不旨在确认本专利技术的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限定或限制。参阅图2，申请人通过对晶片滑片现象的研究发现，在实际操作过程中，晶片滑片很大部分是由于CMP机台的老化所导致的，特别是由于控制第三导气管343 (如图2所示) 是否导通的气阀(例如，Burklet气阀)在研磨前准备步骤中来不及打开，导致RR 31的固定定位功能并不能完全实现。简单地通过更换CMP机台明显具有费用相当昂贵、费时的缺点，更换该气阀的成本相对也很高。通过对RR 31、丽32、IT 33的压力监测发现，在研磨前准备步骤中，由于第三导气管343所连接的气阀在在由关闭转换为打开时，由于该气阀响应速度慢导致打开比较慢，进而导致RR的压力实际上小于MM的压力，在研磨头30旋转或加速旋转时，晶片容易滑出研磨头。针对于此，该专利技术的CMP方法主要是对研磨前准备步骤进行改进。图3所示为按照本专利技术实施例提供的CMP方法的流程示意图，图4所示为按照图3 所示CMP方法研磨时的压力监测曲线实例示意图，其中，51为RR的压力监测曲线，52为IT 的压力监测曲线，53为丽的压力监测曲线。以下结合图3和图4详细说明该实施例的CMP 方法过程。首先，步骤S110,第一研磨前准备(Ramp up I)步骤。 在该步骤中，丽的压力参数设置为0，RR的压力参数设置大于MM和IT的压力参数设置。各个参数(包括压力参数)的设置可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨方法，包括研磨前准备步骤，其特征在于，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，卡环的压力参数设置大于膜片的压力参数设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范怡平，曾明，李万山，蔡宗成，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：