化学机械研磨方法

专利名称：化学机械研磨方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特別涉及一种化学机械研磨方法。
背景技术：
随着超大规模集成电路ULSI(Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集
成电路制造工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本， 元件的特征尺寸(Feature Size)不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增 加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用多层布线技术利
用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度。但多层布线技术的应用会 造成硅片表面起伏不平，对图形制作极其不利。为此，要在大直径硅片上实 现多层布线结构，首先就要实现每一层都具有很高的全局平整度，即要求对 多层布线互连结构中的导体、层间介质(ILD)、金属(如W, Cu， Al)、硅氧化 物、氮化物等进行平坦化(Planarization)处理。
布线层数的不断增加对平坦化技术的要求也日趋严格，给平坦化技术带 来了前所未有的挑战，表面平坦化处理成为了芯片制作的关键步骤之一。虽 然有许多平坦化技术都曾得到应用，如反刻法、玻璃回流法和旋涂膜层等， 但是，这些传统技术都属于局部平面化技术，不能做到全局平坦化。目前， 化学机械研磨法(CMP， Chemical Mechanical Polishing )是达成全局平坦化的 最佳方法，尤其在半导体制作工艺进入亚微米(sub-micron)领域后，化学机械 研磨已成为一项不可或缺的制作工艺技术。
化学机械抛光(CMP)是利用混有极小磨粒的化学溶液与加工表面发生化 学反应来改变其表面的化学键，生成容易以机械方式去除的产物，再经机械 摩擦去除化学反应物获得超光滑无损伤的平坦化表面。该技术具有工艺简单、 操作温度接近室温，可兼顾局部平坦化与全面平坦化要求的优点，是目前在 超大规模集成电路ULSI(Ultra Large Scale Integration)芯片多层布线中最有效 的层间平坦化方法。
化学机械研磨法(CMP)是通过晶片和研磨头之间的相对运动来平坦化 晶片表面的，其所用设备常称为研磨机或抛光机。图l为研磨机示意图，如图 l所示，其包括研磨头101,也称为夹持头或抛光头，用于在研磨过程中握
住要研磨的晶片；研磨垫(polish pad )102铺在转盘(platen )103上；毛刷(brush ) 104用于刮平及清洁研磨垫102的表面；研磨液供应管(tube) 105用于输送研 磨液(slurry )。研磨时，将要研磨的晶片107附着在研磨头101上，该晶片待研 磨面向下，在研磨头101上提供下压力，使晶片107紧压到研磨垫102上，当表 面贴有研磨垫102的转盘103在电机的带动下旋转时，研磨头101也在卡盘106 的带动下进行同向转动，以预防晶片磨出倾斜的轮廓。同时，研磨液(slurry) 通过研磨液供应管(tube) 105输送到研磨垫102上，在研磨头IOI、研磨垫102、 转盘103转动的共同作用下，研磨液因离心力而均勻地分布在研磨垫上，在被 研磨晶片107和研磨垫102之间形成一层液体薄膜，这层膜中的化学成分与被 研磨晶片107发生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质(化学反应过程)，然 后通过机械摩擦将这些易溶物从被抛光片表面去掉，被流动的液体带走(机械 去除过程)，这样就结合了机械作用和化学反应将晶片107的表面材料去除。由 于晶片表面凸起和凹陷的地方研磨速率不一样，最终可以达到很好的全局平 坦化效果。
化学机械研磨(CMP)带来的一个显著质量问题是表面擦痕(Scratch),尤 其是应用于较软的薄层时这一问题更为突出。经CMP处理后的薄层往往会在 表面存有擦痕，这些小而难发现的擦痕易在金属间引起短路或开路现象，大 大降低产品的成品率。图2为说明表面擦痕引起金属间短路的示意图，如图2A 所示，因为晶片表面存在的擦痕201,造成连接孔202和203之间电短路。
申请号为02120608.2的中国专利中公开了 一种可减少刮痕的钨金属的化 学机械研磨方法，该方法通过在研磨的前段和后段分别采用了标准的酸性鴒 研磨液和氧化物研磨液进行研磨，实现了鴒金属研磨表面刮痕的减少。但是 一方面该方法针对性太强，只适用于鴒金属，对其它研磨薄层不适用，不具 有通用性；另一方面其需要更换研磨液，实现起来也不太方便，成本也较高。

发明内容
本发明提供了 一种化学机械研磨方法，该方法通过对研磨垫的处理以及 对研磨工艺的改进，在不增加工艺难度的情况下改善了现有化学机械研磨工 艺易对薄层表面，尤其是材料较软的薄层表面，产生擦痕，造成器件电性能 损坏的现象。本发明主要应用于半导体制造领域，但也可应用于电子、机械
等其它领域。
本发明提供的一种化学机械研磨方法，其包括
将附着晶片的研磨头移至转盘上； 緩慢增加研磨头的下压力以及研磨头和转盘的转速； 当所述的下压力和转速达到预定值时，保持研磨状态； 緩慢减d 、研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速； 在研磨头下压力去除以及研磨头与转盘停止旋转后，取下晶片。 其中，在所述緩慢增加研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速之前， 还进一步包括保持研磨头与转盘静止，并加入研磨液的步骤。该研磨液的流 量在50ml/min至300ml/min之间。这一保持研磨头与转盘静止，并加入研磨 液的时间在ls到10s之间。
其中，所述的緩慢增加是指以5至100hpa/步的加速度增加所述下压力， 以5至20rpm/步的加速度增加所述研磨头和转盘的转速。
其中，所述的下压力和转速的预定值分别在50至200hpa之间和5至 30rpm之间。
其中，所述的緩慢减小是指以5至100hpa/步的递减速度降低所述的下压 力，以5至20rpm/步的递减速度降低所述研磨头和转盘的转速。
其中，在所述取下晶片步骤之前，还进一步包括保持研磨头与转盘静止， 加大研磨液流量的步骤。所述的加大研磨液流量是指将流量加到300至 600ml/min之间。
其中，采用了原位提升研磨头后，取下晶片的方法。 其中，所述晶片的表面研磨层是A1层，或鴒、铜、钽、钬中的一种，还 可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种。
本发明具有相同或相应技术特征的另一种研磨垫预处理方法，包括 N2处理研磨垫表面； 潮湿化研磨垫表面； 压平研磨垫；
对硬薄层材料试片进行研磨。 其中，所述的N2流量在50至300psi之间，所述的潮湿化研磨垫表面是 指将研磨垫在去离子水中浸泡10至50小时，在所述的浸泡之前，还可以进 一步包括从所述研磨垫的中心向外喷去离子水，该去离子水的流量在10至
100psi之间。
其中，所述压平的压力在150至300hpa之间。
其中，所述的对硬薄层材料试片进行研磨时，研磨头的下压力在200至 400hpa之间。
其中，所述的对硬薄层材料试片进行研磨的步骤之后，还进一步包括对 较软薄层材料的试片进行研磨。
本发明具有相同或相应技术特征的再另一种化学机械研磨方法，包括 处理研磨垫；
将附着晶片的研磨头移至转盘上；
分多步增加研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速； 当所述的下压力和转速达到预定值时，保持研磨状态； 緩慢减小研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速； 在研磨头下压力去除以及研磨头与转盘停止旋转后，取下晶片。 其中，所述的准备研磨垫还进一步包括 N2处理研磨垫表面； 潮湿化研磨垫表面。 其中，所述的潮湿化研磨垫表面后，还进一步包括压平研磨垫。所述的 压平研磨垫后，还可以进一步包括对硬薄层材料试片进行研磨。也还可以进 一步包括对较软薄层材料的试片进行研磨。
其中，所述的緩慢增加研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速之前， 还进一步包括保持研磨头与转盘静止，并加入研磨液的步骤。 其中，所述的分多步是指分三步以上。
其中，所述的取下晶片步骤之前，还进一步包括保持研磨头与转盘静止， 加大研磨液流量的步骤。
其中，采用了原位提升研磨头后，取下晶片的方法。 与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明的化学机械研磨方法对研磨垫进行了潮湿化、平整化处理，不仅 确保了研磨垫具有稳定的工作状态，也使得研磨过程中研磨液的分布和流动 更加均匀，提高了研磨质量。并对研磨过程也进行了改进， 一方面通过緩慢 改变下压力和转速减小了应力；另一方面通过在研磨前后充入研磨液，增加
了晶片表面的润滑度，这些改进对减少研磨后晶片表面的擦痕都很有利。
本发明提供的化学机械研磨方法，在不增加工艺难度的情况下，减少甚 至消除了化学机械研磨工艺中的表面擦痕现象，有效地提高了产品的成品率。
另外，因本发明适用于各种CMP薄层材料，且无需更换研磨液，其还具有通
用性强和成本低的特点。


图1为研磨机示意图2为说明表面擦痕引起金属间短路的示意图3为说明本发明化学机械研磨方法中不同CMP工艺条件下Al薄层的 表面擦痕情况统计图4为说明本发明化学机械研磨方法的一个实施例中的研磨垫预处理工 艺流程图5为说明本发明化学机械研磨方法的一个实施例中的研磨工艺流程图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
化学机械研磨(CMP)技术，以其优良的全局平坦化性能在集成电路制 造领域中得到了广泛的应用。但是，在制造过程中发现其易在晶片表面形成 一些微小的擦痕，这可能会导致晶片的电学短路。本发明的化学机械研磨方 法，从CMP工艺特点出发，结合大量实验数据，通过对CMP工艺条件的改 进，明显减少甚至消除表面擦痕，在不增加工艺难度的基础上，改善了工艺 质量。
一般传统研磨工艺是先将要研磨的晶片附着在研磨头上；然后，将研磨 头移至转盘上；下压研磨头，加入研磨液，再旋转研磨头和转盘启动研磨； 通常这一步都是将研磨所需的研磨头下压力和转速值直接置入研磨程序，直 接提速实现研磨；最后，完成研磨，取下晶片。其中，为顺利取下晶片，一 般会采用先将研磨头平移到研磨垫的边缘，使晶片部分悬空后，再提升研磨 头，取下晶片的方法。此外，为了去除研磨时产生的易溶物质，研磨过程中 会加入去离子水进行沖洗。但是，采用这种传统的CMP工艺技术研磨出的晶 片，其表面大部分存有擦痕类的缺陷，造成产品的成品率下降，故需要对其
进行改进，最好达到晶片表面无擦痕。
图3为不同CMP工艺条件下Al薄层的表面擦痕情况统计图。其中，各 种工艺条件下所用的研磨液均为T-805-l研磨液。如图3中301所示的CMP 研磨条件为上述传统的标准研磨工艺步骤，此时的研磨头下压力为134hpa(百 帕)，研磨头转速为27rpm(转/分钟)，转盘转速为30rpm，研磨液流速为 150ml/min,可以看到，这种工艺条件下的表面擦痕情况统计结果高达90%, 与期望的无擦痕情况相差甚远。为此，本发明采取了一系列措施，改进工艺 条件。
如图3中302所示的擦痕统计结果，其在CMP工艺开始研磨前加入了一 静止阶段，该阶段内，不对研磨头施加下压力，研磨头和转盘也均保持静止， 仅仅是以150ml/min的流速加入具有润滑潮湿作用的研磨液，4吏研磨垫的表面 更加湿润光滑，由302所示可以看到加入这一改进步骤可以使其擦痕率由90% 降至70%。
除加入静止阶段外，对研磨头下压力、研磨头和转盘的旋转运动也进行 了改进，在研磨的开始和结束阶段下压力和转速的施加与去除过快也会引入 较多擦痕，如果能平緩这一过程，应该能显著减少晶片表面的擦痕。图3中 303是将下压力保持在134hpa,研磨头和转盘的转速分三步分别提高至27和 30rpm的工艺条件下的Al薄层研磨后表面擦痕率，其比起301下降了 10%左 右。类似地，图3中的304是将研磨头和转盘的转速分别保持在27和30rpm, 分三步将下压力升至134hpa的工艺条件下的Al薄层研磨后表面擦痕率，比 起301其也下降了 10%左右。图3中的305是将下压力分三步升到134hpa， 同时研磨头和转盘的转速也分三步分别提高至27和30rpm的工艺条件下的 Al薄层研磨后表面擦痕率，此时，其擦痕率可由原来的70%降到52%。
虽然减小下压力和降低转速可以在一定程度上减少擦痕，但要注意到， 单纯调整这两个工艺条件来实现对CMP质量的改进是不可取的，因为这一调 整同时会导致其它参数发生变化，如片与片间的非均匀性会增大。本发明通 过平緩下压力和转速的变化，可以在一定程度上减少擦痕，同时，还对均匀 性等其它参数影响不大。
此外，本发明化学机械研磨方法，还在研磨停止后、取片之前，也加入 了一静止阶段，在该阶段，除了去除下压力，停止旋转外，还大大增加了研
磨液的流量，由前面工艺步骤中的150ml/min的流量增大到500ml/min左右。 此阶段实际上是用大流量的研磨液代替传统工艺中的去离子水冲洗晶片，其
优势在于研磨液的润滑度要高于去离子水。采取这一措施可以减少对晶片表 面的损伤，同样也可以进一步有效地减少晶片表面的擦痕，如图3中306所 示，其擦痕率降到了 32%。
另外，也正是因为用大流量的研磨液代替了传统工艺中的去离子水，使 得原位提升研磨头成为可能。故而在后面取片时，可以不再象传统工艺一样， 先将研磨头平移至研磨垫的边缘至部分悬空后，再提升；而是直接原位提升 研磨头后取片。如图3中307所示，研磨头的平移过程对晶片表面的划伤影 响很大，CMP工艺在取消了研磨头平移，改为原位提升研磨头取片的步骤后， 晶片的表面擦痕率基本降至了 0%,可以说极大地改善了 CMP工艺中的晶片 表面擦痕问题。
为了确保研磨薄层的表面质量，除了上述对研磨工艺过程的改进外，还 要注意研磨液的选择和研磨垫的状态，不仅要确保研磨液中没有大颗粒，还 必须保证研磨垫的工作状态正常。
粘附在转盘上表面的研磨垫是在CMP中决定研磨速率和平坦化能力的一 个重要部件。其除了协助研磨液的有效均匀分布外，还需具有提供新补充的 研磨液、排除旧的研磨液及反应物的能力。目前，研磨垫通常用聚亚胺脂制 成，因为聚亚胺脂有像海绵一样的机械特性和多孔吸水特性。研磨垫中的小 孔能帮助传输磨料和提高抛光均匀性。
为了维持工艺的稳定性、重现性及均匀性，研磨垫材料的物性、化性及 表面形貌都需维持稳定的特性，其材质、密度、厚度、表面形貌处理、材料 组合、化学稳定性、压缩性、强性系数、硬度、原材料等皆会关系到最终的 研磨质量。研磨垫本身如果有问题，在CMP工艺中就会在晶片表面造成擦痕 之类的缺陷。
研磨工艺中，研磨垫属于易耗品，通常的使用寿命仅有100 - 1000次左
右，也就是说，在生产线上，需要经常更换新的研磨垫，此时， 一定要注意 事先对新的研磨垫进行必要的预处理。
下面以Al薄层材料的化学机械研磨为例详细说明本发明的一个实施例， 该实施例包括对研磨垫的预处理及研磨工艺的具体实施。
图4为本发明化学机械研磨方法的一个实施例的研磨垫预处理工艺流程
图。如图4所示，首先用高压N2处理研磨垫表面(S401),实现对研磨垫的 初步清洁。处理时，N2,人所述研磨垫的中心向外吹，所用N2流量在50至300psi 之间，如为150psi。
然后，对研磨垫进行表面潮湿化处理(S402)。先用水喷雾的方法使垫表 面潮湿，喷去离子水时也是由研磨垫的中心向外冲，所用去离子水流量在10 至100psi之间，如为50psi。在喷水处理后，再将研磨垫在去离子水中浸泡10 至50小时，如24小时，以保证研磨垫充分潮湿化。研磨垫的潮湿化有利于 后面CMP工艺中研磨液的均匀分布和流动，同时也可以起到软化研磨垫表面 的作用，加强随后对其表面进行平整化处理的效果。
接着，要将研磨垫压平(S403 )。即将研磨垫贴在转盘上，用毛刷(或毛 刷器)压平研磨垫。为消除研磨垫表面的尖峰，毛刷上要使用较大的下压力， 比如在150至300hpa之间，如为200hpa。
再接着，对硬薄层材料试片进行研磨(S404)。在正式进入生产前，先对 表面材料较硬的试片进行研磨，可以进一步消除研磨垫表面的细小尖峰。比 如可以先研磨表面为氧化硅材料的试片，因为其表面材料较硬，可以采用200 到400hpa间的较大的下压力进行研磨，如300hpa。
如果该研磨垫是用于研磨硬质材料的，S404步骤完成后其就可以进入生 产使用了；但如果该研磨垫是用于研磨较软薄层材料的，S404步骤之后，还 要用表面为较软材料的试片进行适应性研磨(S405 ),这一适应性研磨阶段所 用工艺条件与正式生产片相同，在确认使用该研磨垫研磨的晶片表面基本没 有擦痕后，就可以使用该研磨垫进行正式生产。
以上就是对新的研磨垫进行的预处理，通过这一处理可以更好地减少研 磨后晶片的表面擦痕。对于已经处理并使用过的旧研磨垫，在每次研磨前也 要对其状态进行相应的检查处理，包括检查研磨垫表面是否有沾污，是否足 够潮湿以及其平整度是否能满足要求等等，如果有不合适的地方，同样也可
以用上述新研磨垫的预处理方法对其进行相应处理，但是在处理时注意要根 据具体情况对处理条件进行相应的变化，比如处理的时间可能会大大缩短，
或只进行其中相应的某一步或几步处理即可。
本实施例中的研磨垫采用的是Rodel公司的短毛无沟槽politex研磨垫，
在本发明的其它实施例中，如果要研磨的薄层材料较硬，也可以选用其它类 型的研磨垫，如较硬的或毛较长的研磨垫。在确定研磨垫符合研磨要求后， 进入本实施例的研磨流程。图5为本实施例的研磨工艺流程图。下面结合图5
和图3，详细介绍其研磨的工艺步骤及条件
首先，将要研磨的晶片放置好(S501 )。本实施例中是通过真空将要研磨 的硅片吸附在研磨头上，该硅片表面要研磨的材料为Al薄层。
然后，将研磨头移至转盘上(S502)。
接着，进入研磨头与转盘静止的初始阶段(S503 )。此时，不对研磨头施 加下压力，磨头和转盘也保持静止，仅仅是加入了具有润滑潮湿作用的研磨 液，本实例中选用了偏中性的T-805-l研磨液来研磨Al薄层。对于24inch的 转盘，其研磨液的流量可以在50-300ml/min之间，如为150ml/min,这一阶 段的延续时间可以在1 - 10s之间，如为3s。如图3中的302所示，这一步骤 的加入可以明显改善研磨的表面质量。
再接着，緩慢增加研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速(S504)。本 实施例中的下压力和转速是分三步以上，如三步增至正式研磨时的预定值的。 为此，在研磨程序的设置中，可以设置压力加速度在5-100hpa/步之间，如 为50hpa/步；研磨头与转盘的转速加速度在2-20rpm/步之间，如为10rpm/ 步。其中，下压力以及研磨头、转盘转速的增加既可以一起同步进行，也可 以先后分别进行。由图3中的305可知，该措施对减少Al薄层表面擦痕有利。 这一过程中，研磨液的流量仍可维持在50 - 300ml/min之间，如为150ml/min。
然后，进入正式研磨阶段(S505 )。此阶段中，本实施例在研磨头上施加 的下压力在50-200hpa之间，如为150hpa,低于一般传统中所用的200hpa 以上的下压力。研磨头、转盘的转速均在5 - 50rpm之间，如为30rpm，也低 于通常所用的50 - 100rpm的转速。研磨液的流量则仍可维持在50 - 300ml/min 之间，如为150ml/min。另外，要注意到因本实施例在正式研磨前、后均增加 了緩慢变化下压力和转速的过程，正式研磨的时间就相应减少了。如本实施 例中的Al薄层预计去除IOOOA左右，那么其在正式研磨阶段只需研磨3 - 30s， 如5s即可。这一高下压力和高转速下研磨时间的相对减少，也有利于CMP 后Al薄层表面质量的提高。
接着，緩慢减小研磨头的下压力以及研磨头、转盘的转速(S506 )。与S504
中的增压和提速过程相对应，本过程可以5到100hpa/步之间的递减速度逐渐 降压，如50hpa/步；以2到20rpm/步之间的递减速度逐步降低转速，如10rpm/ 步。这一过程中，研磨液的流量仍可维持在50 - 300ml/min之间，如为 150ml/min。
再接着，是研磨头与转盘静止的结束阶段(S507)。本阶段内，除了去除 下压力，停止旋转外，还大大增加了研磨液的流量，由前面的50-300ml/min 的流量增加至300- 600ml/min，如为500ml/min。如图3中的306所示,将现 有技术中加入去离子水的步骤改为加大研磨液流量，对减少薄层表面擦痕有 明显作用。
最后，取下晶片，完成研磨(S508)。由于上一步的静止阶段中冲入了大 量的研磨液进行沖洗，增加了研磨垫与晶片间的润滑度。在本步骤中进行取 片设置时，可以直接设置为原位提升研磨头并取片，而不用设置为先将晶片 平移至研磨垫的边缘再提升后取片。如图3中的307所示，这一步骤的改变 避免了晶片表面在研磨垫边缘的划伤，对改善CMP薄层表面质量有显著影响。
综上所述，本发明化学机械研磨方法通过对以上各步CMP工艺条件的改 进，最终实现了晶片表面擦痕的基本消除，提高了产品的成品率。
以上所述的实施例中，研磨的是A1薄层材料，在本发明的其它实施例中， 所研磨的薄层材料还可以是鴒、铜、钽、钛等金属材料或二氧化硅、氮化硅、 氮氧化硅等介质材料。虽然不同的薄层材料所用的研磨液不同，但均可使用 本发明有效地解决研磨后表面易有擦痕的问题。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和 修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1、一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括将附着晶片的研磨头移至转盘上；缓慢增加研磨头的下压力以及研磨头和转盘的转速；当所述的下压力和转速达到预定值时，保持研磨状态；缓慢减小研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速；在研磨头下压力去除以及研磨头与转盘停止旋转后，取下晶片。
2、 如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于在所述緩慢增 加研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速之前，还进一步包括保持研磨头 与转盘静止，并加入研磨液的步骤。
3、 如权利要求2所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述加入研磨 液的流量在50ml/min至300ml/min之间。
4、 如权利要求2所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述保持研磨 头与转盘静止，并加入研磨液的时间在ls到10s之间。
5、 如权利要求1或2所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的 緩慢增加是指以5至100hpa/步的加速度增加所述下压力，以5至20rpm/步的 加速度增加所述研磨头和转盘的转速。
6、 如权利要求1或2所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的下 压力和转速的预定值分别在50至200hpa之间和5至30rpm之间。
7、 如权利要求1或2所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的緩 慢减小是指以5至100hpa/步的递减速度降低所述的下压力，以5至20rpm/ 步的递减速度降低所述研磨头和转盘的转速。
8、 如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于在所述取下晶 片步骤之前，还进一步包括保持研磨头与转盘静止，加大研磨液流量的步骤。
9、 如权利要求8所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的加大研 磨液流量是指将流量加到300至600ml/min之间。
10、 如权利要求8所述的化学机械研磨方法，其特征在于原位提升研 磨头后，取下晶片。
11、 如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述晶片的 表面研磨层是Al层。
12、 如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述晶片的表面研磨层是鴒、铜、钽、钬中的一种。
13、 如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述晶片的 表面研磨层是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种。
14、 一种研磨垫预处理方法，其特征在于，包括 N2处理研磨垫表面； 潮湿化研磨垫表面；压平研磨垫；对硬薄层材料试片进行研磨。
15、 如权利要求14所述的研磨垫预处理方法，其特征在于所述的N2 流量在50至300psi之间。
16、 如权利要求14所述的研磨垫预处理方法，其特征在于所述的潮湿 化研磨垫表面是指将研磨垫在去离子水中浸泡10至50小时。
17、 如权利要求16所述的研磨垫预处理方法，其特征在于在所述的浸 泡之前，还进一步包括从所述研磨垫的中心向外喷去离子水。
18、 如权利要求17所述的研磨垫预处理方法，其特征在于所述的去离 子水的流量在10至100psi之间。
19、 如权利要求14所述的研磨垫预处理方法，其特征在于所述压平的 压力在150至300hpa之间。
20、 如权利要求14所述的研磨垫预处理方法，其特征在于所述的对硬 薄层材料试片进行研磨时，研磨头的下压力在200至400hpa之间。
21、 如权利要求14所述的研磨垫预处理方法，其特征在于所述的对硬 薄层材料试片进行研磨的步骤之后，还进一步包括对较软薄层材料的试片进 行研磨。
22、 一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括 处理研磨垫；将附着晶片的研磨头移至转盘上；分多步增加研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速；当所述的下压力和转速达到预定值时，保持研磨状态；緩慢减d 、研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速；在研磨头下压力去除以及研磨头与转盘停止旋转后，取下晶片。
23、 如权利要求22所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的准备 研磨垫还进一步包括N2处理研磨垫表面； 潮湿化研磨垫表面。
24、 如权利要求23所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的潮湿 化研磨垫表面后，还进一步包括压平研磨垫。
25、 如权利要求24所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的压平 研磨垫后，还进一步包括对硬薄层材料试片进行研磨。
26、 如权利要求24所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的压平 研磨垫后，还进一步包括对较软薄层材料的试片进行研磨。
27、 如权利要求22所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的緩慢 增加研磨头的下压力以及研磨头与转盘的转速之前，还进一步包括保持研磨头与转盘静止，并加入研磨液的步骤。
28、 如权利要求22所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述多步是三步以上。
29、 如权利要求22所述的化学机械研磨方法，其特征在于所述的取下 晶片步骤之前，还进一步包括保持研磨头与转盘静止，加大研磨液流量的步骤。
30、 如权利要求29所述的化学机械研磨方法，其特征在于原位提升研 磨头后，取下晶片。
全文摘要
公开了一种化学机械研磨方法，该方法通过研磨垫的处理以及研磨工艺制程的改进，减少甚至消除了化学机械研磨过程中易产生的擦痕，本发明适用于各种CMP薄层材料，具有通用性强，成本低的特点，在不增加工艺难度的前提下，提高了产品的成品率。
文档编号H01L21/304GK101104247SQ20061002877
公开日2008年1月16日 申请日期2006年7月10日 优先权日2006年7月10日
发明者昌 俞, 杨春晓, 伟 臧 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司