計算晶圓表面研磨去除率的方法技術

本發明專利技術提供了一種計算晶圓表面研磨去除率的方法，該方法包括：a）設定參考平面、劃分計算網格并確定研磨墊微擾形變的初始數據；b）根據微擾壓力分布和研磨墊微擾形變的相互關系，使用傅里葉變換計算微擾壓力分布，并根據外部施加壓力和微擾壓力分布計算接觸壓力分布；c）根據接觸壓力分布確定晶圓的研磨去除率。本發明專利技術的實施例還可以用晶圓表面的研磨去除率實時的計算晶圓表面形貌。本發明專利技術計算簡潔，實現方便，物理意義明確，所得到的物理量能深刻揭示兩體接觸的內在本質。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及CMP制造工藝和CMP建模
，具體涉及一種新的。
技術介紹
當前,集成電路晶圓尺寸不斷擴大，芯片特征尺寸不斷減小，45nm工藝節點以下超大規模集成電路可制造性設計(DFM)技術具有了新的特征，化學機械研磨(CMP)作為業界矚目的全局平坦化技術也展現了新的特點。盡管目前CMP的工藝研究和應用具有了較大發展，但其過程控制仍停留在經驗實證階段，欠缺完整嚴密的理論基礎，人們對諸如研磨參數對平面度的影響、研磨墊-研磨液-晶圓之間的相互作用、研磨液的化學屬性對各種參數的影響等機理了解還不夠充分。因此，32nm節點以下的CMP研究將針對各種過程參數、研磨界 面間的接觸形態(減小外部壓力、改進研磨成分、去除研磨粒子、降低刮擦劃痕等)及研磨液的流體狀況進行深入分析，以便充分了解CMP的研磨機制，不斷指導和滿足工藝需求。研磨去除率(MRR)作為描述化學機械研磨變化快慢的輸出指標在CMP的模型機理分析中具有重要作用，一旦獲取MRR，可以進一步將其用于計算研磨晶圓表面的瞬時高度變化，給出晶圓表面的實時輪廓和特征，并可將計算結果用于版圖RC-提取等設計流程，因此，關于研磨去除率的研究受到了廣泛關注。目前，針對研磨墊-晶圓粗糙接觸問題，國內外工程應用領域求解研磨去除率比較常見的方法是采用經驗型的Preston方程，即研磨去除率MRR=kPV，其中，V是晶圓和研磨墊之間的相對滑動速率，P是二者之間的接觸壓力，k是Preston系數，一般CMP中的化學作用主要通過系數k來體現。一旦獲得研磨去除率，即可實現晶圓表面的高度控制，因此，Preston方程具有重要的應用價值。在晶圓和研磨墊之間的粗糙接觸過程中，一般假定二者為點接觸，研磨墊線性彈性，而晶圓呈剛性，同時忽略研磨液對研磨墊形變的影響。這樣，研磨墊和晶圓之間的壓力分布Pb(x，y)和研磨墊形變Wb(X，y)之間的相互關系即可通過接觸力學理論獲得Wb{x,y) = kc\\ , 尸十，》) ξ η(I) -ξγ+(γ-ηγ其中，A為整個晶圓面積，接觸因子k。為與研磨墊的彈性模量和泊松比相關的模型參數。晶圓-研磨墊間距H(x，y)滿足以下條件H (X，y) =Hinitial (x, y) +Wb (x, y) —H (2)其中，Hinitial (x, y)是初始晶圓-研磨墊間距，H為研磨墊的剛性體變形。此外,研磨塾和晶圓間還應滿足以下關系 f= (W) > O, (x,y)e Acvnlacl^(3) [H{x,y) > 0,Pb(x,y) = O, (x,y)€ Acontact這里，Acontact為研磨墊和晶圓之間的實際接觸面積。通過求解(I)- (3)式即可獲得晶圓表面的壓力分布，進而利用Preston方程給出整個晶圓的研磨去除率MRR=kPb (x, y) V(4)傳統的做法是使用邊界元等方法求解粗糙接觸問題，其計算復雜，實現較困難，模型的預測性及通用性有待提高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種解決上述問題的。根據本專利技術的一個方面，提供了一種，包括a)設定參考平面、劃分計算網格并確定研磨墊微擾形變的初始數據；·b)根據微擾壓力分布和研磨墊微擾形變的相互關系，使用傅里葉變換計算微擾壓力分布，并根據外部施加壓力和微擾壓力分布計算接觸壓力分布；c)根據接觸壓力分布確定晶圓的研磨去除率。與現有技術相比，本專利技術通過重新定義研磨參考平面，研磨墊、晶圓表面形貌，采用快速傅里葉變換技術實現卷積計算，通過迭代求解積分方程考察晶圓-研磨墊間的距離變化以及整個晶圓表面的壓力分布，進而依據研磨去除公式分析晶圓表面的去除變化，提供更加豐富的研磨信息，為晶圓級的化學機械研磨機理研究和仿真工具開發奠定重要基礎。該方法計算簡潔，實現方便，物理意義明確，所得到的物理量能深刻揭示兩體接觸的內在本質，因而可以進一步用于其他與粗糙接觸有關的摩擦模型，方便揭示由于壓力變化所導致的接觸形變，提高模型的預測性、通用性及準確度。附圖說明通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯圖I為根據本專利技術的實施例的的流程圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細描述。根據本專利技術的一個方面，提供了一種，請參考圖1，圖I為根據本專利技術實施例的流程圖。如圖所示，在步驟SlOl中，設定參考平面、劃分計算網格并確定研磨墊微擾形變的初始數據。這一步驟通過一系列的設定和測量過程，為本專利技術后續計算做準備。在本專利技術的實施例中，對于研磨墊在下，晶圓在上的CMP研磨體系，為其設定一個參考平面，并劃分計算網格；計算網格所需要的密度根據測量精度和實際計算的需要來確定，網格越密集，初始化數據和計算流程所需的時間越長，相應的精度就越高；網格越稀疏，初始化數據和計算流程花費的時間就越少，相應的精度就越低。在此基礎上確定晶圓的初始形貌高度we(x，y)，該高度是位置(x，y)的函數，其中(x，y)取不同的組合值來表示不同的網格點；同時初始化研磨墊微擾形變Wb (X，y)與晶圓的初始形貌高度一致,即Wb (X，y) =we (x, y)。需要確定的參數還有外部施加壓力P和與研磨墊的彈性模量和泊松比相關的模型參數一接觸因子k。。其中外部施加壓力P也為位置(x，y)的函數，此處做簡寫(后續在不妨礙理解的情況下，各變量都做此簡寫)。k。不易確定，在本專利技術中取經驗值。外部施加壓力P和接觸因子k。也可以在后續的步驟中需要使用時確定。在步驟S102中，根據微擾壓力分布函數和研磨墊微擾形變的相互關系，使用傅里葉變換計算微擾壓力分布，并根據外部施加壓力和微擾壓力分布計算接觸壓力分布。在本專利技術的實施例中，為了后續計算晶圓與研磨墊之間的接觸壓力，在此步驟中引入微擾壓力pb(x，Y)，并通過研磨墊微擾形變Wb (X，y)與微擾壓力間的相互關系計算微擾壓力 Pb(x，y)研磨墊微擾形變Wb (X，y)與微擾壓力pb(x，y)間的相互關系為Wh(Λ·; y) = kcph(.V, V) v)( 3 )其中G(x，y)為晶圓局部半空間格林函數；k。為上述的接觸因子。使用多維快速傅 里葉變換(FFT)處理上述卷積運算關系(5)，得到FFT =kcFFT · FFT (6)使用傅里葉逆變換，并截取實部，可以獲得 I ( \ΓFFrfw, (X5J)Ill ·、pjx,y) = — Re^ IFFT -Lr■■■■■■■■B■■■■■■■■^(7) 6 蚪 I \\j即微擾壓力的分布函數。計算出微擾壓力的分布之后，可以判斷當前計算結果是否滿足判別條件。具體判斷方法如下。在本專利技術的實施例中，結合確定的外部壓力P和計算出的Pb (X，y)，計算出接觸壓力分布函數Pb(x，y) =P-pb(x，y)(8)接觸壓力分布函數的必要條件為Pb (X，y) ^ O,即在晶圓與研磨墊有接觸的地方，接觸壓力分布函數的取值大于零；在晶圓與研磨墊沒有接觸的地方，接觸壓力分布函數的取值等于零。即Ph(XiV) = I U(9) [O,We > W6需要對計算網格的每個網格點上的壓力進行判斷。如果存在不滿足條件的網格點，則調整初始化數據，例如適當減小l(x，y)，并再次計算微擾壓力的分布函數。重本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種計算晶圓表面研磨去除率的方法，包括：a）設定參考平面、劃分計算網格并確定研磨墊微擾形變的初始數據；b）根據微擾壓力分布和研磨墊微擾形變的相互關系，使用傅里葉變換計算微擾壓力分布，并根據外部施加壓力和微擾壓力分布計算接觸壓力分布；c）根據接觸壓力分布確定晶圓的研磨去除率。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐勤志，方晶晶，陳嵐，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：