化学机械抛光中材料去除非均匀性及因子分析.pdfVIP

一豁材料新装锈 化学机械抛光中材料去除非均匀性及 因子分析 王恩泽韩博 (沈阳地铁集团有限公司运营分公司辽宁省沈阳市110000) 摘要：现阶段，在化学机械抛光当中所涉及到的晶圆表面材料，所去除的一些非均匀性，是相对抛光质量而言影响力度较大的核 心因素之一。材料在去除非均匀性方面，与上层布线的总体质量有着直接的联系。利用对晶圆表面和抛光垫表面异同的接触情况下进 行探究，会显示出晶圆和抛光垫之间的摩擦系数。通过因子设计方法具体探究了对晶圆表面材料方面，直接影响了去除非均匀性的工 艺参数水平，给予化学机械抛光工艺相应的理论依据，以此来实现工艺的优化。本文以化学机械抛光中材料去除非均匀性及因子分析 为基本点，进行详细的探究。 关键词：化学机械抛光；非均匀性；因子分析 在制造较大规模的集成电路当中，以现如今而言，化学机械 表1不同抛光液状态下的R、盯。、仃一 抛光技术是能够达成多层布线金属互连结构的工艺当中，局部和 全局基于平坦形式的理想手段。晶圆表面材料将非均匀性去除， 是化学机械抛光工艺所面对的较为重要的问题。在晶圆表面材料 0．6 0．011822 0．0156381 去除非均匀性的大小，在一定程度上是对多层布线质量的重要影 0．3 0．011815 0．0157291 响要素。 0．00l 0．011815 0．0151051 一、分析接触摩擦学 1．1分析混合模型摩擦学 在固体与固体接触、固体与流体接触的状态中间，会产生中 是平均的接触应力，而是局部的接触应力。不断增加下压力可以 间状态，也就是混合状态。其中的摩擦系数是流体动力润滑状态 随之加大平均接触应力，可是分布接触应力的相应规律能够基本 和晶圆与抛光垫直接接触状态摩擦系数中的加权平均值： 上体现m相同的模式。增大局部的接触压力，能够强化参与材料 斗=d斗。+p卜p+[1一(Or．一p)】斗l 所去除的颗粒数，还能够强化局部接触面积，继而加大去除率。 在上式中的斗．是颗粒与晶圆接触时的摩擦系数；d所代表 在一定程度上局部接触应力和局部材料去除率需要成反比。所 的是抛光颗粒与晶圆接触的面积比例；B所表示的是抛光垫粗糙 以，存在越大的接触应力变化率，就说明会产生越大的晶圆表面 峰与晶圆接触的面积比例。“，所表示的是抛光液所存在的剪切 非均匀性。材料下压力和去除率成反比，加大下压力能够有效的 系数。在摩擦的系数范围上是10～～10-3之间。 提升工艺去除的相应速度，并且能够保证抛光垫与铜表面接触。 1．2分析晶圆和抛光垫直接接触状态摩擦学 可是，在下压力逐渐增大的过程中，也会增大低k介质层剪应力， 当在晶圆中产生较大压力的情况下，同时面对较小的速度 剪应力若存在过大的状态，就会造成铜层的剥离失效”1。 时，在晶圆和抛光垫表面之间所产生的抛光液，不能够生成能够 2．3抛光垫弹性模量对晶圆表面非均匀性所产生的影响 分开表面的流体膜。并且在晶圆中所体现的下压力经过粗糙峰传 想要细致的分析抛光垫弹性模量，相对晶圆表面的材料去除 到抛光盘中．如图1所示： 非均匀性所产生的影响，需要将0．02069MPa作为下压力的取值。 因为抛光垫弹性模量会在一定程度上对接触应力分布情况产生 不利的影响，所以探究比对了抛光垫弹性模量分别为100、50、 5、2．29MPa时，探究出了接触应力变化率、接触应力、VOBMises