圓平動化學機械拋光的流體動力性能及材料去除率研究.pdf

1、隨著集成電路制造技術的飛速發(fā)展，對硅片的加工精度和表面質量提出了更高的要求?；瘜W機械拋光(CMP)是目前唯一能夠實現(xiàn)硅片局部和全局平坦化的實用技術和核心技術，正廣泛應用于集成電路制造中。圓平動CMP是一種新型的CMP形式，其拋光機理與傳統(tǒng)CMP拋光機理相同，工件表面材料去除是化學、機械共同作用的結果。但圓平動CMP與傳統(tǒng)CMP在運動形式上不同，能實現(xiàn)拋光所需要的最佳運動學條件，并得到比傳統(tǒng)CMP更好的加工效果。對圓平動CMP模型的研究將

2、有利于實際加工過程的精確控制，提高圓平動CMP的生產效率。本文根據圓平動CMP的運動形式，建立了半接觸工況時考慮拋光墊變形的圓平動CMP混合潤滑模型和材料去除率模型。其中混合潤滑模型中包括了極坐標下的平均Reynolds方程、接觸壓力方程、拋光墊變形方程、平均膜厚方程、總載荷平衡方程和總轉矩平衡方程。并利用有限差分方法求解得到瞬時流體壓力分布、接觸壓力、總壓力分布、拋光墊變形分布和流體膜厚分布。分析了外加載荷、拋光速率、平動角速度、工件

3、對拋光墊的傾角等主要拋光參數對加工過程中流體壓力、接觸壓力、膜厚和拋光墊變形的影響規(guī)律；也分析了拋光墊材料參數、形貌參數和加工過程中流體壓力、接觸壓力、膜厚和拋光墊變形的關系。在圓平動CMP混合潤滑模型的基礎上建立拋光過程中材料去除率的模型，分析了磨粒的各種參數和不同工況對拋光質量和效率的影響。分析結果表明，在圓平動CMP過程中會出現(xiàn)大區(qū)域流體負壓現(xiàn)象，它是由拋光墊變形引起流體膜分布變化所造成的。圓平動CMP能實現(xiàn)接觸壓力從工件中心到工