[發明專利]化學機械研磨去除率計算的方法及設備

有效

• 申請號: 201210301195.4
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN102799793A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 徐勤志;陳嵐
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 鄭瑜生

1.一種化學機械研磨去除率計算的方法，其特征在于，包括以下步驟：

確定研磨去除率計算公式MRR＝kPV，其中，V是芯片和研磨墊之間的相對滑動速率，P是施加于芯片表面的外部壓力，k是Preston系數；

分析影響研磨去除率的因素，得到影響研磨去除率所述因素的函數方程，所述因素包括以下一個或多個因素：研磨液中的有效研磨粒子數、單粒子去除體積、研磨過程參數、芯片表面研磨去除物的質量傳輸速率、研磨液PH值及溫度；

將所述因素的函數方程代入MRR＝kPV中，得到研磨去除率的具體計算公式，根據所述具體計算公式計算研磨去除率MRR。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，計算所述有效研磨粒子數的函數方程為：

有效研磨粒子數N=βN_E1+(1-β)N_E2，

其中，0≤β≤1；

A為芯片面積，η研磨墊粗糙峰密度，為粗糙峰頂半徑，d為芯片表面和研磨墊平均峰值高度之間的距離，z為研磨墊表面高度，σ為峰值高度的標準偏差；c_V為研磨粒子體積濃度，V_a是磨粒體積；

d_s為研磨液的稀釋倍數，ρ_s為研磨液稀釋前的密度，m_s-a為研磨液稀釋前的質量濃度，ρ_a為研磨粒子的密度，D為磨粒的平均直徑。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述質量傳輸速率和芯片表面物質的密度與研磨去除率MRR的關系為：

MRR∝ρ_wυ，ρ_w為芯片表面物質的密度，υ為所述質量傳輸速率。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，研磨液PH值和溫度與研磨去除率MRR的關系為：

其中，T為溫度、n為PH值，R為普適氣體常數，E_a為活化能。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨去除率的具體計算公式為：

其中，其中K₁,K₂為比例常數，ΔS為研磨粒子嵌入芯片部分橫截面積，V為芯片相對研磨墊的滑動速度，K為化學反應平衡常數，k_e為化學反應速率，C^I、C^Ⅱ為研磨液界面及芯片表面氧化膜界面濃度，β^Ⅰ、β^Ⅱ為傳質系數，P為研磨墊與芯片之間的局部壓力，ΔH₁為研磨粒子嵌入芯片的深度，R_a為研磨粒子半徑。

6.一種化學機械研磨去除率計算的設備，其特征在于，包括選擇模塊、分析模塊和運算模塊，

所述選擇模塊，用于選定研磨去除率計算公式MRR＝kPV，其中，V是芯片和研磨墊之間的相對滑動速率，P是施加于芯片表面的外部壓力，k是Preston系數；

所述分析模塊，用于分析影響研磨去除率的因素，得到影響研磨去除率所述因素的函數方程，所述因素包括以下一個或多個因素：研磨液中的有效研磨粒子數、單粒子去除體積、研磨過程參數、芯片表面研磨去除物的質量傳輸速率、研磨液PH值及溫度；

所述運算模塊，用于將所述因素的函數方程代入MRR＝kPV中，得到研磨去除率的具體計算公式，根據所述具體計算公式計算研磨去除率MRR。

7.如權利要求6所述的設備，其特征在于，計算所述有效研磨粒子數的函數方程為：

有效研磨粒子數N=βN_E1+(1-β)N_E2，

其中，0≤β≤1；

A為芯片面積，η研磨墊粗糙峰密度，為粗糙峰頂半徑，d為芯片表面和研磨墊平均峰值高度之間的距離，z為研磨墊表面高度，σ為峰值高度的標準偏差；c_V為研磨粒子體積濃度，V_a是磨粒體積；

d_s為研磨液的稀釋倍數，ρ_s為研磨液稀釋前的密度，m_s-a為研磨液稀釋前的質量濃度，ρ_a為研磨粒子的密度，D為磨粒的平均直徑。