[發明專利]一種CMP工藝仿真方法和系統

有效

• 申請號: 201810290687.5
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108491662B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 徐勤志;陳嵐;楊飛;劉建云
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙秀芹;王寶筠

1.一種CMP工藝仿真方法，其特征在于，包括：

獲取研磨液各組分初始濃度、研磨材質參數、研磨墊參數、研磨粒子參數、研磨液參數、CMP工藝參數以及研磨參數；

根據研磨墊參數、研磨材質參數、研磨粒子參數和CMP工藝參數以及研磨材質表面受到的接觸應力模型，計算研磨材質表面受到的接觸應力；

根據所述CMP工藝參數、研磨液參數、液膜厚度以及研磨墊和研磨材質間流體動壓模型，計算研磨墊與研磨材質間的流體動壓；所述液膜厚度根據所述研磨材質表面受到的接觸應力、研磨墊參數、CMP工藝參數、研磨參數以及流固耦合模型更新計算；所述流固耦合模型包含法向應力和力矩；

根據研磨液各組分初始濃度以及研磨液各組分在研磨材質表面的濃度分布模型計算研磨液各組分在研磨材質表面的濃度分布；

根據研磨材質表面受到的接觸應力、研磨墊與研磨材質間的流體動壓、研磨液各組分在研磨材質表面的濃度分布以及研磨去除率計算模型，獲取研磨去除率；所述研磨去除率計算模型是綜合研磨液與研磨材質間化學反應、界面接觸作用、研磨液流動潤滑作用和傳質的多體協同耦合去除作用構建得到的，所述研磨去除率計算模型的參數包含研磨墊與研磨材質間的實際接觸面積、名義接觸面積和相對滑動速率。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據研磨墊參數、研磨材質參數、研磨粒子參數和CMP工藝參數以及研磨材質表面受到的接觸應力模型，計算研磨材質表面受到的接觸應力，具體包括：

根據研磨墊參數和CMP工藝參數以及研磨墊形變與研磨材質間的接觸應力模型計算研磨墊與研磨材質間的接觸應力；

根據研磨墊參數、研磨粒子參數和CMP工藝參數以及研磨粒子與研磨材質間的接觸應力模型計算研磨粒子與研磨材質間的接觸應力；

將所述研磨墊與研磨材質間的接觸應力以及研磨粒子與研磨材質間的接觸應力相加，得到的結果為研磨材質表面受到的接觸應力。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述研磨材質與研磨墊形變之間的接觸應力模型，具體為：

其中，w為研磨墊形變函數，P_Cpad為研磨墊和研磨材質間的接觸應力，υ為研磨墊的泊松比，E為研磨墊的彈性模量，I為研磨墊與研磨材質的實際接觸面積，K(x-ξ,y-η)為核函數，x,y,ξ,η為函數變量。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述研磨材質與研磨粒子之間的接觸應力模型，具體為：

其中，P_Cp研磨粒子與研磨材質間的接觸應力，υ為研磨墊的泊松比，E為研磨墊的彈性模量，N₀為研磨液的單位體積研磨粒子數，r_p為研磨粒子半徑，f_p(-ε_S)為單研磨粒子接觸應力，ε_S為平均壓縮應力，Φ_p(r_p)為概率密度函數。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨墊與研磨材質間流體動壓模型具體為：

其中，r為研磨體系計算坐標徑向分量，P_F為流體動壓，h為液膜厚度，η為研磨液粘性系數，v_r(a)和v_r(b)分別為研磨墊和研磨材質表面徑向速率，v_θ(a)和v_θ(b)分別為研磨墊和研磨材質表面切向速率，θ為研磨體系計算坐標切向分量。