[發(fā)明專利]一種CMP工藝仿真方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810290687.5
• 申請(qǐng)日: 2018-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN108491662B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐勤志;陳嵐;楊飛;劉建云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙秀芹;王寶筠

本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種CMP工藝仿真方法和系統(tǒng)，該方法根據(jù)研磨材質(zhì)表面受到的接觸應(yīng)力、研磨墊與研磨材質(zhì)間的流體動(dòng)壓、研磨液各組分在研磨材質(zhì)表面的濃度分布以及研磨去除率計(jì)算模型，獲取研磨去除率。其中，研磨去除率計(jì)算模型是綜合研磨液與研磨材質(zhì)間化學(xué)反應(yīng)、界面接觸作用、研磨液流動(dòng)潤滑作用和傳質(zhì)的多體協(xié)同耦合去除作用構(gòu)建得到的，因此，該CMP工藝仿真方法充分考慮了CMP過程中研磨墊與研磨材質(zhì)之間的多物理耦合作用對(duì)研磨材質(zhì)表面平坦性的影響，因此，該CMP工藝方法能夠真實(shí)模擬CMP工藝過程，進(jìn)而能夠指導(dǎo)CMP工藝參數(shù)和可制造性設(shè)計(jì)優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及化學(xué)機(jī)械研磨仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CMP工藝仿真方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Planarization,CMP)采用研磨液的化學(xué)腐蝕作用和研磨顆粒的機(jī)械去除作用使研磨材質(zhì)表面達(dá)到納米級(jí)光滑表面，現(xiàn)已成為甚大規(guī)模集成電路時(shí)代使用最廣泛的平坦化技術(shù)。

由于CMP機(jī)理極其復(fù)雜，工程師對(duì)CMP的過程參數(shù)、研磨接觸形態(tài)、化學(xué)反應(yīng)機(jī)制及研磨液性質(zhì)了解甚微，對(duì)不同材料的拋光機(jī)理研究不夠充分，不同工藝參數(shù)對(duì)拋光效果的影響還缺乏深入研究，拋光過程中的碟形凹陷和過度拋光等問題還需有效控制和解決。欲獲得超光滑平坦表面，工藝控制的難度極大。

為了獲得更好的研磨平坦性和實(shí)現(xiàn)可制造性設(shè)計(jì)對(duì)CMP建模仿真的技術(shù)需求，CMP模型和仿真技術(shù)研發(fā)伴隨集成電路CMP工藝的發(fā)展取得了長足進(jìn)展，呈現(xiàn)出各學(xué)科CMP模型百花齊放的發(fā)展態(tài)勢(shì)。然而，由于CMP涉及摩擦學(xué)、接觸力學(xué)、流體力學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)、傳質(zhì)傳熱學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、材料科學(xué)及集成電路技術(shù)等眾多學(xué)科，基于單一學(xué)科領(lǐng)域建立的CMP仿真模型盡管能在一定程度上反映CMP的研磨特征，但要真實(shí)模擬各種多物理耦合作用對(duì)研磨材質(zhì)表面平坦性的影響，需要建立與CMP工藝相適應(yīng)的工藝耦合模型，才能更為真實(shí)的模擬CMP的工藝過程，從而指導(dǎo)CMP工藝參數(shù)和可制造性設(shè)計(jì)優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種CMP工藝仿真方法和系統(tǒng)，以更為真實(shí)地模擬CMP工藝過程，從而指導(dǎo)CMP工藝參數(shù)和可制造性設(shè)計(jì)優(yōu)化。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本申請(qǐng)實(shí)施例采用了如下技術(shù)方案：

一種CMP工藝仿真方法，包括：

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

根據(jù)研磨墊參數(shù)、研磨材質(zhì)參數(shù)、研磨粒子參數(shù)和CMP工藝參數(shù)以及研磨材質(zhì)表面受到的接觸應(yīng)力模型，計(jì)算研磨材質(zhì)表面受到的接觸應(yīng)力；

根據(jù)所述CMP工藝參數(shù)、研磨液參數(shù)、液膜厚度以及研磨墊和研磨材質(zhì)間流體動(dòng)壓模型，計(jì)算研磨墊與研磨材質(zhì)間的流體動(dòng)壓；

根據(jù)所述研磨材質(zhì)表面受到的接觸應(yīng)力、研磨墊參數(shù)、CMP工藝參數(shù)、研磨參數(shù)以及流固耦合模型，更新計(jì)算液膜厚度；

根據(jù)研磨液各組分初始濃度以及研磨液各組分在研磨材質(zhì)表面的濃度分布模型計(jì)算研磨液各組分在研磨材質(zhì)表面的濃度分布；

根據(jù)研磨材質(zhì)表面受到的接觸應(yīng)力、研磨墊與研磨材質(zhì)間的流體動(dòng)壓、研磨液各組分在研磨材質(zhì)表面的濃度分布以及研磨去除率計(jì)算模型，獲取研磨去除率；所述研磨去除率計(jì)算模型是綜合研磨液與研磨材質(zhì)間化學(xué)反應(yīng)、界面接觸作用、研磨液流動(dòng)潤滑作用和傳質(zhì)的多體協(xié)同耦合去除作用構(gòu)建得到的。

可選地，所述根據(jù)研磨墊參數(shù)、研磨材質(zhì)參數(shù)、研磨粒子參數(shù)和CMP工藝參數(shù)以及研磨材質(zhì)表面受到的接觸應(yīng)力模型，計(jì)算研磨材質(zhì)表面受到的接觸應(yīng)力，具體包括：

根據(jù)研磨墊參數(shù)和CMP工藝參數(shù)以及研磨墊形變與研磨材質(zhì)間的接觸應(yīng)力模型計(jì)算研磨墊與研磨材質(zhì)間的接觸應(yīng)力；