一种化学机械研磨液配置优化的方法技术

本发明专利技术提供了一种化学机械研磨液配置优化的方法，该方法包括：选定化学机械研磨的工艺条件，并获取研磨液中研磨粒子和高分子表面活性剂的种类、大小、浓度及电荷分布作为当前研磨液配置数据；根据当前研磨液配置数据和高分子参考作用点模型获取对应的研磨液分散特性数据；判断研磨液分散特性数据是否满足分散稳定性标准，如果否，则调整当前研磨液配置数据，调整后返回根据当前研磨液配置数据获取研磨液分散数据的步骤；如果是，则以当前研磨液配置数据作为优化数据，并根据优化数据配置得到优化的研磨液。利用本发明专利技术提供的方法进行化学机械研磨液配置优化，使得优化过程简化，不仅能保证研磨效果，而且工艺实现的成本会降低，周期会缩短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路芯片的超精细加工
，特别涉及。
技术介绍
随着集成电路制造工艺特征尺寸的不断减小，集成电路制造技术遇到了空前挑战。尤其，在32/28nm以下的主流半导体器件制造过程中，电路表面的平整度是影响光刻聚焦深度水平及良品率的重要因素。因此，如何实现半导体芯片表面超精细加工成为当前集成电路制造中一个重要技术问题。目前，实现芯片表面超精细加工，使用最广泛的平坦化技术是化学机械研磨(CMP)技术。如图1所示，化学机械研磨的装置是将晶圆吸附在晶圆携载器上，然后将晶圆按压在旋转工作台表面的研磨垫上，同时向研磨垫输入含有研磨粒子、氧化剂和表面活性剂等成分的研磨液使晶圆浸在研磨液中。研磨过程中，在化学蚀刻与机械磨削两种材料移除机制的交互作用下使晶圆达到平坦化。在集成电路制备过程中，由于特征尺寸的减小直接导致芯片制造过程中出现各种微观效应，化学机械研磨液中大量研磨粒子容易因分子间相互作用形成物理吸附。随着时间的增长，突出的颗粒团聚效应将严重影响晶圆表面的平坦化程度，对芯片表面造成很大程度的损伤及缺陷，因此，控制研磨颗粒间的吸附尤为重要。为避免颗粒吸附，通常的手段是在研磨液中加入高分子表面活性剂。由于具有固定的亲水亲油基团且能在溶液表面定向排列，高分子表面活性剂具有较低的临界胶束浓度，可以在研磨粒子周围形成稳定的三维溶剂化膜结构，促使研磨颗粒分散、避免相互吸附。 尽管在研磨液中加入高分子表面活性剂可以使研磨粒子分散而避免相互吸附，但在实际调配研磨液过程中，研磨粒子和表面活性剂的种类、大小、浓度、电荷分布等研磨液配置因素都会对研磨粒子的分散特性产生很大的影响，进而影响化学机械研磨效果。因此，如何优化研磨液中各种成分的配置，尤其是研磨粒子和高分子表面活性剂的配置，就成为化学机械研磨液生产中的重要环节。目前的现有技术中，实验还是优化研磨液配置的主要手段，具体过程是:根据研磨粒子和表面活性剂种类、大小等因素的经验值配置研磨液，然后将配置的研磨液用于化学机械研磨加工的具体测试实验，以实验测量的方法分析和表征当前配置的研磨液所具有的研磨粒子分散稳定程度及研磨效果，再综合考虑实验得到的研磨粒子分散稳定程度及研磨效果等因素调整研磨液的配置参数；如此循环，最终得到一种优化配置的研磨液，使该研磨液用于化学机械研磨工艺具有良好的研磨效果。然而，由于集成电路制造工艺对实验环境及测量设备要求极高，实验本身的随机波动性及工艺涨落等对实验测量结果的精确程度有较大影响，并且需要不断重复实验过程来调整研磨液的配置，因此，完全通过实验测量的手段来优化研磨液配置，实现工艺的成本较高，周期也较长。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供，使参与化学机械研磨的研磨粒子不会因团聚效应而损伤研磨效果，且能克服通过现有的实验测量方法来优化研磨液配置所带来的成本较高、周期较长等问题。为达到上述目的，本专利技术提供了，所述方法包括以下步骤:步骤A:选定化学机械研磨的工艺条件；步骤B:根据选定的工艺条件，获取预设的研磨液中研磨粒子的种类、大小、浓度及电荷分布和高分子表面活性剂的种类、大小、浓度及电荷分布作为当前研磨液配置数据；步骤C:根据所述当前研磨液配置数据和高分子参考作用点模型获取与所述当前研磨液配置数据对应的研磨液分散特性数据；步骤D:判断所述研磨液分散特性数据是否满足所述研磨粒子和高分子表面活性剂的空间分布的分散稳定性标准，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F ；步骤E:调整所述当前研磨液配置数据中的研磨粒子的种类、大小、浓度和电荷分布和/或高分子表面活性剂分子的种类、大小、浓度和电荷分布，并将调整后的研磨液配置数据作为所述当前研磨液配置数据；进入步骤C ;步骤F:以所述当前研磨液配置数据作为研磨液配置优化数据，并利用研磨液配置优化数据配置得到优化的研磨液。优选的，所述步 骤C包括:步骤Cl:根据所述当前研磨液配置数据中研磨粒子的种类、大小、浓度和电荷分布和高分子表面活性剂分子的种类、大小、浓度和电荷分布，通过分布函数理论，获取表面活性剂分子的分子内相关函数，以及研磨粒子间、研磨粒子与表面活性剂分子间和表面活性剂分子间的分子间势能函数；步骤C2:根据所述高分子表面活性剂的分子内相关函数和表面活性剂分子间、研磨粒子与表面活性剂分子间、研磨粒子间的分子间势能函数，求解高分子参考作用点模型积分方程，获取表面活性剂分子间、研磨粒子与表面活性剂分子间及研磨粒子间的径向分布函数；步骤C3:获取所述高分子表面活性剂分子间、研磨粒子与表面活性剂分子间、以及研磨分子间的径向分布函数的峰值高度、宽度和远度作为当前配置下的研磨液分散特性数据。优选的，所述求解高分子参考作用点模型理论积分方程包括:将所述高分子参考作用点模型积分方程转化为Fourier矩阵形式，并采用Fourier变换结合修正直接迭代子空间的数值方法进行求解。优选的，所述步骤D包括:判断所述研磨液分散特性数据中所述高分子表面活性剂分子间的径向分布函数的峰值远度是否大于预设的峰值远度阈值，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F。优选的，所述步骤D包括:判断所述研磨液分散特性数据中所述研磨粒子与高分子表面活性剂分子间的径向分布函数的峰值宽度是否大于预设的峰值宽度阈值，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F。优选的，所述步骤D包括:判断所述研磨液分散特性数据中所述研磨粒子间的径向分布函数的峰值高度是否小于预设的峰值高度阈值，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F。优选的，所述步骤E包括:将当前研磨液配置数据中的高分子表面活性剂的种类、大小、浓度和电荷分布固定，调整当前研磨液配置数据中的研磨粒子的种类、大小、浓度和电荷分布，并将调整后的研磨液配置数据作为所述当前研磨液配置数据；进入步骤C。优选的，所述步骤E包括:将当前研磨液配置数据中的研磨粒子的种类、大小、浓度和电荷分布固定，调整当前研磨液配置数据中的高分子表面活性剂的种类、大小、浓度和电荷分布，并将调整后的研磨液配置数据作为所述当前研磨液配置数据；进入步骤C。优选的，步骤F之后还包括:将目标研磨液配置数据，与所述选定的工艺条件的对应关系存储在研磨液配置数据库中，所述目标研磨液配置数据对应的研磨液分散特性数据满足所述分散稳定性标准。优选的，步骤F之后还包括:利用所述优化的研磨液在所述选定化学机械研磨的工艺条件下对晶圆进行研磨。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术根据选定的工艺条件获取当前研磨液配置数据，利用高分子参考点模型对研磨液中粒子空间分布进行表征，从而分析得到当前研磨液配置下的研磨液分散特性数据，以此研磨液分散特性数据判断是否符合空间分布的分散稳定性标准，再根据判断结果对当前研磨液配置数据 进行调整，得到满足分散稳定性标准的目标研磨液配置数据，最后将满足分散稳定性标准的当前研磨液配置数据作为研磨液配置优化数据，并利用该研磨液配置优化数据配置得到优化的研磨液。这样，化学机械研磨液配置的调整和优化，可以利用高分子参考作用点模型来判别当前配置的研磨液是否能产生良好的研磨效果，从而，研磨液配置的优化过程得以简化，在具有同样良好的研磨效果的情况下，化学机械研磨液的工艺优化成本和周期都得以降低。附图说明图1是现有技术中化学机械研磨的设备构成图；图2是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨液配置优化的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤A：选定化学机械研磨的工艺条件；步骤B：根据选定的工艺条件，获取预设的研磨液中研磨粒子的种类、大小、浓度及电荷分布和高分子表面活性剂的种类、大小、浓度及电荷分布作为当前研磨液配置数据；步骤C：根据所述当前研磨液配置数据和高分子参考作用点模型获取与所述当前研磨液配置数据对应的研磨液分散特性数据；步骤D：判断所述研磨液分散特性数据是否满足所述研磨粒子和高分子表面活性剂的空间分布的分散稳定性标准，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F；步骤E：调整所述当前研磨液配置数据中的研磨粒子的种类、大小、浓度和电荷分布和/或高分子表面活性剂分子的种类、大小、浓度和电荷分布，并将调整后的研磨液配置数据作为所述当前研磨液配置数据；进入步骤C；步骤F：以所述当前研磨液配置数据作为研磨液配置优化数据，并利用研磨液配置优化数据配置得到优化的研磨液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勤志，陈岚，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：