[发明专利]一种晶圆表面的研磨去除率的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及可制造性设计和化学机械研磨技术领域，特别涉及一种晶圆表面的研磨去除率的计算方法。

背景技术

当前，集成电路晶圆尺寸不断扩大，芯片特征尺寸不断缩小，光刻技术对晶圆的平坦性提出了更高的要求。作为最广泛使用的晶圆全局平坦化手段，化学机械研磨（CMP:chemical mechanical polishing）成为了影响芯片生产的关键技术之一。化学机械研磨的可制造性设计则是提高产品良率的有效手段。目前，化学机械研磨的可制造性设计的实现主要包含三个步骤：1）通过经验公式或理论模型预测晶圆的研磨去除率（MRR）；2）通过MRR进一步计算研磨晶圆表面的瞬时高度变化，给出芯片表面的实时轮廓和特征；3）将计算结果用于版图设计、电特性分析等应用流程。其中，化学机械研磨的可制造性设计的研磨去除率的计算主要基于经验型的Preston方程和磨粒切削模型。然而，前者为经验公式，其适用性和准确性难以保证；后者则完全基于磨粒对晶圆的切削作用，忽视了其他可能存在的磨损机理，如挤压剥落和疲劳破坏。另外，该磨粒切削模型对化学机械研磨中的化学作用估计不足，因而，该模型为实际生产的简化模型，并未反应出生产中的真实情况，其预测结果存在较大误差。为此，需要一种新的研磨去除率的计算方法以实现准确可靠预测晶圆研磨去除率。

发明内容

本发明提供了一种晶圆表面的研磨去除率的计算方法，用于准确可靠的实现研磨去除率的计算。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种晶圆表面的研磨去除率的计算方法，应用于使用研磨垫研磨晶圆表面进行化学机械研磨时，包括：根据晶圆上任一位置在研磨周期内的去除深度和研磨周期的比值，确定晶圆表面的研磨去除率，其中，所述晶圆上任一位置在研磨周期内的去除深度为在研磨周期内所述任一位置与研磨粒子接触研磨而去除的晶圆厚度。

优选地，所述方法包括确定晶圆上任一位置在研磨周期内的去除深度的步骤，包括：根据研磨周期内所述任一位置与研磨粒子的接触次数和所述任一位置与研磨粒子接触时的平均去除深度，确定所述任一位置在研磨周期内的去除深度。

优选地，所述方法包括计算研磨周期内所述任一位置与研磨粒子的接触次数的步骤，包括：根据所述任一位置在研磨周期内的运动路径和有效研磨粒子在研磨垫的面密度分布，确定所述任一位置与研磨粒子的接触次数。

优选地，所述方法包括确定有效研磨粒子在研磨垫的面密度分布的步骤，包括：根据有效研磨粒子的数量和晶圆研磨垫间的表观接触面积的比值，确定所述有效研磨粒子在研磨垫的面密度分布，其中有效研磨粒子为研磨粒子的粒径大于或等于平均粒径时的研磨粒子。

优选地，所述方法包括确定有效研磨粒子的数量的步骤，包括：根据晶圆与研磨垫间的接触粒子数和修正参数，确定所述有效研磨粒子的数量。

优选地，所述方法包括确定晶圆与研磨垫间的接触粒子数的步骤，包括：根据晶圆研磨垫间的实际接触面积与晶圆研磨垫间的表观接触面积，确定晶圆与研磨垫的接触比；根据研磨垫上的总粒子数和所述晶圆与研磨垫的接触比，确定晶圆与研磨垫间的接触粒子数。

优选地，所述方法包括确定研磨垫上的总粒子数，包括如下步骤：根据总粒子在研磨垫上的面分布和晶圆研磨垫间的表观接触面积，确定研磨垫上的总粒子数。

优选地，所述方法包括确定总粒子在研磨垫上的面分布，包括：根据研磨周期内加入的研磨粒子总数与研磨周期内晶圆经过面积的比值，确定总粒子在研磨垫上的面分布。

本发明实施例通过获取研磨粒子与晶圆上的计算点接触时的平均去除深度，并结合研磨周期内所述研磨粒子与所述计算点的接触次数，得出研磨周期内计算点的去除深度，进而将去除深度除以研磨周期即可准确的反应生产中的真实情况，以实现准确可靠的获得所述晶圆表面的研磨去除率。

附图说明

图1为本发明实施例中晶圆表面任一点A的研磨过程示意图；

图2为本发明实施例中晶圆表面的研磨去除率的计算方法的流程图；

图3为本发明实施例中计算研磨周期内的任一位置与研磨粒子的接触次数的一具体方法流程图；

图4为本发明实施例中确定有效研磨粒子在研磨垫的面密度分布的一具体方法流程图；

图5为本发明实施例中确定有效研磨粒子的数量的一具体方法流程图；

图6为本发明实施例中获得晶圆与研磨垫的接触粒子数的一具体方法流程图；

图7为本发明实施例中确定研磨垫上的总粒子数的一具体方法流程图；

图8为本发明实施例中获取总粒子在研磨垫上的面分布的一具体方法流程图；