專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路芯片超精細(xì)表面加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于控制研磨顆粒在晶圓表面上的吸附狀態(tài)的化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化的方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路制造工藝特征尺寸的不斷減小，集成電路制造技術(shù)遇到了空前挑戰(zhàn)。尤其，在32/28nm以下的主流半導(dǎo)體器件制造過程中，電路表面的平整度是影響光刻聚焦深度水平及良品率的重要因素。因此，如何實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片表面超精細(xì)加工成為當(dāng)前集成電路制造工藝的一個(gè)重要技術(shù)問題。目前，實(shí)現(xiàn)芯片表面超精細(xì)加工，使用最廣泛的平坦化技術(shù)是化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)技術(shù)。如圖1所示，化學(xué)機(jī)械研磨的裝置是將晶圓吸附在晶圓攜載器上，然后將晶圓按壓在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)表面的研磨墊上，同時(shí)向研磨墊輸入含有研磨顆粒、氧化劑和表面活性劑等成分的研磨液使晶圓浸在研磨液中。研磨過程中，在化學(xué)蝕刻與機(jī)械磨削兩種材料移除機(jī)制的交互作用下使晶圓表面達(dá)到平坦化。在集成電路制造過程中，由于特征尺寸的減小直接導(dǎo)致各種微觀效應(yīng)出現(xiàn)，化學(xué)機(jī)械研磨液中的研磨顆粒，容易因分子間相互作用吸附在晶圓表面上。隨著時(shí)間的增長，這種吸附狀態(tài)將由易于解吸的物理吸附變成難以分離的化學(xué)吸附，進(jìn)而使得研磨顆粒無法從晶圓表面清除，從而影響晶圓表面的平坦化程度。如此可見，控制研磨顆粒在晶圓表面的吸附狀態(tài)，使研磨顆粒在晶圓表面上的吸附狀態(tài)處于易解吸的物理吸附，就成為實(shí)現(xiàn)研磨顆粒從晶圓表面清除重要技術(shù) 問題。為避免研磨顆粒在晶圓表面吸附，通常的手段是在研磨液中加入高分子表面活性齊U。當(dāng)研磨顆粒物理吸附于晶圓表面時(shí)，表面活性劑分子能夠降低晶圓與研磨顆粒間的作用力，使研磨顆粒在晶圓表面的吸附作用減小而不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附，并且，表面活性劑分子能夠在研磨顆粒和晶圓表面形成致密的質(zhì)點(diǎn)保護(hù)層，防止研磨顆粒與晶圓表面形成進(jìn)一步的吸附，最終將研磨顆粒在晶圓表面上的吸附狀態(tài)控制在物理吸附階段。盡管在研磨液中加入高分子表面活性劑可以控制研磨顆粒在晶圓表面的吸附狀態(tài)，但在實(shí)際利用研磨液來研磨晶圓的過程中，研磨液中表面活性劑的種類、大小、濃度、電荷分布等配置因素都會(huì)對(duì)吸附狀態(tài)的控制效果產(chǎn)生很大的影響；并且，不同的加工工藝條件下，由于晶圓和研磨液中研磨顆粒的不同，所需的表面活性劑的配置也不同，因此，如何優(yōu)化研磨液中表面活性劑的配置，就成為化學(xué)機(jī)械研磨液生產(chǎn)中控制研磨顆粒在晶圓表面吸附狀態(tài)的重要環(huán)節(jié)。目前的現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)驗(yàn)還是優(yōu)化研磨液配置的主要手段，一種具體的優(yōu)化表面活性劑成分的研磨液配制過程是:根據(jù)表面活性劑種類、大小、濃度等物理化學(xué)因素的經(jīng)驗(yàn)值配置研磨液，然后將配置好的研磨液用于化學(xué)機(jī)械研磨加工的具體測試實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)測量的方法確定研磨顆粒在晶圓表面上的吸附狀態(tài)，再綜合考慮實(shí)驗(yàn)得到的研磨顆粒吸附狀態(tài)、研磨顆粒清洗難度及研磨表面平坦化效果等因素調(diào)整研磨液中表面活性劑的配置參數(shù)；如此循環(huán)，最終得到一種配置優(yōu)化了的研磨液，將此研磨液用于化學(xué)機(jī)械研磨工藝時(shí)在保證表面平坦性及研磨率等條件下使得研磨顆粒容易從晶圓表面清除。然而，由于集成電路制造工藝對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境及測量設(shè)備要求極高，實(shí)驗(yàn)本身的隨機(jī)波動(dòng)性及工藝漲落等對(duì)實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果的精確程度有較大影響，并且需要不斷重復(fù)實(shí)驗(yàn)過程來調(diào)整研磨液的配置，因此，為控制研磨顆粒在晶圓表面的吸附狀態(tài)、使研磨后吸附在晶圓表面上的研磨顆粒容易被清除，完全通過實(shí)驗(yàn)手段來優(yōu)化研磨液配置，成本較高，周期也較長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化的方法，以控制研磨顆粒在晶圓表面的吸附狀態(tài)使之處于易解吸的物理吸附狀態(tài)，且能克服現(xiàn)有的通過實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化研磨液配置的方法所帶來的成本較高、周期較長等問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化的方法，所述方法包括以下步驟:步驟A:選定化學(xué)機(jī)械研磨的工藝條件；步驟B:根據(jù)選定的工藝條件，獲取晶圓表面研磨時(shí)的材質(zhì)作為晶圓特性數(shù)據(jù)，并獲取預(yù)設(shè)的研磨液中研磨顆粒的種類、大小、濃度及電荷分布和表面活性劑的種類、大小、濃度及電荷分布作為當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)；步驟C:根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)，通過高分子參考作用點(diǎn)模型，獲取與所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)；步驟D:判斷所 述研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)是否滿足物理吸附狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，如果否，進(jìn)入步驟E，如果是，進(jìn)入步驟F ;步驟E:調(diào)整所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)，并將調(diào)整后的研磨液配置數(shù)據(jù)作為所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)；進(jìn)入步驟C ；步驟F:以所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)作為研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)，并利用研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)配置得到優(yōu)化的研磨液。優(yōu)選的，所述步驟C包括:步驟Cll:根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)中晶圓表面的材質(zhì)，以及所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中研磨顆粒的種類、大小、濃度和電荷分布和表面活性劑分子的種類、大小、濃度和電荷分布，通過分布函數(shù)理論，獲取表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)；步驟C12:根據(jù)所述表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)，求解高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程，獲取晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)；步驟C13:獲取 所述晶圓表面與表面活性劑分子間徑向分布函數(shù)的峰值高度和遠(yuǎn)度及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)的峰值高度和遠(yuǎn)度作為當(dāng)前配置下的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)。
優(yōu)選的，所述步驟D為包括:判斷所述研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)中所述晶圓表面與表面活性劑分子間的徑向分布函數(shù)的峰值高度是否大于預(yù)設(shè)的峰值高度閾值，如果否，進(jìn)入步驟E,如果是,進(jìn)入步驟F。優(yōu)選的，所述步驟D為包括:判斷所述研磨液顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)中所述晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)的峰值遠(yuǎn)度是否大于預(yù)設(shè)的峰值遠(yuǎn)度閾值，如果否，進(jìn)入步驟E，如果是，進(jìn)入步驟F。優(yōu)選的，所述步驟C包括:步驟C21:根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)中晶圓表面的材質(zhì)，以及所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中研磨顆粒的種類、大小、濃度和電荷分布和表面活性劑分子的種類、大小、濃度和電荷分布，通過分布函數(shù)理論，獲取表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)；步驟C22:根據(jù)所述表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)，求解高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程，獲取表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)；步驟C23:根據(jù)所述表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)，獲取當(dāng)前研磨體系的溶劑化自由能；步驟C24:獲取當(dāng)前研磨體系的溶劑化自由能作為當(dāng)前配置下的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述步驟D為包括:判斷所述研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)中當(dāng)前研磨體系的溶劑化自由能是否小于預(yù)設(shè)的自由能閾值，如果否，進(jìn)入步驟E，如果是，進(jìn)入步驟F。優(yōu)選的，所述求解高分子參考作用點(diǎn)模型理論積分方程包括:將所述高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程轉(zhuǎn)化為Fourier矩陣形式，并采用Fourier變換結(jié)合修正直接迭代子空間的數(shù)值方法進(jìn)行求解。優(yōu)選的，所述步驟E為包括:將當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中的研磨顆粒的種類、大小、濃度和電荷分布固定，調(diào)整當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中的表面活性劑的種類、大小、濃度和/或電荷分布，并將調(diào)整后的研磨液配置數(shù)據(jù)作為所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)；進(jìn)入步驟C。優(yōu)選的，步驟F之后還包括:將研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)，與所述選定的工藝條件的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)在研磨液配置數(shù)據(jù)庫中，所述研磨液優(yōu)化配置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)滿足所述物理吸附狀態(tài)。優(yōu)選的，步驟F之后還包括:利用所述優(yōu)化的研磨液在所述選定化學(xué)機(jī)械研磨的工藝條件下對(duì)晶圓進(jìn)行研磨，并在研磨后清洗晶圓表面階段去除晶圓表面的研磨顆粒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明根據(jù)選定的工藝條件獲 取晶圓特性數(shù)據(jù)和當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)，利用高分子參考點(diǎn)模型對(duì)研磨液中研磨顆粒、表面活性劑和晶圓表面的空間分布進(jìn)行表征，從而分析得到當(dāng)前研磨液配置下的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)，判斷此研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)是否滿足物理吸附狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)判別結(jié)果對(duì)當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，得到滿足物理吸附狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)研磨液配置數(shù)據(jù)，最后將滿足物理吸附狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)作為研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)，并利用該研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)配置得到優(yōu)化的研磨液。這樣，化學(xué)機(jī)械研磨液配置的調(diào)整和優(yōu)化，可以利用高分子參考作用點(diǎn)模型來判別當(dāng)前配置的研磨液在研磨晶圓時(shí)，研磨顆粒在晶圓表面的吸附狀態(tài)是否處于易解吸的物理吸附狀態(tài)，從而，研磨液配置的優(yōu)化過程得以簡化，在保證研磨后吸附在晶圓表面上的研磨顆粒易于清除的同時(shí)，化學(xué)機(jī)械研磨液的工藝優(yōu)化成本和周期都得以降低。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)機(jī)械研磨的設(shè)備構(gòu)成圖；圖2是本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化的方法一實(shí)施例的基本流程圖；圖3是本發(fā)明獲取研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)的方法一實(shí)施例的流程圖；圖4是本發(fā)明獲取研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)的方法又一實(shí)施例的流程圖；圖5是本發(fā)明高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程的解法的一實(shí)施例的流程圖；圖6是本發(fā)明求解高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程獲取各徑向分布函數(shù)的步驟的一實(shí)施例的流程圖；圖7是本發(fā)明調(diào)整當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)的一實(shí)施例的基本流程圖。
具體實(shí)施例方式下面我們將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。首先要指出的是，本發(fā)明中用到的術(shù)語、字詞及權(quán)利要求的含義不能僅僅限于其字面和普通的含義去理解，還包括進(jìn)而與本發(fā)明的技術(shù)相符的含義和概念，這是因?yàn)槲覀冏鳛榘l(fā)明者，要適當(dāng)?shù)亟o出術(shù)語的定義，以便對(duì)我們的發(fā)明進(jìn)行最恰當(dāng)?shù)拿枋?。因此，本說明和附圖中給出的配置，只是本發(fā)明的首選實(shí)施方案，而不是要列舉本發(fā)明的所有技術(shù)特性。我們要認(rèn)識(shí)到，還有各種各樣的可以取代我們方案的同等方案或修改方案。如圖2所示的是，本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化的方法的一實(shí)施例的基本流程圖，該方法包括如下步驟:步驟201、選定化學(xué)機(jī)械研磨的工藝條件:根據(jù)所需要研磨的具體晶圓的種類、材質(zhì)等實(shí)際加工信息，選定具體化學(xué)機(jī)械研磨的工藝條件，如研磨液的流動(dòng)速率、晶圓和研磨墊的轉(zhuǎn)速，外部壓力、溫度等。步驟202、根據(jù)選定的工藝條件，獲取晶圓表面研磨時(shí)的材質(zhì)作為研磨特性數(shù)據(jù)，并獲取預(yù)設(shè)的研磨液中研磨顆粒的種類、大小、濃度及電荷分布和表面活性劑的種類、大小、濃度及電荷分布作為當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù):預(yù)設(shè)的研磨液中的研磨顆粒和高分子表面活性劑分子的種類、大小、濃度和電荷分布等，實(shí)際上是根據(jù)選定的工藝條件確定的研磨液配置的經(jīng)驗(yàn)值。在化學(xué)機(jī)械研磨制程中，對(duì)于不同的實(shí)際工藝，都有相對(duì)應(yīng)的研磨液配置經(jīng)驗(yàn)值。在本實(shí)施例中，需要獲取一種具體的研磨液配置參數(shù)作為初始值，以此初始值對(duì)研磨液配置進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，所以，本步驟中，將根據(jù)選定工藝條 件確定的研磨液配置的經(jīng)驗(yàn)值作為初始值，以便本實(shí)施例能夠得以實(shí)現(xiàn)。
需要說明的是，本步驟依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值來獲取當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)可以有多種實(shí)施方式。例如，對(duì)于研磨顆粒和表面活性劑的種類、大小、濃度及電荷分布這些預(yù)設(shè)研磨液配置數(shù)據(jù)的獲取，可以根據(jù)工藝條件在預(yù)設(shè)研磨液配置數(shù)據(jù)庫中查找并獲取對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)研磨液配置數(shù)據(jù)，該預(yù)設(shè)研磨液配置數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)存有根據(jù)對(duì)應(yīng)工藝條件保存的研磨顆粒和表面活性劑的種類、大小、濃度及電荷分布的經(jīng)驗(yàn)值。可以理解的是，本步驟202實(shí)際上是根據(jù)工藝條件獲取研磨液配置的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，上述的實(shí)例只是實(shí)施方式的一種，研磨液配置數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)值并不是必須存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，本實(shí)施例也可以采用其他獲取研磨液配置經(jīng)驗(yàn)值的實(shí)現(xiàn)方式。另外，本實(shí)施例中，表面活性劑可以為高分子的，也可以為小分子的。由于高分子表面活性劑兩親性鏈段彼此互不相容，容易發(fā)生微相分離，使其在表面和本體結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)，因此，本實(shí)施例中的表面活性劑優(yōu)選為高分子表面活性劑。步驟203、根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)，通過高分子參考作用點(diǎn)模型，獲取與所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù):根據(jù)當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)和晶圓特性數(shù)據(jù)來獲取所述與當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)，是利用高分子參考作用點(diǎn)模型(PRISM)，通過數(shù)值計(jì)算的方法來實(shí)現(xiàn)的。該研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括研磨液中研磨顆粒、表面活性劑分子與晶圓表面分子之間空間分布的一些表征值。而在本實(shí)施例中，對(duì)研磨顆粒、表面活性劑分子與晶圓表面分子這三種粒子在空間分布的表征，是通過徑向分布函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。徑向分布函數(shù)作為描述體系空間結(jié)構(gòu)的“序參數(shù)”，可以深刻揭示活性劑分子之間的概率統(tǒng)計(jì)特征，嚴(yán)格表征研磨顆粒、高分子表面活性劑和晶圓表面之間的溶劑化位壘效應(yīng)。通過控制表面活性劑的濃度、電荷分布等可以形成穩(wěn)定結(jié)實(shí)的溶劑化空間膜，從而防止研磨顆粒向晶圓表面聚集。因此，徑向分布函數(shù)的分布特性可以作為晶圓表面顆粒吸附狀態(tài)的重要指標(biāo)。一般地，根據(jù)徑向分布函數(shù)的峰值分布，可以判定活性劑分子、研磨顆粒等在晶圓表面出現(xiàn)的位置和幾率密度，以及溶劑化膜空間結(jié)構(gòu)的大小和厚度，從而判斷研磨顆粒在晶圓表面的吸附狀態(tài)。徑向分布函數(shù)的峰值能反映分子間相互作用的強(qiáng)弱、溶劑化膜結(jié)構(gòu)的厚度以及分子·間排斥力的大小，因此，根據(jù)這些峰值變化特征即可判斷由于位壘所導(dǎo)致的研磨顆粒吸附的穩(wěn)定狀態(tài)。一旦研磨液多相分散體系發(fā)生變化，溶劑化膜結(jié)構(gòu)隨之變化，研磨顆粒向晶圓表面波動(dòng)，體系徑向分布函數(shù)的峰值大小、密度等分布將會(huì)發(fā)生顯著變化，原有體系穩(wěn)定分散的熱力學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生改變，因此，可以通過模擬觀測徑向分布函數(shù)的峰值變化來表征研磨顆粒在晶圓表面變化的吸附狀態(tài)。另外，通過體系的徑向分布函數(shù)，還可以進(jìn)一步得到體系的溶劑化自由能，溶劑化自由能也能反映分子間相互作用的強(qiáng)弱，因此，通過模擬觀測體系溶劑化自由能的變化也可以表征研磨顆粒在晶圓表面變化的吸附狀態(tài)?；谏鲜鲈恚诒緦?shí)施例中，提供了兩種步驟203的具體實(shí)施方式
。第一種實(shí)施方式是采用晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)的峰值高度和遠(yuǎn)度，作為研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)；第二種實(shí)施方式是采用研磨體系的溶劑化自由能作為研磨顆粒的吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)。下面結(jié)合上述對(duì)研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)的說明，詳細(xì)說明本實(shí)施例中步驟203的兩種具體實(shí)施方式
。
第一種實(shí)施方式如圖3所示的流程完成，具體流程包括如下的步驟:步驟301、根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)中晶圓表面的材質(zhì)，以及所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中研磨顆粒的種類、大小、濃度及電荷分布和表面活性劑分子的種類、大小、濃度和電荷分布，通過分布函數(shù)理論，獲取表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)；步驟302、根據(jù)所述表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)，求解高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程，獲取晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)；步驟303、獲取所述晶圓表面與表面活性劑分子間徑向分布函數(shù)的峰值高度和遠(yuǎn)度及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)的峰值高度和遠(yuǎn)度作為當(dāng)前配置下的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)。第二種實(shí)施方式如圖4所示，具體流程包括如下步驟:步驟401、根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)中晶圓表面的材質(zhì)，以及所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中研磨顆粒和表面活性劑分子的種類、大小、濃度和電荷分布，通過分布函數(shù)理論，獲取表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)；步驟402、根據(jù)所述表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)，求解高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程，獲取表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)； 步驟403、根據(jù)所述表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)，獲取當(dāng)前研磨體系的溶劑化自由能；步驟404、獲取當(dāng)前研磨體系的溶劑化自由能作為當(dāng)前配置下的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)。需要說明的是，在步驟302和步驟402中，求解高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程時(shí)，有多種求解方法。為了降低求解難度、提高計(jì)算效率，在求解時(shí)，可以將所述高分子參考作用點(diǎn)模型理論方程轉(zhuǎn)化為Fourier矩陣形式,并采用Fourier變換結(jié)合修正直接迭代子空間的數(shù)值方法求解。此外，為了本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)于步驟302和步驟402中求解PRISM積分方程獲取各徑向分布函數(shù)的過程有更清楚的了解，下面對(duì)步驟302和步驟402做進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，下面的詳細(xì)說明中，均以優(yōu)選的高分子表面活性劑為例進(jìn)行說明；對(duì)于小分子表面活性劑，步驟302和步驟402的實(shí)現(xiàn)過程，同樣也可以適用下述的說明，但由于其實(shí)現(xiàn)更為簡單，因此不再贅述。在詳細(xì)說明步驟302和步驟402之前，下面先對(duì)PRISM積分方程的解法做一個(gè)詳細(xì)的說明。下面的求解過程中，為了充分考慮不同基團(tuán)間的結(jié)構(gòu)參數(shù)和能量參數(shù)，引入高分子鏈構(gòu)象統(tǒng)計(jì)理論的生成矩陣法獲取高分子表面活性劑的分子內(nèi)基團(tuán)間相關(guān)函數(shù)(下稱高分子表面活性劑分子內(nèi)相關(guān)函數(shù))。如圖5所示的PRISM解法，具體流程如下:步驟501、高分子表面活性劑分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)的求解:在求解PRISM積分方程時(shí)，本實(shí)施例中考慮了高分子表面活性劑不同基團(tuán)的空間位置，包括基團(tuán)直徑、鍵長、鍵角，基團(tuán)間相互作用，包括范得華力、鍵能、扭轉(zhuǎn)能，用生成矩陣法建立表面活性劑分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)。所要求解的PRISM理論模型，主要是建立聚合物分子內(nèi)和分子間不同相關(guān)函數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，可表示成如下的積分方程形式:
[007權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟A:選定化學(xué)機(jī)械研磨的工藝條件； 步驟B:根據(jù)選定的工藝條件，獲取晶圓表面研磨時(shí)的材質(zhì)作為晶圓特性數(shù)據(jù)，并獲取預(yù)設(shè)的研磨液中研磨顆粒的種類、大小、濃度及電荷分布和表面活性劑的種類、大小、濃度及電荷分布作為當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)； 步驟C:根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)，通過高分子參考作用點(diǎn)模型，獲取與所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)； 步驟D:判斷所述研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)是否滿足物理吸附狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，如果否，進(jìn)入步驟E，如果是，進(jìn)入步驟F ; 步驟E:調(diào)整所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)，并將調(diào)整后的研磨液配置數(shù)據(jù)作為所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)；進(jìn)入步驟C ； 步驟F:以所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)作為研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)，并利用研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)配置得到優(yōu)化的研磨液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C包括: 步驟Cll:根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)中晶圓表面的材質(zhì)，以及所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中研磨顆粒的種類、大小、濃度和電荷分布和表面活性劑分子的種類、大小、濃度和電荷分布，通過分布函數(shù)理論，獲取表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)； 步驟C12:根據(jù)所述表面活性劑·、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)，求解高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程，獲取晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)； 步驟C13:獲取所述晶圓表面與表面活性劑分子間徑向分布函數(shù)的峰值高度和遠(yuǎn)度及晶圓表面與研磨顆粒間徑向分布函數(shù)的峰值高度和遠(yuǎn)度作為當(dāng)前配置下的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟D包括:判斷所述研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)中所述晶圓表面與表面活性劑分子間的徑向分布函數(shù)的峰值高度是否大于預(yù)設(shè)的峰值高度閾值，如果否，進(jìn)入步驟E，如果是，進(jìn)入步驟F。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟D包括:判斷所述研磨液顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)中所述晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)的峰值遠(yuǎn)度是否大于預(yù)設(shè)的峰值遠(yuǎn)度閾值，如果否，進(jìn)入步驟E，如果是，進(jìn)入步驟F。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C包括: 步驟C21:根據(jù)所述晶圓特性數(shù)據(jù)中晶圓表面的材質(zhì)，以及所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中研磨顆粒的種類、大小、濃度和電荷分布和表面活性劑分子的種類、大小、濃度和電荷分布，通過分布函數(shù)理論，獲取表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)； 步驟C22:根據(jù)所述表面活性劑、晶圓表面和研磨顆粒的分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)，以及表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間和晶圓表面與研磨顆粒間的分子間勢能函數(shù)，求解高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程，獲取表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)； 步驟C23:根據(jù)所述表面活性劑分子間、研磨顆粒與表面活性劑分子間、晶圓表面與表面活性劑分子間及晶圓表面與研磨顆粒間的徑向分布函數(shù)，獲取當(dāng)前研磨體系的溶劑化自由能； 步驟C24:獲取當(dāng)前研磨體系的溶劑化自由能作為當(dāng)前配置下的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟D包括:判斷所述研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)中當(dāng)前研磨體系的溶劑化自由能是否小于預(yù)設(shè)的自由能閾值，如果否，進(jìn)入步驟E,如果是,進(jìn)入步驟F。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述求解高分子參考作用點(diǎn)模型理論積分方程包括:將所述高分子參考作用點(diǎn)模型積分方程轉(zhuǎn)化為Fourier矩陣形式，并采用Fourier變換結(jié)合修正直接迭代子空間的數(shù)值方法進(jìn)行求解。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟E包括:將當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中的研磨顆粒的種類、大小、濃度和電荷分布固定，調(diào)整當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)中的表面活性劑的種類、大小、濃度和電荷分布，并將調(diào)整后的研磨液配置數(shù)據(jù)作為所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)；進(jìn)入步驟C 。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟F之后還包括:將研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)，與所述選定的工藝條件的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)在研磨液配置數(shù)據(jù)庫中，所述研磨液優(yōu)化配置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)滿足所述物理吸附狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟F之后還包括:利用所述優(yōu)化的研磨液在所述選定化學(xué)機(jī)械研磨的工藝條件下對(duì)晶圓進(jìn)行研磨，并在研磨后清洗晶圓表面階段去除晶圓表面的研磨顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化的方法，該方法包括選定化學(xué)機(jī)械研磨的工藝條件，并獲取晶圓特性數(shù)據(jù)和當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)；通過高分子參考作用點(diǎn)模型，獲取研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)；判斷所述研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)是否滿足物理吸附狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)；如果否，調(diào)整所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)，調(diào)整后返回獲取研磨顆粒吸附狀態(tài)數(shù)據(jù)的步驟；如果是，以所述當(dāng)前研磨液配置數(shù)據(jù)作為研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)，并利用研磨液配置優(yōu)化數(shù)據(jù)配置得到優(yōu)化的研磨液。利用本發(fā)明提供的方法進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨液配置優(yōu)化，使得優(yōu)化過程簡化，在保證研磨后吸附在晶圓表面上的研磨顆粒易于清除的同時(shí)，還能使化學(xué)機(jī)械研磨液的工藝優(yōu)化成本和周期都得以降低。
文檔編號(hào)B24B37/10GK103231311SQ20131015063
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者徐勤志, 陳嵐 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所