陳永耀臺灣大學：電機工程學研究所林家全Lin, Chia-ChuanChia-ChuanLin2007-11-262018-07-062007-11-262018-07-062004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/53543論文摘要 隨著半導體原件尺寸的日益縮小，在0.25um的製程下，CMP已成為重要的關鍵技術之一，因此建立起一個合理的研磨機制模式來作為研磨的預測及參考是非常重要的，近幾十年來亦有許多研究者探討不同的研磨機制，嘗試著將複雜的研磨過程表達出來。本論文首先分析各種不同的研磨機制，而後並對現有的研磨方程式加以修正以符合實際的研磨數據，並以面向上(Face-up)研磨機台的架構為主，建立合理的研磨方程式，提出雙轉速的研磨方式配合最佳化理論並對化學機械研磨(CMP)的主要參數，壓力、轉速、母片的不平坦、研磨墊的大小及變形量加以探討，因而降低研磨時晶圓上的最高點及最低點的差異量百分比，來符合實際CMP製程的需求，而此方法對於化學機械研磨機台的調整或機台的設計提供了合理的數據，也希望經由後人機台的實現後得以有實際資料來驗証本方法之正確性。Abstract With the shrinkage of CMOS length size, CMP has already became a key technology for semiconductor process. Recently, so many researches focus on the scheme of the polishing and try to develop the rule to build the model of burnishing. It’s essential to build a reasonable polish mechanism to predict the result. In the paper first we analyze and compare the model of mechanical polish and fix the model to approximate the real data from fabrication. Then, the paper provide a dual polish method with parameters optimization and study the main parameters (pressure , rotation speed ,initial non-planarization , pad size, pad deformation ).Using the method we could reduce the non-planarization to match the CMP process requirement . The method provides the reasonable simulation data to adjust the CMP machine or design a CMP machine. Wish there will be a real Face upward CMP machine to verify the simulation result from the paper.目錄 第一章緒論……………………………………………………………… 1 1.1 簡介………………………………………………………………… 1 1.2 研究動機…………………………………………………………… 2 1.3 研究目的…………………………………………………………… 3 1.4 文獻回顧…………………………………………………………… 4 1.5 論文架構…………………………………………………………… 9 第二章 化學機械平坦化原理與技術 2.1平坦化之定義及介紹….……………………………………………11 2.1.1平坦度,不均勻度的定義…………………………………..11 2.1.2平坦度的數學表示法……………………………………...12 2.1.3定義不均勻度……………………………………………...13 2.1.4檢測法介紹與比較………………………………………...14 2.1.5平坦化技術簡介…………………………………………...17 2.2化學機械平坦化技術…………………………………………... 20 2.2.1 發展歷史…………………………………………………..20 2.2.2 原理………………………………………………………..21 2.2.3 研磨液,研磨墊,鑽石修整輪於CMP中之角色…………...23 2.3面向上化學機械研磨機台介紹………………………………....32 2.3.1 面向上研磨機制之優點…………………………………..33 2.3.2 面向上機台結構…………………………………………..34 2.3.3 現有的面向上機台設計…………………………………..35 第三章機械研磨方程式分析 3.1 機械研磨移除率數學模型…………………………...........44 3.1.1磨粒研磨移除率數學模型………………………………...44 3.1.2液動研磨移除率數學模型………………………………...47 3.1.3理論模型與分析…………………………………………...50 3.2 研磨方程式的修正……………………………………………....53 3.3 研磨量補償分析………………………………………………....56 3.3.1 壓力補償…………………………………………………..57 3.3.2 增加研磨墊補償……………………………………………57 第四章 面向上機台兩階段雙轉速研磨設計及研磨參數的最佳化 4.1 研磨理論模型…………………………………………………...60 4.1.1 研磨方程式分析………………………………………...60 4.1.2 兩階段變轉速研磨設計………………………………...65 4.2 最佳化理論……………………………………………………...66 4.2.1 下陂式搜尋法…………………………………………...66 4.2.2 二次及三次插值法……………………………………...68 4.3 參數最佳化分析………………………………………….......74 4.4 晶圓與研磨墊受壓分析………………………………….......80 4.5 晶圓母片不平坦分析…………………………………….......83 4.6 研磨參數最佳化分析與討論…………………………….......87 第五章 結論及未來展望 5.1結論…………………………………………………………………91 5.2未來展望……………………………………………………………921233897 bytesapplication/pdfen-US化學機械研磨最佳化optimizationCMPchemical mechanical polishthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/53543/1/ntu-93-R91921048-1.pdf