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随着集成电路(IC)制造技术的飞速发展,对硅片的加工精度和表面质量提出了更高的要求,而传统的抛光技术已不能满足要求。化学机械抛光(CMP)是目前唯一能够实现硅片局部和全局平坦化的实用技术和核心技术,正广泛地应用于IC制造中。 抛光垫是化学机械抛光(CMP)系统中的主要耗材之一,抛光垫的结构和表面粗糙度对CMP过程中的硅片材料去除率和表面粗糙度有很大影响。但是抛光垫经过一段时间的抛光后,表面变得光滑,甚至形成釉面,恶化的抛光垫表面会降低抛光过程的材料去除率(MRR),同时增大片内非均匀性(WIWNU)。因此,需要使用金刚石修整器对抛光垫进行修整,使抛光垫达到所需的粗糙度,恢复其使用性能。另一方面,由于除了在抛光过程中产生抛光垫的磨损以外,抛光垫绝大部分损耗是由抛光垫的修整造成的。适当的修整可以延长抛光垫的寿命,减少更换抛光垫的次数,节省使用新抛光垫进行重新调整校正的种种步骤与时间,提高CMP过程的稳定性。 本论文的研究希望在维持有效修整效果前提下,如何通过合理选择修整器的结构参数以及抛光垫修整工艺参数,有效降低抛光垫因修整所造成的消耗,同时恢复理想的抛光垫使用性能。本文主要研究工作如下: (1)在具有不同金刚石颗粒排布形式的抛光垫修整器修整时,对金刚石颗粒在抛光垫表面的修整轨迹进行了仿真,研究了修整器与抛光垫转速比、修整器表面颗粒分布形式对修整均匀性的影响,为修整器的制作和修整机构的设计提供了参考。 (2)结合金刚石颗粒分布和修整轨迹的仿真结果,设计和制造了出合理的金刚石修整器。 (3)进行了抛光垫修整实验,研究了抛光垫特性与修整参数之间的关系,分析了修整参数对抛光垫性能的影响,进而优化了修整工艺参数。 通过轨迹仿真以及实验从而得到了抛光垫修整参数如修整压力、转速比、时间等对抛光垫表面粗糙度与修整去除率的影响规律,以及修整器本身的参数如金刚石颗粒大小、分布形式、间距等对修整效果的影响规律。