雙面拋光均勻性影響因素仿真研究.pdf

1、半導(dǎo)體硅材料是電子信息產(chǎn)業(yè)，尤其是集成電路產(chǎn)業(yè)的主體功能材料，硅片的制作加工技術(shù)已經(jīng)成為世界電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要動力。隨著硅片直徑越來越大與集成電路特征尺寸越來越小，對單晶硅片表面的平坦化提出了更高的要求，雙面化學(xué)機械拋光加工是硅晶片超平滑表面加工最有效的技術(shù)手段之一，然而在實際生產(chǎn)加工過程中，化學(xué)作用和機械作用相互交替，多個變量相互作用，變量微小變化會影響硅片、拋光液與拋光墊接觸之間的關(guān)系，以及離心力作用使拋光液及磨粒在拋光墊上分布

2、不均勻，從而會產(chǎn)生邊緣過拋、拋光不均勻等現(xiàn)象。這不但造成資源浪費，產(chǎn)能過低，甚至?xí)斐蒊C性能的退化。本文以單晶硅片為研究對象，使用化學(xué)、幾何學(xué)等理論以及計算機仿真技術(shù)，在全面分析化學(xué)機械拋光加工中均勻性問題研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究，基于SolidWorks、FLUENT和MATLAB等軟件研究了拋光盤轉(zhuǎn)速、拋光壓力和拋光液入口形式等工藝參數(shù)對雙面拋光均勻性的影響規(guī)律。主要研究工作如下：
　　（1）分析了

3、單晶硅片雙面化學(xué)機械拋光的化學(xué)反應(yīng)機理和材料去除機理，基于preson方程建立了基于拋光盤轉(zhuǎn)速的均勻性函數(shù)，分析拋光壓力、拋光液入口形式、拋光墊、溫度、拋光液PH值以及磨料粒徑等參數(shù)對單晶硅片雙面拋光均勻性的影響。
　?。?）基于SolidWorks和FLUENT軟件建立了單晶硅片雙面化學(xué)機械拋光的三維幾何模型和流場流動模型，確定邊界條件，通過仿真分析，得到不同拋光盤直徑下的速度、壓力以及拋光液入口數(shù)量對拋光均勻性的影響規(guī)律。仿真

4、研究結(jié)果表明：當(dāng)晶片公轉(zhuǎn)速度與自轉(zhuǎn)速度之和等于上下拋光盤轉(zhuǎn)速時，雙面拋光均勻性最好；隨著壓力的增大，雙面拋光均勻性越差；隨著拋光液入口數(shù)量的增加，雙面拋光均勻性越好，當(dāng)數(shù)量增加到一定值后，繼續(xù)增加入口數(shù)量，對拋光均勻性沒有影響。
　?。?）通過實驗對仿真結(jié)果進行了驗證。選取不同拋光盤轉(zhuǎn)速、拋光壓力和拋光液入口數(shù)量在雙面化學(xué)機械拋光設(shè)備上進行實驗，實驗結(jié)果表明仿真研究結(jié)果準確可信。
　　本課題研究對實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義，同時也