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研究生: 楊賴友
Lai-You Yang
論文名稱: 修整力量分析於聚氨酯拋光墊修整移除率與表面形貌模擬驗證研究
Study on Dressing Force Analysis on Polyurethane Pad Cutting Rate and Verification of Surface Topography Simulation
指導教授: 陳炤彰
Chao-Chang Chen
口試委員: 陳順同
Shun-Tong Chen
趙崇禮
Choung-Lii Chao
蔡曜陽
Yao-Yang Tsai
陳士勛
Shih-Hsun Chen
陳炤彰
Chao-Chang Chen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 184
中文關鍵詞: 化學機械平坦化拋光墊修整拋光墊修整移除率拋光墊表面粗糙度修整力量
外文關鍵詞: Chemical mechanical planarization, Pad dressing, Pad cutting rate, Pad surface roughness, Dressing force
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  • 在化學機械平坦化製程中,化學拋光液與晶圓移除之殘碎會導致拋光墊表面產生鈍化的情況,因此透過拋光墊修整將拋光墊表面已鈍化表面移除,維持穩定的晶圓移除率。本研究將探討修整力量下的拋光墊修整移除率與表面形貌,本研究主要分為三個部分。首先利用單顆鑽石於拋光墊壓痕實驗計算出不同力量下的鑽石有效切深,並以鑽石切削長度與鑽石有效切深來模擬拋光墊修整移除率,透過不同下壓力於IC1000拋光墊進行修整實驗來驗證模擬結果。實驗結果顯示,實際修整移除率與模擬結果之趨勢一致。接著透過修整重疊點數與拋光墊表面粗糙度之關係,建立修整時間之評估指標。從實驗結果顯示,當微小區域之重疊點數高於600時,拋光墊表面粗糙度呈現穩定的趨勢。最後藉由修整移除率與拋光墊粗糙度建立修整均勻性指標,透過此指標來優化修整參數。實驗結果顯示,優化後的修整參數能產生較均勻的修整移除率分布與拋光墊表面粗糙度,拋光墊均勻性優化了30%,並可減少17%的修整時間。研究成果可得到拋光墊修整最佳參數和修整時間,未來可應用於高效率CMP製程。


    In chemical mechanical planarization (CMP), the pad surface could be deteriorated by glazing from slurry and debris removed from the wafer. Therefore, the glazed layer is necessary to be removed by pad dressing and maintained stability material removal rate (MRR) of wafer. This study focuses on pad cutting rate (PCR) and pad topography with different dressing force on polyurethane pad. This study is divided into three parts. First, the effective cutting depth of diamond with different load can be calculated by a single diamond indentation experiment. The simulation of PCR is based on cutting length and effective cutting depth of diamond. Simulation results of PCR have been verified by dressing experiment with different down pressure on IC1000 pad. Experimental results are consistent with simulation results. Second, the evaluative criteria of dressing time are based on relationship between overlap dressing number and pad roughness. According to experimental results, pad surface roughness can achieve steady state when the overlap dressing number are up to 600. Finally, dressing uniformity indexes are established by distribution of PCR and pad roughness. The dressing parameters can be optimized by these index. From experimental results, uniform distribution of PCR and pad roughness can be generated by optimized parameters. The pad uniformity is improved 30 % and dressing time is decreased 17 % with optimized parameters. Results can be used to evaluate the optimized dressing parameters and dressing time for high efficient CMP process.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 IX 表目錄 XVIII 符號表 XX 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究目的與方法 3 1.3 論文架構 4 第二章 文獻回顧 6 2.1 材料分類 6 2.2 拋光墊相關文獻 8 2.3 鑽石修整器相關文獻探討 14 2.4 拋光墊修整模擬相關文獻 25 2.5 文獻回顧總結 32 第三章 拋光墊修整力量模型與模擬 33 3.1 拋光墊修整機制 34 3.1.1 單顆鑽石壓痕模型 35 3.1.2 修整犁削比 38 3.1.3 近似正交切削模型 42 3.1.4 拋光墊修整模型 45 3.2 實驗設備與耗材 47 3.2.1 拋光機台 47 3.2.2 單顆鑽石之拋光墊壓痕量測系統 48 3.2.3 無線力量感測器 51 3.2.4 彩色共軛焦感測器 54 3.2.5 拋光墊 55 3.2.6 鑽石修整碟 56 3.2.7 鑽石砂紙 57 3.3 量測設備 58 3.4 實驗規劃 59 3.5 拋光墊之單顆鑽石壓痕實驗 61 第四章 拋光墊修整實驗與修整重疊點分析 65 4.1 拋光墊修整移除率模擬 65 4.1.1 鑽石修整軌跡模擬 65 4.1.2 修整模擬之修整移除率 68 4.2 鑽石模擬軌跡校正與修整重疊點模擬 70 4.2.1 鑽石模擬軌跡之校正 70 4.2.2 微小區域之重疊點模擬 72 4.3 不同壓力拋光墊修整實驗(實驗A1) 75 4.3.1 拋光墊修整移除率之驗證實驗 76 4.3.2 拋光墊修整移除率之實驗與模擬比對 78 4.3.3 修整力量對於拋光墊粗糙度之影響 85 4.3.4 實驗A1結果與討論 90 4.4 修整重疊點數與拋光墊粗糙度之相關性實驗(實驗A2) 91 4.4.1 拋光墊修整實驗 92 4.4.2 拋光墊靜態量測結果 96 4.4.3 拋光墊粗糙度模擬 101 4.4.4 實驗A2結果與討論 103 第五章 修整參數優化與驗證實驗 104 5.1 拋光墊修整之評估指標 104 5.1.1 二維修整軌跡覆蓋率 104 5.1.2 三維修整重疊點數之分佈均勻性 105 5.1.3 拋光墊修整均勻性 107 5.2 修整參數優化與驗證實驗(實驗B) 108 5.2.1 修整參數優化方法 109 5.2.2 拋光墊修整實驗 115 5.2.3 修整時間之驗證實驗結果 115 5.2.4 修整移除率之驗證實驗 117 5.2.5 修整力量結果與拋光墊粗糙度分析 120 5.2.6 實驗B結果與討論 124 第六章 結論與建議 125 6.1 結論 125 6.2 建議 127 參考文獻 128 附錄A 拋光墊壓痕系統之力量測試 132 附錄B 無線力量感測器之校正 135 附錄B-1 無線力量感測器之靜態測試 135 附錄B-2 無線力量感測器之靜態測試於鑽石修整器 138 附錄B-3 無線力量感測器之動態測試於單顆鑽石修整碟 141 附錄B-4 無線力量感測器之動態測試於多顆鑽石修整碟 146 附錄C 拋光墊修正(Truing)實驗 149 附錄D 量測儀器與設備 150 附錄E 修整重疊點數之模擬與實驗比對 151 附錄F 修整批次模擬程式 154 附錄G 拋光墊之奈米壓痕實驗 155

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    無法下載圖示 全文公開日期 2024/08/25 (校內網路)
    全文公開日期 2024/08/25 (校外網路)
    全文公開日期 2024/08/25 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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