约束刻蚀加工试验台的研制

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1、硕士学位论文约束刻蚀加工试验台的研制DeVelopmentofaTestingPlatformforConfinedEtchantFabrication学号：21004215大连理工大学DaliaIlUniVers时ofTechnology大连理工大学硕士学位论文摘要在集成电路(IntegratedCircuit，简称IC)制造过程中，需要对铜互连层进行平坦化加工。化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)是目前IC领域唯一的全局平坦化技术。CMP过程中的机械作用力会导致加工表

2、面的损伤，随着集成电路特征尺度不断缩小，必须不断减小抛光压力己满足低强度Cu／low．k互连结构的平坦化要求。但是，随着集成电路的进一步发展，依赖于机械作用力实现材料去除的化学机械抛光技术已无法满足未来超低强度Ult脚ow．1(／Cu结构制造过程中的平坦化需求，需要发展新的平坦化方法来替代化学机械抛光技术。约束刻蚀剂层技术，作为一种无应力的化学加工方法，具有精度高、无损伤等优点，已经在三维微纳结构加工中取得良好效果，在铜互连层平坦化工艺中具有很好的应用前景。要实现基于约束刻蚀剂层技术的平坦化加工，首先要对约束刻蚀加工

3、体系和一些关键技术展开研究。由于约束刻蚀层技术对电极与工件的间距很敏感，电极．工件的间隙控制是约束刻蚀加工的关键技术之一。针对约束刻蚀加工需求，研制了一个约束刻蚀试验台。该试验台具有宏／微复合进给机构和微力传感器，可以实现电极向工件的超精密进给运动和电极与工件的接触判断；电解池安装于C轴旋转工作台上，并具有倾角可调功能，可以实现电极与工件之间平行度的调整。同时，设计开发了一个专用的控制软件，实现了对约束刻蚀试验台的高精密运动控制和数据的实时采集与处理功能。为了对宏／微复合进给机构进行设计与分析，对柔性铰链机构的刚度、

4、最大应力与固有频率进行了理论分析与有限元仿真计算。同时分析了压电陶瓷预紧力对微进给机构性能的影响，发现在一定范围内增加预紧力可以提升微进给机构的性能。在计算分析的基础上，对微进给机构进行了实验研究，所研制的微进给机构具有20rⅡn的进给分辨率和100m的定位精度。最后，对约束刻蚀加工中电极．工件间隙的控制方法进行了研究，提出了三种分别基于微进给机构、挤压膜理论和液体静压理论的间隙控制方法，其中基于微进给机构的控制方法精度较高，基于液体静压技术的控制方法间隙一致性较好。在所研制的约束刻蚀试验台上进行了约束刻蚀加工试验，

5、验证了约束刻蚀试验台具有良好的可靠性与稳定·}生。关键词：平坦化；约束刻蚀剂层技术；试验台；微进给机构；刻蚀加工约束刻蚀加工试验台的研制DeVelopmentofaTestingPlatfo册forConfinedEtchantFabricationAbstractInthemanuf-acturingprocessofintegratedcircuit(IC)，thecopperintercomlectlayerneedtobeplaJl撕zed．Chemicalmechanicalpolishing(CMP)is

6、the011lytecluliquethatpmVides910balplan撕zationinICindus蚵．WiththecontinuingshrinkingofICfeaturesize，thecontactpressureinCMPprocess，whichwillinducesurfaced锄age，mustbeconstaIltlyreducedtosatis母thedemandsofplanarizationofCu／low．kintercorulects诚廿1lowmechaIlicalstren

7、gtll．But，witllmef证merdevelopmentofIC，theCMPwhichreliesonthemech枷calforcetoachievethematerialremovalhasbeenunabletomeettheequirementoftheplanarizationoftheextremelylowstrengthstructuralofUltralow．k／Cu．Confinedetchantlayerteclulique(CELT)，aSastress丘eechemicalproc

8、essingmethod，haSmarlyadvantagessuchaShi曲accuracyandnod锄age，etc．Ithasshowngreatpotentialinthefabricationofthree-dimensionalmicro／naJlostmc劬．e，aIlditis研ncipallyfe槭bletoplall撕z