本论文针对化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing)技术进行研究,化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing)技术能够实现全局平坦化效果。当大规模集成电路特征尺寸低于350nm时,由于多层金属互联技术的需要,必须使用化学机械抛光技术来对集成电路硅片进行平坦化加工。目前对于化学机械抛光加工技术的过程以及结果控制在很大程度上取决于经验与理论相结合的阶段。现有的化学机械抛光理论机制很难完全解释其加工过程也不能对其加工结果起到有效控制作用。影响随着芯片特征尺寸的不断缩小和芯片集成度的不断提高,化学机械抛光加工结果的要求也在不断提高,工艺参数需要不断更新,因此在实际生产过程中需要综合控制考虑化学机械抛光过程中各个变量对材料去除率及非均匀性的影响,进行(Design of experiment)实验设计选取最佳参数来进行生产。(1)通过对硅晶圆抛光头背膜压力的多区域调整,得出结论抛光头压力对TEOS测试硅晶圆表面材料去除率的分区域影响为一定关系下的正比例关系,压力越大材料去除率越大,通过实验设计得出最佳分区域压力P1为7到7.1psi,P2为3.5到5psi,P3为4.5到4.7psi,P4为4.5psi,P5为4.1到4.5psi。当抛光头各区域压力满足此条件时,材料去除率及非均匀性满足生产要求。(2)对影响化学机械抛光材料去除率及非均匀性的其他参数进行调试,得出结论抛光头转速及抛光平台转速越大材料去除率越大,得出最佳抛光头转速65转每分钟,抛光平台转速为65转每分钟。在此转速下材料去除率及非均匀性测试结果最好。(3)通过对抛光液流量以及抛光液不同混合配比的试验,得出抛光液流量的最佳用量和配比结果,抛光液A流量为120ml/min,抛光液B流量为180ml/min。在此流量条件下化学机械抛光的材料去除率及非均匀性满足生产需求。(4)调试抛光头摆动参数,计算分析出抛光头以及抛光垫修整器在抛光平台上的运行轨迹,研究摆动参数对化学机械抛光材料去除速率及非均匀性的影响,得出结论抛光头摆动范围在6.3到7.3英寸时,抛光垫修整器摆动范围在6到8.6英寸时,化学机械抛光的结果最稳定。得出结论抛光液输送臂的摆动范围对材料去除率及非均匀性结果影响不大。对以上几种化学机械抛光工艺参数进行综合分析,总结出一套最佳参数组合方案得出硅晶圆材料去除率及非均匀性结果,并对此数据进行大量测试验证,最终将其应用于14nm制程芯片实际生产中。