CN103231304B - 一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法，包括：选定化学机械研磨的工艺条件；根据选定的工艺条件，获取工艺的温度、晶圆特性数据、研磨液配置数据和当前清洗液配置数据；根据以上数据，利用分子动力学模拟法，获取对应的清洗效果数据；判断所述清洗效果数据是否满足清洗效果标准，如果否，则调整所述当前清洗液配置数据，并将调整后的清洗液配置数据作为所述当前清洗液配置数据，再返回获取清洗效果数据的步骤；如果是，则以所述当前清洗液配置数据配置得到清除晶圆表面吸附颗粒的清洗液。通过本发明的技术方案，清洗液配置的优化过程得以简化，实现清除晶圆表面研磨颗粒的工艺成本和周期都得以降低。

Description

一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法

技术领域

本发明涉及集成电路芯片超精细加工技术领域，特别涉及一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法。

背景技术

随着集成电路制造工艺特征尺寸的不断减小，集成电路制造技术遇到了空前挑战。尤其，在32/28nm以下的主流半导体器件制造过程中，电路表面的平整度是影响光刻聚焦深度水平及良品率的重要因素。因此，如何实现半导体芯片表面超精细加工成为当前集成电路制造中一个的重要技术问题。目前，实现芯片表面超精细加工，使用最广泛的平坦化技术是化学机械研磨（CMP）技术。

如图1所示，化学机械研磨的装置是将晶圆吸附在晶圆携载器上，然后将晶圆按压在旋转工作台表面的研磨垫上，同时向研磨垫输入含有研磨颗粒和氧化剂等成分的研磨液使晶圆浸在研磨液中。研磨过程中，在化学蚀刻与机械磨削两种材料移除机制的交互作用下使晶圆达到平坦化。

在集成电路制备过程中，由于特征尺寸的减小直接导致芯片制造过程中出现各种微观效应，在研磨过程中，化学机械研磨液中用于研磨的大量颗粒，容易因分子间相互作用吸附在晶圆表面上。进而，在研磨过程结束以后，晶圆表面吸附了大量的研磨颗粒，从而影响晶圆表面的平坦化程度。为了将吸附在晶圆表面上的研磨颗粒清除，通常需要在研磨结束以后利用含有表面活性剂的清洗液对晶圆表面进行清洗。当研磨颗粒物理吸附于晶圆表面时，表面活性剂分子能够降低晶圆与研磨颗粒间的作用力，使研磨颗粒在晶圆表面的吸附作用减弱，并且，表面活性剂分子还能够在研磨颗粒和晶圆表面形成致密的质点保护层，防止研磨颗粒与晶圆表面进一步吸附，最终实现将研磨颗粒从晶圆表面上分离。

尽管利用含有高分子表面活性剂的清洗液可以将吸附的研磨颗粒从晶圆表面清除，但在实际利用清洗液来清洗晶圆表面时，清洗液中表面活性剂的种类、大小、浓度、电荷分布等配置因素都会对清洗效果产生很大的影响；并且，不同的加工工艺条件下，由于晶圆材质和研磨液中研磨颗粒的不同，所需清洗液中表面活性剂的配置也不同，因此，如何优化清洗液中表面活性剂的配置，就成为化学机械研磨工艺中清除吸附在晶圆表面的研磨颗粒的重要环节。

目前的现有技术中，实验还是优化清洗液配置的主要手段，一种可行的具体配置过程是：根据表面活性剂种类、大小等因素的经验值配置清洗液，然后将配置好的清洗液用于化学机械研磨工艺的具体测试实验，以实验测量的方法获得当前配置的清洗液用于清洗晶圆表面研磨颗粒时的清除比例，再综合考虑研磨颗粒的清除比例和研磨液中表面活性剂的配置参数；如此循环调整，最终得到一种优化配置的清洗液，将该清洗液用于化学机械研磨工艺可以实现研磨颗粒从晶圆表面清除。

然而，由于集成电路制造工艺对实验环境及测量设备要求极高，实验本身的随机波动性及工艺涨落等对实验测量结果的精确程度有较大影响，并且需要不断重复实验过程来调整清洗液的配置，因此，为实现研磨后吸附在晶圆表面上的研磨颗粒的清除，完全通过实验测量手段来优化清洗液配置，工艺成本较高，周期也较长。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法，以克服现有技术中通过实验测量方法来优化清洗液中表面活性剂配置所带来的成本较高、周期较长等问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法，所述方法包括以下步骤：

步骤A：选定化学机械研磨的工艺条件；

步骤B：根据选定的工艺条件，获取工艺的温度，获取晶圆表面的材质作为晶圆特性数据，获取预设的研磨液中研磨颗粒的种类、浓度作为研磨液配置数据，并获取预设的清洗液中表面活性剂的种类、大小、浓度作为当前清洗液配置数据；

步骤C：根据所述晶圆特性数据、研磨液配置数据和当前清洗液配置数据，利用分子动力学模拟法，获取与所述当前清洗液配置数据对应的清洗效果数据；

步骤D：判断所述清洗效果数据是否满足清洗效果标准，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F；

步骤E：调整所述当前清洗液配置数据，并将调整后的清洗液配置数据作为所述当前清洗液配置数据；进入步骤C；

步骤F：以所述当前清洗液配置数据配置得到清除晶圆表面吸附颗粒的清洗液。

可选的，所述步骤C包括：

步骤C1：根据所述晶圆特性数据，建立晶圆表面晶胞；根据所述当前清洗液配置数据，确定表面活性剂的初始构型；

步骤C2：根据所述研磨液配置数据、晶圆表面晶胞以及表面活性剂的初始构型，确定晶圆表面、研磨颗粒及表面活性剂之间相互作用初始模拟体系；

步骤C3：确定分子模拟力场；

步骤C4：根据工艺温度、所述初始模拟体系和分子模拟力场，进行化学机械研磨工艺清洗系统分子动力学模拟，计算出研磨颗粒与晶圆表面间的径向分布函数和体系的溶剂化自由能，并获取所述研磨颗粒与晶圆表面的径向分布函数和所述溶剂化自由能作为清洗效果数据。

可选的，所述步骤D包括：判断所述研磨颗粒与晶圆表面间的所有径向分布函数中，峰值高度小于预设的峰值高度阈值的径向分布函数所占比例是否超过预设的清除比例，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F。

可选的，所述步骤D包括：判断所述研磨颗粒吸附状态数据中当前研磨体系的溶剂化自由能是否小于预设的自由能阈值，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F。

可选的，所述步骤E包括：调整当前清洗液配置数据中的表面活性剂的种类、大小和浓度电荷分布，并将调整后的清洗液配置数据作为所述当前清洗液配置数据；进入步骤C。

可选的，所述步骤F之后还包括：将清洗液配置优化数据，与所述选定的工艺条件的对应关系存储，所述清洗液优化配置数据对应的清洗效果数据满足所述清洗效果标准。

可选的，所述研磨液配置数据中还包括研磨颗粒的电荷分布，所述当前清洗液配置数据中还包括表面活性剂的电荷分布。

可选的，所述步骤F之后还包括：

在选定的化学机械研磨工艺条件下，利用以所述研磨液配置数据配置的研磨液对晶圆进行研磨；

利用所述优化的清洗液对研磨后的晶圆进行清洗，以清除晶圆表面的研磨颗粒。

可选的，所述清洗效果数据中包括研磨颗粒在晶圆表面的空间吸附位点；

相应的，所述对研磨后的晶圆进行清洗为：对研磨后的晶圆表面上对应所述空间吸附位点的部分进行清洗。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明根据选定的工艺条件获取晶圆特性数据、研磨液配置数据以及当前清洗液配置数据，利用分子动力学模拟法对研磨液中的研磨颗粒、表面活性剂和晶圆表面的空间分布进行模拟，从而分析得到当前清洗液配置下的清洗效果数据，以此研磨颗粒吸附状态数据判断是否满足清洗效果标准，再根据判断结果对当前清洗液配置数据进行调整，得到满足清洗效果标准的目标清洗液配置数据，最后以满足清洗效果标准的当前清洗液配置数据配置得到清除晶圆表面吸附颗粒的清洗液。这样，化学机械研磨工艺中清洗液配置的调整和优化，可以利用分子动力学模拟来判别当前配置的清洗液在清洗选定工艺条件下研磨后的晶圆时，吸附在晶圆表面上的研磨颗粒是否能够被清除，从而使得清洗液配置的优化过程得以简化，清除晶圆表面研磨颗粒的工艺成本和周期都得以降低。

附图说明

图1是现有技术中化学机械研磨的设备构成图；

图2是本发明一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法一实施例的基本流程图；

图3是本发明获取清洗效果数据的一实施例的流程图；

图4是本发明调整当前清洗液配置数据的一实施例的基本流程图。

具体实施方式

下面我们将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为我们作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对我们的发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。我们要认识到，还有各种各样的可以取代我们方案的同等方案或修改方案。

如图2所示的是，本发明化学机械研磨工艺中清洗液配置优化的方法的一实施例的基本流程图，该方法包括如下步骤：

步骤201、选定化学机械研磨的工艺条件：

根据所需要研磨的具体晶圆的种类、材质等实际加工信息，选定具体化学机械研磨的工艺条件，如研磨液的流动速率、晶圆和研磨垫的转速，外部压力、温度等。

步骤202、根据选定的工艺条件，获取工艺的温度，获取晶圆表面的材质作为晶圆特性数据，获取预设的研磨液中研磨颗粒的种类、浓度作为研磨液配置数据，并获取预设的清洗液中表面活性剂的种类、大小、浓度作为当前清洗液配置数据：

预设的研磨液中的研磨颗粒的种类、浓度，以及清洗液中高分子表面活性剂分子的种类、大小、浓度等，实际上是根据选定的工艺条件确定的研磨液配置和清洗液配置的实验或经验值。在化学机械研磨制程中，对于不同的实际工艺，都有相对应的研磨液、清洗液的配置实验或经验值。在本实施例中，需要获取一种具体的清洗液配置参数作为初始值，以此初始值对清洗液配置进行调整和优化，所以，本步骤中，将根据选定工艺条件确定的清洗液配置的经验值作为初始值，以便本实施例能够得以实现。另外，本实施例获取当前清洗液配置的清洗效果，还需要依据该工艺条件下的研磨液配置数据。

需要说明的是，本步骤依据经验值来获取当前研磨液和清洗液配置数据可以有多种实施方式。例如，对于预设的配置数据的获取，可以根据工艺条件在预设的配置数据库查找并获取对应的预设配置数据，该预设配置数据库储存有对应工艺条件保存的配置数据的经验值。可以理解的是，步骤202实际上是根据工艺条件获取研磨液、清洗液配置的经验数据，上述的实例只是实施方式的一种，配置数据的经验值并不是必须存储在数据库中，本实施例也可以采用其他获取配置经验值的实现方式。

在本实施例中，如果研磨颗粒和表面活性剂的分子本身携带电荷，则研磨液配置数据还要包括研磨颗粒的电荷分布，当前清洗液配置数据也还要包括表面活性剂的电荷分布。另外，表面活性剂可以为高分子的，也可以为小分子的。在化学机械研磨中，高分子表面活性剂的加入相对于小分子而言，往往具有更好的作用效果，因此，本实施例中的表面活性剂优选为高分子表面活性剂。

步骤203、根据所述晶圆特性数据、研磨液配置数据和当前清洗液配置数据，利用分子动力学模拟法，获取与所述当前清洗液配置数据对应的清洗效果数据：

根据所述晶圆特性数据、研磨液配置数据和当前清洗液配置数据，获取与所述当前清洗液配置数据对应的清洗效果数据，是利用分子动力学模拟法来实现的。该清洗效果数据，包括研磨液中研磨颗粒、高分子表面活性剂分子与晶圆表面分子之间空间分布的一些表征值。而在本实施例中，对研磨颗粒、表面活性剂分子与晶圆表面分子之间空间分布的表征，是通过径向分布函数来实现的。

径向分布函数作为描述体系空间结构的“序参数”，可以深刻揭示活性剂分子之间的概率统计特征，严格表征研磨颗粒、高分子表面活性剂和晶圆表面之间的溶剂化位垒效应。通过控制表面活性的浓度、电荷分布等可以形成稳定结实的溶剂化空间膜，从而将聚集在晶圆表面的研磨颗粒去除。因此，径向分布函数的分布特性可以作为晶圆表面颗粒清除效果的重要指标。一般地，根据径向分布函数的峰值分布，可以判定活性剂分子、研磨颗粒等在晶圆表面出现的位置和几率密度，以及溶剂化膜空间结构的大小和厚度，从而判断研磨颗粒是否从晶圆表面清除。径向分布函数的峰值能反映分子间相互作用的强弱、溶剂化膜结构的厚度以及分子间排斥力的大小，因此，根据这些峰值变化特征即可判断由于位垒所导致的研磨颗粒在晶圆表面吸附的稳定状态。一旦研磨液和清洗液多相分散体系发生变化，溶剂化膜结构随之变化，研磨颗粒在晶圆表面波动，体系径向分布函数的峰值大小、密度等分布将会发生显著变化，原有体系稳定分散的热力学平衡状态发生改变，因此，可以通过模拟观测径向分布函数的峰值变化来表征研磨颗粒在晶圆表面变化的吸附状态，进而判断颗粒是否被清除。另外，通过体系的径向分布函数，还可以进一步得到体系的溶剂化自由能，溶剂化自由能也能反映分子间相互作用的强弱，因此，通过模拟观测体系溶剂化自由能的变化也可以表征研磨颗粒在晶圆表面变化的吸附状态，从而进一步判断颗粒是否被清除。

基于上述原理，在本实施例中，提供了一种步骤203的具体实施方式，如图3所示，包括：

步骤301、根据所述晶圆特性数据，建立晶圆表面晶胞；根据所述当前清洗液配置数据，确定表面活性剂的初始构型。

根据晶圆特性数据中晶圆表面的材质，确定晶圆表面晶胞的大小及方向，进而建立晶圆表面晶胞。如参数分别为，，α=β=90°，γ=120°。

根据当前清洗液配置数据中表面活性剂的种类，确定表面活性剂的分子构型，然后采用smart minimizer优化方法对该分子构型进行结构优化，得到表面活性剂的初始构型。利用smart minimizer优化方法进行结构优化，具体为对分子构型依次使用最速下降法、共轭梯度法和牛顿法；为了得到更合理的表面活性剂的初始构型，本实施方式中优选对分子构型进行10000步的结构优化。另外，在表面活性剂分子带有电荷时，确定初始构型时还需要考虑表面活性剂分子的电荷分布。

步骤302、根据所述研磨液配置数据、晶圆表面晶胞以及表面活性剂的初始构型，确定晶圆表面、研磨颗粒及表面活性剂之间相互作用初始模拟体系。

在确定所述初始模拟体系时，需要根据研磨液配置数据中的研磨颗粒的种类、浓度，将相应数量的相应研磨颗粒置于模拟箱中，此时的研磨颗粒可以认为是研磨后吸附于晶圆表面的部分，一般可以通过实验检测获得；同时，也需要根据表面活性剂的大小、浓度，将具有相应聚合度的相应数量的表面活性剂置于模拟箱中。另外，为了能够忽略吸附后的活性剂与表面在箱子上方的镜像之间的相互作用，可以将箱子Z方向的尺寸拉长。这样，三维周期性边界条件实际上被转化为二维周期性边界，模拟相当于在水平无限大的表面上进行。

确定初始模拟体系的一种具体方式可以为：保持晶圆表面在模拟过程中固定不动，选取聚合度为20的亲水性高分子表面活性剂链和数目为50的研磨颗粒，将体系置于具有三维周期性边界条件的模拟箱中，并使晶圆表面平行于XY平面；模拟箱Z方向的尺寸拉长至。

步骤303、确定分子模拟力场。

本实施方式中，可以采用COMPASS（Condensed-phase Optimized MolecularPotentials for Atomistic Simulation Studies的缩写）力场来模拟液体状高分子表面活性剂的溶剂化空间结构和物理吸附位点。COMPASS力场是第一个基于abinitio的力场，它不但能够模拟孤立分子的结构、振动频率、热力学性质等，还能对凝聚态分子利用广泛的数据对其进行参数化。

步骤304、根据工艺温度、所述初始模拟体系和分子模拟力场，进行化学机械研磨工艺清洗系统分子动力学模拟，计算出研磨颗粒与晶圆表面间的径向分布函数和体系的溶剂化自由能，并获取所述研磨颗粒与晶圆表面的径向分布函数和所述溶剂化自由能作为清洗效果数据。

牛顿运动方程需要通过以模拟体系粒子的初始位置和速度为初始条件，不同算法需要不同初始条件，如采用verlet算法则需要两组坐标来启动计算，一组零时刻的坐标，一组是前进一个时间步的坐标或者一组零时刻的速度值。另外，在进行分子动力学模拟的时候，还需要工艺温度来确定使体系达到平衡的温度。

本实施例中分子动力学模拟过程可以采用如下方式：基于模拟体系的周期性边界条件和最小镜像原理，使用Amorphous cell模块，利用表面活性剂的分子构型在800K高温下进行200ps的NVT模拟，获得表面活性剂的初始位置和速度，为了使体系能够尽快的松弛，紧接着做一个10000步的结构优化而得到能量最低的初始构型。最后，温度被降至CMP研磨的工艺温度，并在此温度下进行3ns的NVT分子动力学模拟。其中前面的2ns的模拟过程为平衡过程，后面的1ns模拟过程为采样过程，用这个过程保存的构象来计算表面活性剂、晶圆表面及研磨颗粒间的分布结构和相关性质。整个模拟计算过程中，积分计算步长设为1fs，截断半径为并考虑了尾部修正，并采用Andersen热浴控制体系的温度。基于上述平衡模拟体系，可以计算出表面活性剂与研磨颗粒与晶圆表面间的径向分布函数和体系的溶剂化自由能。

需要说明的是，上述图3所示的模拟过程，可以直接调用现有计算机软件的模块实现，只需按照上述步骤将需要输入的数据输入计算机，即可由计算机输出得到所述的径向分布函数和溶剂化自由能。另外，以上步骤301～304中所举实例中的参数设置，如晶胞、表面活性剂和研磨颗粒的相关参数，均是根据实际选定的工艺条件而确定，而并不是必须采用上述实例中的数值。

接着返回图2，在步骤203执行完成之后，执行步骤204。

步骤204、判断所述清洗效果数据是否满足清洗效果标准，如果否，进入步骤205，如果是，进入步骤206：

本实施例中提供了两种实现步骤204的实施方式。

第一种实施方式是以研磨颗粒与晶圆表面间的径向分布函数的峰值来判断颗粒的清除效果，具体为：判断所述研磨颗粒与晶圆表面间的所有径向分布函数中，峰值高度小于预设的峰值高度阈值的径向分布函数所占比例是否超过预设的清除比例，如果否，进入步骤205，如果是，进入步骤206。

径向分布函数的峰值越高说明分子间相互作用力越强，而晶圆表面与研磨颗粒间的分子间相互作用越弱，则说明研磨颗粒与晶圆表面的吸附作用越弱，研磨颗粒就越容易从晶圆表面清除。因此，设定一个阈值，当一个研磨颗粒与晶圆表面间的径向分布函数的峰值高度保持在这个阈值以下，则对应的当前清洗液配置就能使该研磨颗粒从晶圆表面清除。由此，对于置入模拟箱中的所有研磨颗粒来说，当一定比例的研磨颗粒的径向分布函数的峰值高度均低于这个阈值时，则说明晶圆表面的研磨颗粒可以被清除干净。对于研磨颗粒的清除比例，也可以预先设定一个清除比例阈值来实现对晶圆表面的颗粒清除效果的判断。

第二种实施方式是以体系的溶剂化自由能来判断颗粒的清除效果，具体为：判断所述研磨颗粒吸附状态数据中当前研磨体系的溶剂化自由能是否小于预设的自由能阈值，如果否，进入步骤205，如果是，进入步骤206。

由于研磨体系的溶剂化自由能越低，说明体系中活性剂分子与晶圆表面及研磨颗粒间的相互作用越稳定，也即，研磨颗粒与晶圆表面的吸附作用越容易被表面活性剂破坏。因此，设定一个阈值，使得研磨体系的溶剂化自由能在该阈值以下，则该溶剂化自由能对应的清洗液配置就能使研磨颗粒从晶圆表面清除。

在以上的两个实施方式中，预设的峰值高度阈值和自由能阈值，可以是预先设定固定值，也可以预设一个存储有对应工艺条件保存的多个阈值的阈值数据库，然后根据步骤201选定的工艺条件调用对应的阈值。

另外，需要说明的是，步骤204中的判断，通常情况下并不是如上述的两个实施方式那样只选取一个径向分布函数的一个峰值特性值来判断，或者只以溶剂化自由能来判断。一般地，在判断研磨颗粒在晶圆表面的吸附状态时，需要综合考虑三种不同的微观粒子间径向分布函数的峰值的三个特性值以及体系的溶剂化自由能，需要针对每一个特性值判断该特性值是否满足要求，并且将所有特性值的判断结果做综合统计分析，最终得出该清洗液对应的体系中研磨颗粒能否从晶圆表面清除的判断结果。

在步骤204完成之后，如果判断结果为否，则执行步骤205。

步骤205、调整所述当前清洗液配置数据，并将调整后的清洗液配置数据作为所述当前清洗液配置数据；进入步骤203。

调整的具体方法，可以使用如下的方式实现：分别对应表面活性剂的种类、大小和浓度等设置对应的数据库；在调整时，选取数据库中当前清洗液配置数据的下一个数据，作为调整后的数据；如数据库中无该当前数据，则将数据库中第一个数据选取作为调整后的数据，并在选取后将该当前数据保存为数据库中的第一个数据。如对表面活性剂的种类的调整过程可以为：预先设置一个表面活性剂种类数据库，当需要调整表面活性剂种类时，则选取表面活性剂种类数据库中对应该当前清洗液配置数据中的种类数据的下一个种类数据，作为调整后的种类数据。

根据上述的方法，本实施例中步骤205可以通过以下实施方式来实现：调整当前清洗液配置数据中的表面活性剂的种类、大小浓度和电荷分布，并将调整后的清洗液配置数据作为所述当前清洗液配置数据；进入步骤203。

另外，当表面活性剂携带有电荷时，由于当前清洗液配置数据中也需要包括表面活性剂的电荷分布，因此，在步骤205调整当前清洗液配置数据时，也需要调整表面活性剂的电荷分布。

需要说明的是，由于步骤205中需要调整的当前清洗液配置数据中有多个数据，虽然可以同时将所有数据都调整完后再返回步骤203重新分析清洗效果数据，但是这种方法并不能将当前清洗液配置中每一个数据都进行优化，所以并不实用。而采用对当前清洗液配置数据的每一个数据都进行单独调整的方法可以对当前清洗液配置数据中每一个数据都进行优化。单独调整时，固定其他数据不变，单独调整后即进入步骤203重新分析清洗效果数据，直到该数据已经满足清洗效果标准后，再调整当前清洗液配置数据中的下一个数据。

下面结合图4，详细说明采用对当前清洗液配置数据中每一个数据进行单独调整的步骤205的一种实施方式：

步骤401、调整高分子表面活性剂的种类：固定表面活性剂的浓度、大小和电荷分布，调整表面活性剂的种类，再返回步骤203分析，由步骤204判断，如不符合清洗效果标准，则继续调整表面活性剂的种类，直至步骤204判断满足清洗效果标准，将得到的表面活性剂的种类作为优化的表面活性剂种类，进入步骤402。

步骤402、调整高分子表面活性剂的浓度：固定表面活性剂的大小、电荷分布和优化后的表面活性剂的种类，调整表面活性剂的浓度，再返回步骤203分析，由步骤204判断，如不符合清洗效果标准，则继续调整表面活性剂的浓度，直至步骤204判断满足清洗效果标准，将得到的表面活性剂的浓度作为优化的表面活性剂浓度，进入步骤403。

步骤403、调整高分子表面活性剂的大小：固定表面活性剂的电荷分布和优化后的表面活性剂的种类、浓度，调整表面活性剂的大小，再返回步骤203分析，由步骤204判断，如不符合清洗效果标准，则继续调整表面活性剂的大小，直至步骤204判断满足清洗效果标准，将得到的表面活性剂的大小作为优化的表面活性剂大小，进入步骤404。

步骤404、调整高分子表面活性剂的电荷分布：固定优化后的表面活性剂的种类、浓度和大小，调整表面活性剂的电荷分布，再返回步骤203分析，由步骤204判断，如不符合清洗效果标准，则继续调整表面活性剂的电荷分布，直至步骤204判断满足清洗效果标准，将得到的表面活性剂的电荷分布作为优化的表面活性剂电荷分布，进入步骤405。

步骤405、将当前清洗液配置数据中的表面活性剂配置数据，更新为优化后的表面活性剂的种类、浓度、大小和电荷分布。

针对图4所示的实施方式，需要说明的是，步骤401至步骤404并不是必须按照图4所示的顺序，对各个数据调整的顺序可以没有限制。

接着返回图2，在步骤205完成以后，再次进入步骤203分析，经过步骤204的判断，如果判断结果为是，进入步骤206。

步骤206、以所述当前清洗液配置数据配置得到清除晶圆表面吸附颗粒的清洗液。

经过步骤201至205对清洗液配置数据的优化以后，得到的当前清洗液配置数据是符合清洗效果标准要求的，以当前清洗液配置数据来进行清洗液中表面活性剂的配置，并将清洗液用于化学机械研磨工艺中对晶圆表面的清洗，研磨颗粒能够从晶圆表面清除。

除了上述步骤201至206外，为了不再对同样的工艺条件做重复的优化清洗液配置的过程，本实施例中还可以在步骤205执行完之后，执行如下的步骤：将清洗液配置优化数据，与所述选定的工艺条件的对应关系存储，所述清洗液优化配置数据对应的清洗效果数据满足所述清洗效果标准。

执行完步骤207后，再遇到已经优化过清洗液配置的工艺条件的时候，步骤202可以直接在清洗液配置数据库中获取已经优化的清洗液配置数据，不需要再执行步骤203至205，可以直接执行步骤206来进行化学机械研磨。

此外，本实施例在步骤206后，还可以包括：在选定的化学机械研磨工艺条件下，利用以所述研磨液配置数据配置的研磨液对晶圆进行研磨；利用所述优化的清洗液对研磨后的晶圆进行清洗，以清除晶圆表面的研磨颗粒。

另外，在步骤203的分子动力学模拟中，除了所述径向分布函数和溶剂化自由能外，还可以通过计算机输出得到研磨颗粒在晶圆表面的空间吸附位点。得到空间吸附位点后，对研磨后的晶圆进行清洗时，可以只对应清洗所述空间吸附位点的部分。

通过本实施例的技术方案，化学机械研磨工艺中清洗液配置的调整和优化，可以利用分子动力学模拟来判别当前配置的清洗液在清洗选定工艺条件下研磨后的晶圆时，研磨颗粒在晶圆表面是否能够被清除，从而，清洗液配置的优化过程得以简化，实现清除晶圆表面研磨颗粒的工艺成本和周期都得以降低。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A：选定化学机械研磨的工艺条件；

步骤B：根据选定的工艺条件，获取工艺的温度，获取晶圆表面的材质作为晶圆特性数据，获取预设的研磨液中研磨颗粒的种类、浓度作为研磨液配置数据，并获取预设的清洗液中表面活性剂的种类、大小、浓度作为当前清洗液配置数据；

步骤C：根据所述晶圆特性数据、研磨液配置数据和当前清洗液配置数据，利用分子动力学模拟法，获取与所述当前清洗液配置数据对应的清洗效果数据；

步骤D：判断所述清洗效果数据是否满足清洗效果标准，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F；

步骤E：调整所述当前清洗液配置数据，并将调整后的清洗液配置数据作为所述当前清洗液配置数据；进入步骤C；

步骤F：以所述当前清洗液配置数据配置得到清除晶圆表面吸附颗粒的清洗液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

步骤C1：根据所述晶圆特性数据，建立晶圆表面晶胞；根据所述当前清洗液配置数据，确定表面活性剂的初始构型；

步骤C2：根据所述研磨液配置数据、晶圆表面晶胞以及表面活性剂的初始构型，确定晶圆表面、研磨颗粒及表面活性剂之间相互作用初始模拟体系；

步骤C3：确定分子模拟力场；

步骤C4：根据工艺温度、所述初始模拟体系和分子模拟力场，进行化学机械研磨工艺清洗系统分子动力学模拟，计算出研磨颗粒与晶圆表面间的径向分布函数和体系的溶剂化自由能，并获取所述研磨颗粒与晶圆表面间的径向分布函数和所述溶剂化自由能作为清洗效果数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括：判断所述研磨颗粒与晶圆表面间的所有径向分布函数中，峰值高度小于预设的峰值高度阈值的径向分布函数所占比例是否超过预设的清除比例，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括：判断所述清洗效果数据中当前研磨体系的溶剂化自由能是否小于预设的自由能阈值，如果否，进入步骤E，如果是，进入步骤F。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E包括：调整当前清洗液配置数据中的表面活性剂的种类、大小和浓度，并将调整后的清洗液配置数据作为所述当前清洗液配置数据；进入步骤C。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F之后还包括：将清洗液配置优化数据，与所述选定的工艺条件的对应关系存储，所述清洗液优化配置数据对应的清洗效果数据满足所述清洗效果标准。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨液配置数据中还包括研磨颗粒的电荷分布，所述当前清洗液配置数据中还包括表面活性剂的电荷分布。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F之后还包括：

在选定的化学机械研磨工艺条件下，利用以所述研磨液配置数据配置的研磨液对晶圆进行研磨；

利用优化的清洗液对研磨后的晶圆进行清洗，以清除晶圆表面的研磨颗粒。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述清洗效果数据中包括研磨颗粒在晶圆表面的空间吸附位点；

相应的，所述对研磨后的晶圆进行清洗为：对研磨后的晶圆表面上对应所述空间吸附位点的部分进行清洗。