Процес на производство на вафлен ключ

Процес на полиране
С непрекъснатото развитие на технологията за производство на интегрални схеми (IC), размерът на характеристиките на чипа става все по-малък и по-малък, броят на слоевете за взаимно свързване се увеличава и диаметърът на пластината също се увеличава. За да се постигне многослойно окабеляване, повърхността на пластината трябва да има изключително висока плоскост, гладкост и чистота, а химично-механичното полиране (CMP) в момента е най-ефективната технология за изравняване на пластините. Нарича се петте най-основни ключови технологии за производство на IC заедно с литография, ецване, йонна имплантация и PVD/CVD.
CMP equipment is mainly composed of polishing head, polishing disc, dresser, polishing liquid delivery system and other parts. The polishing head and its pressure control system are the most critical and complex components, and are the basis and core of CMP technology to achieve nano-level flattening. At present, the most advanced 300mm wafer polishing head abroad is loaded by air pressure, with functions such as zone pressure, vacuum adsorption, floating holding ring and self-adaptation, which is very complex. With the continuous reduction of feature size and the continuous increase of wafer diameter, the requirements for CMP surface quality are getting higher and higher, and the traditional single-zone pressure polishing head can no longer meet the requirements. If the polishing head can divide the wafer into multiple areas for loading, the material removal rate of different areas can be controlled by changing the amount of applied pressure. The polishing head of the current international high-end 300 mm wafer CMP equipment usually has three pressure zones. In addition, at the 45 nm technology node and below, the current CMP equipment (polishing pressure>6,985 kPa) е много вероятно да причини проблеми като счупване и надраскване на Low-k материали и отлепване на Low-k среда/мед интерфейс. CMP с изключително ниско налягане (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
В CMP процеса полиращата глава играе главно следните роли: ① Приложете натиск върху пластината; ② Задвижване на пластината да се върти и предава въртящ момент; ③ Уверете се, че пластината и полиращата подложка са винаги добре поставени без падане или фрагменти. В допълнение, в CMP оборудване от висок клас, полиращата глава за предпочитане е в състояние да захване пластината от собствената си структура без помощта на външни условия, за да подобри ефективността на производството.
Зонираната полираща глава под налягане е важен фактор за измерване на техническото ниво на CMP оборудването. Основната му идея идва от модела Preston. Според този модел. Според изследването на CHEN et al., колкото повече прегради има една полираща глава, толкова по-силна е нейната способност да регулира скоростта на отстраняване на материала. Но колкото повече дялове има, толкова по-сложна е структурата му и толкова по-трудно се развива. Няма специфично изискване за разделяне на размера на всяка зона на полиращата глава. Тя може да бъде разделена по равно или разделена според действителната вътрешна структура на полиращата глава.
За да се предотврати изхвърлянето на пластината по време на въртене, полиращата глава трябва да има конструкция със задържащ пръстен. В историята на развитието на CMP технологията се появиха два вида задържащи пръстени: фиксирани задържащи пръстени и плаващи задържащи пръстени. Тъй като фиксираният задържащ пръстен не може да избегне ефекта на ръба, сегашното основно CMP оборудване използва плаващ задържащ пръстен. Чрез прилагане на различен натиск върху плаващия задържащ пръстен, състоянието на контакт между пластината и полиращата подложка може да се регулира, като по този начин ефективно се подобрява ефектът на ръба.
Тъй като задържащият пръстен приляга плътно към полиращата подложка, в долната част на задържащия пръстен трябва да бъдат проектирани поредица от жлебове, които да насочват полиращата течност за плавно навлизане в интерфейса на пластината/полиращата подложка. Освен това, за да се подобри живота, задържащият пръстен трябва да бъде избран от високоякостни, устойчиви на корозия и износване материали като полифенилен сулфид (PPS) или полиетеретеркетон (PEEK).
Както бе споменато по-рано, важна функция на полиращата глава е да захване пластината и да реализира бързото и надеждно прехвърляне на пластината между станцията за товарене и разтоварване и станцията за полиране. В историята на развитието на CMP технологията е имало много методи за затягане като механично затягане, парафиново свързване и вакуумни вендузи, но горните методи вече не могат да отговорят на изискванията на CMP оборудване от висок клас по отношение на ефективност, надеждност, и чистота. Многозоновата полираща глава използва метод на вакуумна адсорбция за захващане на пластината. Основният принцип е показан на Фигура 2. Първо се прилага положително налягане към многозоналната въздушна възглавница, за да се изтръгне въздухът между въздушната възглавница и пластината, а след това се използва комбинираният контрол на положителното и отрицателното налягане на различни прегради на въздушната възглавница, за да се образува зона на отрицателно налягане между въздушната възглавница и пластината, а пластината е здраво адсорбирана върху полиращата глава. Този метод използва напълно структурата на многозоновата въздушна възглавница на самата полираща глава и има предимствата на бързина, надеждност и без замърсяване.