Wafer Key gyártási folyamat

Polírozási folyamat
Az integrált áramköri (IC) gyártástechnológia folyamatos fejlődésével egyre kisebb a chip jellemző mérete, nő az összekötő rétegek száma, és nő az ostya átmérője is. A többrétegű huzalozás eléréséhez az ostya felületének rendkívül magas síkságúnak, simaságúnak és tisztaságúnak kell lennie, és jelenleg a kémiai mechanikus polírozás (CMP) a leghatékonyabb ostyalapítási technológia. Ezt nevezik az IC-gyártás öt legfontosabb kulcstechnológiájának, a litográfiával, a maratással, az ionimplantációval és a PVD/CVD-vel együtt.
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) nagy valószínűséggel olyan problémákat okoz, mint az alacsony k-értékű anyagok törése és karcolódása, valamint az alacsony k-értékű közeg/réz felület leválása. Ultra alacsony nyomású CMP (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
A CMP folyamatban a polírozófej főként a következő szerepeket tölti be: ① Nyomást kell gyakorolni az ostyára; ② Hajtsa meg az ostyát, hogy forogjon és továbbítsa a nyomatékot; ③ Ügyeljen arra, hogy az ostya és a polírozópárna mindig jól illeszkedjen, ne essen le vagy törjön le. Ezen túlmenően a csúcskategóriás CMP berendezésekben a polírozófej előnyösen saját szerkezetével képes az ostyát külső körülmények igénybevétele nélkül rögzíteni a gyártás hatékonyságának javítása érdekében.
A zónás nyomású polírozófej fontos tényező a CMP berendezések műszaki színvonalának mérésében. Alapötlete a Preston modellből származik. E modell szerint. CHEN és munkatársai kutatása szerint minél több válaszfala van egy polírozófejnek, annál erősebb az anyageltávolítási sebesség beállítására való képessége. Azonban minél több partíció van, annál bonyolultabb a szerkezete, és annál nehezebb fejleszteni. A polírozófej egyes zónáinak méretmegosztására nincs külön követelmény. A polírozófej tényleges belső szerkezete szerint osztható egyenlőre vagy osztható.
Annak elkerülése érdekében, hogy az ostya forgás közben kidobódjon, a polírozófejnek tartógyűrűs szerkezettel kell rendelkeznie. A CMP technológia fejlődéstörténetében kétféle rögzítőgyűrű jelent meg: a rögzített rögzítőgyűrűk és a lebegő rögzítőgyűrűk. Mivel a rögzített rögzítőgyűrű nem tudja elkerülni az élhatást, a jelenlegi mainstream CMP berendezés lebegő rögzítőgyűrűt használ. A lebegő rögzítőgyűrűre különböző nyomások alkalmazásával állítható az ostya és a polírozópárna érintkezési állapota, ezáltal hatékonyan javítható az élhatás.
Mivel a rögzítőgyűrű szorosan illeszkedik a polírozópárnához, a rögzítőgyűrű alján egy sor hornyot kell kialakítani, amelyek a polírozófolyadékot simán bejutnak az ostya/polírozópárna felületére. Ezenkívül az élettartam növelése érdekében a tartógyűrűt nagy szilárdságú, korrózióálló és kopásálló anyagok közül kell kiválasztani, például polifenilén-szulfidot (PPS) vagy poliéter-éterketont (PEEK).
Amint azt korábban említettük, a polírozófej fontos funkciója az ostya rögzítése és az ostya gyors és megbízható átvitele a be- és kirakóállomás és a polírozó állomás között. A CMP technológia fejlődéstörténetében számos befogási módszer létezett, mint például a mechanikus befogás, a paraffinkötés, a vákuumos tapadókorongok, de a fenti módszerek már nem képesek megfelelni a csúcskategóriás CMP berendezések követelményeinek a hatékonyság, megbízhatóság, és a tisztaság. A többzónás polírozófej vákuumos adszorpciós módszert használ az ostya rögzítéséhez. Az alapelv a 2. ábrán látható. Először a többzónás légzsákot pozitív nyomással kipréseljük a légzsák és a lapka között, majd a különböző légzsák válaszfalak pozitív és negatív nyomás kombinációjának szabályozását alkalmazzuk. negatív nyomású zóna a légzsák és a lapka között, és az ostya szilárdan adszorbeálódik a polírozófejen. Ez a módszer teljes mértékben kihasználja magának a polírozófejnek a többzónás légzsákszerkezetét, és előnye a gyors, megbízható és szennyeződésmentes.