Процес виготовлення вафельних ключів

Процес полірування
З безперервним розвитком технології виробництва інтегральних схем (ІС) розмір елементів мікросхеми стає все меншим і меншим, кількість шарів з’єднання збільшується, а також діаметр пластини. Щоб отримати багатошарову проводку, поверхня пластини повинна мати надзвичайно високу площину, гладкість і чистоту, а хімічно-механічна поліровка (CMP) наразі є найефективнішою технологією сплющення пластини. Його називають п’ятьма основними ключовими технологіями виробництва IC разом з літографією, травленням, іонною імплантацією та 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 кПа), дуже ймовірно, спричинить такі проблеми, як поломка та подряпини матеріалів з низьким kПа та відшарування межі поділу середній з низьким kПа/мідь. CMP наднизького тиску (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
У процесі CMP полірувальна головка в основному виконує наступні ролі: ① Прикладайте тиск до пластини; ② Приводьте пластину до обертання та передачі крутного моменту; ③ Переконайтеся, що пластина та полірувальна подушечка завжди добре підігнані без падіння та осколків. Крім того, у висококласному обладнанні CMP полірувальна головка переважно здатна затискати пластину власною структурою без допомоги зовнішніх умов для підвищення ефективності виробництва.
Зональна полірувальна головка під тиском є ​​важливим фактором вимірювання технічного рівня обладнання CMP. Його основна ідея походить від моделі Preston. Відповідно до цієї моделі. Згідно з дослідженнями CHEN та ін., чим більше перегородок має полірувальна головка, тим сильніша її здатність регулювати швидкість видалення матеріалу. Однак чим більше перегородок, тим складніша його структура і тим важче її розвивати. Спеціальних вимог до розподілу розмірів кожної зони полірувальної головки немає. Його можна розділити порівну або розділити відповідно до фактичної внутрішньої структури полірувальної головки.
Щоб запобігти викиду пластини під час обертання, полірувальна головка повинна мати структуру стопорного кільця. В історії розвитку технології CMP з’явилося два типи стопорних кілець: фіксовані стопорні кільця та плаваючі стопорні кільця. Оскільки фіксоване стопорне кільце не може уникнути ефекту краю, поточне основне обладнання CMP використовує плаваюче стопорне кільце. Застосовуючи різний тиск до плаваючого стопорного кільця, стан контакту між пластиною та полірувальною накладкою можна регулювати, тим самим ефективно покращуючи ефект краю.
Оскільки стопорне кільце щільно прилягає до полірувальної подушечки, у нижній частині стопорного кільця має бути розроблена низка канавок, щоб направляти полірувальну рідину для плавного входження в інтерфейс пластини/полірувальної подушечки. Крім того, щоб подовжити термін служби, стопорне кільце потрібно вибирати з високоміцних, стійких до корозії та зносостійких матеріалів, таких як поліфеніленсульфід (PPS) або поліефіретеркетон (PEEK).
Як згадувалося раніше, важливою функцією полірувальної головки є затискання пластини та реалізація швидкого та надійного переміщення пластини між станцією завантаження та розвантаження та станцією полірування. В історії розвитку технології CMP було багато методів затискання, таких як механічне затискання, парафінове з’єднання та вакуумні присоски, але вищевказані методи більше не можуть відповідати вимогам високоякісного обладнання CMP щодо ефективності, надійності, і чистота. Багатозонна полірувальна головка використовує метод вакуумної адсорбції для затискання пластини. Основний принцип показаний на малюнку 2. Спочатку до багатозонної подушки безпеки прикладається надлишковий тиск, щоб вичавити повітря між подушкою безпеки та пластиною, а потім використовується керування комбінацією позитивного та негативного тиску різних розділів подушки безпеки для формування зона негативного тиску між подушкою безпеки та пластиною, і пластина міцно адсорбується на полірувальній головці. Цей метод повною мірою використовує структуру багатозонної подушки безпеки самої полірувальної головки та має такі переваги, як швидкість, надійність та відсутність забруднення.