Procés de poliment
Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de fabricació de circuits integrats (IC), les mides de les característiques dels xips són cada cop més petites, les capes d'interconnexió augmenten i els diàmetres de les hòsties també augmenten constantment. Per aconseguir un cablejat multi-capes, la superfície de l'hòstia ha de tenir una planitud, suavitat i neteja extremadament altes. El poliment químic mecànic (CMP) és actualment la tecnologia de planarització d'hòsties més eficaç, que, juntament amb la fotolitografia, el gravat, la implantació d'ions i PVD/CVD, es coneix com les cinc tecnologies clau en la fabricació d'IC.
CMP equipment mainly consists of polishing head, polishing disc, conditioner, polishing solution delivery system, etc. The polishing head and its pressure control system are the most critical and complex components, which are the foundation and core of CMP technology to achieve nanoscale planarization. At present, the most advanced 300mm wafer polishing head abroad adopts pneumatic loading, which has functions such as partition pressure, vacuum adsorption, floating holding ring, and adaptive, making it very complex. With the continuous reduction of feature size and the continuous increase of wafer diameter, the requirements for CMP surface quality are also increasing, and traditional single zone pressure polishing heads can no longer meet the requirements. If the polishing head can divide the wafer into multiple areas for loading, the material removal rate in different areas can be controlled by changing the magnitude of the applied pressure. The polishing head of high-end 300mm wafer CMP equipment currently available internationally typically has three pressure zones. In addition, at the 45 nm technology node and below, current CMP equipment (polishing pressure>6,985 kPa) és propens a problemes com ara fractures, ratllades i delaminació de la interfície de materials de baix -k. CMP d'ultra baixa pressió (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
El capçal de poliment té principalment les funcions següents durant el procés CMP: ① Aplicar pressió a l'hòstia; ② Condueix la hòstia per girar i transmetre el parell; ③ Assegureu-vos que la hòstia i el coixinet de poliment estiguin sempre en bon contacte sense caure ni fragments. A més, en equips CMP-de gamma alta, el millor és que el capçal de poliment pugui subjectar l'hòstia per la seva pròpia estructura sense dependre de condicions externes per millorar l'eficiència de la producció.
El capçal de poliment a pressió de partició és un factor important per mesurar el nivell de tecnologia d'equips CMP. La idea central prové del model Preston, segons el qual. Segons la investigació de CHEN et al., com més particions tingui el capçal de poliment, més forta serà la seva capacitat per ajustar la taxa d'eliminació de material. Però com més particions hi ha, més complexa és la seva estructura i major és la dificultat de recerca i desenvolupament. No hi ha cap requisit específic per a la divisió de mida de cada àrea del capçal de polit, que es pot dividir per igual o en funció de l'estructura interna real del capçal de polit.
Per evitar que l'hòstia es llenceu fora durant la rotació, el capçal de poliment ha de tenir una estructura d'anell de retenció. Hi ha hagut dos tipus d'anells de retenció en el desenvolupament de la tecnologia CMP: anells de retenció fixa i anells de retenció flotants. A causa de la incapacitat dels anells de retenció fixos per evitar els efectes de vora, els equips CMP actuals adopten anells de retenció flotants. Aplicant diferents pressions als anells de retenció flotants, es pot ajustar l'estat de contacte entre l'hòstia i el coixinet de poliment, millorant eficaçment els efectes de vora.
A causa de l'ajust ajustat entre l'anell de retenció i el coixinet de poliment, s'han de dissenyar una sèrie de ranures a la part inferior de l'anell de retenció per guiar la solució de poliment sense problemes a la interfície de l'hòstia/coixinet de poliment. A més, per millorar la vida útil, l'anell de retenció ha de ser de materials d'alta-resistència, resistents a la corrosió-i resistents al desgast-com ara el sulfur de polifenilè (PPS) o la polieteretercetona (PEEK).
Com s'ha esmentat anteriorment, una funció important del capçal de poliment és subjectar l'hòstia i aconseguir una transferència ràpida i fiable entre l'estació de càrrega i descàrrega i l'estació de poliment. En el desenvolupament de la tecnologia CMP, hi ha hagut diversos mètodes de subjecció, com ara la subjecció mecànica, l'enllaç de parafina i les ventoses al buit, però aquests mètodes ja no poden complir els requisits dels equips CMP-de gamma alta en termes d'eficiència, fiabilitat i neteja. El capçal de poliment multizona utilitza un mètode d'adsorció al buit per subjectar l'hòstia, i el principi bàsic es mostra a la figura 2. En primer lloc, apliqueu pressió positiva a l'airbag multizona per esprémer l'aire entre l'airbag i l'hòstia. A continuació, utilitzeu el control de combinació de pressió positiva i negativa de diferents zones de l'airbag per formar una zona de pressió negativa entre l'airbag i l'hòstia, subjectant fermament l'hòstia al capçal de poliment. Aquest mètode utilitza plenament l'estructura del coixí d'aire multizona del propi capçal de polit i té els avantatges de ser ràpid, fiable i lliure de contaminació-.
El sistema de control de pressió controla la pressió del capçal de poliment mitjançant la pressió de l'aire i les seves funcions principals inclouen: ① càrrega de pressió a l'hòstia i l'anell de retenció; ② Apliqueu pressió negativa al capçal de poliment per subjectar l'hòstia; ③ Comproveu si hi ha cap fuga d'aire a cada cambra. El principi de control de pressió del capçal de poliment multizona es mostra a la figura 3. Els components principals del circuit d'aire del capçal de poliment inclouen la font d'aire, la vàlvula reductora de pressió, la vàlvula proporcional elèctrica, el generador de buit, la vàlvula de regulació de la pressió de buit, la vàlvula de tres-posicions de dues posicions, la vàlvula de dues vies de dues posicions i el sensor de pressió. El capçal de poliment té cinc cambres de pressió (Z1-Z5), cadascuna de les quals té funcions com ara aplicar pressió positiva, extreure pressió negativa, ventilar a l'atmosfera i detecció de fuites. La pressió positiva està controlada per un sistema de llaç completament tancat.
