Proses penggilap
Dengan perkembangan teknologi pembuatan litar bersepadu (IC) yang berterusan, saiz ciri cip menjadi lebih kecil, lapisan saling berkaitan semakin meningkat, dan diameter wafer juga terus meningkat. Untuk mencapai pendawaian lapisan multi -, permukaan wafer mesti mempunyai kebosanan, kelancaran, dan kebersihan yang sangat tinggi. Penggilap mekanikal kimia (CMP) kini merupakan teknologi planarization wafer yang paling berkesan, yang, bersama -sama dengan fotolitografi, etsa, implantasi ion, dan PVD/CVD, dikenali sebagai lima teknologi utama teras dalam pembuatan 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) terdedah kepada masalah seperti fraktur, menggaru, dan antaramuka penyingkiran bahan rendah - k. CMP tekanan rendah ultra (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
Kepala penggilap terutamanya memainkan peranan berikut semasa proses CMP: ① Memohon tekanan ke wafer; ② Memandu wafer untuk memutar dan menghantar tork; ③ Pastikan pad wafer dan penggilap sentiasa bersentuhan dengan baik tanpa jatuh atau serpihan. Di samping itu, dalam peralatan CMP yang tinggi -, adalah yang terbaik untuk kepala penggilap untuk dapat memegang wafer dengan strukturnya sendiri tanpa bergantung pada keadaan luaran untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran.
Ketua penggilap tekanan partition adalah faktor penting dalam mengukur tahap teknologi peralatan CMP. Idea teras berasal dari model Preston, mengikut mana. Menurut penyelidikan Chen et al., Semakin banyak partisi kepala penggilap, semakin kuat keupayaannya untuk menyesuaikan kadar penyingkiran bahan. Tetapi lebih banyak partisi ada, semakin kompleks strukturnya dan semakin besar kesukaran penyelidikan dan pembangunan. Tiada keperluan khusus untuk pembahagian saiz setiap kawasan kepala penggilap, yang boleh dibahagikan sama atau berdasarkan struktur dalaman sebenar kepala penggilap.
Untuk mengelakkan wafer daripada dibuang semasa putaran, kepala penggilap mesti mempunyai struktur cincin penahan. Terdapat dua jenis cincin penahan dalam pembangunan teknologi CMP: cincin penahan tetap dan cincin penahan terapung. Oleh kerana ketidakupayaan cincin penahan tetap untuk mengelakkan kesan kelebihan, peralatan CMP arus perdana mengamalkan cincin penahan terapung. Dengan menggunakan tekanan yang berbeza untuk cincin penahan terapung, keadaan hubungan antara wafer dan pad penggilap boleh diselaraskan, berkesan meningkatkan kesan kelebihan.
Oleh kerana kesesuaian yang ketat di antara cincin penahan dan pad penggilap, satu siri alur mesti direka di bahagian bawah cincin penahan untuk membimbing penyelesaian penggilap dengan lancar ke antara muka pad wafer/penggilap. Di samping itu, untuk meningkatkan jangka hayat, cincin penahan harus dibuat dari kekuatan tinggi -, kakisan - resistant, dan memakai - bahan -bahan tahan seperti polifenilena sulfida (pps) atau polyetheretheretetone (PEEK).
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, satu fungsi penting kepala penggilap adalah untuk mengepung wafer dan mencapai pemindahan yang cepat dan boleh dipercayai antara stesen pemuatan dan pemunggahan dan stesen penggilap. Dalam pembangunan teknologi CMP, terdapat pelbagai kaedah pengapit seperti pengapit mekanikal, ikatan parafin, dan cawan sedutan vakum, tetapi kaedah ini tidak lagi dapat memenuhi keperluan peralatan CMP yang tinggi - dari segi kecekapan, kebolehpercayaan, dan kebersihan. Kepala penggilap multi zon menggunakan kaedah penjerapan vakum untuk mengikat wafer, dan prinsip asas ditunjukkan dalam Rajah 2. Kemudian, gunakan kawalan gabungan tekanan positif dan negatif zon -zon yang berlainan dari beg udara untuk membentuk zon tekanan negatif antara beg udara dan wafer, dengan tegas melampirkan wafer ke kepala penggilap. Kaedah ini sepenuhnya menggunakan struktur beg udara pelbagai zon kepala penggilap itu sendiri, dan mempunyai kelebihan yang cepat, boleh dipercayai, dan pencemaran - percuma.
Sistem kawalan tekanan mengawal tekanan kepala penggilap melalui tekanan udara, dan fungsi utamanya termasuk: ① Memuatkan tekanan pada wafer dan memegang cincin; ② Memohon tekanan negatif kepada kepala penggilap untuk mengepung wafer; ③ Periksa jika terdapat kebocoran udara di setiap ruang. Prinsip kawalan tekanan kepala penggilap multi zon ditunjukkan dalam Rajah 3. Komponen utama litar udara kepala penggilap termasuk sumber udara, injap pengurangan tekanan, injap berkadar elektrik, penjana vakum, injap tekanan vakum. Kepala penggilap mempunyai lima ruang tekanan (Z1 - Z5), masing -masing mempunyai fungsi seperti menggunakan tekanan positif, mengekstrak tekanan negatif, membuang atmosfera, dan pengesanan kebocoran. Tekanan positif dikawal oleh sistem gelung tertutup sepenuhnya.
