Vafeļu atslēgu ražošanas process

Pulēšanas process
Nepārtraukti attīstoties integrētās shēmas (IC) ražošanas tehnoloģijai, mikroshēmas funkcijas izmērs kļūst arvien mazāks, palielinās starpsavienojumu slāņu skaits, kā arī palielinās vafeļu diametrs. Lai panāktu daudzslāņu elektroinstalāciju, vafeļu virsmai jābūt īpaši augstai līdzenumam, gludumam un tīrībai, un ķīmiskā mehāniskā pulēšana (CMP) pašlaik ir visefektīvākā vafeļu saplacināšanas tehnoloģija. To sauc par piecām galvenajām IC ražošanas tehnoloģijām kopā ar litogrāfiju, kodināšanu, jonu implantāciju un 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), ļoti iespējams, radīs tādas problēmas kā zemas k kategorijas materiālu lūzums un skrāpējumi, kā arī zemas k vērtības vidēja/vara saskarnes lobīšanās. Īpaši zema spiediena CMP (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
CMP procesā pulēšanas galviņai galvenokārt ir šādas lomas: ① Izspiediet vafeles; ② virziet plāksni, lai tā grieztos un pārsūtītu griezes momentu; ③ Nodrošiniet, lai vafele un pulēšanas spilventiņš vienmēr būtu labi piestiprināti, nenokrītot vai nesadalot. Turklāt augstākās klases CMP iekārtās pulēšanas galviņai ir vēlams piespiest vafeles ar savu struktūru bez ārēju apstākļu palīdzības, lai uzlabotu ražošanas efektivitāti.
Zonētā spiediena pulēšanas galviņa ir svarīgs faktors CMP aprīkojuma tehniskā līmeņa mērīšanā. Tās pamatideja nāk no Preston modeļa. Saskaņā ar šo modeli. Saskaņā ar CHEN et al. pētījumu, jo vairāk starpsienu ir pulēšanas galviņai, jo spēcīgāka ir tās spēja pielāgot materiāla noņemšanas ātrumu. Tomēr, jo vairāk nodalījumu ir, jo sarežģītāka ir tā struktūra un grūtāk to izstrādāt. Nav īpašu prasību attiecībā uz katras pulēšanas galviņas zonas izmēru sadalījumu. To var sadalīt vienādi vai sadalīt atbilstoši faktiskajai pulēšanas galviņas iekšējai struktūrai.
Lai novērstu vafeles izmešanu griešanās laikā, pulēšanas galviņai jābūt ar fiksējošā gredzena struktūru. CMP tehnoloģijas attīstības vēsturē ir parādījušies divu veidu fiksējošie gredzeni: fiksētie fiksējošie gredzeni un peldošie fiksējošie gredzeni. Tā kā fiksētais fiksācijas gredzens nevar izvairīties no malas efekta, pašreizējā CMP iekārtā tiek izmantots peldošs fiksācijas gredzens. Pieliekot dažādu spiedienu uz peldošo fiksācijas gredzenu, var regulēt kontakta stāvokli starp vafeles un pulēšanas paliktni, tādējādi efektīvi uzlabojot malas efektu.
Tā kā fiksējošais gredzens cieši pieguļ pulēšanas paliktnim, fiksējošā gredzena apakšā ir jāizveido virkne rievu, lai pulēšanas šķidrums vienmērīgi iekļūtu vafeļu/pulēšanas paliktņa saskarnē. Turklāt, lai pagarinātu kalpošanas laiku, stiprinājuma gredzens ir jāizvēlas no augstas stiprības, korozijizturīgiem un nodilumizturīgiem materiāliem, piemēram, polifenilēna sulfīda (PPS) vai poliētera ēterketona (PEEK).
Kā minēts iepriekš, svarīga pulēšanas galviņas funkcija ir nostiprināt vafeles un nodrošināt ātru un uzticamu vafeles pārvietošanu starp iekraušanas un izkraušanas staciju un pulēšanas staciju. CMP tehnoloģijas attīstības vēsturē ir bijušas daudzas iespīlēšanas metodes, piemēram, mehāniskā iespīlēšana, parafīna savienošana un vakuuma piesūcekņi, taču iepriekš minētās metodes vairs neatbilst augstākās klases CMP aprīkojuma prasībām attiecībā uz efektivitāti, uzticamību, un tīrību. Daudzzonu pulēšanas galviņa izmanto vakuuma adsorbcijas metodi, lai nostiprinātu vafeles. Pamatprincips ir parādīts 2. attēlā. Vispirms vairāku zonu gaisa spilvenam tiek pielikts pozitīvs spiediens, lai izspiestu gaisu starp gaisa spilvenu un plāksni, un pēc tam tiek izmantota dažādu gaisa spilvenu starpsienu pozitīvā un negatīvā spiediena kombinācijas vadība, lai izveidotu. negatīva spiediena zona starp gaisa spilvenu un plāksnīti, un vafele ir stingri adsorbēta uz pulēšanas galviņas. Šī metode pilnībā izmanto pašas pulēšanas galviņas vairāku zonu drošības spilvenu struktūru, un tās priekšrocības ir ātra, uzticama un bez piesārņojuma.