Wafer Key Produksjonsprosess

Poleringsprosess
Med den kontinuerlige utviklingen av produksjonsteknologi for integrerte kretser (IC), blir størrelsen på brikkefunksjonen mindre og mindre, antall sammenkoblingslag øker, og waferdiameteren øker også. For å oppnå flerlags kabling, må waferoverflaten ha ekstremt høy flathet, glatthet og renhet, og kjemisk mekanisk polering (CMP) er for tiden den mest effektive waferflatningsteknologien. Det kalles de fem mest sentrale nøkkelteknologiene for IC-produksjon sammen med litografi, etsing, ioneimplantasjon og 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) vil med stor sannsynlighet forårsake problemer som brudd og riper av lav-k-materialer og avskalling av lav-k-medium/kobber-grensesnitt. Ultra-lavtrykk CMP (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
I CMP-prosessen spiller poleringshodet hovedsakelig følgende roller: ① Legg press på waferen; ② Kjør waferen til å rotere og overføre dreiemoment; ③ Sørg for at skiven og poleringsputen alltid er godt tilpasset uten å falle av eller fragmenter. I tillegg, i high-end CMP-utstyr, er poleringshodet fortrinnsvis i stand til å klemme waferen med sin egen struktur uten hjelp av ytre forhold for å forbedre produksjonseffektiviteten.
Det sonerte trykkpoleringshodet er en viktig faktor for å måle det tekniske nivået til CMP-utstyr. Kjerneideen kommer fra Preston-modellen. I følge denne modellen. I følge forskningen til CHEN et al., jo flere skillevegger et poleringshode har, jo sterkere er dets evne til å justere materialfjerningshastigheten. Men jo flere partisjoner det er, desto mer kompleks er strukturen og desto vanskeligere er den å utvikle. Det er ingen spesifikt krav til størrelsesinndeling av hver sone på poleringshodet. Den kan deles likt eller deles i henhold til den faktiske indre strukturen til poleringshodet.
For å hindre at waferen kastes ut under rotasjon, må poleringshodet ha en låseringstruktur. I utviklingshistorien til CMP-teknologien har to typer festeringer dukket opp: faste festeringer og flytende festeringer. Siden den faste holderingen ikke kan unngå kanteffekten, bruker dagens mainstream CMP-utstyr en flytende holdering. Ved å påføre forskjellige trykk på den flytende holderingen, kan kontakttilstanden mellom skiven og poleringsputen justeres, og dermed forbedre kanteffekten effektivt.
Siden holderingen passer tett til poleringsputen, må en rekke spor utformes i bunnen av holderingen for å lede poleringsvæsken til å komme jevnt inn i wafer/poleringspute-grensesnittet. I tillegg, for å forbedre levetiden, må holderingen velges fra høystyrke, korrosjonsbestandige og slitesterke materialer som polyfenylensulfid (PPS) eller polyetereterketon (PEEK).
Som nevnt tidligere er en viktig funksjon til poleringshodet å klemme fast skiven og realisere den raske og pålitelige overføringen av skiven mellom laste- og lossestasjonen og poleringsstasjonen. I utviklingshistorien til CMP-teknologi har det vært mange klemmemetoder som mekanisk fastspenning, parafinbinding og vakuumsugekopper, men metodene ovenfor kan ikke lenger oppfylle kravene til avansert CMP-utstyr når det gjelder effektivitet, pålitelighet, og renslighet. Multi-sone poleringshodet bruker en vakuumadsorpsjonsmetode for å klemme waferen. Det grunnleggende prinsippet er vist i figur 2. Først påføres positivt trykk på multisone-kollisjonsputen for å presse ut luften mellom kollisjonsputen og waferen, og deretter brukes den positive og negative trykkkombinasjonskontrollen til forskjellige kollisjonsputepartisjoner for å danne en undertrykkssone mellom kollisjonsputen og waferen, og waferen er godt adsorbert på poleringshodet. Denne metoden gjør full bruk av multi-sone kollisjonsputestrukturen til selve poleringshodet, og har fordelene av rask, pålitelig og forurensningsfri.