Proces leštenia
S neustálym vývojom technológie výroby integrovaných obvodov (IC) sa veľkosti čipov zmenšujú, prepojovacie vrstvy sa zväčšujú a priemery plátkov sa tiež neustále zväčšujú. Na dosiahnutie viac{1}}vrstvového zapojenia musí mať povrch plátku extrémne vysokú rovinnosť, hladkosť a čistotu. Chemické mechanické leštenie (CMP) je v súčasnosti najefektívnejšou technológiou planarizácie plátkov, ktorá je spolu s fotolitografiou, leptaním, iónovou implantáciou a PVD/CVD známa ako päť kľúčových kľúčových technológií vo výrobe 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) je náchylný na problémy, ako sú zlomeniny, poškriabanie a delaminácia rozhrania materiálov s nízkym -k. Ultranízkotlaková CMP (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
Leštiacia hlava hrá počas procesu CMP hlavne tieto úlohy: ① Vyvíjanie tlaku na plátok; ② Poháňajte plátok tak, aby sa otáčal a prenášal krútiaci moment; ③ Uistite sa, že plátok a leštiaci vankúšik sú vždy v dobrom kontakte bez toho, aby odpadli alebo sa nezlomili. Okrem toho v zariadeniach CMP vyššej kategórie je najlepšie, aby leštiacia hlava mohla držať plátok vlastnou štruktúrou bez toho, aby sa pri zlepšovaní efektívnosti výroby spoliehala na vonkajšie podmienky.
Deliaca tlaková leštiaca hlava je dôležitým faktorom pri meraní úrovne technológie zariadení CMP. Hlavná myšlienka pochádza z modelu Preston, podľa ktorého. Podľa výskumu CHEN et al., čím viac prepážok má leštiaca hlava, tým silnejšiu má schopnosť upravovať rýchlosť úberu materiálu. Ale čím viac oddielov je, tým je jeho štruktúra zložitejšia a tým väčšia je náročnosť výskumu a vývoja. Neexistuje žiadna špecifická požiadavka na veľkostné rozdelenie každej oblasti leštiacej hlavy, ktorá môže byť rozdelená rovnomerne alebo na základe skutočnej vnútornej štruktúry leštiacej hlavy.
Aby sa zabránilo vymršteniu plátku počas otáčania, leštiacia hlava musí mať štruktúru prídržného krúžku. Pri vývoji technológie CMP boli dva typy poistných krúžkov: pevné poistné krúžky a plávajúce poistné krúžky. Vzhľadom na neschopnosť pevných poistných krúžkov vyhnúť sa okrajovým efektom, súčasné bežné zariadenia CMP používajú plávajúce poistné krúžky. Aplikovaním rôznych tlakov na plávajúce prídržné krúžky je možné nastaviť kontaktný stav medzi plátkom a leštiacou podložkou, čím sa účinne zlepšujú okrajové efekty.
Kvôli tesnému uloženiu medzi prídržným krúžkom a leštiacou podložkou musí byť na spodnej časti prídržného krúžku navrhnutý rad drážok, aby sa leštiaci roztok hladko zaviedol do rozhrania plátok/leštiaci vankúšik. Okrem toho, aby sa predĺžila životnosť, poistný krúžok by mal byť vyrobený z materiálov vysokej-pevnosti, korózie-a opotrebenia-, ako je polyfenylénsulfid (PPS) alebo polyéteréterketón (PEEK).
Ako už bolo spomenuté, jednou z dôležitých funkcií leštiacej hlavy je upnutie plátku a dosiahnutie rýchleho a spoľahlivého prenosu medzi nakladacou a vykladacou stanicou a leštiacou stanicou. Pri vývoji technológie CMP existovali rôzne metódy upínania, ako je mechanické upínanie, parafínové lepenie a vákuové prísavky, ale tieto metódy už nespĺňajú požiadavky špičkových- zariadení CMP z hľadiska účinnosti, spoľahlivosti a čistoty. Viaczónová leštiacia hlava používa metódu vákuovej adsorpcie na upnutie plátku a základný princíp je znázornený na obrázku 2. Najprv použite pretlak na viaczónový airbag, aby ste vytlačili vzduch medzi airbagom a plátkom. Potom použite kombináciu pretlakového a podtlakového ovládania rôznych zón airbagu, aby ste vytvorili podtlakovú zónu medzi airbagom a plátkom, pričom plátok pevne pripevnite k leštiacej hlave. Táto metóda plne využíva štruktúru viaczónového airbagu samotnej leštiacej hlavy a jej výhodou je, že je rýchla, spoľahlivá a -bez znečistenia.
Systém riadenia tlaku riadi tlak leštiacej hlavy pomocou tlaku vzduchu a jeho hlavné funkcie zahŕňajú: ① tlakové zaťaženie plátku a prídržného krúžku; ② Použite podtlak na leštiacu hlavu, aby ste upevnili plátok; ③ Skontrolujte, či v každej komore neuniká vzduch. Princíp riadenia tlaku viaczónovej lešticej hlavy je znázornený na obrázku 3. Medzi hlavné komponenty okruhu vzduchu lešticej hlavy patrí zdroj vzduchu, redukčný ventil, elektrický proporcionálny ventil, vákuový generátor, podtlakový regulačný ventil, dvojpolohový troj-cestný ventil, dvojpolohový dvoj-cestný ventil a snímač tlaku. Leštiacia hlava má päť tlakových komôr (Z1-Z5), z ktorých každá má funkcie, ako je aplikácia pretlaku, extrakcia podtlaku, odvetrávanie do atmosféry a detekcia úniku. Pretlak je riadený plne uzavretým systémom.
