Proses Pengilangan Kunci Wafer

Proses menggilap
Dengan pembangunan berterusan teknologi pembuatan litar bersepadu (IC), saiz ciri cip semakin kecil dan lebih kecil, bilangan lapisan interkoneksi semakin meningkat, dan diameter wafer juga semakin meningkat. Untuk mencapai pendawaian berbilang lapisan, permukaan wafer mestilah mempunyai kerataan, kelicinan dan kebersihan yang sangat tinggi, dan penggilap mekanikal kimia (CMP) merupakan teknologi perataan wafer yang paling berkesan pada masa ini. Ia dipanggil lima teknologi utama paling teras pembuatan IC bersama-sama dengan litografi, etsa, implantasi ion dan 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) berkemungkinan besar menyebabkan masalah seperti pecah dan calar bahan Low-k dan pengelupasan antara muka sederhana Low-k/kuprum. CMP tekanan ultra rendah (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
Dalam proses CMP, kepala pengilat memainkan peranan berikut: ① Berikan tekanan pada wafer; ② Pandu wafer untuk berputar dan menghantar tork; ③ Pastikan wafer dan pad pengilat sentiasa dipasang dengan baik tanpa jatuh atau serpihan. Di samping itu, dalam peralatan CMP mewah, kepala penggilap sebaik-baiknya dapat mengapit wafer dengan strukturnya sendiri tanpa bantuan keadaan luaran untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran.
Kepala penggilap tekanan berzon adalah faktor penting dalam mengukur tahap teknikal peralatan CMP. Idea terasnya datang daripada model Preston. Mengikut model ini. Menurut penyelidikan CHEN et al., lebih banyak partition kepala penggilap mempunyai, lebih kuat keupayaannya untuk menyesuaikan kadar penyingkiran bahan. Walau bagaimanapun, semakin banyak partition, semakin kompleks strukturnya dan semakin sukar untuk dibangunkan. Tiada keperluan khusus untuk pembahagian saiz setiap zon kepala penggilap. Ia boleh dibahagikan sama rata atau dibahagikan mengikut struktur dalaman sebenar kepala penggilap.
Untuk mengelakkan wafer daripada tercampak keluar semasa putaran, kepala penggilap mesti mempunyai struktur gelang penahan. Dalam sejarah pembangunan teknologi CMP, dua jenis gelang penahan telah muncul: gelang penahan tetap dan gelang penahan terapung. Memandangkan gelang penahan tetap tidak dapat mengelakkan kesan tepi, peralatan CMP arus perdana semasa menggunakan gelang penahan terapung. Dengan menggunakan tekanan yang berbeza pada gelang penahan terapung, keadaan sentuhan antara wafer dan pad penggilap boleh dilaraskan, dengan itu meningkatkan kesan tepi dengan berkesan.
Memandangkan gelang penahan padan rapat dengan pad pengilat, satu siri alur mesti direka bentuk di bahagian bawah gelang penahan untuk membimbing cecair penggilap memasuki antara muka pad wafer/penggilap dengan lancar. Di samping itu, untuk meningkatkan hayat, gelang penahan perlu dipilih daripada bahan berkekuatan tinggi, tahan kakisan dan tahan haus seperti polyphenylene sulfide (PPS) atau polyetherketone (PEEK).
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, fungsi penting kepala penggilap adalah untuk mengapit wafer dan merealisasikan pemindahan wafer yang pantas dan boleh dipercayai antara stesen pemunggahan dan pemunggahan dan stesen penggilap. Dalam sejarah pembangunan teknologi CMP, terdapat banyak kaedah pengapit seperti pengapit mekanikal, ikatan parafin, dan cawan sedut vakum, tetapi kaedah di atas tidak lagi dapat memenuhi keperluan peralatan CMP mewah dari segi kecekapan, kebolehpercayaan, dan kebersihan. Kepala penggilap berbilang zon menggunakan kaedah penjerapan vakum untuk mengapit wafer. Prinsip asas ditunjukkan dalam Rajah 2. Pertama, tekanan positif dikenakan pada beg udara berbilang zon untuk memerah keluar udara antara beg udara dan wafer, dan kemudian kawalan gabungan tekanan positif dan negatif bagi partition beg udara yang berbeza digunakan untuk membentuk. zon tekanan negatif antara beg udara dan wafer, dan wafer diserap dengan kuat pada kepala penggilap. Kaedah ini menggunakan sepenuhnya struktur beg udara berbilang zon kepala pengilat itu sendiri, dan mempunyai kelebihan yang cepat, boleh dipercayai dan bebas pencemaran.