Διαδικασία κατασκευής κλειδιού γκοφρέτας

Διαδικασία γυαλίσματος
Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC), το μέγεθος των χαρακτηριστικών του τσιπ γίνεται όλο και μικρότερο, ο αριθμός των στρωμάτων διασύνδεσης αυξάνεται και η διάμετρος του πλακιδίου αυξάνεται επίσης. Για να επιτευχθεί καλωδίωση πολλαπλών στρωμάτων, η επιφάνεια του πλακιδίου πρέπει να έχει εξαιρετικά υψηλή επιπεδότητα, ομαλότητα και καθαριότητα και η χημική μηχανική στίλβωση (CMP) είναι αυτή τη στιγμή η πιο αποτελεσματική τεχνολογία ισοπέδωσης πλακιδίων. Ονομάζεται οι πέντε πιο βασικές βασικές τεχνολογίες κατασκευής IC μαζί με λιθογραφία, χάραξη, εμφύτευση ιόντων και 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) είναι πολύ πιθανό να προκαλέσει προβλήματα όπως σπάσιμο και γρατσουνιά υλικών Low-k και ξεφλούδισμα της διεπαφής Low-k μέσου/χαλκού. CMP εξαιρετικά χαμηλής πίεσης (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
Στη διαδικασία CMP, η κεφαλή στίλβωσης παίζει κυρίως τους ακόλουθους ρόλους: ① Εφαρμόστε πίεση στη γκοφρέτα. ② Οδηγήστε τη γκοφρέτα για να περιστραφεί και να μεταδώσει τη ροπή. ③ Βεβαιωθείτε ότι η γκοφρέτα και το γυαλιστικό μαξιλάρι εφαρμόζουν πάντα καλά χωρίς να πέφτουν ή θραύσματα. Επιπλέον, σε εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας CMP, η κεφαλή στίλβωσης είναι κατά προτίμηση ικανή να συσφίξει τη γκοφρέτα με τη δική της δομή χωρίς τη βοήθεια εξωτερικών συνθηκών για τη βελτίωση της απόδοσης παραγωγής.
Η κεφαλή στίλβωσης με ζώνες πίεσης είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τη μέτρηση του τεχνικού επιπέδου του εξοπλισμού CMP. Η βασική του ιδέα προέρχεται από το μοντέλο Preston. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο. Σύμφωνα με την έρευνα των CHEN et al., όσο περισσότερα χωρίσματα έχει μια κεφαλή στίλβωσης, τόσο ισχυρότερη είναι η ικανότητά της να ρυθμίζει τον ρυθμό αφαίρεσης υλικού. Ωστόσο, όσο περισσότερα χωρίσματα υπάρχουν, τόσο πιο περίπλοκη είναι η δομή του και τόσο πιο δύσκολο είναι να αναπτυχθεί. Δεν υπάρχει συγκεκριμένη απαίτηση για την κατανομή μεγέθους κάθε ζώνης της κεφαλής στίλβωσης. Μπορεί να χωριστεί εξίσου ή να διαιρεθεί ανάλογα με την πραγματική εσωτερική δομή της κεφαλής στίλβωσης.
Για να αποφευχθεί η εκτόξευση της γκοφρέτας κατά την περιστροφή, η κεφαλή γυαλίσματος πρέπει να έχει δομή δακτυλίου συγκράτησης. Στην ιστορία ανάπτυξης της τεχνολογίας CMP, έχουν εμφανιστεί δύο τύποι δακτυλίων συγκράτησης: σταθεροί δακτύλιοι συγκράτησης και πλωτοί δακτύλιοι συγκράτησης. Δεδομένου ότι ο σταθερός δακτύλιος συγκράτησης δεν μπορεί να αποφύγει το εφέ ακμής, ο τρέχων βασικός εξοπλισμός CMP χρησιμοποιεί έναν πλωτό δακτύλιο συγκράτησης. Εφαρμόζοντας διαφορετικές πιέσεις στον πλωτό δακτύλιο συγκράτησης, μπορεί να ρυθμιστεί η κατάσταση επαφής μεταξύ της γκοφρέτας και του γυαλιστικού μαξιλαριού, βελτιώνοντας έτσι αποτελεσματικά το αποτέλεσμα της ακμής.
Δεδομένου ότι ο δακτύλιος συγκράτησης εφαρμόζει σφιχτά με το επίθεμα στίλβωσης, πρέπει να σχεδιαστεί μια σειρά από αυλακώσεις στο κάτω μέρος του δακτυλίου συγκράτησης για να καθοδηγούν το γυαλιστικό υγρό ώστε να εισέλθει ομαλά στη διεπαφή γκοφρέτας/μαξιλαριού γυαλίσματος. Επιπλέον, για να βελτιωθεί η διάρκεια ζωής, ο δακτύλιος συγκράτησης πρέπει να επιλέγεται από υλικά υψηλής αντοχής, ανθεκτικά στη διάβρωση και ανθεκτικά στη φθορά, όπως σουλφίδιο πολυφαινυλενίου (PPS) ή πολυαιθεραιθερκετόνη (PEEK).
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μια σημαντική λειτουργία της κεφαλής στίλβωσης είναι να συσφίξει τη γκοφρέτα και να πραγματοποιήσει τη γρήγορη και αξιόπιστη μεταφορά της γκοφρέτας μεταξύ του σταθμού φόρτωσης και εκφόρτωσης και του σταθμού στίλβωσης. Στην ιστορία ανάπτυξης της τεχνολογίας CMP, υπήρξαν πολλές μέθοδοι σύσφιξης, όπως μηχανική σύσφιξη, συγκόλληση παραφίνης και βεντούζες κενού, αλλά οι παραπάνω μέθοδοι δεν μπορούν πλέον να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις του εξοπλισμού CMP υψηλής απόδοσης όσον αφορά την απόδοση, την αξιοπιστία. και καθαριότητα. Η κεφαλή γυαλίσματος πολλαπλών ζωνών χρησιμοποιεί μια μέθοδο προσρόφησης υπό κενό για να σφίξει τη γκοφρέτα. Η βασική αρχή φαίνεται στο Σχήμα 2. Αρχικά, εφαρμόζεται θετική πίεση στον αερόσακο πολλαπλών ζωνών για να συμπιεστεί ο αέρας μεταξύ του αερόσακου και της γκοφρέτας και, στη συνέχεια, χρησιμοποιείται ο συνδυασμός ελέγχου θετικής και αρνητικής πίεσης διαφορετικών χωρισμάτων αερόσακου για να σχηματιστεί μια ζώνη αρνητικής πίεσης μεταξύ του αερόσακου και της γκοφρέτας και η γκοφρέτα προσροφάται σταθερά στην κεφαλή γυαλίσματος. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί πλήρως τη δομή του αερόσακου πολλαπλών ζωνών της ίδιας της κεφαλής στίλβωσης και έχει τα πλεονεκτήματα του γρήγορου, αξιόπιστου και χωρίς ρύπανση.