Processo de fabricação de chave de wafer

Processo de polimento
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de fabricação de circuitos integrados (IC), o tamanho dos recursos do chip está ficando cada vez menor, o número de camadas de interconexão está aumentando e o diâmetro do wafer também está aumentando. Para obter fiação multicamadas, a superfície do wafer deve ter planicidade, suavidade e limpeza extremamente altas, e o polimento químico-mecânico (CMP) é atualmente a tecnologia de achatamento de wafer mais eficaz. É chamada de as cinco tecnologias principais de fabricação de IC, juntamente com litografia, gravação, implantação iônica e 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) provavelmente causará problemas como quebra e arranhões em materiais de baixo k e descascamento da interface de baixo k médio/cobre. CMP de pressão ultrabaixa (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
No processo CMP, a cabeça de polimento desempenha principalmente as seguintes funções: ① Aplicar pressão no wafer; ② Conduza o wafer para girar e transmitir torque; ③ Certifique-se de que o wafer e a almofada de polimento estejam sempre bem encaixados, sem cair ou se fragmentar. Além disso, em equipamentos CMP de última geração, a cabeça de polimento é preferencialmente capaz de fixar o wafer por sua própria estrutura sem a ajuda de condições externas para melhorar a eficiência da produção.
A cabeça de polimento por pressão zoneada é um fator importante na medição do nível técnico do equipamento CMP. Sua ideia central vem do modelo Preston. De acordo com este modelo. De acordo com a pesquisa de CHEN et al., quanto mais partições uma cabeça de polimento tiver, maior será sua capacidade de ajustar a taxa de remoção de material. No entanto, quanto mais partições houver, mais complexa será a sua estrutura e mais difícil será o seu desenvolvimento. Não há requisitos específicos para a divisão de tamanho de cada zona da cabeça de polimento. Pode ser dividido igualmente ou dividido de acordo com a estrutura interna real da cabeça de polimento.
Para evitar que o wafer seja jogado fora durante a rotação, a cabeça de polimento deve ter uma estrutura de anel de retenção. Na história do desenvolvimento da tecnologia CMP, surgiram dois tipos de anéis de retenção: anéis de retenção fixos e anéis de retenção flutuantes. Como o anel de retenção fixo não pode evitar o efeito de borda, o atual equipamento CMP convencional usa um anel de retenção flutuante. Ao aplicar diferentes pressões ao anel de retenção flutuante, o estado de contato entre a pastilha e a almofada de polimento pode ser ajustado, melhorando assim efetivamente o efeito de borda.
Como o anel de retenção se ajusta perfeitamente à almofada de polimento, uma série de ranhuras deve ser projetada na parte inferior do anel de retenção para guiar o líquido de polimento para entrar suavemente na interface wafer/almofada de polimento. Além disso, para melhorar a vida útil, o anel de retenção precisa ser selecionado entre materiais de alta resistência, resistentes à corrosão e ao desgaste, como sulfeto de polifenileno (PPS) ou polieteretercetona (PEEK).
Conforme mencionado anteriormente, uma função importante da cabeça de polimento é fixar o wafer e realizar a transferência rápida e confiável do wafer entre a estação de carga e descarga e a estação de polimento. Na história do desenvolvimento da tecnologia CMP, houve muitos métodos de fixação, como fixação mecânica, colagem de parafina e ventosas a vácuo, mas os métodos acima não podem mais atender aos requisitos de equipamentos CMP de ponta em termos de eficiência, confiabilidade, e limpeza. A cabeça de polimento multizona usa um método de adsorção a vácuo para fixar o wafer. O princípio básico é mostrado na Figura 2. Primeiro, a pressão positiva é aplicada ao airbag multizona para espremer o ar entre o airbag e o wafer e, em seguida, o controle de combinação de pressão positiva e negativa de diferentes partições do airbag é usado para formar uma zona de pressão negativa entre o airbag e o wafer, e o wafer é firmemente adsorvido na cabeça de polimento. Este método faz pleno uso da estrutura de airbag multizona da própria cabeça de polimento e tem as vantagens de ser rápido, confiável e livre de poluição.