Proces poliranja
Uz kontinuirani razvoj tehnologije proizvodnje integriranih kola (IC), veličine karakteristika čipa postaju sve manje, slojevi interkonekcije se povećavaju, a prečnici pločice također se stalno povećavaju. Da bi se postiglo više-slojno ožičenje, površina pločice mora imati izuzetno visoku ravnost, glatkoću i čistoću. Hemijsko mehaničko poliranje (CMP) je trenutno najefikasnija tehnologija planarizacije pločice, koja je, zajedno sa fotolitografijom, jetkanjem, ionskom implantacijom i PVD/CVD, poznata kao pet ključnih tehnologija u proizvodnji 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 sklon problemima kao što su lomovi, grebanje i raslojavanje međuprostora nisko{1}} materijala. CMP ultra niskog pritiska (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
Glava za poliranje uglavnom igra sljedeće uloge tokom CMP procesa: ① Pritiska na pločicu; ② Pokretanje pločice da se okreće i prenosi obrtni moment; ③ Uvjerite se da su pločica i jastučić za poliranje uvijek u dobrom kontaktu bez padanja ili krhotina. Osim toga, u vrhunskoj-opremi CMP, najbolje je da glava za poliranje može držati pločicu svojom vlastitom strukturom bez oslanjanja na vanjske uslove za poboljšanje efikasnosti proizvodnje.
Glava za poliranje pod pritiskom je važan faktor u mjerenju nivoa tehnologije CMP opreme. Osnovna ideja potiče od modela Preston, prema kojem. Prema istraživanju CHEN-a et al., što više pregrada ima glava za poliranje, to je veća njena sposobnost prilagođavanja brzine uklanjanja materijala. Ali što je više particija, to je složenija njegova struktura i veća je poteškoća u istraživanju i razvoju. Ne postoji poseban zahtjev za podjelu veličine svake površine glave za poliranje, koja se može podijeliti jednako ili na osnovu stvarne unutrašnje strukture glave za poliranje.
Da bi se spriječilo izbacivanje pločice tijekom rotacije, glava za poliranje mora imati strukturu prstena za pričvršćivanje. U razvoju CMP tehnologije postojale su dvije vrste potpornih prstenova: fiksni potporni prstenovi i plutajući potporni prstenovi. Zbog nemogućnosti fiksnih potpornih prstenova da izbjegnu efekte ivica, trenutna glavna CMP oprema usvaja plutajuće pričvrsne prstenove. Primjenom različitih pritisaka na plutajuće pričvrsne prstenove, kontaktno stanje između pločice i podloge za poliranje može se podesiti, efektivno poboljšavajući efekte rubova.
Zbog čvrstog prianjanja između pričvrsnog prstena i jastučića za poliranje, niz žljebova mora biti dizajniran na dnu pričvrsnog prstena kako bi otopina za poliranje glatko vodila u sučelje pločice/podmetača za poliranje. Osim toga, da bi se produžio vijek trajanja, potporni prsten bi trebao biti izrađen od materijala visoke-čvrstoće,{2}}otpornosti na koroziju i habanje{3}}kao što je polifenilen sulfid (PPS) ili polietereterketon (PEEK).
Kao što je ranije spomenuto, jedna važna funkcija glave za poliranje je da stegne pločicu i postigne brz i pouzdan prijenos između stanice za utovar i istovar i stanice za poliranje. U razvoju CMP tehnologije, postojale su različite metode stezanja kao što su mehaničko stezanje, parafinsko spajanje i vakuumske usisne čaše, ali ove metode više ne mogu zadovoljiti zahtjeve vrhunske CMP opreme u smislu efikasnosti, pouzdanosti i čistoće. Višezonska glava za poliranje koristi metodu vakuumske adsorpcije za stezanje pločice, a osnovni princip je prikazan na slici 2. Prvo, primijenite pozitivan pritisak na višezonski vazdušni jastuk da istisnete vazduh između vazdušnog jastuka i pločice. Zatim upotrijebite kontrolu kombinacije pozitivnog i negativnog tlaka različitih zona zračnog jastuka kako biste formirali zonu negativnog tlaka između zračnog jastuka i pločice, čvrsto pričvršćujući pločicu na glavu za poliranje. Ova metoda u potpunosti koristi strukturu višezonskog vazdušnog jastuka same glave za poliranje, a ima prednosti što je brza, pouzdana i bez zagađenja-.
Sistem za kontrolu pritiska kontroliše pritisak glave za poliranje kroz pritisak vazduha, a njegove glavne funkcije uključuju: ① opterećenje pod pritiskom na pločicu i prsten za držanje; ② Nanesite negativan pritisak na glavu za poliranje da biste stegnuli pločicu; ③ Provjerite ima li curenja zraka u svakoj komori. Princip kontrole pritiska višezonske glave za poliranje prikazan je na slici 3. Glavne komponente zračnog kruga glave za poliranje uključuju izvor zraka, ventil za redukciju tlaka, električni proporcionalni ventil, generator vakuuma, ventil za regulaciju tlaka vakuuma, dvopoložajni trosmjerni-ventil, dvopoložajni dvosmjerni-smjerni ventil i senzor pritiska. Glava za poliranje ima pet tlačnih komora (Z1-Z5), od kojih svaka ima funkcije kao što su primjena pozitivnog tlaka, izvlačenje negativnog tlaka, ispuštanje zraka u atmosferu i detekcija curenja. Pozitivni pritisak se kontroliše pomoću potpuno zatvorenog sistema.
