Kiekkoavaimen valmistusprosessi

Kiillotusprosessi
Integroitujen piirien (IC) valmistustekniikan jatkuvan kehityksen myötä siruominaisuuden koko pienenee ja pienenee, liitäntäkerrosten määrä kasvaa ja kiekkojen halkaisija kasvaa myös. Monikerroksisen johdotuksen saavuttamiseksi kiekon pinnalla on oltava erittäin korkea tasoisuus, sileys ja puhtaus, ja kemiallinen mekaaninen kiillotus (CMP) on tällä hetkellä tehokkain kiekkojen tasoitustekniikka. Sitä kutsutaan IC-valmistuksen viideksi tärkeimmäksi avainteknologiaksi yhdessä litografian, etsauksen, ioni-istutuksen ja PVD/CVD:n kanssa.
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) aiheuttaa erittäin todennäköisesti ongelmia, kuten Low-k-materiaalien rikkoutumisen ja naarmuuntumisen sekä Low-k-väliaineen/kuparin rajapinnan irtoamisen. Erittäin matalapaineinen CMP (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
CMP-prosessissa kiillotuspäällä on pääasiassa seuraavat tehtävät: ① Paina kiekkoa; ② Aja kiekkoa pyörimään ja siirtämään vääntömomenttia; ③ Varmista, että kiekko ja kiillotustyyny ovat aina hyvin paikoillaan putoamatta tai sirpaloimatta. Lisäksi huippuluokan CMP-laitteissa kiillotuspää pystyy edullisesti puristamaan kiekon omalla rakenteellaan ilman ulkoisten olosuhteiden apua tuotannon tehokkuuden parantamiseksi.
Kaavoitettu painekiillotuspää on tärkeä tekijä CMP-laitteiden teknisen tason mittaamisessa. Sen ydinidea tulee Preston-mallista. Tämän mallin mukaan. CHEN et al.:n tutkimuksen mukaan mitä enemmän väliseiniä kiillotuspäässä on, sitä vahvempi on sen kyky säätää materiaalin poistonopeutta. Kuitenkin, mitä enemmän osioita on, sitä monimutkaisempi sen rakenne on ja sitä vaikeampi on kehittää. Kiillotuspään kunkin vyöhykkeen kokojaolle ei ole erityisiä vaatimuksia. Se voidaan jakaa tasan tai jakaa kiillotuspään todellisen sisäisen rakenteen mukaan.
Jotta kiekko ei sinkoutuisi ulos pyörimisen aikana, kiillotuspäässä on oltava kiinnitysrengasrakenne. CMP-teknologian kehityshistoriassa on esiintynyt kahdenlaisia ​​kiinnitysrenkaita: kiinteät kiinnitysrenkaat ja kelluvat kiinnitysrenkaat. Koska kiinteä kiinnitysrengas ei voi välttää reunavaikutusta, nykyiset valtavirran CMP-laitteet käyttävät kelluvaa kiinnitysrengasta. Kohdistamalla erilaisia ​​paineita kelluvaan kiinnitysrenkaaseen voidaan kiekon ja kiillotustyynyn välistä kosketustilaa säätää, mikä parantaa tehokkaasti reunavaikutusta.
Koska kiinnitysrengas sopii tiukasti kiillotustyynyn kanssa, kiinnitysrenkaan alaosaan on suunniteltava sarja uria ohjaamaan kiillotusnestettä pääsemään tasaisesti kiekon/kiillotustyynyn liitäntään. Lisäksi käyttöiän pidentämiseksi kiinnitysrengas on valittava lujista, korroosion- ja kulutusta kestävistä materiaaleista, kuten polyfenyleenisulfidista (PPS) tai polyeetterieetteriketonista (PEEK).
Kuten aiemmin mainittiin, kiillotuspään tärkeä tehtävä on kiinnittää kiekko ja toteuttaa kiekon nopea ja luotettava siirto lastaus- ja purkuaseman ja kiillotusaseman välillä. CMP-teknologian kehityshistoriassa on ollut monia kiinnitysmenetelmiä, kuten mekaaninen kiinnitys, parafiinisidonta ja tyhjiöimukupit, mutta edellä mainitut menetelmät eivät enää täytä huippuluokan CMP-laitteiden vaatimuksia tehokkuuden, luotettavuuden, ja siisteys. Monialueinen kiillotuspää käyttää tyhjiöadsorptiomenetelmää kiekon kiinnittämiseen. Perusperiaate on esitetty kuvassa 2. Ensin monivyöhyketurvatyynyyn kohdistetaan ylipainetta ilmatyynyn ja kiekon välisen ilman puristamiseksi pois, ja sitten käytetään eri turvatyynyn väliseinien positiivisen ja alipaineen yhdistelmäohjausta. alipainevyöhyke turvatyynyn ja kiekon välissä, ja kiekko on adsorboitu tiukasti kiillotuspäähän. Tämä menetelmä hyödyntää täysin itse kiillotuspään monivyöhyketurvatyynyrakennetta, ja sen etuna on nopea, luotettava ja saastuttamaton.