فرآیند تولید کلید ویفر

فرآیند پولیش
با توسعه مداوم فناوری تولید مدار مجتمع (IC)، اندازه ویژگی تراشه کوچکتر و کوچکتر می شود، تعداد لایه های اتصال در حال افزایش است و قطر ویفر نیز در حال افزایش است. برای دستیابی به سیم کشی چند لایه، سطح ویفر باید صافی، صافی و تمیزی بسیار بالایی داشته باشد و پولیش مکانیکی شیمیایی (CMP) در حال حاضر موثرترین فناوری صاف کردن ویفر است. این پنج فناوری کلیدی اصلی تولید آی سی همراه با لیتوگرافی، اچینگ، کاشت یون و PVD/CVD نامیده می شود.
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 کیلو پاسکال) به احتمال زیاد باعث ایجاد مشکلاتی مانند شکستگی و خراشیدگی مواد Low-k و پوسته شدن رابط Low-k متوسط/مس می شود. CMP فشار بسیار پایین (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
در فرآیند CMP، سر پولیش عمدتاً نقش های زیر را ایفا می کند: ① فشار را به ویفر وارد کنید. ② ویفر را برای چرخش و انتقال گشتاور هدایت کنید. ③ اطمینان حاصل کنید که ویفر و پد پولیش همیشه بدون افتادن یا تکه تکه شدن به خوبی در جای خود قرار دارند. علاوه بر این، در تجهیزات پیشرفته CMP، سر پولیش ترجیحاً قادر است ویفر را با ساختار خود بدون کمک شرایط خارجی برای بهبود راندمان تولید، گیره کند.
سر پولیش فشار زون بندی شده یک عامل مهم در اندازه گیری سطح فنی تجهیزات CMP است. ایده اصلی آن از مدل پرستون می آید. طبق این مدل. طبق تحقیقات CHEN و همکاران، هر چه پارتیشن های یک سر پولیش بیشتر باشد، توانایی آن در تنظیم سرعت حذف مواد قوی تر است. با این حال، هر چه پارتیشن‌ها بیشتر باشد، ساختار آن پیچیده‌تر و توسعه آن دشوارتر است. هیچ نیاز خاصی برای تقسیم اندازه هر ناحیه از سر پولیش وجود ندارد. می توان آن را به طور مساوی یا بر اساس ساختار داخلی واقعی سر پولیش تقسیم کرد.
برای جلوگیری از پرتاب ویفر به بیرون در حین چرخش، سر پولیش باید دارای ساختار حلقه نگهدارنده باشد. در تاریخچه توسعه فناوری CMP، دو نوع حلقه نگهدارنده ظاهر شده است: حلقه های نگهدارنده ثابت و حلقه های نگهدارنده شناور. از آنجایی که حلقه نگهدارنده ثابت نمی تواند از اثر لبه اجتناب کند، تجهیزات CMP جریان اصلی فعلی از یک حلقه نگهدارنده شناور استفاده می کنند. با اعمال فشارهای مختلف به حلقه نگهدارنده شناور، می توان وضعیت تماس بین ویفر و پد پولیش را تنظیم کرد و در نتیجه اثر لبه را به طور موثر بهبود بخشید.
از آنجایی که حلقه نگهدارنده با پد پولیش محکم می‌شود، باید یک سری شیار در پایین حلقه نگهدارنده طراحی شود تا مایع پولیش را هدایت کند تا به راحتی وارد رابط ویفر/صفحه پولیش شود. علاوه بر این، به منظور بهبود عمر، حلقه نگهدارنده باید از مواد با استحکام بالا، مقاوم در برابر خوردگی و مقاوم در برابر سایش مانند پلی فنیلن سولفید (PPS) یا پلی اتر اترکتون (PEEK) انتخاب شود.
همانطور که قبلا ذکر شد، عملکرد مهم هد پولیش بستن ویفر و انتقال سریع و مطمئن ویفر بین ایستگاه بارگیری و تخلیه و ایستگاه پولیش است. در تاریخچه توسعه فناوری CMP، روش‌های گیره‌ای زیادی مانند بستن مکانیکی، باندینگ پارافینی و مکنده‌های خلاء وجود داشته است، اما روش‌های فوق دیگر نمی‌توانند نیازهای تجهیزات پیشرفته CMP را از نظر کارایی، قابلیت اطمینان برآورده کنند. و تمیزی سر پولیش چند ناحیه ای از روش جذب خلاء برای بستن ویفر استفاده می کند. اصل اساسی در شکل 2 نشان داده شده است. ابتدا فشار مثبت به ایربگ چند منطقه ای اعمال می شود تا هوای بین کیسه هوا و ویفر را فشرده کند و سپس از کنترل ترکیبی فشار مثبت و منفی پارتیشن های مختلف کیسه هوا برای تشکیل استفاده می شود. یک ناحیه فشار منفی بین کیسه هوا و ویفر، و ویفر محکم روی سر پولیش جذب می شود. این روش از ساختار کیسه هوای چند منطقه ای خود سر پولیش استفاده کامل می کند و از مزایای سریع، مطمئن و بدون آلودگی برخوردار است.