Postopek poliranja
Z nenehnim razvojem tehnologije izdelave integriranih vezij (IC) postajajo velikosti elementov čipov manjše, medsebojne plasti se povečujejo, premeri rezin pa se prav tako nenehno povečujejo. Da bi dosegli več-plastno ožičenje, mora biti površina rezin izjemno ravna, gladka in čista. Kemijsko mehansko poliranje (CMP) je trenutno najučinkovitejša tehnologija planarizacije rezin, ki je skupaj s fotolitografijo, jedkanjem, ionsko implantacijo in PVD/CVD znana kot pet ključnih ključnih tehnologij v 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 nagnjen k težavam, kot so lom, praske in razslojevanje vmesnika materialov z nizko-k. Ultra nizek tlak CMP (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
Polirna glava ima med postopkom CMP predvsem naslednje vloge: ① Izvajanje pritiska na rezino; ② Poganjajte rezino, da se vrti in prenaša navor; ③ Prepričajte se, da sta rezina in polirna blazinica vedno v dobrem stiku, ne da bi odpadla ali se drobila. Poleg tega je pri vrhunski -opremi CMP najbolje, da lahko polirna glava drži rezino z lastno strukturo, ne da bi se zanašala na zunanje pogoje za izboljšanje učinkovitosti proizvodnje.
Glava za poliranje pregradnega tlaka je pomemben dejavnik pri merjenju ravni tehnologije opreme CMP. Osnovna ideja izhaja iz modela Preston, po katerem. Glede na raziskavo CHEN-a in drugih, več predelnih sten ima polirna glava, močnejša je njena sposobnost prilagajanja hitrosti odstranjevanja materiala. Toda več kot je predelnih sten, bolj zapletena je njegova struktura in večje so težave pri raziskavah in razvoju. Ni posebnih zahtev za delitev velikosti vsakega področja polirne glave, ki se lahko razdeli enakomerno ali na podlagi dejanske notranje strukture polirne glave.
Da preprečite, da bi se rezina med vrtenjem vrgla ven, mora imeti polirna glava strukturo pritrdilnega obroča. V razvoju tehnologije CMP obstajata dve vrsti zadrževalnih obročev: fiksni zadrževalni obroči in plavajoči zadrževalni obroči. Zaradi nezmožnosti fiksnih zadrževalnih obročev, da bi se izognili robnim učinkom, trenutna glavna oprema CMP uporablja lebdeče zadrževalne obroče. Z uporabo različnih pritiskov na plavajoče zadrževalne obroče je mogoče prilagoditi stanje stika med rezino in polirno blazinico, kar učinkovito izboljša robne učinke.
Zaradi tesnega prileganja med zadrževalnim obročem in polirno blazinico je treba na dnu zadrževalnega obroča oblikovati vrsto utorov, ki nemoteno usmerjajo polirno raztopino v vmesnik rezine/polirne blazinice. Poleg tega mora biti zadrževalni obroč za izboljšanje življenjske dobe izdelan iz visoko-trdnih, korozijsko-in obrabno-odpornih materialov, kot sta polifenilen sulfid (PPS) ali polieterreterketon (PEEK).
Kot smo že omenili, je ena od pomembnih funkcij polirne glave vpetje rezine in doseganje hitrega in zanesljivega prenosa med postajo za polnjenje in praznjenje ter polirno postajo. Pri razvoju tehnologije CMP so bile uporabljene različne metode vpenjanja, kot so mehansko vpenjanje, parafinsko lepljenje in vakuumske priseske, vendar te metode ne morejo več izpolnjevati zahtev visoko{1}}opreme CMP glede učinkovitosti, zanesljivosti in čistoče. Večconska polirna glava uporablja metodo vakuumske adsorpcije za vpenjanje rezine, osnovni princip pa je prikazan na sliki 2. Najprej uporabite pozitiven pritisk na večconsko zračno blazino, da iztisnete zrak med zračno blazino in rezino. Nato uporabite krmiljenje kombinacije pozitivnega in negativnega tlaka različnih območij zračne blazine, da oblikujete območje podtlaka med zračno blazino in rezino ter trdno pritrdite rezino na polirno glavo. Ta metoda v celoti izkorišča strukturo večconske zračne blazine same polirne glave in ima prednosti, da je hitra, zanesljiva in -ne onesnažuje.
Sistem za nadzor tlaka nadzira tlak polirne glave prek zračnega tlaka, njegove glavne funkcije pa vključujejo: ① tlačno obremenitev rezine in držalnega obroča; ② Uporabite podtlak na polirno glavo, da vpnete rezino; ③ Preverite, ali v vsaki komori pušča zrak. Načelo nadzora tlaka večconske polirne glave je prikazano na sliki 3. Glavne komponente zračnega tokokroga polirne glave vključujejo vir zraka, reducirni ventil, električni proporcionalni ventil, generator vakuuma, ventil za regulacijo vakuumskega tlaka, dvopozicijski tri{2}}potni ventil, dvopozicijski dvo-potni ventil in senzor tlaka. Polirna glava ima pet tlačnih komor (Z1-Z5), od katerih ima vsaka funkcije, kot so dovajanje pozitivnega tlaka, odvajanje podtlaka, odzračevanje v ozračje in odkrivanje puščanja. Pozitivni tlak nadzira sistem s popolnoma zaprto zanko.
