Proceso de fabricación de llaves de oblea

Proceso de pulido
Con el desarrollo continuo de la tecnología de fabricación de circuitos integrados (CI), el tamaño de las características del chip es cada vez más pequeño, el número de capas de interconexión aumenta y el diámetro de la oblea también aumenta. Para lograr un cableado multicapa, la superficie de la oblea debe tener una planitud, suavidad y limpieza extremadamente altas, y el pulido químico mecánico (CMP) es actualmente la tecnología de aplanamiento de oblea más eficaz. Se denominan las cinco tecnologías clave más importantes de la fabricación de circuitos integrados, junto con la litografía, el grabado, la implantación de iones y 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) es muy probable que cause problemas como roturas y rayones de materiales de bajo k y desprendimiento de la interfaz medio de bajo k/cobre. CMP de presión ultrabaja (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
En el proceso CMP, el cabezal de pulido desempeña principalmente las siguientes funciones: ① Aplicar presión a la oblea; ② Conducir la oblea para girar y transmitir par; ③ Asegúrese de que la oblea y la almohadilla de pulido estén siempre bien colocadas sin que se caigan ni se rompan. Además, en los equipos CMP de alta gama, el cabezal de pulido preferiblemente puede sujetar la oblea mediante su propia estructura sin la ayuda de condiciones externas para mejorar la eficiencia de la producción.
El cabezal de pulido a presión por zonas es un factor importante para medir el nivel técnico de los equipos CMP. Su idea central proviene del modelo de Preston. Según este modelo. Según la investigación de CHEN et al., cuantas más particiones tenga un cabezal de pulido, mayor será su capacidad para ajustar la tasa de eliminación de material. Sin embargo, cuantas más particiones hay, más compleja es su estructura y más difícil de desarrollar. No existe ningún requisito específico para la división del tamaño de cada zona del cabezal de pulido. Se puede dividir en partes iguales o según la estructura interna real del cabezal de pulido.
Para evitar que la oblea se salga despedida durante la rotación, el cabezal de pulido debe tener una estructura de anillo de retención. En la historia del desarrollo de la tecnología CMP, han aparecido dos tipos de anillos de retención: anillos de retención fijos y anillos de retención flotantes. Dado que el anillo de retención fijo no puede evitar el efecto de borde, el equipo CMP convencional actual utiliza un anillo de retención flotante. Al aplicar diferentes presiones al anillo de retención flotante, se puede ajustar el estado de contacto entre la oblea y la almohadilla de pulido, mejorando así efectivamente el efecto de borde.
Dado que el anillo de retención encaja perfectamente con la almohadilla de pulido, se debe diseñar una serie de ranuras en la parte inferior del anillo de retención para guiar el líquido de pulido para que entre suavemente en la interfaz oblea/almohadilla de pulido. Además, para mejorar la vida útil, el anillo de retención debe seleccionarse entre materiales de alta resistencia, resistentes a la corrosión y al desgaste, como el sulfuro de polifenileno (PPS) o la polieteretercetona (PEEK).
Como se mencionó anteriormente, una función importante del cabezal de pulido es sujetar la oblea y realizar la transferencia rápida y confiable de la oblea entre la estación de carga y descarga y la estación de pulido. En la historia del desarrollo de la tecnología CMP, ha habido muchos métodos de sujeción, como sujeción mecánica, unión de parafina y ventosas de vacío, pero los métodos anteriores ya no pueden cumplir con los requisitos de los equipos CMP de alta gama en términos de eficiencia, confiabilidad, y limpieza. El cabezal de pulido multizona utiliza un método de adsorción al vacío para sujetar la oblea. El principio básico se muestra en la Figura 2. Primero, se aplica presión positiva a la bolsa de aire multizona para exprimir el aire entre la bolsa de aire y la oblea, y luego se utiliza el control combinado de presión positiva y negativa de diferentes particiones de la bolsa de aire para formar una zona de presión negativa entre la bolsa de aire y la oblea, y la oblea queda firmemente adsorbida en el cabezal de pulido. Este método aprovecha al máximo la estructura de bolsa de aire multizona del propio cabezal de pulido y tiene las ventajas de ser rápido, confiable y libre de contaminación.