Processus de fabrication des clés de plaquette

Processus de polissage
Avec le développement continu de la technologie de fabrication de circuits intégrés (CI), la taille des puces devient de plus en plus petite, le nombre de couches d'interconnexion augmente et le diamètre de la tranche augmente également. Pour réaliser un câblage multicouche, la surface de la tranche doit avoir une planéité, une douceur et une propreté extrêmement élevées, et le polissage mécano-chimique (CMP) est actuellement la technologie d'aplatissement de tranche la plus efficace. Il s'agit des cinq technologies clés les plus fondamentales de la fabrication de circuits intégrés, avec la lithographie, la gravure, l'implantation ionique et le 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) est très susceptible de provoquer des problèmes tels que la casse et les rayures des matériaux Low-K et le pelage de l'interface milieu Low-K/cuivre. CMP ultra basse pression (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
Dans le processus CMP, la tête de polissage joue principalement les rôles suivants : ① Appliquer une pression sur la tranche ; ② Conduisez la plaquette pour qu'elle tourne et transmette le couple ; ③ Assurez-vous que la plaquette et le tampon de polissage sont toujours bien ajustés sans tomber ni se fragmenter. De plus, dans les équipements CMP haut de gamme, la tête de polissage est de préférence capable de serrer la tranche par sa propre structure sans l'aide de conditions externes pour améliorer l'efficacité de la production.
La tête de polissage sous pression zonée est un facteur important pour mesurer le niveau technique des équipements CMP. Son idée centrale vient du modèle Preston. Selon ce modèle. Selon les recherches de CHEN et al., plus une tête de polissage comporte de cloisons, plus sa capacité à ajuster le taux d'enlèvement de matière est forte. Or, plus il y a de cloisons, plus sa structure est complexe et plus difficile à développer. Il n'y a pas d'exigence spécifique concernant la division en taille de chaque zone de la tête de polissage. Il peut être divisé à parts égales ou divisé en fonction de la structure interne réelle de la tête de polissage.
Pour éviter que la plaquette ne soit projetée lors de la rotation, la tête de polissage doit avoir une structure d'anneau de retenue. Dans l'histoire du développement de la technologie CMP, deux types de circlips sont apparus : les circlips fixes et les circlips flottants. Étant donné que l'anneau de retenue fixe ne peut pas éviter l'effet de bord, l'équipement CMP grand public actuel utilise un anneau de retenue flottant. En appliquant différentes pressions sur la bague de retenue flottante, l'état de contact entre la plaquette et le tampon de polissage peut être ajusté, améliorant ainsi efficacement l'effet de bord.
Étant donné que la bague de retenue s'adapte parfaitement au tampon de polissage, une série de rainures doit être conçue au bas de la bague de retenue pour guider le liquide de polissage afin qu'il pénètre en douceur dans l'interface plaquette/tampon de polissage. De plus, afin d'améliorer la durée de vie, la bague de retenue doit être choisie parmi des matériaux à haute résistance, résistants à la corrosion et à l'usure tels que le sulfure de polyphénylène (PPS) ou le polyétheréthercétone (PEEK).
Comme mentionné précédemment, une fonction importante de la tête de polissage est de serrer la tranche et de réaliser le transfert rapide et fiable de la tranche entre la station de chargement et de déchargement et la station de polissage. Dans l'histoire du développement de la technologie CMP, il y a eu de nombreuses méthodes de serrage telles que le serrage mécanique, le collage par paraffine et les ventouses sous vide, mais les méthodes ci-dessus ne peuvent plus répondre aux exigences des équipements CMP haut de gamme en termes d'efficacité, de fiabilité, et la propreté. La tête de polissage multizone utilise une méthode d'adsorption sous vide pour serrer la plaquette. Le principe de base est illustré à la figure 2. Tout d'abord, une pression positive est appliquée à l'airbag multizone pour expulser l'air entre l'airbag et la plaquette, puis le contrôle combiné de pression positive et négative des différentes cloisons de l'airbag est utilisé pour former une zone de pression négative entre l'airbag et la tranche, et la tranche est fermement adsorbée sur la tête de polissage. Cette méthode utilise pleinement la structure de l'airbag multizone de la tête de polissage elle-même et présente les avantages d'être rapide, fiable et sans pollution.