웨이퍼 키 제조 공정

연마 공정
집적회로(IC) 제조 기술이 지속적으로 발전함에 따라 칩의 형상 크기는 점점 작아지고, 연결 층 수는 증가하며, 웨이퍼 직경도 증가하고 있습니다. 다층 배선을 구현하려면 웨이퍼 표면의 평탄도, 매끄러움, 청결도가 매우 높아야 하며, 현재 가장 효과적인 웨이퍼 평탄화 기술은 CMP(Chemical Mechanical Polishing)입니다. 리소그래피, 에칭, 이온주입, PVD/CVD와 함께 IC 제조의 5대 핵심 핵심기술이라 불린다.
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)은 Low-k 재료의 파손 및 긁힘, Low-k 중간/구리 경계면의 박리 등의 문제를 일으킬 가능성이 매우 높습니다. 초저압 CMP(<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
CMP 공정에서 연마 헤드는 주로 다음과 같은 역할을 합니다. ① 웨이퍼에 압력을 가합니다. ② 웨이퍼를 구동하여 회전하고 토크를 전달합니다. ③ 웨이퍼와 폴리싱 패드가 떨어지거나 파편이 생기지 않고 항상 잘 장착되어 있는지 확인하십시오. 또한, 고급 CMP 장비에서는 연마 헤드가 외부 조건의 도움 없이 자체 구조로 웨이퍼를 고정할 수 있어 생산 효율성을 높이는 것이 바람직하다.
구역화된 압력 연마 헤드는 CMP 장비의 기술 수준을 측정하는 중요한 요소입니다. 핵심 아이디어는 Preston 모델에서 나왔습니다. 이 모델에 따르면. CHEN 등의 연구에 따르면 연마 헤드의 칸막이가 많을수록 재료 제거율을 조정하는 능력이 더 강해집니다. 하지만 파티션이 많을수록 구조가 복잡해지고 개발도 어려워진다. 연마 헤드의 각 영역 크기 구분에 대한 특별한 요구 사항은 없습니다. 연마 헤드의 실제 내부 구조에 따라 동일하게 분할하거나 분할할 수 있습니다.
회전 중에 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하기 위해 연마 헤드에는 고정 링 구조가 있어야 합니다. CMP 기술의 발전 과정에서 고정식 리테이닝 링과 플로팅 리테이닝 링이라는 두 가지 유형의 리테이닝 링이 나타났습니다. 고정 고정 링은 가장자리 효과를 피할 수 없기 때문에 현재 주류 CMP 장비는 부동 고정 링을 사용합니다. 플로팅 리테이닝 링에 서로 다른 압력을 가함으로써 웨이퍼와 연마 패드 사이의 접촉 상태를 조정할 수 있어 에지 효과를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
고정 링은 연마 패드와 꼭 맞기 때문에 연마액이 웨이퍼/연마 패드 인터페이스로 원활하게 들어가도록 안내하기 위해 고정 링 하단에 일련의 홈을 설계해야 합니다. 또한 수명을 향상시키기 위해서는 폴리페닐렌 설파이드(PPS)나 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 같은 고강도, 내식성, 내마모성 재질 중에서 리테이닝 링을 선택해야 합니다.
앞서 언급했듯이 연마 헤드의 중요한 기능은 웨이퍼를 고정하고 로딩 및 언로딩 스테이션과 연마 스테이션 사이에서 웨이퍼를 빠르고 안정적으로 전달하는 것입니다. CMP 기술의 발전 과정에서 기계식 클램핑, 파라핀 본딩, 진공 흡착컵 등 다양한 클램핑 방법이 있었지만 위의 방법으로는 효율성, 신뢰성, 안정성 측면에서 더 이상 고급 CMP 장비의 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 그리고 청결함. 다중 구역 연마 헤드는 진공 흡착 방식을 사용하여 웨이퍼를 고정합니다. 기본 원리는 그림 2에 나와 있습니다. 먼저 다중 구역 에어백에 양압을 가하여 에어백과 웨이퍼 사이의 공기를 짜낸 다음 서로 다른 에어백 파티션의 양압 및 음압 조합 제어를 사용하여 형성합니다. 에어백과 웨이퍼 사이의 부압 영역과 웨이퍼는 연마 헤드에 단단히 흡착됩니다. 이 방법은 연마 헤드 자체의 다중 구역 에어백 구조를 최대한 활용하며 빠르고 안정적이며 무공해라는 장점이 있습니다.