Milyen módszerek vannak az ostya polírozására?

A chip létrehozásában részt vevő összes folyamat közül a végső sorsa aostyadarabokra kell vágni, és kis, zárt dobozokba kell csomagolni, csak néhány tű szabadon. A chipet küszöbértéke, ellenállása, áram- és feszültségértékei alapján értékelik, de senki sem veszi figyelembe a megjelenését. A gyártási folyamat során többször polírozzuk az ostyát, hogy elérjük a szükséges síkosítást, különösen minden egyes fotolitográfiai lépésnél. AostyaA felületnek rendkívül síknak kell lennie, mert a chipgyártási folyamat zsugorodásával a fotolitográfiai gép lencséjének nanométeres felbontást kell elérnie a lencse numerikus apertúrájának (NA) növelésével. Ez azonban egyidejűleg csökkenti a fókuszmélységet (DoF). A fókusz mélysége azt a mélységet jelenti, amelyen belül az optikai rendszer képes fenntartani a fókuszt. Annak érdekében, hogy a fotolitográfiai kép tiszta és fókuszban maradjon, a felületi eltérések aostyaa fókusz mélységébe kell esnie.

Egyszerűen fogalmazva, a fotolitográfiai gép feláldozza a fókuszálási képességet a képalkotás pontosságának javítása érdekében. Például az új generációs EUV fotolitográfiai gépek numerikus rekeszértéke 0,55, de a függőleges fókuszmélység csak 45 nanométer, a fotolitográfia során még kisebb az optimális képtartomány. Ha aostyanem lapos, egyenetlen vastagságú, vagy felülete hullámos, problémákat okoz a fotolitográfia során a magas és mélypontokon.

A fotolitográfia nem az egyetlen folyamat, amely sima feldolgozást igényelostyafelület. Sok más chipgyártási folyamat is ostyapolírozást igényel. Például nedves maratás után polírozásra van szükség az érdes felület simításához a későbbi bevonáshoz és leválasztáshoz. A sekély árokszigetelés (STI) után polírozásra van szükség a felesleges szilícium-dioxid elsimításához és az árok kitöltésének befejezéséhez. A fémlerakódást követően polírozás szükséges a felesleges fémrétegek eltávolítása és a készülék rövidzárlatának megakadályozása érdekében.

Ezért a chip megszületése számos polírozási lépést tartalmaz az ostya érdességének és felületi eltéréseinek csökkentésére, valamint a felesleges anyag eltávolítására a felületről. Ezenkívül az ostyán a különféle folyamatproblémák által okozott felületi hibák gyakran csak minden polírozási lépés után válnak nyilvánvalóvá. Így a polírozásért felelős mérnökök jelentős felelősséget vállalnak. Ők a chipgyártási folyamat központi szereplői, és gyakran ők viselik a felelősséget a gyártási megbeszéléseken. Mind a nedves maratásban, mind a fizikai kimenetben jártasnak kell lenniük, mint a forgácsgyártás fő polírozási technikáiban.

Melyek az ostyapolírozási módszerek?

A polírozási folyamatok három fő kategóriába sorolhatók a polírozó folyadék és a szilícium lapka felülete közötti kölcsönhatási elvek alapján:

1. Mechanikus polírozási módszer:
A mechanikus polírozás eltávolítja a polírozott felület kiemelkedéseit a vágás és a képlékeny deformáció révén, így sima felületet ér el. A gyakori szerszámok közé tartoznak az olajkövek, a gyapjúkorongok és a csiszolópapír, amelyeket elsősorban kézzel működtetnek. A speciális alkatrészek, például a forgó testek felületei forgótányérokat és egyéb segédeszközöket használhatnak. A magas minőségi követelményeket támasztó felületeknél szuperfinom polírozási módszerek alkalmazhatók. A szuperfinom polírozáshoz speciális csiszolószerszámokat használnak, amelyeket csiszolóanyag tartalmú polírozó folyadékban szorosan a munkadarab felületéhez nyomnak és nagy sebességgel forgatják. Ezzel a technikával Ra0,008 μm felületi érdesség érhető el, ami a legmagasabb az összes polírozási módszer közül. Ezt a módszert általában optikai lencseformákhoz használják.

2. Kémiai polírozási módszer:
A kémiai polírozás magában foglalja az anyag felületén lévő mikronyúlványok előnyös feloldását kémiai közegben, ami sima felületet eredményez. Ennek a módszernek a fő előnye, hogy nincs szükség bonyolult berendezésekre, összetett formájú munkadarabok polírozhatósága, valamint sok munkadarab egyidejű, nagy hatékonyságú polírozása. A kémiai polírozás alapvető kérdése a polírozó folyadék összetétele. A kémiai polírozással elért felületi érdesség jellemzően több tíz mikrométer.

3. Kémiai mechanikus polírozási (CMP) módszer:
Az első két polírozási mód mindegyikének megvannak a maga egyedi előnyei. E két módszer kombinálásával egymást kiegészítő hatások érhetők el a folyamatban. A kémiai mechanikus polírozás egyesíti a mechanikai súrlódást és a kémiai korróziós folyamatokat. A CMP során a polírozó folyadékban lévő kémiai reagensek oxidálják a polírozott hordozóanyagot, így lágy oxidréteget képeznek. Ezt az oxidréteget ezután mechanikai súrlódással eltávolítják. Ennek az oxidációs és mechanikus eltávolítási folyamatnak a megismétlésével hatékony polírozás érhető el.

A kémiai mechanikai polírozás (CMP) jelenlegi kihívásai és problémái:

A CMP számos kihívással és problémával néz szembe a technológia, a közgazdaságtan és a környezeti fenntarthatóság területén:

1) Folyamatkonzisztencia: A CMP-folyamat magas konzisztenciájának elérése továbbra is kihívást jelent. Még ugyanazon a gyártósoron belül is a különböző tételek vagy berendezések közötti folyamatparaméterek kisebb eltérései befolyásolhatják a végtermék konzisztenciáját.

2) Alkalmazkodhatóság új anyagokhoz: Ahogy az új anyagok folyamatosan jelennek meg, a CMP technológiának alkalmazkodnia kell a jellemzőikhez. Előfordulhat, hogy egyes fejlett anyagok nem kompatibilisek a hagyományos CMP-eljárásokkal, ezért alkalmazkodóbb polírozófolyadékok és csiszolóanyagok kifejlesztésére van szükség.

3) Mérethatások: Ahogy a félvezető eszközök mérete folyamatosan csökken, a mérethatások által okozott problémák egyre jelentősebbek lesznek. A kisebb méretek nagyobb felületi síkságot igényelnek, ami precízebb CMP-eljárásokat tesz szükségessé.

4) Anyageltávolítási sebesség szabályozása: Egyes alkalmazásokban kulcsfontosságú a különböző anyagok anyageltávolítási sebességének pontos szabályozása. A nagy teljesítményű eszközök gyártásához elengedhetetlen a konzisztens eltávolítási sebesség biztosítása a különböző rétegekben a CMP során.

5) Környezetbarátság: A CMP-ben használt polírozó folyadékok és csiszolóanyagok környezetre káros összetevőket tartalmazhatnak. A környezetbarátabb és fenntarthatóbb CMP eljárások és anyagok kutatása és fejlesztése fontos kihívást jelent.

6) Intelligencia és automatizálás: Miközben a CMP rendszerek intelligencia és automatizálási szintje fokozatosan javul, továbbra is meg kell birkóznia az összetett és változó termelési környezetekkel. Az automatizálás és az intelligens felügyelet magasabb szintje a termelési hatékonyság javítása érdekében olyan kihívás, amellyel foglalkozni kell.

7) Költségszabályozás: A CMP magas berendezés- és anyagköltséggel jár. A gyártóknak javítaniuk kell a folyamatok teljesítményét, miközben törekedniük kell a termelési költségek csökkentésére a piaci versenyképesség megőrzése érdekében.