Od svih procesa uključenih u stvaranje čipa, konačna sudbinanapolitankaizrezati u pojedinačne kalupe i pakirati u male, zatvorene kutije sa samo nekoliko izloženih iglica. Čip će se procijeniti na temelju vrijednosti praga, otpora, struje i napona, ali nitko neće uzeti u obzir njegov izgled. Tijekom procesa proizvodnje više puta poliramo pločicu kako bismo postigli potrebnu planarizaciju, posebno za svaki korak fotolitografije. Thenapolitankapovršina mora biti izuzetno ravna jer, kako se proces proizvodnje čipa smanjuje, leća fotolitografskog stroja treba postići nanometarsku razlučivost povećanjem numeričke aperture (NA) leće. Međutim, to istovremeno smanjuje dubinu fokusa (DoF). Dubina fokusa odnosi se na dubinu unutar koje optički sustav može zadržati fokus. Kako bi se osiguralo da fotolitografska slika ostane jasna i u fokusu, površinske varijacijenapolitankamora pasti unutar dubine fokusa.
Jednostavno rečeno, fotolitografski stroj žrtvuje sposobnost fokusiranja kako bi poboljšao preciznost slike. Na primjer, nova generacija EUV fotolitografskih strojeva ima numerički otvor blende od 0,55, ali okomita dubina fokusa je samo 45 nanometara, s još manjim optimalnim rasponom snimanja tijekom fotolitografije. Ako jenapolitankanije ravna, ima nejednaku debljinu ili valovitu površinu, uzrokovat će probleme tijekom fotolitografije na visokim i niskim točkama.
Fotolitografija nije jedini proces koji zahtijeva glatkunapolitankapovršinski. Mnogi drugi procesi proizvodnje čipova također zahtijevaju poliranje pločica. Na primjer, nakon mokrog jetkanja potrebno je poliranje kako bi se zagladila gruba površina za naknadno premazivanje i taloženje. Nakon izolacije plitkog jarka (STI), potrebno je poliranje kako bi se izgladio višak silicijeva dioksida i završilo punjenje jarka. Nakon taloženja metala potrebno je poliranje kako bi se uklonili višak metalnih slojeva i spriječili kratki spojevi uređaja.
Stoga rađanje čipa uključuje brojne korake poliranja kako bi se smanjila hrapavost pločice i površinske varijacije te uklonio višak materijala s površine. Osim toga, površinski nedostaci uzrokovani raznim procesnim problemima na ploči često postaju vidljivi tek nakon svakog koraka poliranja. Stoga inženjeri odgovorni za poliranje imaju značajnu odgovornost. Oni su središnje osobe u procesu proizvodnje čipova i često snose krivnju na proizvodnim sastancima. Moraju biti vješti u mokrom jetkanju i fizičkom ispisu, kao glavnim tehnikama poliranja u proizvodnji čipova.
Koje su metode poliranja pločica?
Procesi poliranja mogu se klasificirati u tri glavne kategorije na temelju principa interakcije između tekućine za poliranje i površine silicijske ploče:
1. Metoda mehaničkog poliranja:
Mehaničko poliranje uklanja izbočine s polirane površine rezanjem i plastičnom deformacijom kako bi se postigla glatka površina. Uobičajeni alati uključuju uljno kamenje, vunene kotače i brusni papir, koji se prvenstveno rade ručno. Posebni dijelovi, kao što su površine rotirajućih tijela, mogu koristiti okretne ploče i druge pomoćne alate. Za površine s visokokvalitetnim zahtjevima mogu se primijeniti metode super finog poliranja. Za super fino poliranje koriste se posebno izrađeni abrazivni alati, koji se u tekućini za poliranje koja sadrži abraziv čvrsto pritisnu na površinu obratka i okreću velikom brzinom. Ovom tehnikom može se postići površinska hrapavost od Ra0,008μm, najveća među svim metodama poliranja. Ova metoda se obično koristi za kalupe optičkih leća.
2. Metoda kemijskog poliranja:
Kemijsko poliranje uključuje preferirano otapanje mikroizbočina na površini materijala u kemijskom mediju, što rezultira glatkom površinom. Glavne prednosti ove metode su nedostatak potrebe za složenom opremom, mogućnost poliranja obradaka složenog oblika i mogućnost poliranja više obradaka istovremeno uz visoku učinkovitost. Ključno pitanje kemijskog poliranja je formulacija tekućine za poliranje. Hrapavost površine koja se postiže kemijskim poliranjem obično iznosi nekoliko desetaka mikrometara.
3. Metoda kemijskog mehaničkog poliranja (CMP):
Svaka od prve dvije metode poliranja ima svoje jedinstvene prednosti. Kombinacijom ove dvije metode mogu se postići komplementarni učinci u procesu. Kemijsko mehaničko poliranje kombinira procese mehaničkog trenja i kemijske korozije. Tijekom CMP-a, kemijski reagensi u tekućini za poliranje oksidiraju materijal polirane podloge, stvarajući mekani oksidni sloj. Ovaj oksidni sloj se zatim uklanja mehaničkim trenjem. Ponavljanjem ovog postupka oksidacije i mehaničkog uklanjanja postiže se učinkovito poliranje.
Trenutačni izazovi i problemi u kemijskom mehaničkom poliranju (CMP):
CMP se suočava s nekoliko izazova i problema u područjima tehnologije, ekonomije i ekološke održivosti:
1) Dosljednost procesa: Postizanje visoke dosljednosti u CMP procesu i dalje je izazov. Čak i unutar iste proizvodne linije, manje varijacije u parametrima procesa između različitih serija ili opreme mogu utjecati na konzistenciju konačnog proizvoda.
2) Prilagodljivost novim materijalima: Kako se novi materijali nastavljaju pojavljivati, CMP tehnologija se mora prilagoditi njihovim karakteristikama. Neki napredni materijali možda neće biti kompatibilni s tradicionalnim CMP procesima, što zahtijeva razvoj prilagodljivijih tekućina za poliranje i abraziva.
3) Učinci veličine: Kako se dimenzije poluvodičkih uređaja nastavljaju smanjivati, problemi uzrokovani učincima veličine postaju sve značajniji. Manje dimenzije zahtijevaju veću ravnost površine, zahtijevajući preciznije CMP procese.
4) Kontrola brzine uklanjanja materijala: U nekim je primjenama precizna kontrola brzine uklanjanja materijala za različite materijale ključna. Osiguravanje dosljednih stopa uklanjanja kroz različite slojeve tijekom CMP-a ključno je za proizvodnju uređaja visokih performansi.
5) Ekološka prihvatljivost: Tekućine za poliranje i abrazivi koji se koriste u CMP-u mogu sadržavati komponente štetne za okoliš. Istraživanje i razvoj ekološki prihvatljivijih i održivijih CMP procesa i materijala važni su izazovi.
6) Inteligencija i automatizacija: Iako se razina inteligencije i automatizacije CMP sustava postupno poboljšava, oni se i dalje moraju nositi sa složenim i promjenjivim proizvodnim okruženjima. Postizanje viših razina automatizacije i inteligentnog nadzora za poboljšanje učinkovitosti proizvodnje izazov je s kojim se treba pozabaviti.
7) Kontrola troškova: CMP uključuje visoke troškove opreme i materijala. Proizvođači moraju poboljšati izvedbu procesa istovremeno nastojeći smanjiti troškove proizvodnje kako bi održali tržišnu konkurentnost.
Vrijeme objave: 5. lipnja 2024