Kaikista prosesseista, jotka liittyvät sirun luomiseen, lopullinen kohtalovohvelion leikattava yksittäisiksi muottiksi ja pakattava pieniin, suljettuihin laatikoihin, joissa on vain muutama tappia. Siru arvioidaan sen kynnyksen, vastuksen, virran ja jännitteen arvojen perusteella, mutta kukaan ei ota huomioon sen ulkonäköä. Valmistusprosessin aikana kiillotamme kiekkoja toistuvasti tarvittavan tasoittamisen saavuttamiseksi, erityisesti jokaisessa fotolitografiavaiheessa. ThevohveliPinnan tulee olla erittäin tasainen, koska sirun valmistusprosessin kutistuessa fotolitografiakoneen linssin on saavutettava nanometrin mittakaava resoluutio lisäämällä linssin numeerista aukkoa (NA). Tämä kuitenkin vähentää samalla tarkennuksen syvyyttä (DoF). Tarkennuksen syvyys viittaa syvyyteen, jonka sisällä optinen järjestelmä voi säilyttää tarkennuksen. Sen varmistamiseksi, että valolitografiakuva pysyy selkeänä ja tarkennettuna, on otettava huomioon kuvan pinnan vaihtelutvohvelion oltava tarkennussyvyyden sisällä.
Yksinkertaisesti sanottuna fotolitografiakone uhraa tarkennuskyvyn parantaakseen kuvan tarkkuutta. Esimerkiksi uuden sukupolven EUV-valolitografiakoneiden numeerinen aukko on 0,55, mutta pystysuuntainen tarkennussyvyys on vain 45 nanometriä, ja fotolitografian optimaalinen kuvausalue on vielä pienempi. Josvohveliei ole tasainen, siinä on epätasainen paksuus tai pinnan aaltoilu, se aiheuttaa ongelmia valolitografian aikana korkeissa ja matalammissa kohdissa.
Fotolitografia ei ole ainoa sujuvaa käsittelyä vaativa prosessivohvelipinta. Myös monet muut sirujen valmistusprosessit vaativat kiekkojen kiillotusta. Esimerkiksi märkäsyövytyksen jälkeen tarvitaan kiillotus karkean pinnan tasoittamiseksi myöhempää pinnoitusta ja saostusta varten. Matalan kaivantoeristyksen (STI) jälkeen tarvitaan kiillotus ylimääräisen piidioksidin tasoittamiseksi ja kaivannon täytön viimeistelemiseksi. Metallin pinnoituksen jälkeen tarvitaan kiillotus ylimääräisten metallikerrosten poistamiseksi ja laitteen oikosulkujen estämiseksi.
Siksi sirun syntymiseen liittyy lukuisia kiillotusvaiheita kiekon karheuden ja pintavaihteluiden vähentämiseksi sekä ylimääräisen materiaalin poistamiseksi pinnalta. Lisäksi erilaisten prosessiongelmien aiheuttamat pintavirheet paljastuvat usein vasta jokaisen kiillotusvaiheen jälkeen. Siten kiillotuksesta vastaavilla insinööreillä on merkittävä vastuu. He ovat keskeisiä hahmoja sirunvalmistusprosessissa ja usein syyttävät heitä tuotantokokouksissa. Heidän on oltava taitavia sekä märkäsyövytyksessä että fyysisessä tulostuksessa, jotka ovat tärkeimmät kiillotustekniikat lastunvalmistuksessa.
Mitkä ovat kiekkojen kiillotusmenetelmät?
Kiillotusprosessit voidaan luokitella kolmeen pääluokkaan kiillotusnesteen ja piikiekon pinnan välisten vuorovaikutusperiaatteiden perusteella:
1. Mekaaninen kiillotusmenetelmä:
Mekaaninen kiillotus poistaa kiillotetun pinnan ulkonemat leikkauksen ja plastisen muodonmuutoksen kautta tasaisen pinnan saavuttamiseksi. Yleisiä työkaluja ovat öljykivet, villapyörät ja hiekkapaperi, joita käytetään pääasiassa käsin. Erikoisosissa, kuten pyörivien kappaleiden pinnat, voidaan käyttää kääntöpöytää ja muita aputyökaluja. Pinnoille, joilla on korkeat laatuvaatimukset, voidaan käyttää erittäin hienojakoisia kiillotusmenetelmiä. Superhienokiillotuksessa käytetään erikoisvalmisteisia hiomatyökaluja, jotka hioma-ainetta sisältävässä kiillotusnesteessä puristetaan tiukasti työkappaleen pintaa vasten ja pyöritetään suurella nopeudella. Tällä tekniikalla voidaan saavuttaa Ra0,008 μm:n pinnan karheus, joka on korkein kaikista kiillotusmenetelmistä. Tätä menetelmää käytetään yleisesti optisten linssien muotteissa.
2. Kemiallinen kiillotusmenetelmä:
Kemiallinen kiillotus käsittää materiaalin pinnalla olevien mikroulokkeiden ensisijaisen liukenemisen kemialliseen väliaineeseen, mikä johtaa sileään pintaan. Tämän menetelmän tärkeimmät edut ovat monimutkaisten laitteiden tarpeen puute, kyky kiillottaa monimutkaisen muotoisia työkappaleita ja kyky kiillottaa useita työkappaleita samanaikaisesti suurella tehokkuudella. Kemiallisen kiillotuksen ydinkysymys on kiillotusnesteen koostumus. Kemiallisella kiillotuksella saavutettava pinnan karheus on tyypillisesti useita kymmeniä mikrometrejä.
3. Kemiallinen mekaaninen kiillotus (CMP) -menetelmä:
Jokaisella kahdesta ensimmäisestä kiillotusmenetelmästä on ainutlaatuiset etunsa. Näiden kahden menetelmän yhdistäminen voi saada aikaan toisiaan täydentäviä vaikutuksia prosessissa. Kemiallinen mekaaninen kiillotus yhdistää mekaanisen kitkan ja kemiallisen korroosion prosessit. CMP:n aikana kiillotusnesteen kemialliset reagenssit hapettavat kiillotetun substraattimateriaalin muodostaen pehmeän oksidikerroksen. Tämä oksidikerros poistetaan sitten mekaanisen kitkan avulla. Toistamalla tämä hapetus- ja mekaaninen poistoprosessi saadaan aikaan tehokas kiillotus.
Tämänhetkiset haasteet ja ongelmat kemiallisessa mekaanisessa kiillotuksessa (CMP):
CMP kohtaa useita haasteita ja ongelmia teknologian, talouden ja ympäristön kestävyyden aloilla:
1) Prosessin johdonmukaisuus: Korkean johdonmukaisuuden saavuttaminen CMP-prosessissa on edelleen haastavaa. Jopa samalla tuotantolinjalla pienet vaihtelut prosessiparametreissa eri erien tai laitteiden välillä voivat vaikuttaa lopputuotteen koostumukseen.
2) Sopeutuvuus uusiin materiaaleihin: Kun uusia materiaaleja ilmaantuu jatkuvasti, CMP-tekniikan on mukauduttava niiden ominaisuuksiin. Jotkin edistyneet materiaalit eivät ehkä ole yhteensopivia perinteisten CMP-prosessien kanssa, mikä edellyttää joustavampien kiillotusnesteiden ja hioma-aineiden kehittämistä.
3) Kokovaikutukset: Puolijohdelaitteiden mittojen pienentyessä kokovaikutusten aiheuttamat ongelmat tulevat yhä merkittävämmiksi. Pienemmät mitat vaativat suuremman pinnan tasaisuuden, mikä edellyttää tarkempia CMP-prosesseja.
4) Materiaalinpoistonopeuden hallinta: Joissakin sovelluksissa materiaalinpoistonopeuden tarkka hallinta eri materiaaleille on ratkaisevan tärkeää. Tasaisen poistonopeuden varmistaminen eri kerroksilla CMP:n aikana on välttämätöntä korkean suorituskyvyn laitteiden valmistuksessa.
5) Ympäristöystävällisyys: CMP:ssä käytetyt kiillotusnesteet ja hioma-aineet voivat sisältää ympäristölle haitallisia komponentteja. Ympäristöystävällisempien ja kestävämpien CMP-prosessien ja -materiaalien tutkimus ja kehittäminen ovat tärkeitä haasteita.
6) Älykkyys ja automaatio: Vaikka CMP-järjestelmien älykkyys ja automaatiotaso vähitellen paranevat, niiden on silti selviydyttävä monimutkaisista ja vaihtelevista tuotantoympäristöistä. Korkeamman automaation ja älykkään valvonnan saavuttaminen tuotannon tehokkuuden parantamiseksi on haaste, johon on vastattava.
7) Kustannusten hallinta: CMP:hen liittyy korkeat laite- ja materiaalikustannukset. Valmistajien on parannettava prosessien suorituskykyä ja samalla pyrittävä alentamaan tuotantokustannuksia säilyttääkseen markkinoiden kilpailukyvyn.
Postitusaika: Jun-05-2024