Από όλες τις διαδικασίες που εμπλέκονται στη δημιουργία ενός τσιπ, η τελική μοίρα τουόστιαπρόκειται να κοπεί σε ατομικές μήτρες και να συσκευαστεί σε μικρά, κλειστά κουτιά με εκτεθειμένες μόνο μερικές καρφίτσες. Το τσιπ θα αξιολογηθεί με βάση τις τιμές κατωφλίου, αντίστασης, ρεύματος και τάσης, αλλά κανείς δεν θα εξετάσει την εμφάνισή του. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής, γυαλίζουμε επανειλημμένα τη γκοφρέτα για να πετύχουμε την απαραίτητη επιπεδοποίηση, ειδικά για κάθε βήμα φωτολιθογραφίας. ΟόστιαΗ επιφάνεια πρέπει να είναι εξαιρετικά επίπεδη γιατί, καθώς η διαδικασία κατασκευής του τσιπ συρρικνώνεται, ο φακός της μηχανής φωτολιθογραφίας πρέπει να επιτύχει ανάλυση κλίμακας νανομέτρων αυξάνοντας το αριθμητικό άνοιγμα (NA) του φακού. Ωστόσο, αυτό μειώνει ταυτόχρονα το βάθος εστίασης (DoF). Το βάθος εστίασης αναφέρεται στο βάθος εντός του οποίου το οπτικό σύστημα μπορεί να διατηρήσει την εστίαση. Για να διασφαλιστεί ότι η φωτολιθογραφική εικόνα παραμένει καθαρή και εστιασμένη, οι επιφανειακές παραλλαγές τουόστιαπρέπει να εμπίπτουν στο βάθος της εστίασης.
Με απλά λόγια, το μηχάνημα φωτολιθογραφίας θυσιάζει την ικανότητα εστίασης για τη βελτίωση της ακρίβειας απεικόνισης. Για παράδειγμα, τα νέας γενιάς μηχανήματα φωτολιθογραφίας EUV έχουν αριθμητικό διάφραγμα 0,55, αλλά το κατακόρυφο βάθος εστίασης είναι μόνο 45 νανόμετρα, με ακόμη μικρότερο βέλτιστο εύρος απεικόνισης κατά τη φωτολιθογραφία. Αν τοόστιαδεν είναι επίπεδο, έχει ανομοιόμορφο πάχος ή κυματισμούς στην επιφάνεια, θα προκαλέσει προβλήματα κατά τη φωτολιθογραφία στα ψηλά και χαμηλά σημεία.
Η φωτολιθογραφία δεν είναι η μόνη διαδικασία που απαιτεί ομαλήόστιαεπιφάνεια. Πολλές άλλες διαδικασίες κατασκευής τσιπ απαιτούν επίσης γυάλισμα γκοφρέτας. Για παράδειγμα, μετά από υγρή χάραξη, απαιτείται στίλβωση για την εξομάλυνση της τραχιάς επιφάνειας για επακόλουθη επίστρωση και εναπόθεση. Μετά την απομόνωση ρηχής τάφρου (STI), απαιτείται στίλβωση για να εξομαλυνθεί η περίσσεια διοξειδίου του πυριτίου και να ολοκληρωθεί η πλήρωση της τάφρου. Μετά την εναπόθεση μετάλλου, απαιτείται στίλβωση για να αφαιρεθεί η περίσσεια μεταλλικών στρωμάτων και να αποφευχθούν βραχυκυκλώματα της συσκευής.
Επομένως, η γέννηση ενός τσιπ περιλαμβάνει πολλά βήματα στίλβωσης για τη μείωση της τραχύτητας και των επιφανειακών διακυμάνσεων της γκοφρέτας και για την αφαίρεση της περίσσειας υλικού από την επιφάνεια. Επιπλέον, τα ελαττώματα της επιφάνειας που προκαλούνται από διάφορα προβλήματα διεργασίας στη γκοφρέτα συχνά γίνονται εμφανή μόνο μετά από κάθε στάδιο στίλβωσης. Έτσι, οι μηχανικοί που είναι υπεύθυνοι για τη στίλβωση έχουν σημαντική ευθύνη. Είναι τα κεντρικά πρόσωπα στη διαδικασία κατασκευής τσιπ και συχνά φέρουν την ευθύνη στις συναντήσεις παραγωγής. Πρέπει να είναι ικανοί τόσο στην υγρή χάραξη όσο και στη φυσική απόδοση, ως τις κύριες τεχνικές στίλβωσης στην κατασκευή τσιπ.
Ποιες είναι οι μέθοδοι γυαλίσματος γκοφρέτας;
Οι διεργασίες στίλβωσης μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις μεγάλες κατηγορίες με βάση τις αρχές αλληλεπίδρασης μεταξύ του υγρού στίλβωσης και της επιφάνειας της γκοφρέτας πυριτίου:
1. Μέθοδος μηχανικής στίλβωσης:
Το μηχανικό γυάλισμα αφαιρεί τις προεξοχές της γυαλισμένης επιφάνειας μέσω κοπής και πλαστικής παραμόρφωσης για να επιτευχθεί λεία επιφάνεια. Τα κοινά εργαλεία περιλαμβάνουν λαδοπέτρες, μάλλινους τροχούς και γυαλόχαρτο, που λειτουργούν κυρίως με το χέρι. Ειδικά μέρη, όπως οι επιφάνειες περιστρεφόμενων σωμάτων, μπορούν να χρησιμοποιούν πικάπ και άλλα βοηθητικά εργαλεία. Για επιφάνειες με απαιτήσεις υψηλής ποιότητας, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι εξαιρετικά λεπτής στίλβωσης. Το εξαιρετικά λεπτό γυάλισμα χρησιμοποιεί ειδικά κατασκευασμένα λειαντικά εργαλεία, τα οποία, σε ένα γυαλιστικό υγρό που περιέχει λειαντικά, πιέζονται σφιχτά στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας και περιστρέφονται με υψηλή ταχύτητα. Αυτή η τεχνική μπορεί να επιτύχει τραχύτητα επιφάνειας Ra0,008μm, την υψηλότερη μεταξύ όλων των μεθόδων στίλβωσης. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως για καλούπια οπτικών φακών.
2. Μέθοδος χημικής στίλβωσης:
Η χημική στίλβωση περιλαμβάνει την προτιμώμενη διάλυση των μικροπροεξοχών στην επιφάνεια του υλικού σε ένα χημικό μέσο, με αποτέλεσμα μια λεία επιφάνεια. Τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι η έλλειψη ανάγκης για πολύπλοκο εξοπλισμό, η ικανότητα γυαλίσματος σύνθετων τεμαχίων εργασίας και η δυνατότητα γυαλίσματος πολλών τεμαχίων ταυτόχρονα με υψηλή απόδοση. Το βασικό ζήτημα της χημικής στίλβωσης είναι η σύνθεση του γυαλιστικού υγρού. Η τραχύτητα της επιφάνειας που επιτυγχάνεται με τη χημική στίλβωση είναι συνήθως αρκετές δεκάδες μικρόμετρα.
3. Μέθοδος χημικής μηχανικής στίλβωσης (CMP):
Κάθε μία από τις δύο πρώτες μεθόδους γυαλίσματος έχει τα μοναδικά της πλεονεκτήματα. Ο συνδυασμός αυτών των δύο μεθόδων μπορεί να επιτύχει συμπληρωματικά αποτελέσματα στη διαδικασία. Η χημική μηχανική στίλβωση συνδυάζει διαδικασίες μηχανικής τριβής και χημικής διάβρωσης. Κατά τη διάρκεια της CMP, τα χημικά αντιδραστήρια στο γυαλιστικό υγρό οξειδώνουν το γυαλισμένο υλικό του υποστρώματος, σχηματίζοντας ένα μαλακό στρώμα οξειδίου. Αυτό το στρώμα οξειδίου στη συνέχεια αφαιρείται μέσω μηχανικής τριβής. Η επανάληψη αυτής της διαδικασίας οξείδωσης και μηχανικής αφαίρεσης επιτυγχάνει αποτελεσματικό γυάλισμα.
Τρέχουσες προκλήσεις και ζητήματα στη χημική μηχανική στίλβωση (CMP):
Η CMP αντιμετωπίζει πολλές προκλήσεις και ζητήματα στους τομείς της τεχνολογίας, της οικονομίας και της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας:
1) Συνέπεια διαδικασίας: Η επίτευξη υψηλής συνέπειας στη διαδικασία CMP παραμένει πρόκληση. Ακόμη και εντός της ίδιας γραμμής παραγωγής, μικρές διακυμάνσεις στις παραμέτρους της διαδικασίας μεταξύ διαφορετικών παρτίδων ή εξοπλισμού μπορεί να επηρεάσουν τη συνοχή του τελικού προϊόντος.
2) Προσαρμοστικότητα σε νέα υλικά: Καθώς συνεχίζουν να εμφανίζονται νέα υλικά, η τεχνολογία CMP πρέπει να προσαρμοστεί στα χαρακτηριστικά τους. Ορισμένα προηγμένα υλικά ενδέχεται να μην είναι συμβατά με τις παραδοσιακές διαδικασίες CMP, απαιτώντας την ανάπτυξη πιο προσαρμόσιμων γυαλιστικών υγρών και λειαντικών.
3) Επιδράσεις μεγέθους: Καθώς οι διαστάσεις της συσκευής ημιαγωγών συνεχίζουν να συρρικνώνονται, τα ζητήματα που προκαλούνται από τα αποτελέσματα μεγέθους γίνονται πιο σημαντικά. Οι μικρότερες διαστάσεις απαιτούν μεγαλύτερη επιπεδότητα επιφάνειας, απαιτώντας πιο ακριβείς διαδικασίες CMP.
4) Έλεγχος ρυθμού αφαίρεσης υλικού: Σε ορισμένες εφαρμογές, ο ακριβής έλεγχος του ρυθμού αφαίρεσης υλικού για διαφορετικά υλικά είναι ζωτικής σημασίας. Η διασφάλιση σταθερών ρυθμών αφαίρεσης σε διάφορα στρώματα κατά τη διάρκεια της CMP είναι απαραίτητη για την κατασκευή συσκευών υψηλής απόδοσης.
5) Φιλικότητα προς το περιβάλλον: Τα γυαλιστικά υγρά και τα λειαντικά που χρησιμοποιούνται στη CMP ενδέχεται να περιέχουν επιβλαβή για το περιβάλλον συστατικά. Η έρευνα και η ανάπτυξη πιο φιλικών προς το περιβάλλον και βιώσιμων διαδικασιών και υλικών CMP αποτελούν σημαντικές προκλήσεις.
6) Ευφυΐα και αυτοματισμός: Ενώ το επίπεδο ευφυΐας και αυτοματισμού των συστημάτων CMP βελτιώνεται σταδιακά, πρέπει να αντιμετωπίζουν πολύπλοκα και μεταβλητά περιβάλλοντα παραγωγής. Η επίτευξη υψηλότερων επιπέδων αυτοματισμού και έξυπνης παρακολούθησης για τη βελτίωση της αποδοτικότητας της παραγωγής είναι μια πρόκληση που πρέπει να αντιμετωπιστεί.
7) Έλεγχος κόστους: Η CMP συνεπάγεται υψηλό κόστος εξοπλισμού και υλικών. Οι κατασκευαστές πρέπει να βελτιώσουν την απόδοση της διαδικασίας ενώ προσπαθούν να μειώσουν το κόστος παραγωγής για να διατηρήσουν την ανταγωνιστικότητα της αγοράς.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-05-2024