რა მეთოდები არსებობს ვაფლის გასაპრიალებლად?

ჩიპის შექმნასთან დაკავშირებული ყველა პროცესიდან, საბოლოო ბედივაფლიუნდა დაიჭრას ინდივიდუალურ ნაჭრებად და შეფუთული იყოს პატარა, დახურულ ყუთებში მხოლოდ რამდენიმე ქინძისთავებით. ჩიპი შეფასდება მისი ზღურბლის, წინააღმდეგობის, დენის და ძაბვის მნიშვნელობების მიხედვით, მაგრამ არავინ განიხილავს მის გარეგნობას. წარმოების პროცესში, ჩვენ არაერთხელ ვაპრიალებთ ვაფლს, რათა მივაღწიოთ საჭირო პლანარიზაციას, განსაკუთრებით ფოტოლითოგრაფიის თითოეული ეტაპისთვის. Theვაფლიზედაპირი უნდა იყოს უკიდურესად ბრტყელი, რადგან ჩიპის წარმოების პროცესის შემცირებასთან ერთად, ფოტოლითოგრაფიის აპარატის ლინზას სჭირდება ნანომეტრის მასშტაბის გარჩევადობის მიღწევა ლინზის რიცხვითი დიაფრაგმის (NA) გაზრდის გზით. თუმცა, ეს ერთდროულად ამცირებს ფოკუსის სიღრმეს (DoF). ფოკუსის სიღრმე ეხება სიღრმეს, რომლის ფარგლებშიც ოპტიკურ სისტემას შეუძლია ფოკუსის შენარჩუნება. იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ფოტოლითოგრაფიული სურათი დარჩეს მკაფიო და ფოკუსში, ზედაპირის ვარიაციებივაფლიუნდა მოხვდეს ფოკუსის სიღრმეში.

მარტივი სიტყვებით, ფოტოლითოგრაფიის აპარატი სწირავს ფოკუსირების უნარს გამოსახულების სიზუსტის გასაუმჯობესებლად. მაგალითად, ახალი თაობის EUV ფოტოლითოგრაფიის აპარატებს აქვთ ციფრული დიაფრაგმა 0,55, მაგრამ ფოკუსის ვერტიკალური სიღრმე მხოლოდ 45 ნანომეტრია, ფოტოლითოგრაფიის დროს გამოსახულების კიდევ უფრო მცირე ოპტიმალური დიაპაზონით. თუვაფლიარ არის ბრტყელი, აქვს არათანაბარი სისქე ან ზედაპირის ტალღები, ეს გამოიწვევს პრობლემებს ფოტოლითოგრაფიის დროს მაღალ და დაბალ წერტილებში.

ფოტოლითოგრაფია არ არის ერთადერთი პროცესი, რომელიც მოითხოვს გლუვსვაფლიზედაპირი. ჩიპების წარმოების მრავალი სხვა პროცესი ასევე მოითხოვს ვაფლის გაპრიალებას. მაგალითად, სველი აკრავის შემდეგ, საჭიროა გაპრიალება უხეში ზედაპირის გასაპრიალებლად შემდგომი საფარისა და დეპონირებისთვის. არაღრმა თხრილის იზოლაციის (STI) შემდეგ საჭიროა გაპრიალება ჭარბი სილიციუმის დიოქსიდის გასასუფთავებლად და თხრილის შევსების დასასრულებლად. ლითონის დეპონირების შემდეგ საჭიროა გაპრიალება ზედმეტი ლითონის ფენების მოსაშორებლად და მოწყობილობის მოკლე ჩართვის თავიდან ასაცილებლად.

მაშასადამე, ჩიპის დაბადება მოიცავს უამრავ გასაპრიალებელ საფეხურს ვაფლის უხეშობის და ზედაპირის ვარიაციების შესამცირებლად და ზედაპირიდან ზედმეტი მასალის მოსაშორებლად. გარდა ამისა, ზედაპირის დეფექტები, რომლებიც გამოწვეულია ვაფლის სხვადასხვა პროცესის პრობლემებით, ხშირად ვლინდება მხოლოდ გაპრიალების ყოველი ეტაპის შემდეგ. ამრიგად, ინჟინრები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან გაპრიალებაზე, ეკისრებათ მნიშვნელოვან პასუხისმგებლობას. ისინი ცენტრალური ფიგურები არიან ჩიპების წარმოების პროცესში და ხშირად ადანაშაულებენ წარმოების შეხვედრებზე. ისინი უნდა ფლობდნენ როგორც სველ გრავირებას, ასევე ფიზიკურ გამომუშავებას, როგორც გაპრიალების ძირითად ტექნიკას ჩიპების წარმოებაში.

რა არის ვაფლის გაპრიალების მეთოდები?

გასაპრიალებელი პროცესები შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად კატეგორიად, საპრიალებელი სითხისა და სილიკონის ვაფლის ზედაპირს შორის ურთიერთქმედების პრინციპების საფუძველზე:

1. მექანიკური გაპრიალების მეთოდი:
მექანიკური გაპრიალება აშორებს გაპრიალებული ზედაპირის გამონაყარს ჭრისა და პლასტიკური დეფორმაციის გზით გლუვი ზედაპირის მისაღწევად. გავრცელებული იარაღები მოიცავს ნავთობის ქვებს, შალის ბორბლებს და ქვიშის ქაღალდს, რომლებიც ძირითადად ხელით მუშაობენ. სპეციალურ ნაწილებს, როგორიცაა მბრუნავი სხეულების ზედაპირები, შეუძლიათ გამოიყენონ მბრუნავი მაგიდა და სხვა დამხმარე იარაღები. მაღალი ხარისხის მოთხოვნების მქონე ზედაპირებისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზედმიწევნითი გაპრიალების მეთოდები. სუპერ წვრილ გასაპრიალებლად გამოიყენება სპეციალურად დამზადებული აბრაზიული ხელსაწყოები, რომლებიც აბრაზიული შემცველი გასაპრიალებელი სითხეში მჭიდროდ არის დაჭერილი სამუშაო ნაწილის ზედაპირზე და ბრუნავს დიდი სიჩქარით. ამ ტექნიკას შეუძლია მიაღწიოს ზედაპირის უხეშობას Ra0.008μm, რაც ყველაზე მაღალია გაპრიალების ყველა მეთოდს შორის. ეს მეთოდი ჩვეულებრივ გამოიყენება ოპტიკური ლინზების ფორმებისთვის.

2. ქიმიური პოლირების მეთოდი:
ქიმიური გაპრიალება გულისხმობს მასალის ზედაპირზე არსებული მიკროპროტრუზიების უპირატესად დაშლას ქიმიურ გარემოში, რის შედეგადაც ხდება გლუვი ზედაპირი. ამ მეთოდის მთავარი უპირატესობაა რთული აღჭურვილობის არარსებობა, რთული ფორმის სამუშაო ნაწილების გაპრიალების უნარი და მრავალი სამუშაო ნაწილის ერთდროულად გაპრიალების შესაძლებლობა მაღალი ეფექტურობით. ქიმიური გაპრიალების ძირითადი საკითხია გასაპრიალებელი სითხის ფორმულირება. ქიმიური გაპრიალების შედეგად მიღწეული ზედაპირის უხეშობა, როგორც წესი, რამდენიმე ათეული მიკრომეტრია.

3. ქიმიური მექანიკური გაპრიალების (CMP) მეთოდი:
გაპრიალების პირველი ორი მეთოდიდან თითოეულს აქვს თავისი უნიკალური უპირატესობა. ამ ორი მეთოდის კომბინირებამ შეიძლება მიაღწიოს დამატებით ეფექტებს პროცესში. ქიმიური მექანიკური გაპრიალება აერთიანებს მექანიკურ ხახუნს და ქიმიურ კოროზიის პროცესებს. CMP-ის დროს ქიმიური რეაგენტები გასაპრიალებელ სითხეში ჟანგავს გაპრიალებულ სუბსტრატის მასალას და ქმნის რბილ ოქსიდის ფენას. შემდეგ ეს ოქსიდის ფენა ამოღებულია მექანიკური ხახუნის მეშვეობით. ამ დაჟანგვის და მექანიკური მოცილების პროცესის განმეორებით შესაძლებელია ეფექტური გაპრიალება.

აქტუალური გამოწვევები და საკითხები ქიმიურ მექანიკურ პოლირებაში (CMP):

CMP-ის წინაშე დგას რამდენიმე გამოწვევა და საკითხი ტექნოლოგიების, ეკონომიკისა და გარემოს მდგრადობის სფეროებში:

1) პროცესის თანმიმდევრულობა: CMP პროცესში მაღალი თანმიმდევრულობის მიღწევა კვლავ გამოწვევად რჩება. ერთი და იგივე საწარმოო ხაზის ფარგლებშიც კი, პროცესის პარამეტრებში მცირე ცვალებადობამ სხვადასხვა პარტიას ან აღჭურვილობას შორის შეიძლება გავლენა მოახდინოს საბოლოო პროდუქტის კონსისტენციაზე.

2) ახალ მასალებთან ადაპტაცია: ახალი მასალების გაჩენის შემდეგ, CMP ტექნოლოგია უნდა მოერგოს მათ მახასიათებლებს. ზოგიერთი მოწინავე მასალა შეიძლება არ იყოს თავსებადი ტრადიციულ CMP პროცესებთან, რაც მოითხოვს უფრო ადაპტირებადი გასაპრიალებელი სითხეებისა და აბრაზიების შემუშავებას.

3) ზომის ეფექტები: ნახევარგამტარული მოწყობილობის ზომების შემცირებასთან ერთად, ზომის ეფექტებით გამოწვეული საკითხები უფრო მნიშვნელოვანი ხდება. მცირე ზომები მოითხოვს უფრო მაღალ ზედაპირის სიბრტყეს, რაც მოითხოვს უფრო ზუსტი CMP პროცესებს.

4) მასალების მოცილების სიჩქარის კონტროლი: ზოგიერთ აპლიკაციაში, სხვადასხვა მასალისთვის მასალის ამოღების სიჩქარის ზუსტი კონტროლი გადამწყვეტია. CMP-ის დროს სხვადასხვა ფენების მოცილების თანმიმდევრული სიჩქარის უზრუნველყოფა აუცილებელია მაღალი ხარისხის მოწყობილობების წარმოებისთვის.

5) გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა: CMP-ში გამოყენებული გასაპრიალებელი სითხეები და აბრაზივები შეიძლება შეიცავდეს ეკოლოგიურად მავნე კომპონენტებს. უფრო ეკოლოგიურად სუფთა და მდგრადი CMP პროცესებისა და მასალების კვლევა და განვითარება მნიშვნელოვანი გამოწვევაა.

6) დაზვერვა და ავტომატიზაცია: მიუხედავად იმისა, რომ CMP სისტემების დაზვერვისა და ავტომატიზაციის დონე თანდათან უმჯობესდება, ისინი მაინც უნდა გაუმკლავდნენ რთულ და ცვლადი წარმოების გარემოს. ავტომატიზაციისა და ინტელექტუალური მონიტორინგის უფრო მაღალი დონის მიღწევა წარმოების ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად არის გამოწვევა, რომელიც უნდა გადაიჭრას.

7) ხარჯების კონტროლი: CMP მოიცავს აღჭურვილობისა და მასალის მაღალ ხარჯებს. მწარმოებლებმა უნდა გააუმჯობესონ პროცესის შესრულება და შეეცადონ შეამცირონ წარმოების ხარჯები ბაზრის კონკურენტუნარიანობის შესანარჩუნებლად.