Kokie yra plokštelių poliravimo būdai?

Iš visų procesų, susijusių su lusto kūrimu, galutinis likimasvaflįturi būti supjaustytas į atskirus štampus ir supakuotas į mažas, uždaras dėžutes, kuriose yra tik keli kaiščiai. Lustas bus vertinamas pagal jo slenkstį, varžą, srovės ir įtampos reikšmes, tačiau niekas neatsižvelgs į jo išvaizdą. Gamybos proceso metu mes pakartotinai poliruojame plokštelę, kad pasiektume reikiamą plokštumą, ypač kiekvienam fotolitografijos etapui. ThevaflįPaviršius turi būti itin plokščias, nes lustų gamybos procesui susitraukiant, fotolitografijos aparato lęšis turi pasiekti nanometrų skalės skiriamąją gebą didinant objektyvo skaitmeninę diafragmą (NA). Tačiau tai kartu sumažina fokusavimo gylį (DoF). Fokusavimo gylis reiškia gylį, kuriame optinė sistema gali išlaikyti fokusavimą. Siekiant užtikrinti, kad fotolitografijos vaizdas išliktų aiškus ir sufokusuotas, paviršiaus skirtumaivaflįturi patekti į židinio gylį.

Paprastais žodžiais tariant, fotolitografijos aparatas paaukoja fokusavimo galimybę, kad pagerintų vaizdo tikslumą. Pavyzdžiui, naujos kartos EUV fotolitografijos aparatų skaitmeninė diafragma yra 0,55, tačiau vertikalus fokusavimo gylis yra tik 45 nanometrai, o fotolitografijos metu optimalus vaizdo diapazonas yra dar mažesnis. Jeivaflįnėra plokščias, nevienodo storio ar paviršiaus banguotumo, fotolitografijos metu kils problemų aukštuose ir žemuose taškuose.

Fotolitografija nėra vienintelis procesas, kurį reikia atlikti sklandžiaivaflįpaviršius. Daugeliui kitų lustų gamybos procesų taip pat reikalingas plokštelių poliravimas. Pavyzdžiui, po šlapio ėsdinimo reikia poliruoti, kad šiurkštus paviršius būtų išlygintas vėlesniam padengimui ir nusodinimui. Po seklios tranšėjos izoliacijos (STI) reikia poliruoti, kad būtų išlygintas silicio dioksido perteklius ir užbaigtas tranšėjos užpildymas. Po metalo nusodinimo reikia poliruoti, kad būtų pašalinti pertekliniai metalo sluoksniai ir išvengta įrenginio trumpojo jungimo.

Todėl, norint sukurti lustą, reikia atlikti daugybę poliravimo etapų, siekiant sumažinti plokštelės šiurkštumą ir paviršiaus svyravimus bei pašalinti medžiagos perteklių nuo paviršiaus. Be to, paviršiaus defektai, atsiradę dėl įvairių plokštelės proceso problemų, dažnai išryškėja tik po kiekvieno poliravimo etapo. Taigi už poliravimą atsakingi inžinieriai prisiima didelę atsakomybę. Jie yra pagrindinės figūros lustų gamybos procese ir dažnai prisiima kaltę gamybos susitikimuose. Jie turi būti įgudę tiek šlapiojo ėsdinimo, tiek fizinio išdirbimo, kaip pagrindinio poliravimo metodo gaminant drožles.

Kokie yra plokštelių poliravimo būdai?

Poliravimo procesus galima suskirstyti į tris pagrindines kategorijas pagal poliravimo skysčio ir silicio plokštelės paviršiaus sąveikos principus:

1. Mechaninis poliravimo būdas:
Mechaninis poliravimas pašalina poliruoto paviršiaus išsikišimus per pjovimą ir plastines deformacijas, kad paviršius būtų lygus. Įprasti įrankiai yra alyvos akmenys, vilnos diskai ir švitrinis popierius, daugiausia valdomas rankomis. Specialiose dalyse, pavyzdžiui, besisukančių korpusų paviršiuose, gali būti naudojami patefai ir kiti pagalbiniai įrankiai. Paviršiams, kuriems keliami aukšti kokybės reikalavimai, gali būti naudojami itin smulkūs poliravimo metodai. Itin smulkiai poliruojant naudojami specialiai pagaminti abrazyviniai įrankiai, kurie abrazyvo turinčiame poliravimo skystyje stipriai prispaudžiami prie ruošinio paviršiaus ir sukasi dideliu greičiu. Šiuo metodu galima pasiekti Ra0,008 μm paviršiaus šiurkštumą, didžiausią tarp visų poliravimo būdų. Šis metodas dažniausiai naudojamas optinių lęšių formoms.

2. Cheminio poliravimo metodas:
Cheminis poliravimas apima pirmenybinį medžiagos paviršiaus mikroiškyšų ištirpinimą cheminėje terpėje, todėl paviršius yra lygus. Pagrindiniai šio metodo privalumai yra sudėtingos įrangos poreikio nebuvimas, galimybė poliruoti sudėtingos formos ruošinius ir galimybė vienu metu labai efektyviai poliruoti daug ruošinių. Pagrindinė cheminio poliravimo problema yra poliravimo skysčio formulė. Cheminiu poliravimu pasiekiamas paviršiaus šiurkštumas paprastai yra keliasdešimt mikrometrų.

3. Cheminio mechaninio poliravimo (CMP) metodas:
Kiekvienas iš pirmųjų dviejų poliravimo būdų turi savo unikalių privalumų. Derinant šiuos du metodus, proceso metu galima pasiekti vienas kitą papildančių efektų. Cheminis mechaninis poliravimas sujungia mechaninės trinties ir cheminės korozijos procesus. CMP metu poliravimo skystyje esantys cheminiai reagentai oksiduoja poliruotą pagrindo medžiagą, sudarydami minkštą oksido sluoksnį. Tada šis oksido sluoksnis pašalinamas naudojant mechaninę trintį. Kartojant šį oksidacijos ir mechaninio pašalinimo procesą, pasiekiamas efektyvus poliravimas.

Dabartiniai cheminio mechaninio poliravimo (CMP) iššūkiai ir problemos:

CMP susiduria su keliais iššūkiais ir problemomis technologijų, ekonomikos ir aplinkos tvarumo srityse:

1) Proceso nuoseklumas: pasiekti aukštą CMP proceso nuoseklumą išlieka sudėtinga. Netgi toje pačioje gamybos linijoje nedideli proceso parametrų skirtumai tarp skirtingų partijų ar įrangos gali turėti įtakos galutinio produkto konsistencijai.

2) Pritaikymas naujoms medžiagoms: Atsiradus naujoms medžiagoms, CMP technologija turi prisitaikyti prie jų savybių. Kai kurios pažangios medžiagos gali būti nesuderinamos su tradiciniais CMP procesais, todėl reikia sukurti labiau pritaikomus poliravimo skysčius ir abrazyvus.

3) Dydžio efektai: kadangi puslaidininkinio įrenginio matmenys ir toliau mažėja, dėl dydžio efektų kylančios problemos tampa vis svarbesnės. Mažesniems matmenims reikalingas didesnis paviršiaus lygumas, todėl reikalingi tikslesni CMP procesai.

4) Medžiagos pašalinimo greičio valdymas: kai kuriais atvejais labai svarbu tiksliai kontroliuoti skirtingų medžiagų pašalinimo greitį. Norint gaminti didelio našumo įrenginius, būtina užtikrinti nuoseklų pašalinimo greitį įvairiuose sluoksniuose CMP metu.

5) Nekenksmingas aplinkai: CMP naudojamuose poliravimo skysčiuose ir abrazyvuose gali būti aplinkai kenksmingų komponentų. Aplinkai nekenksmingų ir tvaresnių CMP procesų ir medžiagų tyrimai ir plėtra yra svarbūs iššūkiai.

6) Intelektas ir automatizavimas: Nors CMP sistemų intelekto ir automatizavimo lygis palaipsniui gerėja, jos vis tiek turi susidoroti su sudėtingomis ir kintančiomis gamybos aplinkomis. Aukštesnio lygio automatizavimas ir pažangi stebėsena siekiant pagerinti gamybos efektyvumą yra iššūkis, kurį reikia spręsti.

7) Sąnaudų kontrolė: CMP reikalauja didelių įrangos ir medžiagų sąnaudų. Gamintojai turi pagerinti procesų našumą, siekdami sumažinti gamybos sąnaudas, kad išlaikytų rinkos konkurencingumą.