वेफर पॉलिशिंगसाठी कोणत्या पद्धती आहेत?

चिप तयार करण्यात गुंतलेल्या सर्व प्रक्रियेपैकी, अंतिम नशीबवेफरवैयक्तिक डाईजमध्ये कापून लहान, बंद बॉक्समध्ये पॅक करावे ज्यामध्ये फक्त काही पिन उघडल्या जातात. चिपचे थ्रेशोल्ड, प्रतिकार, वर्तमान आणि व्होल्टेज मूल्यांवर आधारित मूल्यमापन केले जाईल, परंतु कोणीही त्याचे स्वरूप विचारात घेणार नाही. मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेदरम्यान, आम्ही आवश्यक प्लानरायझेशन साध्य करण्यासाठी, विशेषत: प्रत्येक फोटोलिथोग्राफी चरणासाठी वेफरला वारंवार पॉलिश करतो. दवेफरपृष्ठभाग अत्यंत सपाट असणे आवश्यक आहे कारण, चिप निर्मिती प्रक्रिया आकुंचन पावत असताना, फोटोलिथोग्राफी मशीनच्या लेन्सला लेन्सचे संख्यात्मक छिद्र (NA) वाढवून नॅनोमीटर-स्केल रिझोल्यूशन प्राप्त करणे आवश्यक आहे. तथापि, हे एकाच वेळी फोकसची खोली (DoF) कमी करते. फोकसची खोली म्हणजे ज्या खोलीत ऑप्टिकल सिस्टम फोकस राखू शकते. फोटोलिथोग्राफी प्रतिमा स्पष्ट आणि फोकसमध्ये राहते याची खात्री करण्यासाठी, पृष्ठभागावरील भिन्नतावेफरफोकसच्या खोलीत येणे आवश्यक आहे.

सोप्या भाषेत, फोटोलिथोग्राफी मशीन इमेजिंग अचूकता सुधारण्यासाठी फोकस करण्याच्या क्षमतेचा त्याग करते. उदाहरणार्थ, नवीन पिढीच्या EUV फोटोलिथोग्राफी मशीन्समध्ये 0.55 चे अंकीय छिद्र आहे, परंतु फोकसची अनुलंब खोली केवळ 45 नॅनोमीटर आहे, फोटोलिथोग्राफी दरम्यान अगदी लहान इष्टतम इमेजिंग श्रेणीसह. जर दवेफरसपाट नाही, असमान जाडी आहे, किंवा पृष्ठभाग undulations आहे, उच्च आणि निम्न बिंदूंवर फोटोलिथोग्राफी दरम्यान समस्या निर्माण करेल.

फोटोलिथोग्राफी ही एकमेव प्रक्रिया नाही ज्यासाठी गुळगुळीत आवश्यक आहेवेफरपृष्ठभाग इतर अनेक चिप उत्पादन प्रक्रियेतही वेफर पॉलिशिंग आवश्यक असते. उदाहरणार्थ, ओले कोरीव काम केल्यानंतर, त्यानंतरच्या कोटिंग आणि डिपॉझिशनसाठी खडबडीत पृष्ठभाग गुळगुळीत करण्यासाठी पॉलिशिंग आवश्यक आहे. उथळ ट्रेंच आयसोलेशन (STI) नंतर, अतिरिक्त सिलिकॉन डायऑक्साइड गुळगुळीत करण्यासाठी आणि खंदक भरणे पूर्ण करण्यासाठी पॉलिशिंग आवश्यक आहे. मेटल डिपॉझिशननंतर, अतिरिक्त धातूचे स्तर काढून टाकण्यासाठी आणि डिव्हाइस शॉर्ट सर्किट टाळण्यासाठी पॉलिशिंग आवश्यक आहे.

म्हणून, चिपच्या जन्मामध्ये वेफरचा खडबडीतपणा आणि पृष्ठभागावरील फरक कमी करण्यासाठी आणि पृष्ठभागावरील अतिरिक्त सामग्री काढून टाकण्यासाठी अनेक पॉलिशिंग चरणांचा समावेश होतो. याव्यतिरिक्त, वेफरवरील विविध प्रक्रियेच्या समस्यांमुळे होणारे पृष्ठभाग दोष बऱ्याचदा प्रत्येक पॉलिशिंग चरणानंतरच स्पष्ट होतात. अशा प्रकारे, पॉलिशिंगसाठी जबाबदार अभियंते महत्त्वपूर्ण जबाबदारी घेतात. ते चिप उत्पादन प्रक्रियेतील मध्यवर्ती व्यक्ती आहेत आणि अनेकदा उत्पादन बैठकांमध्ये दोष सहन करतात. चिप उत्पादनातील मुख्य पॉलिशिंग तंत्र म्हणून ते ओले नक्षीकाम आणि भौतिक उत्पादन या दोन्हीमध्ये निपुण असले पाहिजेत.

वेफर पॉलिशिंग पद्धती काय आहेत?

पॉलिशिंग लिक्विड आणि सिलिकॉन वेफर पृष्ठभाग यांच्यातील परस्परसंवाद तत्त्वांवर आधारित पॉलिशिंग प्रक्रियेचे तीन प्रमुख श्रेणींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते:

1. यांत्रिक पॉलिशिंग पद्धत:
यांत्रिक पॉलिशिंग एक गुळगुळीत पृष्ठभाग मिळविण्यासाठी कटिंग आणि प्लास्टिकच्या विकृतीद्वारे पॉलिश केलेल्या पृष्ठभागाचे प्रोट्र्यूशन काढून टाकते. सामान्य साधनांमध्ये तेलाचे दगड, लोकरीची चाके आणि सँडपेपर यांचा समावेश होतो, जे प्रामुख्याने हाताने चालवले जातात. विशेष भाग, जसे की फिरत्या शरीराच्या पृष्ठभागावर, टर्नटेबल्स आणि इतर सहाय्यक साधने वापरू शकतात. उच्च-गुणवत्तेच्या आवश्यकता असलेल्या पृष्ठभागांसाठी, सुपर-फाईन पॉलिशिंग पद्धती वापरल्या जाऊ शकतात. सुपर-फाईन पॉलिशिंगमध्ये खास बनवलेल्या ॲब्रेसिव्ह टूल्सचा वापर केला जातो, जे अपघर्षक-युक्त पॉलिशिंग लिक्विडमध्ये वर्कपीसच्या पृष्ठभागावर घट्ट दाबले जातात आणि उच्च वेगाने फिरवले जातात. हे तंत्र Ra0.008μm ची पृष्ठभागाची उग्रता प्राप्त करू शकते, सर्व पॉलिशिंग पद्धतींमध्ये सर्वाधिक आहे. ही पद्धत सामान्यतः ऑप्टिकल लेन्स मोल्डसाठी वापरली जाते.

2. रासायनिक पॉलिशिंग पद्धत:
रासायनिक पॉलिशिंगमध्ये सामग्रीच्या पृष्ठभागावरील सूक्ष्म-प्रोट्र्यूशन्सचे रासायनिक माध्यमात प्राधान्याने विघटन होते, परिणामी पृष्ठभाग गुळगुळीत होते. या पद्धतीचे मुख्य फायदे म्हणजे जटिल उपकरणांची गरज नसणे, जटिल आकाराच्या वर्कपीस पॉलिश करण्याची क्षमता आणि उच्च कार्यक्षमतेसह एकाच वेळी अनेक वर्कपीस पॉलिश करण्याची क्षमता. रासायनिक पॉलिशिंगचा मुख्य मुद्दा म्हणजे पॉलिशिंग द्रव तयार करणे. रासायनिक पॉलिशिंगद्वारे पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा सामान्यत: अनेक दहा मायक्रोमीटर असतो.

3. केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (CMP) पद्धत:
पहिल्या दोन पॉलिशिंग पद्धतींपैकी प्रत्येकाचे वेगळे फायदे आहेत. या दोन पद्धती एकत्र केल्याने प्रक्रियेत पूरक परिणाम मिळू शकतात. रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग यांत्रिक घर्षण आणि रासायनिक गंज प्रक्रिया एकत्र करते. सीएमपी दरम्यान, पॉलिशिंग लिक्विडमधील रासायनिक अभिकर्मक पॉलिश सब्सट्रेट सामग्रीचे ऑक्सिडाइझ करतात, एक मऊ ऑक्साईड थर तयार करतात. हा ऑक्साईड थर नंतर यांत्रिक घर्षणाद्वारे काढून टाकला जातो. या ऑक्सिडेशन आणि यांत्रिक काढण्याच्या प्रक्रियेची पुनरावृत्ती केल्याने प्रभावी पॉलिशिंग प्राप्त होते.

केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (CMP) मधील सध्याची आव्हाने आणि समस्या:

सीएमपीला तंत्रज्ञान, अर्थशास्त्र आणि पर्यावरणीय स्थिरता या क्षेत्रातील अनेक आव्हाने आणि समस्यांचा सामना करावा लागतो:

1) प्रक्रिया सुसंगतता: CMP प्रक्रियेत उच्च सातत्य प्राप्त करणे आव्हानात्मक आहे. एकाच उत्पादन रेषेतही, भिन्न बॅच किंवा उपकरणांमधील प्रक्रिया पॅरामीटर्समधील किरकोळ फरक अंतिम उत्पादनाच्या सुसंगततेवर परिणाम करू शकतात.

2) नवीन सामग्रीशी जुळवून घेण्याची क्षमता: नवीन सामग्रीचा उदय होत असताना, CMP तंत्रज्ञानाने त्यांच्या वैशिष्ट्यांशी जुळवून घेतले पाहिजे. काही प्रगत साहित्य पारंपारिक CMP प्रक्रियेशी सुसंगत नसू शकतात, ज्यासाठी अधिक अनुकूल पॉलिशिंग लिक्विड्स आणि ॲब्रेसिव्हज विकसित करणे आवश्यक आहे.

3) आकार प्रभाव: सेमीकंडक्टर उपकरणाची परिमाणे सतत कमी होत असताना, आकाराच्या प्रभावांमुळे उद्भवलेल्या समस्या अधिक लक्षणीय होतात. लहान आकारमानांना अधिक तंतोतंत CMP प्रक्रिया आवश्यक असलेल्या पृष्ठभागाच्या सपाटपणाची आवश्यकता असते.

४) मटेरिअल रिमूव्हल रेट कंट्रोल: काही ऍप्लिकेशन्समध्ये, वेगवेगळ्या मटेरियलसाठी मटेरियल रिमूव्हल रेटचे तंतोतंत नियंत्रण महत्त्वाचे असते. उच्च-कार्यक्षमता उपकरणांच्या निर्मितीसाठी CMP दरम्यान विविध स्तरांवर सातत्यपूर्ण काढण्याचे दर सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे.

5) पर्यावरण मित्रत्व: CMP मध्ये वापरल्या जाणाऱ्या पॉलिशिंग लिक्विड्स आणि ऍब्रेसिव्हमध्ये पर्यावरणास हानिकारक घटक असू शकतात. अधिक पर्यावरणपूरक आणि टिकाऊ सीएमपी प्रक्रिया आणि सामग्रीचे संशोधन आणि विकास ही महत्त्वाची आव्हाने आहेत.

6) बुद्धिमत्ता आणि ऑटोमेशन: CMP प्रणालीची बुद्धिमत्ता आणि ऑटोमेशन पातळी हळूहळू सुधारत असताना, तरीही त्यांनी जटिल आणि परिवर्तनीय उत्पादन वातावरणाचा सामना केला पाहिजे. उत्पादन कार्यक्षमतेत सुधारणा करण्यासाठी उच्च स्तरावरील ऑटोमेशन आणि बुद्धिमान मॉनिटरिंग हे एक आव्हान आहे ज्याचे निराकरण करणे आवश्यक आहे.

7) खर्च नियंत्रण: CMP मध्ये उच्च उपकरणे आणि साहित्याचा खर्च समाविष्ट असतो. बाजारातील स्पर्धात्मकता टिकवून ठेवण्यासाठी उत्पादन खर्च कमी करण्याचा प्रयत्न करताना उत्पादकांनी प्रक्रियेची कार्यक्षमता सुधारणे आवश्यक आहे.