Որո՞նք են վաֆլի փայլեցման մեթոդները:

Չիպի ստեղծման հետ կապված բոլոր գործընթացներից վերջնական ճակատագիրըվաֆլիայն պետք է կտրվի առանձին ձագերի մեջ և փաթեթավորվի փոքր, փակ տուփերում, որոնց վրա բաց կլինեն միայն մի քանի քորոցներ: Չիպը կգնահատվի իր շեմի, դիմադրության, հոսանքի և լարման արժեքների հիման վրա, բայց ոչ ոք չի հաշվի առնի դրա տեսքը: Արտադրական գործընթացի ընթացքում մենք բազմիցս փայլեցնում ենք վաֆլի՝ անհրաժեշտ հարթեցման հասնելու համար, հատկապես ֆոտոլիտոգրաֆիայի յուրաքանչյուր քայլի համար: Այնվաֆլիմակերեսը պետք է չափազանց հարթ լինի, քանի որ չիպերի արտադրության գործընթացը փոքրանում է, ֆոտոլիտոգրաֆիայի մեքենայի ոսպնյակը պետք է հասնի նանոմետրի մասշտաբի լուծաչափին՝ մեծացնելով ոսպնյակի թվային բացվածքը (NA): Այնուամենայնիվ, սա միաժամանակ նվազեցնում է կենտրոնացման խորությունը (DoF): Ֆոկուսի խորությունը վերաբերում է այն խորությանը, որի ներսում օպտիկական համակարգը կարող է պահպանել կենտրոնացումը: Ապահովելու համար, որ ֆոտոլիտոգրաֆիայի պատկերը մնում է հստակ և ուշադրության կենտրոնում, մակերեսային տատանումներըվաֆլիպետք է ընկնի ուշադրության կենտրոնում:

Պարզ ասած, ֆոտոլիտոգրաֆիայի մեքենան զոհաբերում է կենտրոնացման ունակությունը՝ բարելավելու պատկերների ճշգրտությունը: Օրինակ, նոր սերնդի EUV ֆոտոլիտոգրաֆիայի մեքենաներն ունեն 0,55 թվային բացվածք, սակայն ֆոկուսի ուղղահայաց խորությունը կազմում է ընդամենը 45 նանոմետր՝ ֆոտոլիտոգրաֆիայի ընթացքում նույնիսկ ավելի փոքր օպտիմալ պատկերի տիրույթով: Եթեվաֆլիհարթ չէ, ունի անհավասար հաստություն կամ մակերևույթի ալիքներ, այն խնդիրներ կառաջացնի ֆոտոլիտոգրաֆիայի ընթացքում բարձր և ցածր կետերում:

Ֆոտոլիտոգրաֆիան միակ գործընթացը չէ, որը պահանջում է սահունվաֆլիմակերեսը. Չիպերի արտադրության շատ այլ գործընթացներ նույնպես պահանջում են վաֆլի փայլեցում: Օրինակ, թաց փորագրումից հետո անհրաժեշտ է փայլեցնել կոպիտ մակերեսը հարթելու համար հետագա ծածկույթի և նստվածքի համար: Մակերևութային խրամուղու մեկուսացումից հետո (STI), փայլեցում է պահանջվում սիլիցիումի երկօքսիդի ավելցուկը հարթելու և խրամուղու լցոնումը ավարտելու համար: Մետաղական նստվածքից հետո անհրաժեշտ է փայլեցում, որպեսզի հեռացնեն ավելորդ մետաղական շերտերը և կանխեն սարքի կարճ միացումները:

Հետևաբար, չիպի ծնունդը ներառում է փայլեցման բազմաթիվ քայլեր՝ վաֆլի կոշտությունը և մակերեսի տատանումները նվազեցնելու և մակերեսից ավելորդ նյութը հեռացնելու համար: Բացի այդ, մակերևույթի թերությունները, որոնք առաջացել են վաֆլի վրա տարբեր գործընթացների հետ կապված խնդիրներից, հաճախ երևում են միայն փայլեցման յուրաքանչյուր քայլից հետո: Այսպիսով, փայլեցման համար պատասխանատու ինժեներները զգալի պատասխանատվություն են կրում: Նրանք հիմնական դեմքերն են չիպերի արտադրության գործընթացում և հաճախ մեղադրում են արտադրական հանդիպումներում: Նրանք պետք է հմուտ լինեն ինչպես թաց փորագրման, այնպես էլ ֆիզիկական արդյունքի մեջ, որպես չիպերի արտադրության հիմնական փայլեցման տեխնիկա:

Որո՞նք են վաֆլի փայլեցման մեթոդները:

Փայլեցման գործընթացները կարելի է դասակարգել երեք հիմնական կատեգորիաների՝ հիմնված փայլեցնող հեղուկի և սիլիկոնային վաֆլի մակերեսի փոխազդեցության սկզբունքների վրա.

1. Մեխանիկական փայլեցման մեթոդ.
Մեխանիկական փայլեցումը հեռացնում է փայլեցված մակերեսի ելուստները կտրման և պլաստիկ դեֆորմացիայի միջոցով՝ հարթ մակերես ստանալու համար: Ընդհանուր գործիքները ներառում են նավթաքարեր, բրդյա անիվներ և հղկաթղթեր, որոնք հիմնականում գործում են ձեռքով: Հատուկ մասեր, ինչպիսիք են պտտվող մարմինների մակերեսները, կարող են օգտագործել պտտվող սեղաններ և այլ օժանդակ գործիքներ: Բարձր որակի պահանջներ ունեցող մակերեսների համար կարող են կիրառվել գերնուրբ փայլեցման մեթոդներ: Գեր նուրբ փայլեցման համար օգտագործվում են հատուկ պատրաստված հղկող գործիքներ, որոնք հղկանյութ պարունակող փայլեցնող հեղուկի մեջ սերտորեն սեղմվում են աշխատանքային մասի մակերեսին և պտտվում բարձր արագությամբ: Այս տեխնիկան կարող է հասնել մակերևույթի կոշտության Ra0.008 μm, որն ամենաբարձրն է փայլեցման բոլոր մեթոդների մեջ: Այս մեթոդը սովորաբար օգտագործվում է օպտիկական ոսպնյակների կաղապարների համար:

2. Քիմիական փայլեցման մեթոդ.
Քիմիական փայլեցումը ներառում է նյութի մակերեսի վրա միկրո ելուստների արտոնյալ տարրալուծումը քիմիական միջավայրում, որի արդյունքում ստացվում է հարթ մակերես: Այս մեթոդի հիմնական առավելություններն են բարդ սարքավորումների կարիքի բացակայությունը, բարդ ձևի մշակման մասերը փայլեցնելու ունակությունը և բազմաթիվ աշխատանքային մասերը միաժամանակ փայլեցնելու ունակությունը բարձր արդյունավետությամբ: Քիմիական փայլեցման հիմնական խնդիրը փայլեցնող հեղուկի ձևավորումն է: Քիմիական փայլեցման արդյունքում ձեռք բերված մակերեսի կոշտությունը սովորաբար մի քանի տասնյակ միկրոմետր է:

3. Քիմիական մեխանիկական փայլեցման (CMP) մեթոդ.
Հղկման առաջին երկու մեթոդներից յուրաքանչյուրն ունի իր յուրահատուկ առավելությունները: Այս երկու մեթոդների համադրումը կարող է հասնել լրացուցիչ ազդեցությունների գործընթացում: Քիմիական մեխանիկական փայլեցումը համատեղում է մեխանիկական շփման և քիմիական կոռոզիայի գործընթացները: CMP-ի ժամանակ փայլեցնող հեղուկի քիմիական ռեակտիվները օքսիդացնում են հղկված ենթաշերտի նյութը՝ ձևավորելով փափուկ օքսիդային շերտ: Այնուհետև այս օքսիդային շերտը հեռացվում է մեխանիկական շփման միջոցով: Այս օքսիդացման և մեխանիկական հեռացման գործընթացը կրկնելով՝ հասնում է արդյունավետ փայլեցման:

Քիմիական մեխանիկական փայլեցման (CMP) ընթացիկ մարտահրավերներն ու խնդիրները.

CMP-ն բախվում է մի քանի մարտահրավերների և խնդիրների տեխնոլոգիայի, տնտեսագիտության և շրջակա միջավայրի կայունության ոլորտներում.

1) Գործընթացի հետևողականություն. ՊԿՊ գործընթացում բարձր հետևողականության հասնելը մնում է մարտահրավեր: Նույնիսկ նույն արտադրական գծում, գործընթացի պարամետրերի աննշան տատանումները տարբեր խմբաքանակների կամ սարքավորումների միջև կարող են ազդել վերջնական արտադրանքի հետևողականության վրա:

2) Հարմարվողականություն նոր նյութերին. Քանի որ նոր նյութերը շարունակում են առաջանալ, CMP տեխնոլոգիան պետք է հարմարվի դրանց բնութագրերին: Որոշ առաջադեմ նյութեր կարող են անհամատեղելի լինել ավանդական CMP գործընթացների հետ, որոնք պահանջում են ավելի հարմարվող փայլեցնող հեղուկների և հղկող նյութերի մշակում:

3) Չափի էֆեկտներ. Քանի որ կիսահաղորդչային սարքի չափերը շարունակում են փոքրանալ, չափի էֆեկտների պատճառով առաջացած խնդիրները դառնում են ավելի էական: Փոքր չափերը պահանջում են ավելի բարձր մակերեսային հարթություն, ինչը պահանջում է ավելի ճշգրիտ CMP գործընթացներ:

4) Նյութերի հեռացման արագության վերահսկում. որոշ ծրագրերում կարևոր է տարբեր նյութերի համար նյութերի հեռացման արագության ճշգրիտ վերահսկումը: CMP-ի ընթացքում տարբեր շերտերի հեռացման հետևողական արագության ապահովումը կարևոր է բարձր արդյունավետության սարքերի արտադրության համար:

5) Բնապահպանական բարեկամականություն. CMP-ում օգտագործվող փայլեցնող հեղուկները և հղկող նյութերը կարող են պարունակել էկոլոգիապես վնասակար բաղադրիչներ: Էկոլոգիապես մաքուր և կայուն ՊԿՊ գործընթացների և նյութերի հետազոտությունն ու մշակումը կարևոր մարտահրավերներ են:

6) Հետախուզություն և ավտոմատացում. Չնայած CMP համակարգերի հետախուզության և ավտոմատացման մակարդակը աստիճանաբար բարելավվում է, դրանք դեռ պետք է հաղթահարեն բարդ և փոփոխական արտադրական միջավայրերը: Արտադրության արդյունավետությունը բարելավելու համար ավտոմատացման և խելացի մոնիտորինգի ավելի բարձր մակարդակների հասնելը մարտահրավեր է, որը պետք է լուծվի:

7) Ծախսերի վերահսկում. CMP-ն ներառում է սարքավորումների և նյութերի բարձր ծախսեր: Արտադրողները պետք է բարելավեն գործընթացի արդյունավետությունը՝ միաժամանակ ձգտելով նվազեցնել արտադրության ծախսերը՝ շուկայական մրցունակությունը պահպանելու համար: