Nga të gjitha proceset e përfshira në krijimin e një çipi, fati përfundimtar imeshëduhet të pritet në kokrra individuale dhe të paketohet në kuti të vogla, të mbyllura me vetëm disa kunja të ekspozuara. Çipi do të vlerësohet bazuar në vlerat e pragut, rezistencës, rrymës dhe tensionit, por askush nuk do të marrë parasysh pamjen e tij. Gjatë procesit të prodhimit, ne lustrojmë në mënyrë të përsëritur vaferin për të arritur planarizimin e nevojshëm, veçanërisht për çdo hap fotolitografik. Tëmeshësipërfaqja duhet të jetë jashtëzakonisht e sheshtë sepse, ndërsa procesi i prodhimit të çipit tkurret, thjerrëzat e makinës fotolitografike duhet të arrijnë rezolucionin në shkallë nanometër duke rritur hapjen numerike (NA) të thjerrëzës. Megjithatë, kjo në të njëjtën kohë zvogëlon thellësinë e fokusit (DoF). Thellësia e fokusit i referohet thellësisë brenda së cilës sistemi optik mund të ruajë fokusin. Për të siguruar që imazhi i fotolitografisë të mbetet i qartë dhe në fokus, variacionet sipërfaqësore tëmeshëduhet të bien në thellësinë e fokusit.
Me fjalë të thjeshta, makina fotolitografike sakrifikon aftësinë e fokusimit për të përmirësuar saktësinë e imazhit. Për shembull, makinat e gjeneratës së re të fotolitografisë EUV kanë një hapje numerike prej 0,55, por thellësia vertikale e fokusit është vetëm 45 nanometra, me një gamë imazhi optimal edhe më të vogël gjatë fotolitografisë. Nësemeshënuk është e sheshtë, ka trashësi të pabarabartë ose valëzime sipërfaqësore, do të shkaktojë probleme gjatë fotolitografisë në pikat e larta dhe të ulëta.
Fotolitografia nuk është i vetmi proces që kërkon një qetësimeshësipërfaqe. Shumë procese të tjera të prodhimit të çipave kërkojnë gjithashtu lustrim me vaferë. Për shembull, pas gdhendjes së lagësht, nevojitet lustrim për të lëmuar sipërfaqen e ashpër për veshjen dhe depozitimin e mëvonshëm. Pas izolimit të cekët të kanalit (STI), kërkohet lustrim për të zbutur dioksidin e tepërt të silikonit dhe për të përfunduar mbushjen e kanalit. Pas depozitimit të metalit, lustrimi është i nevojshëm për të hequr shtresat e tepërta metalike dhe për të parandaluar qarkun e shkurtër të pajisjes.
Prandaj, lindja e një çipi përfshin hapa të shumtë lustrimi për të reduktuar vrazhdësinë e vaferës dhe variacionet e sipërfaqes dhe për të hequr materialin e tepërt nga sipërfaqja. Për më tepër, defektet sipërfaqësore të shkaktuara nga probleme të ndryshme të procesit në vafer shpesh bëhen të dukshme vetëm pas çdo hapi lustrimi. Kështu, inxhinierët përgjegjës për lustrimin mbajnë përgjegjësi të konsiderueshme. Ata janë figurat qendrore në procesin e prodhimit të çipave dhe shpesh mbajnë fajin në takimet e prodhimit. Ata duhet të jenë të aftë si në gdhendjen e lagësht ashtu edhe në prodhimin fizik, si teknikat kryesore të lustrimit në prodhimin e çipave.
Cilat janë metodat e lustrimit të vaferës?
Proceset e lustrimit mund të klasifikohen në tre kategori kryesore bazuar në parimet e ndërveprimit midis lëngut lustrues dhe sipërfaqes së vaferës së silikonit:
1. Metoda e lustrimit mekanik:
Lustrim mekanik heq zgjatjet e sipërfaqes së lëmuar përmes prerjes dhe deformimit plastik për të arritur një sipërfaqe të lëmuar. Mjetet e zakonshme përfshijnë gurë vaji, rrota leshi dhe letër zmerile, kryesisht të operuara me dorë. Pjesë të veçanta, të tilla si sipërfaqet e trupave rrotullues, mund të përdorin tavolina rrotulluese dhe mjete të tjera ndihmëse. Për sipërfaqet me kërkesa për cilësi të lartë, mund të përdoren metoda lustrimi super të imta. Lustrim super i imët përdor vegla gërryese të prodhuara posaçërisht, të cilat, në një lëng lustrues që përmban gërryes, shtypen fort në sipërfaqen e pjesës së punës dhe rrotullohen me shpejtësi të lartë. Kjo teknikë mund të arrijë një vrazhdësi të sipërfaqes prej Ra0,008μm, më e larta nga të gjitha metodat e lustrimit. Kjo metodë përdoret zakonisht për kallëpet e lenteve optike.
2. Metoda e lustrimit kimik:
Lustrim kimik përfshin shpërbërjen preferenciale të mikro-daljeve në sipërfaqen e materialit në një mjedis kimik, duke rezultuar në një sipërfaqe të lëmuar. Përparësitë kryesore të kësaj metode janë mungesa e nevojës për pajisje komplekse, aftësia për të lustruar pjesët e punës në formë komplekse dhe aftësia për të lustruar shumë pjesë të punës në të njëjtën kohë me efikasitet të lartë. Çështja kryesore e lustrimit kimik është formulimi i lëngut lustrues. Vrazhdësia e sipërfaqes e arritur nga lustrimi kimik është zakonisht disa dhjetëra mikrometra.
3. Metoda e lustrimit mekanik kimik (CMP):
Secila nga dy metodat e para të lustrimit ka avantazhet e veta unike. Kombinimi i këtyre dy metodave mund të arrijë efekte plotësuese në proces. Lustrim mekanik kimik kombinon proceset e fërkimit mekanik dhe korrozionit kimik. Gjatë CMP, reagentët kimikë në lëngun lustrues oksidojnë materialin e lëmuar të substratit, duke formuar një shtresë të butë oksidi. Kjo shtresë oksidi hiqet më pas përmes fërkimit mekanik. Përsëritja e këtij procesi oksidimi dhe heqjeje mekanike arrin lustrim efektiv.
Sfidat dhe çështjet aktuale në lustrimin mekanik kimik (CMP):
CMP përballet me disa sfida dhe çështje në fushat e teknologjisë, ekonomisë dhe qëndrueshmërisë mjedisore:
1) Konsistenca e procesit: Arritja e qëndrueshmërisë së lartë në procesin e CMP-së mbetet sfiduese. Edhe brenda së njëjtës linjë prodhimi, ndryshime të vogla në parametrat e procesit midis grupeve ose pajisjeve të ndryshme mund të ndikojnë në qëndrueshmërinë e produktit përfundimtar.
2) Përshtatshmëria ndaj materialeve të reja: Ndërsa materialet e reja vazhdojnë të shfaqen, teknologjia CMP duhet të përshtatet me karakteristikat e tyre. Disa materiale të avancuara mund të mos jenë të pajtueshme me proceset tradicionale CMP, duke kërkuar zhvillimin e lëngjeve lustruese dhe gërryesve më të adaptueshëm.
3) Efektet e madhësisë: Ndërsa dimensionet e pajisjes gjysmëpërçuese vazhdojnë të tkurren, problemet e shkaktuara nga efektet e madhësisë bëhen më të rëndësishme. Dimensionet më të vogla kërkojnë një nivel më të lartë të sipërfaqes, duke kërkuar procese më të sakta CMP.
4) Kontrolli i shkallës së heqjes së materialit: Në disa aplikacione, kontrolli i saktë i shkallës së heqjes së materialit për materiale të ndryshme është thelbësor. Sigurimi i niveleve të qëndrueshme të heqjes nëpër shtresa të ndryshme gjatë CMP është thelbësor për prodhimin e pajisjeve me performancë të lartë.
5) Miqësia ndaj mjedisit: Lëngjet lustruese dhe gërryesit e përdorur në CMP mund të përmbajnë përbërës të dëmshëm për mjedisin. Kërkimi dhe zhvillimi i proceseve dhe materialeve CMP më miqësore me mjedisin dhe të qëndrueshme janë sfida të rëndësishme.
6) Inteligjenca dhe Automatizimi: Ndërsa niveli i inteligjencës dhe automatizimit të sistemeve CMP po përmirësohet gradualisht, ato duhet të përballen ende me mjedise komplekse dhe të ndryshueshme prodhimi. Arritja e niveleve më të larta të automatizimit dhe monitorimit inteligjent për të përmirësuar efikasitetin e prodhimit është një sfidë që duhet adresuar.
7) Kontrolli i kostos: CMP përfshin kosto të larta të pajisjeve dhe materialeve. Prodhuesit duhet të përmirësojnë performancën e procesit ndërsa përpiqen të reduktojnë kostot e prodhimit për të ruajtur konkurrencën e tregut.
Koha e postimit: Qershor-05-2024