വേഫർ പോളിഷിംഗിനുള്ള രീതികൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

ഒരു ചിപ്പ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന എല്ലാ പ്രക്രിയകളിലും, അന്തിമ വിധിവേഫർവ്യക്തിഗത ഡൈകളാക്കി മുറിച്ച് ചെറിയ, അടച്ച ബോക്സുകളിൽ കുറച്ച് പിന്നുകൾ മാത്രം തുറന്നിടണം. ചിപ്പ് അതിൻ്റെ പരിധി, പ്രതിരോധം, കറൻ്റ്, വോൾട്ടേജ് മൂല്യങ്ങൾ എന്നിവയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി വിലയിരുത്തും, എന്നാൽ ആരും അതിൻ്റെ രൂപം പരിഗണിക്കില്ല. നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ, ആവശ്യമായ പ്ലാനറൈസേഷൻ നേടുന്നതിന്, പ്രത്യേകിച്ച് ഓരോ ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി ഘട്ടത്തിനും ഞങ്ങൾ വേഫർ ആവർത്തിച്ച് പോളിഷ് ചെയ്യുന്നു. ദിവേഫർഉപരിതലം പരന്നതായിരിക്കണം, കാരണം ചിപ്പ് നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ ചുരുങ്ങുമ്പോൾ, ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി മെഷീൻ്റെ ലെൻസ് ലെൻസിൻ്റെ സംഖ്യാ അപ്പർച്ചർ (NA) വർദ്ധിപ്പിച്ച് നാനോമീറ്റർ സ്കെയിൽ റെസലൂഷൻ നേടേണ്ടതുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഇത് ഒരേസമയം ഫോക്കസ് ഡെപ്ത് (DoF) കുറയ്ക്കുന്നു. ഫോക്കസിൻ്റെ ആഴം എന്നത് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിന് ഫോക്കസ് നിലനിർത്താൻ കഴിയുന്ന ആഴത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി ചിത്രം വ്യക്തവും ഫോക്കസിലും തുടരുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ, ഇതിൻ്റെ ഉപരിതല വ്യതിയാനങ്ങൾവേഫർഫോക്കസിൻ്റെ ആഴത്തിൽ വീഴണം.

ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി മെഷീൻ ഇമേജിംഗ് പ്രിസിഷൻ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഫോക്കസിംഗ് കഴിവ് ത്യജിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, പുതിയ തലമുറ EUV ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി മെഷീനുകൾക്ക് 0.55 സംഖ്യാ അപ്പെർച്ചർ ഉണ്ട്, എന്നാൽ ഫോക്കസിൻ്റെ ലംബമായ ഡെപ്ത് 45 നാനോമീറ്റർ മാത്രമാണ്, ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി സമയത്ത് ഇതിലും ചെറിയ ഒപ്റ്റിമൽ ഇമേജിംഗ് റേഞ്ച്. എങ്കിൽവേഫർപരന്നതല്ല, അസമമായ കനം, അല്ലെങ്കിൽ ഉപരിതല അലങ്കോലങ്ങൾ എന്നിവയുണ്ട്, ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി സമയത്ത് ഉയർന്നതും താഴ്ന്നതുമായ പോയിൻ്റുകളിൽ ഇത് പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കും.

ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി സുഗമമായി ആവശ്യമുള്ള ഒരേയൊരു പ്രക്രിയയല്ലവേഫർഉപരിതലം. മറ്റ് പല ചിപ്പ് നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾക്കും വേഫർ പോളിഷിംഗ് ആവശ്യമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, നനഞ്ഞ കൊത്തുപണിക്ക് ശേഷം, തുടർന്നുള്ള പൂശുന്നതിനും നിക്ഷേപിക്കുന്നതിനുമായി പരുക്കൻ പ്രതലത്തെ മിനുസപ്പെടുത്തുന്നതിന് മിനുക്കൽ ആവശ്യമാണ്. ആഴം കുറഞ്ഞ ട്രെഞ്ച് ഐസൊലേഷന് (എസ്ടിഐ) ശേഷം, അധിക സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡ് മിനുസപ്പെടുത്താനും ട്രെഞ്ച് പൂരിപ്പിക്കൽ പൂർത്തിയാക്കാനും മിനുക്കൽ ആവശ്യമാണ്. ലോഹ നിക്ഷേപത്തിനു ശേഷം, അധിക ലോഹ പാളികൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും ഉപകരണ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ തടയുന്നതിനും പോളിഷിംഗ് ആവശ്യമാണ്.

അതിനാൽ, ഒരു ചിപ്പിൻ്റെ പിറവിയിൽ വേഫറിൻ്റെ പരുക്കനും ഉപരിതല വ്യതിയാനങ്ങളും കുറയ്ക്കുന്നതിനും ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് അധിക വസ്തുക്കൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള നിരവധി മിനുക്കൽ ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. കൂടാതെ, വേഫറിലെ വിവിധ പ്രക്രിയ പ്രശ്നങ്ങൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഉപരിതല വൈകല്യങ്ങൾ ഓരോ മിനുക്കിയ ഘട്ടത്തിനും ശേഷം മാത്രമേ പലപ്പോഴും വ്യക്തമാകൂ. അതിനാൽ, പോളിഷിംഗിന് ഉത്തരവാദികളായ എഞ്ചിനീയർമാർക്ക് കാര്യമായ ഉത്തരവാദിത്തമുണ്ട്. അവർ ചിപ്പ് നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിലെ കേന്ദ്ര വ്യക്തികളാണ്, കൂടാതെ ഉൽപ്പാദന യോഗങ്ങളിൽ പലപ്പോഴും കുറ്റപ്പെടുത്തൽ വഹിക്കുന്നു. ചിപ്പ് നിർമ്മാണത്തിലെ പ്രധാന പോളിഷിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ എന്ന നിലയിൽ നനഞ്ഞ കൊത്തുപണിയിലും ഫിസിക്കൽ ഔട്ട്പുട്ടിലും അവർ പ്രാവീണ്യം നേടിയിരിക്കണം.

വേഫർ പോളിഷിംഗ് രീതികൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

പോളിഷിംഗ് ലിക്വിഡും സിലിക്കൺ വേഫർ പ്രതലവും തമ്മിലുള്ള പരസ്പര പ്രവർത്തന തത്വങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി പോളിഷിംഗ് പ്രക്രിയകളെ മൂന്ന് പ്രധാന വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം:

1. മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് രീതി:
മെക്കാനിക്കൽ മിനുക്കുപണികൾ മിനുസമാർന്ന ഉപരിതലത്തിൻ്റെ പ്രോട്രഷനുകൾ മുറിക്കുന്നതിലൂടെയും പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം വരുത്തുന്നതിലൂടെയും നീക്കം ചെയ്യുന്നു. പ്രാഥമികമായി കൈകൊണ്ട് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്ന എണ്ണക്കല്ലുകൾ, കമ്പിളി ചക്രങ്ങൾ, സാൻഡ്പേപ്പർ എന്നിവ സാധാരണ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. കറങ്ങുന്ന ശരീരങ്ങളുടെ പ്രതലങ്ങൾ പോലുള്ള പ്രത്യേക ഭാഗങ്ങൾക്ക് ടർടേബിളുകളും മറ്റ് സഹായ ഉപകരണങ്ങളും ഉപയോഗിക്കാം. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ആവശ്യകതകളുള്ള ഉപരിതലങ്ങൾക്ക്, സൂപ്പർ-ഫൈൻ പോളിഷിംഗ് രീതികൾ ഉപയോഗിക്കാവുന്നതാണ്. സൂപ്പർ-ഫൈൻ പോളിഷിംഗ് പ്രത്യേകമായി നിർമ്മിച്ച ഉരച്ചിലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവ ഉരച്ചിലുകൾ അടങ്ങിയ പോളിഷിംഗ് ദ്രാവകത്തിൽ വർക്ക്പീസിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ കർശനമായി അമർത്തി ഉയർന്ന വേഗതയിൽ കറങ്ങുന്നു. ഈ സാങ്കേതികതയ്ക്ക് Ra0.008μm ഉപരിതല പരുക്കൻത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, എല്ലാ പോളിഷിംഗ് രീതികളിലും ഏറ്റവും ഉയർന്നതാണ്. ഒപ്റ്റിക്കൽ ലെൻസ് മോൾഡുകൾക്ക് ഈ രീതി സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

2. കെമിക്കൽ പോളിഷിംഗ് രീതി:
കെമിക്കൽ മിനുക്കുപണികൾ ഒരു കെമിക്കൽ മീഡിയത്തിൽ മെറ്റീരിയൽ ഉപരിതലത്തിലെ സൂക്ഷ്മ-പ്രോട്രഷനുകളുടെ മുൻഗണനാപരമായ പിരിച്ചുവിടൽ ഉൾപ്പെടുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി മിനുസമാർന്ന പ്രതലം ലഭിക്കുന്നു. സങ്കീർണ്ണമായ ഉപകരണങ്ങളുടെ അഭാവം, സങ്കീർണ്ണമായ ആകൃതിയിലുള്ള വർക്ക്പീസുകൾ മിനുക്കാനുള്ള കഴിവ്, ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയോടെ ഒരേസമയം നിരവധി വർക്ക്പീസുകൾ മിനുക്കാനുള്ള കഴിവ് എന്നിവയാണ് ഈ രീതിയുടെ പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ. കെമിക്കൽ പോളിഷിംഗിൻ്റെ പ്രധാന പ്രശ്നം പോളിഷിംഗ് ലിക്വിഡിൻ്റെ രൂപീകരണമാണ്. കെമിക്കൽ പോളിഷിംഗ് വഴി കൈവരിച്ച ഉപരിതല പരുക്കൻ സാധാരണയായി പതിനായിരക്കണക്കിന് മൈക്രോമീറ്ററുകളാണ്.

3. കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് (സിഎംപി) രീതി:
ആദ്യത്തെ രണ്ട് പോളിഷിംഗ് രീതികളിൽ ഓരോന്നിനും അതിൻ്റേതായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഈ രണ്ട് രീതികളും സംയോജിപ്പിച്ച് പ്രക്രിയയിൽ പരസ്പര പൂരക ഫലങ്ങൾ നേടാൻ കഴിയും. കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് മെക്കാനിക്കൽ ഘർഷണവും രാസ നാശ പ്രക്രിയകളും സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. CMP സമയത്ത്, പോളിഷിംഗ് ലിക്വിഡിലെ കെമിക്കൽ റിയാഗൻ്റുകൾ മിനുക്കിയ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് മെറ്റീരിയലിനെ ഓക്‌സിഡൈസ് ചെയ്യുന്നു, ഇത് മൃദുവായ ഓക്‌സൈഡ് പാളി ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഈ ഓക്സൈഡ് പാളി പിന്നീട് മെക്കാനിക്കൽ ഘർഷണം വഴി നീക്കംചെയ്യുന്നു. ഈ ഓക്സിഡേഷനും മെക്കാനിക്കൽ നീക്കം ചെയ്യൽ പ്രക്രിയയും ആവർത്തിക്കുന്നത് ഫലപ്രദമായ പോളിഷിംഗ് കൈവരിക്കുന്നു.

കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗിലെ (CMP) നിലവിലെ വെല്ലുവിളികളും പ്രശ്നങ്ങളും:

സാങ്കേതികവിദ്യ, സാമ്പത്തികശാസ്ത്രം, പരിസ്ഥിതി സുസ്ഥിരത എന്നീ മേഖലകളിൽ CMP നിരവധി വെല്ലുവിളികളും പ്രശ്നങ്ങളും അഭിമുഖീകരിക്കുന്നു:

1) പ്രക്രിയ സ്ഥിരത: CMP പ്രക്രിയയിൽ ഉയർന്ന സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നത് വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു. ഒരേ പ്രൊഡക്ഷൻ ലൈനിൽ പോലും, വ്യത്യസ്ത ബാച്ചുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഉപകരണങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പ്രോസസ് പാരാമീറ്ററുകളിലെ ചെറിയ വ്യതിയാനങ്ങൾ അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ സ്ഥിരതയെ ബാധിക്കും.

2) പുതിയ മെറ്റീരിയലുകളിലേക്കുള്ള പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ: പുതിയ മെറ്റീരിയലുകൾ ഉയർന്നുവരുന്നത് തുടരുമ്പോൾ, CMP സാങ്കേതികവിദ്യ അവയുടെ സവിശേഷതകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടണം. ചില നൂതന സാമഗ്രികൾ പരമ്പരാഗത CMP പ്രക്രിയകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടണമെന്നില്ല, കൂടുതൽ അനുയോജ്യമായ പോളിഷിംഗ് ലിക്വിഡുകളുടെയും ഉരച്ചിലുകളുടെയും വികസനം ആവശ്യമാണ്.

3) വലിപ്പം ഇഫക്റ്റുകൾ: അർദ്ധചാലക ഉപകരണത്തിൻ്റെ അളവുകൾ ചുരുങ്ങുന്നത് തുടരുന്നതിനാൽ, വലിപ്പം മൂലമുണ്ടാകുന്ന പ്രശ്നങ്ങൾ കൂടുതൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു. ചെറിയ അളവുകൾക്ക് ഉയർന്ന ഉപരിതല പരന്നത ആവശ്യമാണ്, കൂടുതൽ കൃത്യമായ CMP പ്രക്രിയകൾ ആവശ്യമാണ്.

4) മെറ്റീരിയൽ റിമൂവൽ റേറ്റ് കൺട്രോൾ: ചില ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ, വ്യത്യസ്‌ത മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള മെറ്റീരിയൽ നീക്കംചെയ്യൽ നിരക്കിൻ്റെ കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം നിർണായകമാണ്. CMP സമയത്ത് വിവിധ ലെയറുകളിലുടനീളം സ്ഥിരമായ നീക്കംചെയ്യൽ നിരക്ക് ഉറപ്പാക്കുന്നത് ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.

5) പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദം: സിഎംപിയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പോളിഷിംഗ് ലിക്വിഡുകളിലും ഉരച്ചിലുകളിലും പരിസ്ഥിതിക്ക് ദോഷകരമായ ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം. കൂടുതൽ പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദവും സുസ്ഥിരവുമായ CMP പ്രക്രിയകളുടെയും മെറ്റീരിയലുകളുടെയും ഗവേഷണവും വികസനവും പ്രധാന വെല്ലുവിളികളാണ്.

6) ഇൻ്റലിജൻസും ഓട്ടോമേഷനും: CMP സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഇൻ്റലിജൻസും ഓട്ടോമേഷൻ നിലയും ക്രമേണ മെച്ചപ്പെടുമ്പോൾ, അവ ഇപ്പോഴും സങ്കീർണ്ണവും വേരിയബിൾ പ്രൊഡക്ഷൻ പരിതസ്ഥിതികളുമായി പൊരുത്തപ്പെടണം. ഉൽപ്പാദനക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉയർന്ന തോതിലുള്ള ഓട്ടോമേഷനും ഇൻ്റലിജൻ്റ് മോണിറ്ററിംഗും കൈവരിക്കുന്നത് അഭിസംബോധന ചെയ്യേണ്ട ഒരു വെല്ലുവിളിയാണ്.

7) ചെലവ് നിയന്ത്രണം: CMP-യിൽ ഉയർന്ന ഉപകരണങ്ങളും മെറ്റീരിയൽ ചെലവുകളും ഉൾപ്പെടുന്നു. വിപണിയിലെ മത്സരക്ഷമത നിലനിർത്താൻ ഉൽപ്പാദനച്ചെലവ് കുറയ്ക്കാൻ ശ്രമിക്കുമ്പോൾ തന്നെ നിർമ്മാതാക്കൾ പ്രക്രിയയുടെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്.