పొర పాలిషింగ్ కోసం పద్ధతులు ఏమిటి?

చిప్‌ను రూపొందించడంలో పాల్గొన్న అన్ని ప్రక్రియలలో, తుది విధిపొరవ్యక్తిగత డైస్‌లుగా కట్ చేయాలి మరియు కొన్ని పిన్‌లు మాత్రమే బహిర్గతమయ్యే చిన్న, మూసివున్న పెట్టెల్లో ప్యాక్ చేయాలి. చిప్ దాని థ్రెషోల్డ్, రెసిస్టెన్స్, కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ విలువల ఆధారంగా మూల్యాంకనం చేయబడుతుంది, కానీ దాని రూపాన్ని ఎవరూ పరిగణించరు. తయారీ ప్రక్రియలో, అవసరమైన ప్లానరైజేషన్‌ను సాధించడానికి మేము పదేపదే పొరను మెరుగుపరుస్తాము, ప్రత్యేకించి ప్రతి ఫోటోలిథోగ్రఫీ దశకు. దిపొరఉపరితలం చాలా చదునుగా ఉండాలి, ఎందుకంటే చిప్ తయారీ ప్రక్రియ తగ్గిపోతున్నప్పుడు, ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రం యొక్క లెన్స్ లెన్స్ యొక్క సంఖ్యా ద్వారం (NA)ను పెంచడం ద్వారా నానోమీటర్-స్కేల్ రిజల్యూషన్‌ను సాధించాలి. అయితే, ఇది ఏకకాలంలో డెప్త్ ఆఫ్ ఫోకస్ (DoF)ని తగ్గిస్తుంది. ఫోకస్ యొక్క లోతు అనేది ఆప్టికల్ సిస్టమ్ దృష్టిని కొనసాగించగల లోతును సూచిస్తుంది. ఫోటోలిథోగ్రఫీ చిత్రం స్పష్టంగా మరియు ఫోకస్‌లో ఉందని నిర్ధారించడానికి, ఉపరితల వైవిధ్యాలుపొరదృష్టి లోతులో పడాలి.

సరళంగా చెప్పాలంటే, ఫోటోలిథోగ్రఫీ మెషిన్ ఇమేజింగ్ ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఫోకస్ చేసే సామర్థ్యాన్ని త్యాగం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, కొత్త తరం EUV ఫోటోలిథోగ్రఫీ మెషీన్‌లు 0.55 యొక్క సంఖ్యా ద్వారం కలిగి ఉంటాయి, అయితే వర్టికల్ డెప్త్ ఆఫ్ ఫోకస్ కేవలం 45 నానోమీటర్‌లు మాత్రమే, ఫోటోలిథోగ్రఫీ సమయంలో ఇంకా తక్కువ సరైన ఇమేజింగ్ పరిధి ఉంటుంది. ఉంటేపొరచదునైనది కాదు, అసమాన మందం లేదా ఉపరితల ఆవర్తనం కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఫోటోలిథోగ్రఫీ సమయంలో అధిక మరియు తక్కువ పాయింట్ల వద్ద సమస్యలను కలిగిస్తుంది.

ఫోటోలిథోగ్రఫీ అనేది మృదువైన ప్రక్రియ మాత్రమే కాదుపొరఉపరితలం. అనేక ఇతర చిప్ తయారీ ప్రక్రియలకు కూడా పొర పాలిషింగ్ అవసరం. ఉదాహరణకు, తడి చెక్కడం తర్వాత, తదుపరి పూత మరియు నిక్షేపణ కోసం కఠినమైన ఉపరితలాన్ని సున్నితంగా చేయడానికి పాలిషింగ్ అవసరం. నిస్సార ట్రెంచ్ ఐసోలేషన్ (STI) తర్వాత, అదనపు సిలికాన్ డయాక్సైడ్‌ను సున్నితంగా చేయడానికి మరియు ట్రెంచ్ ఫిల్లింగ్‌ను పూర్తి చేయడానికి పాలిషింగ్ అవసరం. మెటల్ నిక్షేపణ తర్వాత, అదనపు మెటల్ పొరలను తొలగించడానికి మరియు పరికరం షార్ట్ సర్క్యూట్‌లను నివారించడానికి పాలిషింగ్ అవసరం.

అందువల్ల, చిప్ యొక్క పుట్టుక పొర యొక్క కరుకుదనం మరియు ఉపరితల వైవిధ్యాలను తగ్గించడానికి మరియు ఉపరితలం నుండి అదనపు పదార్థాన్ని తొలగించడానికి అనేక పాలిషింగ్ దశలను కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, పొరపై వివిధ ప్రక్రియ సమస్యల వల్ల ఏర్పడే ఉపరితల లోపాలు తరచుగా ప్రతి పాలిషింగ్ దశ తర్వాత మాత్రమే స్పష్టంగా కనిపిస్తాయి. అందువలన, పాలిషింగ్ బాధ్యత ఇంజనీర్లు ముఖ్యమైన బాధ్యతను కలిగి ఉంటారు. వారు చిప్ తయారీ ప్రక్రియలో కేంద్ర వ్యక్తులు మరియు తరచుగా ఉత్పత్తి సమావేశాలలో నిందను భరిస్తారు. చిప్ తయారీలో ప్రధాన పాలిషింగ్ టెక్నిక్‌లుగా వారు తడి చెక్కడం మరియు భౌతిక అవుట్‌పుట్ రెండింటిలోనూ నైపుణ్యం కలిగి ఉండాలి.

పొర పాలిషింగ్ పద్ధతులు ఏమిటి?

పాలిషింగ్ ప్రక్రియలను పాలిషింగ్ ద్రవం మరియు సిలికాన్ పొర ఉపరితలం మధ్య పరస్పర సూత్రాల ఆధారంగా మూడు ప్రధాన వర్గాలుగా వర్గీకరించవచ్చు:

1. మెకానికల్ పాలిషింగ్ పద్ధతి:
మెకానికల్ పాలిషింగ్ ఒక మృదువైన ఉపరితలం సాధించడానికి కటింగ్ మరియు ప్లాస్టిక్ రూపాంతరం ద్వారా మెరుగుపెట్టిన ఉపరితలం యొక్క ప్రోట్రూషన్‌లను తొలగిస్తుంది. సాధారణ సాధనాలలో చమురు రాళ్ళు, ఉన్ని చక్రాలు మరియు ఇసుక అట్ట ఉన్నాయి, ఇవి ప్రధానంగా చేతితో నిర్వహించబడతాయి. తిరిగే శరీరాల ఉపరితలాలు వంటి ప్రత్యేక భాగాలు, టర్న్ టేబుల్స్ మరియు ఇతర సహాయక సాధనాలను ఉపయోగించవచ్చు. అధిక-నాణ్యత అవసరాలు కలిగిన ఉపరితలాల కోసం, సూపర్-ఫైన్ పాలిషింగ్ పద్ధతులను ఉపయోగించవచ్చు. సూపర్-ఫైన్ పాలిషింగ్ ప్రత్యేకంగా తయారు చేయబడిన రాపిడి సాధనాలను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది రాపిడితో కూడిన పాలిషింగ్ లిక్విడ్‌లో, వర్క్‌పీస్ యొక్క ఉపరితలంపై గట్టిగా నొక్కినప్పుడు మరియు అధిక వేగంతో తిప్పబడుతుంది. ఈ సాంకేతికత Ra0.008μm ఉపరితల కరుకుదనాన్ని సాధించగలదు, ఇది అన్ని పాలిషింగ్ పద్ధతులలో అత్యధికం. ఈ పద్ధతి సాధారణంగా ఆప్టికల్ లెన్స్ అచ్చుల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

2. రసాయన పాలిషింగ్ పద్ధతి:
రసాయన పాలిషింగ్ అనేది రసాయన మాధ్యమంలో పదార్థ ఉపరితలంపై సూక్ష్మ-ప్రోట్రూషన్‌ల యొక్క ప్రాధాన్యత రద్దును కలిగి ఉంటుంది, ఫలితంగా మృదువైన ఉపరితలం ఏర్పడుతుంది. ఈ పద్ధతి యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలు సంక్లిష్టమైన పరికరాల అవసరం లేకపోవడం, కాంప్లెక్స్-ఆకారపు వర్క్‌పీస్‌లను పాలిష్ చేయగల సామర్థ్యం మరియు అధిక సామర్థ్యంతో ఏకకాలంలో అనేక వర్క్‌పీస్‌లను పాలిష్ చేయగల సామర్థ్యం. రసాయన పాలిషింగ్ యొక్క ప్రధాన సమస్య పాలిషింగ్ లిక్విడ్ యొక్క సూత్రీకరణ. రసాయన పాలిషింగ్ ద్వారా సాధించిన ఉపరితల కరుకుదనం సాధారణంగా అనేక పదుల మైక్రోమీటర్లు.

3. కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP) పద్ధతి:
మొదటి రెండు పాలిషింగ్ పద్ధతుల్లో ప్రతి దాని ప్రత్యేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. ఈ రెండు పద్ధతులను కలపడం ప్రక్రియలో పరిపూరకరమైన ప్రభావాలను సాధించగలదు. రసాయన మెకానికల్ పాలిషింగ్ యాంత్రిక ఘర్షణ మరియు రసాయన తుప్పు ప్రక్రియలను మిళితం చేస్తుంది. CMP సమయంలో, పాలిషింగ్ లిక్విడ్‌లోని రసాయన కారకాలు పాలిష్ చేసిన సబ్‌స్ట్రేట్ పదార్థాన్ని ఆక్సీకరణం చేసి, మృదువైన ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ ఆక్సైడ్ పొర యాంత్రిక రాపిడి ద్వారా తొలగించబడుతుంది. ఈ ఆక్సీకరణ మరియు యాంత్రిక తొలగింపు ప్రక్రియను పునరావృతం చేయడం ప్రభావవంతమైన పాలిషింగ్‌ను సాధిస్తుంది.

కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP)లో ప్రస్తుత సవాళ్లు మరియు సమస్యలు:

సాంకేతికత, ఆర్థిక శాస్త్రం మరియు పర్యావరణ సుస్థిరత రంగాలలో CMP అనేక సవాళ్లు మరియు సమస్యలను ఎదుర్కొంటుంది:

1) ప్రక్రియ స్థిరత్వం: CMP ప్రక్రియలో అధిక స్థిరత్వాన్ని సాధించడం సవాలుగా ఉంది. ఒకే ఉత్పత్తి శ్రేణిలో కూడా, వివిధ బ్యాచ్‌లు లేదా పరికరాల మధ్య ప్రాసెస్ పారామీటర్‌లలో స్వల్ప వ్యత్యాసాలు తుది ఉత్పత్తి యొక్క స్థిరత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి.

2) కొత్త మెటీరియల్‌లకు అనుకూలత: కొత్త మెటీరియల్స్ ఉద్భవించడం కొనసాగుతుంది, CMP సాంకేతికత వాటి లక్షణాలకు అనుగుణంగా ఉండాలి. కొన్ని అధునాతన పదార్థాలు సాంప్రదాయ CMP ప్రక్రియలకు అనుకూలంగా ఉండకపోవచ్చు, మరింత అనుకూలమైన పాలిషింగ్ ద్రవాలు మరియు అబ్రాసివ్‌ల అభివృద్ధి అవసరం.

3) పరిమాణ ప్రభావాలు: సెమీకండక్టర్ పరికర కొలతలు కుంచించుకుపోతూనే ఉన్నందున, పరిమాణ ప్రభావాల వల్ల కలిగే సమస్యలు మరింత ముఖ్యమైనవిగా మారతాయి. చిన్న పరిమాణాలకు అధిక ఉపరితల ఫ్లాట్‌నెస్ అవసరం, మరింత ఖచ్చితమైన CMP ప్రక్రియలు అవసరం.

4) మెటీరియల్ రిమూవల్ రేట్ కంట్రోల్: కొన్ని అప్లికేషన్లలో, వివిధ మెటీరియల్స్ కోసం మెటీరియల్ రిమూవల్ రేట్ యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ కీలకం. CMP సమయంలో వివిధ లేయర్‌లలో స్థిరమైన తొలగింపు రేట్లను నిర్ధారించడం అనేది అధిక-పనితీరు గల పరికరాలను తయారు చేయడానికి అవసరం.

5) పర్యావరణ అనుకూలత: CMPలో ఉపయోగించే పాలిషింగ్ ద్రవాలు మరియు అబ్రాసివ్‌లు పర్యావరణానికి హాని కలిగించే భాగాలను కలిగి ఉండవచ్చు. మరింత పర్యావరణ అనుకూలమైన మరియు స్థిరమైన CMP ప్రక్రియలు మరియు పదార్థాల పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి ముఖ్యమైన సవాళ్లు.

6) ఇంటెలిజెన్స్ మరియు ఆటోమేషన్: CMP సిస్టమ్స్ యొక్క మేధస్సు మరియు ఆటోమేషన్ స్థాయి క్రమంగా మెరుగుపడుతుండగా, అవి సంక్లిష్టమైన మరియు వేరియబుల్ ఉత్పత్తి వాతావరణాలను ఎదుర్కోవలసి ఉంటుంది. ఉత్పాదక సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి అధిక స్థాయి ఆటోమేషన్ మరియు ఇంటెలిజెంట్ మానిటరింగ్‌ను సాధించడం అనేది పరిష్కరించాల్సిన సవాలు.

7) వ్యయ నియంత్రణ: CMP అధిక పరికరాలు మరియు వస్తు ఖర్చులను కలిగి ఉంటుంది. మార్కెట్ పోటీతత్వాన్ని కొనసాగించేందుకు ఉత్పత్తి వ్యయాలను తగ్గించేందుకు కృషి చేస్తూనే తయారీదారులు ప్రక్రియ పనితీరును మెరుగుపరచాలి.