વેફર પોલિશિંગ માટેની પદ્ધતિઓ શું છે?

ચિપ બનાવવા માટે સામેલ તમામ પ્રક્રિયાઓમાંથી, અંતિમ ભાગ્યવેફરવ્યક્તિગત ડાઈઝમાં કાપીને નાના, બંધ બૉક્સમાં પૅક કરવામાં આવે છે જેમાં માત્ર થોડી પિન ખુલ્લી હોય છે. ચિપનું મૂલ્યાંકન તેના થ્રેશોલ્ડ, પ્રતિકાર, વર્તમાન અને વોલ્ટેજ મૂલ્યોના આધારે કરવામાં આવશે, પરંતુ કોઈ તેના દેખાવને ધ્યાનમાં લેશે નહીં. ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન, અમે જરૂરી પ્લાનરાઇઝેશન હાંસલ કરવા માટે, ખાસ કરીને દરેક ફોટોલિથોગ્રાફી સ્ટેપ માટે વારંવાર વેફરને પોલિશ કરીએ છીએ. આવેફરસપાટી અત્યંત સપાટ હોવી જોઈએ કારણ કે, જેમ જેમ ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા સંકોચાય છે તેમ, ફોટોલિથોગ્રાફી મશીનના લેન્સને લેન્સના ન્યુમેરિકલ એપરચર (NA) વધારીને નેનોમીટર-સ્કેલ રિઝોલ્યુશન પ્રાપ્ત કરવાની જરૂર છે. જો કે, આ એક સાથે ધ્યાનની ઊંડાઈ (DoF) ઘટાડે છે. ફોકસની ઊંડાઈ એ ઊંડાઈને દર્શાવે છે કે જેમાં ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ ફોકસ જાળવી શકે છે. ફોટોલિથોગ્રાફી ઇમેજ સ્પષ્ટ અને ફોકસમાં રહે તેની ખાતરી કરવા માટે, સપાટીની વિવિધતાઓવેફરધ્યાનની ઊંડાઈમાં આવવું જોઈએ.

સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, ફોટોલિથોગ્રાફી મશીન ઇમેજિંગ ચોકસાઇ સુધારવા માટે ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની ક્ષમતાને બલિદાન આપે છે. દાખલા તરીકે, નવી પેઢીના EUV ફોટોલિથોગ્રાફી મશીનો 0.55 નું સંખ્યાત્મક છિદ્ર ધરાવે છે, પરંતુ ફોકસની ઊભી ઊંડાઈ માત્ર 45 નેનોમીટર છે, જેમાં ફોટોલિથોગ્રાફી દરમિયાન આનાથી પણ નાની શ્રેષ્ઠ ઇમેજિંગ રેન્જ હોય ​​છે. જો ધવેફરતે સપાટ નથી, અસમાન જાડાઈ ધરાવે છે, અથવા સપાટીની અપૂર્ણતા ધરાવે છે, તે ઉચ્ચ અને નીચા બિંદુઓ પર ફોટોલિથોગ્રાફી દરમિયાન સમસ્યાઓનું કારણ બનશે.

ફોટોલિથોગ્રાફી એ એકમાત્ર પ્રક્રિયા નથી જેને સરળતાની જરૂર હોય છેવેફરસપાટી અન્ય ઘણી ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં પણ વેફર પોલિશિંગની જરૂર પડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ભીનું નકશીકામ કર્યા પછી, અનુગામી કોટિંગ અને ડિપોઝિશન માટે ખરબચડી સપાટીને સરળ બનાવવા માટે પોલિશિંગની જરૂર છે. છીછરા ટ્રેન્ચ આઇસોલેશન (STI) પછી, વધારાના સિલિકોન ડાયોક્સાઇડને સરળ બનાવવા અને ટ્રેન્ચ ફિલિંગને પૂર્ણ કરવા માટે પોલિશિંગ જરૂરી છે. મેટલ ડિપોઝિશન પછી, વધારાની ધાતુના સ્તરોને દૂર કરવા અને ઉપકરણના શોર્ટ સર્કિટને રોકવા માટે પોલિશિંગની જરૂર છે.

તેથી, ચિપના જન્મમાં વેફરની ખરબચડી અને સપાટીની વિવિધતા ઘટાડવા અને સપાટી પરથી વધારાની સામગ્રી દૂર કરવા માટે અસંખ્ય પોલિશિંગ પગલાંનો સમાવેશ થાય છે. વધુમાં, વેફર પર વિવિધ પ્રક્રિયા સમસ્યાઓને કારણે સપાટીની ખામીઓ ઘણીવાર દરેક પોલિશિંગ પગલા પછી જ સ્પષ્ટ થાય છે. આમ, પોલિશિંગ માટે જવાબદાર એન્જિનિયરો નોંધપાત્ર જવાબદારી નિભાવે છે. તેઓ ચિપ મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયામાં કેન્દ્રિય વ્યક્તિઓ છે અને ઘણીવાર ઉત્પાદન મીટિંગ્સમાં દોષ સહન કરે છે. ચીપના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય પોલિશિંગ તકનીકો તરીકે, તેઓ ભીના કોતરકામ અને ભૌતિક આઉટપુટ બંનેમાં નિપુણ હોવા જોઈએ.

વેફર પોલિશિંગ પદ્ધતિઓ શું છે?

પોલિશિંગ લિક્વિડ અને સિલિકોન વેફર સપાટી વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સિદ્ધાંતોના આધારે પોલિશિંગ પ્રક્રિયાઓને ત્રણ મુખ્ય શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:

1. યાંત્રિક પોલિશિંગ પદ્ધતિ:
યાંત્રિક પોલિશિંગ એક સરળ સપાટી મેળવવા માટે કટીંગ અને પ્લાસ્ટિક વિકૃતિ દ્વારા પોલિશ્ડ સપાટીના પ્રોટ્રુઝનને દૂર કરે છે. સામાન્ય સાધનોમાં તેલના પત્થરો, ઊનના પૈડાં અને સેન્ડપેપરનો સમાવેશ થાય છે, જે મુખ્યત્વે હાથ વડે ચલાવવામાં આવે છે. ખાસ ભાગો, જેમ કે ફરતી સંસ્થાઓની સપાટીઓ, ટર્નટેબલ અને અન્ય સહાયક સાધનોનો ઉપયોગ કરી શકે છે. ઉચ્ચ-ગુણવત્તાની જરૂરિયાતો ધરાવતી સપાટીઓ માટે, સુપર-ફાઇન પોલિશિંગ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. સુપર-ફાઇન પોલિશિંગ ખાસ કરીને બનાવેલા ઘર્ષક સાધનોનો ઉપયોગ કરે છે, જે ઘર્ષક-સમાવતી પોલિશિંગ પ્રવાહીમાં, વર્કપીસની સપાટી પર સખત રીતે દબાવવામાં આવે છે અને ઊંચી ઝડપે ફેરવાય છે. આ તકનીક Ra0.008μm ની સપાટીની ખરબચડી પ્રાપ્ત કરી શકે છે, જે તમામ પોલિશિંગ પદ્ધતિઓમાં સૌથી વધુ છે. આ પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે ઓપ્ટિકલ લેન્સ મોલ્ડ માટે વપરાય છે.

2. રાસાયણિક પોલિશિંગ પદ્ધતિ:
રાસાયણિક પોલિશિંગમાં રાસાયણિક માધ્યમમાં સામગ્રીની સપાટી પરના માઇક્રો-પ્રોટ્રુઝનને પ્રેફરન્શિયલ વિસર્જનનો સમાવેશ થાય છે, જેના પરિણામે સપાટી સરળ બને છે. આ પદ્ધતિના મુખ્ય ફાયદાઓમાં જટિલ સાધનોની જરૂરિયાતનો અભાવ, જટિલ આકારની વર્કપીસને પોલિશ કરવાની ક્ષમતા અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સાથે એકસાથે અનેક વર્કપીસને પોલિશ કરવાની ક્ષમતા છે. રાસાયણિક પોલિશિંગનો મુખ્ય મુદ્દો પોલિશિંગ પ્રવાહીની રચના છે. રાસાયણિક પોલિશિંગ દ્વારા સપાટીની ખરબચડી પ્રાપ્ત થાય છે તે સામાન્ય રીતે કેટલાક દસ માઇક્રોમીટર હોય છે.

3. કેમિકલ મિકેનિકલ પોલિશિંગ (CMP) પદ્ધતિ:
પ્રથમ બે પોલિશિંગ પદ્ધતિઓમાંથી દરેક તેના અનન્ય ફાયદા ધરાવે છે. આ બે પદ્ધતિઓનું સંયોજન પ્રક્રિયામાં પૂરક અસરો પ્રાપ્ત કરી શકે છે. કેમિકલ મિકેનિકલ પોલિશિંગ યાંત્રિક ઘર્ષણ અને રાસાયણિક કાટ પ્રક્રિયાઓને જોડે છે. CMP દરમિયાન, પોલિશિંગ લિક્વિડમાં રાસાયણિક રીએજન્ટ્સ પોલિશ્ડ સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીને ઓક્સિડાઇઝ કરે છે, સોફ્ટ ઓક્સાઇડ સ્તર બનાવે છે. આ ઓક્સાઇડ સ્તર પછી યાંત્રિક ઘર્ષણ દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે. આ ઓક્સિડેશન અને યાંત્રિક દૂર કરવાની પ્રક્રિયાને પુનરાવર્તિત કરવાથી અસરકારક પોલિશિંગ પ્રાપ્ત થાય છે.

કેમિકલ મિકેનિકલ પોલિશિંગ (CMP) માં વર્તમાન પડકારો અને મુદ્દાઓ:

CMP ટેક્નોલોજી, અર્થશાસ્ત્ર અને પર્યાવરણીય સ્થિરતાના ક્ષેત્રોમાં અનેક પડકારો અને સમસ્યાઓનો સામનો કરે છે:

1) પ્રક્રિયા સુસંગતતા: CMP પ્રક્રિયામાં ઉચ્ચ સુસંગતતા હાંસલ કરવી એ પડકારજનક રહે છે. સમાન ઉત્પાદન લાઇનની અંદર પણ, વિવિધ બેચ અથવા સાધનો વચ્ચે પ્રક્રિયાના પરિમાણોમાં નાના ફેરફારો અંતિમ ઉત્પાદનની સુસંગતતાને અસર કરી શકે છે.

2) નવી સામગ્રીઓ માટે અનુકૂલનક્ષમતા: જેમ જેમ નવી સામગ્રીઓ બહાર આવતી રહે છે, તેમ CMP ટેક્નોલોજીએ તેમની લાક્ષણિકતાઓને અનુકૂલન કરવું આવશ્યક છે. કેટલીક અદ્યતન સામગ્રી પરંપરાગત CMP પ્રક્રિયાઓ સાથે સુસંગત ન હોઈ શકે, જેના માટે વધુ અનુકૂલનક્ષમ પોલિશિંગ પ્રવાહી અને ઘર્ષક પદાર્થોના વિકાસની જરૂર હોય છે.

3) સાઈઝ ઈફેક્ટ્સ: જેમ જેમ સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઈસના પરિમાણો સતત ઘટતા જાય છે તેમ, કદની અસરોને કારણે થતી સમસ્યાઓ વધુ નોંધપાત્ર બને છે. નાના પરિમાણોને ઉચ્ચ સપાટીની સપાટતાની જરૂર છે, વધુ ચોક્કસ CMP પ્રક્રિયાઓની જરૂર છે.

4) મટીરીયલ રીમુવલ રેટ કંટ્રોલ: અમુક એપ્લીકેશનમાં, વિવિધ સામગ્રી માટે મટીરીયલ રીમુવલ રેટનું ચોક્કસ નિયંત્રણ નિર્ણાયક છે. ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે CMP દરમિયાન વિવિધ સ્તરોમાં સતત દૂર કરવાના દરોની ખાતરી કરવી જરૂરી છે.

5) પર્યાવરણીય મિત્રતા: CMP માં ઉપયોગમાં લેવાતા પોલિશિંગ પ્રવાહી અને ઘર્ષકમાં પર્યાવરણને નુકસાનકારક ઘટકો હોઈ શકે છે. વધુ પર્યાવરણને અનુકૂળ અને ટકાઉ CMP પ્રક્રિયાઓ અને સામગ્રીનું સંશોધન અને વિકાસ એ મહત્ત્વના પડકારો છે.

6) ઇન્ટેલિજન્સ અને ઓટોમેશન: જ્યારે CMP સિસ્ટમ્સનું ઇન્ટેલિજન્સ અને ઓટોમેશન સ્તર ધીમે ધીમે સુધરી રહ્યું છે, ત્યારે તેમણે હજુ પણ જટિલ અને ચલ ઉત્પાદન વાતાવરણનો સામનો કરવો પડશે. ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે ઉચ્ચ સ્તરના ઓટોમેશન અને બુદ્ધિશાળી દેખરેખને હાંસલ કરવી એ એક પડકાર છે જેને સંબોધિત કરવાની જરૂર છે.

7) ખર્ચ નિયંત્રણ: CMP માં ઉચ્ચ સાધનો અને સામગ્રી ખર્ચનો સમાવેશ થાય છે. બજારની સ્પર્ધાત્મકતા જાળવવા માટે ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરતી વખતે ઉત્પાદકોએ પ્રક્રિયાની કામગીરીમાં સુધારો કરવાની જરૂર છે.