Leitin að fullkomnun: hvernig vélar til að slípa og fægja oblátur ná kjarna-sléttleika
Í hjarta hálfleiðaraframleiðslu liggur einfalt að því er virðist en þó mjög mikilvægt færibreyta: yfirborðssléttleiki. Fyrir örflögur sem pakka milljörðum smára á kísilskífu, getur jafnvel smásjá ófullkomleiki verið fjall, fjall, trufla hringrásarbrautir og gera tæki ónýtt. Þetta er þar sem ósungnar hetjur hinna frábæru-skífu- og fægjavélar- koma við sögu. Með vandlega samsettu tveggja-þrepa ferli umbreyta þeir grófum, skekktum kísilskífum í gallalausa, spegla-slétta diska sem eru tilbúnir fyrir lithgraff.
Hvers vegna flatleiki er ekki-viðræðuhæfur
Í ljóslithography, ferli prentunar hringrásarmynstra, er ljósi varpað á oblátuna í gegnum flókið linsukerfi. Sérhver frávik frá fullkominni flatneskju kastar myndinni úr fókus á mismunandi mismunandi stöðum yfir skífuna. Ímyndaðu þér að varpa ljósmynd í hár-upplausn á krumpað blað í stað flatskjás; niðurstaðan yrði óskýr og brengluð. Fyrir nútíma Extreme Ultraviolet (EUV) steinþrykk með ótrúlega grunnu dýptarskerpu er þessi krafa um alþjóðlega flatneskju strangari en nokkru sinni fyrr, oft krefjast afbrigði sem eru minna en 100 nanómetrar yfir 300 mm þvermál skífu.
Stig 1: Lapping – Listin að stórsópískri nákvæmni
Ferðalagið byrjar með hráu oblátinu, sem eftir að hafa verið skorið úr einum -kristalhleifi, hefur verulegar yfirborðsskemmdir, mjókkandi og undið. Lapping er árásargjarn fyrsta skrefið tileinkað því að leiðrétta þessar stórsæju ófullkomleika.
Vélbúnaðurinn:
Laufvél geymir eina eða fleiri obláta í nákvæmum burðarefnum, sem eru settar á milli tveggja stórra, andstæðra plötur (lappaplötur). Slípiefnislausn-sem inniheldur venjulega áloxíð eða kísilkarbíð agnir sem eru sviflausnar í vökva-er á milli þessara platna. Þegar efri og neðri plöturnar snúast gefur burðarefnið plánetuhreyfingu til flísanna, sem tryggir að efni fjarlægist jafnt yfir allt yfirborð þeirra.
Að ná flatneskju í lapping:
1. Tvíhliða-efnisfjarlæging:Ólíkt einhliða-ferlum, dregur samtímis slípun á báðar hliðar út spennu og kemur í veg fyrir að skífan beygi sig og útilokar í raun undið.
2. Sléttleiki nákvæmnisplötu:Slagplöturnar sjálfar eru hannaðar til að vera einstaklega flatar. Öll frávik í plötunni yrðu prentuð á obláturnar.
3. Stýrður þrýstingur og fæða:Vélin beitir nákvæmlega kvörðuðum þrýstingi niður og stjórnar flæði slípiefna, sem gerir ráð fyrir fyrirsjáanlegri og jöfnum birgðaflutningi. Markmiðið hér er ekki ósnortið yfirborð heldur rúmfræðilega fullkomið-til að leiðrétta þykktarbreytileika (TTV) og ná fram samræmdri grunnlínu.
Eftir laufningu er oblátið flatt en skemmt. Slípiefnið skilur eftir sig lag undir yfirborðinu sem er fullt af örbrotum og álagi, sem er óhentugt til að byggja viðkvæma rafeindaíhluti.
Stig 2: Fæging – Leiðin til sléttleika á nanóskala
Fæging tekur völdin þar sem hringing endar og umbreytir vélrænt skemmda, matta yfirborðinu í efnafræðilega óspilltan, atómsléttan spegil. Algengasta og mikilvægasta aðferðin er Chemical Mechanical Polishing (CMP).
CMP vélbúnaðurinn:
Diskurinn er settur á hvolf-niður á snúnings burðarefni og þrýst andliti- niður á móti mjúkum, gljúpri fægipúða sem er fest á snúningsplötu. Háþróaðri kemískri slurry er dreift á púðann. Þessi slurry er lykillinn að velgengni CMP og gegnir tvöföldu hlutverki:
Efnafræðileg virkni:Efnin (td kísilkvoða-basísk lausn fyrir sílikon) mýkjast og hvarfast við yfirborðslagið á skífunni og mynda aðgerðarfilmu sem auðveldara er að fjarlægja.
Vélræn aðgerð:Slípandi nanóagnirnar í grugglausninni (nú miklu fínni en í skúffu) og óhreinindi fægipúðans skrúbba líkamlega burt mýkta efnið.
Þessi samverkandi samsetning gerir kleift að fjarlægja efni án þess að koma á nýjum skemmdum undir yfirborðinu.
Að ná fullkominni flatneskju í slípun:
1. Fjöl-svæðisflutningsþrýstingur:Háþróaðir fægihausar eru með sjálfstæð þrýstisvæði. Með því að stilla kraftmikinn þrýsting á miðju og brún skúffunnar getur kerfið leiðrétt örfáar flatneskjuvillur sem eftir eru og tryggt að efni fjarlægist jafnt frá miðju að jaðrinum.
2. Í-Situ mælifræði:Raun-vöktunarkerfi geta fylgst með hraða efnisfjarlægingar og stillt ferlisbreytur á flugi, jafnað upp fyrir hvers kyns rek og tryggt samræmi frá oblátu til oblátu.
3. Púði ástand:Við slípun verður púðinn gljáður af aukaafurðum. Innbyggður armur með demants-slípiefni „endur-breytir yfirborði púðans stöðugt og viðheldur grófleika þess og samkvæmni, sem er mikilvægt fyrir stöðugan fjarlægingarhraða og einsleitni.
4. Sýrustjórnun:Nákvæm stjórn á efnafræði slurry, hitastigi og flæðishraða er nauðsynleg. Sérhver breyting getur leitt til ó-samræmdrar ætingar eða „dishing“ á eiginleikum, sem eyðileggur staðbundið flatarmál.
Niðurstaða: Sinfónía verkfræðinnar
Afrekið á fullkominni flatneskju er ekki afleiðing af einni kraftaverkavél heldur sinfóníu nákvæmni verkfræði, efnafræði og stjórnunar. Lapping veitir grunngeómetríska fullkomnunina með grófu-krafti, tvíhliða-sliti. Fæging lyftir síðan þessum grunni upp í frumeinda-áferð í gegnum viðkvæmt jafnvægi efnahvarfs og vélræns krafts. Saman tryggja þessi ferli að hver obláta sýnir fullkomlega flatan, gallalausan- striga, sem gerir áframhaldandi smæðingu og kraft stafræna heimsins kleift. Án þessarar-meistara-á bak við tjöldin myndi miskunnarlaus ganga lögmáls Moore stöðvast.
