Kas yra CMP poliravimo srutų paruošimo procesas

Puslaidininkių gamyboje,Cheminis mechaninis planavimas(CMP) vaidina labai svarbų vaidmenį. CMP procesas apjungia cheminius ir mechaninius veiksmus, kad išlygintų silicio plokštelių paviršių, suteikdamas vienodą pagrindą tolesniems etapams, tokiems kaip plonasluoksnės plėvelės nusodinimas ir ėsdinimas. CMP poliravimo suspensija, kaip pagrindinė šio proceso sudedamoji dalis, daro didelę įtaką poliravimo efektyvumui, paviršiaus kokybei ir galutiniam gaminio veikimui.. Todėl norint optimizuoti puslaidininkių gamybą, būtina suprasti CMP suspensijos paruošimo procesą. Šiame straipsnyje bus nagrinėjamas CMP poliravimo srutos paruošimo procesas ir jo pritaikymas bei iššūkiai puslaidininkių gamyboje.

Pagrindiniai CMP poliravimo srutos komponentai

CMP poliravimo suspensija paprastai susideda iš dviejų pagrindinių komponentų: abrazyvinių dalelių ir cheminių medžiagų.

1. Abrazyvinės dalelės: šios dalelės paprastai yra pagamintos iš aliuminio oksido, silicio dioksido ar kitų neorganinių junginių ir fiziškai pašalina medžiagą nuo paviršiaus poliravimo proceso metu. Abrazyvų dalelių dydis, pasiskirstymas ir paviršiaus savybės lemia pašalinimo greitį ir paviršiaus apdailą CMP.

2. Cheminiai agentai: CMP cheminiai komponentai veikia ištirpdami arba chemiškai reaguodami su medžiagos paviršiumi. Šios medžiagos paprastai apima rūgštis, bazes ir oksidatorius, kurie padeda sumažinti trintį, reikalingą fizinio pašalinimo procese. Įprasti cheminiai agentai yra vandenilio fluorido rūgštis, natrio hidroksidas ir vandenilio peroksidas.

Be to, suspensijoje taip pat gali būti paviršinio aktyvumo medžiagų, dispergentų, stabilizatorių ir kitų priedų, užtikrinančių vienodą abrazyvinių dalelių dispersiją ir užkirsti kelią nusėdimui ar aglomeracijai.

CMP poliravimo srutų paruošimo procesas

CMP suspensijos paruošimas apima ne tik abrazyvinių dalelių ir cheminių medžiagų maišymą, bet ir kontroliuojančius veiksnius, tokius kaip pH, klampumas, stabilumas ir abrazyvų pasiskirstymas. Toliau aprašomi tipiniai CMP poliravimo srutos paruošimo veiksmai:

1. Tinkamų abrazyvų parinkimas

Abrazyvai yra vienas iš svarbiausių CMP srutų komponentų. Norint užtikrinti optimalų poliravimo efektyvumą, labai svarbu pasirinkti tinkamą abrazyvų tipą, dydžio pasiskirstymą ir koncentraciją. Abrazyvinių dalelių dydis lemia pašalinimo greitį poliruojant. Didesnės dalelės paprastai naudojamos storesnei medžiagai pašalinti, o mažesnės dalelės užtikrina aukštesnę paviršiaus apdailą.

Įprastos abrazyvinės medžiagos yra silicio dioksidas (SiO₂) ir aliuminio oksidas (Al2O3). Dėl vienodo dalelių dydžio ir vidutinio kietumo silicio dioksido abrazyvai plačiai naudojami CMP silicio pagrindu pagamintoms plokštelėms. Aliuminio dalelės, kurios yra kietesnės, naudojamos didesnio kietumo medžiagoms poliruoti.

2. Cheminės sudėties reguliavimas

Cheminių medžiagų pasirinkimas yra labai svarbus CMP srutos veikimui. Įprasti cheminiai agentai yra rūgštiniai arba šarminiai tirpalai (pvz., fluoro rūgštis, natrio hidroksidas), kurie chemiškai reaguoja su medžiagos paviršiumi, skatindami jo pašalinimą.

Cheminių medžiagų koncentracija ir pH vaidina svarbų vaidmenį poliravimo procese. Jei pH yra per aukštas arba per žemas, abrazyvinės dalelės gali susikaupti, o tai neigiamai paveiktų poliravimo procesą. Be to, oksiduojančių medžiagų, tokių kaip vandenilio peroksidas, įtraukimas gali pagreitinti medžiagos koroziją ir pagerinti pašalinimo greitį.

3. Srutų stabilumo užtikrinimas

Srutų stabilumas tiesiogiai priklauso nuo jo veikimo. Kad abrazyvinės dalelės nenusėstų ar nesuliptų, pridedama dispergentų ir stabilizatorių. Dispergentų vaidmuo yra sumažinti trauką tarp dalelių, užtikrinant, kad jos tolygiai pasiskirstytų tirpale. Tai labai svarbu norint išlaikyti vienodą poliravimo veiksmą.

Stabilizatoriai padeda neleisti cheminėms medžiagoms suirti arba per anksti sureaguoti, užtikrinant, kad srutos išliktų pastovios per visą naudojimo laiką.

4. Maišymas ir maišymas

Kai visi komponentai yra paruošti, srutos paprastai sumaišomos arba apdorojamos ultragarso bangomis, kad abrazyvinės dalelės būtų tolygiai paskirstytos tirpale. Maišymo procesas turi būti tikslus, kad nebūtų didelių dalelių, kurios gali pabloginti poliravimo efektyvumą.

CMP poliravimo srutų kokybės kontrolė

Siekiant užtikrinti, kad CMP srutos atitiktų reikalaujamus standartus, atliekami griežti bandymai ir kokybės kontrolė. Kai kurie įprasti kokybės kontrolės metodai yra šie:

1. Dalelių dydžio pasiskirstymo analizė:Abrazyvų dydžio pasiskirstymui matuoti naudojami lazeriniai difrakcijos dalelių dydžio analizatoriai. Norint išlaikyti norimą pašalinimo greitį ir paviršiaus kokybę, labai svarbu užtikrinti, kad dalelių dydis atitiktų reikiamą diapazoną.

2.pH testavimas:Reguliarus pH tyrimas atliekamas siekiant užtikrinti, kad srutos išlaikytų optimalų pH diapazoną. PH pokyčiai gali turėti įtakos cheminių reakcijų greičiui ir, atitinkamai, bendram srutų veikimui.

3. Klampumo bandymas:Srutų klampumas turi įtakos jos tekėjimui ir vienodumui poliruojant. Per klampi suspensija gali padidinti trintį ir dėl to poliruoti nenuosekliai, o mažo klampumo suspensija gali efektyviai nepašalinti medžiagos.

4. Stabilumo testas:Srutų stabilumui įvertinti naudojami ilgalaikio saugojimo ir centrifugavimo bandymai. Tikslas yra užtikrinti, kad srutos nenusėstų arba neatsiskirs fazėms sandėliuojant ar naudojant.

CMP poliravimo srutų optimizavimas ir iššūkiai

Tobulėjant puslaidininkių gamybos procesams, CMP suspensijų reikalavimai ir toliau auga. Optimizavus srutų ruošimo procesą, gali padidėti gamybos efektyvumas ir pagerėti galutinio produkto kokybė.

1. Pašalinimo greičio ir paviršiaus kokybės didinimas

Reguliuojant dydžio pasiskirstymą, abrazyvų koncentraciją ir cheminę sudėtį, pašalinimo greitis ir paviršiaus kokybė CMP metu gali būti pagerinta. Pavyzdžiui, skirtingų dydžių abrazyvinių dalelių mišinys gali pasiekti efektyvesnį medžiagos pašalinimo greitį ir geresnę paviršiaus apdailą.

2. Defektų ir šalutinių poveikių sumažinimas

NorsCMP srutosefektyviai pašalina medžiagas, per didelis poliravimas arba netinkama srutos sudėtis gali sukelti paviršiaus defektus, tokius kaip įbrėžimai ar korozijos žymės. Labai svarbu atidžiai kontroliuoti dalelių dydį, poliravimo jėgą ir cheminę sudėtį, kad šis šalutinis poveikis būtų kuo mažesnis.

3. Aplinkosaugos ir sąnaudų svarstymai

Didėjant aplinkosaugos reikalavimams, CMP srutų tvarumas ir ekologiškumas tampa vis svarbesni. Pavyzdžiui, vyksta moksliniai tyrimai, siekiant sukurti mažai toksiškus, aplinkai saugius cheminius veiksnius, siekiant sumažinti taršą. Be to, srutų formų optimizavimas gali padėti sumažinti gamybos sąnaudas.