सीएमपी पॉलिशिंग स्लरी तयार करण्याची प्रक्रिया काय आहे

सेमीकंडक्टर उत्पादनात,केमिकल मेकॅनिकल प्लानरायझेशन(CMP) महत्वाची भूमिका बजावते. सीएमपी प्रक्रिया सिलिकॉन वेफर्सची पृष्ठभाग गुळगुळीत करण्यासाठी रासायनिक आणि यांत्रिक क्रिया एकत्र करते, त्यानंतरच्या चरणांसाठी एकसमान पाया प्रदान करते जसे की पातळ-फिल्म डिपॉझिशन आणि एचिंग. सीएमपी पॉलिशिंग स्लरी, या प्रक्रियेचा मुख्य घटक म्हणून, पॉलिशिंग कार्यक्षमता, पृष्ठभागाची गुणवत्ता आणि उत्पादनाच्या अंतिम कार्यक्षमतेवर लक्षणीय परिणाम करते. म्हणून, सेमीकंडक्टर उत्पादन ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी CMP स्लरी तयार करण्याची प्रक्रिया समजून घेणे आवश्यक आहे. हा लेख सीएमपी पॉलिशिंग स्लरी तयार करण्याची प्रक्रिया आणि त्याचे उपयोग आणि सेमीकंडक्टर उत्पादनातील आव्हाने एक्सप्लोर करेल.

सीएमपी पॉलिशिंग स्लरीचे मूलभूत घटक

CMP पॉलिशिंग स्लरीमध्ये सामान्यत: दोन मुख्य घटक असतात: अपघर्षक कण आणि रासायनिक घटक.

1.अपघर्षक कण: हे कण सामान्यतः ॲल्युमिना, सिलिका किंवा इतर अजैविक संयुगांपासून बनवले जातात आणि पॉलिशिंग प्रक्रियेदरम्यान ते भौतिकरित्या पृष्ठभागावरील सामग्री काढून टाकतात. ऍब्रेसिव्हचे कण आकार, वितरण आणि पृष्ठभागाचे गुणधर्म CMP मध्ये काढण्याचा दर आणि पृष्ठभाग समाप्त ठरवतात.

2.केमिकल एजंट: CMP मध्ये, रासायनिक घटक विरघळवून किंवा सामग्रीच्या पृष्ठभागावर रासायनिक प्रतिक्रिया देऊन कार्य करतात. या एजंट्समध्ये सामान्यत: ऍसिड, बेस आणि ऑक्सिडायझरचा समावेश होतो, जे भौतिक काढून टाकण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान आवश्यक घर्षण कमी करण्यास मदत करतात. सामान्य रासायनिक घटकांमध्ये हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड, सोडियम हायड्रॉक्साईड आणि हायड्रोजन पेरोक्साइड यांचा समावेश होतो.

याव्यतिरिक्त, स्लरीमध्ये अपघर्षक कणांचे एकसमान फैलाव सुनिश्चित करण्यासाठी आणि स्थिर होणे किंवा एकत्रित होण्यापासून रोखण्यासाठी सर्फॅक्टंट्स, डिस्पर्संट्स, स्टॅबिलायझर्स आणि इतर ॲडिटीव्ह देखील असू शकतात.

सीएमपी पॉलिशिंग स्लरी तयार करण्याची प्रक्रिया

सीएमपी स्लरी तयार करण्यामध्ये केवळ अपघर्षक कण आणि रासायनिक घटकांचे मिश्रण समाविष्ट नाही तर पीएच, स्निग्धता, स्थिरता आणि अपघर्षकांचे वितरण यासारखे नियंत्रण घटक देखील आवश्यक आहेत. सीएमपी पॉलिशिंग स्लरी तयार करण्यामध्ये सामील असलेल्या विशिष्ट चरणांची खालील रूपरेषा दिली आहे:

1. योग्य अपघर्षकांची निवड

ऍब्रेसिव्ह हे सीएमपी स्लरीचे सर्वात महत्वाचे घटक आहेत. इष्टतम पॉलिशिंग कार्यप्रदर्शन सुनिश्चित करण्यासाठी योग्य प्रकार, आकार वितरण आणि ऍब्रेसिव्हचे एकाग्रता निवडणे आवश्यक आहे. अपघर्षक कणांचा आकार पॉलिशिंग दरम्यान काढण्याचे दर निर्धारित करतो. मोठ्या कणांचा वापर सामान्यत: जाड सामग्री काढण्यासाठी केला जातो, तर लहान कण उच्च पृष्ठभागाची समाप्ती देतात.

सामान्य अपघर्षक सामग्रीमध्ये सिलिका (SiO₂) आणि ॲल्युमिना (Al₂O₃) यांचा समावेश होतो. एकसमान कण आकार आणि मध्यम कडकपणामुळे सिलिकॉन-आधारित वेफर्ससाठी CMP मध्ये सिलिका ॲब्रेसिव्हचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. ॲल्युमिना कण अधिक कठिण असल्याने, जास्त कडकपणा असलेल्या सामग्री पॉलिश करण्यासाठी वापरले जातात.

2. रासायनिक रचना समायोजित करणे

सीएमपी स्लरीच्या कार्यक्षमतेसाठी रासायनिक घटकांची निवड महत्त्वपूर्ण आहे. सामान्य रासायनिक घटकांमध्ये अम्लीय किंवा अल्कधर्मी द्रावण (उदा., हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड, सोडियम हायड्रॉक्साइड) समाविष्ट असतात, जे सामग्रीच्या पृष्ठभागावर रासायनिक प्रतिक्रिया देतात आणि ते काढून टाकण्यास प्रोत्साहन देतात.

पॉलिशिंग प्रक्रियेत रासायनिक घटकांची एकाग्रता आणि पीएच महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. जर pH खूप जास्त किंवा खूप कमी असेल, तर ते अपघर्षक कण एकत्रित होऊ शकतात, ज्यामुळे पॉलिशिंग प्रक्रियेवर नकारात्मक परिणाम होतो. याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन पेरॉक्साइड सारख्या ऑक्सिडायझिंग एजंट्सचा समावेश केल्याने सामग्रीच्या गंजला गती मिळू शकते, काढून टाकण्याचे प्रमाण सुधारते.

3. स्लरी स्थिरता सुनिश्चित करणे

स्लरीची स्थिरता थेट त्याच्या कार्यक्षमतेशी संबंधित आहे. अपघर्षक कणांना एकत्र येण्यापासून किंवा गुठळ्या होण्यापासून रोखण्यासाठी, dispersants आणि stabilizers जोडले जातात. कणांमधील आकर्षण कमी करणे, ते द्रावणात समान रीतीने वितरीत केले जातील याची खात्री करणे ही डिस्पर्संटची भूमिका आहे. एकसमान पॉलिशिंग क्रिया राखण्यासाठी हे महत्त्वपूर्ण आहे.

स्टॅबिलायझर्स रासायनिक घटकांना कमी होण्यापासून किंवा अकाली प्रतिक्रिया देण्यापासून रोखण्यास मदत करतात, स्लरी त्याच्या वापरादरम्यान सातत्यपूर्ण कामगिरी राखते याची खात्री करतात.

4. मिक्सिंग आणि ब्लेंडिंग

एकदा सर्व घटक तयार झाल्यानंतर, द्रावणात अपघर्षक कण समान रीतीने विखुरले जातील याची खात्री करण्यासाठी स्लरी सामान्यत: अल्ट्रासोनिक लहरींनी मिसळली जाते किंवा त्यावर प्रक्रिया केली जाते. मोठ्या कणांची उपस्थिती टाळण्यासाठी मिश्रण प्रक्रिया तंतोतंत असणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे पॉलिशिंग परिणामकारकता बिघडू शकते.

सीएमपी पॉलिशिंग स्लरीमध्ये गुणवत्ता नियंत्रण

सीएमपी स्लरी आवश्यक मानकांची पूर्तता करते याची खात्री करण्यासाठी, ती कठोर चाचणी आणि गुणवत्ता नियंत्रणातून जाते. काही सामान्य गुणवत्ता नियंत्रण पद्धतींमध्ये हे समाविष्ट आहे:

1.कण आकार वितरण विश्लेषण:लेझर डिफ्रॅक्शन कण आकार विश्लेषक अपघर्षकांच्या आकाराचे वितरण मोजण्यासाठी वापरले जातात. इच्छित काढण्याची दर आणि पृष्ठभागाची गुणवत्ता राखण्यासाठी कणांचा आकार आवश्यक मर्यादेत असल्याची खात्री करणे महत्वाचे आहे.

2.pH चाचणी:स्लरी इष्टतम pH श्रेणी राखते याची खात्री करण्यासाठी नियमित pH चाचणी केली जाते. pH मधील फरक रासायनिक अभिक्रियांच्या दरावर आणि परिणामी, स्लरीच्या एकूण कार्यक्षमतेवर परिणाम करू शकतात.

3. व्हिस्कोसिटी चाचणी:पॉलिशिंग दरम्यान स्लरीची चिकटपणा त्याच्या प्रवाहावर आणि एकसमानतेवर प्रभाव पाडते. खूप चिकट स्लरी घर्षण वाढवू शकते, ज्यामुळे विसंगत पॉलिशिंग होऊ शकते, तर कमी-स्लरी स्लरी प्रभावीपणे सामग्री काढू शकत नाही.

4. स्थिरता चाचणी:स्लरीच्या स्थिरतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी दीर्घकालीन स्टोरेज आणि सेंट्रीफ्यूगेशन चाचण्या वापरल्या जातात. स्टोरेज किंवा वापरादरम्यान स्लरी सेटलिंग किंवा फेज सेपरेशन अनुभवत नाही याची खात्री करणे हे ध्येय आहे.

सीएमपी पॉलिशिंग स्लरीचे ऑप्टिमायझेशन आणि आव्हाने

सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रिया विकसित होत असताना, सीएमपी स्लरीसाठी आवश्यकता वाढतच जाते. स्लरी तयार करण्याच्या प्रक्रियेला अनुकूल केल्याने उत्पादनाची कार्यक्षमता सुधारू शकते आणि अंतिम उत्पादनाची गुणवत्ता वाढू शकते.

1. काढण्याचा दर आणि पृष्ठभागाची गुणवत्ता वाढवणे

आकार वितरण, अपघर्षकांची एकाग्रता आणि रासायनिक रचना समायोजित करून, CMP दरम्यान काढण्याचा दर आणि पृष्ठभागाची गुणवत्ता सुधारली जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, वेगवेगळ्या अपघर्षक कण आकारांचे मिश्रण अधिक कार्यक्षम सामग्री काढून टाकण्याचा दर प्राप्त करू शकते, तसेच पृष्ठभागाची चांगली समाप्ती प्रदान करते.

2. दोष आणि साइड इफेक्ट्स कमी करणे

असतानासीएमपी स्लरीसामग्री काढण्यासाठी प्रभावी आहे, जास्त पॉलिशिंग किंवा अयोग्य स्लरी रचनामुळे पृष्ठभागावरील दोष जसे की ओरखडे किंवा गंज चिन्हे होऊ शकतात. हे दुष्परिणाम कमी करण्यासाठी कणांचा आकार, पॉलिशिंग फोर्स आणि रासायनिक रचना काळजीपूर्वक नियंत्रित करणे महत्वाचे आहे.

3. पर्यावरण आणि खर्चाचा विचार

वाढत्या पर्यावरणीय नियमांमुळे, CMP स्लरीजची टिकाऊपणा आणि पर्यावरण-मित्रत्व अधिक महत्त्वाचे होत आहे. उदाहरणार्थ, प्रदूषण कमी करण्यासाठी कमी-विषारी, पर्यावरणदृष्ट्या सुरक्षित रासायनिक घटक विकसित करण्यासाठी संशोधन चालू आहे. याव्यतिरिक्त, स्लरी फॉर्म्युलेशन ऑप्टिमाइझ करणे उत्पादन खर्च कमी करण्यात मदत करू शकते.