ویفر پالش کرنے کے طریقے کیا ہیں؟

ایک چپ بنانے میں شامل تمام عملوں میں سے، کی حتمی قسمتویفرانفرادی ڈیز میں کاٹ کر چھوٹے، بند بکسوں میں پیک کیا جائے گا جس میں صرف چند پن کھلے ہوں گے۔ چپ کا اندازہ اس کی حد، مزاحمت، کرنٹ اور وولٹیج کی قدروں کی بنیاد پر کیا جائے گا، لیکن کوئی بھی اس کی ظاہری شکل پر غور نہیں کرے گا۔ مینوفیکچرنگ کے عمل کے دوران، ہم ضروری پلانرائزیشن حاصل کرنے کے لیے بار بار ویفر کو پالش کرتے ہیں، خاص طور پر فوٹو لیتھوگرافی کے ہر قدم کے لیے۔ دیویفرسطح انتہائی ہموار ہونی چاہیے کیونکہ جیسے جیسے چپ تیار کرنے کا عمل سکڑتا ہے، فوٹو لیتھوگرافی مشین کے لینس کو لینس کے عددی یپرچر (NA) کو بڑھا کر نینو میٹر پیمانے پر ریزولوشن حاصل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، یہ بیک وقت توجہ کی گہرائی (DoF) کو کم کرتا ہے۔ توجہ کی گہرائی سے مراد وہ گہرائی ہے جس کے اندر آپٹیکل سسٹم فوکس برقرار رکھ سکتا ہے۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ فوٹو لیتھوگرافی کی تصویر واضح اور فوکس میں رہے، سطح کے تغیراتویفرتوجہ کی گہرائی میں گرنا ضروری ہے۔

سادہ الفاظ میں، فوٹو لیتھوگرافی مشین امیجنگ کی درستگی کو بہتر بنانے کی توجہ مرکوز کرنے کی صلاحیت کی قربانی دیتی ہے۔ مثال کے طور پر، نئی نسل کی EUV فوٹو لیتھوگرافی مشینوں کا عددی یپرچر 0.55 ہے، لیکن فوکس کی عمودی گہرائی صرف 45 نینو میٹر ہے، فوٹو لیتھوگرافی کے دوران اس سے بھی چھوٹی بہترین امیجنگ رینج کے ساتھ۔ اگرویفرفلیٹ نہیں ہے، غیر مساوی موٹائی ہے، یا سطح کی بے ترتیبی ہے، یہ اعلی اور کم پوائنٹس پر فوٹو لیتھوگرافی کے دوران مسائل پیدا کرے گا۔

فوٹو لیتھوگرافی واحد عمل نہیں ہے جس میں ہموار کی ضرورت ہوتی ہے۔ویفرسطح بہت سے دوسرے چپ بنانے کے عمل میں بھی ویفر پالش کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، گیلی اینچنگ کے بعد، بعد میں کوٹنگ اور جمع کرنے کے لیے کھردری سطح کو ہموار کرنے کے لیے پالش کی ضرورت ہوتی ہے۔ اتلی کھائی تنہائی (STI) کے بعد، اضافی سلکان ڈائی آکسائیڈ کو ہموار کرنے اور خندق بھرنے کو مکمل کرنے کے لیے پالش کی ضرورت ہوتی ہے۔ دھاتی جمع کرنے کے بعد، اضافی دھاتی تہوں کو ہٹانے اور آلے کے شارٹ سرکٹ کو روکنے کے لیے پالش کی ضرورت ہوتی ہے۔

لہذا، ایک چپ کی پیدائش میں ویفر کی کھردری اور سطح کی مختلف حالتوں کو کم کرنے اور سطح سے اضافی مواد کو ہٹانے کے لیے پالش کرنے کے متعدد اقدامات شامل ہیں۔ مزید برآں، ویفر پر عمل کے مختلف مسائل کی وجہ سے سطح کے نقائص اکثر پالش کرنے کے ہر قدم کے بعد ہی ظاہر ہوتے ہیں۔ اس طرح، چمکانے کے ذمہ دار انجینئر اہم ذمہ داری رکھتے ہیں۔ وہ چپ مینوفیکچرنگ کے عمل میں مرکزی شخصیت ہیں اور اکثر پروڈکشن میٹنگز میں الزام لگاتے ہیں۔ انہیں گیلی اینچنگ اور فزیکل آؤٹ پٹ دونوں میں ماہر ہونا چاہیے، جیسا کہ چپ مینوفیکچرنگ میں پالش کرنے کی اہم تکنیک ہے۔

ویفر پالش کرنے کے طریقے کیا ہیں؟

پالش کرنے کے عمل کو پالش کرنے والے مائع اور سلکان ویفر کی سطح کے درمیان تعامل کے اصولوں کی بنیاد پر تین بڑے زمروں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:

1. مکینیکل پالش کرنے کا طریقہ:
مکینیکل پالش ہموار سطح کو حاصل کرنے کے لیے پالش شدہ سطح کے پھیلاؤ کو کاٹنے اور پلاسٹک کی اخترتی کے ذریعے ہٹاتی ہے۔ عام اوزاروں میں تیل کے پتھر، اون کے پہیے، اور سینڈ پیپر شامل ہیں، جو بنیادی طور پر ہاتھ سے چلائے جاتے ہیں۔ خاص حصے، جیسے گھومنے والی لاشوں کی سطحیں، ٹرن ٹیبل اور دیگر معاون آلات استعمال کر سکتی ہیں۔ اعلی معیار کی ضروریات کے ساتھ سطحوں کے لیے، انتہائی عمدہ پالش کرنے کے طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ سپر فائن پالش کرنے میں خاص طور پر بنائے گئے کھرچنے والے اوزار استعمال کیے جاتے ہیں، جو کھرچنے والے پالش کرنے والے مائع میں، ورک پیس کی سطح پر مضبوطی سے دبائے جاتے ہیں اور تیز رفتاری سے گھمائے جاتے ہیں۔ یہ تکنیک Ra0.008μm کی سطح کی کھردری حاصل کر سکتی ہے، جو پالش کرنے کے تمام طریقوں میں سب سے زیادہ ہے۔ یہ طریقہ عام طور پر آپٹیکل لینس کے سانچوں کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

2. کیمیکل پالش کرنے کا طریقہ:
کیمیائی پالش میں مادی سطح پر مائیکرو پروٹریشنز کی ترجیحی تحلیل شامل ہوتی ہے جس کے نتیجے میں سطح ہموار ہوتی ہے۔ اس طریقہ کار کے اہم فوائد میں پیچیدہ آلات کی ضرورت کا فقدان، پیچیدہ شکل کے ورک پیس کو پالش کرنے کی صلاحیت، اور اعلی کارکردگی کے ساتھ بیک وقت کئی ورک پیسوں کو پالش کرنے کی صلاحیت ہے۔ کیمیائی پالش کا بنیادی مسئلہ پالش کرنے والے مائع کی تشکیل ہے۔ کیمیکل پالش سے حاصل ہونے والی سطح کی کھردری عام طور پر کئی دسیوں مائکرو میٹرز ہوتی ہے۔

3. کیمیکل مکینیکل پالش (CMP) طریقہ:
پالش کرنے کے پہلے دو طریقوں میں سے ہر ایک کے اپنے منفرد فوائد ہیں۔ ان دو طریقوں کو یکجا کرنے سے عمل میں تکمیلی اثرات حاصل ہو سکتے ہیں۔ کیمیکل مکینیکل پالش مکینیکل رگڑ اور کیمیائی سنکنرن کے عمل کو یکجا کرتی ہے۔ CMP کے دوران، پالش کرنے والے مائع میں کیمیائی ریجنٹس پالش شدہ سبسٹریٹ مواد کو آکسائڈائز کرتے ہیں، جس سے ایک نرم آکسائیڈ پرت بنتی ہے۔ اس آکسائیڈ کی تہہ کو پھر مکینیکل رگڑ کے ذریعے ہٹا دیا جاتا ہے۔ اس آکسیکرن اور مکینیکل ہٹانے کے عمل کو دہرانے سے موثر پالش حاصل ہوتی ہے۔

کیمیکل مکینیکل پالشنگ (CMP) میں موجودہ چیلنجز اور مسائل:

CMP کو ٹیکنالوجی، معاشیات اور ماحولیاتی پائیداری کے شعبوں میں کئی چیلنجز اور مسائل کا سامنا ہے:

1) عمل کی مستقل مزاجی: CMP کے عمل میں اعلیٰ مستقل مزاجی کا حصول اب بھی مشکل ہے۔ یہاں تک کہ ایک ہی پروڈکشن لائن کے اندر، مختلف بیچوں یا آلات کے درمیان عمل کے پیرامیٹرز میں معمولی تغیرات حتمی مصنوعات کی مستقل مزاجی کو متاثر کر سکتے ہیں۔

2) نئے مواد کے ساتھ موافقت: جیسے جیسے نئے مواد ابھرتے رہتے ہیں، سی ایم پی ٹیکنالوجی کو ان کی خصوصیات کے مطابق ڈھالنا چاہیے۔ کچھ جدید مواد روایتی CMP کے عمل کے ساتھ مطابقت نہیں رکھتے، زیادہ موافقت پذیر پالش کرنے والے مائعات اور کھرچنے والی چیزوں کی ترقی کی ضرورت ہوتی ہے۔

3) سائز کے اثرات: جیسے جیسے سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کے طول و عرض سکڑتے رہتے ہیں، سائز کے اثرات کی وجہ سے پیدا ہونے والے مسائل زیادہ اہم ہو جاتے ہیں۔ چھوٹے طول و عرض کو اعلی سطح کی ہمواری کی ضرورت ہوتی ہے، زیادہ درست CMP عمل کی ضرورت ہوتی ہے۔

4) مٹیریل ریموول ریٹ کنٹرول: کچھ ایپلی کیشنز میں، مختلف مواد کے لیے مواد ہٹانے کی شرح کا درست کنٹرول بہت ضروری ہے۔ اعلی کارکردگی والے آلات کی تیاری کے لیے CMP کے دوران مختلف تہوں میں مستقل طور پر ہٹانے کی شرح کو یقینی بنانا ضروری ہے۔

5) ماحولیاتی دوستی: CMP میں استعمال ہونے والے پالش کرنے والے مائعات اور کھرچنے والے اجزاء میں ماحولیاتی نقصان دہ اجزاء شامل ہو سکتے ہیں۔ زیادہ ماحول دوست اور پائیدار CMP عمل اور مواد کی تحقیق اور ترقی اہم چیلنجز ہیں۔

6) انٹیلی جنس اور آٹومیشن: اگرچہ CMP سسٹمز کی ذہانت اور آٹومیشن کی سطح بتدریج بہتر ہو رہی ہے، لیکن انہیں اب بھی پیچیدہ اور متغیر پیداواری ماحول کا مقابلہ کرنا چاہیے۔ پیداواری کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے اعلیٰ سطح کے آٹومیشن اور ذہین نگرانی کا حصول ایک چیلنج ہے جس سے نمٹنے کی ضرورت ہے۔

7) لاگت کا کنٹرول: CMP میں اعلی سازوسامان اور مادی اخراجات شامل ہیں۔ مینوفیکچررز کو مارکیٹ میں مسابقت برقرار رکھنے کے لیے پیداواری لاگت کو کم کرنے کی کوشش کرتے ہوئے عمل کی کارکردگی کو بہتر بنانے کی ضرورت ہے۔