वेफ़र पॉलिशिंग की विधियाँ क्या हैं?

चिप बनाने में शामिल सभी प्रक्रियाओं में से, अंतिम भाग्यवफ़रइसे अलग-अलग टुकड़ों में काटा जाता है और केवल कुछ पिनों को खुला रखते हुए छोटे, बंद बक्सों में पैक किया जाता है। चिप का मूल्यांकन उसकी सीमा, प्रतिरोध, करंट और वोल्टेज मूल्यों के आधार पर किया जाएगा, लेकिन कोई भी इसके स्वरूप पर विचार नहीं करेगा। विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान, हम आवश्यक प्लैनरीकरण प्राप्त करने के लिए वेफर को बार-बार पॉलिश करते हैं, विशेष रूप से प्रत्येक फोटोलिथोग्राफी चरण के लिए।वफ़रसतह बेहद सपाट होनी चाहिए, क्योंकि जैसे-जैसे चिप निर्माण प्रक्रिया सिकुड़ती है, फोटोलिथोग्राफी मशीन के लेंस को लेंस के संख्यात्मक एपर्चर (एनए) को बढ़ाकर नैनोमीटर-स्केल रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, यह एक साथ फोकस की गहराई (DoF) को कम कर देता है। फोकस की गहराई उस गहराई को संदर्भित करती है जिसके भीतर ऑप्टिकल सिस्टम फोकस बनाए रख सकता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि फोटोलिथोग्राफी छवि स्पष्ट और फोकस में रहे, सतह की विविधताएंवफ़रफोकस की गहराई में आना चाहिए।

सरल शब्दों में, फोटोलिथोग्राफी मशीन इमेजिंग परिशुद्धता में सुधार करने के लिए ध्यान केंद्रित करने की क्षमता का त्याग करती है। उदाहरण के लिए, नई पीढ़ी की ईयूवी फोटोलिथोग्राफी मशीनों का संख्यात्मक एपर्चर 0.55 है, लेकिन फोकस की ऊर्ध्वाधर गहराई केवल 45 नैनोमीटर है, फोटोलिथोग्राफी के दौरान इससे भी छोटी इष्टतम इमेजिंग रेंज होती है। यदिवफ़रसमतल नहीं है, असमान मोटाई है, या सतह में उतार-चढ़ाव है, यह उच्च और निम्न बिंदुओं पर फोटोलिथोग्राफी के दौरान समस्याएं पैदा करेगा।

फोटोलिथोग्राफी एकमात्र ऐसी प्रक्रिया नहीं है जिसके लिए सहजता की आवश्यकता होती हैवफ़रसतह। कई अन्य चिप निर्माण प्रक्रियाओं में भी वेफर पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, गीली नक़्क़ाशी के बाद, बाद की कोटिंग और जमाव के लिए खुरदरी सतह को चिकना करने के लिए पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है। उथले ट्रेंच अलगाव (एसटीआई) के बाद, अतिरिक्त सिलिकॉन डाइऑक्साइड को सुचारू करने और ट्रेंच भरने को पूरा करने के लिए पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है। धातु जमाव के बाद, अतिरिक्त धातु परतों को हटाने और डिवाइस शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है।

इसलिए, चिप के जन्म में वेफर की खुरदरापन और सतह की विविधता को कम करने और सतह से अतिरिक्त सामग्री को हटाने के लिए कई पॉलिशिंग चरण शामिल होते हैं। इसके अतिरिक्त, वेफर पर विभिन्न प्रक्रिया संबंधी समस्याओं के कारण होने वाले सतह दोष अक्सर प्रत्येक पॉलिशिंग चरण के बाद ही स्पष्ट होते हैं। इस प्रकार, पॉलिशिंग के लिए जिम्मेदार इंजीनियर महत्वपूर्ण जिम्मेदारी निभाते हैं। वे चिप निर्माण प्रक्रिया में केंद्रीय व्यक्ति हैं और अक्सर उत्पादन बैठकों में दोष उठाते हैं। चिप निर्माण में मुख्य पॉलिशिंग तकनीक के रूप में, उन्हें गीली नक़्क़ाशी और भौतिक आउटपुट दोनों में कुशल होना चाहिए।

वेफर पॉलिशिंग के तरीके क्या हैं?

पॉलिशिंग तरल और सिलिकॉन वेफर सतह के बीच परस्पर क्रिया सिद्धांतों के आधार पर पॉलिशिंग प्रक्रियाओं को तीन प्रमुख श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. यांत्रिक पॉलिशिंग विधि:
यांत्रिक पॉलिशिंग एक चिकनी सतह प्राप्त करने के लिए काटने और प्लास्टिक विरूपण के माध्यम से पॉलिश सतह के उभार को हटा देती है। सामान्य उपकरणों में तेल पत्थर, ऊनी पहिये और सैंडपेपर शामिल हैं, जो मुख्य रूप से हाथ से संचालित होते हैं। विशेष भागों, जैसे घूमने वाले निकायों की सतह, टर्नटेबल्स और अन्य सहायक उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं। उच्च-गुणवत्ता की आवश्यकताओं वाली सतहों के लिए, सुपर-फाइन पॉलिशिंग विधियों को नियोजित किया जा सकता है। सुपर-फाइन पॉलिशिंग में विशेष रूप से निर्मित अपघर्षक उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जो अपघर्षक युक्त पॉलिशिंग तरल में, वर्कपीस की सतह पर कसकर दबाए जाते हैं और उच्च गति से घूमते हैं। यह तकनीक Ra0.008μm की सतह खुरदरापन प्राप्त कर सकती है, जो सभी पॉलिशिंग विधियों में सबसे अधिक है। इस विधि का उपयोग आमतौर पर ऑप्टिकल लेंस मोल्ड के लिए किया जाता है।

2. रासायनिक पॉलिशिंग विधि:
रासायनिक पॉलिशिंग में रासायनिक माध्यम में सामग्री की सतह पर सूक्ष्म उभारों का प्रमुख विघटन शामिल होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक चिकनी सतह बनती है। इस विधि का मुख्य लाभ जटिल उपकरणों की आवश्यकता की कमी, जटिल आकार के वर्कपीस को पॉलिश करने की क्षमता और उच्च दक्षता के साथ एक साथ कई वर्कपीस को पॉलिश करने की क्षमता है। रासायनिक पॉलिशिंग का मुख्य मुद्दा पॉलिशिंग तरल का निर्माण है। रासायनिक पॉलिशिंग द्वारा प्राप्त सतह खुरदरापन आम तौर पर कई दसियों माइक्रोमीटर होता है।

3. रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग (सीएमपी) विधि:
पहले दो पॉलिशिंग तरीकों में से प्रत्येक के अपने अनूठे फायदे हैं। इन दो तरीकों के संयोजन से प्रक्रिया में पूरक प्रभाव प्राप्त किए जा सकते हैं। रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग यांत्रिक घर्षण और रासायनिक संक्षारण प्रक्रियाओं को जोड़ती है। सीएमपी के दौरान, पॉलिशिंग तरल में रासायनिक अभिकर्मक पॉलिश सब्सट्रेट सामग्री को ऑक्सीकरण करते हैं, जिससे एक नरम ऑक्साइड परत बनती है। फिर इस ऑक्साइड परत को यांत्रिक घर्षण के माध्यम से हटा दिया जाता है। इस ऑक्सीकरण और यांत्रिक निष्कासन प्रक्रिया को दोहराने से प्रभावी पॉलिशिंग प्राप्त होती है।

केमिकल मैकेनिकल पॉलिशिंग (सीएमपी) में वर्तमान चुनौतियाँ और मुद्दे:

सीएमपी को प्रौद्योगिकी, अर्थशास्त्र और पर्यावरणीय स्थिरता के क्षेत्रों में कई चुनौतियों और मुद्दों का सामना करना पड़ता है:

1) प्रक्रिया संगति: सीएमपी प्रक्रिया में उच्च स्थिरता प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण बना हुआ है। यहां तक ​​कि एक ही उत्पादन लाइन के भीतर भी, विभिन्न बैचों या उपकरणों के बीच प्रक्रिया मापदंडों में मामूली बदलाव अंतिम उत्पाद की स्थिरता को प्रभावित कर सकते हैं।

2) नई सामग्रियों के प्रति अनुकूलनशीलता: जैसे-जैसे नई सामग्रियां उभरती रहती हैं, सीएमपी प्रौद्योगिकी को उनकी विशेषताओं के अनुकूल होना चाहिए। कुछ उन्नत सामग्रियां पारंपरिक सीएमपी प्रक्रियाओं के अनुकूल नहीं हो सकती हैं, जिसके लिए अधिक अनुकूलनीय पॉलिशिंग तरल पदार्थ और अपघर्षक के विकास की आवश्यकता होती है।

3) आकार प्रभाव: जैसे-जैसे सेमीकंडक्टर डिवाइस के आयाम सिकुड़ते जा रहे हैं, आकार प्रभाव के कारण होने वाली समस्याएं अधिक महत्वपूर्ण हो जाती हैं। छोटे आयामों के लिए उच्च सतह समतलता की आवश्यकता होती है, जिससे अधिक सटीक सीएमपी प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।

4) सामग्री हटाने की दर नियंत्रण: कुछ अनुप्रयोगों में, विभिन्न सामग्रियों के लिए सामग्री हटाने की दर का सटीक नियंत्रण महत्वपूर्ण है। उच्च-प्रदर्शन वाले उपकरणों के निर्माण के लिए सीएमपी के दौरान विभिन्न परतों में लगातार निष्कासन दर सुनिश्चित करना आवश्यक है।

5) पर्यावरण मित्रता: सीएमपी में उपयोग किए जाने वाले पॉलिशिंग तरल पदार्थ और अपघर्षक में पर्यावरण की दृष्टि से हानिकारक घटक हो सकते हैं। अधिक पर्यावरण के अनुकूल और टिकाऊ सीएमपी प्रक्रियाओं और सामग्रियों का अनुसंधान और विकास महत्वपूर्ण चुनौतियां हैं।

6) इंटेलिजेंस और ऑटोमेशन: जबकि सीएमपी सिस्टम की इंटेलिजेंस और ऑटोमेशन स्तर में धीरे-धीरे सुधार हो रहा है, फिर भी उन्हें जटिल और परिवर्तनशील उत्पादन वातावरण का सामना करना होगा। उत्पादन दक्षता में सुधार के लिए स्वचालन के उच्च स्तर और बुद्धिमान निगरानी हासिल करना एक चुनौती है जिसे संबोधित करने की आवश्यकता है।

7) लागत नियंत्रण: सीएमपी में उच्च उपकरण और सामग्री लागत शामिल है। निर्माताओं को बाजार की प्रतिस्पर्धात्मकता बनाए रखने के लिए उत्पादन लागत को कम करने का प्रयास करते हुए प्रक्रिया प्रदर्शन में सुधार करने की आवश्यकता है।