സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിൽ ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡറിന്റെ പ്രിസിഷൻ ഗ്രൈൻഡിംഗ് റോൾ

സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിൽ ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡറിന്റെ പ്രിസിഷൻ ഗ്രൈൻഡിംഗ് റോൾ

സുഹൃത്തുക്കളേ, ഇന്ന് നമ്മൾ സംസാരിക്കാൻ പോകുന്നത് കഠിനവും പ്രായോഗികവുമായ ഒരു കാര്യത്തെക്കുറിച്ചാണ്—ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡർ. നിങ്ങൾ ഇതിനെക്കുറിച്ച് കേട്ടിട്ടുണ്ടാകില്ല, പക്ഷേ നിങ്ങളുടെ ഫോണിലെയും സ്മാർട്ട് വാച്ചിലെയും ഏറ്റവും നിർണായകവും സൂക്ഷ്മവുമായ ചിപ്പുകൾ, അവ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് തന്നെ, അതിനെ കൈകാര്യം ചെയ്തിട്ടുണ്ടാകും. അതിനെ ചിപ്പിന്റെ "ചീഫ് ബ്യൂട്ടീഷ്യൻ" എന്ന് വിളിക്കുന്നതിൽ അതിശയോക്തിയില്ല.

ഒരു വീറ്റ്സ്റ്റോൺ പോലുള്ള ഒരു പരുക്കൻ ഉപകരണമായി ഇതിനെ സങ്കൽപ്പിക്കരുത്. സെമികണ്ടക്ടറുകളുടെ ലോകത്ത്, നാനോസ്കെയിൽ സ്കാൽപെലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു സൂക്ഷ്മ ശിൽപിയെപ്പോലെ അതിലോലമായ ഒരു പങ്ക് ഇത് വഹിക്കുന്നു.

I. ചിപ്പിന്റെ “മുഖശിൽപം”: പൊടിക്കൽ ആവശ്യമായി വരുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ആദ്യം നമുക്ക് ഒരു കാര്യം മനസ്സിലാക്കാം: ചിപ്പുകൾ നേരിട്ട് പരന്ന നിലത്ത് വളരില്ല. ഒരു കെട്ടിടം പണിയുന്നതുപോലെ, വളരെ ശുദ്ധവും പരന്നതുമായ സിലിക്കൺ വേഫറിൽ (നമ്മൾ "വേഫർ" എന്ന് വിളിക്കുന്നത്) ഓരോ പാളിയും അവ "നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നു". ഈ "കെട്ടിടത്തിന്" ഡസൻ കണക്കിന് നിലകളുണ്ട്, കൂടാതെ ഓരോ നിലയിലെയും സർക്യൂട്ട് ഒരു മനുഷ്യന്റെ മുടിയുടെ ആയിരത്തിലൊന്ന് കനത്തിൽ കുറവാണ്.

അപ്പോൾ പ്രശ്നം ഇതാണ്: നിങ്ങൾ ഒരു പുതിയ നില പണിയുമ്പോൾ, അടിത്തറ - മുമ്പത്തെ നിലയുടെ ഉപരിതലം - അല്പം അസമമാണെങ്കിൽ, ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ അത്രയും ചെറിയ ഒരു പ്രോട്രഷൻ ഉണ്ടെങ്കിൽ പോലും, അത് മുഴുവൻ കെട്ടിടവും വളഞ്ഞുപോകാനും, ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ചെയ്യാനും, ചിപ്പുകൾ ഉപയോഗശൂന്യമാക്കാനും കാരണമാകും. നഷ്ടങ്ങൾ തമാശയല്ല.

അതുകൊണ്ട്, ഓരോ നിലയും പൂർത്തിയായ ശേഷം, നമ്മൾ സമഗ്രമായ "ക്ലീനിംഗ്", "ലെവലിംഗ്" എന്നിവ നടത്തണം. ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ഒരു മനോഹരമായ പേരുണ്ട്: "കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പ്ലാനറൈസേഷൻ," ചുരുക്കി പറഞ്ഞാൽ CMP. പേര് സങ്കീർണ്ണമാണെന്ന് തോന്നുമെങ്കിലും, തത്വം മനസ്സിലാക്കാൻ പ്രയാസമില്ല: ഇത് രാസ നാശത്തിന്റെയും മെക്കാനിക്കൽ അബ്രസിഷന്റെയും സംയോജനമാണ്.

നീക്കം ചെയ്യേണ്ട വസ്തുവിനെ മൃദുവാക്കാനും തുരുമ്പെടുക്കാനും കെമിക്കൽ "പഞ്ച്" ഒരു പ്രത്യേക പോളിഷിംഗ് ദ്രാവകം ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് അതിനെ കൂടുതൽ "മൃദു"മാക്കുന്നു.

മെക്കാനിക്കൽ "പഞ്ച്" നിലവിൽ വരുന്നു—തവിട്ട് കൊറണ്ടം മൈക്രോപൗഡർരാസപ്രക്രിയയിലൂടെ "മയപ്പെടുത്തിയ" വസ്തുക്കൾ കൃത്യമായും തുല്യമായും "ചുരണ്ടിയെടുക്കാൻ" ഭൗതിക രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് ഇതിന്റെ ചുമതല.

ഇത്രയധികം അബ്രാസീവ്‌സ് ലഭ്യമായിട്ടും, എന്തിനാണ് ഇത് പ്രത്യേകിച്ച് എന്ന് നിങ്ങൾ ചോദിച്ചേക്കാം? അവിടെയാണ് അതിന്റെ അസാധാരണ ഗുണങ്ങൾ പ്രസക്തമാകുന്നത്.

II. “അത്ര മൈക്രോണൈസ് ചെയ്യാത്ത മൈക്രോണൈസ്ഡ് പൊടി”: ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിനയുടെ അതുല്യമായ കഴിവ്.

സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിൽ, ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോണൈസ്ഡ് പൗഡർ ഒരു സാധാരണ ഉൽപ്പന്നമല്ല. ഇത് ഒരു "സ്പെഷ്യൽ ഫോഴ്‌സ്" യൂണിറ്റാണ്, സൂക്ഷ്മമായി തിരഞ്ഞെടുത്ത് പരിഷ്കരിച്ചിരിക്കുന്നു.

ആദ്യം, ഇത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, പക്ഷേ അശ്രദ്ധമല്ല.ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിനവജ്രത്തിന് തൊട്ടുപിന്നാലെയാണ് ഇതിന്റെ കാഠിന്യം. സിലിക്കൺ, സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, ടങ്സ്റ്റൺ തുടങ്ങിയ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ചിപ്പ് വസ്തുക്കൾ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ ഇത് പര്യാപ്തമാണ്. എന്നാൽ പ്രധാന കാര്യം അതിന്റെ കാഠിന്യം ഒരു "കഠിനമായ" കാഠിന്യമാണ് എന്നതാണ്. (വജ്രം പോലുള്ളവ) പൊട്ടുന്നതും സമ്മർദ്ദത്തിൽ എളുപ്പത്തിൽ പൊട്ടുന്നതുമായ ചില കടുപ്പമുള്ള വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, തവിട്ട് നിറത്തിലുള്ള ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന അതിന്റെ സമഗ്രത നിലനിർത്തുന്നു, അതേസമയം കട്ടിംഗ് ഫോഴ്‌സ് ഉറപ്പാക്കുന്നു, ഒരു "വിനാശകരമായ മൂലകം" ആകുന്നത് ഒഴിവാക്കുന്നു.

രണ്ടാമതായി, അതിന്റെ ഇടുങ്ങിയ കണിക വലിപ്പം തുല്യമായ മുറിക്കൽ ഉറപ്പാക്കുന്നു. ഇതാണ് ഏറ്റവും നിർണായകമായ കാര്യം. വ്യത്യസ്ത വലുപ്പത്തിലുള്ള കല്ലുകളുടെ കൂമ്പാരം ഉപയോഗിച്ച് വിലയേറിയ ഒരു ജേഡ് മിനുക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്നത് സങ്കൽപ്പിക്കുക. വലിയ കല്ലുകൾ അനിവാര്യമായും ആഴത്തിലുള്ള കുഴികൾ അവശേഷിപ്പിക്കും, അതേസമയം ചെറിയവ പ്രവർത്തിക്കാൻ വളരെ ചെറുതായിരിക്കാം. CMP (കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ്) പ്രക്രിയകളിൽ, ഇത് പൂർണ്ണമായും അസ്വീകാര്യമാണ്. സെമികണ്ടക്ടറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന തവിട്ട് ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡറിന് വളരെ ഇടുങ്ങിയ കണിക വലിപ്പ വിതരണം ഉണ്ടായിരിക്കണം. ഇതിനർത്ഥം മിക്കവാറും എല്ലാ കണികകളും ഏകദേശം ഒരേ വലുപ്പത്തിലാണെന്നാണ്. ആയിരക്കണക്കിന് മൈക്രോപൗഡർ കണികകൾ വേഫർ പ്രതലത്തിൽ ഏകീകൃതമായി നീങ്ങുന്നുവെന്ന് ഇത് ഉറപ്പാക്കുന്നു, പോക്ക്മാർക്ക് ചെയ്തതല്ല, കുറ്റമറ്റ ഒരു പ്രതലം സൃഷ്ടിക്കാൻ തുല്യമായ സമ്മർദ്ദം ചെലുത്തുന്നു. ഈ കൃത്യത നാനോമീറ്റർ തലത്തിലാണ്.

മൂന്നാമതായി, ഇത് രാസപരമായി "സത്യസന്ധമായ" ഒരു ഏജന്റാണ്. ചിപ്പ് നിർമ്മാണത്തിൽ അമ്ലവും ക്ഷാരവുമായ പരിതസ്ഥിതികൾ ഉൾപ്പെടെ വിവിധതരം രാസവസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡർ രാസപരമായി വളരെ സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്, കൂടാതെ പോളിഷിംഗ് ദ്രാവകത്തിലെ മറ്റ് ഘടകങ്ങളുമായി എളുപ്പത്തിൽ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നില്ല, ഇത് പുതിയ മാലിന്യങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നത് തടയുന്നു. കഠിനാധ്വാനിയായ, എളിമയുള്ള ഒരു ജീവനക്കാരനെപ്പോലെയാണ് ഇത് - മേലധികാരികൾ (എഞ്ചിനീയർമാർ) ഇഷ്ടപ്പെടുന്ന തരത്തിലുള്ള വ്യക്തി.

നാലാമതായി, അതിന്റെ രൂപഘടന നിയന്ത്രിക്കാവുന്നതാണ്, "മിനുസമാർന്ന" കണികകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. നൂതനമായ തവിട്ട് ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡറിന് കണങ്ങളുടെ "ആകൃതി" (അല്ലെങ്കിൽ "രൂപശാസ്ത്രം") പോലും നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും. ഒരു പ്രത്യേക പ്രക്രിയയിലൂടെ, മൂർച്ചയുള്ള അരികുകളുള്ള കണങ്ങളെ ഗോളാകൃതിയിലുള്ളതോ പോളിഹെഡ്രൽ ആകൃതിയിലുള്ളതോ ആക്കി മാറ്റാൻ കഴിയും. ഈ "മിനുസമാർന്ന" കണികകൾ മുറിക്കുമ്പോൾ വേഫർ പ്രതലത്തിലെ "ഗ്രൂവിംഗ്" പ്രഭാവം ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കുകയും, പോറലുകളുടെ സാധ്യത ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

III. യഥാർത്ഥ ലോക ആപ്ലിക്കേഷൻ: CMP പ്രൊഡക്ഷൻ ലൈനിലെ "സൈലന്റ് റേസ്"

CMP പ്രൊഡക്ഷൻ ലൈനിൽ, വാക്വം ചക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വേഫറുകൾ ഉറപ്പിച്ചു നിർത്തുന്നു, ഉപരിതലം താഴേക്ക്, കറങ്ങുന്ന പോളിഷിംഗ് പാഡിൽ അമർത്തുന്നു. തവിട്ട് നിറത്തിലുള്ള ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡർ അടങ്ങിയ പോളിഷിംഗ് ദ്രാവകം, പോളിഷിംഗ് പാഡിനും വേഫറിനും ഇടയിൽ ഒരു നേർത്ത മൂടൽമഞ്ഞ് പോലെ തുടർച്ചയായി തളിക്കുന്നു.

ഈ ഘട്ടത്തിൽ, സൂക്ഷ്മലോകത്ത് ഒരു "കൃത്യതാ മത്സരം" ആരംഭിക്കുന്നു. കോടിക്കണക്കിന് തവിട്ട് നിറത്തിലുള്ള ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡർ കണികകൾ, സമ്മർദ്ദത്തിലും ഭ്രമണത്തിലും, വേഫർ പ്രതലത്തിൽ സെക്കൻഡിൽ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് നാനോമീറ്റർ ലെവൽ കട്ടുകൾ നടത്തുന്നു. അവ ഒരു അച്ചടക്കമുള്ള സൈന്യത്തെപ്പോലെ ഏകീകൃതമായി നീങ്ങണം, സുഗമമായി മുന്നേറണം, ഉയർന്ന പ്രദേശങ്ങൾ "പരന്നതാക്കുകയും" താഴ്ന്ന പ്രദേശങ്ങൾ "ശൂന്യമാക്കുകയും" വേണം.

മുഴുവൻ പ്രക്രിയയും ഒരു വസന്തകാല കാറ്റ് പോലെ സൗമ്യമായിരിക്കണം, ഒരു ആഞ്ഞടിക്കുന്ന കൊടുങ്കാറ്റ് പോലെയല്ല. അമിതമായ ബലം പോറലുകളോ മൈക്രോക്രാക്കുകളോ സൃഷ്ടിക്കാം ("ഭൂഗർഭ നാശനഷ്ടം" എന്ന് വിളിക്കുന്നു); അപര്യാപ്തമായ ബലം കുറഞ്ഞ കാര്യക്ഷമതയിലേക്ക് നയിക്കുകയും ഉൽ‌പാദന ഷെഡ്യൂളുകളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, തവിട്ട് ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡറിന്റെ സാന്ദ്രത, കണികാ വലിപ്പം, രൂപഘടന എന്നിവയിലെ കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം അന്തിമ ചിപ്പ് വിളവും പ്രകടനവും നേരിട്ട് നിർണ്ണയിക്കുന്നു.

സിലിക്കൺ വേഫറുകളുടെ പ്രാരംഭ റഫ് പോളിഷിംഗ് മുതൽ, ഓരോ ഇൻസുലേറ്റിംഗ് പാളിയുടെയും (സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്) പ്ലാനറൈസേഷൻ വരെ, ഒടുവിൽ സർക്യൂട്ടുകൾ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന ടങ്സ്റ്റൺ പ്ലഗുകളുടെയും ചെമ്പ് വയറുകളുടെയും പോളിഷിംഗ് വരെ, ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡർ മിക്കവാറും എല്ലാ നിർണായക പ്ലാനറൈസേഷൻ ഘട്ടത്തിലും ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്തതാണ്. ഇത് മുഴുവൻ ചിപ്പ് നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിലും വ്യാപിക്കുന്നു, യഥാർത്ഥത്തിൽ ഒരു "തിരശ്ശീലയ്ക്ക് പിന്നിലെ നായകൻ."

IV. വെല്ലുവിളികളും ഭാവിയും: മികച്ചത് എന്നൊന്നില്ല, മികച്ചത് മാത്രമേ ഉള്ളൂ.

തീർച്ചയായും, ഈ പാതയ്ക്ക് അവസാനമില്ല. ചിപ്പ് നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾ 7nm, 5nm എന്നിവയിൽ നിന്ന് 3nm ലേക്ക് അല്ലെങ്കിൽ അതിലും ചെറിയ വലുപ്പത്തിലേക്ക് പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, CMP പ്രക്രിയകൾക്കുള്ള ആവശ്യകതകൾ ഒരു "തീവ്രമായ" തലത്തിലെത്തി. ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡറിന് ഇത് കൂടുതൽ വെല്ലുവിളികൾ ഉയർത്തുന്നു:

മികച്ചതും കൂടുതൽ ഏകീകൃതവും:ഭാവിയിലെ മൈക്രോപൗഡറുകൾലേസർ ഉപയോഗിച്ച് അരിച്ചെടുക്കുന്നതുപോലെ ഏകീകൃതമായ കണികാ വലിപ്പ വിതരണത്തോടെ, പതിനായിരക്കണക്കിന് നാനോമീറ്റർ സ്കെയിലിൽ എത്തേണ്ടി വന്നേക്കാം.

ക്ലീനർ: ഏതെങ്കിലും ലോഹ അയോൺ മാലിന്യങ്ങൾ മാരകമാണ്, ഇത് കൂടുതൽ ഉയർന്ന ശുദ്ധതാ ആവശ്യകതകളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.

പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കൽ: ഭാവിയിൽ "ബുദ്ധിമാനായ മൈക്രോപൗഡറുകൾ" ഉയർന്നുവരുമോ? ഉദാഹരണത്തിന്, പ്രത്യേകം പരിഷ്കരിച്ച പ്രതലങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച്, അവയ്ക്ക് പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങളിൽ കട്ടിംഗ് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ മാറ്റാൻ കഴിയും, അല്ലെങ്കിൽ സ്വയം മൂർച്ച കൂട്ടൽ, സ്വയം ലൂബ്രിക്കേറ്റിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് പ്രവർത്തനങ്ങൾ നേടാൻ കഴിയും?

അതിനാൽ, പരമ്പരാഗത അബ്രാസീവ് വ്യവസായത്തിൽ നിന്നാണ് ഉത്ഭവിച്ചതെങ്കിലും, ബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡർ സെമികണ്ടക്ടറുകളുടെ അത്യാധുനിക മേഖലയിലേക്ക് പ്രവേശിച്ചതോടെ അത് ഗംഭീരമായ പരിവർത്തനത്തിന് വിധേയമായി. ഇത് ഇനി ഒരു "ചുറ്റിക" അല്ല, മറിച്ച് ഒരു "നാനോസർജിക്കൽ സ്കാൽപൽ" ആണ്. നമ്മൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന എല്ലാ നൂതന ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിലും കോർ ചിപ്പിന്റെ തികച്ചും മിനുസമാർന്ന ഉപരിതലം അതിന്റെ നിലനിൽപ്പിന് കടപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് എണ്ണമറ്റ ചെറിയ കണികകളാണ്.

സൂക്ഷ്മതല ലോകത്ത് നടത്തിയ ഒരു മഹത്തായ പദ്ധതിയാണിത്, കൂടാതെബ്രൗൺ ഫ്യൂസ്ഡ് അലുമിന മൈക്രോപൗഡർനിസ്സംശയമായും ഈ പ്രോജക്റ്റിൽ നിശബ്ദനാണെങ്കിലും ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ഒരു സൂപ്പർ ക്രാഫ്റ്റ്‌സ്മാൻ ആണ്.