الٹرا-پریسیئن پالش سے مراد عام طور پر صرف چند نینو میٹر کے ذرات کے سائز والے ابراسیو مائکرو پارٹیکلز کو پالش کرنے والے رگڑنے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جنہیں ایک لیپنگ ٹول میں انجکشن لگایا جاتا ہے تاکہ کم مقدار میں ورک پیس مواد کو ہٹایا جا سکے، اس طرح مخصوص ہندسی درستگی اور سطح کی کھردری حاصل ہوتی ہے۔ پالش کرنے کی اتنی اعلیٰ درستگی پالش کرنے کی تکنیکوں، آلات اور مواد پر زیادہ چیلنجز عائد کرتی ہے۔
جدید الیکٹرانکس میں، الٹرا-پریزین پالش کرنے کا کام نہ صرف مختلف مواد کو پلانرائز کرنا بلکہ ملٹی لیئر اسٹیک کے ساتھ بھی ہے، جس سے ایک سلیکون ویفر کو صرف چند ملی میٹر مربع کو انتہائی-بڑے-پیمانے کے مربوط سرکٹس بنانے کے قابل بنایا گیا ہے جس میں دسیوں ہزار سے دس لاکھ ٹرانسگلوائزیشن پر مشتمل ہے۔ مثال کے طور پر، یہ حقیقت کہ کمپیوٹرز درجنوں ٹن سے سکڑ کر صرف چند سو گرام رہ گئے ہیں، انتہائی درستگی کے بغیر ممکن نہیں تھا۔
فی الحال، جاپان، ریاستہائے متحدہ، اور جرمنی الٹرا-مشین ٹولز میں نمایاں پوزیشنز پر فائز ہیں۔ وہ انتہائی درست پالش کرنے کے عمل کی بنیادی ٹیکنالوجیز کو کنٹرول کرتے ہیں اور عالمی مارکیٹ پہل کو مضبوطی سے حکم دیتے ہیں۔ اس کے برعکس، الٹرا-پریسیئن پالشنگ ٹیکنالوجی میں چین کی ترقی کو بعض رکاوٹوں کا سامنا ہے۔ لہٰذا، الٹرا-پریسیئن پالشنگ میں تکنیکی رکاوٹوں کو کیسے دور کیا جائے، چین کے لیپنگ اور پالشنگ کے شعبے میں تشویش کا مرکز بن گیا ہے۔
01 آلات - ناکہ بندی
اعلی-صحت سے متعلق پالش عام طور پر اعلی-فیلڈز جیسے آپٹکس، سیمی کنڈکٹرز، اور ایرو اسپیس میں استعمال ہوتی ہے، جہاں انتہائی شکل کی درستگی، جہتی درستگی، اور سطح کی سالمیت (سطح کو کوئی یا کم سے کم نقصان نہیں، بشمول مائیکرو-کریکس، بقایا تناؤ، اور مائیکرو اسٹرکچرل تبدیلیاں ضروری ہیں)۔ یہ پالش کرنے والے آلات پر بہت زیادہ مطالبات رکھتا ہے۔
چمکانے کی درستگی کو یقینی بنانے کے لیے، انتہائی درست پالش کرنے والے آلات کو بھی انتہائی مستحکم مکینیکل ڈھانچے کی ضرورت ہوتی ہے۔ "پالش کرنے والا پلیٹین" - سازوسامان کا ایک بنیادی جزو - مادی ساخت اور ٹیکنالوجی پر اور بھی سخت تقاضے عائد کرتا ہے۔ خصوصی جامع مواد سے بنا یہ پلاٹین نہ صرف خودکار کارروائیوں کے لیے نانوسکل کی درستگی پر پورا اترتا ہے بلکہ اس میں تھرمل توسیع کا قطعی طور پر کنٹرول شدہ گتانک بھی ہونا چاہیے، جو تیز رفتار گردش کے دوران رگڑ سے پیدا ہونے والی گرمی کو روکتا ہے اور اس سے پلیٹین کی تھرمل خرابی ہوتی ہے اور اس سے پلیٹین کی ساخت متاثر ہوتی ہے۔ مصنوعات کی ہمواری اور ہم آہنگی۔ عام طور پر، ذیلی-مائکرون یا حتی کہ نینو میٹر پالش کرنے کی درستگی حاصل کرنے کے لیے، پلیٹین کی تھرمل ڈیفارمیشن کو چند نینو میٹر کے اندر کنٹرول کرنا ضروری ہے۔
فی الوقت، اعلی-صحت سے پالش کرنے والے پلاٹین زیادہ تر اپنی مرضی کے مطابق-بڑے پیمانے پر تیار کیے جانے کے بجائے بنائے جاتے ہیں-جو امریکہ اور جاپان جیسے ممالک سے باہر نقل کو براہ راست محدود کرتے ہیں۔ اس طرح، یہ قومیں اعلیٰ-پریزین پلیٹین کے لیے پروڈکشن ٹیکنالوجی کو مضبوطی سے رکھتی ہیں۔ ایک طویل عرصے سے چین کو ٹیکنالوجی کی سخت پابندیوں کا سامنا ہے۔ یہ سوالات کہ کون سے مواد اور عمل اس طرح کے پلیٹین کو کم تھرمل توسیع، زیادہ پہننے کی مزاحمت، اور انتہائی درست لیپنگ سطحوں کے ساتھ ترکیب کر سکتے ہیں تکنیکی چیلنجز ہیں جن کو حل کرنے پر چینی اداروں اور تحقیقی اداروں کو توجہ مرکوز کرنی چاہیے۔
اس کے علاوہ، چھوٹے- سے درمیانے-یپرچر (200 ملی میٹر سے نیچے) آپٹیکل اجزاء کے لیے، گھریلو سامان عام طور پر قابل ہوتا ہے۔ تاہم، درمیانے- سے بڑے-ایپرچر (400 ملی میٹر سے اوپر) الٹرا-پریسیئن پیسنے والی مشینوں کے دائرے میں – فی الحال، چین میں تجارتی طور پر قابل عمل گھریلو سامان نہیں ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ فلکیاتی دوربینوں، لیزر فیوژن کی سہولیات، اور EUV لیتھوگرافی مشینوں میں استعمال ہونے والے بڑے-قطر کے آئینے کے لیے، ہم اب بھی پیسنے کے مرحلے سے گزر نہیں سکتے۔ فن-کی-بین الاقوامی ریاست کیا ہے؟ UK کے Cranfield OGM2500 کا زیادہ سے زیادہ مشینی قطر 2.5 میٹر ہے۔ UK کا BOX مشین ٹول، جو یورپی انتہائی بڑے ٹیلی سکوپ کے لیے 1.45-میٹر کے آئینے کی پروسیسنگ کے لیے استعمال ہوتا ہے، 20 گھنٹے سے کم کے سنگل پیس پروڈکشن سائیکل کے ساتھ، سطح کی شکل کی درستگی PV <1 μm حاصل کرتا ہے۔ جرمنی کا OptoTech UPG500 سب سے زیادہ تجارتی میچورٹی رکھتا ہے۔
02 مواد - اب بھی درآمدات پر منحصر ہے۔
CMP (کیمیکل مکینیکل پالشنگ/پلانرائزیشن) کو مثال کے طور پر لیتے ہوئے، ایڈوانس پروسیس نوڈس اور ایڈوانس پیکیجنگ کے ارتقاء کے ساتھ، CMP آہستہ آہستہ اپنے روایتی معاون کردار سے الگ ہو کر انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ میں چوتھا بنیادی عمل بن گیا ہے، اس کے ساتھ ساتھ لتھوگرافی، اینچنگ، اور پتلی جمع{0}۔ اعلی درجے کی نوڈس اور تین جہتی آرکیٹیکچرز کے لیے مسلسل اسکیلنگ کے تناظر میں، CMP ایک اہم قدم بن گیا ہے جو ویفر کی عالمی ہمواری اور عمل کی پیداوار کو متاثر کرتا ہے۔
CMP کے لیے بنیادی مواد میں سلوریاں اور پالش کرنے والے پیڈ شامل ہیں۔ ان میں، سلری CMP پروسیسنگ کے معیار اور ہٹانے کی شرح کا تعین کرنے والا کلیدی ذریعہ ہے، جبکہ پالش کرنے والا پیڈ CMP عمل کے دوران جسمانی میڈیم اور تناؤ کی منتقلی کے عنصر کے طور پر ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ سلریز کی بہت سی قسمیں ہیں، جو پالش کرنے والے مواد کی قیمت کا 50% سے زیادہ ہیں، اور ان کی کھپت ویفر آؤٹ پٹ اور CMP پلانرائزیشن کے مراحل کی تعداد کے ساتھ بڑھ جاتی ہے۔
CMP پالش کرنے والا مواد انتہائی اعلیٰ تکنیکی رکاوٹیں پیش کرتا ہے۔ اس میدان میں چین کے دیر سے شروع ہونے کی وجہ سے، بنیادی پیٹنٹس پر طویل عرصے سے غیر ملکی کمپنیاں اجارہ دار ہیں۔ سلری فارمولیشنز پیچیدہ ہیں، R&D اور توثیق کے چکر لمبے ہیں، اور پیداواری عمل اور پروسیس کنٹرول کے تقاضے سخت ہیں۔ مزید یہ کہ، اعلی-پاکیزگی کے ابراسیو ذرات طویل عرصے سے درآمدات پر انحصار کرتے رہے ہیں، اور اپ اسٹریم کور سپلائی چین غیر ملکی کمپنیوں کے زیر کنٹرول رہتا ہے۔
کھرچنے والے ذرات slurries کے لئے بنیادی خام مال ہیں؛ مرکزی دھارے کی مصنوعات میں سیریا، سلیکا، اور ایلومینا کے ذرات شامل ہیں۔ ایک محقق نے نوٹ کیا کہ بالغ 28 nm چپ کے عمل کے لیے، گھریلو متبادل نظریاتی طور پر مقامی مارکیٹ میں حاصل کیا جا سکتا ہے، لیکن زیادہ جدید نوڈس کے لیے، ابراسیو سپلائی کو اب بھی چیلنجز کا سامنا ہے، جو سلوری میں دھات کی نجاست کے کنٹرول کو براہ راست متاثر کرتے ہیں۔
یہاں ایک بار پھر، ہم بلاک کر رہے ہیں.
03 پراسیس ٹیکنالوجیز - ابھی بھی آزمائشی مرحلے میں ہے۔
(1) مقناطیسی فنشنگ (MRF)
Magnetorheological Finishing ایک اعلی درجے کی آپٹیکل مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی ہے جو 1980 کی دہائی میں بیرون ملک تیار کی گئی تھی، اور QED (USA) نے اسے 1997 میں تجارتی بنانا شروع کیا تھا۔ یہ تکنیک ورک پیسز کو چمکانے کے لیے مقناطیسی میدان میں میگنیٹورہیولوجیکل فلوڈ کی rheological خصوصیات کا استعمال کرتی ہے۔ جب سیال چمکانے والے علاقے میں داخل ہوتا ہے، تو یہ مقناطیسی میدان کے نیچے ایک ویزکو پلاسٹک میڈیم میں تبدیل ہو جاتا ہے، جس سے "لچکدار پالش کرنے والا پیڈ" بنتا ہے۔ آپٹیکل سطح کے ساتھ رابطہ اہم قینچ کا تناؤ پیدا کرتا ہے، جو چمکانے اور فگرنگ کے لیے مستحکم مواد کو ہٹانے کے قابل بناتا ہے۔ یہ اعلیٰ مشینی درستگی، تیز رفتار کنورجنسی، سطح کی اچھی کوالٹی، کم سطحی نقصان، اور قابل کنٹرول وسط- اور اعلی-مقامی-تعدد کی خرابیوں جیسے تقاضوں کو مؤثر طریقے سے حل کرتا ہے۔ یہ وسیع پیمانے پر کروی لینس، اسفیرک لینس، پرزم، فریفارم سطحوں، وغیرہ پر لاگو ہوتا ہے.
(2) آئن بیم فگرنگ (IBF)
بڑے-ایپرچر ایسفیرک آپٹیکل پروسیسنگ کا رجحان زیادہ انحراف، تیز ڈھلوان، اور زیادہ درستگی کی طرف ہے۔ اس کو پورا کرنے کے لیے، ایسٹ مین کوڈک (USA) نے آئن بیم فگرنگ کی تجویز پیش کی۔ ویکیوم چیمبر میں انجام دی جانے والی یہ تکنیک آئینے کی سطح پر بمباری کرنے کے لیے متعین توانائی اور مقامی تقسیم کے ساتھ آئن بیم کا استعمال کرتی ہے۔ مواد کو ہٹانا غیر-رابطہ توانائی کے ذخیرہ کے ذریعے ہوتا ہے، جو بڑے اسفیرکس کے اعلی-تصویر کے لیے ایک نیا تکنیکی اختیار پیش کرتا ہے۔ اس کے اعداد و شمار کی اعلی درستگی اور زیر زمین کو پہنچنے والے نقصان کی وجہ سے، یہ، MRF کے ساتھ، پچھلے تیس سالوں میں تیار کی گئی دو جدید ترین آپٹیکل پروسیسنگ ٹیکنالوجیز میں سے ایک کے طور پر بڑے پیمانے پر پہچانی جاتی ہے۔
(3) کیمیکل مکینیکل پالش/پلانرائزیشن (CMP)
CMP فی الحال واحد پلانرائزیشن ٹیکنالوجی ہے جو عالمی اور مقامی سطح کی ہمواری حاصل کر سکتی ہے۔ یہ سب سے پہلے مونسینٹو (USA) کی طرف سے 1965 میں تجویز کیا گیا تھا، لیکن ابتدائی طور پر صرف اعلی-کوالٹی شیشے کی سطحیں حاصل کرنے کے لیے لاگو کیا گیا تھا، جیسے کہ فوجی دوربینوں کے لیے۔ بعد میں، چونکہ یہ منفرد طریقے سے کیمیائی سنکنرن اور مکینیکل رگڑ کو یکجا کرتا ہے، عمل کی مختلف حالتوں کو کم کرتا ہے اور نانوسکل پلانرائزڈ سطحوں کو تیار کرتا ہے، آئی بی ایم، انٹیل، اور اپلائیڈ میٹریلز جیسی کمپنیوں نے اسے دھیرے دھیرے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں اپنایا۔
انتہائی درست پالش کے میدان میں، غیر ملکی ممالک – خاص طور پر جاپان، جرمنی، اور ریاستہائے متحدہ – کو اہم فوائد حاصل ہیں۔ سازوسامان اور عمل کی سطحوں کے لحاظ سے، یہ ممالک پہلے ہی نینو میٹر-لیول چمکانے کی درستگی حاصل کر چکے ہیں، جبکہ چین اب بھی بین الاقوامی ترقی یافتہ سطح سے ایک خاص حد تک پیچھے ہے۔