वेफर लैपिंग और पॉलिशिंग प्रक्रिया का एक बुनियादी अवलोकन
सेमीकंडक्टर निर्माण की जटिल दुनिया में, एकीकृत सर्किट का निर्माण सिलिकॉन के एक पतले, प्राचीन, प्राचीन टुकड़े से शुरू होता है जिसे वेफर के रूप में जाना जाता है। इस वेफर की सतह की गुणवत्ता सर्वोपरि है, क्योंकि किसी भी अपूर्णता से उपकरण विफल हो सकता है। आवश्यक समतलता और चिकनाई प्राप्त करने के लिए नियोजित दो महत्वपूर्ण यांत्रिक प्रक्रियाएं लैपिंग और पॉलिशिंग हैं। यह आलेख इन आवश्यक चरणों का एक बुनियादी अवलोकन प्रदान करता है।
समतलता और चिकनाई की आवश्यकता
एक क्रिस्टल पिंड से काटे जाने के बाद, एक कच्चे वेफर की मोटाई में महत्वपूर्ण भिन्नताओं के साथ एक खुरदरी, क्षतिग्रस्त सतह होती है। आधुनिक नैनोस्केल सर्किटरी सर्किट्री के लिए, ऐसी खामियाँ अस्वीकार्य हैं। फोटोलिथोग्राफी के दौरान सटीक फोकस सुनिश्चित करने के लिए वेफर्स पूरी तरह से सपाट होने चाहिए और एक दर्पण {{2}चिकनी, क्षति मुक्त सतह होनी चाहिए जिस पर ट्रांजिस्टर और इंटरकनेक्ट बनाए जा सकें। यहीं पर लैपिंग और पॉलिशिंग काम आती है।
चरण 1: वेफर लैपिंग
स्लाइसिंग के बाद वेफर की ज्यामिति को परिष्कृत करने में लैपिंग पहला प्रमुख कदम है। इसका प्राथमिक लक्ष्य सुचारुता नहीं, बल्कि हैवैश्विक समतलता और समान मोटाई हटाना.
प्रक्रिया:वेफर्स को सिरेमिक वाहक प्लेटों पर लगाया जाता है और एक बड़ी, घूमने वाली लोहे की प्लेट पर नीचे की ओर रखा जाता है, जिसे लैप प्लेट कहा जाता है। एक अपघर्षक घोल जिसमें आमतौर पर एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) या सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) कण होते हैं, जो शीतलक के साथ मिश्रित होता है, उसे लगातार प्लेट में डाला जाता है। वाहक और लैप प्लेट के एक साथ घूमने से पीसने की गति पैदा होती है जो यांत्रिक रूप से वेफर सतहों से सामग्री को हटा देती है।
मुख्य उद्देश्य:
1. सॉ क्षति को दूर करें:यह कटाई के दौरान तार की आरी के कारण होने वाली उपसतह दरारें और तनाव को समाप्त करता है।
2. आयामी नियंत्रण प्राप्त करें:यह सभी वेफर्स को अत्यधिक सुसंगत और लक्ष्य मोटाई में लाता है।
3. समतलता में सुधार:यह ताना-बाना और झुकाव को ठीक करता है, जिससे विश्व स्तर पर सपाट सतह बनती है जो बाद के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त होती है।
नतीजा:लैपिंग के बाद, वेफर चपटा होता है और इसकी मोटाई अधिक समान होती है, लेकिन इसकी सतह अब "माइक्रोमास्किंग" की विशेषता है - महीन खरोंच और एम्बेडेड अपघर्षक कणों के साथ एक मैट फ़िनिश, साथ ही अपघर्षक क्रिया से उप-सतह क्षति की एक नई परत।
संक्रमण: लैपिंग और पॉलिशिंग के बीच
इन दो चरणों के बीच, सभी अपघर्षक अवशेषों को हटाने के लिए वेफर्स की पूरी तरह से सफाई की जाती है। कई उन्नत प्रक्रियाओं में, नक़्क़ाशी नामक एक मध्यवर्ती चरण का उपयोग रासायनिक रूप से लैपिंग द्वारा छोड़ी गई उथली, भंगुर फ्रैक्चर परत को हटाने, पॉलिशिंग के लिए एक साफ सतह तैयार करने के लिए किया जा सकता है।
स्टेज 2: वेफर पॉलिशिंग
पॉलिश करना अंतिम यांत्रिक रासायनिक चरण है जिसका एकमात्र उद्देश्य एक अत्यंत चिकनी, दर्पण जैसी और दोष मुक्त सतह बनाना है। लैपिंग के विपरीत, जो पूरी तरह से यांत्रिक है, पॉलिशिंग में रासायनिक और यांत्रिक क्रियाओं का एक जटिल संयोजन शामिल होता है।
प्रक्रिया:सबसे आम तरीका केमिकल मैकेनिकल पॉलिशिंग (सीएमपी) है। वेफर्स को एक घूमने वाले वाहक में रखा जाता है और एक नरम, छिद्रपूर्ण पॉलिशिंग पैड के सामने नीचे की ओर दबाया जाता है। एक रासायनिक घोल {{3} जिसमें अब बहुत महीन, कोलाइडल सिलिका (SiO₂) कण होते हैं, जो हल्के क्षारीय घोल में निलंबित होते हैं - को पैड पर डाला जाता है।
सीएमपी का तंत्र:
1. रासायनिक क्रिया:क्षारीय घोल सिलिकॉन सतह के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे एक नरम, हाइड्रेटेड सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत बनती है।
2. यांत्रिक क्रिया:नरम पॉलिशिंग पैड और घोल में मौजूद महीन सिलिका अपघर्षक इस नरम परत को धीरे से रगड़कर हटा देते हैं।
यह सहक्रियात्मक प्रभाव बिना महत्वपूर्ण नई उप-सतह क्षति के सामग्री को हटाने की अनुमति देता है।
मुख्य उद्देश्य:
1. सतह के दोषों को दूर करें:यह सभी खरोंच, गड्ढे और संदूषण को हटा देता है।
2. नैनोस्केल स्मूथनेस प्राप्त करें:यह एंगस्ट्रॉम्स में मापी गई सतह की खुरदरापन के साथ एक दर्पण फिनिश तैयार करता है।
3. एक परफेक्ट सबस्ट्रेट बनाएं:यह जटिल सर्किट परतों के जमाव के लिए आवश्यक परमाणु रूप से सपाट और साफ सतह प्रदान करता है।
निष्कर्ष
वेफर तैयार करने में इप्पिंग और पॉलिशिंग पूरक लेकिन अलग प्रक्रियाएं हैं।लैपिंगयह एक मोटी, थोक सामग्री हटाने की प्रक्रिया है जो मैक्रो{0}}स्केल समतलता और मोटाई नियंत्रण प्राप्त करने पर केंद्रित है।चमकाने, विशेष रूप से सीएमपी, एक परिष्कृत परिष्करण प्रक्रिया है जो एक नैनो -स्केल चिकनी, एपिटेक्सी {{1}तैयार सतह बनाने के लिए समर्पित है। साथ में, वे सिलिकॉन के एक खुरदरे, असमान टुकड़े को दोषरहित नींव में बदल देते हैं जिस पर आधुनिक डिजिटल दुनिया बनी है। छोटे, अधिक शक्तिशाली चिप्स के लिए निरंतर प्रयास इन महत्वपूर्ण निर्माण चरणों की सटीक आवश्यकताओं को और भी अधिक बढ़ा रहा है।
