1. บทบาทของซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว
ซิลิกาซิลิคอนสีเขียวมีความแข็งและเปราะกว่าซิลิกาซิลิคอนสีดำ ทำให้เกิดรอยแตกที่คมชัดกว่า จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับ การขจัดวัสดุส่วนเกินและขึ้นรูป ซิลิคอนก่อนการขัดเงาขั้นสุดท้าย โดยใช้ใน รูปแบบ สารละลายขัดถูอิสระ (เม็ดเล็กๆ ผสมกับของเหลวที่เป็นตัวกลาง) ในกระบวนการขัดเงา
2. ขนาดเม็ดทรายที่ใช้โดยทั่วไป
กระบวนการนี้ใช้เม็ดอนุภาคที่มีความละเอียดเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยใช้ซิลิกาซิลิคอนสีเขียวในขั้นตอนที่มีความละเอียดหยาบกว่า:
-
การขัดหยาบมาก (การปรับพื้นผิวเบื้องต้น): F220 (~ 63 µm) ถึง F500 (~ 20 µm)ขั้นตอนนี้จะลบรอยเลื่อยและสร้างความเรียบขั้นพื้นฐาน
-
การขัดผิวขั้นกลาง: F800 (~ 12 µm) ถึง F1200 (~ 3 µm) ขั้นตอนนี้ช่วยปรับผิวให้ละเอียดขึ้น ขจัดความเสียหายจากขั้นตอนก่อนหน้า และลดความลึกของความเสียหายใต้ผิว
ข้อสำคัญ: การเปลี่ยนจาก “การขัดผิวละเอียด” ไปสู่ ”การขัดเงา” นั้น หมายถึงการกำจัดความเสียหายใต้พื้นผิว หลังจากขั้นตอนการขัดด้วยซิลิกาซิลิคอนไดออกไซด์สีเขียวที่ละเอียดที่สุดแล้ว พื้นผิวจะด้านและมีรอยขีดข่วน แต่เรียบเนียนขึ้นมาก
3. ขั้นตอนการขัดเงาขั้นสุดท้าย (ขั้นตอนหลังจาก SiC)
ซิลิคอนคาร์ไบ ด์สีเขียว (Green SiC) ไม่ได้ถูกนำมาใช้สำหรับการขัดเงาขั้นสุดท้าย เนื่องจากความแข็งของมันจะทำให้เกิดความเสียหายใต้พื้นผิวและความหยาบของพื้นผิวที่ไม่สามารถยอมรับได้สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์หรือด้านทัศนศาสตร์
-
ขั้นตอนการขัดเงาขั้นสุดท้ายใช้ สารละลายซิลิกาคอลลอยด์ ที่มีอนุภาคขัดละเอียดมาก (อยู่ในช่วง 0.02 ไมโครเมตร ถึง 0.1 ไมโครเมตรหรือ 20-100 นาโนเมตร)
-
สารละลายข้นนี้ เมื่อผสมกับแผ่นโพลียูรีเทนที่มีรูพรุนอ่อนนุ่ม จะสร้างกระบวนการขัดเงาแบบเคมีเชิงกล (CMP) ที่ขจัดวัสดุในระดับอะตอม ส่งผลให้ได้พื้นผิวกระจกที่ปราศจากรอยขีดข่วนและพร้อมสำหรับการปลูกผลึกแบบเอพิแท็กซี
ตารางสรุปกระบวนการ
| เวที | เป้าหมายหลัก | สารขัดถูทั่วไป | ขนาดเม็ดทราย (µm) | ผลลัพธ์พื้นผิว |
|---|---|---|---|---|
| 1. การขัดหยาบ | ลบรอยเลื่อยออก ปรับพื้นผิวให้เรียบ | ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว | F220 – F500 (63 – 20 µm) | ทึบแสง มีรอยขีดข่วนมาก |
| 2. การขัดละเอียด | ลดความเสียหายใต้พื้นผิว ปรับปรุงผิวงาน | ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว | F800 – F1200 (12 – 3 µm) | ผิวด้านเรียบเนียนสม่ำเสมอ |
| 3. การขัดเงา | ขจัดความเสียหายทั้งหมด เพื่อให้ได้ผิวสัมผัสที่สวยงาม | อะลูมิเนียมออกไซด์ หรือ ซีเรียมออกไซด์ | ~1 ไมโครเมตรและต่ำกว่า | ขัดเงาเบื้องต้น, เงากึ่งด้าน |
| 4. การขัดเกลาขั้นสุดท้าย / CMP | ความเรียบเนียนระดับอะตอม พร้อมสำหรับการปลูกถ่ายผิวหนัง | ซิลิกาคอลลอยด์ | 0.02 – 0.1 ไมโครเมตร | ผิวมันเงาสมบูรณ์แบบ |
ปัจจัยสำคัญในการคัดเลือก
-
ความเสียหายใต้พื้นผิว (Subsurface Damage: SSD): การใช้เม็ดทรายหยาบแต่ละระดับจะทำให้เกิดรอยแตกใต้พื้นผิว การใช้เม็ดทรายละเอียดในระดับถัดไปจะต้องขจัดวัสดุออกไปในระดับความลึกที่มากกว่าชั้น SSD จากขั้นตอนก่อนหน้า ซึ่งเป็นตัวกำหนดลำดับการดำเนินการ
-
ข้อกำหนดของเวเฟอร์: สภาพเริ่มต้น (ตัดด้วยเลื่อยลวด, ขัดเงา) และการใช้งานขั้นสุดท้าย (เซลล์แสงอาทิตย์, เวเฟอร์ IC, MEMS) จะเป็นตัวกำหนดจำนวนขั้นตอนและขนาดของเม็ดทรายที่จำเป็น
-
ความสม่ำเสมอ: สำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม มักใช้ผงละเอียดระดับไมครอน (เช่น W7, W10, W14 ซึ่งตรงกับขนาดประมาณ 7 µm, 10 µm, 14 µm) แทนการใช้ผงหยาบตามมาตรฐาน FEPA เพื่อการควบคุมที่ดีกว่า
บทสรุป
เพื่อตอบคำถามของคุณโดยตรง: ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวที่มีขนาดตั้งแต่ประมาณ 60 ไมโครเมตร (F220) ลงมาถึงประมาณ 3 ไมโครเมตร (F1200) ถูกนำมาใช้ในขั้นตอนการขัดเงาเพื่อเตรียมซิลิคอนผลึกเดี่ยว อย่างไรก็ตาม การ ขัดเงาขั้นสุดท้ายให้เป็นกระจกนั้นจำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้สารขัดถูที่ละเอียดและอ่อนกว่ามาก เช่น คอลลอยด์ซิลิกา ในกระบวนการ CMP ขนาดของเม็ดขัดเริ่มต้นและสุดท้ายสำหรับขั้นตอนซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวขึ้นอยู่กับสภาพของเวเฟอร์เริ่มต้นและคุณภาพขั้นสุดท้ายที่ต้องการ
