समाचार - सिलिकॉन वेफ़र्स बनाम ग्लास वेफ़र्स: हम असल में क्या साफ़ कर रहे हैं? सामग्री के सार से लेकर प्रक्रिया-आधारित सफ़ाई समाधानों तक

हालाँकि सिलिकॉन और काँच के वेफ़र्स, दोनों का "सफाई" का एक ही लक्ष्य है, लेकिन सफाई के दौरान आने वाली चुनौतियाँ और विफलताएँ बहुत अलग-अलग होती हैं। यह अंतर सिलिकॉन और काँच के अंतर्निहित भौतिक गुणों और विशिष्ट आवश्यकताओं के साथ-साथ उनके अंतिम अनुप्रयोगों द्वारा संचालित सफाई के विशिष्ट "दर्शन" से उत्पन्न होता है।

सबसे पहले, आइए स्पष्ट करें: हम आख़िर क्या साफ़ कर रहे हैं? इसमें कौन से प्रदूषक शामिल हैं?

प्रदूषकों को चार श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

कण संदूषक
- धूल, धातु कण, कार्बनिक कण, अपघर्षक कण (सीएमपी प्रक्रिया से), आदि।
- ये संदूषक पैटर्न दोष, जैसे शॉर्ट सर्किट या ओपन सर्किट, उत्पन्न कर सकते हैं।
कार्बनिक संदूषक
- इसमें फोटोरेसिस्ट अवशेष, रेजिन योजक, मानव त्वचा तेल, विलायक अवशेष आदि शामिल हैं।
- कार्बनिक संदूषक ऐसे मुखौटे बना सकते हैं जो नक़्क़ाशी या आयन आरोपण में बाधा डालते हैं और अन्य पतली फिल्मों के आसंजन को कम करते हैं।
धातु आयन संदूषक
- लोहा, तांबा, सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम आदि, जो मुख्य रूप से उपकरणों, रसायनों और मानव संपर्क से आते हैं।
- अर्धचालकों में, धातु आयन "घातक" प्रदूषक होते हैं, जो निषिद्ध बैंड में ऊर्जा स्तर उत्पन्न करते हैं, जिससे रिसाव धारा बढ़ जाती है, वाहक का जीवनकाल छोटा हो जाता है, और विद्युत गुणों को गंभीर रूप से नुकसान पहुँचता है। काँच में, ये बाद की पतली फिल्मों की गुणवत्ता और आसंजन को प्रभावित कर सकते हैं।
मूल ऑक्साइड परत
- सिलिकॉन वेफर्स के लिए: हवा में सतह पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड (नेटिव ऑक्साइड) की एक पतली परत प्राकृतिक रूप से बन जाती है। इस ऑक्साइड परत की मोटाई और एकरूपता को नियंत्रित करना मुश्किल होता है, और गेट ऑक्साइड जैसी प्रमुख संरचनाओं के निर्माण के दौरान इसे पूरी तरह से हटाना आवश्यक होता है।
- काँच के वेफर्स के लिए: काँच स्वयं एक सिलिका नेटवर्क संरचना है, इसलिए "मूल ऑक्साइड परत को हटाने" का कोई मुद्दा नहीं है। हालाँकि, संदूषण के कारण सतह में बदलाव आ सकता है, और इस परत को हटाना ज़रूरी है।

I. मुख्य लक्ष्य: विद्युत प्रदर्शन और शारीरिक पूर्णता के बीच अंतर

सिलिकॉन वेफ़र्स
- सफाई का मुख्य लक्ष्य विद्युत प्रदर्शन सुनिश्चित करना है। विनिर्देशों में आमतौर पर कणों की सख्त गणना और आकार (जैसे, ≥0.1μm के कणों को प्रभावी ढंग से हटाया जाना चाहिए), धातु आयन सांद्रता (जैसे, Fe, Cu को ≤10¹⁰ परमाणु/सेमी² या उससे कम तक नियंत्रित किया जाना चाहिए), और कार्बनिक अवशेषों के स्तर शामिल होते हैं। सूक्ष्म संदूषण भी सर्किट शॉर्ट सर्किट, लीकेज करंट, या गेट ऑक्साइड अखंडता की विफलता का कारण बन सकता है।
ग्लास वेफर्स
- सब्सट्रेट के रूप में, मुख्य आवश्यकताएँ भौतिक पूर्णता और रासायनिक स्थिरता हैं। विनिर्देश वृहद-स्तरीय पहलुओं पर केंद्रित हैं, जैसे खरोंचों का न होना, न हटाने योग्य दाग, और मूल सतह की खुरदरापन और ज्यामिति का रखरखाव। सफाई का लक्ष्य मुख्य रूप से दृश्य स्वच्छता और कोटिंग जैसी बाद की प्रक्रियाओं के लिए अच्छा आसंजन सुनिश्चित करना है।

II. भौतिक प्रकृति: क्रिस्टलीय और अनाकार के बीच मूलभूत अंतर

सिलिकॉन
- सिलिकॉन एक क्रिस्टलीय पदार्थ है, और इसकी सतह पर स्वाभाविक रूप से एक असमान सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) ऑक्साइड परत जम जाती है। यह ऑक्साइड परत विद्युत प्रदर्शन के लिए जोखिम पैदा करती है और इसे पूरी तरह और समान रूप से हटाया जाना चाहिए।
काँच
- काँच एक अनाकार सिलिका जाल है। इसकी संरचना सिलिकॉन ऑक्साइड परत के समान होती है, जिसका अर्थ है कि यह हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल (HF) द्वारा शीघ्रता से नक़्क़ाशीदार हो सकता है और प्रबल क्षार क्षरण के प्रति भी संवेदनशील होता है, जिससे सतह की खुरदरापन या विरूपण बढ़ जाता है। यह मूलभूत अंतर यह निर्धारित करता है कि सिलिकॉन वेफर की सफाई संदूषकों को हटाने के लिए हल्की, नियंत्रित नक़्क़ाशी को सहन कर सकती है, जबकि काँच वेफर की सफाई आधार सामग्री को नुकसान पहुँचाने से बचने के लिए अत्यधिक सावधानी से की जानी चाहिए।

सफाई का सामान	सिलिकॉन वेफर सफाई	ग्लास वेफर की सफाई
सफाई लक्ष्य	इसमें अपनी स्वयं की मूल ऑक्साइड परत शामिल है	सफाई विधि का चयन करें: आधार सामग्री की सुरक्षा करते हुए दूषित पदार्थों को हटाएँ
मानक आरसीए सफाई	- एसपीएम(H₂SO₄/H₂O₂): कार्बनिक/प्रकाश प्रतिरोधी अवशेषों को हटाता है	मुख्य सफाई प्रवाह:
	- एससी1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): सतह के कणों को हटाता है	कमजोर क्षारीय सफाई एजेंट: इसमें कार्बनिक प्रदूषकों और कणों को हटाने के लिए सक्रिय सतह एजेंट शामिल हैं
	- डीएचएफ(हाइड्रोफ्लोरिक एसिड): प्राकृतिक ऑक्साइड परत और अन्य दूषित पदार्थों को हटाता है	मजबूत क्षारीय या मध्यम क्षारीय सफाई एजेंट: धातु या गैर-वाष्पशील प्रदूषकों को हटाने के लिए उपयोग किया जाता है
	- एससी2(HCl/H₂O₂/H₂O): धातु संदूषकों को हटाता है	पूरे समय एचएफ से बचें
प्रमुख रसायन	प्रबल अम्ल, प्रबल क्षार, ऑक्सीकरण विलायक	कमजोर क्षारीय सफाई एजेंट, विशेष रूप से हल्के संदूषण को हटाने के लिए तैयार किया गया
भौतिक सहायता	विआयनीकृत जल (उच्च शुद्धता वाले कुल्ला के लिए)	अल्ट्रासोनिक, मेगासोनिक धुलाई
सुखाने की तकनीक	मेगासोनिक, आईपीए वाष्प सुखाने	कोमल सुखाने: धीमी लिफ्ट, आईपीए वाष्प सुखाने

III. सफाई समाधानों की तुलना

उपर्युक्त लक्ष्यों और सामग्री विशेषताओं के आधार पर, सिलिकॉन और ग्लास वेफर्स के लिए सफाई समाधान भिन्न होते हैं:

	सिलिकॉन वेफर सफाई	ग्लास वेफर की सफाई
सफाई का उद्देश्य	वेफर की मूल ऑक्साइड परत सहित सम्पूर्ण निष्कासन।	चयनात्मक निष्कासन: सब्सट्रेट की सुरक्षा करते हुए संदूषकों को हटाना।
विशिष्ट प्रक्रिया	मानक आरसीए सफाई:•एसपीएम(H₂SO₄/H₂O₂): भारी कार्बनिक पदार्थ/फोटोरेसिस्ट को हटाता है •एससी1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): क्षारीय कण निष्कासन •डीएचएफ(पतला एचएफ): मूल ऑक्साइड परत और धातुओं को हटाता है •एससी2(HCl/H₂O₂/H₂O): धातु आयनों को हटाता है	विशिष्ट सफाई प्रवाह:•हल्के-क्षारीय क्लीनरकार्बनिक पदार्थों और कणों को हटाने के लिए सर्फेक्टेंट के साथ •अम्लीय या तटस्थ क्लीनरधातु आयनों और अन्य विशिष्ट संदूषकों को हटाने के लिए •पूरी प्रक्रिया के दौरान एचएफ से बचें
प्रमुख रसायन	प्रबल अम्ल, प्रबल ऑक्सीकारक, क्षारीय विलयन	हल्के क्षारीय क्लीनर; विशेष तटस्थ या थोड़ा अम्लीय क्लीनर
शारीरिक सहायता	मेगासोनिक (उच्च दक्षता, कोमल कण निष्कासन)	अल्ट्रासोनिक, मेगासोनिक
सुखाने	मारंगोनी का सूखना; आईपीए वाष्प सुखाने	धीमी गति से खींचकर सुखाना; आईपीए वाष्प सुखाना

ग्लास वेफर सफाई प्रक्रिया
- वर्तमान में, अधिकांश कांच प्रसंस्करण संयंत्र कांच की भौतिक विशेषताओं के आधार पर सफाई प्रक्रियाओं का उपयोग करते हैं, तथा मुख्य रूप से कमजोर क्षारीय सफाई एजेंटों पर निर्भर रहते हैं।
- सफाई एजेंट की विशेषताएं:ये विशिष्ट सफाई एजेंट आमतौर पर कम क्षारीय होते हैं, जिनका pH मान लगभग 8-9 होता है। इनमें आमतौर पर सर्फेक्टेंट (जैसे, एल्काइल पॉलीऑक्सीएथिलीन ईथर), धातु कीलेटिंग एजेंट (जैसे, HEDP), और कार्बनिक सफाई सहायक पदार्थ होते हैं, जिन्हें तेल और उंगलियों के निशान जैसे कार्बनिक प्रदूषकों को पायसीकृत और विघटित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जबकि ये काँच के मैट्रिक्स के लिए न्यूनतम संक्षारक होते हैं।
- प्रक्रिया प्रवाह:सामान्य सफाई प्रक्रिया में कमरे के तापमान से लेकर 60°C तक के तापमान पर कमज़ोर क्षारीय सफाई एजेंटों की एक विशिष्ट सांद्रता का उपयोग, अल्ट्रासोनिक सफाई के साथ किया जाता है। सफाई के बाद, वेफ़र्स को शुद्ध पानी से कई बार धोया जाता है और हल्के से सुखाया जाता है (जैसे, धीमी गति से उठाना या IPA वाष्प सुखाने)। यह प्रक्रिया दृश्य स्वच्छता और सामान्य स्वच्छता के लिए ग्लास वेफ़र की आवश्यकताओं को प्रभावी ढंग से पूरा करती है।
सिलिकॉन वेफर सफाई प्रक्रिया
- अर्धचालक प्रसंस्करण के लिए, सिलिकॉन वेफर्स को आमतौर पर मानक आरसीए सफाई से गुजरना पड़ता है, जो एक अत्यधिक प्रभावी सफाई विधि है जो सभी प्रकार के संदूषकों को व्यवस्थित रूप से संबोधित करने में सक्षम है, यह सुनिश्चित करता है कि अर्धचालक उपकरणों के लिए विद्युत प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा किया जाए।

IV. जब कांच उच्च "स्वच्छता" मानकों को पूरा करता है

जब काँच के वेफ़र्स का उपयोग ऐसे अनुप्रयोगों में किया जाता है जहाँ कणों की कठोर गणना और धातु आयन स्तरों की आवश्यकता होती है (जैसे, अर्धचालक प्रक्रियाओं में सब्सट्रेट के रूप में या उत्कृष्ट पतली फिल्म जमाव सतहों के लिए), तो आंतरिक सफाई प्रक्रिया पर्याप्त नहीं रह जाती है। ऐसे में, अर्धचालक सफाई सिद्धांतों को लागू किया जा सकता है, और एक संशोधित RCA सफाई रणनीति अपनाई जा सकती है।

इस रणनीति का मूल उद्देश्य कांच की संवेदनशील प्रकृति को समायोजित करने के लिए मानक आरसीए प्रक्रिया मापदंडों को पतला और अनुकूलित करना है:

जैविक संदूषक निष्कासन:एसपीएम घोल या हल्के ओजोन जल का उपयोग मजबूत ऑक्सीकरण के माध्यम से कार्बनिक प्रदूषकों को विघटित करने के लिए किया जा सकता है।
कण हटाना:अत्यधिक तनु SC1 घोल को कम तापमान और कम उपचार समय पर प्रयोग किया जाता है, ताकि इसके इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण और सूक्ष्म-नक़्क़ाशी प्रभावों का उपयोग करके कणों को हटाया जा सके, तथा कांच पर क्षरण को न्यूनतम किया जा सके।
धातु आयन निष्कासन:धातु संदूषकों को केलेशन के माध्यम से हटाने के लिए तनु SC2 विलयन या साधारण तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल/तनु नाइट्रिक अम्ल विलयनों का उपयोग किया जाता है।
सख्त निषेध:कांच सब्सट्रेट के क्षरण को रोकने के लिए डीएचएफ (डाइ-अमोनियम फ्लोराइड) से पूरी तरह बचना चाहिए।

संपूर्ण संशोधित प्रक्रिया में, मेगासोनिक प्रौद्योगिकी के संयोजन से नैनो आकार के कणों को हटाने की दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है तथा यह सतह पर अधिक कोमल होती है।

निष्कर्ष

सिलिकॉन और काँच के वेफ़र्स की सफाई प्रक्रियाएँ उनकी अंतिम अनुप्रयोग आवश्यकताओं, भौतिक गुणों और भौतिक एवं रासायनिक विशेषताओं के आधार पर रिवर्स इंजीनियरिंग का अनिवार्य परिणाम हैं। सिलिकॉन वेफ़र की सफाई विद्युत प्रदर्शन के लिए "परमाणु-स्तरीय स्वच्छता" का प्रयास करती है, जबकि काँच के वेफ़र की सफाई "पूर्ण, अक्षुण्ण" भौतिक सतहों को प्राप्त करने पर केंद्रित होती है। चूँकि अर्धचालक अनुप्रयोगों में काँच के वेफ़र्स का उपयोग तेज़ी से बढ़ रहा है, इसलिए उनकी सफाई प्रक्रियाएँ अनिवार्य रूप से पारंपरिक कम क्षारीय सफाई से आगे बढ़ेंगी और उच्च स्वच्छता मानकों को पूरा करने के लिए संशोधित आरसीए प्रक्रिया जैसे अधिक परिष्कृत, अनुकूलित समाधान विकसित करेंगी।

पोस्ट करने का समय: 29-अक्टूबर-2025