Kirjeldage lühidalt vahvlite vedeldamise nelja peamist meetodit

Vahvlite vedeldamise neli harvendustehnikat koosnevad kahest rühmast: lihvimine ja söövitamine.
(1) Mehaaniline lihvimine
(2) Keemiline mehaaniline planariseerimine
(3) Märgsöövitus
(4) Plasma kuivkeemiline söövitus (ADP DCE)
Lihvimisel kasutatakse vahvliga reageerimiseks ja vedeldamiseks lihvketaste ja vee või keemiliste suspensioonide kombinatsiooni, söövitamisel aga substraadi vedeldamiseks kemikaale.
Lihvimine:
◆ Mehaaniline lihvimine
Mehaaniline (tavaline) lihvimine – sellel protsessil on kõrge hõrenemise määr, mistõttu on see väga levinud tehnika. See kasutab teemant- ja vaiguga seotud lihvketast, mis on paigaldatud suure kiirusega spindlile, sarnaselt tsentrifuugimise korral kasutatavatele lihvketastele. Lihvimisretsept määrab nii spindli pöörlemiskiiruse kui ka materjali eemaldamise kiiruse.
Mehaanilise lihvimise ettevalmistamiseks asetatakse vahvel poorsele keraamilisele padrunile ja hoitakse paigal vaakumi abil. Vahvli tagakülg asetatakse lihvketta poole, abrasiivlint aga vahvli esiküljele, et vältida vahvli kahjustamist harvendamise ajal. Kui vahvlile pihustatakse deioniseeritud vett, pöörlevad kaks hammasratast vastassuundades, et tagada piisav määrimine lihvketta ja aluspinna vahel. See kontrollib ka temperatuuri ja hõrenemiskiirust, et vahvlit ei jahvataks liiga õhukeseks.
Protsess on kaheetapiline:
1. Jäme jahvatamine teeb suurema osa rafineerimisest kiirusega ~5μm/sek.
2. Peenjahvatamine 1200 kuni 2000 liivateraga ja polülihvimine. Eemaldab tavaliselt ~30 µm materjali kiirusega 1 µm/s või sellega võrdne ja annab vahvlile lõpliku viimistluse.
1200-Sirus on kare ja märgatavate kulumisjälgedega, samas kui 2000-tera on vähem kare, kuid sellel on siiski kulumisjälgi. Poligrind on poleerimistööriist, mis tagab vahvli maksimaalse tugevuse ja eemaldab enamiku maa-alustest kahjustustest.
◆ Keemiline mehaaniline tasandamine (CMP)
Keemiline mehaaniline tasandamine (CMP) – see protsess tasandab vahvli ja eemaldab pinna ebatasasused. CMP tehakse väikeste osakeste abrasiivsete keemiliste suspensioonide ja poleerimispatjade abil. Pakub rohkem tasapinnalisust kui mehaaniline lihvimine.
CMP jaguneb kolmeks etapiks:
1. Kinnitage vahvel tagakülje membraanile, näiteks vahahoidjale, et see paigal hoida.
2. Kandke keemiline suspensioon ülevalt ja jaotage see poleerimispadjaga ühtlaselt.
3. Pöörake poleerimispatja umbes 60-90 sekundit iga poleerimise kohta, olenevalt lõplikust paksuse spetsifikatsioonist.
CMP jahvatab aeglasema kiirusega kui mehaaniline jahvatamine, eemaldades vaid mõne mikroni. Selle tulemuseks on peaaegu täiuslik tasapinnalisus ja juhitav TTV.
Söövitus:
◆ Märgsöövitus
Söövitamisel kasutatakse vahvlilt materjali eemaldamiseks vedelaid kemikaale või söövitusaineid, mis on kasulikud siis, kui vedeldada tuleb ainult osa vahvlitest. Asetades vahvlile enne söövitamist kõva maski, toimub hõrenemine ainult sellel aluspinnal, kus aluspind puudub. Märgsöövitamiseks on kaks meetodit: isotroopne (ühtlane kõigis suundades) ja anisotroopne (ühtlane vertikaalsuunas).
Vedelad söövitajad varieeruvad sõltuvalt soovitud paksusest ja sellest, kas soovitakse isotroopset või anisotroopset söövitamist. Isotroopse söövituse puhul on kõige levinum söövitusaine vesinikfluoriidhappe, lämmastikhappe ja äädikhappe (HNA) kombinatsioon. Levinumad anisotroopsed söövitajad on kaaliumhüdroksiid (KOH), etüleendiamiinkatehhool (EDP) ja tetrametüülammooniumhüdroksiid (TMAH). Enamik reaktsioone kulgeb kiirusega ~10 μm/min ja reaktsioonikiirus võib varieeruda sõltuvalt reaktsioonis kasutatud söövitusainest.
◆ Plasma (ADP) kuivsöövitus (DCE)
ADP DCE on uusim vahvlite hõrenemise tehnoloogia, mis sarnaneb märgsöövitusega. Vedelike kasutamise asemel kasutab kuivkeemiline söövitus materjali eemaldamiseks plasmat või söövitusgaase. Harvendusprotsessi läbiviimiseks võib sihtmärgile tulistada ülikineetiliste osakeste kiire, kemikaalid reageerivad vahvli pinnaga või kombineeritakse mõlemad. Kuivsöövituse eemaldamise kiirus on umbes 20 μm/min ning mehaanilist pinget ega kemikaale pole, nii et selle meetodiga saab toota väga õhukesi ja kvaliteetseid vahvleid.