Waferklippa er einn af mikilvægum hlekkjum í framleiðslu á orku hálfleiðara. Þetta skref er hannað til að aðgreina einstakar samþættar hringrásir eða flís nákvæmlega frá hálfleiðaraplötum.
Lykillinn aðoblátaklipping er til að geta aðskilið einstakar flísar á meðan tryggt er að viðkvæmu mannvirkin og hringrásirnar sem eru felldar inn íoblátaeru ekki skemmdir. Árangur eða bilun skurðarferlisins hefur ekki aðeins áhrif á aðskilnaðargæði og afrakstur flísarinnar heldur er það einnig beintengt skilvirkni alls framleiðsluferlisins.
▲ Þrjár algengar gerðir af oblátaskurði | Heimild: KLA CHINA
Eins og er, hið almennaoblátaskurðarferlum er skipt í:
Blað klippa: lágmark kostnaður, venjulega notað fyrir þykkarioblátur
Laserskurður: hár kostnaður, venjulega notaður fyrir oblátur með þykkt meira en 30μm
Plasmaskurður: hár kostnaður, meiri takmarkanir, venjulega notaður fyrir oblátur með þykkt minni en 30μm
Vélrænn blaðskurður
Skurður blað er aðferð við að klippa meðfram ritsímalínu með háhraða snúningsslípidiski (blað). Blaðið er venjulega úr slípiefni eða ofurþunnu demantsefni, hentugur til að sneiða eða grópa á sílikonplötur. Hins vegar, sem vélræn skurðaraðferð, byggir klipping á hnífum á efnisfjarlægingu, sem getur auðveldlega leitt til flísa eða sprungna á flísbrúninni og hefur þannig áhrif á vörugæði og dregið úr uppskeru.
Gæði lokaafurðarinnar sem framleidd er með vélrænni sagunarferlinu verða fyrir áhrifum af mörgum breytum, þar á meðal skurðarhraða, þykkt blaðsins, þvermál blaðsins og snúningshraða blaðsins.
Fullskurður er grunnskurðaraðferðin, sem klippir vinnustykkið alveg með því að klippa í fast efni (svo sem sneiðband).
▲ Vélræn blaðskurður-fullur skurður | Mynduppspretta net
Hálfskurður er vinnsluaðferð sem framleiðir gróp með því að skera í miðju vinnustykkisins. Með því að framkvæma grópferlið stöðugt er hægt að framleiða greiða og nálalaga punkta.
▲ Vélrænt blaðskurður - hálfskurður | Mynduppspretta net
Tvöfaldur skurður er vinnsluaðferð sem notar tvöfalda sneiðsög með tveimur snældum til að framkvæma heila eða hálfa skurð á tveimur framleiðslulínum á sama tíma. Tvöföld skurðarsögin hefur tvo snældaása. Hægt er að ná háum afköstum með þessu ferli.
▲ Vélrænn blaðskurður-tvískurður | Mynduppspretta net
Skrefskurður notar tvöfalda sneiðsög með tveimur snældum til að framkvæma heila og hálfa skurð í tveimur þrepum. Notaðu blöð sem eru fínstillt til að klippa raflögn á yfirborði skúffunnar og blöð fínstillt fyrir eftirstandandi sílikon einkristall til að ná hágæða vinnslu.
▲ Vélræn hnífaskurður – þrepaskurður | Mynduppspretta net
Bevel cutting er vinnsluaðferð sem notar blað með V-laga brún á hálfskornu brúninni til að skera oblátuna í tveimur áföngum meðan á þrepaskurðarferlinu stendur. Afrifunarferlið er framkvæmt meðan á skurðarferlinu stendur. Þess vegna er hægt að ná háum mótstyrk og hágæða vinnslu.
▲ Vélræn hnífaskurður – skáskurður | Mynduppspretta net
Laserskurður
Laser cutting er snertilaus skífuskurðartækni sem notar einbeittan leysigeisla til að aðskilja einstaka flís frá hálfleiðara flísum. Háorku leysigeislinn beinist að yfirborði skífunnar og gufar upp eða fjarlægir efni meðfram fyrirfram ákveðnu skurðarlínunni í gegnum brottnám eða varma niðurbrotsferli.
▲ Skýringarmynd fyrir leysiskurð | Myndheimild: KLA CHINA
Tegundir leysir sem nú eru mikið notaðar eru útfjólubláir leysir, innrauðir leysir og femtósekúndu leysir. Meðal þeirra eru útfjólubláir leysir oft notaðir til nákvæmrar köldu eyðingar vegna mikillar ljóseindaorku þeirra og hitaáhrifasvæðið er afar lítið, sem getur í raun dregið úr hættu á hitaskemmdum á skífunni og flísum hennar í kring. Innrauðir leysir henta betur fyrir þykkari oblátur því þeir geta farið djúpt inn í efnið. Femtósekúndu leysir ná hárnákvæmni og skilvirkum efnisflutningi með næstum óverulegum hitaflutningi í gegnum ofurstuttar ljóspúlsar.
Laserskurður hefur umtalsverða kosti fram yfir hefðbundna blaðskurð. Í fyrsta lagi, sem snertilaust ferli, krefst leysisskurður ekki líkamlegs þrýstings á oblátuna, sem dregur úr sundrun og sprunguvandamálum sem eru algeng í vélrænni skurði. Þessi eiginleiki gerir leysisskurð sérstaklega hentugan til að vinna úr viðkvæmum eða ofurþunnum oblátum, sérstaklega þeim sem eru með flókna uppbyggingu eða fína eiginleika.
▲ Skýringarmynd fyrir leysiskurð | Mynduppspretta net
Að auki gerir mikil nákvæmni og nákvæmni leysiskurðar henni kleift að stilla leysigeislann að afar lítilli blettstærð, styðja við flókið skurðmynstur og ná aðskilnaði á lágmarksbili milli flísa. Þessi eiginleiki er sérstaklega mikilvægur fyrir háþróuð hálfleiðaratæki með minnkandi stærð.
Hins vegar hefur leysiskurður einnig nokkrar takmarkanir. Í samanburði við blaðskurð er það hægara og dýrara, sérstaklega í stórum stíl. Að auki getur það verið krefjandi fyrir ákveðin efni og þykkt að velja réttu leysigerðina og fínstilla færibreytur til að tryggja skilvirkan efnisflutning og lágmarks hitaáhrifasvæði.
Laser ablation cutting
Við leysireyðingarskurð er leysigeislinn nákvæmlega fókusaður á tiltekinn stað á yfirborði skífunnar og leysiorkan er stýrð samkvæmt fyrirfram ákveðnu skurðarmynstri, sem sker smám saman í gegnum skífuna til botns. Það fer eftir kröfum um klippingu, þessi aðgerð er framkvæmd með því að nota púlsleysi eða samfellda bylgjuleysi. Til að koma í veg fyrir skemmdir á skífunni vegna of mikillar staðbundinnar upphitunar leysisins er kælivatn notað til að kæla niður og vernda skífuna gegn hitaskemmdum. Á sama tíma getur kælivatn einnig í raun fjarlægt agnir sem myndast við skurðarferlið, komið í veg fyrir mengun og tryggt skurðargæði.
Laser ósýnilegur skurður
Einnig er hægt að einbeita leysinum til að flytja hita inn í meginhluta oblátunnar, aðferð sem kallast „ósýnilegur leysiskurður“. Fyrir þessa aðferð myndar hitinn frá leysinum eyður á ritbrautunum. Þessi veiktu svæði ná síðan svipuðum skarpskyggniáhrifum með því að brotna þegar diskurinn er teygður.
▲ Aðalferli ósýnilegrar skurðar með leysi
Ósýnilega skurðarferlið er innra frásogsleysisferli, frekar en leysireyðing þar sem leysirinn frásogast á yfirborðinu. Með ósýnilegum skurði er leysigeislaorka með bylgjulengd sem er hálfgagnsæ fyrir undirlagsefni skífunnar notuð. Ferlið skiptist í tvö meginþrep, annað er laser-undirstaða ferli og hitt er vélrænt aðskilnaðarferli.
▲Leisargeislinn skapar götun undir yfirborði skífunnar og fram- og bakhliðin verða ekki fyrir áhrifum | Mynduppspretta net
Í fyrsta skrefi, þegar leysigeislinn skannar skífuna, einbeitir leysigeislinn sér að ákveðnum punkti inni í skífunni og myndar sprungupunkt inni. Geislaorkan veldur því að það myndast röð af sprungum inni, sem hafa ekki enn náð í gegnum alla þykkt skífunnar til efsta og neðsta yfirborðsins.
▲Samanburður á 100μm þykkum sílikonskífum sem skornar eru með blaðaðferð og ósýnilegri skurðaraðferð með laser | Mynduppspretta net
Í öðru skrefi er flísbandið neðst á skífunni líkamlega stækkað, sem veldur togstreitu í sprungunum inni í skífunni, sem framkallast í leysiferlinu í fyrsta skrefi. Þetta álag veldur því að sprungurnar teygja sig lóðrétt að efri og neðri yfirborði skífunnar og skilja síðan skífuna í flís meðfram þessum skurðpunktum. Í ósýnilegum skurði er hálfskurður eða hálfskurður á botni venjulega notaður til að auðvelda aðskilnað obláta í flögur eða flögur.
Helstu kostir ósýnilegrar leysirskurðar umfram leysireyðingu:
• Enginn kælivökvi þarf
• Ekkert rusl myndast
• Engin svæði sem hafa áhrif á hita sem gætu skemmt viðkvæmar rafrásir
Plasmaskurður
Plasmaskurður (einnig þekkt sem plasmaæting eða þurræting) er háþróuð oblátaskurðartækni sem notar hvarfgjarna jónaætingu (RIE) eða djúpviðbragðsjónaætingu (DRIE) til að aðskilja einstaka flögur frá hálfleiðurum. Tæknin nær til skurðar með því að fjarlægja efni á efnafræðilegan hátt eftir fyrirfram ákveðnum skurðarlínum með því að nota plasma.
Meðan á plasmaskurðarferlinu stendur er hálfleiðaraskífunni komið fyrir í lofttæmihólfinu, stýrðri hvarfgáfandi gasblöndu er sett inn í hólfið og rafsviði er beitt til að mynda plasma sem inniheldur háan styrk hvarfgjarnra jóna og stakeinda. Þessar hvarfgjörnu tegundir hafa samskipti við oblátaefnið og fjarlægja sértækt oblátaefni meðfram ritslínunni með blöndu af efnahvarfi og eðlisfræðilegri sputtering.
Helsti kostur plasmaskurðar er að það dregur úr vélrænni álagi á diskinn og flísina og dregur úr hugsanlegum skemmdum af völdum líkamlegrar snertingar. Hins vegar er þetta ferli flóknara og tímafrekara en aðrar aðferðir, sérstaklega þegar um er að ræða þykkari oblátur eða efni með mikla ætingarþol, þannig að notkun þess í fjöldaframleiðslu er takmörkuð.
▲ Myndauppspretta net
Í hálfleiðaraframleiðslu þarf að velja oblátuskurðaraðferðina út frá mörgum þáttum, þar á meðal eiginleikum oblátaefnis, stærð flísa og rúmfræði, nauðsynlegri nákvæmni og nákvæmni og heildarframleiðslukostnaði og skilvirkni.
Pósttími: 20. september 2024