پاور سیمی کنڈکٹر ویفر کاٹنے کے عمل کی کئی اقسام

ویفرکاٹنا پاور سیمی کنڈکٹر کی پیداوار میں اہم لنکس میں سے ایک ہے۔ یہ مرحلہ انفرادی انٹیگریٹڈ سرکٹس یا چپس کو سیمی کنڈکٹر ویفرز سے درست طریقے سے الگ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

کی کلیدویفرکاٹنے کا مقصد انفرادی چپس کو الگ کرنے کے قابل ہونا ہے جبکہ اس بات کو یقینی بنانا ہے کہ نازک ڈھانچے اور سرکٹسویفرنقصان پہنچا نہیں ہیں. کاٹنے کے عمل کی کامیابی یا ناکامی نہ صرف چپ کی علیحدگی کے معیار اور پیداوار کو متاثر کرتی ہے بلکہ اس کا براہ راست تعلق پورے پیداواری عمل کی کارکردگی سے بھی ہوتا ہے۔

▲وفر کاٹنے کی تین عام اقسام | ماخذ: KLA چین
فی الحال، عامویفرکاٹنے کے عمل میں تقسیم کیا جاتا ہے:
بلیڈ کاٹنے: کم قیمت، عام طور پر موٹی کے لئے استعمال کیا جاتا ہےویفرز
لیزر کٹنگ: زیادہ قیمت، عام طور پر 30μm سے زیادہ موٹائی والے ویفرز کے لیے استعمال ہوتی ہے۔
پلازما کٹنگ: زیادہ قیمت، زیادہ پابندیاں، عام طور پر 30μm سے کم موٹائی والے ویفرز کے لیے استعمال ہوتی ہیں

مکینیکل بلیڈ کاٹنا

بلیڈ کٹنگ ایک تیز رفتار گھومنے والی پیسنے والی ڈسک (بلیڈ) کے ذریعہ سکریب لائن کے ساتھ کاٹنے کا عمل ہے۔ بلیڈ عام طور پر کھرچنے والے یا انتہائی پتلے ہیرے کے مواد سے بنی ہوتی ہے، جو سلکان ویفرز پر کاٹنے یا نالی کرنے کے لیے موزوں ہوتی ہے۔ تاہم، مکینیکل کاٹنے کے طریقہ کار کے طور پر، بلیڈ کی کٹنگ جسمانی مواد کو ہٹانے پر انحصار کرتی ہے، جو آسانی سے چپ کے کنارے کو چپکنے یا کریک کرنے کا باعث بن سکتی ہے، اس طرح پروڈکٹ کا معیار متاثر ہوتا ہے اور پیداوار میں کمی آتی ہے۔

مکینیکل آرا کرنے کے عمل سے تیار کردہ حتمی مصنوعات کا معیار متعدد پیرامیٹرز سے متاثر ہوتا ہے، بشمول کاٹنے کی رفتار، بلیڈ کی موٹائی، بلیڈ کا قطر، اور بلیڈ کی گردش کی رفتار۔

مکمل کٹ بلیڈ کاٹنے کا سب سے بنیادی طریقہ ہے، جو ایک مقررہ مواد (جیسے سلائسنگ ٹیپ) میں کاٹ کر ورک پیس کو مکمل طور پر کاٹ دیتا ہے۔

▲ مکینیکل بلیڈ کٹنگ-مکمل کٹ | تصویری ذریعہ نیٹ ورک

ہاف کٹ ایک پروسیسنگ طریقہ ہے جو ورک پیس کے وسط تک کاٹ کر ایک نالی پیدا کرتا ہے۔ گروونگ کے عمل کو مسلسل انجام دینے سے، کنگھی اور سوئی کے سائز کے پوائنٹس تیار کیے جا سکتے ہیں۔

▲ مکینیکل بلیڈ کٹنگ-آدھا کٹ | تصویری ذریعہ نیٹ ورک

ڈبل کٹ ایک پروسیسنگ طریقہ ہے جو ایک ہی وقت میں دو پروڈکشن لائنوں پر مکمل یا آدھے کٹ کو انجام دینے کے لئے دو سپنڈلز کے ساتھ ڈبل سلائسنگ آری کا استعمال کرتا ہے۔ ڈبل سلائسنگ آری میں دو تکلے محور ہیں۔ اس عمل کے ذریعے ہائی تھرو پٹ حاصل کیا جا سکتا ہے۔

▲ مکینیکل بلیڈ کٹنگ-ڈبل کٹ | تصویری ذریعہ نیٹ ورک

اسٹیپ کٹ دو مراحل میں مکمل اور آدھے کٹ کو انجام دینے کے لیے دو سپنڈلز کے ساتھ ڈبل سلائسنگ آری کا استعمال کرتی ہے۔ ویفر کی سطح پر وائرنگ کی تہہ کو کاٹنے کے لیے موزوں بلیڈز کا استعمال کریں اور اعلیٰ معیار کی پروسیسنگ حاصل کرنے کے لیے بقیہ سلکان سنگل کرسٹل کے لیے موزوں بلیڈ استعمال کریں۔

▲ مکینیکل بلیڈ کٹنگ – سٹیپ کٹنگ | تصویری ذریعہ نیٹ ورک

بیول کٹنگ ایک پروسیسنگ کا طریقہ ہے جس میں آدھے کٹے کنارے پر ایک بلیڈ کا استعمال کیا جاتا ہے جس میں ویفر کو دو مراحل میں کٹائی جاتی ہے۔ چیمفرنگ عمل کاٹنے کے عمل کے دوران انجام دیا جاتا ہے۔ لہذا، اعلی سڑنا طاقت اور اعلی معیار کی پروسیسنگ حاصل کی جا سکتی ہے.

▲ مکینیکل بلیڈ کٹنگ – بیول کٹنگ | تصویری ذریعہ نیٹ ورک
لیزر کٹنگ

لیزر کٹنگ ایک غیر رابطہ ویفر کٹنگ ٹیکنالوجی ہے جو سیمی کنڈکٹر ویفرز سے انفرادی چپس کو الگ کرنے کے لیے فوکسڈ لیزر بیم کا استعمال کرتی ہے۔ ہائی انرجی لیزر بیم ویفر کی سطح پر مرکوز ہوتی ہے اور ایبیشن یا تھرمل سڑن کے عمل کے ذریعے پہلے سے طے شدہ کٹنگ لائن کے ساتھ مواد کو بخارات بناتی یا ہٹا دیتی ہے۔

▲ لیزر کٹنگ ڈایاگرام | تصویری ماخذ: KLA CHINA

فی الحال وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والی لیزرز کی اقسام میں الٹرا وایلیٹ لیزرز، انفراریڈ لیزرز، اور فیمٹوسیکنڈ لیزرز شامل ہیں۔ ان میں سے، بالائے بنفشی لیزرز اکثر ان کی اعلی فوٹوون توانائی کی وجہ سے درست سردی کے خاتمے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، اور گرمی سے متاثرہ زون انتہائی چھوٹا ہے، جو ویفر اور اس کے آس پاس کے چپس کو تھرمل نقصان کے خطرے کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتا ہے۔ انفراریڈ لیزرز موٹی ویفرز کے لیے بہتر موزوں ہیں کیونکہ وہ مواد میں گہرائی تک گھس سکتے ہیں۔ Femtosecond lasers انتہائی شارٹ لائٹ پلسز کے ذریعے تقریباً نہ ہونے کے برابر حرارت کی منتقلی کے ساتھ اعلیٰ درستگی اور موثر مواد کو ہٹاتے ہیں۔

لیزر کاٹنے کے روایتی بلیڈ کاٹنے کے مقابلے میں نمایاں فوائد ہیں۔ سب سے پہلے، ایک غیر رابطہ عمل کے طور پر، لیزر کٹنگ کو ویفر پر جسمانی دباؤ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے، جو مکینیکل کٹنگ میں عام طور پر ٹوٹ پھوٹ اور کریکنگ کے مسائل کو کم کرتی ہے۔ یہ خصوصیت لیزر کٹنگ کو خاص طور پر نازک یا انتہائی پتلی ویفرز کی پروسیسنگ کے لیے موزوں بناتی ہے، خاص طور پر پیچیدہ ڈھانچے یا عمدہ خصوصیات والے۔

▲ لیزر کٹنگ ڈایاگرام | تصویری ذریعہ نیٹ ورک

اس کے علاوہ، لیزر کٹنگ کی اعلیٰ درستگی اور درستگی اسے لیزر بیم کو انتہائی چھوٹے اسپاٹ سائز پر مرکوز کرنے، کٹنگ کے پیچیدہ نمونوں کو سپورٹ کرنے اور چپس کے درمیان کم سے کم فاصلہ کی علیحدگی حاصل کرنے کے قابل بناتی ہے۔ یہ خصوصیت خاص طور پر سکڑتے ہوئے سائز والے جدید سیمی کنڈکٹر آلات کے لیے اہم ہے۔

تاہم، لیزر کاٹنے کی بھی کچھ حدود ہیں۔ بلیڈ کاٹنے کے مقابلے میں، یہ سست اور زیادہ مہنگا ہے، خاص طور پر بڑے پیمانے پر پیداوار میں. اس کے علاوہ، صحیح لیزر قسم کا انتخاب کرنا اور پیرامیٹرز کو بہتر بنانا تاکہ مواد کو موثر طریقے سے ہٹایا جا سکے اور کم سے کم گرمی سے متاثرہ زون کو یقینی بنایا جا سکے بعض مواد اور موٹائی کے لیے مشکل ہو سکتا ہے۔

لیزر ایبلیشن کٹنگ

لیزر ایبلیشن کٹنگ کے دوران، لیزر بیم کو ویفر کی سطح پر ایک مخصوص جگہ پر خاص طور پر فوکس کیا جاتا ہے، اور لیزر انرجی کو پہلے سے طے شدہ کٹنگ پیٹرن کے مطابق گائیڈ کیا جاتا ہے، آہستہ آہستہ ویفر کے ذریعے نیچے تک کاٹتا جاتا ہے۔ کاٹنے کی ضروریات پر منحصر ہے، یہ آپریشن پلسڈ لیزر یا مسلسل لہر لیزر کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔ لیزر کی ضرورت سے زیادہ مقامی حرارت کی وجہ سے ویفر کو پہنچنے والے نقصان کو روکنے کے لیے، ٹھنڈا کرنے والا پانی ٹھنڈا کرنے اور ویفر کو تھرمل نقصان سے بچانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، ٹھنڈا پانی کاٹنے کے عمل کے دوران پیدا ہونے والے ذرات کو مؤثر طریقے سے ہٹا سکتا ہے، آلودگی کو روک سکتا ہے اور کاٹنے کے معیار کو یقینی بنا سکتا ہے۔

لیزر پوشیدہ کٹنگ

لیزر کو ویفر کے مرکزی جسم میں حرارت کی منتقلی کے لیے بھی فوکس کیا جا سکتا ہے، ایک طریقہ جسے "غیر مرئی لیزر کٹنگ" کہا جاتا ہے۔ اس طریقہ کار کے لیے، لیزر سے گرمی سکریب لین میں خلا پیدا کرتی ہے۔ یہ کمزور علاقے پھر ویفر کو کھینچنے پر ٹوٹ کر اسی طرح کا اثر حاصل کرتے ہیں۔

▲لیزر پوشیدہ کاٹنے کا اہم عمل

غیر مرئی کاٹنے کا عمل ایک اندرونی جذب لیزر کا عمل ہے، بجائے اس کے کہ لیزر کو ختم کیا جائے جہاں لیزر سطح پر جذب ہوتا ہے۔ غیر مرئی کٹنگ کے ساتھ، ویفر سبسٹریٹ مواد کے لیے نیم شفاف طول موج والی لیزر بیم توانائی استعمال کی جاتی ہے۔ اس عمل کو دو اہم مراحل میں تقسیم کیا گیا ہے، ایک لیزر پر مبنی عمل ہے، اور دوسرا مکینیکل علیحدگی کا عمل ہے۔

▲لیزر بیم ویفر کی سطح کے نیچے سوراخ بناتا ہے، اور آگے اور پیچھے کی طرف متاثر نہیں ہوتے ہیں۔ تصویری ذریعہ نیٹ ورک

پہلے مرحلے میں، جیسا کہ لیزر بیم ویفر کو اسکین کرتا ہے، لیزر بیم ویفر کے اندر ایک مخصوص نقطہ پر فوکس کرتی ہے، جس سے اندر ایک کریکنگ پوائنٹ بنتا ہے۔ بیم کی توانائی اندر سے دراڑیں پیدا کرنے کا سبب بنتی ہے، جو ابھی تک ویفر کی پوری موٹائی سے اوپر اور نیچے کی سطحوں تک نہیں پھیلی ہے۔

▲بلیڈ کے طریقہ کار اور لیزر پوشیدہ کاٹنے کے طریقہ کار سے کاٹے گئے 100μm موٹی سلکان ویفرز کا موازنہ | تصویری ذریعہ نیٹ ورک

دوسرے مرحلے میں، ویفر کے نچلے حصے میں موجود چپ ٹیپ کو جسمانی طور پر پھیلایا جاتا ہے، جس سے ویفر کے اندر موجود دراڑوں میں تناؤ پیدا ہوتا ہے، جو پہلے مرحلے میں لیزر کے عمل میں شامل ہوتے ہیں۔ اس تناؤ کی وجہ سے دراڑیں عمودی طور پر ویفر کی اوپری اور نچلی سطحوں تک پھیل جاتی ہیں، اور پھر ویفر کو ان کٹنگ پوائنٹس کے ساتھ چپس میں الگ کر دیتے ہیں۔ غیر مرئی کٹنگ میں، آدھی کٹنگ یا نیچے کی طرف آدھی کٹنگ عام طور پر ویفرز کو چپس یا چپس میں الگ کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے۔

لیزر ایبلیشن پر پوشیدہ لیزر کٹنگ کے اہم فوائد:
• کولنٹ کی ضرورت نہیں ہے۔
• کوئی ملبہ پیدا نہیں ہوا۔
گرمی سے متاثرہ کوئی زون نہیں جو حساس سرکٹس کو نقصان پہنچا سکے۔

پلازما کاٹنا
پلازما کٹنگ (جسے پلازما ایچنگ یا ڈرائی ایچنگ بھی کہا جاتا ہے) ایک جدید ویفر کٹنگ ٹیکنالوجی ہے جو سیمی کنڈکٹر ویفرز سے انفرادی چپس کو الگ کرنے کے لیے ری ایکٹیو آئن ایچنگ (RIE) یا ڈیپ ری ایکٹو آئن ایچنگ (DRIE) کا استعمال کرتی ہے۔ ٹیکنالوجی پلازما کا استعمال کرتے ہوئے پہلے سے طے شدہ کٹنگ لائنوں کے ساتھ کیمیاوی طور پر مواد کو ہٹا کر کٹنگ حاصل کرتی ہے۔

پلازما کاٹنے کے عمل کے دوران، سیمی کنڈکٹر ویفر کو ویکیوم چیمبر میں رکھا جاتا ہے، چیمبر میں ایک کنٹرول شدہ ری ایکٹیو گیس مکسچر متعارف کرایا جاتا ہے، اور ایک الیکٹرک فیلڈ کا استعمال ایک پلازما پیدا کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جس میں ری ایکٹیو آئنوں اور ریڈیکلز کی زیادہ مقدار ہوتی ہے۔ یہ رد عمل والی نسلیں ویفر مواد کے ساتھ تعامل کرتی ہیں اور کیمیائی رد عمل اور جسمانی تھوک کے امتزاج کے ذریعے منتخب طور پر سکریب لائن کے ساتھ ویفر مواد کو ہٹاتی ہیں۔

پلازما کاٹنے کا بنیادی فائدہ یہ ہے کہ یہ ویفر اور چپ پر مکینیکل دباؤ کو کم کرتا ہے اور جسمانی رابطے سے ہونے والے ممکنہ نقصان کو کم کرتا ہے۔ تاہم، یہ عمل دوسرے طریقوں کے مقابلے میں زیادہ پیچیدہ اور وقت طلب ہے، خاص طور پر جب موٹے ویفرز یا اعلی اینچنگ مزاحمت والے مواد سے نمٹتے ہیں، لہذا بڑے پیمانے پر پیداوار میں اس کا اطلاق محدود ہے۔

▲ امیج سورس نیٹ ورک

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں، ویفر کاٹنے کا طریقہ بہت سے عوامل کی بنیاد پر منتخب کرنے کی ضرورت ہے، بشمول ویفر میٹریل کی خصوصیات، چپ کا سائز اور جیومیٹری، مطلوبہ درستگی اور درستگی، اور مجموعی پیداواری لاگت اور کارکردگی۔