ওয়েফারপাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে কাটিং একটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপ। এই ধাপটির উদ্দেশ্য হলো সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার থেকে স্বতন্ত্র ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট বা চিপগুলোকে নির্ভুলভাবে আলাদা করা।
চাবিওয়েফারকাটার উদ্দেশ্য হলো প্রতিটি চিপকে আলাদা করা এবং একই সাথে এর মধ্যে থাকা সূক্ষ্ম কাঠামো ও সার্কিটগুলো অক্ষত রাখা।ওয়েফারক্ষতিগ্রস্ত হয় না। কাটিং প্রক্রিয়ার সাফল্য বা ব্যর্থতা কেবল চিপের পৃথকীকরণের গুণমান এবং ফলনকেই প্রভাবিত করে না, বরং এটি সমগ্র উৎপাদন প্রক্রিয়ার দক্ষতার সাথেও সরাসরি সম্পর্কিত।
▲ওয়েফার কাটার তিনটি প্রচলিত প্রকারভেদ | সূত্র: কেএলএ চায়না
বর্তমানে, সাধারণওয়েফারকাটিং প্রক্রিয়াগুলোকে ভাগ করা হয়:
ব্লেড কাটিং: স্বল্পমূল্যের, সাধারণত মোটা কাটার জন্য ব্যবহৃত হয়।ওয়েফার
লেজার কাটিং: উচ্চ ব্যয়বহুল, সাধারণত ৩০μm-এর বেশি পুরুত্বের ওয়েফারের জন্য ব্যবহৃত হয়।
প্লাজমা কাটিং: উচ্চ ব্যয়, অধিক সীমাবদ্ধতা, সাধারণত ৩০μm-এর কম পুরুত্বের ওয়েফারের জন্য ব্যবহৃত হয়।
যান্ত্রিক ব্লেড কাটিং
ব্লেড কাটিং হলো একটি উচ্চ-গতিসম্পন্ন ঘূর্ণায়মান গ্রাইন্ডিং ডিস্ক (ব্লেড) দ্বারা চিহ্নিত রেখা বরাবর কাটার একটি প্রক্রিয়া। ব্লেডটি সাধারণত ঘর্ষণকারী বা অতি-পাতলা হীরার উপাদান দিয়ে তৈরি হয়, যা সিলিকন ওয়েফারে স্লাইসিং বা গ্রুভিং করার জন্য উপযুক্ত। তবে, একটি যান্ত্রিক কাটিং পদ্ধতি হওয়ায়, ব্লেড কাটিং ভৌতভাবে উপাদান অপসারণের উপর নির্ভর করে, যার ফলে সহজেই চিপের কিনারা ভেঙে বা ফেটে যেতে পারে, যা পণ্যের গুণমানকে প্রভাবিত করে এবং উৎপাদন হ্রাস করে।
যান্ত্রিক করাত প্রক্রিয়ায় উৎপাদিত চূড়ান্ত পণ্যের গুণমান কাটার গতি, ব্লেডের পুরুত্ব, ব্লেডের ব্যাস এবং ব্লেডের ঘূর্ণন গতিসহ একাধিক পরামিতি দ্বারা প্রভাবিত হয়।
ফুল কাট হলো ব্লেড দিয়ে কাটার সবচেয়ে মৌলিক পদ্ধতি, যেখানে একটি নির্দিষ্ট উপাদান (যেমন স্লাইসিং টেপ) ধরে ওয়ার্কপিসটিকে সম্পূর্ণভাবে কাটা হয়।
▲ যান্ত্রিক ব্লেড দিয়ে সম্পূর্ণ কর্তন | ছবির উৎস নেটওয়ার্ক
হাফ কাট হলো একটি প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, যেখানে ওয়ার্কপিসের মাঝখান পর্যন্ত কেটে একটি খাঁজ তৈরি করা হয়। ক্রমাগত এই খাঁজ তৈরির প্রক্রিয়াটি সম্পাদনের মাধ্যমে চিরুনি এবং সূঁচের মতো বিন্দু তৈরি করা যায়।
▲ যান্ত্রিক ব্লেড দিয়ে অর্ধেক কাটা | ছবির উৎস নেটওয়ার্ক
ডাবল কাট হলো একটি প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, যেখানে দুটি স্পিন্ডলযুক্ত একটি ডাবল স্লাইসিং স ব্যবহার করে একই সময়ে দুটি প্রোডাকশন লাইনে সম্পূর্ণ বা অর্ধেক কাট করা হয়। এই ডাবল স্লাইসিং স-টির দুটি স্পিন্ডল অক্ষ থাকে। এই প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উচ্চ উৎপাদন ক্ষমতা অর্জন করা সম্ভব।
▲ যান্ত্রিক ব্লেড দিয়ে দ্বৈত কর্তন | ছবির উৎস নেটওয়ার্ক
স্টেপ কাট পদ্ধতিতে দুটি স্পিন্ডলযুক্ত একটি ডাবল স্লাইসিং স ব্যবহার করে দুই ধাপে সম্পূর্ণ এবং অর্ধ-কাট করা হয়। উচ্চ-মানের প্রক্রিয়াকরণ নিশ্চিত করতে ওয়েফারের পৃষ্ঠের ওয়্যারিং লেয়ার কাটার জন্য বিশেষভাবে তৈরি ব্লেড এবং অবশিষ্ট সিলিকন একক স্ফটিক কাটার জন্য বিশেষভাবে তৈরি ব্লেড ব্যবহার করুন।
▲ যান্ত্রিক ব্লেড কাটিং – স্টেপ কাটিং | ছবির উৎস নেটওয়ার্ক
বেভেল কাটিং হলো একটি প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, যেখানে স্টেপ কাটিং প্রক্রিয়ার সময় ওয়েফারকে দুই ধাপে কাটার জন্য হাফ-কাট প্রান্তে V-আকৃতির ধারযুক্ত একটি ব্লেড ব্যবহার করা হয়। কাটিং প্রক্রিয়া চলাকালীনই শ্যাফারিং প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন করা হয়। এর ফলে, উচ্চ মোল্ড শক্তি এবং উচ্চ-মানের প্রক্রিয়াকরণ অর্জন করা সম্ভব হয়।
▲ যান্ত্রিক ব্লেড কাটিং – বেভেল কাটিং | ছবির উৎস নেটওয়ার্ক
লেজার কাটিং
লেজার কাটিং হলো একটি স্পর্শবিহীন ওয়েফার কাটিং প্রযুক্তি, যা সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার থেকে স্বতন্ত্র চিপ আলাদা করার জন্য একটি কেন্দ্রীভূত লেজার রশ্মি ব্যবহার করে। উচ্চ-শক্তির লেজার রশ্মিটি ওয়েফারের পৃষ্ঠে কেন্দ্রীভূত করা হয় এবং এটি অ্যাবলেশন বা তাপীয় বিয়োজন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পূর্বনির্ধারিত কাটিং লাইন বরাবর উপাদানকে বাষ্পীভূত করে বা অপসারণ করে।
▲ লেজার কাটিং ডায়াগ্রাম | ছবির উৎস: কেএলএ চায়না
বর্তমানে বহুল ব্যবহৃত লেজারগুলোর মধ্যে রয়েছে আল্ট্রাভায়োলেট লেজার, ইনফ্রারেড লেজার এবং ফেমটোসেকেন্ড লেজার। এদের মধ্যে, আল্ট্রাভায়োলেট লেজারগুলো প্রায়শই তাদের উচ্চ ফোটন শক্তির কারণে নির্ভুল কোল্ড অ্যাবলেশনের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং এর তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল অত্যন্ত ছোট হয়, যা ওয়েফার এবং এর পার্শ্ববর্তী চিপগুলোর তাপীয় ক্ষতির ঝুঁকি কার্যকরভাবে কমাতে পারে। ইনফ্রারেড লেজারগুলো পুরু ওয়েফারের জন্য বেশি উপযুক্ত কারণ এগুলো উপাদানের গভীরে প্রবেশ করতে পারে। ফেমটোসেকেন্ড লেজারগুলো অতি-সংক্ষিপ্ত আলোক স্পন্দনের মাধ্যমে প্রায় নগণ্য তাপ স্থানান্তরের সাথে উচ্চ-নির্ভুল এবং কার্যকর উপাদান অপসারণ সম্পন্ন করে।
প্রচলিত ব্লেড কাটিংয়ের তুলনায় লেজার কাটিংয়ের উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে। প্রথমত, এটি একটি স্পর্শবিহীন প্রক্রিয়া হওয়ায় ওয়েফারের উপর কোনো শারীরিক চাপের প্রয়োজন হয় না, ফলে যান্ত্রিক কাটিংয়ের সাধারণ সমস্যা—যেমন খণ্ড-বিখণ্ড হওয়া ও ফেটে যাওয়া—কমে যায়। এই বৈশিষ্ট্যের কারণে লেজার কাটিং ভঙ্গুর বা অতি-পাতলা ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত, বিশেষ করে যেগুলোর গঠন জটিল বা বৈশিষ্ট্য সূক্ষ্ম।
▲ লেজার কাটিং ডায়াগ্রাম | ছবির উৎস নেটওয়ার্ক
এছাড়াও, লেজার কাটিংয়ের উচ্চ নির্ভুলতা ও সূক্ষ্মতা লেজার রশ্মিকে অত্যন্ত ক্ষুদ্র একটি স্পট আকারে কেন্দ্রীভূত করতে, জটিল কাটিং প্যাটার্ন সমর্থন করতে এবং চিপগুলোর মধ্যে ন্যূনতম ব্যবধান তৈরি করতে সক্ষম করে। এই বৈশিষ্ট্যটি ক্রমশ ছোট হতে থাকা উন্নত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলোর জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
তবে, লেজার কাটিংয়েরও কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে। ব্লেড কাটিংয়ের তুলনায় এটি ধীর এবং অধিক ব্যয়বহুল, বিশেষ করে বৃহৎ পরিসরের উৎপাদনের ক্ষেত্রে। এছাড়াও, নির্দিষ্ট কিছু উপাদান এবং পুরুত্বের জন্য কার্যকরভাবে উপাদান অপসারণ এবং ন্যূনতম তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল নিশ্চিত করতে সঠিক লেজারের ধরন নির্বাচন করা এবং প্যারামিটারগুলো অপ্টিমাইজ করা বেশ কঠিন হতে পারে।
লেজার অ্যাবলেশন কাটিং
লেজার অ্যাবলেশন কাটিংয়ের সময়, লেজার রশ্মিকে ওয়েফারের পৃষ্ঠের একটি নির্দিষ্ট স্থানে নির্ভুলভাবে কেন্দ্রীভূত করা হয় এবং একটি পূর্বনির্ধারিত কাটিং প্যাটার্ন অনুযায়ী লেজার শক্তিকে পরিচালিত করে ওয়েফারটিকে ধীরে ধীরে কেটে একেবারে নিচ পর্যন্ত নিয়ে যাওয়া হয়। কাটিংয়ের প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে, এই কাজটি পালসড লেজার বা কন্টিনিউয়াস ওয়েভ লেজার ব্যবহার করে করা হয়। লেজারের অতিরিক্ত স্থানীয় উত্তাপের কারণে ওয়েফারের ক্ষতি রোধ করার জন্য, ওয়েফারকে ঠান্ডা করতে এবং তাপীয় ক্ষতি থেকে রক্ষা করতে শীতল জল ব্যবহার করা হয়। একই সাথে, শীতল জল কাটিং প্রক্রিয়ার সময় উৎপন্ন কণাগুলোকেও কার্যকরভাবে অপসারণ করতে পারে, দূষণ প্রতিরোধ করে এবং কাটিংয়ের গুণমান নিশ্চিত করে।
লেজার অদৃশ্য কাটিং
লেজারকে ফোকাস করে ওয়েফারের মূল অংশে তাপ স্থানান্তর করা যায়, এই পদ্ধতিকে “অদৃশ্য লেজার কাটিং” বলা হয়। এই পদ্ধতিতে, লেজারের তাপ স্ক্রাইব লেনগুলিতে ফাঁক তৈরি করে। এরপর ওয়েফারকে প্রসারিত করলে এই দুর্বল হয়ে যাওয়া অংশগুলো ভেঙে গিয়ে একই ধরনের অনুপ্রবেশ প্রভাব অর্জন করে।
লেজার অদৃশ্য কাটিংয়ের প্রধান প্রক্রিয়া
অদৃশ্য কাটিং প্রক্রিয়াটি একটি অভ্যন্তরীণ শোষণ লেজার প্রক্রিয়া, যা লেজার অ্যাবলেশন থেকে ভিন্ন, যেখানে লেজার রশ্মি পৃষ্ঠতলে শোষিত হয়। অদৃশ্য কাটিং-এ এমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেজার রশ্মির শক্তি ব্যবহার করা হয় যা ওয়েফার সাবস্ট্রেট উপাদানের কাছে আধা-স্বচ্ছ। এই প্রক্রিয়াটি দুটি প্রধান ধাপে বিভক্ত; একটি হলো লেজার-ভিত্তিক প্রক্রিয়া এবং অন্যটি যান্ত্রিক পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া।
▲লেজার রশ্মি ওয়েফারের পৃষ্ঠের নিচে একটি ছিদ্র তৈরি করে, এবং এর সামনের ও পেছনের দিক প্রভাবিত হয় না | ছবির উৎস নেটওয়ার্ক
প্রথম ধাপে, লেজার রশ্মি ওয়েফারটিকে স্ক্যান করার সময় এর ভেতরের একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে কেন্দ্রীভূত হয়, যা ভিতরে একটি ফাটলের বিন্দু তৈরি করে। রশ্মির শক্তি ভিতরে একাধিক ফাটল তৈরি করে, যেগুলো এখনও ওয়েফারের সম্পূর্ণ পুরুত্ব ভেদ করে উপরের এবং নিচের পৃষ্ঠ পর্যন্ত বিস্তৃত হয়নি।
▲ব্লেড পদ্ধতি এবং লেজার অদৃশ্য কাটিং পদ্ধতিতে কাটা ১০০μm পুরু সিলিকন ওয়েফারের তুলনা | চিত্র উৎস নেটওয়ার্ক
দ্বিতীয় ধাপে, ওয়েফারের নিচের দিকের চিপ টেপটি ভৌতভাবে প্রসারিত হয়, যা প্রথম ধাপে লেজার প্রক্রিয়ায় সৃষ্ট ওয়েফারের ভেতরের ফাটলগুলিতে টানজনিত পীড়ন তৈরি করে। এই পীড়নের কারণে ফাটলগুলো ওয়েফারের ওপরের ও নিচের পৃষ্ঠ পর্যন্ত উল্লম্বভাবে প্রসারিত হয় এবং এরপর এই কর্তন বিন্দুগুলো বরাবর ওয়েফারটি চিপে বিভক্ত হয়ে যায়। অদৃশ্য কর্তন পদ্ধতিতে, ওয়েফারকে চিপে বিভক্ত করার প্রক্রিয়া সহজ করার জন্য সাধারণত হাফ-কাটিং বা বটম-সাইড হাফ-কাটিং ব্যবহার করা হয়।
লেজার অ্যাবলেশনের তুলনায় অদৃশ্য লেজার কাটিংয়ের প্রধান সুবিধাগুলো হলো:
কোনো কুল্যান্টের প্রয়োজন নেই
• কোনো ধ্বংসাবশেষ তৈরি হয়নি
• কোনো তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল নেই যা সংবেদনশীল সার্কিটের ক্ষতি করতে পারে
প্লাজমা কাটিং
প্লাজমা কাটিং (যা প্লাজমা এচিং বা ড্রাই এচিং নামেও পরিচিত) হলো একটি উন্নত ওয়েফার কাটিং প্রযুক্তি, যা সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার থেকে স্বতন্ত্র চিপ আলাদা করার জন্য রিঅ্যাক্টিভ আয়ন এচিং (RIE) বা ডিপ রিঅ্যাক্টিভ আয়ন এচিং (DRIE) ব্যবহার করে। এই প্রযুক্তিটি প্লাজমা ব্যবহার করে পূর্বনির্ধারিত কাটিং লাইন বরাবর রাসায়নিকভাবে উপাদান অপসারণের মাধ্যমে কাটিং সম্পন্ন করে।
প্লাজমা কাটিং প্রক্রিয়ার সময়, সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফারকে একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে রাখা হয়, চেম্বারটিতে একটি নিয়ন্ত্রিত প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাসের মিশ্রণ প্রবেশ করানো হয় এবং উচ্চ ঘনত্বের প্রতিক্রিয়াশীল আয়ন ও র্যাডিকেলযুক্ত একটি প্লাজমা তৈরি করার জন্য বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয়। এই প্রতিক্রিয়াশীল উপাদানগুলো ওয়েফার উপাদানের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে এবং রাসায়নিক বিক্রিয়া ও ভৌত স্পাটারিং-এর সমন্বয়ের মাধ্যমে স্ক্রাইব লাইন বরাবর ওয়েফার উপাদানকে বেছে বেছে অপসারণ করে।
প্লাজমা কাটিংয়ের প্রধান সুবিধা হলো এটি ওয়েফার ও চিপের উপর যান্ত্রিক চাপ কমায় এবং ভৌত সংস্পর্শের কারণে সৃষ্ট সম্ভাব্য ক্ষতি হ্রাস করে। তবে, এই প্রক্রিয়াটি অন্যান্য পদ্ধতির তুলনায় অধিক জটিল ও সময়সাপেক্ষ, বিশেষ করে যখন অপেক্ষাকৃত পুরু ওয়েফার বা উচ্চ এচিং প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন উপাদান নিয়ে কাজ করা হয়, তাই ব্যাপক উৎপাদনে এর প্রয়োগ সীমিত।
▲ছবির উৎস নেটওয়ার্ক
সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে, ওয়েফার উপাদানের বৈশিষ্ট্য, চিপের আকার ও জ্যামিতি, প্রয়োজনীয় সূক্ষ্মতা ও সঠিকতা এবং সামগ্রিক উৎপাদন খরচ ও কার্যকারিতাসহ বিভিন্ন বিষয়ের উপর ভিত্তি করে ওয়েফার কাটার পদ্ধতি নির্বাচন করতে হয়।
পোস্ট করার সময়: সেপ্টেম্বর ২০, ২০২৪