वेफरपॉवर सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये कटिंग हा एक महत्त्वाचा टप्पा आहे. सेमीकंडक्टर वेफर्समधून स्वतंत्र इंटिग्रेटेड सर्किट्स किंवा चिप्स अचूकपणे वेगळे करण्यासाठी ही पायरी तयार केली आहे.
चावीवेफरकटिंग म्हणजे प्रत्येक चिपला वेगळे करणे, तसेच त्यामध्ये अंतर्भूत असलेल्या नाजूक संरचना आणि सर्किट्सना इजा होणार नाही याची खात्री करणे.वेफरनुकसान होत नाही. कटिंग प्रक्रियेचे यश किंवा अपयश हे केवळ चिपच्या विलगीकरणाच्या गुणवत्तेवर आणि उत्पादनावरच परिणाम करत नाही, तर ते संपूर्ण उत्पादन प्रक्रियेच्या कार्यक्षमतेशी देखील थेट संबंधित असते.
▲वेफर कटिंगचे तीन सामान्य प्रकार | स्रोत: केएलए चायना
सध्या, सामान्यवेफरकापण्याच्या प्रक्रियांचे वर्गीकरण खालीलप्रमाणे केले जाते:
ब्लेड कटिंग: कमी खर्चिक, सहसा जाड कापडांसाठी वापरले जातेवेफर्स
लेझर कटिंग: महाग, सामान्यतः ३०μm पेक्षा जास्त जाडीच्या वेफर्ससाठी वापरले जाते.
प्लाझ्मा कटिंग: जास्त खर्च, अधिक निर्बंध, सामान्यतः ३०μm पेक्षा कमी जाडीच्या वेफर्ससाठी वापरले जाते
यांत्रिक ब्लेडने कापणे
ब्लेड कटिंग ही एक प्रक्रिया आहे, ज्यामध्ये उच्च वेगाने फिरणाऱ्या ग्राइंडिंग डिस्क (ब्लेड) द्वारे स्क्राइब रेषेच्या बाजूने कापले जाते. हे ब्लेड सामान्यतः अपघर्षक किंवा अति-पातळ हिऱ्याच्या पदार्थापासून बनवलेले असते आणि सिलिकॉन वेफर्सवर स्लाइसिंग किंवा ग्रूव्हिंगसाठी योग्य असते. तथापि, एक यांत्रिक कटिंग पद्धत असल्याने, ब्लेड कटिंग भौतिकरित्या पदार्थ काढून टाकण्यावर अवलंबून असते, ज्यामुळे कापलेल्या भागाच्या कडेला सहजपणे तडे जाऊ शकतात किंवा ती फुटू शकते, परिणामी उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर परिणाम होतो आणि उत्पन्न कमी होते.
यांत्रिक करवत प्रक्रियेने तयार होणाऱ्या अंतिम उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर कापण्याचा वेग, पात्याची जाडी, पात्याचा व्यास आणि पात्याच्या फिरण्याचा वेग यांसारख्या अनेक घटकांचा परिणाम होतो.
फुल कट ही सर्वात मूलभूत ब्लेड कटिंग पद्धत आहे, ज्यामध्ये वर्कपीसला एका निश्चित मटेरियलपर्यंत (जसे की स्लाइसिंग टेप) कापून पूर्णपणे कापले जाते.
▲ यांत्रिक ब्लेडने कापणे - पूर्ण कट | छायाचित्र स्रोत नेटवर्क
हाफ कट ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे, ज्यामध्ये वर्कपीसच्या मध्यभागी कापून एक खाच तयार केली जाते. ही खाच पाडण्याची प्रक्रिया सतत केल्याने, कंगव्याच्या आणि सुईच्या आकाराची टोके तयार करता येतात.
▲ यांत्रिक ब्लेडने अर्धे कापणे | छायाचित्र स्रोत नेटवर्क
डबल कट ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे, ज्यामध्ये दोन स्पिंडल असलेल्या डबल स्लाइसिंग सॉचा वापर करून एकाच वेळी दोन उत्पादन लाईन्सवर पूर्ण किंवा अर्धे कट केले जातात. डबल स्लाइसिंग सॉला दोन स्पिंडल अक्ष असतात. या प्रक्रियेद्वारे उच्च उत्पादनक्षमता साध्य करता येते.
▲ यांत्रिक ब्लेडने कापणे - दुहेरी काप | छायाचित्र स्रोत नेटवर्क
स्टेप कटमध्ये दोन स्पिंडल असलेल्या डबल स्लाइसिंग सॉचा वापर करून दोन टप्प्यांत पूर्ण आणि अर्धे कट केले जातात. उच्च-गुणवत्तेची प्रक्रिया साध्य करण्यासाठी, वेफरच्या पृष्ठभागावरील वायरिंगचा थर कापण्यासाठी अनुकूलित ब्लेड आणि उर्वरित सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टलसाठी अनुकूलित ब्लेड वापरा.
▲ यांत्रिक ब्लेडने कापणे – टप्प्याटप्प्याने कापणे | छायाचित्र स्रोत नेटवर्क
बेव्हल कटिंग ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे, ज्यामध्ये स्टेप कटिंग प्रक्रियेदरम्यान वेफरला दोन टप्प्यांत कापण्यासाठी, अर्ध्या कापलेल्या कडेवर V-आकाराची धार असलेल्या ब्लेडचा वापर केला जातो. कटिंग प्रक्रियेदरम्यानच चॅम्फरिंगची प्रक्रिया केली जाते. त्यामुळे, मोल्डची उच्च मजबुती आणि उच्च-गुणवत्तेची प्रक्रिया साध्य करता येते.
▲ यांत्रिक ब्लेडने कापणे – बेव्हल कटिंग | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
लेझर कटिंग
लेझर कटिंग हे एक नॉन-कॉन्टॅक्ट वेफर कटिंग तंत्रज्ञान आहे, ज्यामध्ये सेमीकंडक्टर वेफर्समधून स्वतंत्र चिप्स वेगळे करण्यासाठी केंद्रित लेझर बीमचा वापर केला जातो. उच्च-ऊर्जेचा लेझर बीम वेफरच्या पृष्ठभागावर केंद्रित केला जातो आणि ॲब्लेशन किंवा थर्मल डीकंपोझिशन प्रक्रियेद्वारे पूर्वनिश्चित कटिंग रेषेच्या बाजूने पदार्थाचे बाष्पीभवन करतो किंवा तो काढून टाकतो.
▲ लेझर कटिंग आकृती | चित्र स्रोत: केएलए चायना
सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या लेझरच्या प्रकारांमध्ये अल्ट्राव्हायोलेट लेझर, इन्फ्रारेड लेझर आणि फेमटोसेकंद लेझर यांचा समावेश होतो. त्यांपैकी, अल्ट्राव्हायोलेट लेझर त्यांच्या उच्च फोटॉन ऊर्जेमुळे अनेकदा अचूक कोल्ड ॲब्लेशनसाठी वापरले जातात आणि उष्णतेने प्रभावित होणारे क्षेत्र अत्यंत लहान असते, ज्यामुळे वेफर आणि त्याच्या सभोवतालच्या चिप्सना होणाऱ्या थर्मल नुकसानीचा धोका प्रभावीपणे कमी करता येतो. इन्फ्रारेड लेझर जाड वेफर्ससाठी अधिक योग्य आहेत कारण ते पदार्थाच्या आत खोलवर प्रवेश करू शकतात. फेमटोसेकंद लेझर अत्यंत लहान प्रकाश स्पंदांद्वारे जवळजवळ नगण्य उष्णता हस्तांतरणासह उच्च-अचूकतेने आणि कार्यक्षमतेने पदार्थ काढून टाकतात.
पारंपरिक ब्लेड कटिंगच्या तुलनेत लेझर कटिंगचे महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत. पहिले म्हणजे, ही एक नॉन-कॉन्टॅक्ट प्रक्रिया असल्याने, लेझर कटिंगमध्ये वेफरवर प्रत्यक्ष दाब देण्याची आवश्यकता नसते, ज्यामुळे मेकॅनिकल कटिंगमध्ये सामान्य असलेल्या तुकडे होण्याच्या आणि तडे जाण्याच्या समस्या कमी होतात. या वैशिष्ट्यामुळे लेझर कटिंग विशेषतः नाजूक किंवा अति-पातळ वेफर्सवर प्रक्रिया करण्यासाठी अत्यंत उपयुक्त ठरते, खासकरून ज्यांची रचना गुंतागुंतीची किंवा वैशिष्ट्ये सूक्ष्म असतात.
▲ लेझर कटिंग आकृती | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
याव्यतिरिक्त, लेझर कटिंगची उच्च सुस्पष्टता आणि नेमकेपणा यामुळे लेझर बीमला अत्यंत लहान स्पॉट आकारावर केंद्रित करणे, गुंतागुंतीच्या कटिंग पॅटर्नला समर्थन देणे आणि चिप्समध्ये किमान अंतराचे विभाजन साध्य करणे शक्य होते. हे वैशिष्ट्य विशेषतः आकाराने लहान होत जाणाऱ्या प्रगत सेमीकंडक्टर उपकरणांसाठी महत्त्वाचे आहे.
तथापि, लेझर कटिंगच्या काही मर्यादा देखील आहेत. ब्लेड कटिंगच्या तुलनेत, ही प्रक्रिया अधिक संथ आणि महाग आहे, विशेषतः मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनात. याव्यतिरिक्त, काही विशिष्ट प्रकारच्या सामग्रीसाठी आणि जाडीसाठी, कार्यक्षमतेने सामग्री काढली जाईल आणि उष्णतेमुळे प्रभावित होणारे क्षेत्र कमीत कमी राहील हे सुनिश्चित करण्यासाठी योग्य लेझरचा प्रकार निवडणे आणि पॅरामीटर्स ऑप्टिमाइझ करणे आव्हानात्मक असू शकते.
लेझर ॲब्लेशन कटिंग
लेझर ॲब्लेशन कटिंग दरम्यान, लेझर बीम वेफरच्या पृष्ठभागावरील एका विशिष्ट ठिकाणी अचूकपणे केंद्रित केला जातो आणि लेझर ऊर्जा एका पूर्वनिश्चित कटिंग पॅटर्ननुसार मार्गदर्शित केली जाते, ज्यामुळे वेफर हळूहळू तळापर्यंत कापली जाते. कटिंगच्या गरजेनुसार, ही प्रक्रिया पल्स्ड लेझर किंवा कंटिन्युअस वेव्ह लेझर वापरून केली जाते. लेझरमुळे होणाऱ्या अतिरिक्त स्थानिक उष्णतेमुळे वेफरचे नुकसान टाळण्यासाठी, शीतलक पाण्याचा वापर करून वेफरला थंड केले जाते आणि उष्णतेमुळे होणाऱ्या नुकसानापासून तिचे संरक्षण केले जाते. त्याच वेळी, शीतलक पाणी कटिंग प्रक्रियेदरम्यान निर्माण होणारे कण प्रभावीपणे काढून टाकते, दूषितीकरण टाळते आणि कटिंगची गुणवत्ता सुनिश्चित करते.
लेझर अदृश्य कटिंग
लेझरला केंद्रित करून वेफरच्या मुख्य भागामध्ये उष्णता हस्तांतरित केली जाऊ शकते, या पद्धतीला “अदृश्य लेझर कटिंग” म्हणतात. या पद्धतीमध्ये, लेझरमधून निघणारी उष्णता स्क्राइब लेनमध्ये फटी निर्माण करते. वेफर ताणल्यावर हे कमकुवत झालेले भाग तुटतात आणि त्यामुळे तसाच भेदन परिणाम साधला जातो.
▲लेझर अदृश्य कटिंगची मुख्य प्रक्रिया
अदृश्य कटिंग प्रक्रिया ही एक अंतर्गत शोषण लेझर प्रक्रिया आहे, जी पृष्ठभागावर लेझर शोषला जाणाऱ्या लेझर ॲब्लेशन प्रक्रियेपेक्षा वेगळी आहे. अदृश्य कटिंगमध्ये, वेफर सबस्ट्रेट मटेरियलसाठी अर्धपारदर्शक तरंगलांबी असलेल्या लेझर बीम ऊर्जेचा वापर केला जातो. ही प्रक्रिया दोन मुख्य टप्प्यांमध्ये विभागलेली आहे, एक लेझर-आधारित प्रक्रिया आणि दुसरी यांत्रिक विलगीकरण प्रक्रिया.
▲लेझर बीम वेफरच्या पृष्ठभागाखाली छिद्र तयार करतो, आणि पुढच्या व मागच्या बाजूंवर परिणाम होत नाही | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
पहिल्या टप्प्यात, लेझर बीम वेफरला स्कॅन करत असताना, तो वेफरच्या आत एका विशिष्ट बिंदूवर केंद्रित होतो, ज्यामुळे आतमध्ये एक भेग निर्माण होते. बीमच्या ऊर्जेमुळे आतमध्ये भेगांची एक मालिका तयार होते, जी अद्याप वेफरच्या संपूर्ण जाडीतून वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागांपर्यंत पोहोचलेली नसते.
▲ब्लेड पद्धत आणि लेझर अदृश्य कटिंग पद्धत वापरून कापलेल्या १०० मायक्रॉन जाडीच्या सिलिकॉन वेफर्सची तुलना | छायाचित्र स्रोत नेटवर्क
दुसऱ्या टप्प्यात, वेफरच्या तळाशी असलेली चिप टेप भौतिकरित्या विस्तारली जाते, ज्यामुळे पहिल्या टप्प्यातील लेझर प्रक्रियेत वेफरच्या आत निर्माण झालेल्या भेगांमध्ये ताण निर्माण होतो. या ताणामुळे भेगा वेफरच्या वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागांपर्यंत उभ्या दिशेने वाढतात आणि मग या कटिंग पॉइंट्सच्या बाजूने वेफरला चिप्समध्ये विभागले जाते. अदृश्य कटिंगमध्ये, वेफरला चिप्समध्ये किंवा तुकड्यांमध्ये विभागण्याची प्रक्रिया सुलभ करण्यासाठी सामान्यतः हाफ-कटिंग किंवा बॉटम-साइड हाफ-कटिंगचा वापर केला जातो.
लेझर ॲब्लेशनच्या तुलनेत अदृश्य लेझर कटिंगचे प्रमुख फायदे:
• कूलंटची आवश्यकता नाही
• कोणताही कचरा निर्माण झाला नाही
• संवेदनशील सर्किट्सना नुकसान पोहोचवू शकणारे उष्णतेने प्रभावित होणारे भाग नाहीत
प्लाझ्मा कटिंग
प्लाझ्मा कटिंग (ज्याला प्लाझ्मा एचिंग किंवा ड्राय एचिंग असेही म्हणतात) हे एक प्रगत वेफर कटिंग तंत्रज्ञान आहे, जे सेमीकंडक्टर वेफर्समधून स्वतंत्र चिप्स वेगळे करण्यासाठी रिॲक्टिव्ह आयन एचिंग (RIE) किंवा डीप रिॲक्टिव्ह आयन एचिंग (DRIE) वापरते. हे तंत्रज्ञान प्लाझ्माचा वापर करून पूर्वनिश्चित कटिंग रेषांवरून रासायनिक पद्धतीने पदार्थ काढून कटिंग साध्य करते.
प्लाझ्मा कटिंग प्रक्रियेदरम्यान, सेमीकंडक्टर वेफरला एका व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये ठेवले जाते, चेंबरमध्ये नियंत्रित प्रतिक्रियाशील वायूंचे मिश्रण सोडले जाते आणि उच्च घनतेचे प्रतिक्रियाशील आयन व रॅडिकल्स असलेला प्लाझ्मा तयार करण्यासाठी विद्युत क्षेत्र लागू केले जाते. हे प्रतिक्रियाशील घटक वेफरच्या पदार्थाशी आंतरक्रिया करतात आणि रासायनिक अभिक्रिया व भौतिक स्पटरिंगच्या संयोगातून स्क्राइब रेषेच्या बाजूने वेफरचा पदार्थ निवडकपणे काढून टाकतात.
प्लाझ्मा कटिंगचा मुख्य फायदा हा आहे की त्यामुळे वेफर आणि चिपवरील यांत्रिक ताण कमी होतो आणि प्रत्यक्ष संपर्कामुळे होणारे संभाव्य नुकसान टाळता येते. तथापि, ही प्रक्रिया इतर पद्धतींपेक्षा अधिक गुंतागुंतीची आणि वेळखाऊ आहे, विशेषतः जाड वेफर्स किंवा उच्च एचिंग प्रतिरोधक क्षमता असलेल्या सामग्रीवर काम करताना, त्यामुळे मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनात तिचा वापर मर्यादित आहे.
▲प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये, वेफर कटिंग पद्धतीची निवड वेफर मटेरियलचे गुणधर्म, चिपचा आकार आणि भूमिती, आवश्यक अचूकता आणि सुस्पष्टता, तसेच एकूण उत्पादन खर्च आणि कार्यक्षमता यांसारख्या अनेक घटकांच्या आधारावर करणे आवश्यक असते.
पोस्ट करण्याची वेळ: २० सप्टेंबर २०२४