Technológia krájania plátkov, ako kritický krok v procese výroby polovodičov, je priamo spojená s výkonom čipu, výťažnosťou a výrobnými nákladmi.
#01 Pozadie a význam krájania oblátok
1.1 Definícia oblátkového krájania
Rezanie plátkov (tiež známe ako rytie) je základným krokom vo výrobe polovodičov, zameraným na rozdelenie spracovaných plátkov do viacerých jednotlivých foriem. Tieto matrice zvyčajne obsahujú kompletnú funkčnosť obvodu a sú hlavnými komponentmi, ktoré sa nakoniec používajú pri výrobe elektronických zariadení. Keďže návrhy čipov sa stávajú zložitejšími a rozmery sa neustále zmenšujú, požiadavky na presnosť a účinnosť technológie rezania plátkov sú čoraz prísnejšie.
V praktických operáciách sa pri krájaní plátkov zvyčajne používajú vysoko presné nástroje, ako sú diamantové kotúče, aby sa zabezpečilo, že každá matrica zostane neporušená a plne funkčná. Medzi kľúčové kroky patrí príprava pred rezaním, presná kontrola počas procesu rezania a kontrola kvality po reze.
Pred rezaním musí byť plátok označený a umiestnený tak, aby boli zaistené presné dráhy rezania. Počas rezania musia byť parametre ako tlak a rýchlosť nástroja prísne kontrolované, aby sa zabránilo poškodeniu plátku. Po rezaní sa vykonávajú komplexné kontroly kvality, aby sa zabezpečilo, že každý čip spĺňa výkonnostné normy.
Základné princípy technológie krájania plátkov zahŕňajú nielen výber rezacieho zariadenia a nastavenie parametrov procesu, ale aj vplyv mechanických vlastností a vlastností materiálov na kvalitu rezu. Napríklad, nízkok dielektrické kremíkové doštičky sú vďaka svojim horším mechanickým vlastnostiam veľmi náchylné na koncentráciu napätia počas rezania, čo vedie k poruchám, ako je odštiepenie a praskanie. Nízka tvrdosť a krehkosť materiálov s nízkou hodnotou k spôsobuje, že sú náchylnejšie na štrukturálne poškodenie mechanickou silou alebo tepelným namáhaním, najmä počas rezania. Kontakt medzi nástrojom a povrchom plátku v spojení s vysokými teplotami môže ďalej zhoršiť koncentráciu napätia.
S pokrokom v oblasti materiálovej vedy sa technológia rezania plátkov rozšírila za hranice tradičných polovodičov na báze kremíka a zahŕňa nové materiály, ako je nitrid gália (GaN). Tieto nové materiály vzhľadom na svoju tvrdosť a štrukturálne vlastnosti predstavujú nové výzvy pre procesy krájania kociek, ktoré si vyžadujú ďalšie vylepšenia rezných nástrojov a techník.
Ako kritický proces v polovodičovom priemysle sa rezanie plátkov naďalej optimalizuje v reakcii na meniace sa požiadavky a technologický pokrok, čím sa pokladajú základy pre budúcu mikroelektroniku a technológie integrovaných obvodov.
Vylepšenia technológie krájania oblátok presahujú vývoj pomocných materiálov a nástrojov. Zahŕňajú tiež optimalizáciu procesov, vylepšenia výkonu zariadenia a presné riadenie parametrov krájania. Cieľom týchto vylepšení je zabezpečiť vysokú presnosť, efektívnosť a stabilitu v procese krájania plátkov, čím spĺňajú požiadavky polovodičového priemyslu na menšie rozmery, vyššiu integráciu a zložitejšie štruktúry čipov.
| oblasť zlepšenia | Špecifické opatrenia | Účinky |
| Optimalizácia procesov | - Zlepšiť počiatočné prípravy, ako je presnejšie umiestnenie plátku a plánovanie trasy. | - Zníženie chýb pri rezaní a zlepšenie stability. |
| - Minimalizujte chyby pri rezaní a zvýšte stabilitu. | - Prijmite mechanizmy monitorovania a spätnej väzby v reálnom čase na úpravu tlaku, rýchlosti a teploty nástroja. | |
| - Nižšia miera lámavosti plátku a zlepšenie kvality triesky. | ||
| Zlepšenie výkonu zariadenia | - Využívajte vysoko presné mechanické systémy a pokročilú technológiu riadenia automatizácie. | - Zvýšte presnosť rezu a znížte plytvanie materiálom. |
| - Zaviesť technológiu rezania laserom vhodnú pre doštičky materiálov s vysokou tvrdosťou. | - Zlepšiť efektivitu výroby a znížiť manuálne chyby. | |
| - Zvýšte automatizáciu zariadenia pre automatické monitorovanie a úpravy. | ||
| Presná kontrola parametrov | - Jemne upravte parametre, ako je hĺbka rezu, rýchlosť, typ nástroja a metódy chladenia. | - Zabezpečte integritu matrice a elektrický výkon. |
| - Prispôsobte parametre na základe materiálu plátku, hrúbky a štruktúry. | - Zvýšte výnosy, znížte plytvanie materiálom a znížte výrobné náklady. | |
| Strategický význam | - Nepretržite skúmajte nové technologické cesty, optimalizujte procesy a zdokonaľujte možnosti zariadení, aby vyhovovali požiadavkám trhu. | - Zlepšenie výťažnosti a výkonu výroby čipov, podpora vývoja nových materiálov a pokročilých návrhov čipov. |
1.2 Význam krájania oblátok
Rezanie plátkov hrá rozhodujúcu úlohu v procese výroby polovodičov, pričom priamo ovplyvňuje následné kroky, ako aj kvalitu a výkon konečného produktu. Jeho dôležitosť je možné opísať takto:
Po prvé, presnosť a konzistencia kociek sú kľúčom k zabezpečeniu výťažnosti a spoľahlivosti čipov. Počas výroby doštičky prechádzajú viacerými krokmi spracovania, aby sa vytvorili početné zložité obvodové štruktúry, ktoré musia byť presne rozdelené na jednotlivé čipy (matrice). Ak sa počas procesu krájania vyskytnú významné chyby v zarovnaní alebo rezaní, obvody sa môžu poškodiť, čo má vplyv na funkčnosť a spoľahlivosť čipu. Preto vysoko presná technológia krájania nielen zaisťuje integritu každého čipu, ale tiež zabraňuje poškodeniu vnútorných obvodov, čím zlepšuje celkovú mieru výnosu.
Po druhé, krájanie plátkov má významný vplyv na efektivitu výroby a kontrolu nákladov. Ako rozhodujúci krok vo výrobnom procese jeho efektívnosť priamo ovplyvňuje priebeh nasledujúcich krokov. Optimalizáciou procesu krájania, zvýšením úrovne automatizácie a zlepšením rýchlosti rezania možno výrazne zvýšiť celkovú efektivitu výroby.
Na druhej strane je plytvanie materiálom počas krájania kritickým faktorom pri riadení nákladov. Využitie pokročilých technológií krájania nielen znižuje zbytočné straty materiálu počas procesu rezania, ale tiež zvyšuje využitie plátkov, čím sa znižujú výrobné náklady.
S pokrokom v polovodičovej technológii sa priemery doštičiek neustále zväčšujú a hustota obvodov sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje, čo kladie vyššie požiadavky na technológiu kocky. Väčšie doštičky vyžadujú presnejšiu kontrolu rezných dráh, najmä v oblastiach s vysokou hustotou obvodov, kde aj malé odchýlky môžu spôsobiť poruchu viacerých triesok. Okrem toho väčšie oblátky zahŕňajú viac rezacích liniek a zložitejšie procesné kroky, čo si vyžaduje ďalšie zlepšenia v presnosti, konzistencii a účinnosti technológií krájania na splnenie týchto výziev.
1.3 Proces krájania plátkov
Proces krájania plátkov zahŕňa všetky kroky od prípravnej fázy až po konečnú kontrolu kvality, pričom každá fáza je rozhodujúca pre zabezpečenie kvality a výkonu nakrájaných čipsov. Nižšie je uvedené podrobné vysvetlenie každej fázy.
| Fáza | Podrobný popis |
| Prípravná fáza | -Čistenie oblátok: Na odstránenie nečistôt, častíc a kontaminantov používajte vysokočistú vodu a špecializované čistiace prostriedky v kombinácii s ultrazvukovým alebo mechanickým čistením a zaistite tak čistý povrch. -Presné polohovanie: Použite vysoko presné zariadenie, aby ste zabezpečili presné rozdelenie plátku pozdĺž navrhnutých rezných dráh. -Fixácia plátku: Upevnite plátok na rám pásky, aby ste zachovali stabilitu počas rezania a zabránili poškodeniu v dôsledku vibrácií alebo pohybu. |
| Fáza rezania | -Čepeľové kocky: Na fyzické rezanie používajte vysokorýchlostné rotujúce kotúče s diamantovým povlakom, vhodné pre materiály na báze kremíka a sú nákladovo efektívne. -Laserové krájanie: Využívajte vysokoenergetické laserové lúče na bezkontaktné rezanie, ideálne pre krehké materiály alebo materiály s vysokou tvrdosťou, ako je nitrid gália, ktoré ponúkajú vyššiu presnosť a menšie straty materiálu. -Nové technológie: Zavedenie technológií laserového a plazmového rezania na ďalšie zlepšenie účinnosti a presnosti pri minimalizácii tepelne ovplyvnených zón. |
| Fáza čistenia | - Používajte deionizovanú vodu (DI voda) a špeciálne čistiace prostriedky v kombinácii s čistením ultrazvukom alebo rozprašovaním, aby ste odstránili nečistoty a prach vznikajúce pri rezaní, aby ste zabránili tomu, aby zvyšky ovplyvňovali následné procesy alebo elektrický výkon triesok. - Vysoko čistá deionizovaná voda zabraňuje vnášaniu nových kontaminantov a zabezpečuje čisté prostredie plátkov. |
| Inšpekčná fáza | -Optická kontrola: Používajte optické detekčné systémy v kombinácii s algoritmami AI na rýchlu identifikáciu defektov, čím sa zaistí, že na čipoch nebudú praskliny ani odštiepky, zlepší sa účinnosť kontroly a zníži sa ľudská chyba. -Meranie rozmerov: Overte, či rozmery čipu zodpovedajú konštrukčným špecifikáciám. -Testovanie elektrického výkonu: Zabezpečte, aby elektrický výkon kritických čipov spĺňal normy, čo zaručuje spoľahlivosť v nasledujúcich aplikáciách. |
| Fáza triedenia | - Použite robotické ramená alebo vákuové prísavky na oddelenie kvalifikovaných triesok od rámu pásky a automatické triedenie na základe výkonu, čím sa zabezpečí efektívnosť a flexibilita výroby a zároveň sa zvýši presnosť. |
Proces rezania plátkov zahŕňa čistenie plátku, umiestnenie, rezanie, čistenie, kontrolu a triedenie, pričom každý krok je kritický. Vďaka pokrokom v oblasti automatizácie, laserového rezania a inšpekčných technológií AI môžu moderné systémy na rezanie plátkov dosiahnuť vyššiu presnosť, rýchlosť a nižšie straty materiálu. V budúcnosti nové technológie rezania, ako je laser a plazma, postupne nahradia tradičné rezanie čepeľou, aby vyhovovali potrebám čoraz zložitejších návrhov čipov, čo bude ďalej hnať vývoj procesov výroby polovodičov.
Technológia rezania plátkov a jej princípy
Obrázok ilustruje tri bežné technológie rezania plátkov:Čepeľové kocky,Laserové krájanie, aPlazmové krájanie. Nižšie je uvedená podrobná analýza a doplňujúce vysvetlenie týchto troch techník:
Pri výrobe polovodičov je rezanie doštičiek kľúčovým krokom, ktorý si vyžaduje výber vhodnej metódy rezania na základe hrúbky doštičky. Prvým krokom je určenie hrúbky oblátky. Ak hrúbka plátku presahuje 100 mikrónov, ako spôsob rezania je možné zvoliť rezanie čepeľou. Ak rezanie čepeľou nie je vhodné, možno použiť metódu rozdeľovania zlomenín, ktorá zahŕňa techniky rezania pomocou ryhy aj rezania čepeľou.
Ak je hrúbka plátku medzi 30 a 100 mikrónov, odporúča sa metóda DBG (Dice Before Grinding). V tomto prípade je možné zvoliť rezanie rytím, rezanie čepeľou alebo úpravu poradia rezu podľa potreby, aby sa dosiahli najlepšie výsledky.
Pre ultratenké doštičky s hrúbkou menšou ako 30 mikrónov sa rezanie laserom stáva preferovanou metódou kvôli schopnosti rezať tenké plátky presne bez toho, aby došlo k nadmernému poškodeniu. Ak laserové rezanie nemôže spĺňať špecifické požiadavky, ako alternatívu možno použiť rezanie plazmou. Tento vývojový diagram poskytuje jasnú cestu rozhodovania, aby sa zabezpečila voľba najvhodnejšej technológie rezania plátkov pri rôznych podmienkach hrúbky.
2.1 Technológia mechanického rezania
Technológia mechanického rezania je tradičnou metódou pri krájaní oblátok. Základným princípom je použitie vysokorýchlostného rotujúceho diamantového brúsneho kotúča ako rezného nástroja na krájanie plátku. Kľúčové vybavenie zahŕňa vreteno so vzduchovým ložiskom, ktoré poháňa nástroj s diamantovým brúsnym kotúčom vysokou rýchlosťou, aby sa vykonávalo presné rezanie alebo drážkovanie pozdĺž vopred definovanej dráhy rezu. Táto technológia je široko používaná v priemysle kvôli jej nízkej cene, vysokej účinnosti a širokej použiteľnosti.
Výhody
Vysoká tvrdosť a odolnosť diamantových brúsnych kotúčových nástrojov proti opotrebeniu umožňuje, aby sa technológia mechanického rezania prispôsobila potrebám rezania rôznych plátkových materiálov, či už ide o tradičné materiály na báze kremíka alebo novšie zložené polovodiče. Jeho obsluha je jednoduchá, s relatívne nízkymi technickými nárokmi, čo ešte viac podporuje jeho obľubu v sériovej výrobe. Navyše, v porovnaní s inými metódami rezania, ako je rezanie laserom, má mechanické rezanie viac kontrolovateľných nákladov, vďaka čomu je vhodné pre potreby veľkoobjemovej výroby.
Obmedzenia
Napriek mnohým výhodám má technológia mechanického rezania aj obmedzenia. Po prvé, v dôsledku fyzického kontaktu medzi nástrojom a plátkom je presnosť rezu relatívne obmedzená, čo často vedie k rozmerovým odchýlkam, ktoré môžu ovplyvniť presnosť následného balenia a testovania triesok. Po druhé, chyby, ako sú triesky a praskliny, sa môžu ľahko vyskytnúť počas procesu mechanického rezania, čo ovplyvňuje nielen výnos, ale môže negatívne ovplyvniť aj spoľahlivosť a životnosť triesok. Poškodenie spôsobené mechanickým namáhaním je obzvlášť škodlivé pri výrobe triesok s vysokou hustotou, najmä pri rezaní krehkých materiálov, kde sú tieto problémy výraznejšie.
Technologické vylepšenia
Na prekonanie týchto obmedzení výskumníci neustále optimalizujú proces mechanického rezania. Medzi kľúčové vylepšenia patrí vylepšenie dizajnu a výberu materiálu brúsnych kotúčov s cieľom zlepšiť presnosť rezu a odolnosť. Okrem toho optimalizácia konštrukčného návrhu a riadiacich systémov rezacích zariadení ďalej zlepšila stabilitu a automatizáciu procesu rezania. Tieto vylepšenia znižujú chyby spôsobené ľudskými operáciami a zlepšujú konzistenciu rezov. Zavedenie pokročilých technológií kontroly a kontroly kvality na monitorovanie anomálií v reálnom čase počas procesu rezania tiež výrazne zlepšilo spoľahlivosť rezania a výnos.
Budúci vývoj a nové technológie
Aj keď technológia mechanického rezania má stále významné postavenie v rezaní plátkov, nové technológie rezania rýchlo napredujú s vývojom polovodičových procesov. Napríklad aplikácia technológie tepelného laserového rezania poskytuje nové riešenia problémov s presnosťou a chybami pri mechanickom rezaní. Tento bezkontaktný spôsob rezania znižuje fyzické namáhanie plátku, čím sa výrazne znižuje výskyt triesok a prasklín, najmä pri rezaní krehkejších materiálov. V budúcnosti integrácia technológie mechanického rezania s novými technikami rezania poskytne výrobe polovodičov viac možností a flexibility, čím sa ďalej zvýši efektívnosť výroby a kvalita čipov.
Na záver, hoci technológia mechanického rezania má určité nevýhody, neustále technologické vylepšenia a jej integrácia s novými technikami rezania jej umožňujú stále zohrávať dôležitú úlohu vo výrobe polovodičov a udržiavať si svoju konkurencieschopnosť v budúcich procesoch.
2.2 Technológia rezania laserom
Technológia rezania laserom, ako nová metóda pri rezaní plátkov, si postupne získala širokú pozornosť v polovodičovom priemysle vďaka svojej vysokej presnosti, nedostatku mechanického poškodenia kontaktov a schopnosti rýchleho rezania. Táto technológia využíva vysokú hustotu energie a schopnosť zaostrovania laserového lúča na vytvorenie malej tepelne ovplyvnenej zóny na povrchu plátkového materiálu. Keď sa laserový lúč aplikuje na plátok, generované tepelné napätie spôsobí zlomenie materiálu na určenom mieste, čím sa dosiahne presné rezanie.
Výhody technológie laserového rezania
• Vysoká presnosť: Schopnosť presného polohovania laserového lúča umožňuje presnosť rezu na úrovni mikrónov alebo dokonca nanometrov, čo spĺňa požiadavky modernej vysoko presnej výroby integrovaných obvodov s vysokou hustotou.
• Žiadny mechanický kontakt: Laserové rezanie zabraňuje fyzickému kontaktu s plátkom, zabraňuje bežným problémom pri mechanickom rezaní, ako je odštiepenie a praskanie, čím sa výrazne zlepší výnos a spoľahlivosť triesok.
• Vysoká rýchlosť rezania: Vysoká rýchlosť rezania laserom prispieva k zvýšenej efektívnosti výroby, vďaka čomu je obzvlášť vhodná pre scenáre rozsiahlej a vysokorýchlostnej výroby.
Výzvy, ktorým čelíme
• Vysoké náklady na vybavenie: Vstupná investícia do laserového rezacieho zariadenia je vysoká, čo predstavuje ekonomický tlak najmä pre malé a stredné výrobné podniky.
• Komplexné riadenie procesov: Rezanie laserom vyžaduje presné ovládanie niekoľkých parametrov, vrátane hustoty energie, polohy zaostrenia a rýchlosti rezania, čo robí proces zložitým.
• Problémy so zónami ovplyvnenými teplom: Hoci bezkontaktný charakter rezania laserom znižuje mechanické poškodenie, tepelné namáhanie spôsobené tepelne ovplyvnenou zónou (HAZ) môže negatívne ovplyvniť vlastnosti plátkového materiálu. Na minimalizáciu tohto efektu je potrebná ďalšia optimalizácia procesu.
Smery technologického zlepšenia
Na riešenie týchto výziev sa výskumníci zameriavajú na znižovanie nákladov na zariadenia, zlepšenie účinnosti rezania a optimalizáciu toku procesov.
• Efektívne lasery a optické systémy: Vývojom efektívnejších laserov a pokročilých optických systémov je možné znížiť náklady na vybavenie a zároveň zvýšiť presnosť a rýchlosť rezania.
• Optimalizácia parametrov procesu: Vykonáva sa hĺbkový výskum interakcie medzi lasermi a plátkovými materiálmi s cieľom zlepšiť procesy, ktoré znižujú tepelne ovplyvnenú zónu, čím sa zlepšuje kvalita rezu.
• Inteligentné riadiace systémy: Vývoj inteligentných riadiacich technológií má za cieľ automatizovať a optimalizovať proces rezania laserom, zlepšiť jeho stabilitu a konzistenciu.
Technológia rezania laserom je obzvlášť účinná pri ultratenkých plátkoch a vysoko presných scenároch rezania. S rastúcou veľkosťou doštičiek a rastúcou hustotou obvodov sa tradičné metódy mechanického rezania snažia splniť požiadavky na vysokú presnosť a vysokú účinnosť modernej výroby polovodičov. Vďaka svojim jedinečným výhodám sa rezanie laserom v týchto oblastiach stáva preferovaným riešením.
Hoci technológia laserového rezania stále čelí výzvam, ako sú vysoké náklady na vybavenie a zložitosť procesov, jej jedinečné výhody vo vysokej presnosti a bezkontaktnom poškodení z nej robia dôležitý smer vývoja vo výrobe polovodičov. Keďže laserová technológia a inteligentné riadiace systémy pokračujú v napredovaní, očakáva sa, že rezanie laserom ešte viac zlepší účinnosť a kvalitu rezania plátkov, čo poháňa neustály rozvoj polovodičového priemyslu.
2.3 Technológia rezania plazmou
Technológia plazmového rezania, ako vznikajúca metóda krájania plátkov, si v posledných rokoch získala významnú pozornosť. Táto technológia využíva vysokoenergetické plazmové lúče na presné rezanie plátkov riadením energie, rýchlosti a dráhy rezu plazmového lúča, čím sa dosahujú optimálne výsledky rezania.
Princíp práce a výhody
Proces plazmového rezania sa spolieha na vysokoteplotný a vysokoenergetický plazmový lúč generovaný zariadením. Tento lúč dokáže vo veľmi krátkom čase zahriať plátkový materiál na jeho bod topenia alebo odparovania, čo umožňuje rýchle rezanie. V porovnaní s tradičným mechanickým alebo laserovým rezaním je rezanie plazmou rýchlejšie a vytvára menšiu tepelne ovplyvnenú zónu, čím sa účinne znižuje výskyt trhlín a poškodenia počas rezania.
V praktických aplikáciách je technológia plazmového rezania obzvlášť vhodná na manipuláciu s plátkami zložitých tvarov. Jeho vysokoenergetický, nastaviteľný plazmový lúč môže ľahko rezať nepravidelne tvarované plátky s vysokou presnosťou. Preto vo výrobe mikroelektroniky, najmä pri zákazkovej a malosériovej výrobe špičkových čipov, je táto technológia veľkým prísľubom širokého využitia.
Výzvy a obmedzenia
Napriek mnohým výhodám technológie plazmového rezania čelí aj niektorým výzvam.
• Komplexný proces: Proces plazmového rezania je zložitý a vyžaduje si vysoko presné vybavenie a skúsenú obsluhupresnosť a stabilita pri rezaní.
• Environmentálna kontrola a bezpečnosť: Vysokoteplotná a vysokoenergetická povaha plazmového lúča si vyžaduje prísne environmentálne kontrolné a bezpečnostné opatrenia, čo zvyšuje zložitosť a náklady na implementáciu.
Smery budúceho rozvoja
S technologickým pokrokom sa očakáva, že výzvy spojené s plazmovým rezaním budú postupne prekonané. Vývojom inteligentnejšieho a stabilnejšieho rezacieho zariadenia možno znížiť závislosť na manuálnych operáciách, čím sa zlepší efektivita výroby. Optimalizácia parametrov procesu a rezného prostredia zároveň pomôže znížiť bezpečnostné riziká a prevádzkové náklady.
V polovodičovom priemysle sú inovácie v technológii rezania plátkov a kociek kľúčové pre rozvoj odvetvia. Technológia plazmového rezania so svojou vysokou presnosťou, účinnosťou a schopnosťou zvládnuť zložité tvary plátkov sa ukázala ako významný nový hráč v tejto oblasti. Hoci niektoré výzvy zostávajú, tieto problémy sa budú postupne riešiť pokračujúcou technologickou inováciou, ktorá prinesie viac možností a príležitostí do výroby polovodičov.
Aplikačné vyhliadky technológie plazmového rezania sú obrovské a očakáva sa, že v budúcnosti bude hrať dôležitejšiu úlohu vo výrobe polovodičov. Prostredníctvom neustálej technologickej inovácie a optimalizácie bude rezanie plazmou nielen riešiť existujúce výzvy, ale stane sa aj silnou hnacou silou rastu polovodičového priemyslu.
2.4 Kvalita rezania a ovplyvňujúce faktory
Kvalita rezania plátkov je rozhodujúca pre následné balenie triesok, testovanie a celkový výkon a spoľahlivosť konečného produktu. Bežné problémy, ktoré sa vyskytujú pri rezaní, zahŕňajú praskliny, vylamovanie a odchýlky od rezu. Tieto problémy sú ovplyvnené niekoľkými faktormi, ktoré spolupracujú.
| Kategória | Obsah | Vplyv |
| Procesné parametre | Rýchlosť rezu, rýchlosť posuvu a hĺbka rezu priamo ovplyvňujú stabilitu a presnosť procesu rezania. Nesprávne nastavenie môže viesť ku koncentrácii napätia a nadmernej tepelne ovplyvnenej zóne, čo má za následok praskliny a vylamovanie. Správne nastavenie parametrov na základe materiálu plátku, hrúbky a požiadaviek na rezanie je kľúčom k dosiahnutiu požadovaných výsledkov rezania. | Správne parametre procesu zaisťujú presné rezanie a znižujú riziko defektov, ako sú praskliny a triesky. |
| Vybavenie a materiálové faktory | -Kvalita čepele: Materiál, tvrdosť a odolnosť čepele proti opotrebeniu ovplyvňujú hladkosť procesu rezania a rovinnosť povrchu rezu. Nekvalitné čepele zvyšujú trenie a tepelné namáhanie, čo môže viesť k prasklinám alebo odštiepeniu. Výber správneho materiálu čepele je kľúčový. -Výkon chladiacej kvapaliny: Chladiace kvapaliny pomáhajú znižovať teplotu rezania, minimalizujú trenie a odstraňujú nečistoty. Neúčinná chladiaca kvapalina môže viesť k vysokým teplotám a hromadeniu nečistôt, čo má vplyv na kvalitu a efektivitu rezania. Dôležitý je výber účinných a ekologických chladiacich kvapalín. | Kvalita čepele ovplyvňuje presnosť a hladkosť rezu. Neúčinná chladiaca kvapalina môže mať za následok zlú kvalitu rezu a efektivitu, čo zdôrazňuje potrebu optimálneho využitia chladiacej kvapaliny. |
| Kontrola procesov a kontrola kvality | -Riadenie procesov: Monitorovanie a úprava kľúčových parametrov rezania v reálnom čase na zabezpečenie stability a konzistentnosti procesu rezania. -Kontrola kvality: Kontroly vzhľadu po rezaní, merania rozmerov a testovanie elektrického výkonu pomáhajú rýchlo identifikovať a riešiť problémy s kvalitou, čím sa zlepšujú presnosť a konzistencia rezu. | Správna kontrola procesu a kontrola kvality pomáhajú zabezpečiť konzistentné, vysokokvalitné výsledky rezania a včasné odhalenie potenciálnych problémov. |
Zlepšenie kvality rezania
Zlepšenie kvality rezania si vyžaduje komplexný prístup, ktorý zohľadňuje parametre procesu, výber zariadení a materiálu, kontrolu procesu a inšpekciu. Neustálym zdokonaľovaním technológií rezania a optimalizáciou procesných metód je možné ďalej zvýšiť presnosť a stabilitu rezania plátkov, čo poskytuje spoľahlivejšiu technickú podporu pre priemysel výroby polovodičov.
#03 Manipulácia a testovanie po rezaní
3.1 Čistenie a sušenie
Kroky čistenia a sušenia po rezaní plátkov sú rozhodujúce pre zabezpečenie kvality triesky a hladkého priebehu následných procesov. Počas tejto fázy je nevyhnutné dôkladne odstrániť úlomky kremíka, zvyšky chladiacej kvapaliny a iné nečistoty vznikajúce pri rezaní. Rovnako dôležité je zabezpečiť, aby sa čipy počas procesu čistenia nepoškodili, a po vysušení zabezpečiť, aby na povrchu čipu nezostala žiadna vlhkosť, aby sa predišlo problémom, ako je korózia alebo elektrostatický výboj.
Manipulácia po rezaní: Proces čistenia a sušenia
| Procesný krok | Obsah | Vplyv |
| Proces čistenia | -Metóda: Na čistenie používajte špeciálne čistiace prostriedky a čistú vodu v kombinácii s technikou ultrazvukového alebo mechanického kefovania. | Zabezpečuje dôkladné odstránenie nečistôt a zabraňuje poškodeniu triesok pri čistení. |
| -Výber čistiaceho prostriedku: Vyberte si na základe materiálu plátku a typu kontaminantu, aby ste zabezpečili účinné čistenie bez poškodenia čipu. | Správny výber prostriedku je kľúčom k účinnému čisteniu a ochrane proti trieskam. | |
| -Kontrola parametrov: Prísne kontrolujte čistiacu teplotu, čas a koncentráciu čistiaceho roztoku, aby ste predišli problémom s kvalitou spôsobeným nesprávnym čistením. | Kontroly pomáhajú predchádzať poškodeniu plátku alebo zanechávaniu kontaminantov, čím zaisťujú konzistentnú kvalitu. | |
| Proces sušenia | -Tradičné metódy: Prirodzené sušenie vzduchom a sušenie horúcim vzduchom, ktoré majú nízku účinnosť a môžu viesť k nahromadeniu statickej elektriny. | Môže to mať za následok pomalšie schnutie a potenciálne problémy so statickou elektrinou. |
| -Moderné technológie: Používajte pokročilé technológie, ako je vákuové sušenie a infračervené sušenie, aby ste zabezpečili rýchle sušenie triesok a zabránili škodlivým účinkom. | Rýchlejší a efektívnejší proces sušenia, ktorý znižuje riziko statického výboja alebo problémov súvisiacich s vlhkosťou. | |
| Výber a údržba zariadenia | -Výber vybavenia: Vysokovýkonné čistiace a sušiace stroje zlepšujú efektivitu spracovania a jemne kontrolujú potenciálne problémy počas manipulácie. | Kvalitné stroje zabezpečujú lepšie spracovanie a znižujú pravdepodobnosť chýb pri čistení a sušení. |
| -Údržba zariadenia: Pravidelná kontrola a údržba zariadenia zaisťuje, že zostáva v optimálnom prevádzkovom stave, čo zaručuje kvalitu triesok. | Správna údržba zabraňuje poruchám zariadenia a zabezpečuje spoľahlivé a vysokokvalitné spracovanie. |
Čistenie a sušenie po rezaní
Kroky čistenia a sušenia po rezaní plátku sú zložité a jemné procesy, ktoré si vyžadujú starostlivé zváženie viacerých faktorov, aby sa zabezpečil konečný výsledok spracovania. Použitím vedeckých metód a prísnych postupov je možné zabezpečiť, aby každý čip vstúpil do ďalších fáz balenia a testovania v optimálnom stave.
Kontrola a testovanie po rezaní
| Krok | Obsah | Vplyv |
| Inšpekčný krok | 1.Vizuálna kontrola: Použite vizuálne alebo automatizované kontrolné zariadenie na kontrolu viditeľných defektov, ako sú praskliny, odštiepenie alebo kontaminácia na povrchu čipu. Rýchlo identifikujte fyzicky poškodené čipy, aby ste predišli plytvaniu. | Pomáha pri identifikácii a odstraňovaní chybných čipov na začiatku procesu, čím sa znižuje strata materiálu. |
| 2.Meranie veľkosti: Používajte presné meracie zariadenia na presné meranie rozmerov čipu, pričom zaistite, aby veľkosť rezu spĺňala konštrukčné špecifikácie, a predchádzajte problémom s výkonom alebo problémom s balením. | Zaisťuje, že čipy sú v rámci požadovaných veľkostí, čím sa predchádza zníženiu výkonu alebo problémom s montážou. | |
| 3.Testovanie elektrického výkonu: Vyhodnoťte kľúčové elektrické parametre, ako je odpor, kapacita a indukčnosť, aby ste identifikovali nevyhovujúce čipy a zabezpečili, že do ďalšej fázy postúpia iba výkonovo kvalifikované čipy. | Zabezpečuje, že v procese postupujú vpred iba funkčné a výkonovo testované čipy, čím sa znižuje riziko zlyhania v neskorších fázach. | |
| Krok testovania | 1.Funkčné testovanie: Overte, či základná funkčnosť čipu funguje tak, ako má, identifikujte a odstráňte čipy s funkčnými abnormalitami. | Zabezpečuje, aby čipy spĺňali základné prevádzkové požiadavky pred prechodom do ďalších fáz. |
| 2.Testovanie spoľahlivosti: Vyhodnoťte stabilitu výkonu čipu pri dlhodobom používaní alebo v drsnom prostredí, ktoré zvyčajne zahŕňa starnutie pri vysokej teplote, testovanie pri nízkych teplotách a testovanie vlhkosti na simuláciu extrémnych podmienok v reálnom svete. | Zabezpečuje, aby čipy mohli spoľahlivo fungovať v rôznych podmienkach prostredia, čím sa zvyšuje životnosť a stabilita produktu. | |
| 3.Testovanie kompatibility: Overte, či čip správne funguje s inými komponentmi alebo systémami a uistite sa, že nedochádza k žiadnym chybám alebo zníženiu výkonu v dôsledku nekompatibility. | Zabezpečuje bezproblémovú prevádzku v reálnych aplikáciách tým, že predchádza problémom s kompatibilitou. |
3.3 Balenie a skladovanie
Po rezaní doštičiek sú čipy kľúčovým výstupom procesu výroby polovodičov a rovnako dôležité sú aj fázy ich balenia a skladovania. Správne balenie a skladovacie opatrenia sú nevyhnutné nielen na zaistenie bezpečnosti a stability čipov počas prepravy a skladovania, ale aj na poskytnutie silnej podpory pre následnú výrobu, testovanie a balenie.
Zhrnutie etáp inšpekcie a testovania:
Kroky kontroly a testovania čipov po rezaní plátku pokrývajú celý rad aspektov vrátane vizuálnej kontroly, merania veľkosti, testovania elektrického výkonu, testovania funkčnosti, testovania spoľahlivosti a testovania kompatibility. Tieto kroky sú vzájomne prepojené a dopĺňajú sa a tvoria pevnú bariéru na zabezpečenie kvality a spoľahlivosti produktu. Prostredníctvom prísnych kontrolných a testovacích postupov je možné okamžite identifikovať a vyriešiť potenciálne problémy, čím sa zabezpečí, že konečný produkt spĺňa požiadavky a očakávania zákazníkov.
| Aspekt | Obsah |
| Opatrenia na balenie | 1.Antistatický: Obalové materiály by mali mať vynikajúce antistatické vlastnosti, aby sa zabránilo poškodeniu zariadení statickou elektrinou alebo ovplyvneniu ich výkonu. |
| 2.Odolný voči vlhkosti: Obalové materiály by mali mať dobrú odolnosť proti vlhkosti, aby sa zabránilo korózii a zhoršeniu elektrického výkonu spôsobeného vlhkosťou. | |
| 3.Nárazuvzdorný: Obalové materiály by mali poskytovať účinné tlmenie nárazov, aby chránili čipy pred vibráciami a nárazmi počas prepravy. | |
| Skladovacie prostredie | 1.Regulácia vlhkosti: Prísne kontrolujte vlhkosť vo vhodnom rozsahu, aby ste zabránili absorpcii vlhkosti a korózii spôsobenej nadmernou vlhkosťou alebo statickým problémom spôsobeným nízkou vlhkosťou. |
| 2.Čistota: Udržujte čisté skladovacie prostredie, aby ste zabránili kontaminácii triesok prachom a nečistotami. | |
| 3.Regulácia teploty: Nastavte primeraný teplotný rozsah a udržujte teplotnú stabilitu, aby ste zabránili zrýchlenému starnutiu v dôsledku nadmerného tepla alebo problémov s kondenzáciou spôsobených nízkymi teplotami. | |
| Pravidelná kontrola | Pravidelne kontrolujte a vyhodnocujte uložené čipy pomocou vizuálnych kontrol, meraní veľkosti a testov elektrického výkonu, aby ste včas identifikovali a riešili potenciálne problémy. Na základe času a podmienok skladovania naplánujte použitie štiepok, aby ste zaistili ich použitie v optimálnom stave. |
Problém mikrotrhlín a poškodenia počas procesu krájania plátkov je významnou výzvou pri výrobe polovodičov. Primárnou príčinou tohto javu je rezné napätie, pretože vytvára drobné praskliny a poškodenia na povrchu plátku, čo vedie k zvýšeniu výrobných nákladov a zníženiu kvality produktu.
Na riešenie tejto výzvy je nevyhnutné minimalizovať rezné napätie a implementovať optimalizované techniky rezania, nástroje a podmienky. Starostlivá pozornosť k faktorom, ako je materiál čepele, rýchlosť rezania, tlak a metódy chladenia, môže pomôcť znížiť tvorbu mikrotrhlín a zlepšiť celkový výťažok procesu. Okrem toho prebiehajúci výskum pokročilejších technológií rezania, ako je napríklad rezanie laserom, skúma spôsoby, ako tieto problémy ďalej zmierniť.
Ako krehký materiál sú doštičky náchylné na vnútorné štrukturálne zmeny, keď sú vystavené mechanickému, tepelnému alebo chemickému namáhaniu, čo vedie k tvorbe mikrotrhlín. Aj keď tieto trhliny nemusia byť okamžite viditeľné, môžu sa rozširovať a spôsobiť vážnejšie poškodenie v priebehu výrobného procesu. Tento problém sa stáva obzvlášť problematickým počas nasledujúcich fáz balenia a testovania, kde kolísanie teploty a dodatočné mechanické namáhanie môžu spôsobiť, že sa tieto mikrotrhliny rozvinú do viditeľných zlomenín, čo môže viesť k zlyhaniu čipu.
Na zmiernenie tohto rizika je nevyhnutné starostlivo kontrolovať proces rezania optimalizáciou parametrov, ako je rýchlosť rezania, tlak a teplota. Použitie menej agresívnych metód rezania, ako je krájanie laserom, môže znížiť mechanické namáhanie plátku a minimalizovať tvorbu mikrotrhlín. Navyše implementácia pokročilých kontrolných metód, ako je infračervené skenovanie alebo röntgenové zobrazovanie počas procesu krájania plátkov, môže pomôcť odhaliť tieto rané praskliny skôr, ako spôsobia ďalšie poškodenie.
Poškodenie povrchu plátku je pri procese krájania významným problémom, pretože môže mať priamy vplyv na výkon a spoľahlivosť čipu. Takéto poškodenie môže byť spôsobené nesprávnym používaním rezných nástrojov, nesprávnymi parametrami rezu alebo chybami materiálu, ktoré sú súčasťou samotného plátku. Bez ohľadu na príčinu môžu tieto poškodenia viesť k zmenám v elektrickom odpore alebo kapacite obvodu, čo ovplyvní celkový výkon.
Na riešenie týchto problémov sa skúmajú dve kľúčové stratégie:
1. Optimalizácia rezných nástrojov a parametrov: Použitím ostrejších čepelí, nastavením rýchlosti rezu a úpravou hĺbky rezu je možné minimalizovať koncentráciu napätia počas procesu rezania, čím sa zníži možnosť poškodenia.
2.Skúmanie nových technológií rezania: Pokročilé techniky, ako je rezanie laserom a rezanie plazmou, ponúkajú vyššiu presnosť a zároveň potenciálne znižujú úroveň poškodenia spôsobeného plátkom. Tieto technológie sa skúmajú s cieľom nájsť spôsoby, ako dosiahnuť vysokú presnosť rezania a zároveň minimalizovať tepelné a mechanické namáhanie plátku.
Oblasť tepelného vplyvu a jej vplyv na výkon
Pri procesoch tepelného rezania, ako je rezanie laserom a plazmou, vysoké teploty nevyhnutne vytvárajú na povrchu plátku zónu tepelného dopadu. Táto oblasť, kde je teplotný gradient významný, môže zmeniť vlastnosti materiálu, čo ovplyvňuje konečný výkon čipu.
Vplyv tepelne ovplyvnenej zóny (TAZ):
Zmeny kryštálovej štruktúry: Pri vysokých teplotách sa atómy v doštičkovom materiáli môžu preusporiadať, čo spôsobí deformácie v kryštálovej štruktúre. Toto skreslenie oslabuje materiál, znižuje jeho mechanickú pevnosť a stabilitu, čo zvyšuje riziko zlyhania čipu počas používania.
Zmeny elektrických vlastností: Vysoké teploty môžu zmeniť koncentráciu nosiča a pohyblivosť v polovodičových materiáloch, čo ovplyvňuje elektrickú vodivosť čipu a účinnosť prenosu prúdu. Tieto zmeny môžu viesť k zníženiu výkonu čipu, čo môže spôsobiť, že nebude vhodný na zamýšľaný účel.
Na zmiernenie týchto účinkov je nevyhnutné regulovať teplotu počas rezania, optimalizovať parametre rezania a skúmať metódy, ako sú chladiace trysky alebo úpravy po spracovaní, základnými stratégiami na zníženie rozsahu tepelného vplyvu a zachovanie integrity materiálu.
Celkovo sú mikrotrhliny a zóny tepelného nárazu zásadnými výzvami v technológii krájania plátkov. Na zlepšenie kvality polovodičových výrobkov a zvýšenie ich konkurencieschopnosti na trhu bude potrebný neustály výskum spolu s technologickým pokrokom a opatreniami na kontrolu kvality.
Opatrenia na kontrolu zóny tepelného vplyvu:
Optimalizácia parametrov procesu rezania: Zníženie reznej rýchlosti a výkonu môže efektívne minimalizovať veľkosť zóny tepelného nárazu (TAZ). To pomáha pri riadení množstva tepla generovaného počas procesu rezania, ktoré priamo ovplyvňuje vlastnosti materiálu plátku.
Pokročilé technológie chladenia: Aplikácia technológií ako chladenie kvapalným dusíkom a mikrofluidné chladenie môže výrazne obmedziť rozsah zóny tepelného nárazu. Tieto spôsoby chladenia pomáhajú efektívnejšie odvádzať teplo, čím zachovávajú materiálové vlastnosti plátku a minimalizujú tepelné poškodenie.
Výber materiálu: Výskumníci skúmajú nové materiály, ako sú uhlíkové nanorúrky a grafén, ktoré majú vynikajúcu tepelnú vodivosť a mechanickú pevnosť. Tieto materiály môžu znížiť zónu tepelného nárazu a zároveň zlepšiť celkový výkon čipov.
Stručne povedané, hoci zóna tepelného nárazu je nevyhnutným dôsledkom technológií tepelného rezania, môže byť účinne kontrolovaná pomocou optimalizovaných techník spracovania a výberu materiálu. Budúci výskum sa pravdepodobne zameria na jemné ladenie a automatizáciu procesov tepelného rezania, aby sa dosiahlo efektívnejšie a presnejšie krájanie plátkov.
Stratégia rovnováhy:
Dosiahnutie optimálnej rovnováhy medzi výťažkom oblátok a efektívnosťou výroby je neustálou výzvou v technológii krájania plátkov. Výrobcovia musia brať do úvahy viaceré faktory, ako je dopyt na trhu, výrobné náklady a kvalita produktu, aby vyvinuli racionálnu výrobnú stratégiu a parametre procesu. Zavedenie pokročilých rezacích zariadení, zlepšenie zručností operátora a zlepšenie kontroly kvality surovín sú zároveň nevyhnutné na udržanie alebo dokonca zlepšenie výnosu pri súčasnom zvýšení efektivity výroby.
Budúce výzvy a príležitosti:
S pokrokom v technológii polovodičov čelí rezanie plátkov novým výzvam a príležitostiam. Ako sa veľkosť triesok zmenšuje a integrácia sa zvyšuje, nároky na presnosť a kvalitu rezu výrazne rastú. Súčasne vznikajúce technológie poskytujú nové nápady na vývoj techník rezania plátkov. Výrobcovia musia zostať naladení na dynamiku trhu a technologické trendy a neustále prispôsobovať a optimalizovať výrobné stratégie a parametre procesov, aby zodpovedali zmenám trhu a technologickým požiadavkám.
Záverom možno povedať, že integráciou úvah o dopyte na trhu, výrobných nákladoch a kvalite produktu a zavedením pokročilého vybavenia a technológie, zlepšením zručností operátora a posilnením kontroly surovín môžu výrobcovia dosiahnuť najlepšiu rovnováhu medzi výťažnosťou plátkov a efektívnosťou výroby počas krájania plátkov. , čo vedie k efektívnej a kvalitnej výrobe polovodičových produktov.
Výhľad do budúcnosti:
S rýchlym technologickým pokrokom napreduje polovodičová technológia bezprecedentným tempom. Ako kritický krok vo výrobe polovodičov je technológia rezania plátkov pripravená na vzrušujúci nový vývoj. Pri pohľade do budúcnosti sa očakáva, že technológia rezania plátkov dosiahne výrazné zlepšenie v presnosti, účinnosti a nákladoch, čím vnesie novú vitalitu do pokračujúceho rastu polovodičového priemyslu.
Zvýšenie presnosti:
V snahe o vyššiu presnosť bude technológia rezania plátkov neustále posúvať hranice existujúcich procesov. Hlbokým štúdiom fyzikálnych a chemických mechanizmov procesu rezania a presným riadením rezných parametrov sa dosiahnu jemnejšie výsledky rezania, aby sa splnili čoraz zložitejšie požiadavky na návrh obvodov. Okrem toho prieskum nových materiálov a metód rezania výrazne zvýši výnos a kvalitu.
Zvýšenie účinnosti:
Nové zariadenie na rezanie plátkov sa zameria na inteligentný a automatizovaný dizajn. Zavedenie pokročilých riadiacich systémov a algoritmov umožní zariadeniu automaticky upravovať parametre rezania tak, aby vyhovovali rôznym materiálom a požiadavkám na dizajn, čím sa výrazne zvýši efektívnosť výroby. Inovácie, ako je technológia rezania viacerých plátkov a systémy rýchlej výmeny čepelí, budú hrať kľúčovú úlohu pri zvyšovaní účinnosti.
Zníženie nákladov:
Znižovanie nákladov je kľúčovým smerom pre vývoj technológie rezania plátkov. S vývojom nových materiálov a metód rezania sa očakáva, že náklady na vybavenie a náklady na údržbu budú efektívne kontrolované. Okrem toho optimalizácia výrobných procesov a zníženie miery šrotu ďalej zníži množstvo odpadu počas výroby, čo povedie k zníženiu celkových výrobných nákladov.
Inteligentná výroba a IoT:
Integrácia inteligentnej výroby a technológií internetu vecí (IoT) prinesie transformačné zmeny do technológie rezania plátkov. Vďaka vzájomnej prepojenosti a zdieľaniu údajov medzi zariadeniami možno každý krok výrobného procesu monitorovať a optimalizovať v reálnom čase. To nielen zlepšuje efektivitu výroby a kvalitu produktov, ale poskytuje spoločnostiam aj presnejšie prognózy trhu a podporu pri rozhodovaní.
Technológia rezania plátkov v budúcnosti prinesie pozoruhodný pokrok v presnosti, účinnosti a nákladoch. Tieto pokroky budú poháňať ďalší rozvoj polovodičového priemyslu a prinesú ľudskej spoločnosti viac technologických inovácií a vymožeností.
Čas odoslania: 19. novembra 2024