XKH-Knowledge Sharing-Co je technologie krájení plátků?

Technologie řezání plátků jako kritický krok v procesu výroby polovodičů přímo souvisí s výkonem čipu, výtěžností a výrobními náklady.

#01 Pozadí a význam krájení plátků

1.1 Definice krájení plátků
Drcení plátků (také známé jako rýhování) je základním krokem ve výrobě polovodičů, jehož cílem je rozdělování zpracovaných plátků do více jednotlivých matric. Tyto matrice obvykle obsahují kompletní obvodovou funkčnost a jsou hlavními součástmi, které se nakonec používají při výrobě elektronických zařízení. Vzhledem k tomu, že návrhy čipů jsou stále složitější a rozměry se stále zmenšují, jsou požadavky na přesnost a účinnost technologie wafer kostky stále přísnější.

V praktických operacích se při krájení plátků obvykle používají vysoce přesné nástroje, jako jsou diamantové kotouče, aby se zajistilo, že každá matrice zůstane neporušená a plně funkční. Mezi klíčové kroky patří příprava před řezáním, přesná kontrola během procesu řezání a kontrola kvality po řezání.
Před řezáním musí být plátek označen a umístěn tak, aby byly zajištěny přesné dráhy řezání. Během řezání musí být parametry, jako je tlak nástroje a rychlost, přísně kontrolovány, aby nedošlo k poškození plátku. Po řezání jsou prováděny komplexní kontroly kvality, aby bylo zajištěno, že každý čip splňuje výkonnostní normy.
Základní principy technologie plátkového kostkování zahrnují nejen výběr řezacího zařízení a nastavení procesních parametrů, ale také vliv mechanických vlastností a vlastností materiálů na kvalitu řezu. Například nízkok dielektrické křemíkové plátky jsou díky svým horším mechanickým vlastnostem vysoce náchylné ke koncentraci napětí během řezání, což vede k poruchám, jako je odštěpování a praskání. Nízká tvrdost a křehkost materiálů s nízkou hodnotou k je činí náchylnějšími ke strukturálnímu poškození při mechanické síle nebo tepelném namáhání, zejména při řezání. Kontakt mezi nástrojem a povrchem destičky, spojený s vysokými teplotami, může dále zhoršit koncentraci napětí.

微信图片_20241115144241

S pokrokem ve vědě o materiálech se technologie wafer kostky rozšířila za hranice tradičních polovodičů na bázi křemíku a zahrnuje nové materiály, jako je nitrid galia (GaN). Tyto nové materiály kvůli své tvrdosti a strukturálním vlastnostem představují nové výzvy pro procesy kostkování, které vyžadují další vylepšení řezných nástrojů a technik.
Jako kritický proces v polovodičovém průmyslu je řezání plátků nadále optimalizováno v reakci na vyvíjející se požadavky a technologický pokrok, což pokládá základy pro budoucí mikroelektroniku a technologie integrovaných obvodů.
Vylepšení technologie krájení plátků přesahuje vývoj pomocných materiálů a nástrojů. Zahrnují také optimalizaci procesu, vylepšení výkonu zařízení a přesné řízení parametrů kostek. Cílem těchto vylepšení je zajistit vysokou přesnost, účinnost a stabilitu v procesu dělení destiček, čímž splňují požadavky polovodičového průmyslu na menší rozměry, vyšší integraci a složitější struktury čipů.

oblast zlepšení

Specifická opatření

Efekty

Optimalizace procesů - Zlepšit počáteční přípravy, jako je přesnější umístění plátků a plánování cesty. - Snížení chyb při řezání a zlepšení stability.
  - Minimalizujte chyby řezání a zvyšte stabilitu. - Přijměte mechanismy monitorování a zpětné vazby v reálném čase pro úpravu tlaku, rychlosti a teploty nástroje.
  - Nižší lámavost plátků a zlepšení kvality třísek.  
Vylepšení výkonu zařízení - Využijte vysoce přesné mechanické systémy a pokročilou technologii automatizace. - Zvyšte přesnost řezání a omezte plýtvání materiálem.
  - Zavést technologii řezání laserem vhodnou pro plátky materiálu s vysokou tvrdostí. - Zvyšte efektivitu výroby a omezte ruční chyby.
  - Zvyšte automatizaci zařízení pro automatické monitorování a úpravy.  
Přesná kontrola parametrů - Jemně upravte parametry, jako je hloubka řezu, rychlost, typ nástroje a metody chlazení. - Zajistěte integritu matrice a elektrický výkon.
  - Přizpůsobte parametry na základě materiálu plátku, tloušťky a struktury. - Zvyšte výnosy, snižte plýtvání materiálem a snižte výrobní náklady.
Strategický význam - Průběžně prozkoumávejte nové technologické cesty, optimalizujte procesy a rozšiřujte možnosti zařízení tak, aby vyhovovaly požadavkům trhu. - Zlepšení výtěžnosti a výkonu výroby čipů, podpora vývoje nových materiálů a pokročilých návrhů čipů.

1.2 Význam krájení plátků na kostičky

Nakrájení plátků hraje klíčovou roli v procesu výroby polovodičů a přímo ovlivňuje následné kroky a také kvalitu a výkon konečného produktu. Jeho důležitost lze popsat takto:
Za prvé, přesnost a konzistence kostek jsou klíčem k zajištění výtěžnosti a spolehlivosti čipu. Během výroby procházejí wafery několika zpracovatelskými kroky, aby vytvořily četné složité obvodové struktury, které musí být přesně rozděleny na jednotlivé čipy (matrice). Pokud během procesu kostkování dojde k významným chybám ve vyrovnání nebo řezání, může dojít k poškození obvodů, což má vliv na funkčnost a spolehlivost čipu. Technologie vysoce přesného kostkování proto nejen zajišťuje integritu každého čipu, ale také zabraňuje poškození vnitřních obvodů, čímž zlepšuje celkový výnos.

微信图片_20241115144251

Za druhé, kostičky plátků mají významný dopad na efektivitu výroby a kontrolu nákladů. Jako zásadní krok ve výrobním procesu jeho účinnost přímo ovlivňuje průběh následných kroků. Optimalizací procesu krájení kostek, zvýšením úrovně automatizace a zlepšením rychlosti řezání lze výrazně zvýšit celkovou efektivitu výroby.
Na druhé straně je plýtvání materiálem během krájení kritickým faktorem řízení nákladů. Využití pokročilých technologií kostkování nejen snižuje zbytečné ztráty materiálu během procesu řezání, ale také zvyšuje využití plátků, čímž se snižují výrobní náklady.
S pokrokem v technologii polovodičů se průměry destiček stále zvětšují a hustota obvodů se odpovídajícím způsobem zvyšuje, což klade vyšší požadavky na technologii kostek. Větší wafery vyžadují přesnější kontrolu řezných drah, zejména v oblastech s vysokou hustotou obvodů, kde i malé odchylky mohou způsobit poškození několika třísek. Větší wafery navíc zahrnují více řezacích linek a složitější procesní kroky, což vyžaduje další zlepšení v přesnosti, konzistenci a účinnosti technologií krájení, aby bylo možné těmto výzvám vyhovět.

1.3 Proces krájení plátků na kostičky

Proces krájení plátků zahrnuje všechny kroky od fáze přípravy až po konečnou kontrolu kvality, přičemž každá fáze je kritická pro zajištění kvality a výkonu nakrájených čipů. Níže je podrobné vysvětlení každé fáze.

微信图片_20241115144300

Fáze

Podrobný popis

Fáze přípravy -Čištění oplatek: Používejte vysoce čistou vodu a speciální čisticí prostředky v kombinaci s ultrazvukovým nebo mechanickým drhnutím k odstranění nečistot, částic a kontaminantů, čímž zajistíte čistý povrch.
-Přesné polohování: Použijte vysoce přesné zařízení, abyste zajistili přesné rozdělení plátku podél navržených řezných drah.
-Fixace plátku: Zajistěte plátek na rám pásky, abyste udrželi stabilitu během řezání a zabránili poškození vibracemi nebo pohybem.
Fáze řezání -Čepel Dicing: Používejte vysokorychlostní rotující kotouče s diamantovým povlakem pro fyzické řezání, vhodné pro materiály na bázi křemíku a nákladově efektivní.
-Laserové kostky: Využijte vysokoenergetické laserové paprsky pro bezkontaktní řezání, ideální pro křehké nebo vysoce tvrdé materiály, jako je nitrid galia, nabízející vyšší přesnost a menší ztráty materiálu.
-Nové technologie: Zavedení technologií laserového a plazmového řezání pro další zlepšení účinnosti a přesnosti při minimalizaci tepelně ovlivněných zón.
Fáze čištění - Používejte deionizovanou vodu (DI vodu) a specializované čisticí prostředky v kombinaci s čištěním ultrazvukem nebo sprejem, abyste odstranili nečistoty a prach vznikající při řezání, abyste zabránili zbytkům ovlivňovat následné procesy nebo elektrický výkon třísek.
- Vysoce čistá DI voda zabraňuje vnášení nových kontaminantů a zajišťuje čisté prostředí waferů.
Kontrolní fáze -Optická kontrola: Použijte optické detekční systémy v kombinaci s algoritmy AI k rychlé identifikaci defektů, čímž zajistíte, že v nakrájených čipech nedojde k prasknutí nebo odštípnutí, zlepšíte efektivitu inspekce a snížíte lidskou chybu.
-Měření rozměrů: Ověřte, že rozměry čipu odpovídají konstrukčním specifikacím.
-Testování elektrického výkonu: Zajistěte, aby elektrický výkon kritických čipů odpovídal standardům a zaručoval spolehlivost v následných aplikacích.
Fáze řazení - Použijte robotická ramena nebo vakuové přísavky k oddělení kvalifikovaných třísek z rámečku pásky a jejich automatickému třídění na základě výkonu, čímž je zajištěna efektivita a flexibilita výroby a zároveň se zvyšuje přesnost.

Proces řezání plátků zahrnuje čištění, umístění, řezání, čištění, kontrolu a třídění plátků, přičemž každý krok je kritický. S pokroky v automatizaci, laserovém řezání a technologiích inspekce AI mohou moderní systémy pro řezání plátků dosahovat vyšší přesnosti, rychlosti a nižších ztrát materiálu. V budoucnu budou nové technologie řezání, jako je laser a plazma, postupně nahrazovat tradiční řezání čepelí, aby vyhovovaly potřebám stále složitějších návrhů čipů, což dále podpoří vývoj procesů výroby polovodičů.

Technologie řezání plátků a její principy

Obrázek ilustruje tři běžné technologie řezání plátků:Čepel Dicing,Laserové kostkyaPlazmové kostky. Níže je podrobná analýza a doplňující vysvětlení těchto tří technik:

微信图片_20241115144309

Při výrobě polovodičů je řezání destiček zásadním krokem, který vyžaduje výběr vhodné metody řezání na základě tloušťky destičky. Prvním krokem je určení tloušťky plátku. Pokud tloušťka plátku přesahuje 100 mikronů, lze jako metodu řezání zvolit krájení čepelí. Pokud není vhodné krájení čepelí, lze použít metodu lámání kostiček, která zahrnuje jak řezání jehly, tak techniky řezání čepelí.

微信图片_20241115144317

Pokud je tloušťka plátku mezi 30 a 100 mikrony, doporučuje se metoda DBG (Dice Before Grinding). V tomto případě lze pro dosažení nejlepších výsledků zvolit řezání jehly, krájení čepelí nebo úpravu sekvence řezání podle potřeby.
U ultratenkých plátků o tloušťce menší než 30 mikronů se laserové řezání stává preferovanou metodou kvůli jeho schopnosti přesně řezat tenké plátky, aniž by došlo k nadměrnému poškození. Pokud laserové řezání nemůže splnit specifické požadavky, lze jako alternativu použít plazmové řezání. Tento vývojový diagram poskytuje jasnou cestu rozhodování, která zajistí, že bude zvolena nejvhodnější technologie řezání plátků za podmínek různé tloušťky.

2.1 Technologie mechanického řezání

Technologie mechanického řezání je tradiční metodou při krájení plátků. Základním principem je použití vysokorychlostního rotačního diamantového brusného kotouče jako řezného nástroje pro krájení plátku. Mezi klíčové vybavení patří vřeteno se vzduchovým ložiskem, které pohání nástroj diamantového brusného kotouče vysokými rychlostmi pro přesné řezání nebo drážkování po předem definované řezné dráze. Tato technologie je široce používána v průmyslu díky své nízké ceně, vysoké účinnosti a široké použitelnosti.

微信图片_20241115144326

Výhody

Vysoká tvrdost a odolnost diamantových brusných kotoučů proti opotřebení umožňují technologii mechanického řezání přizpůsobit se potřebám řezání různých plátkových materiálů, ať už tradičních materiálů na bázi křemíku nebo novějších složených polovodičů. Jeho obsluha je jednoduchá, s relativně nízkými technickými nároky, což dále podporuje jeho oblibu v sériové výrobě. Kromě toho má mechanické řezání ve srovnání s jinými metodami řezání, jako je řezání laserem, více kontrolovatelných nákladů, takže je vhodné pro potřeby velkoobjemové výroby.

Omezení

Přes své četné výhody má technologie mechanického řezání také omezení. Za prvé, v důsledku fyzického kontaktu mezi nástrojem a destičkou je přesnost řezu poměrně omezená, což často vede k rozměrovým odchylkám, které mohou ovlivnit přesnost následného balení třísek a testování. Za druhé, během procesu mechanického řezání se mohou snadno vyskytnout defekty, jako jsou odštěpování a praskliny, což nejen ovlivňuje výnos, ale může také negativně ovlivnit spolehlivost a životnost třísek. Poškození způsobené mechanickým namáháním je zvláště škodlivé při výrobě třísek s vysokou hustotou, zejména při řezání křehkých materiálů, kde jsou tyto problémy výraznější.

Technologická vylepšení

K překonání těchto omezení výzkumníci neustále optimalizují proces mechanického řezání. Mezi klíčová vylepšení patří vylepšení konstrukce a výběru materiálů brusných kotoučů, aby se zlepšila přesnost řezu a trvanlivost. Kromě toho optimalizace konstrukčního návrhu a řídicích systémů řezacího zařízení dále zlepšila stabilitu a automatizaci procesu řezání. Tato vylepšení snižují chyby způsobené lidskými operacemi a zlepšují konzistenci řezů. Zavedení pokročilých technologií inspekce a kontroly kvality pro sledování anomálií v reálném čase během procesu řezání také výrazně zlepšilo spolehlivost řezání a výnos.

Budoucí vývoj a nové technologie

Přestože technologie mechanického řezání stále zaujímá významnou pozici v řezání plátků, nové technologie řezání se rychle rozvíjejí, jak se vyvíjejí polovodičové procesy. Například použití technologie tepelného laserového řezání poskytuje nová řešení problémů s přesností a vadami při mechanickém řezání. Tato bezkontaktní metoda řezání snižuje fyzické namáhání plátku a výrazně snižuje výskyt třísek a prasklin, zejména při řezání křehčích materiálů. V budoucnu integrace technologie mechanického řezání s nově vznikajícími technikami řezání poskytne výrobě polovodičů více možností a flexibility, což dále zvýší efektivitu výroby a kvalitu třísek.
Závěrem lze říci, že ačkoli technologie mechanického řezání má určité nevýhody, neustálá technologická vylepšení a její integrace s novými technikami řezání jí umožňují stále hrát důležitou roli ve výrobě polovodičů a udržovat si svou konkurenceschopnost v budoucích procesech.

2.2 Technologie řezání laserem

Technologie řezání laserem, jako nová metoda v řezání plátků, si postupně získala širokou pozornost v polovodičovém průmyslu díky své vysoké přesnosti, nedostatku mechanického poškození kontaktů a rychlým řezným schopnostem. Tato technologie využívá vysokou hustotu energie a zaostřovací schopnost laserového paprsku k vytvoření malé tepelně ovlivněné zóny na povrchu waferového materiálu. Když je laserový paprsek aplikován na plátek, generované tepelné napětí způsobí prasknutí materiálu na určeném místě, čímž se dosáhne přesného řezání.

Výhody technologie laserového řezání

• Vysoká přesnost: Přesné polohování laserového paprsku umožňuje přesnost řezání na úrovni mikronů nebo dokonce nanometrů, což splňuje požadavky moderní vysoce přesné výroby integrovaných obvodů s vysokou hustotou.
• Žádný mechanický kontakt: Laserové řezání zabraňuje fyzickému kontaktu s plátkem, zabraňuje běžným problémům při mechanickém řezání, jako je vylamování a praskání, což výrazně zlepšuje výnos a spolehlivost třísek.
• Vysoká rychlost řezání: Vysoká rychlost řezání laserem přispívá ke zvýšení efektivity výroby, díky čemuž je zvláště vhodný pro scénáře velkoobjemové výroby s vysokou rychlostí.

微信图片_20241115150027

Výzvám, kterým čelíme

• Vysoké náklady na vybavení: Počáteční investice do laserového řezacího zařízení je vysoká, což představuje ekonomický tlak zejména pro malé a střední výrobní podniky.
• Komplexní řízení procesu: Laserové řezání vyžaduje přesné řízení několika parametrů, včetně hustoty energie, polohy zaostření a rychlosti řezání, což činí proces složitým.
• Problémy tepelně ovlivněných zón: Přestože bezkontaktní charakter řezání laserem snižuje mechanické poškození, tepelné namáhání způsobené tepelně ovlivněnou zónou (HAZ) může negativně ovlivnit vlastnosti materiálu plátku. Pro minimalizaci tohoto efektu je nutná další optimalizace procesu.

Pokyny k technologickému zlepšení

Při řešení těchto výzev se výzkumníci zaměřují na snižování nákladů na zařízení, zlepšování účinnosti řezání a optimalizaci toku procesů.
• Efektivní lasery a optické systémy: Vývojem účinnějších laserů a pokročilých optických systémů je možné snížit náklady na vybavení a zároveň zvýšit přesnost a rychlost řezání.
• Optimalizace procesních parametrů: Provádí se hloubkový výzkum interakce mezi lasery a plátkovými materiály s cílem zlepšit procesy, které redukují tepelně ovlivněnou zónu, a tím zlepšují kvalitu řezu.
• Inteligentní řídicí systémy: Vývoj inteligentních řídicích technologií má za cíl automatizovat a optimalizovat proces řezání laserem, zlepšit jeho stabilitu a konzistenci.
Technologie řezání laserem je zvláště účinná u ultratenkých plátků a scénářů vysoce přesného řezání. S rostoucí velikostí plátků a rostoucí hustotou obvodů se tradiční metody mechanického řezání snaží splnit požadavky na vysokou přesnost a vysokou účinnost moderní výroby polovodičů. Díky svým jedinečným výhodám se řezání laserem v těchto oborech stává preferovaným řešením.
Přestože technologie laserového řezání stále čelí výzvám, jako jsou vysoké náklady na vybavení a složitost procesu, její jedinečné výhody ve vysoké přesnosti a bezkontaktním poškození z ní činí důležitý směr vývoje ve výrobě polovodičů. Vzhledem k tomu, že se laserová technologie a inteligentní řídicí systémy neustále vyvíjejí, očekává se, že řezání laserem dále zlepší účinnost a kvalitu řezání plátků, což povede k neustálému rozvoji polovodičového průmyslu.

2.3 Technologie řezání plazmou

Technologie řezání plazmou jako nově vznikající metoda krájení plátků si v posledních letech získala významnou pozornost. Tato technologie využívá vysokoenergetické plazmové paprsky k přesnému řezání plátků řízením energie, rychlosti a řezné dráhy plazmového paprsku, čímž se dosahuje optimálních výsledků řezání.

Princip práce a výhody

Proces plazmového řezání se opírá o vysokoteplotní vysokoenergetický plazmový paprsek generovaný zařízením. Tento paprsek dokáže zahřát materiál plátku na jeho bod tání nebo odpařování ve velmi krátkém čase, což umožňuje rychlé řezání. Ve srovnání s tradičním mechanickým nebo laserovým řezáním je řezání plazmou rychlejší a vytváří menší tepelně ovlivněnou zónu, což účinně snižuje výskyt trhlin a poškození během řezání.
V praktických aplikacích je technologie plazmového řezání zvláště vhodná pro manipulaci s destičkami se složitými tvary. Jeho vysokoenergetický, nastavitelný plazmový paprsek může snadno řezat nepravidelně tvarované plátky s vysokou přesností. Proto ve výrobě mikroelektroniky, zejména v zakázkové a malosériové výrobě špičkových čipů, je tato technologie velkým příslibem pro široké použití.

Výzvy a omezení

Navzdory mnoha výhodám technologie plazmového řezání čelí také některým výzvám.
• Komplexní proces: Proces řezání plazmou je složitý a vyžaduje vysoce přesné vybavení a zkušenou obsluhupřesnost a stabilita při řezání.
• Kontrola prostředí a bezpečnost: Vysokoteplotní a vysokoenergetická povaha plazmového paprsku vyžaduje přísná environmentální opatření a bezpečnostní opatření, což zvyšuje složitost a náklady na implementaci.

微信图片_20241115144343

Směry budoucího rozvoje

S technologickým pokrokem se očekává, že výzvy spojené s plazmovým řezáním budou postupně překonány. Vývojem chytřejšího a stabilnějšího řezacího zařízení lze snížit závislost na ručních operacích, a tím zvýšit efektivitu výroby. Optimalizace procesních parametrů a řezného prostředí zároveň pomůže snížit bezpečnostní rizika a provozní náklady.
V polovodičovém průmyslu jsou inovace v technologii řezání plátků a kostek zásadní pro rozvoj tohoto odvětví. Technologie plazmového řezání se svou vysokou přesností, účinností a schopností zpracovávat složité tvary plátků se ukázala jako významný nový hráč v této oblasti. Přestože některé výzvy přetrvávají, tyto problémy budou postupně řešeny pokračujícími technologickými inovacemi, které přinášejí více možností a příležitostí pro výrobu polovodičů.
Aplikační vyhlídky technologie plazmového řezání jsou obrovské a očekává se, že v budoucnu bude hrát důležitější roli ve výrobě polovodičů. Prostřednictvím neustálých technologických inovací a optimalizace bude plazmové řezání nejen řešit stávající výzvy, ale stane se také silným hnacím motorem růstu polovodičového průmyslu.

2.4 Kvalita řezání a ovlivňující faktory

Kvalita řezání plátků je rozhodující pro následné balení třísek, testování a celkový výkon a spolehlivost konečného produktu. Mezi běžné problémy, se kterými se během řezání setkáváme, patří praskliny, vylamování a odchylky při řezání. Tyto problémy jsou ovlivněny několika faktory, které spolupracují.

微信图片_20241115144351

Kategorie

Obsah

Dopad

Procesní parametry Řezná rychlost, rychlost posuvu a hloubka řezu přímo ovlivňují stabilitu a přesnost procesu řezání. Nesprávné nastavení může vést ke koncentraci napětí a nadměrné zóně ovlivněné teplem, což má za následek praskliny a odštěpování. Správné nastavení parametrů na základě materiálu plátku, tloušťky a požadavků na řezání je klíčem k dosažení požadovaných výsledků řezání. Správné parametry procesu zajišťují přesné řezání a snižují riziko defektů, jako jsou praskliny a odštěpky.
Zařízení a materiálové faktory -Kvalita čepele: Materiál, tvrdost a odolnost čepele proti opotřebení ovlivňují hladkost procesu řezání a rovinnost řezné plochy. Nekvalitní čepele zvyšují tření a tepelné namáhání, což může vést k prasklinám nebo odštípnutí. Výběr správného materiálu čepele je zásadní.
-Výkon chladicí kapaliny: Chladicí kapaliny pomáhají snižovat teplotu řezání, minimalizují tření a odstraňují nečistoty. Neefektivní chladicí kapalina může vést k vysokým teplotám a hromadění nečistot, což má dopad na kvalitu a efektivitu řezání. Výběr účinných a ekologických chladicích kapalin je zásadní.
Kvalita ostří ovlivňuje přesnost a hladkost řezu. Neefektivní chladicí kapalina může mít za následek špatnou kvalitu řezu a účinnost, což zdůrazňuje potřebu optimálního použití chladicí kapaliny.
Procesní kontrola a kontrola kvality -Řízení procesu: Monitorování a úprava klíčových parametrů řezání v reálném čase pro zajištění stability a konzistence procesu řezání.
-Kontrola kvality: Kontroly vzhledu po řezání, měření rozměrů a testování elektrického výkonu pomáhají rychle identifikovat a řešit problémy s kvalitou a zlepšit přesnost a konzistenci řezání.
Správná kontrola procesu a kontrola kvality pomáhají zajistit konzistentní, vysoce kvalitní výsledky řezání a včasné odhalení potenciálních problémů.
微信图片_20241115144422

Zlepšení kvality řezání

Zlepšení kvality řezání vyžaduje komplexní přístup, který bere v úvahu parametry procesu, výběr zařízení a materiálu, kontrolu procesu a kontrolu. Neustálým zdokonalováním technologií řezání a optimalizací procesních metod lze dále zlepšit přesnost a stabilitu řezání destiček, což poskytuje spolehlivější technickou podporu pro průmysl výroby polovodičů.

#03 Manipulace a testování po řezání

3.1 Čištění a sušení

Kroky čištění a sušení po řezání plátků jsou rozhodující pro zajištění kvality třísky a hladkého průběhu následných procesů. Během této fáze je nezbytné důkladně odstranit zbytky křemíku, zbytky chladicí kapaliny a další nečistoty vznikající při řezání. Stejně důležité je zajistit, aby se čipy během procesu čištění nepoškodily, a po zaschnutí zajistit, aby na povrchu čipu nezůstala žádná vlhkost, aby se předešlo problémům, jako je koroze nebo elektrostatický výboj.

微信图片_20241115144429

Manipulace po řezání: Proces čištění a sušení

Krok procesu

Obsah

Dopad

Proces čištění -Metoda: K čištění používejte specializované čisticí prostředky a čistou vodu v kombinaci s technikou ultrazvukového nebo mechanického kartáčování. Zajišťuje důkladné odstranění nečistot a zabraňuje poškození třísek při čištění.
  -Výběr čisticího prostředku: Vyberte na základě materiálu destičky a typu kontaminantu, abyste zajistili účinné čištění bez poškození čipu. Správný výběr prostředku je klíčem k účinnému čištění a ochraně proti třískám.
  -Ovládání parametrů: Přísně kontrolujte teplotu čištění, čas a koncentraci čisticího roztoku, abyste předešli problémům s kvalitou způsobenými nesprávným čištěním. Kontroly pomáhají předcházet poškození waferu nebo zanechání kontaminantů a zajišťují konzistentní kvalitu.
Proces sušení -Tradiční metody: Přirozené sušení vzduchem a sušení horkým vzduchem, které mají nízkou účinnost a mohou vést k nahromadění statické elektřiny. Může mít za následek pomalejší dobu schnutí a potenciální problémy se statickou elektřinou.
  -Moderní technologie: Použijte pokročilé technologie, jako je vakuové sušení a infračervené sušení, abyste zajistili rychlé sušení třísek a zabránili škodlivým účinkům. Rychlejší a efektivnější proces sušení, snižuje riziko statického výboje nebo problémů souvisejících s vlhkostí.
Výběr a údržba zařízení -Výběr vybavení: Vysoce výkonné čisticí a sušící stroje zlepšují efektivitu zpracování a jemně kontrolují potenciální problémy při manipulaci. Vysoce kvalitní stroje zajišťují lepší zpracování a snižují pravděpodobnost chyb při čištění a sušení.
  -Údržba zařízení: Pravidelná kontrola a údržba zařízení zajišťuje, že zůstane v optimálním provozním stavu a zaručuje kvalitu třísek. Správná údržba zabraňuje poruchám zařízení a zajišťuje spolehlivé a vysoce kvalitní zpracování.

Čištění a sušení po řezání

Kroky čištění a sušení po řezání plátků jsou složité a choulostivé procesy, které vyžadují pečlivé zvážení mnoha faktorů, aby byl zajištěn konečný výsledek zpracování. Použitím vědeckých metod a přísných postupů je možné zajistit, aby každý čip vstoupil do následných fází balení a testování v optimálním stavu.

微信图片_20241115144450

Kontrola a testování po řezání

Krok

Obsah

Dopad

Kontrolní krok 1.Vizuální kontrola: Použijte vizuální nebo automatizované kontrolní zařízení ke kontrole viditelných defektů, jako jsou praskliny, odštípnutí nebo kontaminace na povrchu čipu. Rychle identifikujte fyzicky poškozené čipy, abyste předešli plýtvání. Pomáhá při identifikaci a odstraňování vadných čipů v rané fázi procesu, čímž snižuje ztráty materiálu.
  2.Měření velikosti: Použijte přesná měřicí zařízení k přesnému měření rozměrů třísek, zajistěte, aby velikost řezu odpovídala konstrukčním specifikacím, a předejdete problémům s výkonem nebo potížím s balením. Zajišťuje, že čipy jsou v rámci požadovaných velikostních limitů, což zabraňuje snížení výkonu nebo problémům se sestavováním.
  3.Testování elektrického výkonu: Vyhodnoťte klíčové elektrické parametry, jako je odpor, kapacita a indukčnost, abyste identifikovali nevyhovující čipy a zajistili, že do další fáze postoupí pouze výkonově kvalifikované čipy. Zajišťuje, že v procesu postupují vpřed pouze funkční a výkonově testované čipy, čímž se snižuje riziko selhání v pozdějších fázích.
Krok testování 1.Funkční testování: Ověřte, že základní funkce čipu funguje tak, jak má, identifikujte a eliminujte čipy s funkčními abnormalitami. Zajišťuje, že čipy splňují základní provozní požadavky, než postoupí do dalších fází.
  2.Testování spolehlivosti: Vyhodnoťte stabilitu výkonu čipu při dlouhodobém používání nebo v drsných prostředích, obvykle zahrnujících stárnutí při vysokých teplotách, testování při nízkých teplotách a testování vlhkosti, abyste simulovali extrémní podmínky v reálném světě. Zajišťuje, že čipy mohou spolehlivě fungovat za různých podmínek prostředí, čímž se zvyšuje životnost a stabilita produktu.
  3.Testování kompatibility: Ověřte, že čip správně funguje s jinými součástmi nebo systémy a ujistěte se, že nedochází k žádným poruchám nebo snížení výkonu v důsledku nekompatibility. Zajišťuje hladký provoz v reálných aplikacích tím, že předchází problémům s kompatibilitou.

3.3 Balení a skladování

Po řezání plátků jsou čipy klíčovým výstupem procesu výroby polovodičů a jejich balení a skladování jsou stejně důležité. Správné balení a skladovací opatření jsou nezbytná nejen pro zajištění bezpečnosti a stability čipů během přepravy a skladování, ale také pro poskytnutí silné podpory pro následnou výrobu, testování a balení.

Shrnutí fází inspekce a testování:
Kontrolní a testovací kroky pro čipy po řezání plátků pokrývají řadu aspektů, včetně vizuální kontroly, měření velikosti, testování elektrického výkonu, funkčního testování, testování spolehlivosti a testování kompatibility. Tyto kroky jsou vzájemně propojené a doplňují se a tvoří pevnou bariéru pro zajištění kvality a spolehlivosti produktu. Prostřednictvím přísných kontrolních a testovacích postupů lze identifikovat a rychle vyřešit potenciální problémy, což zajistí, že konečný produkt splňuje požadavky a očekávání zákazníků.

Aspekt

Obsah

Balicí opatření 1.Antistatický: Obalové materiály by měly mít vynikající antistatické vlastnosti, aby se zabránilo poškození zařízení statickou elektřinou nebo ovlivnění jejich výkonu.
  2.Odolný proti vlhkosti: Obalové materiály by měly mít dobrou odolnost proti vlhkosti, aby se zabránilo korozi a zhoršení elektrického výkonu způsobeného vlhkostí.
  3.Nárazuvzdorný: Obalové materiály by měly poskytovat účinné tlumení nárazů, aby chránily třísky před vibracemi a nárazy během přepravy.
Skladovací prostředí 1.Regulace vlhkosti: Přísně kontrolujte vlhkost ve vhodném rozsahu, abyste zabránili absorpci vlhkosti a korozi způsobené nadměrnou vlhkostí nebo statickým problémům způsobeným nízkou vlhkostí.
  2.Čistota: Udržujte čisté skladovací prostředí, aby se zabránilo kontaminaci třísek prachem a nečistotami.
  3.Regulace teploty: Nastavte přiměřený teplotní rozsah a udržujte teplotní stabilitu, abyste zabránili urychlenému stárnutí v důsledku nadměrného tepla nebo problémů s kondenzací způsobených nízkými teplotami.
Pravidelná kontrola Pravidelně kontrolujte a vyhodnocujte uložené čipy pomocí vizuálních kontrol, měření velikosti a testů elektrického výkonu, abyste včas identifikovali a řešili potenciální problémy. Na základě doby a podmínek skladování naplánujte použití třísek, abyste zajistili jejich použití v optimálním stavu.
微信图片_20241115144458

Problém mikrotrhlin a poškození během procesu krájení plátků je významnou výzvou ve výrobě polovodičů. Řezné napětí je primární příčinou tohoto jevu, protože vytváří drobné praskliny a poškození na povrchu plátku, což vede ke zvýšeným výrobním nákladům a snížení kvality produktu.
Pro řešení tohoto problému je zásadní minimalizovat řezné napětí a implementovat optimalizované řezné techniky, nástroje a podmínky. Pečlivá pozornost věnovaná faktorům, jako je materiál čepele, řezná rychlost, tlak a metody chlazení, může pomoci snížit tvorbu mikrotrhlin a zlepšit celkový výtěžek procesu. Kromě toho pokračující výzkum pokročilejších technologií řezání, jako je řezání laserem, zkoumá způsoby, jak tyto problémy dále zmírnit.

微信图片_20241115144508

Jako křehký materiál jsou destičky náchylné k vnitřním strukturálním změnám, když jsou vystaveny mechanickému, tepelnému nebo chemickému namáhání, což vede k tvorbě mikrotrhlin. Ačkoli tyto trhliny nemusí být okamžitě patrné, mohou se v průběhu výrobního procesu rozšířit a způsobit závažnější poškození. Tento problém se stává obzvláště problematickým během následujících fází balení a testování, kde kolísání teploty a další mechanické namáhání mohou způsobit, že se tyto mikrotrhliny vyvinou do viditelných lomů, což může vést k selhání třísky.
Ke zmírnění tohoto rizika je nezbytné pečlivě řídit proces řezání optimalizací parametrů, jako je rychlost řezání, tlak a teplota. Použití méně agresivních metod řezání, jako je řezání laserem, může snížit mechanické namáhání plátku a minimalizovat tvorbu mikrotrhlin. Implementace pokročilých kontrolních metod, jako je infračervené skenování nebo rentgenové zobrazování během procesu krájení plátků, může navíc pomoci odhalit tyto trhliny v raném stádiu dříve, než způsobí další poškození.

微信图片_20241115144517

Poškození povrchu waferu je významným problémem v procesu kostkování, protože může mít přímý dopad na výkon a spolehlivost čipu. Takové poškození může být způsobeno nesprávným použitím řezných nástrojů, nesprávnými řeznými parametry nebo vadami materiálu vlastními samotné destičce. Bez ohledu na příčinu mohou tato poškození vést ke změnám v elektrickém odporu nebo kapacitě obvodu, což ovlivňuje celkový výkon.
K řešení těchto problémů se zkoumají dvě klíčové strategie:
1.Optimalizace řezných nástrojů a parametrů: Použitím ostřejších čepelí, úpravou řezné rychlosti a úpravou hloubky řezu lze minimalizovat koncentraci napětí během procesu řezání, a tím snížit možnost poškození.
2. Zkoumání nových technologií řezání: Pokročilé techniky, jako je řezání laserem a řezání plazmou, nabízejí vyšší přesnost a zároveň potenciálně snižují úroveň poškození způsobeného plátkem. Tyto technologie jsou studovány s cílem nalézt způsoby, jak dosáhnout vysoké přesnosti řezání a zároveň minimalizovat tepelné a mechanické namáhání plátku.
Oblast tepelného vlivu a její vliv na výkon
Při procesech tepelného řezání, jako je řezání laserem a plazmou, vysoké teploty nevyhnutelně vytvářejí na povrchu plátku zónu tepelného dopadu. Tato oblast, kde je teplotní gradient významný, může změnit vlastnosti materiálu a ovlivnit tak konečný výkon čipu.
Vliv tepelně ovlivněné zóny (TAZ):
Změny krystalové struktury: Při vysokých teplotách se atomy v materiálu destičky mohou přeskupit, což způsobí narušení krystalové struktury. Toto zkreslení oslabuje materiál, snižuje jeho mechanickou pevnost a stabilitu, což zvyšuje riziko selhání čipu během používání.
Změny elektrických vlastností: Vysoké teploty mohou změnit koncentraci nosiče a pohyblivost v polovodičových materiálech, což ovlivňuje elektrickou vodivost čipu a účinnost přenosu proudu. Tyto změny mohou vést ke snížení výkonu čipu, což může způsobit, že nebude vhodný pro zamýšlený účel.
Ke zmírnění těchto vlivů je nezbytnými strategiemi pro snížení rozsahu tepelného dopadu a zachování integrity materiálu řízení teploty během řezání, optimalizace řezných parametrů a zkoumání metod, jako jsou chladicí trysky nebo úpravy po zpracování.
Celkově jsou mikrotrhlinky i zóny tepelného dopadu zásadní výzvou v technologii krájení plátků. Pro zlepšení kvality polovodičových výrobků a posílení jejich konkurenceschopnosti na trhu bude nezbytný neustálý výzkum spolu s technologickým pokrokem a opatřeními pro kontrolu kvality.

微信图片_20241115144525

Opatření pro kontrolu zóny tepelného dopadu:
Optimalizace parametrů procesu řezání: Snížení rychlosti řezání a výkonu může účinně minimalizovat velikost zóny tepelného nárazu (TAZ). To pomáhá při kontrole množství tepla generovaného během procesu řezání, které přímo ovlivňuje vlastnosti materiálu plátku.
Pokročilé technologie chlazení: Aplikace technologií, jako je chlazení kapalným dusíkem a mikrofluidní chlazení, může výrazně omezit rozsah zóny tepelného dopadu. Tyto způsoby chlazení pomáhají efektivněji odvádět teplo, čímž zachovávají materiálové vlastnosti plátku a minimalizují tepelné poškození.
Výběr materiálu: Výzkumníci zkoumají nové materiály, jako jsou uhlíkové nanotrubice a grafen, které mají vynikající tepelnou vodivost a mechanickou pevnost. Tyto materiály mohou snížit zónu tepelného dopadu a zároveň zlepšit celkový výkon čipů.
Stručně řečeno, ačkoli zóna tepelného dopadu je nevyhnutelným důsledkem technologií tepelného řezání, lze ji účinně kontrolovat pomocí optimalizovaných technik zpracování a výběru materiálu. Budoucí výzkum se pravděpodobně zaměří na jemné ladění a automatizaci procesů tepelného řezání, aby bylo dosaženo účinnějšího a přesnějšího krájení plátků.

微信图片_20241115144535

Strategie rovnováhy:
Dosažení optimální rovnováhy mezi výtěžností oplatek a efektivitou výroby je neustálou výzvou v technologii kostkování oplatek. Výrobci musí vzít v úvahu více faktorů, jako je poptávka na trhu, výrobní náklady a kvalita produktu, aby vyvinuli racionální výrobní strategii a parametry procesu. Současně je zavedení pokročilého řezacího zařízení, zlepšení dovedností operátora a zlepšení kontroly kvality surovin zásadní pro udržení nebo dokonce zlepšení výnosu při současném zvýšení efektivity výroby.
Budoucí výzvy a příležitosti:
S pokrokem v technologii polovodičů čelí řezání destiček novým výzvám a příležitostem. Jak se velikost třísek zmenšuje a integrace se zvyšuje, požadavky na přesnost a kvalitu řezu výrazně rostou. Současně vznikající technologie poskytují nové nápady pro vývoj technik řezání plátků. Výrobci musí zůstat naladěni na dynamiku trhu a technologické trendy a neustále upravovat a optimalizovat výrobní strategie a parametry procesů tak, aby odpovídaly změnám trhu a technologickým požadavkům.
Závěrem lze říci, že integrací úvah o tržní poptávce, výrobních nákladech a kvalitě produktu a zavedením pokročilého vybavení a technologie, zlepšením dovedností operátora a posílením kontroly surovin mohou výrobci dosáhnout nejlepší rovnováhy mezi výtěžností plátků a efektivitou výroby během krájení plátků. , což vede k efektivní a vysoce kvalitní výrobě polovodičových produktů.

Výhled do budoucna:
S rychlým technologickým pokrokem postupuje polovodičová technologie nebývalým tempem. Jako kritický krok ve výrobě polovodičů je technologie řezání plátků připravena pro vzrušující nový vývoj. Při pohledu do budoucna se očekává, že technologie řezání plátků dosáhne významného zlepšení v přesnosti, účinnosti a nákladech, což vnese novou vitalitu do pokračujícího růstu polovodičového průmyslu.
Zvýšení přesnosti:
Ve snaze o vyšší přesnost bude technologie řezání plátků neustále posouvat limity stávajících procesů. Hlubokým studiem fyzikálních a chemických mechanismů procesu řezání a přesným řízením řezných parametrů bude dosaženo jemnějších výsledků řezání, které splňují stále složitější požadavky na návrh obvodů. Kromě toho průzkum nových materiálů a metod řezání výrazně zlepší výtěžnost a kvalitu.
Zvýšení účinnosti:
Nové zařízení na řezání plátků se zaměří na inteligentní a automatizovaný design. Zavedení pokročilých řídicích systémů a algoritmů umožní zařízení automaticky upravovat řezné parametry tak, aby vyhovovaly různým materiálům a požadavkům na design, čímž se výrazně zvýší efektivita výroby. Inovace, jako je technologie řezání více plátků a systémy rychlé výměny čepelí, budou hrát zásadní roli při zvyšování účinnosti.
Snížení nákladů:
Snižování nákladů je klíčovým směrem pro vývoj technologie řezání plátků. S vývojem nových materiálů a metod řezání se očekává, že náklady na zařízení a náklady na údržbu budou účinně kontrolovány. Kromě toho optimalizace výrobních procesů a snížení míry zmetkovitosti dále sníží množství odpadu při výrobě, což povede ke snížení celkových výrobních nákladů.
Chytrá výroba a IoT:
Integrace inteligentní výroby a technologií internetu věcí (IoT) přinese transformační změny v technologii řezání plátků. Prostřednictvím vzájemného propojení a sdílení dat mezi zařízeními lze každý krok výrobního procesu sledovat a optimalizovat v reálném čase. To nejen zlepšuje efektivitu výroby a kvalitu produktů, ale také poskytuje společnostem přesnější prognózy trhu a podporu při rozhodování.
Technologie řezání plátků v budoucnu přinese pozoruhodný pokrok v přesnosti, účinnosti a ceně. Tyto pokroky budou řídit pokračující rozvoj polovodičového průmyslu a přinesou lidské společnosti více technologických inovací a vymožeností.


Čas odeslání: 19. listopadu 2024