سلیکن کاربائیڈ ویفر کے ڈائسنگ کا طریقہ

1. پیسنے والی وہیل سکرائبنگ
پیسنے والی وہیل ڈائسنگ مشین مواد کی مضبوط پیسنے کے حصول کے لیے بلیڈ کو ایروسٹیٹک الیکٹرک اسپنڈل کے ذریعے تیز رفتاری سے گھومنے کے لیے چلاتی ہے۔ استعمال شدہ بلیڈ کے کٹنگ کناروں کو کورنڈم کے ذرات سے لیپت کیا گیا ہے۔ کورنڈم کی موہس سختی 10 ہے، جو 9.5 کی سختی کے ساتھ SiC سے تھوڑی زیادہ ہے۔ بار بار کم رفتار پیسنا نہ صرف وقت طلب اور محنت طلب ہے بلکہ اس آلے کے بار بار پہننے کا سبب بھی بنتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک 100 ملی میٹر (4 انچ) SiC ویفر کو کاٹنے میں 6-8 گھنٹے لگتے ہیں، اور چپنگ میں نقائص پیدا کرنا آسان ہے۔ لہذا، اس روایتی غیر موثر طریقہ کار کو آہستہ آہستہ لیزر اسکرائبنگ سے بدل دیا گیا ہے۔
2. مکمل لیزر مارکنگ
لیزر اسکرائبنگ ایک اعلی توانائی والی لیزر بیم کا استعمال کرتے ہوئے ایک ورک پیس کی سطح کو مقامی طور پر پگھلنے اور شعاع ریزی والے حصے کو بخارات بنانے کے لیے استعمال کرنے کا عمل ہے، اس طرح مواد کو ہٹانا اور اسکرائبنگ حاصل ہوتی ہے۔ لیزر اسکرائبنگ نان کنٹیکٹ پروسیسنگ ہے، بغیر میکانکی تناؤ کو پہنچنے والے نقصان کے، پروسیسنگ کے لچکدار طریقے، کوئی آلے کا نقصان اور پانی کی آلودگی، اور سامان کی دیکھ بھال کے کم اخراجات۔ معاون فلم کو نقصان سے بچنے کے لیے جب لیزر ویفر کے ذریعے لکھتا ہے، تو ایک UV فلم استعمال کی جاتی ہے جو اعلی درجہ حرارت کے خاتمے کے لیے مزاحم ہوتی ہے۔
فی الحال، لیزر سکرائبنگ کا سامان صنعتی لیزرز کو اپناتا ہے، جس میں تین طول موجیں 1064 nm، 532 nm، اور 355 nm، اور نبض کی چوڑائی نینو سیکنڈز، پکوسیکنڈز، اور فیمٹو سیکنڈز ہیں۔ نظریاتی طور پر، لیزر طول موج جتنی کم اور نبض کی چوڑائی جتنی کم ہوگی، پروسیسنگ کا تھرمل اثر اتنا ہی کم ہوگا، جو مائیکرو پریسجن پروسیسنگ کے لیے فائدہ مند ہے، لیکن لاگت نسبتاً زیادہ ہے۔ 355 nm الٹرا وائلٹ نینو سیکنڈ لیزر اپنی پختہ ٹیکنالوجی، کم لاگت اور چھوٹے پروسیسنگ تھرمل اثر کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، 1 064 nm picosecond لیزر ٹیکنالوجی نے تیزی سے ترقی کی ہے اور اچھے نتائج کے ساتھ بہت سے نئے شعبوں میں لاگو کیا گیا ہے۔
مثال کے طور پر، 355nm الٹرا وائلٹ لیزر پروسیسنگ کا تھرمل اثر چھوٹا ہے، لیکن نامکمل بخارات والا سلیگ کٹنگ لائن میں چپک جاتا ہے اور جمع ہوجاتا ہے، جس سے کٹنگ سیکشن ہموار نہیں ہوتا، اور منسلک سلیگ بعد کے عمل میں گرنا آسان ہوتا ہے، جس سے ڈیوائس متاثر ہوتی ہے۔ کارکردگی 1064 nm picosecond لیزر اعلی طاقت، اعلی سکرائبنگ کارکردگی، کافی مواد کو ہٹانے، اور یکساں کراس سیکشن کو اپناتا ہے، لیکن پروسیسنگ کا تھرمل اثر بہت بڑا ہے، اور چپ ڈیزائن میں وسیع تر اسکرائبنگ لین کو محفوظ کرنے کی ضرورت ہے۔
3. لیزر ہاف اسٹروک
لیزر ہاف اسکرائبنگ بہتر کلیو ایبلٹی کے ساتھ مواد کی پروسیسنگ کے لیے موزوں ہے۔ لیزر اسکرائبنگ ایک خاص گہرائی تک کاٹتا ہے، اور پھر چپس کو الگ کرنے کے لیے کٹنگ لائن کے ساتھ طولانی طور پر بڑھتے ہوئے تناؤ کو پیدا کرنے کے لیے تقسیم کا طریقہ اپناتا ہے۔ اس پروسیسنگ کے طریقہ کار میں اعلی کارکردگی ہے، فلم چپکنے اور فلم کو ہٹانے کے عمل کی ضرورت نہیں ہے، اور کم پروسیسنگ لاگت ہے۔ تاہم، سلیکون کاربائیڈ ویفرز کا کلیویج ناقص ہے، اور اسے تقسیم کرنا آسان نہیں ہے۔ پھٹے ہوئے حصے کو چپ کرنا آسان ہے، اور کھرچنے والے حصے میں سلیگ چپکنے کا رجحان اب بھی موجود ہے۔
4. لیزر پوشیدہ کاٹنے
لیزر اسٹیلتھ اسکرائبنگ کا مطلب لیزر کو مواد کے اندر کی طرف مرکوز کرنا ہے تاکہ ایک ترمیم شدہ پرت بن سکے، اور پھر فلم کو تقسیم یا پھیلا کر چپ کو الگ کریں۔ سطح پر دھول کی آلودگی نہیں ہے، تقریباً کوئی مادی نقصان نہیں ہے، اور پروسیسنگ کی کارکردگی زیادہ ہے۔ اسٹیلتھ سکرائبنگ حاصل کرنے کے لیے دو شرائط یہ ہیں کہ مواد لیزر کے لیے شفاف ہے، اور نبض کی کافی توانائی ملٹی فوٹون جذب پیدا کرتی ہے۔
کمرے کے درجہ حرارت پر سلکان کاربائیڈ کی بینڈ گیپ انرجی تقریباً 3.2 eV ہے، جو کہ 5.13×10 -19 J. 1 064 nm لیزر فوٹوون انرجی E=hc/λ=1 ہے .87×10 -19 J. یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ 1 064 nm کی لیزر فوٹوون توانائی سلکان کاربائیڈ مواد کے جذب بینڈ گیپ سے چھوٹی ہے، اور یہ نظری طور پر شفاف ہے، جو پوشیدہ حالات کو پورا کرتی ہے۔ لکھنا اصل ترسیل کا تعلق مادی سطح کی خصوصیات، موٹائی اور ڈوپینٹ کی اقسام جیسے عوامل سے ہے۔ مثال کے طور پر 300 μm کی موٹائی کے ساتھ پالش شدہ سلکان کاربائیڈ ویفر کو لے کر، ماپا گیا 1064 nm لیزر ٹرانسمیٹینس تقریباً 67% ہے۔
انتہائی مختصر نبض کی چوڑائی کے ساتھ picosecond لیزر کا انتخاب کیا گیا ہے، اور ملٹی فوٹون جذب سے پیدا ہونے والی توانائی حرارت کی توانائی میں تبدیل نہیں ہوتی ہے، بلکہ صرف مواد کے اندر ترمیم شدہ تہہ کی ایک خاص گہرائی کا سبب بنتی ہے۔ ترمیم شدہ پرت مواد کے اندر کریک ایریا، پگھلنے کا علاقہ یا ریفریکٹیو انڈیکس کی تبدیلی کا علاقہ ہے۔ پھر بعد میں تقسیم کرنے کے عمل کے ذریعے، اناج کو ترمیم شدہ پرت کے ساتھ الگ کیا جائے گا۔
سلکان کاربائیڈ مواد کی کلیویبلٹی ناقص ہے، اور ترمیم شدہ تہوں کے درمیان فاصلہ زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ ٹیسٹ میں 500 ملی میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے 22 تہوں کو کاٹنے کے لیے JHQ-611 خودکار ڈائسنگ مشین اور 350 μm موٹی SiC ویفر کا استعمال کیا گیا ہے۔ کریکنگ کے بعد، سیکشن نسبتاً ہموار ہوتا ہے، جس میں چھوٹے چپس اور صاف کنارے ہوتے ہیں۔
5. واٹر گائیڈ لیزر کٹنگ
واٹر گائیڈ لیزر لیزر لائٹ کو فوکس کرتا ہے اور اسے مائیکرو واٹر کالم میں لے جاتا ہے۔ پانی کے کالم کا قطر نوزل ​​کے یپرچر کے مطابق مختلف ہوتا ہے، اور 100-30 μm کی مختلف خصوصیات ہیں۔ واٹر کالم اور ایئر انٹرفیس کے درمیان مکمل عکاسی کے اصول کا استعمال کرتے ہوئے، لیزر لائٹ پانی کے کالم میں داخل ہونے کے بعد پانی کے کالم کی سمت کے ساتھ پھیلے گی۔
یہ اس حد کے اندر عمل کر سکتا ہے جہاں پانی کا کالم مستحکم رہتا ہے، اور انتہائی طویل موثر کام کا فاصلہ موٹی مواد کو کاٹنے کے لیے خاص طور پر موزوں ہے۔ روایتی لیزر کٹنگ میں، توانائی کا جمع ہونا اور ترسیل کٹنگ لائن کے دونوں طرف تھرمل نقصان کا بنیادی سبب ہے، جبکہ پانی سے چلنے والی لیزر کارروائی کی وجہ سے ورک پیس پر جمع ہوئے بغیر ہر نبض کی بقایا حرارت کو تیزی سے دور کر لیتی ہے۔ پانی کے کالم کے، تو کاٹنے کا راستہ صاف اور صاف ہے.
ان فوائد کی بنیاد پر، پانی سے چلنے والی لیزر کٹنگ سلکان کاربائیڈ تھیوری میں ایک اچھا انتخاب ہے، لیکن ٹیکنالوجی مشکل ہے، اور متعلقہ آلات کی پختگی زیادہ نہیں ہے۔ نوزلز کو کمزور حصوں کے طور پر تیار کرنا مشکل ہے۔ اگر باریک پانی کے کالم کو درست اور مستحکم طریقے سے کنٹرول نہیں کیا جا سکتا ہے، تو چھڑکنے والی پانی کی بوندیں چپ کو کم کر دیتی ہیں، جس سے پیداوار متاثر ہوتی ہے۔ لہذا، اس عمل کو ابھی تک سلکان کاربائیڈ ویفرز کی تیاری پر لاگو نہیں کیا گیا ہے۔