વેફર ચિપિંગ શું છે અને તે કેવી રીતે ઉકેલી શકાય?

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં વેફર ડાયસિંગ એક મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા છે અને તેની સીધી અસર અંતિમ ચિપ ગુણવત્તા અને કામગીરી પર પડે છે. વાસ્તવિક ઉત્પાદનમાં,વેફર ચિપિંગ- ખાસ કરીનેઆગળની બાજુ ચીપિંગઅનેપાછળની બાજુ ચીપિંગ—એક વારંવાર થતી અને ગંભીર ખામી છે જે ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા અને ઉપજને નોંધપાત્ર રીતે મર્યાદિત કરે છે. ચીપિંગ માત્ર ચીપ્સના દેખાવને અસર કરતું નથી પરંતુ તેમના વિદ્યુત પ્રદર્શન અને યાંત્રિક વિશ્વસનીયતાને પણ બદલી ન શકાય તેવું નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.

વેફર ચિપિંગની વ્યાખ્યા અને પ્રકારો

વેફર ચિપિંગનો સંદર્ભ આપે છેડાઇસિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ચિપ્સની કિનારીઓ પર તિરાડો અથવા સામગ્રી તૂટવી. તેને સામાન્ય રીતે આમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છેઆગળની બાજુ ચીપિંગઅનેપાછળની બાજુ ચીપિંગ:

• ફ્રન્ટ-સાઇડ ચિપિંગચિપની સક્રિય સપાટી પર થાય છે જેમાં સર્કિટ પેટર્ન હોય છે. જો ચિપિંગ સર્કિટ વિસ્તારમાં વિસ્તરે છે, તો તે વિદ્યુત કામગીરી અને લાંબા ગાળાની વિશ્વસનીયતાને ગંભીર રીતે બગાડી શકે છે.

• પાછળની બાજુ ચીપિંગસામાન્ય રીતે વેફર પાતળા થયા પછી થાય છે, જ્યાં જમીનમાં ફ્રેક્ચર દેખાય છે અથવા પાછળના ભાગમાં ક્ષતિગ્રસ્ત સ્તર દેખાય છે.

માળખાકીય દ્રષ્ટિકોણથી,આગળની બાજુની ચીપિંગ ઘણીવાર એપિટેક્સિયલ અથવા સપાટીના સ્તરોમાં ફ્રેક્ચરને કારણે થાય છે., જ્યારેવેફર પાતળા થવા અને સબસ્ટ્રેટ મટિરિયલ દૂર કરવા દરમિયાન બનેલા નુકસાન સ્તરોમાંથી પાછળની બાજુ ચીપિંગ ઉદ્ભવે છે..

ફ્રન્ટ-સાઇડ ચિપિંગને ત્રણ પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:

1. પ્રારંભિક ચિપિંગ- સામાન્ય રીતે કાપવાના પહેલાના તબક્કા દરમિયાન થાય છે જ્યારે નવું બ્લેડ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે, જે અનિયમિત ધારને નુકસાન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

2. સામયિક (ચક્રીય) ચિપિંગ- સતત કાપવાની કામગીરી દરમિયાન વારંવાર અને નિયમિતપણે દેખાય છે.

3. અસામાન્ય ચીપિંગ- બ્લેડ રનઆઉટ, અયોગ્ય ફીડ રેટ, વધુ પડતી કટીંગ ઊંડાઈ, વેફર ડિસ્પ્લેસમેન્ટ અથવા વિકૃતિને કારણે.

વેફર ચીપિંગના મૂળ કારણો

1. પ્રારંભિક ચિપિંગના કારણો

• બ્લેડ ઇન્સ્ટોલેશનની અપૂરતી ચોકસાઈ

• બ્લેડને યોગ્ય રીતે ગોળાકાર આકારમાં ટ્રુ કરવામાં આવ્યો નથી

• અપૂર્ણ હીરાના દાણાનો સંપર્ક

જો બ્લેડ સહેજ ઝુકાવ સાથે ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે, તો અસમાન કટીંગ બળો ઉત્પન્ન થાય છે. એક નવું બ્લેડ જે યોગ્ય રીતે પહેરવામાં આવ્યું નથી તે નબળી સાંદ્રતા બતાવશે, જેના કારણે કટીંગ પાથ વિચલન થશે. જો પ્રી-કટ સ્ટેજ દરમિયાન હીરાના દાણા સંપૂર્ણપણે ખુલ્લા ન હોય, તો અસરકારક ચિપ સ્પેસ બનવામાં નિષ્ફળ જાય છે, જેનાથી ચિપિંગની સંભાવના વધી જાય છે.

2. સમયાંતરે ચીપિંગના કારણો

• બ્લેડને સપાટી પરના પ્રભાવથી નુકસાન

• બહાર નીકળતા મોટા હીરાના કણો

• વિદેશી કણોનું સંલગ્નતા (રેઝિન, ધાતુનો ભંગાર, વગેરે)

કાપતી વખતે, ચિપની અસરને કારણે માઇક્રો-નોચ વિકસી શકે છે. મોટા બહાર નીકળેલા હીરાના દાણા સ્થાનિક તાણને કેન્દ્રિત કરે છે, જ્યારે બ્લેડની સપાટી પરના અવશેષો અથવા વિદેશી દૂષકો કટીંગ સ્થિરતાને ખલેલ પહોંચાડી શકે છે.

3. અસામાન્ય ચીપિંગના કારણો

• ઊંચી ઝડપે નબળા ગતિશીલ સંતુલનને કારણે બ્લેડ રનઆઉટ

• અયોગ્ય ફીડ રેટ અથવા વધુ પડતી કટીંગ ઊંડાઈ

• કાપતી વખતે વેફરનું વિસ્થાપન અથવા વિકૃતિ

આ પરિબળો અસ્થિર કટીંગ ફોર્સ અને પ્રીસેટ ડાઇસિંગ પાથથી વિચલન તરફ દોરી જાય છે, જે સીધા ધાર તૂટવાનું કારણ બને છે.

4. પાછળની બાજુ ચીપિંગના કારણો

બેક-સાઇડ ચિપિંગ મુખ્યત્વે અહીંથી આવે છેવેફર થિનિંગ અને વેફર વોરપેજ દરમિયાન તણાવનો સંચય.

પાતળા થવા દરમિયાન, પાછળની બાજુએ એક ક્ષતિગ્રસ્ત સ્તર બને છે, જે સ્ફટિક માળખાને વિક્ષેપિત કરે છે અને આંતરિક તાણ ઉત્પન્ન કરે છે. ડાઇસિંગ દરમિયાન, તાણ મુક્ત થવાથી માઇક્રો-ક્રેક શરૂ થાય છે, જે ધીમે ધીમે મોટા બેકસાઇડ ફ્રેક્ચરમાં ફેલાય છે. જેમ જેમ વેફરની જાડાઈ ઘટે છે, તેમ તેમ તેનો તાણ પ્રતિકાર નબળો પડે છે, અને વોરપેજ વધે છે - જેના કારણે બેકસાઇડ ચીપિંગ થવાની શક્યતા વધુ હોય છે.

ચિપ્સ પર ચિપિંગની અસર અને પ્રતિકારક પગલાં

ચિપ કામગીરી પર અસર

ચીપિંગ ગંભીર રીતે ઘટાડે છેયાંત્રિક શક્તિ. પેકેજિંગ અથવા વાસ્તવિક ઉપયોગ દરમિયાન નાની ધારની તિરાડો પણ ફેલાતી રહી શકે છે, જે આખરે ચિપ ફ્રેક્ચર અને ઇલેક્ટ્રિકલ નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે. જો ફ્રન્ટ-સાઇડ ચિપિંગ સર્કિટ વિસ્તારોમાં આક્રમણ કરે છે, તો તે સીધા ઇલેક્ટ્રિકલ કામગીરી અને લાંબા ગાળાના ઉપકરણ વિશ્વસનીયતા સાથે સમાધાન કરે છે.

વેફર ચિપિંગ માટે અસરકારક ઉકેલો

1. પ્રક્રિયા પરિમાણ ઑપ્ટિમાઇઝેશન

કટીંગ સ્પીડ, ફીડ રેટ અને કટીંગ ડેપ્થને વેફર એરિયા, મટીરીયલ પ્રકાર, જાડાઈ અને કટીંગ પ્રોગ્રેસના આધારે ગતિશીલ રીતે એડજસ્ટ કરવી જોઈએ જેથી તણાવ ઓછો થાય.
એકીકૃત કરીનેમશીન વિઝન અને એઆઈ-આધારિત દેખરેખ, રીઅલ-ટાઇમ બ્લેડની સ્થિતિ અને ચિપિંગ વર્તણૂક શોધી શકાય છે અને ચોક્કસ નિયંત્રણ માટે આપમેળે ગોઠવાયેલા પરિમાણોની પ્રક્રિયા કરી શકાય છે.

2. સાધનો જાળવણી અને વ્યવસ્થાપન

ડાયસીંગ મશીનની નિયમિત જાળવણી એ સુનિશ્ચિત કરવા માટે જરૂરી છે:

• સ્પિન્ડલ ચોકસાઇ

• ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ સ્થિરતા

• ઠંડક પ્રણાલીની કાર્યક્ષમતા

કામગીરીમાં ઘટાડો થવાથી ચીપિંગ થાય તે પહેલાં ગંભીર રીતે ઘસાઈ ગયેલા બ્લેડને બદલવામાં આવે તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે બ્લેડ લાઇફટાઇમ મોનિટરિંગ સિસ્ટમ લાગુ કરવી જોઈએ.

3. બ્લેડ પસંદગી અને ઑપ્ટિમાઇઝેશન

બ્લેડ ગુણધર્મો જેમ કેહીરાના દાણાનું કદ, બોન્ડની કઠિનતા અને દાણાની ઘનતાચીપિંગ વર્તણૂક પર મજબૂત પ્રભાવ ધરાવે છે:

• મોટા હીરાના દાણા આગળની બાજુની ચીપિંગ વધારે છે.

• નાના દાણા ચીપિંગ ઘટાડે છે પરંતુ કાપવાની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે.

• ઓછી અનાજની ઘનતા ચીપિંગ ઘટાડે છે પરંતુ સાધનનું જીવન ટૂંકું કરે છે.

• નરમ બોન્ડ મટિરિયલ્સ ચીપિંગ ઘટાડે છે પરંતુ ઘસારાને વેગ આપે છે.

સિલિકોન-આધારિત ઉપકરણો માટે,હીરાના દાણાનું કદ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે. ન્યૂનતમ મોટા અનાજવાળા ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા બ્લેડ પસંદ કરવાથી અને અનાજના કદ પર કડક નિયંત્રણ રાખવાથી આગળની બાજુના ચીપિંગને અસરકારક રીતે દબાવવામાં આવે છે અને ખર્ચ નિયંત્રણમાં રહે છે.

૪. બેક-સાઇડ ચિપિંગ નિયંત્રણ પગલાં

મુખ્ય વ્યૂહરચનાઓમાં શામેલ છે:

• સ્પિન્ડલ સ્પીડ ઑપ્ટિમાઇઝ કરી રહ્યા છીએ

• ઝીણા દાણાવાળા હીરાના ઘર્ષકની પસંદગી

• સોફ્ટ બોન્ડ મટિરિયલ્સ અને ઓછી ઘર્ષક સાંદ્રતાનો ઉપયોગ

• ચોક્કસ બ્લેડ ઇન્સ્ટોલેશન અને સ્થિર સ્પિન્ડલ વાઇબ્રેશનની ખાતરી કરવી

અતિશય ઊંચી કે ઓછી પરિભ્રમણ ગતિ બંને પાછળના ભાગમાં ફ્રેક્ચરનું જોખમ વધારે છે. બ્લેડ ટિલ્ટ અથવા સ્પિન્ડલ વાઇબ્રેશન મોટા વિસ્તારના બેકસાઇડ ચીપિંગનું કારણ બની શકે છે. અતિ-પાતળા વેફર્સ માટે,સારવાર પછીની પ્રક્રિયાઓ જેમ કે CMP (કેમિકલ મિકેનિકલ પોલિશિંગ), ડ્રાય એચિંગ અને વેટ કેમિકલ એચિંગઅવશેષ નુકસાન સ્તરો દૂર કરવામાં, આંતરિક તાણ મુક્ત કરવામાં, વોરપેજ ઘટાડવામાં અને ચિપની શક્તિમાં નોંધપાત્ર વધારો કરવામાં મદદ કરે છે.

૫. અદ્યતન કટીંગ ટેકનોલોજીઓ

ઉભરતી બિન-સંપર્ક અને ઓછા તણાવવાળી કાપવાની પદ્ધતિઓ વધુ સુધારો આપે છે:

• લેસર ડાઇસિંગઉચ્ચ-ઊર્જા-ઘનતા પ્રક્રિયા દ્વારા યાંત્રિક સંપર્ક ઘટાડે છે અને ચીપિંગ ઘટાડે છે.

• વોટર-જેટ ડાઇસિંગસૂક્ષ્મ-ઘર્ષક સાથે મિશ્રિત ઉચ્ચ-દબાણવાળા પાણીનો ઉપયોગ કરે છે, જે થર્મલ અને યાંત્રિક તાણને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.

ગુણવત્તા નિયંત્રણ અને નિરીક્ષણને મજબૂત બનાવવું

કાચા માલના નિરીક્ષણથી લઈને અંતિમ ઉત્પાદન ચકાસણી સુધી - સમગ્ર ઉત્પાદન શૃંખલામાં કડક ગુણવત્તા નિયંત્રણ પ્રણાલી સ્થાપિત થવી જોઈએ. ઉચ્ચ-ચોકસાઇ નિરીક્ષણ ઉપકરણો જેમ કેઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ અને સ્કેનીંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ (SEM)ડાઇસિંગ પછીના વેફર્સની સંપૂર્ણ તપાસ કરવા માટે તેનો ઉપયોગ થવો જોઈએ, જેથી ચિપિંગ ખામીઓ વહેલા શોધી શકાય અને સુધારી શકાય.

નિષ્કર્ષ

વેફર ચિપિંગ એક જટિલ, બહુ-પરિબળ ખામી છે જેમાં શામેલ છેપ્રક્રિયા પરિમાણો, સાધનોની સ્થિતિ, બ્લેડ ગુણધર્મો, વેફર તણાવ અને ગુણવત્તા વ્યવસ્થાપન. આ બધા ક્ષેત્રોમાં વ્યવસ્થિત ઑપ્ટિમાઇઝેશન દ્વારા જ ચિપિંગને અસરકારક રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે - જેનાથીઉત્પાદન ઉપજ, ચિપ વિશ્વસનીયતા, અને એકંદર ઉપકરણ કામગીરી.