ما هي شظايا الوافرات وكيف يمكن حلها؟

تحديد الشريحة هي عملية حاسمة في تصنيع أشباه الموصلات ولها تأثير مباشر على جودة الشريحة النهائية وأدائها.شظايا الوافراتخاصةالشظايا الأماميةوشظايا خلفية- هو عيب متكرر وخطير يحد بشكل كبير من كفاءة الإنتاج والإنتاج.لا تؤثر الشرائح على مظهر الشرائح فحسب، بل يمكن أن تسبب أيضاً أضرار لا رجعة فيها في أدائها الكهربائي وموثوقيتها الميكانيكية.

تعريف وأنواع شرائح الوافر

تشقق الوافر يشير إلىالشقوق أو كسر المواد في حواف الشرائح أثناء عملية القصويتم تصنيفها بشكل عام فيالشظايا الأماميةوشظايا خلفية:

• شظايا الجانب الأمامييحدث على السطح النشط للشريحة التي تحتوي على أنماط الدوائر. إذا امتدت الشريحة إلى منطقة الدوائر، فإنها يمكن أن تتدهور بشدة الأداء الكهربائي والموثوقية على المدى الطويل.

• القطع الخلفيةيحدث عادة بعد ترقق اللوحة، حيث تظهر الكسور في الأرض أو الطبقة التالفة على الجانب الخلفي.

من منظور هيكليغالباً ما يكون التشقق الأمامي نتيجة للكسور في طبقات الشوكة أو السطح، بينمايستمد الشظايا الخلفية من طبقات الضرر التي تشكلت أثناء ترقية اللوحات وإزالة مواد الركيزة.

يمكن تصنيف الشظايا الأمامية إلى ثلاثة أنواع:

1. التقطيع الأوليعادة ما يحدث خلال مرحلة ما قبل القطع عندما يتم تثبيت شفرة جديدة، ويتميز بتلف الحافة غير المنتظم.

2. القطع الدوري (الدوري)يظهر مراراً وتكراراً أثناء عمليات القطع المستمر.

3. تشقق غير طبيعييسببها تسرب الشفرة، ومعدل التغذية غير السليم، وعمق القطع المفرط، وتحريك الوافر، أو التشوه.

الأسباب الجذرية لتمزيق الوعاء

1أسباب الشق الأولية

• عدم كفاية دقة تركيب الشفرة

• الشفرة غير صحيحة في شكل دائري مثالي

• التعرض غير الكامل لحبوب الماس

إذا تم تثبيت الشفرة مع ميل طفيف ، فإن قوى القطع غير متساوية تحدث. سوف تظهر شفرة جديدة غير ملبسة بشكل كافية تركيزية ضعيفة ، مما يؤدي إلى انحراف مسار القطع.إذا لم يتم تعريض حبوب الماس بالكامل خلال مرحلة ما قبل القطع، الفجوات الرقاقة الفعالة لا تتشكل، مما يزيد من احتمالية تشيبينغ.

2أسباب الشقوق الدورية

• أضرار الصدمة السطحية للشفرة

• جزيئات الماس المبرزة ذات الحجم الكبير

• التماسك مع الجسيمات الغريبة (الراتنج، الحطام المعدني، الخ)

أثناء القطع ، يمكن أن تتطور الشقوق الدقيقة بسبب تأثير الشريحة. الحبوب الكبيرة الماسية البارزة تركز التوتر المحلي ،في حين أن بقايا أو الملوثات الغريبة على سطح الشفرة يمكن أن تزعج استقرار القطع.

3أسباب تشقق غير طبيعي

• تسرب النصل من سوء التوازن الديناميكي عند السرعة العالية

• معدل تغذية غير مناسب أو عمق قطع مفرط

• تحريك أو تشوه الوافر أثناء القطع

هذه العوامل تؤدي إلى قوى قطع غير مستقرة وانحراف عن مسار القطع المحدد مسبقًا ، مما يسبب كسر الحافة مباشرة.

4أسباب تشقق الجانب الخلفي

الشظايا الخلفية تأتي في المقام الأول منتراكم الإجهاد أثناء ترقية الشريحة وتلوين الشريحة.

أثناء التخفيف ، تتشكل طبقة تالفة على الجانب الخلفي ، مما يعطل هيكل الكريستال ويخلق إجهادًا داخليًا. أثناء التقطيع ، يؤدي إطلاق الإجهاد إلى بدء الشقائق الصغيرة ،والذي ينتشر تدريجياً إلى كسور كبيرة في الظهرمع انخفاض سمك الوافر، تضعف مقاومة الإجهاد، ويزداد التشوه، مما يجعل التشقق الخلفي أكثر احتمالاً.

تأثير الرقائق على الرقائق والتدابير المضادة

التأثير على أداء الشريحة

التقطيع يقلل بشدةالقوة الميكانيكيةحتى الشقوق الصغيرة على الحافة قد تستمر في الانتشار أثناء التعبئة أو الاستخدام الفعلي، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى كسر الشريحة والفشل الكهربائي.يضع مباشرة في خطر الأداء الكهربائي وموثوقية الجهاز على المدى الطويل.

الحلول الفعالة لتقطيع الوعاءات

1. تحسين معايير العملية

يجب تعديل سرعة القطع ومعدل التغذية وعمق القطع بشكل ديناميكي بناءً على مساحة الوافر ونوع المادة والسمك وتقدم القطع لتقليل تركيز الإجهاد.
من خلال دمجالرؤية الآلية والرصد القائم على الذكاء الاصطناعي، يمكن الكشف عن حالة الشفرة في الوقت الحقيقي وسلوك الشفرة وتعديل معايير العملية تلقائيًا للتحكم الدقيق.

2صيانة المعدات وإدارتها

الصيانة المنتظمة لجهاز القصاص ضرورية لضمان:

• دقة الغزل

• استقرار نظام النقل

• كفاءة نظام التبريد

وينبغي تنفيذ نظام لمراقبة عمر الشفرة لضمان استبدال الشفرات التي ترتدي بشدة قبل أن تؤدي انخفاضات الأداء إلى تشقق.

3اختيار الشفرة وتحسينها

خصائص الشفرة مثلحجم حبة الماس، صلابة الربط، وكثافة الحبوبلها تأثير قوي على سلوك التقطيع:

• الحبوب الكبيرة من الماس تزيد من الشظايا الأمامية

• الحبوب الصغيرة تقلل من الشظايا ولكن أقل كفاءة القطع.

• انخفاض كثافة الحبوب يقلل من الشظايا ولكن يقلل من عمر الأدوات.

• المواد الرقيقة للصلة تقلل من الشظايا لكنها تسرع في التآكل

بالنسبة للأجهزة القائمة على السيليكونحجم حبة الماس هو العامل الأكثر أهميةاختيار شفرات عالية الجودة مع الحد الأدنى من محتوى الحبوب الكبيرة والسيطرة الضيقة على حجم الحبوب يمنع بشكل فعال التشنج الأمامي مع الحفاظ على التكلفة تحت السيطرة.

4تدابير مكافحة الشظايا الخلفية

وتشمل الاستراتيجيات الرئيسية:

• تحسين سرعة الغزل

• اختيار مادة الماس الخشنة الدقيقة

• باستخدام مواد ربط ناعمة وتركيز قليل من القطع

• ضمان تثبيت الشفرة الدقيق وتذبذب الأدوار المستقر

سرعات الدوران المرتفعة أو المنخفضة بشكل مفرط تزيد من خطر كسر الجانب الخلفي. يمكن أن يؤدي ميل الشفرة أو اهتزاز الغزل إلى تشقق الجانب الخلفي للمساحة الكبيرة.المعالجات اللاحقة مثل CMP (التلميع الكيميائي الميكانيكي) ، الحفر الجاف، والحفر الكيميائي الرطبيساعد على إزالة طبقات الضرر المتبقية، وإطلاق الضغوط الداخلية، وتقليل التشوه، وتعزيز قوة الشريحة بشكل كبير.

5تقنيات القطع المتقدمة

تقدم طرق القطع الناشئة بدون اتصال وانخفاض الإجهاد تحسينات أخرى:

• قطع الليزريقلل من الاتصال الميكانيكي ويقلل من الشظايا من خلال معالجة كثافة الطاقة العالية.

• حفر الجيرات بالماءيستخدم الماء عالي الضغط مختلطًا مع المواد الخفيفة، مما يقلل بشكل كبير من الإجهاد الحراري والميكانيكي.

تعزيز مراقبة الجودة والتفتيش

يجب إنشاء نظام صارم لمراقبة الجودة على امتداد سلسلة الإنتاج بأكملها من فحص المواد الخام إلى التحقق من المنتج النهائي.المجهر البصري والمجهر الإلكتروني المسح (SEM)يجب أن تستخدم لفحص الوجبات بعد القسمة ، مما يسمح بالاكتشاف المبكر وتصحيح عيوب القسمة.

الاستنتاج

شرائح الوافر هي عيب معقد ومتعدد العوامل يتضمنمعايير العملية وحالة المعدات وخصائص الشفرة وتوتر الوافر وإدارة الجودةفقط من خلال التحسين المنهجي في جميع هذه المجالات يمكن السيطرة الفعالة على الشرائحإنتاج الإنتاج ، موثوقية الشريحة ، وأداء الجهاز بشكل عام.