Диссертация (1091353), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Эта лента с липким слоем 80100 мкм используется для сохранения ориентации кристаллов послесквозного разрезания.37Рисунок 5. Резка диском с алмазной режущей кромкой.В установке резки пластина фиксируется на вакуумном столике,который имеет возможность перемещаться, а также обладает возможностьюповорота. Шпиндель обеспечивает вращение диска и совершает перемещениепо прямой вперед и назад перпендикулярно движению вакуумного столика.Мониторс помощьювстроеннойкамерыотображаетинформацию,просматриваемую в микроскоп, который имеет два объектива с подсветкой.Также установка обеспечивает подачу деионизованой воды на режущий дискс целью его охлаждения.
Установки резки дисками с алмазной режущейкромкой позволяют резать пластины диаметром до 160 мм, при скорости от0,3 до 30 мм в секунду. Частота вращения шпинделя составляет от 3000 до40000 об/мин.При дисковой резке происходит сильное механическое воздействие наматериал, и имеют место значительные отходы. Вдобавок к этому диск салмазной режущей кромкой довольно быстро изнашивается (1-2 дня припостоянной эксплуатации в течение рабочего дня), вследствие чего требуетсяего замена на новый, если его заточка невозможна по причине малыхразмеров кристаллов и высокой стоимости обрабатываемой пластины.С точки зрения производительности сквозная резка дисками с алмазнойкромкой обеспечивает скорость резки до 9 мм/cек, малое время подготовкипроцесса, а также не требует дальнейшего разламывания [13].
Данный метод38успешно применяется для разделения твердых и хрупких приборных пластинна отдельные кристаллы при производстве светоизлучающих диодов [14].Выход годных кристаллов при разделении полупроводниковых пластин припомощиметодадисковойрезкисоставляет95-98%.Крометого,оборудование для разделения полупроводниковых пластин на отдельныекристаллы методом дисковой резки малогабаритное, не требует серьезныхэксплуатационных затрат в работе, обладает широким ассортиментомотносительно недорогих и взаимозаменяемых дисков с алмазной режущейкромкой от различных производителей, а также быстро перенастраиваетсяпри переходе с одного полупроводникового материала на другой [15].Все вышеперечисленные преимущества способствовали тому, что всебольшепредприятийвРоссииоснащаетсяподобнымимногофункциональными установками для дисковой резки приборныхпластин.1.3.2.
Лазерные методы резки приборных пластин1.3.2.1. Лазерное скрайбированиеВ отличие от традиционного скайбирования алмазным резцомпреимуществомлазерногоскрайбированияявляетсяотсутствиенаповерхности разрезаемой пластины сколов и микротрещин, что объясняетсятем, что исключен механический контакт "режущего инструмента" (в роликоторого в данном случае выступает лазерный луч) с материалом пластины.Вследствие постоянного контакта луча лазера с поверхностью пластиныскорость лазерного скрайбирования выше в несколько раз по сравнению смеханическим скрайбированием (до 100-200 мм/с).
Также при лазерномскрайбировании возможно сквозное разделение пластины, и скрайбированиена различную глубину.39Кроме того, в сравнении с механическим методом скрайбированиялазерная технология разделения приборных пластин позволяет разделять ихна более мелкие части, что позволяет при проектировании уплотнятьразмещение элементов интегральных схем, а сам процесс скрайбированияпроизводить быстрее.Операция лазерного скрайбирования (рис. 6) является результатомтеплового воздействия излучения лазера на подлежащий обработке материал.В основе данной операции лежит эффект лазерной абляции.
Мощныйсфокусированный до пятна 20–30 мкм лазерный пучок, перемещаясь,осуществляет скрайбирование, образуя канавку 30-70 мкм глубиной до 200мкм в результате испарения материала пластины [16].Рисунок 6. Схематичное представление формирования концентраторанапряжения в пластине при лазерном скрайбировании.1 – лазерный пучок, 2 – испаряемые частицы, 3 – пластинаПриэтомпочтиотсутствуютприлегаемых к ней областях (рис. 7).механическиеповрежденияв40Рисунок 7.
Результат лазерного скрайбирования пластины: макрофотографияуглов отдельных чипов с микросхемами на подложке GaAs.Принциплазерногоскрайбированиязаключаетсявтом,чтообрабатываемая пластина перемещается относительно сфокусированноголазерногоизлучения,врезультатечегонапластинеобразуютсяпоследовательные углубления с большим коэффициентом перекрытия.Следствием такого воздействия является образование ровной непрерывнойканавки, которая имеет в сечении V-образную форму (рис. 8).
Такая канавкахарактеризуется следующими размерами: ширина составляет от 2 до 25 мкм,глубина — от 50 мкм до 1,2 мм. Отклонения от линии реза составляетобычно около ± 10 мкм. Свойства материала пластины определяют скоростьлазерного скрайбирования, которая находится в диапазоне 0,5-700 мм/с [16].Рисунок 8. Изображение V-образного реза в поперечном сечении сапфировойпластины.41Для качественного раскалывания достаточно прорезать лазером до 2535% глубины от общей толщины пластины. Чем больше глубина разреза, темвышекачествоскола,ноэтоприводиткуменьшениюскоростискрайбирования и, соответственно, к увеличению времени, затрачиваемогона обработку пластин.
Обычно скрайбирование осуществляется с помощьюлазеров, работающих в ультрафиолетовой области спектра [17]. Плотностьмощности излучения подбирается таким образом, чтобы она быладостаточной для скрайбирования материала пластины, и вместе с темпередача теплоты в прилегающие к зоне обработки области пластины быламала. В противном случае наблюдается нагрев пластины, а такжеобразование микротрещин.Лазерное скрайбирование не лишено определенных недостатков, аименно: сложное и дорогое оборудование; необходимостьпримененияразличныхзащитныхмер,препятствующих загрязнению поверхности пластины продуктамилазерной обработки, которые неизбежно образуются вследствиеиспарения материала под воздействием лазерного излучения.Защита поверхности осуществляется различными способами, средикоторых обдув потоком газа, отсос загрязнений при помощи вакуума, а такжезащита при помощи специальной пленки (рис. 9).Рисунок 9.
Защита поверхности пластины при лазерном скрайбированиипосредством специальной пленки1 – оптическая система, 2 – пленка, 3 – ролики, 4 – пластина42Лазер (1) скрайбирует приборную пластину (4). Продукты лазернойобработки прилипают к специальной прозрачной пленке (2), котораяперематывается с ролика (3) на ролик (5).Разламывание пластин после скрайбирования выполняется вручнуюили при помощи специальных установок. Наибольшее распространениеполучили методы разламывания сферой или полуцилиндром (валиком). Приразламывании валиком (рис.
10) пластину помещают проскрайбированнойповерхностью на упругую опору и прокатывают последовательно в двухвзаимно перпендикулярных направлениях твердым валиком диаметром10–30 мм.Рисунок 10. Разламывание проскрайбированной пластины валиком.1 - ролик, 2 - пленка полиэтилена, 3- опора, 4- линия разделения,5 - пластинаПри разламывании полусферой (рис. 11), разламывание происходитодновременно по всем рискам в результате обжатия пластины посферической поверхности с помощью эластичной мембраны. Давление отмембраны к пластине передается сжатым воздухом.43Рисунок. 11. Разламывание полусферой1 – корпус, 2 – сферическая опора, 3 – пластина, 4 – эластичная мембрана,5 – глицерин, 6 – плунжерНаиболее важной задачей в процессе разделения пластин на кристаллыявляется максимализация количества выхода годных кристаллов. Поэтому впроблеме выбора метода разделения пластин на кристаллы главнымкритерием должно являться качество резки.
Но также немаловажны и такиекритерии как экономичность и производительность.Необходимотакжеучесть,чточастовпроизводствеполупроводниковых приборов используются пластины и подложки изхрупких дорогостоящих материалов, что значительно повышает требования коперации резки, тем более что в приходящие на разделение пластины ужевложено большое количество материальных средств и труда.При лазерном скрайбировании или резке на поверхность пластинымогут оседать продукты испаренного материала, что может привести кнеисправимым последствиям, однако при условии, что установка лазернойрезки оснащена надежной защитой пластин от испарений материала, этавозможность сводится к минимуму.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
