ওয়েফার চিপিং কী এবং এটি কীভাবে সমাধান করা যেতে পারে?

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে ওয়েফার ডাইসিং একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া এবং চূড়ান্ত চিপের গুণমান এবং কর্মক্ষমতার উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে। প্রকৃত উৎপাদনে,ওয়েফার চিপিং—বিশেষ করেসামনের দিকে চিপিংএবংপিছনের দিকে চিপিং—এটি একটি ঘন ঘন এবং গুরুতর ত্রুটি যা উৎপাদন দক্ষতা এবং ফলনকে উল্লেখযোগ্যভাবে সীমিত করে। চিপিং কেবল চিপগুলির চেহারাকেই প্রভাবিত করে না বরং তাদের বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা এবং যান্ত্রিক নির্ভরযোগ্যতার উপরও অপরিবর্তনীয় ক্ষতি করতে পারে।

ওয়েফার চিপিংয়ের সংজ্ঞা এবং প্রকারভেদ

ওয়েফার চিপিং বলতে বোঝায়ডাইসিং প্রক্রিয়ার সময় চিপসের প্রান্তে ফাটল বা উপাদান ভাঙাএটি সাধারণত শ্রেণীবদ্ধ করা হয়সামনের দিকে চিপিংএবংপিছনের দিকে চিপিং:

• সামনের দিকে চিপিংচিপের সক্রিয় পৃষ্ঠে ঘটে যেখানে সার্কিট প্যাটার্ন থাকে। যদি চিপিং সার্কিট এলাকায় প্রসারিত হয়, তাহলে এটি বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা এবং দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতাকে মারাত্মকভাবে হ্রাস করতে পারে।

• পিছনের দিকে চিপিংসাধারণত ওয়েফার পাতলা হওয়ার পরে ঘটে, যেখানে মাটিতে ফাটল দেখা দেয় বা পিছনের দিকে ক্ষতিগ্রস্ত স্তর দেখা যায়।

কাঠামোগত দৃষ্টিকোণ থেকে,সামনের দিকের চিপিং প্রায়শই এপিট্যাক্সিয়াল বা পৃষ্ঠ স্তরের ফ্র্যাকচারের ফলে ঘটে, যখনওয়েফার পাতলাকরণ এবং সাবস্ট্রেট উপাদান অপসারণের সময় তৈরি ক্ষতিগ্রস্থ স্তরগুলি থেকে পিছনের দিকে চিপিং উৎপন্ন হয়.

সামনের দিকের চিপিংকে আরও তিন প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে:

1. প্রাথমিক চিপিং- সাধারণত প্রাক-কাটিং পর্যায়ে ঘটে যখন একটি নতুন ব্লেড ইনস্টল করা হয়, যার বৈশিষ্ট্য অনিয়মিত প্রান্তের ক্ষতি।

2. পর্যায়ক্রমিক (চক্রীয়) চিপিং- ক্রমাগত কাটার সময় বারবার এবং নিয়মিতভাবে প্রদর্শিত হয়।

3. অস্বাভাবিক চিপিং– ব্লেড রানআউট, অনুপযুক্ত ফিড রেট, অত্যধিক কাটার গভীরতা, ওয়েফার স্থানচ্যুতি, বা বিকৃতির কারণে।

ওয়েফার চিপিংয়ের মূল কারণগুলি

১. প্রাথমিক চিপিংয়ের কারণ

• অপর্যাপ্ত ব্লেড ইনস্টলেশন নির্ভুলতা

• ব্লেডটি সঠিকভাবে একটি নিখুঁত বৃত্তাকার আকৃতিতে তৈরি করা হয়নি

• অসম্পূর্ণ হীরার দানার এক্সপোজার

যদি ব্লেডটি সামান্য কাত হয়ে ইনস্টল করা থাকে, তাহলে অসম কাটিয়া বল দেখা দেয়। একটি নতুন ব্লেড যা পর্যাপ্তভাবে পরিহিত নয়, তাতে কম ঘনত্ব দেখাবে, যার ফলে কাটার পথ বিচ্যুতি ঘটবে। যদি প্রাক-কাট পর্যায়ে হীরার দানা সম্পূর্ণরূপে উন্মুক্ত না হয়, তাহলে কার্যকর চিপ স্পেস তৈরি হতে ব্যর্থ হয়, যা চিপিংয়ের সম্ভাবনা বৃদ্ধি করে।

2. পর্যায়ক্রমিক চিপিংয়ের কারণ

• পৃষ্ঠের আঘাতে ফলকের ক্ষতি

• বেরিয়ে আসা বিশাল আকারের হীরার কণা

• বিদেশী কণার আনুগত্য (রজন, ধাতব ধ্বংসাবশেষ, ইত্যাদি)

কাটার সময়, চিপের আঘাতের কারণে মাইক্রো-নচ তৈরি হতে পারে। বড় আকারের হীরার দানা স্থানীয় চাপকে ঘনীভূত করে, অন্যদিকে ব্লেডের পৃষ্ঠে অবশিষ্টাংশ বা বিদেশী দূষণকারী পদার্থ কাটার স্থায়িত্বকে ব্যাহত করতে পারে।

৩. অস্বাভাবিক চিপিংয়ের কারণ

• উচ্চ গতিতে দুর্বল গতিশীল ভারসাম্যের কারণে ব্লেড রানআউট

• অনুপযুক্ত ফিড রেট বা অতিরিক্ত কাটার গভীরতা

• কাটার সময় ওয়েফার স্থানচ্যুতি বা বিকৃতি

এই কারণগুলি অস্থির কাটিয়া বল এবং পূর্বনির্ধারিত ডাইসিং পথ থেকে বিচ্যুতির দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে সরাসরি প্রান্ত ভাঙন ঘটে।

৪. পিছনের দিক চিপিংয়ের কারণ

ব্যাক-সাইড চিপিং মূলত আসেওয়েফার পাতলা হওয়া এবং ওয়েফার ওয়ারপেজের সময় চাপ জমা হওয়া.

পাতলা করার সময়, পিছনের দিকে একটি ক্ষতিগ্রস্ত স্তর তৈরি হয়, যা স্ফটিকের গঠনকে ব্যাহত করে এবং অভ্যন্তরীণ চাপ তৈরি করে। ডাইসিংয়ের সময়, চাপ মুক্ত হওয়ার ফলে মাইক্রো-ফাটল শুরু হয়, যা ধীরে ধীরে বড় পিছনের দিকের ফাটলগুলিতে ছড়িয়ে পড়ে। ওয়েফারের পুরুত্ব হ্রাস পাওয়ার সাথে সাথে এর চাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা দুর্বল হয়ে যায় এবং ওয়ারপেজ বৃদ্ধি পায় - যার ফলে পিছনের দিকে চিপিংয়ের সম্ভাবনা বেশি থাকে।

চিপসের উপর চিপিংয়ের প্রভাব এবং প্রতিরোধমূলক ব্যবস্থা

চিপ পারফরম্যান্সের উপর প্রভাব

চিপিং মারাত্মকভাবে হ্রাস করেযান্ত্রিক শক্তি। প্যাকেজিং বা প্রকৃত ব্যবহারের সময় এমনকি ছোট ছোট প্রান্তের ফাটলগুলিও ছড়িয়ে পড়তে পারে, যা শেষ পর্যন্ত চিপ ফ্র্যাকচার এবং বৈদ্যুতিক ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে। যদি সামনের দিকের চিপিং সার্কিট এলাকায় আক্রমণ করে, তবে এটি সরাসরি বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা এবং দীর্ঘমেয়াদী ডিভাইসের নির্ভরযোগ্যতার সাথে আপস করে।

ওয়েফার চিপিংয়ের কার্যকর সমাধান

১. প্রক্রিয়া পরামিতি অপ্টিমাইজেশন

চাপের ঘনত্ব কমাতে ওয়েফারের ক্ষেত্রফল, উপাদানের ধরণ, বেধ এবং কাটার অগ্রগতির উপর ভিত্তি করে কাটার গতি, ফিডের হার এবং কাটার গভীরতা গতিশীলভাবে সামঞ্জস্য করা উচিত।
একীভূত করেমেশিন ভিশন এবং এআই-ভিত্তিক পর্যবেক্ষণ, রিয়েল-টাইম ব্লেডের অবস্থা এবং চিপিং আচরণ সনাক্ত করা যেতে পারে এবং সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের জন্য স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্যারামিটারগুলি সামঞ্জস্য করা প্রক্রিয়া করা যেতে পারে।

2. সরঞ্জাম রক্ষণাবেক্ষণ এবং ব্যবস্থাপনা

ডাইসিং মেশিনের নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণ নিশ্চিত করার জন্য অপরিহার্য:

• স্পিন্ডল নির্ভুলতা

• ট্রান্সমিশন সিস্টেমের স্থিতিশীলতা

• কুলিং সিস্টেমের দক্ষতা

কর্মক্ষমতা হ্রাসের ফলে চিপিং হওয়ার আগে গুরুতরভাবে জীর্ণ ব্লেডগুলি প্রতিস্থাপন করা নিশ্চিত করার জন্য একটি ব্লেড লাইফটাইম মনিটরিং সিস্টেম বাস্তবায়ন করা উচিত।

৩. ব্লেড নির্বাচন এবং অপ্টিমাইজেশন

ব্লেডের বৈশিষ্ট্য যেমনহীরার দানার আকার, বন্ধনের কঠোরতা এবং দানার ঘনত্বচিপিং আচরণের উপর একটি শক্তিশালী প্রভাব ফেলে:

• বড় হীরার দানা সামনের দিকের চিপিং বৃদ্ধি করে।

• ছোট দানা কাটা কমায় কিন্তু কাটার দক্ষতা কমায়।

• শস্যের ঘনত্ব কম হলে চিপিং কম হয় কিন্তু যন্ত্রের আয়ু কম হয়।

• নরম বন্ধন উপাদানগুলি চিপিং কমায় কিন্তু ক্ষয় ত্বরান্বিত করে।

সিলিকন-ভিত্তিক ডিভাইসের জন্য,হীরার দানার আকার সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয়ন্যূনতম বড় শস্যের পরিমাণ এবং শক্ত শস্যের আকার নিয়ন্ত্রণ সহ উচ্চমানের ব্লেড নির্বাচন করলে, খরচ নিয়ন্ত্রণে রেখে সামনের দিকের চিপিং কার্যকরভাবে দমন করা সম্ভব।

৪. ব্যাক-সাইড চিপিং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা

মূল কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে:

• স্পিন্ডেল গতি অপ্টিমাইজ করা হচ্ছে

• সূক্ষ্ম-গ্রিট হীরা ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম পদার্থ নির্বাচন করা

• নরম বন্ধন উপকরণ এবং কম ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম ঘনত্ব ব্যবহার করা

• সুনির্দিষ্ট ব্লেড ইনস্টলেশন এবং স্থিতিশীল স্পিন্ডেল কম্পন নিশ্চিত করা

অত্যধিক উচ্চ বা নিম্ন ঘূর্ণন গতি উভয়ই পিছনের দিকের ফ্র্যাকচারের ঝুঁকি বাড়ায়। ব্লেডের কাত বা স্পিন্ডেলের কম্পনের ফলে পিছনের দিকের বৃহৎ অংশে চিপিং হতে পারে। অতি-পাতলা ওয়েফারের জন্য,সিএমপি (রাসায়নিক যান্ত্রিক পলিশিং), শুকনো খোদাই এবং ভেজা রাসায়নিক খোদাইয়ের মতো পোস্ট-ট্রিটমেন্টঅবশিষ্ট ক্ষতির স্তর অপসারণ করতে, অভ্যন্তরীণ চাপ মুক্ত করতে, ওয়ারপেজ কমাতে এবং চিপের শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে সহায়তা করে।

৫. উন্নত কাটিং প্রযুক্তি

উদীয়মান যোগাযোগহীন এবং কম চাপযুক্ত কাটিয়া পদ্ধতিগুলি আরও উন্নতি প্রদান করে:

• লেজার ডাইসিংউচ্চ-শক্তি-ঘনত্ব প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে যান্ত্রিক যোগাযোগ কমিয়ে দেয় এবং চিপিং কমায়।

• জল-জেট ডাইসিংউচ্চ-চাপের জলের সাথে মাইক্রো-অ্যাব্রেসিভ মিশ্রিত ব্যবহার করা হয়, যা তাপীয় এবং যান্ত্রিক চাপ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে।

মান নিয়ন্ত্রণ এবং পরিদর্শন শক্তিশালীকরণ

কাঁচামাল পরিদর্শন থেকে শুরু করে চূড়ান্ত পণ্য যাচাইকরণ পর্যন্ত সমগ্র উৎপাদন শৃঙ্খলে একটি কঠোর মান নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা প্রতিষ্ঠা করা উচিত। উচ্চ-নির্ভুল পরিদর্শন সরঞ্জাম যেমনঅপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ এবং স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ (SEM)ডাইসিং-পরবর্তী ওয়েফারগুলি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে পরীক্ষা করার জন্য ব্যবহার করা উচিত, যাতে চিপিং ত্রুটিগুলি প্রাথমিকভাবে সনাক্ত করা এবং সংশোধন করা যায়।

উপসংহার

ওয়েফার চিপিং একটি জটিল, বহু-কার্যকরী ত্রুটি যার সাথে জড়িতপ্রক্রিয়া পরামিতি, সরঞ্জামের অবস্থা, ব্লেডের বৈশিষ্ট্য, ওয়েফারের চাপ এবং মান ব্যবস্থাপনা। কেবলমাত্র এই সমস্ত ক্ষেত্রে পদ্ধতিগত অপ্টিমাইজেশনের মাধ্যমেই চিপিং কার্যকরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে - যার ফলে উন্নতি করা যেতে পারেউৎপাদন ফলন, চিপ নির্ভরযোগ্যতা, এবং সামগ্রিক ডিভাইস কর্মক্ষমতা.