የሌዘር መቆራረጥ ወደፊት 8 ኢንች ሲሊከን ካርቦይድ ለመቁረጥ ዋናው ቴክኖሎጂ ይሆናል። የጥያቄና መልስ ስብስብ

ጥ: በሲሲ ዋፈር መቆራረጥ እና ማቀነባበር ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉት ዋና ዋና ቴክኖሎጂዎች ምንድናቸው?

A:ሲሊከን ካርቦይድ (ሲሲ) ከአልማዝ ቀጥሎ ጠንካራነት ያለው ሲሆን በጣም ጠንካራ እና ተሰባሪ ቁሳቁስ እንደሆነ ይቆጠራል። የበሰለ ክሪስታሎችን ወደ ቀጭን ዋፈር መቁረጥን የሚያካትት የመቁረጥ ሂደት ጊዜ የሚወስድ እና ለመበጥበጥ የተጋለጠ ነው። እንደ የመጀመሪያው እርምጃሲሲየአንድ ክሪስታል ማቀነባበሪያ፣ የመቁረጥ ጥራት በቀጣይ መፍጨት፣ ማጥራት እና ማቅለጥ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል። መቆራረጥ ብዙውን ጊዜ የገጽታ እና የከርሰ ምድር ስንጥቆችን ያስከትላል፣ የዋፈር መሰበር መጠኖችን እና የምርት ወጪዎችን ይጨምራል። ስለዚህ፣ በመቁረጥ ጊዜ የወለል ስንጥቅ ጉዳትን መቆጣጠር የSiC መሳሪያ ማምረቻን ለማራመድ ወሳኝ ነው።

                                                 

በአሁኑ ጊዜ ሪፖርት የተደረጉት የSiC የመቁረጥ ዘዴዎች ቋሚ-አምባሻ፣ ነፃ-አምባሻ መቁረጥ፣ የሌዘር መቁረጥ፣ የንብርብር ዝውውር (ቀዝቃዛ መለየት) እና የኤሌክትሪክ መፍሰስ መቆራረጥን ያካትታሉ። ከእነዚህም መካከል፣ ቋሚ የአልማዝ ማጽጃዎችን በመጠቀም ባለብዙ ሽቦ መቆራረጥን በቋሚ የአልማዝ ማጽጃዎች ማቀነባበር በጣም የተለመደው ዘዴ ነው። ሆኖም፣ የኢንጎት መጠኖች 8 ኢንች እና ከዚያ በላይ ሲደርሱ፣ ባህላዊ የሽቦ መቆራረጥ በከፍተኛ የመሳሪያ ፍላጎቶች፣ ወጪዎች እና ዝቅተኛ ቅልጥፍና ምክንያት ብዙም ተግባራዊ አይሆንም። ዝቅተኛ ወጪ፣ ዝቅተኛ ኪሳራ እና ከፍተኛ ቅልጥፍና ያላቸው የመቆራረጥ ቴክኖሎጂዎች አስቸኳይ ፍላጎት አለ።

 

ጥ: ከባህላዊ ባለብዙ ሽቦ መቁረጥ ይልቅ የሌዘር መቆራረጥ ጥቅሞች ምንድናቸው?

ሀ: ባህላዊ የሽቦ መቁረጫ ይቆርጣልየሲሲ ኢንጎትበተወሰነ አቅጣጫ ወደ መቶ ማይክሮን ውፍረት ያላቸው ቁርጥራጮች ይወሰዳሉ። ከዚያም ቁርጥራጮቹ በመጋዝ ምልክቶች እና በከርሰ ምድር ላይ ያለውን ጉዳት ለማስወገድ በአልማዝ ንጣፎች ይፈጫሉ፣ ከዚያም ዓለም አቀፍ ፕላናሪዜሽን ለማግኘት የኬሚካል ሜካኒካል ፖሊሽንግ (CMP) ይከተላሉ፣ እና በመጨረሻም የSiC ዋፈርዎችን ለማግኘት ይጸዳሉ።

 

ይሁን እንጂ፣ በሲሲ ከፍተኛ ጥንካሬ እና ብስባሽነት ምክንያት፣ እነዚህ እርምጃዎች በቀላሉ መበላሸት፣ መሰንጠቅ፣ የመሰባበር መጠን መጨመር፣ ከፍተኛ የምርት ወጪዎችን ሊያስከትሉ እና ከፍተኛ የገጽታ ሸካራነት እና ብክለት (አቧራ፣ ቆሻሻ ውሃ፣ ወዘተ) ሊያስከትሉ ይችላሉ። በተጨማሪም፣ የሽቦ መቆራረጥ ቀርፋፋ እና ዝቅተኛ ምርት አለው። ግምቶች እንደሚያሳዩት ባህላዊ ባለብዙ ሽቦ መቆራረጥ የሚያገኘው ወደ 50% የሚሆነውን የቁሳቁስ አጠቃቀም ብቻ ሲሆን እስከ 75% የሚሆነው ቁሳቁስ ከተጣራ እና ከተፈጨ በኋላ ይጠፋል። ቀደምት የውጭ ምርት መረጃዎች እንደሚያመለክቱት 10,000 ዋፈርዎችን ለማምረት በግምት 273 ቀናት የሚቆይ ቀጣይነት ያለው የ24 ሰዓት ምርት ሊወስድ ይችላል - በጣም ጊዜ የሚወስድ።

 

በአገር ውስጥ፣ ብዙ የሲሲ ክሪስታል ዕድገት ኩባንያዎች የምድጃ አቅምን በመጨመር ላይ ያተኩራሉ። ሆኖም፣ የምርት ውጤትን ከማስፋፋት ይልቅ፣ ኪሳራዎችን እንዴት መቀነስ እንደሚቻል ማሰብ የበለጠ አስፈላጊ ነው - በተለይም የክሪስታል ዕድገት ምርት ገና ጥሩ ካልሆነ።

 

የሌዘር መቆራረጥ መሳሪያዎች የቁሳቁስ ብክነትን በእጅጉ ሊቀንሱ እና ምርትን ሊያሻሽሉ ይችላሉ። ለምሳሌ፣ አንድ 20 ሚሜ መጠቀምየሲሲ ኢንጎትየሽቦ መቆራረጥ 30 ዋፈርዎችን በ350 μm ውፍረት ሊያወጣ ይችላል። የሌዘር መቆራረጥ ከ50 ዋፈር በላይ ሊያወጣ ይችላል። የዋፈር ውፍረት ወደ 200 μm ከቀነሰ፣ ከተመሳሳይ ኢንጎት ከ80 ዋፈር በላይ ሊመረት ይችላል። የሽቦ መቆራረጥ 6 ኢንች እና ከዚያ በታች ለሆኑ ዋፈርዎች በስፋት ጥቅም ላይ የሚውል ቢሆንም፣ 8 ኢንች የሲሲ ኢንጎት መቆራረጥ በባህላዊ ዘዴዎች ከ10-15 ቀናት ሊወስድ ይችላል፣ ይህም ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን መሳሪያዎች ይፈልጋል እና ዝቅተኛ ቅልጥፍና ያለው ከፍተኛ ወጪ ያስከትላል። በእነዚህ ሁኔታዎች ውስጥ፣ የሌዘር መቆራረጥ ጥቅሞች ግልጽ ይሆናሉ፣ ይህም ለ8 ኢንች ዋፈርዎች ዋና የወደፊት ቴክኖሎጂ ያደርገዋል።

 

በሌዘር መቁረጥ፣ በ8 ኢንች ዋፈር የመቁረጥ ጊዜ ከ20 ደቂቃ በታች ሊሆን ይችላል፣ እና በአንድ ዋፈር ውስጥ ያለው የቁሳቁስ መጥፋት ከ60 μm በታች ሊሆን ይችላል።

 

ባጭሩ፣ ከብዙ ሽቦ መቁረጥ ጋር ሲነጻጸር፣ የሌዘር መቆራረጥ ከፍተኛ ፍጥነት፣ የተሻለ ምርት፣ ዝቅተኛ የቁሳቁስ ብክነት እና ንጹህ ሂደትን ይሰጣል።

 

ጥ: በሲሲ ሌዘር መቆራረጥ ውስጥ ዋና ዋና የቴክኒክ ተግዳሮቶች ምንድናቸው?

መ: የሌዘር መቆራረጥ ሂደት ሁለት ዋና ዋና ደረጃዎችን ያካትታል፡ የሌዘር ማሻሻያ እና የዋፈር መለየት።

 

የሌዘር ማሻሻያ ዋና ነገር የጨረር ቅርጽ እና የፓራሜትር ማመቻቸት ነው። እንደ የሌዘር ኃይል፣ የቦታ ዲያሜትር እና የፍተሻ ፍጥነት ያሉ መለኪያዎች ሁሉም የቁሳቁስ ማስወገጃ ጥራት እና የቀጣዩ የዋፈር መለያየት ስኬት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ። የተሻሻለው ዞን ጂኦሜትሪ የገጽታ ሸካራነት እና የመለያየትን አስቸጋሪነት ይወስናል። ከፍተኛ የገጽታ ሸካራነት በኋላ ላይ መፍጨትን ያወሳስበዋል እና የቁሳቁስ ብክነትን ይጨምራል።

 

ከተሻሻለ በኋላ፣ የዋፈር መለያየት በተለምዶ የሚከናወነው እንደ ቀዝቃዛ ስብራት ወይም ሜካኒካል ውጥረት ባሉ የመሸርሸር ኃይሎች ነው። አንዳንድ የቤት ውስጥ ስርዓቶች ለመለያየት ንዝረትን ለማነሳሳት የአልትራሳውንድ ትራንስዱሰሮችን ይጠቀማሉ፣ ነገር ግን ይህ የመቧጨር እና የጠርዝ ጉድለቶችን ሊያስከትል ይችላል፣ ይህም የመጨረሻውን ምርት ይቀንሳል።

 

እነዚህ ሁለት ደረጃዎች በተፈጥሯቸው አስቸጋሪ ባይሆኑም፣ በተለያዩ የእድገት ሂደቶች፣ በዶፒንግ ደረጃዎች እና በውስጣዊ የጭንቀት ስርጭቶች ምክንያት በክሪስታል ጥራት ላይ ያሉ አለመጣጣሞች የመቁረጥ ችግርን፣ ምርትን እና የቁሳቁስ ብክነትን በእጅጉ ይጎዳሉ። የችግር ቦታዎችን መለየት እና የሌዘር ቅኝት ዞኖችን ማስተካከል ብቻ ውጤቶችን በእጅጉ ላያሻሽል ይችላል።

 

በስፋት ተቀባይነት ለማግኘት ቁልፉ ከተለያዩ አምራቾች ከተለያዩ የክሪስታል ባህሪያት ጋር መላመድ የሚችሉ አዳዲስ ዘዴዎችን እና መሳሪያዎችን ማዘጋጀት፣ የሂደት መለኪያዎችን ማመቻቸት እና ሁለንተናዊ አተገባበር ያላቸውን የሌዘር መቆራረጥ ስርዓቶችን መገንባት ነው።

 

ጥ፡ የሌዘር መቆራረጥ ቴክኖሎጂ ከሲሲ በተጨማሪ በሌሎች ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች ላይ ሊተገበር ይችላል?

መልስ፡ የሌዘር መቁረጫ ቴክኖሎጂ በታሪክ ለተለያዩ ቁሳቁሶች ጥቅም ላይ ውሏል። በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ፣ መጀመሪያ ላይ ለዋፈር ዲሲንግ ጥቅም ላይ ይውል ነበር እና ከዚያን ጊዜ ጀምሮ ትላልቅ ነጠላ ክሪስታሎችን ወደ መቁረጥ ተስፋፍቷል።

 

ከሲሲ ባሻገር፣ የሌዘር መቆራረጥ እንደ አልማዝ፣ ጋሊየም ናይትሬድ (GaN) እና ጋሊየም ኦክሳይድ (Ga₂O₃) ላሉ ሌሎች ጠንካራ ወይም ተሰባሪ ቁሶችም ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። በእነዚህ ቁሶች ላይ የተደረጉ የመጀመሪያ ጥናቶች ለሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች የሌዘር መቆራረጥ አዋጭነት እና ጥቅሞችን አሳይተዋል።

 

ጥ፡ በአሁኑ ጊዜ የጎለመሱ የቤት ውስጥ የሌዘር መቁረጫ መሳሪያዎች ምርቶች አሉ? ምርምርዎ በምን ደረጃ ላይ ነው?

መ፡- ትልቅ ዲያሜትር ያለው የሲሲ ሌዘር መቆራረጥ መሳሪያዎች ለ8 ኢንች የሲሲ ዋፈር ምርት ለወደፊቱ ዋና መሳሪያዎች እንደሆኑ በሰፊው ይታሰባል። በአሁኑ ጊዜ እንደዚህ አይነት ስርዓቶችን ማቅረብ የምትችለው ጃፓን ብቻ ናት፣ እና ውድ እና ለኤክስፖርት ገደቦች ተገዢ ናቸው።

 

በሲሲ የምርት ዕቅዶች እና በነባር የሽቦ መጋዝ አቅም ላይ በመመስረት ለሌዘር መቆራረጥ/የቀጭን ስርዓቶች የሀገር ውስጥ ፍላጎት ወደ 1,000 የሚጠጉ ክፍሎች እንደሚኖሩ ይገመታል። ዋና ዋና የሀገር ውስጥ ኩባንያዎች በልማት ላይ ከፍተኛ ኢንቨስት አድርገዋል፣ ነገር ግን እስካሁን ድረስ የበሰለ፣ ለንግድ አገልግሎት የሚውሉ የሀገር ውስጥ መሳሪያዎች የሉም።

 

የምርምር ቡድኖች ከ2001 ጀምሮ የባለቤትነት መብት ያለው የሌዘር ማንሳት ቴክኖሎጂ እያዳበሩ ሲሆን አሁን ይህንን ወደ ትልቅ ዲያሜትር ያለው የSiC ሌዘር መቆራረጥና ማቅጠን አስፍተዋል። የሚከተሉትን ለማድረግ የሚያስችል የፕሮቶታይፕ ስርዓት እና የመቁረጥ ሂደቶችን አዘጋጅተዋል፡- ከ4-6 ኢንች ከፊል-ማስገቢያ SiC ዋፈርስ መቁረጥ እና ማቅጠን ከ6-8 ኢንች የሚመራ የSiC ኢንጎቶች መቆራረጥ የአፈጻጸም መለኪያዎች፡- ከ6-8 ኢንች ከፊል-ማስገቢያ SiC፡ የመቁረጥ ጊዜ ከ10-15 ደቂቃዎች/ዋፈር፤ የቁሳቁስ መጥፋት <30 μm6-8 ኢንች የሚመራ SiC፡ የመቁረጥ ጊዜ ከ14-20 ደቂቃዎች/ዋፈር፤ የቁሳቁስ መጥፋት <60 μm

 

የሚገመተው የዋፈር ምርት ከ50% በላይ ጨምሯል

 

ዋፈሮቹ ከተቆረጡ በኋላ ከተፈጩና ከተወለወሉ በኋላ ለጂኦሜትሪ ብሔራዊ ደረጃዎችን ያሟላሉ። ጥናቶች እንደሚያሳዩት በሌዘር የሚመጣ የሙቀት ተፅእኖ በዋፈሮቹ ውስጥ ባለው ውጥረት ወይም ጂኦሜትሪ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ አያሳድርም።

 

ተመሳሳይ መሳሪያዎች አልማዝ፣ GaN እና Ga₂O₃ ነጠላ ክሪስታሎችን ለመቁረጥ አዋጭነትን ለማረጋገጥ ጥቅም ላይ ውለዋል።