Der vollständige Leitfaden zum Vereinzeln von SiC-Wafern: Lasergeführtes Schneiden und Dreipunkt-Kontakttrennung für 4H-SiC-, 6H-SiC- und 8-Zoll-Wafer
Der vollständige Arbeitsablauf des SiC-Vereinzelungsprozesses
Unsere Lösung verwendet eine sechsstufige Sequenz Das System integriert lasergesteuertes Schneiden mit mechanischem Spalten sowie zusätzliche Handhabungsschritte für eine vollständige Automatisierung.
Filmauswahlhinweis
Blauer Film wird für die Wafermontage (Schritt 1) verwendet, um den SiC-Wafer während des Laserschneidens zu fixieren. Nach der Laserbearbeitung wird ein PET-Folie Die geschnittenen Körner werden laminiert (Schritt 3), um sie während des Transports und des Spaltens zu schützen. PET-Folie ist steifer als blaue Folie und gewährleistet so eine saubere Trennung beim Dreipunkt-Trennprozess.
Prozess-Workflow-Tabelle
| Schritt | Verfahren | Ausrüstung / Komponente | Tastenfunktion |
|---|---|---|---|
| 1 | SiC-Wafer-Montage | Blaue Folie + rückseitige Metallisierung | Fixiert den Wafer für die Laserbearbeitung |
| 2 | Lasergesteuertes Schneiden | Fabsil-LD31S / Fabsil-LD31E | Erzeugt einen internen Vorriss mittels Pikosekundenlaser |
| 3 | PET-Folienlaminierung | PET-Folienlaminierungsmodul | Schützt gewürfeltes Getreide; sorgt für Stabilität beim Spalten |
| 4 | Wafer Rückseite Würfeln | Fabsil-WB32S / Fabsil-WB31E | Dreipunktkontaktspaltung von der Rückseite |
| 5 | Scheiben-Frontseiten-Zerkleinerung | Integriertes Kippmodul | Präzises Schneiden von der Vorderseite (nach automatischer Drehung) |
| 6 | Die-Auswurf mit Filmexpansion | Waferstück-Greifmodul | Abschließende Späneabtrennung und Aufnahme |
Technologie im Detail: Lasergesteuertes Schneiden (Fabsil-LD-Serie)
Der Fabsil-LD31S / Fabsil-LD31E Serie Laserschneidanlagen sind Präzisionsbearbeitungsanlagen, die auf ... basieren. lasergestützte Trenntechnologie, entwickelt zum Schneiden von Siliziumkarbid-Wafern (SiC) der dritten Generation für Halbleiter.
So funktioniert es
Durch die Nutzung der Transparenz von SiC für bestimmte Laserwellenlängen kann der Laser fokussiert werden. innen das Material. Dieses fortschrittliche Pikosekundenlaser-„Kaltbearbeitungstechnologie“ funktioniert durch Erzeugung einer extrem hohen Leistungsdichte (GW/cm²) innerhalb von Pikosekunden. Dies löst Folgendes aus: MultiphotonenabsorptionseffektDabei entstehen Plasma-Stoßwellen, die in Kombination mit der Hochgeschwindigkeitsbewegung die Bildung von Vorrissen steuern, um das Material zu durchtrennen.
Wichtigste technische Spezifikationen (Fabsil-LD-Serie)
| Besonderheit | Spezifikation |
|---|---|
| FDC (Fokustiefensteuerung) | Fokussiergenauigkeit ≤ ±5 μm; gleicht Schwankungen der Waferdicke aus ≤ ±15 μm |
| Schnittachsengeschwindigkeit | Bis zu 1000 mm/s mit schnellen Bewegungsschwankungen |
| Genauigkeit der KI-Bildverarbeitung | ±0,5 μm zur Schnittpositionserkennung; reduziert die Alarmrate um 90 % |
| Wafer-Kompatibilität | 4 Zoll, 6 Zoll und 8 Zoll; Dicke 50–500 μm |
| Rückseite Metallhandhabung | Metallstärke der Griffe auf der Rückseite ≤5 μm (optimal: kein Metall in den Kreuzungsstraßen) |
| Schneidemethode | Trockenschneiden – keine Schutzbeschichtung, keine Reinigung, keine Filmentfernung erforderlich |
| Würfelmodi | Unterstützt sowohl das Würfeln von der Vorderseite als auch von der Rückseite mit integrierter Kippmechanismus |
KI-gestützte Automatisierung
Das Produkt wurde auf Basis des Himalaya Semi AI-Frameworks und der Bildverarbeitungstechnologieplattform entwickelt und umfasst Folgendes:
-
Automatische Konturerkennung
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Automatische Niveaukorrektur
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Automatische Fiducial-Einstellung
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Automatische Fokusanpassung
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Ein-Klick-Start mit automatischer Barcode-Erkennung und Rezeptladung
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Produktionsdatenstatistiken, Überwachung der Anlagenauslastung und Daten-Upload-Funktionen
Technologie im Detail: Wafer-Cleaving (Fabsil-WB-Serie)
Der Wafer-Sägesysteme der Serien Fabsil-WB32S und Fabsil-WB31E Diese Systeme integrieren fortschrittliche Trennverfahren und hochpräzise Bewegungssteuerungstechnologien. Sie ermöglichen das vollautomatische Be- und Entladen von Wafern, die automatische Bildausrichtungskorrektur, das automatisierte Trennen und Justieren sowie die Produktionsdatenerfassung.
Das Drei-Punkt-Kontaktbruchprinzip
Nach dem Laserschneiden haben sich sowohl auf der Unterseite als auch auf der Oberfläche des Wafers Mikrorisse gebildet, die einzelnen Körner sind jedoch noch nicht vollständig getrennt. Der Trennprozess basiert auf dem Prinzip der Dreipunkt-Kontaktbruch:
-
Zwei Stützpunkte sind unterhalb des Wafers positioniert
-
A Würfelmesser (Schlagmesser) wird abgesenkt, um die tatsächliche Schnittposition des Wafers in der Mitte zwischen diesen beiden Stützen zu berühren.
-
Dadurch trennen sich die Körner. vollständig entlang des lasergeschnittenen Pfades
Vorderseite vs. Rückseite Würfeln
| Verfahren | Beschreibung | Am besten geeignet für |
|---|---|---|
| Rückseite Würfeln | Schnell und effizient; Klingenkontakte von der Rückseite | Standard-SiC-Wafer ohne Empfindlichkeit der Oberseite |
| Frontside Dicing | Präzisionsbearbeitung von der Oberseite | Undurchsichtige Werkstoffe oder Anwendungen, die keine Kraft oberhalb der Faserrichtung erfordern |
| Automatischer Flip | Nach dem Vereinzeln der Rückseite wendet ein integrierter Kippmechanismus den Wafer zum Vereinzeln der Vorderseite. | Wafer, die eine beidseitige Bearbeitung erfordern |
Hauptmerkmale (Fabsil-WB-Serie)
| Besonderheit | Fähigkeit |
|---|---|
| Starke Kompatibilität | Unterstützt 4", 6", 8"-Wafer; Standard SECS/GEM Schnittstellen |
| Ein-Klick-Produktion | Kassettenbeladung/-entladung, automatisches Barcode-Scannen, adaptive Handhabung von kompletten Wafern und Fragmenten, automatische Niveaukalibrierung |
| Prozesskonsistenz | Automatische Korrektur der Schneidepositionen und Klingentiefenkompensation |
| Vielseitige Würfelmodi | Sequenzielles Würfeln, umgekehrtes Würfeln, Überspringen von Würfeln, Quadrantenwürfeln |
| Hochpräzisionssehen | KI-basierte Bilderkennung zur genauen Identifizierung verschiedenster Produkte; verhindert Fehlidentifizierung |
Vollständige technische Daten: Fabsil-WB32S vs. Fabsil-WB31E
Allgemeine und verfahrenstechnische Spezifikationen
| Spezifikation | Fabsil-WB32S | Fabsil-WB31E |
|---|---|---|
| Verarbeitbarer Durchmesser | 4 Zoll, 6 Zoll | 4 Zoll, 6 Zoll 8 Zoll |
| Prozesstechnologie | Dreipunkt-Scherung; unterstützt das Schneiden von Vorder- und Rückseite bei undurchsichtigen Materialien | Dasselbe |
| Anwendbares Material | Siliciumcarbid (SiC) | Siliciumcarbid (SiC) |
Spezifikationen der Bewegungsachse
| Achse | Parameter | Fabsil-WB32S | Fabsil-WB31E |
|---|---|---|---|
| Y-Achse | Reisen | 158 mm | 215 mm |
| Höchstgeschwindigkeit | 120 mm/s | 120 mm/s | |
| Geradheit | ±0,002 mm | ±0,002 mm | |
| Wiederholbarkeit | ±0,002 mm | ±0,002 mm | |
| Obere X-Achse | Reisen | 265 mm | 340 mm |
| Höchstgeschwindigkeit | 120 mm/s | 120 mm/s | |
| Geradheit | ±0,002 mm | ±0,002 mm | |
| Wiederholbarkeit | ±0,002 mm | ±0,002 mm | |
| Untere X-Achse | Reisen | 158 mm | 215 mm |
| Höchstgeschwindigkeit | 120 mm/s | 120 mm/s | |
| Geradheit | ±0,002 mm | ±0,002 mm | |
| Wiederholbarkeit | ±0,002 mm | ±0,002 mm | |
| Z-Achse | Reisen | 60 mm | 60 mm |
| Höchstgeschwindigkeit | 50 mm/s | 50 mm/s | |
| Geradheit | ±0,002 mm | ±0,002 mm | |
| Wiederholbarkeit | ±0,002 mm | ±0,002 mm | |
| R-Achse | Drehwinkel | 120° | 120° |
| Wiederholbarkeit | ±5 Bogensekunden | ±5 Bogensekunden | |
| Drehzahl | 90°/s | 90°/s |
Mechanische und Komponentenspezifikationen
| Komponente | Parameter | Fabsil-WB32S | Fabsil-WB31E |
|---|---|---|---|
| Konturpositionierung | Verfahren | Konturpositionierung der Hintergrundbeleuchtung | Dasselbe |
| Genauigkeit | 0,1 mm | 0,1 mm | |
| Würfelmesser | Material | SK-Stahl, HRC65 | SK-Stahl, HRC65 |
| Länge | 165 mm | 210 mm | |
| Unterstützungsphase | Material | SKD11, HRC58 | SKD11, HRC58 |
| Länge | 165 mm | 210 mm | |
| Stürmer | Typ | Elektronischer Schlagbolzen mit kontrollierbarer Aufprallkraft | Dasselbe |
| Kamerasystem | Weitwinkel | 5 MP (1 Einheit) | 5 MP (1 Einheit) |
| Winkelkorrektur | 1,6 MP (2 Einheiten) | 1,6 MP (2 Einheiten) | |
| Industrie-PC | DU | Windows 10, 64-Bit | Dasselbe |
| RAM | 16 GB | Dasselbe | |
| Lagerung | 1 TB Festplatte | Dasselbe |
Anlagen- und Umweltanforderungen
| Parameter | Spezifikation (Beide Modelle) |
|---|---|
| Stromversorgung | Einphasig 220 V / 50 Hz / 10 A; Netzfluktuation |
| Druckluft | 0,6–0,8 MPa |
| Druckluftstrom | ≥80 l/min |
| Umgebungstemperatur | 22 ± 2 °C |
| Relative Luftfeuchtigkeit | 40%–60% |
| Sauberkeit | Klasse 1000 oder höher |
| Bodenvibrationen | Amplitude |
Physikalische Abmessungen und Gewicht
| Parameter | Fabsil-WB32S | Fabsil-WB31E |
|---|---|---|
| Abmessungen (B×T×H) | 1400 × 975 × 2100 mm | 1500 × 1120 × 2100 mm |
| Nettogewicht | Ca. 0,9 Tonnen | Ca. 1 Tonne |
Verbotene Installationsorte
Die Ausrüstung muss NICHT in Gebieten platziert werden mit:
| Kategorie | Spezifische Verbote |
|---|---|
| Chemische Gefahren | Orte, die für Chemikalien, brennbare oder explosive Stoffe zugänglich sind |
| Elektrische Störungen | Bereiche in der Nähe von Hochfrequenz-Heizquellen |
| Thermische Instabilität | Orte mit schnellen Änderungen der Umgebungstemperatur |
| Luftgetragene Schadstoffe | Gebiete mit hohen Konzentrationen von CO₂, NOₓ oder SOₓ |
Layout- und Verarbeitungsablauf (Fabsil-WB-Serie)
Automatisierter Workflow-Ablauf
Kassettenbeladung → Schienentransport → Barcode-Lesung → Konturextraktion → Stufenbeladung → Referenzpunkteinstellung → Niveaukalibrierung → Wafer-Vereinzelung → Entladung abgeschlossen
Systemmodule
| Modul | Funktion |
|---|---|
| 1. Frontseitiges Würfel-Vision-Modul | Präzise Ausrichtung für das Schneiden der Vorderseite |
| 2. Würfel- und Teilungsmodul | Dreipunkt-Kontaktspaltmechanismus |
| 3. Wafer-Stück-Greifmodul | Hält gewürfelte Waffelstücke |
| 4. Weitwinkel-Positionierungsmodul | Erste Waferkonturerkennung |
| 5. Verarbeitungsphase | Hochpräzisions-Bearbeitungsplattform |
| 6. Be- und Entlademodul | Kassettenbasierte automatisierte Handhabung |
Zusätzliche Unterstützungsmodule:
-
Nivellierungskorrekturmodul
-
Optisches Präzisionssystem
-
Koaxialmodul / Materialwechselmodul
-
FDC-Modul
-
Absturzsicherungsmodul
-
Hochpräzisions-Linearmotoren für X/Y-Achsen
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Allgemeine Prozessfragen
Frage 1: Was ist die maximale Waferdicke, die das Fabsil-System verarbeiten kann?
A: Die Fabsil-Serie unterstützt SiC-Waferdicken von 50 μm bis 500 μmKompatibel mit 4-Zoll-, 6-Zoll- und 8-Zoll-Wafern.
Frage 2: Ist nach dem Zerkleinern eine chemische Reinigung des Fabsil-Systems erforderlich?
A: NEIN. Für das Trockenschneidverfahren ist Folgendes erforderlich keine Schutzbeschichtung, keine Reinigung und keine FilmentfernungDadurch werden chemische Abfälle vermieden und die Betriebskosten gesenkt.
Frage 3: Kann dieses System SiC-Wafer mit rückseitiger Metallisierung vereinzeln?
A: Ja. Das System kann SiC-Wafer mit einer Rückseitenmetallisierungsdicke von … verarbeiten. ≤5 μmOptimale Ergebnisse werden erzielt, wenn sich in den Trennstraßen kein Metall befindet.
Frage 4: Worin besteht der Unterschied zwischen blauer Folie und PET-Folie in Ihrem Prozess?
A: Blauer Film wird zur ersten Wafermontage vor dem Laserschneiden verwendet. PET-Folie wird nach dem Laserschneiden laminiert, um die zerkleinerten Körner während des Transports zu schützen und die für ein sauberes Dreipunktspalten erforderliche Steifigkeit zu gewährleisten.
Technische und Leistungsfragen
Frage 5: Wie funktioniert das FDC-System (Fokustiefensteuerung)?
A: Das selbstentwickelte FDC-System passt die Laserschnitttiefe an. in Echtzeit, wodurch Waferdickenschwankungen bis zu ausgeglichen werden ±15 μm mit einer Fokussteuerungsgenauigkeit von ≤ ±5 μmDadurch wird sichergestellt, dass der Vorriss auch auf verzogenen Wafern perfekt zentriert bleibt.
Frage 6: Was ist das Dreipunkt-Kontaktbruchprinzip?
A: Nachdem beim Laserschneiden innere Mikrorisse entstanden sind, werden zwei Stützpunkte unterhalb des Wafers positioniert. Ein Trennmesser (Schlagmesser) trifft den Mittelpunkt zwischen diesen Stützpunkten und bewirkt so die Trennung der Körner. vollständig entlang der lasergeschnittenen Linien ohne zusätzlichen Kraftaufwand oder Beschädigung.
Frage 7: Welche Vibrationsanforderungen gelten für die Installation?
A: Das Gerät benötigt Bodenvibrationen Amplitude Und Schwingungsbeschleunigung Vermeiden Sie Orte mit starken Vibrationen, Erschütterungen oder in der Nähe von hochfrequenten Wärmequellen.
Frage 8: Unterstützt das System die Standards der Fabrikautomation?
A: Ja. Die Fabsil-WB-Serie zeichnet sich durch Standardmerkmale aus. SECS/GEM-Schnittstellenermöglicht die nahtlose Integration in automatisierte Halbleiterfabriken mit Produktionsdatenberichterstattung, Überwachung der Anlagenauslastung und Fernüberwachungsfunktionen.
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Zusammenfassung: Warum die Lösung von Himalaya Semi branchenführend ist
| Erfordernis | Himalaya Semi Solution |
|---|---|
| Geringe Absplitterungs- und rissfreie | Lasergesteuerte Vorrissbildung + Dreipunkt-Kontaktbruch |
| Keine Kontamination | Trockenschneiden – keine Chemikalien, keine Reinigung erforderlich |
| Behandelt verzogene Waffeln | FDC-System mit Echtzeit-Tiefeneinstellung (Toleranz ±15 μm) |
| Hoher Durchsatz | Schnittgeschwindigkeit 1000 mm/s; vollautomatischer Kassetten-zu-Kassetten-Wechsel |
| 8-Zoll-fähig | Fabsil-WB31E unterstützt 8-Zoll-Wafer mit einem Verfahrweg von 340 mm auf der X-Achse. |
| KI-gesteuerte Genauigkeit | ±0,5 μm Bildgenauigkeit; 90 % weniger Alarme |
| SECS/GEM-konform | Bereit für Fabrikautomation und Datenintegration |
| Flexible Schneidmodi | Sequenzielles, umgekehrtes, überspringendes und Quadrantenwürfeln |
| Prozesskonsistenz | Automatische Klingentiefenkompensation und Positionskorrektur |
Abschluss
Beim Übergang von SiC-Wafern von 4 Zoll und 6 Zoll zu 8-Zoll-DurchmesserDie Branche benötigt eine Trennlösung, die Laserpräzision mit mechanischer Zuverlässigkeit vereint. Himalaya Semi's Fabsil-LD-Serie (Laserschneiden) Und Fabsil-WB-Serie (Waferspaltung) Wir bieten einen kompletten, chemikalienfreien Prozess mit hoher Ausbeute – von der Wafermontage und PET-Laminierung bis zum endgültigen Chipauswurf.
Durch die Integration Echtzeit-FDC-Fokussteuerung, KI-gestützte Bildausrichtungund die Dreipunkt-KontaktbruchprinzipWir sorgen dafür, dass die Härte und Sprödigkeit von SiC nicht länger Ihre Produktionsausbeute bestimmen.
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Über den Autor
Dr. Jian Li ist leitender Verfahrenstechniker bei Himalaya Semi und spezialisiert auf Mikrobearbeitung. Mit 15 Jahren Erfahrung und wichtigen Patenten im Bereich von Trennsteuerungssystemen (einschließlich des Steuerungssystems der Trennsäge DS9260) leitet er die Entwicklung fortschrittlicher Trennlösungen für Halbleiter der dritten Generation.
Kontaktinformationen
Hauptsitz & Forschungs- und Entwicklungszentrum
Zimmer 4234, Gebäude 11, Nr. 1258 Jinfeng South Road,
Stadt Mudu, Bezirk Wuzhong, Stadt Suzhou, Provinz Jiangsu, China
Verkaufsbüro
Nr. 58, Keji 3rd Road, High-Tech-Zone, Bezirk Yanta, Xi'an, China
Jiangsu Himalaya Semiconductor Co., Ltd.
Anhang: Kurzübersicht der technischen Daten
| Parameter | Fabsil-LD31E (Laser) | Fabsil-WB31E (Cleave) |
|---|---|---|
| Wafergrößen | 4", 6", 8" | 4", 6", 8" |
| Dickenbereich | 50–500 μm | 50–500 μm |
| Schlüsselgenauigkeit | Fokus ≤ ±5 μm | Position ±0,002 mm |
| Höchstgeschwindigkeit | 1000 mm/s | 120 mm/s |
| Sehgenauigkeit | ±0,5 μm | 0,1 mm (Kontur) |
| Schneide-/Spaltverfahren | Pikosekundenlaser (GW/cm²) | Dreipunktkontakt |
| Automatisierung | Ein-Klick + SECS/GEM | Ein-Klick + SECS/GEM |
| Umweltklasse | Klasse 1000+ | Klasse 1000+ |