Καθώς η παραγωγή καρβιδίου του πυριτίου κινείται προς μεγαλύτερες διαμέτρους γκοφρέτας, η ποιότητα των άκρων γίνεται όλο και πιο σημαντική. Για 200 χλστΓκοφρέτα SiC, δεν αρκεί να αξιολογήσουμε μόνο τη διάμετρο, το πάχος, το TTV, το τόξο, το στημόνι και την τραχύτητα της επιφάνειας. Η κατάσταση της περιμέτρου του πλακιδίου μπορεί να επηρεάσει άμεσα τη σταθερότητα χειρισμού, την επιταξιακή επεξεργασία, τον καθαρισμό, τη λιθογραφία, την αραίωση γκοφρέτας και την απόδοση της συσκευής κατάντη.

Μια γκοφρέτα μπορεί να έχει μια εξαιρετική γυαλισμένη κεντρική επιφάνεια ενώ εξακολουθεί να περιέχει τσιπς, μικρορωγμές ή φθορές κάτω από την επιφάνεια γύρω από το φάλτσο. Αυτά τα ελαττώματα μπορεί να γίνουν πηγές σωματιδίων ή σημεία έναρξης μηχανικής αστοχίας κατά τη μεταγενέστερη επεξεργασία.

Για το λόγο αυτό, οι αγοραστές υποστρωμάτων SiC 200 mm θα πρέπει να περιλαμβάνουν γεωμετρία λοξοτομής, αποκλεισμό άκρων, όρια κοπής άκρων και απαιτήσεις επιθεώρησης άκρων στην προδιαγραφή πλακιδίων αντί να αντιμετωπίζουν την άκρη ως δευτερεύον χαρακτηριστικό.

Γιατί η ποιότητα Edge γίνεται πιο σημαντική στα 200 mm

Η αύξηση της διαμέτρου της γκοφρέτας βελτιώνει τον αριθμό των συσκευών που μπορούν να υποστούν επεξεργασία ανά γκοφρέτα, αλλά αυξάνει επίσης τις μηχανικές απαιτήσεις και τις απαιτήσεις ελέγχου διεργασίας που τίθενται στο υπόστρωμα.

Μια γκοφρέτα SiC 200 mm πρέπει να διέρχεται από πολλαπλά αυτοματοποιημένα συστήματα, όπως:

• Κασέτες γκοφρέτας και χειρισμός συμβατός με FOUP
• Ρομποτική μεταφορά γκοφρέτας
• Εξοπλισμός καθαρισμού
• Αντιδραστήρες επιταξίας
• Συστήματα επιθεώρησης
• Εξοπλισμός λείανσης και αραίωσης
• Διεργασίες λιθογραφίας και επίστρωσης

Κατά τη διάρκεια αυτών των εργασιών, η άκρη του πλακιδίου υφίσταται επαναλαμβανόμενη μηχανική επαφή και θερμικό κύκλο.

Ακόμη και σχετικά μικρά ελαττώματα άκρων μπορούν επομένως να γίνουν σημαντικά.

Οι τυπικοί κίνδυνοι που σχετίζονται με τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

• Τοπική κοπή
• Ακτινικές μικρορωγμές
• Γρατσουνιές με λοξότμηση
• Αιχμηρές μεταβάσεις άκρων
• Υπόγειες ρωγμές
• Χαλαρά σωματίδια
• Μόλυνση άκρων
• Ακανόνιστη γεωμετρία άκρων

Η εργασία της SEMI σχετικά με τις προδιαγραφές γυαλιστερού μονοκρυσταλλικού πλακιδίου SiC περιελάμβανε συγκεκριμένα φυσικά χαρακτηριστικά όπως το σχήμα της άκρης, την επιπεδότητα, τον προσανατολισμό και τα ελαττώματα, καθώς η βιομηχανία έχει προχωρήσει προς τα υποστρώματα των 200 mm.

1. Γεωμετρία λοξοτομής

Η εξωτερική περίμετρος μιας γκοφρέτας ημιαγωγών έχει συνήθως σχήμα αντί να αφήνεται ως μια απότομη γωνία 90 μοιρών.

Αυτή η διαμορφωμένη περιοχή αναφέρεται συνήθως ως λοξότμηση, προφίλ ακμής ή περίγραμμα ακμής.

Ο σκοπός της διαμόρφωσης άκρων είναι να μειώσει τη συγκέντρωση μηχανικής καταπόνησης και να κάνει τη γκοφρέτα πιο ανθεκτική στο θρυμματισμό κατά το χειρισμό και την επεξεργασία.

Η μεθοδολογία δοκιμής περιγράμματος ακμής γκοφρέτας της SEMI σημειώνει ότι το περίγραμμα της άκρης συμβάλλει στη μείωση του θρυμματισμού και μπορεί επίσης να μειώσει προβλήματα όπως η κορώνα της επιταξιακής ακμής και η φωτοανθεκτική χείλη.

Για τις γκοφρέτες SiC, η γεωμετρία λοξοτομής είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή το SiC είναι εξαιρετικά σκληρό αλλά συγκριτικά εύθραυστο κατά τη μηχανική κατεργασία.

Σημαντικές παράμετροι λοξοτομής

Μια προδιαγραφή αγοράς γκοφρέτας μπορεί να χρειαστεί να ορίσει:

• Πλάτος λοξοτομής
• Ακτίνα άκρου
• Γωνία λοξοτομής
• Μετάβαση στην μπροστινή πλευρά
• Μετάβαση στην πίσω πλευρά
• Συμμετρία άκρων
• Συνοχή προφίλ άκρων
• Γεωμετρία εγκοπής
• Φινίρισμα λοξότμητης επιφάνειας

Δεν υπάρχει ενιαία γεωμετρία λοξοτομής που να είναι ιδανική για κάθε διαδικασία.

Το κατάλληλο προφίλ εξαρτάται από παράγοντες όπως:

• Τελικό πάχος γκοφρέτας
• Απαιτήσεις επιταξίας
• Σχέδιο τσοκ
• Μέθοδος χειρισμού γκοφρέτας
• Προγραμματισμένο backgrinding
• Εξαίρεση άκρων συσκευής
• Συμβατότητα αυτοματισμού

Για το λόγο αυτό, οι εξελιγμένοι αγοραστές θα πρέπει να αποφεύγουν να προσδιορίζουν μόνο "κανονική λοξότμηση".

Όπου η γεωμετρία άκρων είναι κρίσιμης σημασίας, θα πρέπει να συμπεριληφθεί στην προδιαγραφή αγοράς ένα συμφωνημένο σχέδιο ή μέθοδος επιθεώρησης προφίλ άκρων.

2. Εξαίρεση άκρων

Η εξαίρεση άκρων (EE) ορίζει την περιφερειακή περιοχή του πλακιδίου που εξαιρείται από ορισμένες απαιτήσεις επιφάνειας ή γεωμετρίας.

Στην ορολογία SEMI, ο αποκλεισμός άκρων είναι ουσιαστικά η απόσταση μεταξύ του ορίου της σταθερής περιοχής ποιότητας και της ονομαστικής περιμέτρου πλακιδίων.

Αυτή η διάκριση είναι σημαντική επειδή οι ιδιότητες του πλακιδίου συχνά αλλάζουν κοντά στην άκρη.

Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν:

• Τοπική διακύμανση πάχους
• Επιφανειακό roll-off
• Σημάδια γυαλίσματος άκρων
• Συγκέντρωση σωματιδίων
• Επιταξιακή διακύμανση πάχους
• Αντισταθείτε στην ανομοιομορφία της επίστρωσης
• Χάντρα άκρης
• Τοπικά ελαττώματα επιφάνειας

Κατά συνέπεια, ένας αγοραστής δεν πρέπει απλώς να προσδιορίζει:

TTV ≤ X μm

Μια πιο πλήρης προδιαγραφή θα πρέπει να διευκρινίζει πού μετράται η TTV και ποια εξαίρεση άκρων εφαρμόζεται.

Η ίδια αρχή ισχύει για:

• Ομαλότητα
• Τόξο
• Στημόνι
• Τραχύτητα επιφάνειας
• Επιθεώρηση σωματιδίων
• Έλεγχος ελαττωμάτων
• Επιταξιακή ομοιομορφία πάχους

Η γεωμετρία κοντά στην άκρη έχει γίνει αρκετά σημαντική ώστε το SEMI M67 να ορίζει εξειδικευμένες μετρήσεις όπως ESFQR, ESFQD και ESBIR για την αξιολόγηση της γεωμετρίας πλακιδίων κοντά στην περίμετρο.

3. Τσιπ άκρων

Το θρυμματισμένο άκρο είναι ένα από τα πιο ορατά ελαττώματα στην άκρη της γκοφρέτας.

Μπορεί να εμφανιστεί κατά τη διάρκεια:

• Κόψιμο κρυστάλλων
• Τρίψιμο άκρων
• Περιτύλιξη
• Στίλβωμα
• Καθάρισμα
• Μεταφορά γκοφρέτας
• Φόρτωση κασέτας
• Backgrinding
• Μηχανικός χειρισμός

Ένα τσιπ μπορεί αρχικά να φαίνεται ότι είναι μόνο ένα καλλυντικό ελάττωμα, αλλά η σημασία του εξαρτάται από το βάθος, το πλάτος, τη θέση του και από το εάν μια ρωγμή εκτείνεται από την περιοχή που έχει κοπεί.

Για τις γκοφρέτες παραγωγής, οι αγοραστές θα πρέπει επομένως να αποφεύγουν προδιαγραφές όπως:

Καμία σοβαρή κοπή άκρων.

Αυτή η διατύπωση είναι δύσκολο να επιθεωρηθεί αντικειμενικά.

Ένα καλύτερο RFQ θα πρέπει να ορίζει μετρήσιμα κριτήρια αποδοχής, όπως:

• Μέγιστο πλάτος τσιπ
• Μέγιστο βάθος τσιπ
• Μέγιστος αριθμός μαρκών
• Εάν τα τσιπ μπορεί να εισέλθουν στη γυαλισμένη επιφάνεια
• Εάν επιτρέπονται οι ακτινικές ρωγμές
• Μεγέθυνση επιθεώρησης
• Κρίσιμες έναντι μη κρίσιμων περιοχών ακμών

Γιατί τα μικρά τσιπ μπορούν να έχουν σημασία

Μια κατεστραμμένη άκρη μπορεί να γίνει σημείο συγκέντρωσης στρες.

Κατά τη διάρκεια της επακόλουθης θερμικής ή μηχανικής φόρτισης, μια υπάρχουσα ρωγμή μπορεί να επεκταθεί περαιτέρω μέσα στη γκοφρέτα.

Ο κίνδυνος γίνεται ιδιαίτερα σημαντικός όταν:

• Επίταση υψηλής θερμοκρασίας
• Ταχεία θερμική επεξεργασία
• Αραίωμα γκοφρέτας
• Κοψίματα σε κύβους
• Συγκόλληση γκοφρέτας
• Αυτοματοποιημένος χειρισμός υψηλής ταχύτητας

Ως εκ τούτου, η ασφαλέστερη προσέγγιση είναι η αξιολόγηση τόσο του ορατού τσιπ όσο και της πιθανότητας σχετικής μικρορωγμής.

4. Υποεπιφανειακή ζημιά γύρω από το SiC Edge

Ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα ποιότητας είναι η υποεπιφανειακή ζημιά ή ο SSD.

Μια άκρη γκοφρέτας μπορεί να φαίνεται λεία υπό κανονική οπτική επιθεώρηση, ενώ το κατεστραμμένο υλικό παραμένει κάτω από την επιφάνεια.

Η έρευνα για τη μηχανική κατεργασία SiC έχει δείξει ότι η λείανση μπορεί να προκαλέσει τρόπους ζημιάς, συμπεριλαμβανομένων των κοιλοτήτων κοπής και των πλευρικών ή μεσαίων ρωγμών κάτω από την επιφάνεια. Έρευνα για το 4H-SiC έχει επίσης δείξει ότι η λείανση και η στίλβωση μπορούν να αφήσουν ζημιά στο υπόγειο νανοκλίμακα που δεν αντιπροσωπεύεται πλήρως από τις συνηθισμένες μετρήσεις τραχύτητας της επιφάνειας.

Οι πιθανές μορφές SSD περιλαμβάνουν:

• Μικρορωγμές
• Υπολειμματική μηχανική καταπόνηση
• Ζημιά κρυσταλλικού πλέγματος
• Εξαρθρήματα
• Τοπικές σπασμένες περιοχές

Τι προκαλεί το SSD;

Οι σημαντικές μεταβλητές περιλαμβάνουν:

• Μέγεθος άμμου τροχού λείανσης
• Ρυθμός τροφοδοσίας
• Πίεση λείανσης
• Ταχύτητα τροχού
• Βάθος αφαίρεσης υλικού
• Συνθήκες ψύξης
• Διαδικασία γυαλίσματος
• Βάθος αφαίρεσης CMP

Η πιο χονδροειδής ή πιο επιθετική μηχανική επεξεργασία δημιουργεί γενικά ένα βαθύτερο στρώμα ζημιάς που πρέπει στη συνέχεια να αφαιρεθεί ή να μειωθεί.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια εμφάνιση που μοιάζει με καθρέφτη από μόνη της δεν μπορεί να αποδείξει ότι η άκρη της γκοφρέτας έχει εξαιρετική μηχανική ακεραιότητα.

5. Ποιότητα ακμών και επιταξιακή επεξεργασία

Η ποιότητα των άκρων γίνεται ιδιαίτερα σημαντική όταν ένα υπόστρωμα SiC χρησιμοποιείται για ομοεπιταξιακή ανάπτυξη.

Η κακή γεωμετρία των άκρων μπορεί να συμβάλει σε επιπλοκές της διαδικασίας κοντά στην περίμετρο της γκοφρέτας, όπως:

• Κορώνα άκρης
• Τοπική επιταξιακή διακύμανση πάχους
• Σχηματισμός σωματιδίων
• Μη ομοιόμορφα αποτελέσματα ροής αερίου
• Διάδοση ελαττώματος ακμών

Ο κατασκευαστής της συσκευής ενδέχεται να αποκλείσει σκόπιμα μέρος της περιμέτρου της πλακέτας από την χρησιμοποιήσιμη περιοχή της συσκευής, αλλά η υπερβολική ζημιά στα άκρα μπορεί να επεκταθεί πέρα ​​από την προγραμματισμένη ζώνη αποκλεισμού.

Για ένα υπόστρωμα SiC έτοιμο για επιταξία, το RFQ θα πρέπει επομένως να εξετάσει τη σχέση μεταξύ:

φυσική λοξότμηση → αποκλεισμός άκρων → χρησιμοποιήσιμη περιοχή → επιταξιακός αποκλεισμός → απόδοση συσκευής

αντί να αντιμετωπίζουμε αυτά τα στοιχεία ανεξάρτητα.

6. Εισερχόμενη επιθεώρηση για γκοφρέτες SiC 200 mm

Για υποστρώματα SiC 200 mm υψηλής αξίας, η εισερχόμενη επιθεώρηση θα πρέπει να χρησιμοποιεί μια δομημένη ακολουθία.

Βήμα 1: Επιθεώρηση συσκευασίας

Πριν ανοίξετε το δοχείο γκοφρέτας, επιθεωρήστε:

• Κατάσταση κιβωτίου αποστολής
• Σημάδια κρούσης ή κρούσης
• Προστασία από την υγρασία
• Κατάσταση κασέτας ή κουτιού γκοφρέτας
• Κίνηση γκοφρέτας μέσα στον φορέα

Αυτό βοηθά στη διάκριση της ζημιάς κατά τη μεταφορά από τα κατασκευαστικά ελαττώματα.

Βήμα 2: Αναγνώριση γκοφρέτας

Επιβεβαιώνω:

• Διάμετρος
• Πάχος
• Τύπος αγωγιμότητας
• Προσανατολισμός κρυστάλλου
• Γωνία εκτός άξονα
• Si-face / C-face
• Αριθμός παρτίδας
• Ταυτότητα γκοφρέτας

Η ιχνηλασιμότητα καθίσταται ιδιαίτερα σημαντική όταν εντοπίζονται επανειλημμένα ζημιές στην άκρη στην ίδια παρτίδα παραγωγής.

Βήμα 3: Οπτική επιθεώρηση άκρων

Επιθεωρήστε την πλήρη περιφέρεια για:

• Τσιπς
• Ρωγμές
• Γρατσουνιές
• Λεκέδες
• Υπολείμματα
• Σωματίδια ακμών
• Ανώμαλη γεωμετρία λοξοτομής

Οι συνθήκες επιθεώρησης πρέπει να είναι τυποποιημένες.

Βήμα 4: Επιθεώρηση μεγεθυμένης ακμής

Η οπτική μεγέθυνση μπορεί να χρησιμοποιηθεί όπου πρέπει να εντοπιστούν μικρότερα ελαττώματα.

Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί σε:

• Όρια τσιπ
• Ακτινικές ρωγμές
• Περιοχή εγκοπής
• Μετάβαση σε μπροστινή λοξότμηση
• Μετάβαση σε λοξότμηση

Η περιοχή της εγκοπής αξίζει ιδιαίτερης προσοχής επειδή η τοπική γεωμετρία είναι διαφορετική από την κυκλική περίμετρο της γκοφρέτας.

Βήμα 5: Μέτρηση προφίλ άκρων

Όπου απαιτείται, μετρήστε:

• Γεωμετρία λοξοτομής
• Περίγραμμα άκρων
• Συμμετρία άκρων
• Κλείσιμο άκρων
• Γεωμετρία μετάβασης

Το SEMI M73 παρέχει μια μεθοδολογία για την εξαγωγή χαρακτηριστικών από μετρημένα προφίλ ακμών πλακιδίων, αντανακλώντας την αυξανόμενη σημασία του ποσοτικού ελέγχου του σχήματος της ακμής στην προηγμένη επεξεργασία πλακιδίων.

Βήμα 6: Επιθεώρηση γεωμετρίας

Η έκθεση επιθεώρησης θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνει τις συμφωνημένες παραμέτρους γεωμετρίας πλακιδίων, όπως:

• Πάχος
• TTV
• Τόξο
• Στημόνι
• Παγκόσμια επιπεδότητα
• Επιπεδότητα κοντά στις άκρες

Η γεωμετρία του εγγύς άκρου δεν θα πρέπει να θεωρείται αυτόματα ότι συμπεριφέρεται πανομοιότυπα με την κεντρική περιοχή πλακιδίων.

Βήμα 7: Επιθεώρηση επιφάνειας και σωματιδίων

Τέλος, επιθεωρήστε τη σχέση μεταξύ της λοξότμησης και της γυαλισμένης επιφάνειας γκοφρέτας.

Ελέγξτε για:

• Σωματίδια που απελευθερώνονται από ζημιά στις άκρες
• Υπολείμματα γυαλίσματος
• Μόλυνση άκρων
• Γρατσουνιές που εισέρχονται στην ενεργή περιοχή
• Επιφανειακά ελαττώματα που προέρχονται κοντά στην άκρη

7. Προτεινόμενα είδη RFQ για γκοφρέτες SiC 200 mm

Ένα πρακτικό RFQ μπορεί να περιέχει τα ακόλουθα στοιχεία:

Οι ακριβείς τιμές αποδοχής θα πρέπει να συμφωνούνται μεταξύ προμηθευτή και πελάτη, επειδή οι διαδικασίες της συσκευής και τα συστήματα μετρολογίας διαφέρουν.

8. Ερωτήσεις που πρέπει να κάνετε σε έναν προμηθευτή γκοφρέτας SiC

Πριν αγοράσουν υποστρώματα 200 mm, οι αγοραστές μπορούν να ρωτήσουν:

1. Ποια γεωμετρία λοξοτομής χρησιμοποιείται για τη γκοφρέτα 200 mm;
2. Μπορείτε να παράσχετε ένα σχέδιο προφίλ άκρων;
3. Τι εξαίρεση άκρων χρησιμοποιείται για την επιθεώρηση TTV και επιφανειών;
4. Πώς μετράται η κοπή άκρων;
5. Περιλαμβάνονται οι ακτινικές ρωγμές ακμών στα κριτήρια απόρριψης;
6. Ποια μεγέθυνση επιθεώρησης χρησιμοποιείται;
7. Η εγκοπή ελέγχεται χωριστά;
8. Μπορούν να παρασχεθούν δεδομένα γεωμετρίας κοντά στην άκρη;
9. Παρέχεται έκθεση επιθεώρησης για κάθε παρτίδα;
10. Μπορούν να υποστηριχθούν προσαρμοσμένες προδιαγραφές άκρων;

Αυτές οι ερωτήσεις είναι συχνά πιο χρήσιμες από το να ζητάτε απλώς μια γενική γκοφρέτα "πρώτης ποιότητας".

Σύναψη

Καθώς η κατασκευή SiC προχωρά προς την παραγωγή 200 mm, η ποιότητα των άκρων της γκοφρέτας γίνεται σημαντικό μέρος της πιστοποίησης του υποστρώματος.

Η κεντρική γυαλισμένη επιφάνεια μπορεί να τραβήξει το μεγαλύτερο μέρος της προσοχής, αλλά η γεωμετρία λοξότμησης, ο αποκλεισμός άκρων, το θρυμματισμό και η κρυφή υποεπιφανειακή ζημιά μπορούν να επηρεάσουν την αξιοπιστία χειρισμού, την επιταξιακή επεξεργασία, τον έλεγχο μόλυνσης και τη χρησιμοποιήσιμη περιοχή γκοφρέτας.

Για τις ομάδες προμηθειών, το κλειδί είναι να αντικατασταθούν οι ασαφείς απαιτήσεις όπως η "καλή ποιότητα αιχμής" με μετρήσιμες προδιαγραφές.

Ως εκ τούτου, μια πλήρης RFQ γκοφρέτας SiC 200 mm θα πρέπει να ορίζει:

γεωμετρία λοξοτομής + εξαίρεση άκρων + κριτήρια κοπής + αποδοχή ρωγμών + μέθοδος επιθεώρησης + γεωμετρία πλακιδίων + απαιτήσεις αναφοράς.

Οι σαφείς προδιαγραφές των άκρων διευκολύνουν τόσο τον προμηθευτή γκοφρέτας όσο και τον κατασκευαστή της συσκευής να καθιερώσουν συνεπή κριτήρια εισερχόμενης επιθεώρησης και να μειώσουν τις διαφορές κατά την πιστοποίηση της παραγωγής.

FAQ

Τι είναι ο αποκλεισμός άκρων σε μια γκοφρέτα SiC;

Η εξαίρεση άκρων είναι η περιφερειακή περιοχή μεταξύ της άκρης του πλακιδίου και του ορίου της περιοχής που χρησιμοποιείται για συγκεκριμένες μετρήσεις ή αξιολόγηση ποιότητας. Θα πρέπει να ορίζεται σαφώς όταν προσδιορίζεται η επιπεδότητα, τα ελαττώματα, τα σωματίδια ή η επιταξιακή ομοιομορφία.

Γιατί είναι σημαντική η γεωμετρία λοξότμησης για γκοφρέτες SiC 200 mm;

Μια σωστά ελεγχόμενη λοξότμηση μειώνει τη συγκέντρωση της πίεσης στην αιχμηρή άκρη και συμβάλλει στον περιορισμό της κοπής κατά το χειρισμό. Μπορεί επίσης να επηρεάσει τη συμπεριφορά επεξεργασίας κοντά στην άκρη κατά την επιταξία, την επίστρωση, τον καθαρισμό και τη λιθογραφία.

Μπορεί μια γκοφρέτα SiC να περάσει την οπτική επιθεώρηση αλλά εξακολουθεί να περιέχει ζημιά στην άκρη;

Ναί. Μικρορωγμές και υποεπιφανειακές ζημιές μπορεί να παραμείνουν κάτω από μια οπτικά λεία επιφάνεια. Για απαιτητικές εφαρμογές, ενδέχεται να απαιτούνται μεγεθυμένη επιθεώρηση και κατάλληλοι έλεγχοι διαδικασίας ή μετρολογίας.