Argonics 提供的技術文章

用于微電子和光伏行業的晶圓制造涉及許多關鍵過程。其中第一個是將通常由硬而脆的硅組成的錠或晶體精密切割成適合硅芯片加工的尺寸均勻的晶片。

在生產環境中，這種切割通常由多線鋸執行，該多線鋸由帶狀結構中精確且均勻間隔的金剛石涂層線組成。硅材料的錠或晶體的切割是一次完成，產生幾十甚至幾百個晶片。

為了達到理想的線間距，以及保持理想的線張力，使用了精密制造的滾輪。這包括較小的“張緊器”滾輪以及帶有機加工槽口的較大滾輪，可將金剛石涂層線固定到位。

由于晶圓切割過程的準確性取決于滾輪的耐用性和一致性，因此缺乏材料強度或精確幾何/尺寸的那些可能會過早失效。這可能導致代價高昂的計劃外停機、材料浪費以及后續操作的潛在延遲。

幸運的是，可以使用高性能滾輪，這些滾輪采用獨特、更耐用的氨基甲酸乙酯配方，并且可以加工以滿足高公差要求，并在零件之間保持一致性，以確保理想的多線切割。

聚氨酯滾輪當今使用的大多數線切割滾輪由聚氨酯（聚氨酯的簡稱）組成。較短的滾筒通常同時切割多達 30 個晶圓，由高性能、鑄造和機加工的聚氨酯制成。較長的滾筒通常可以切割多達 300 個晶圓，通常涂有具有相似特性的聚氨酯套管。

“聚氨酯是長線切割輥和短線切割輥的首選材料，”美國最大的耐磨聚氨酯產品生產商之一 Argonics 的技術銷售工程師 Greg Cappaert 說。“鑄造聚氨酯是一種堅韌、耐磨的彈性材料，它結合了高科技塑料、金屬和陶瓷的許多性能優勢以及橡膠部件的彈性和柔韌性。”

由于聚氨酯的特性可以在廣泛的硬度、彈性、彈簧剛度和動態特性范圍內進行調整，它的多功能性為困難的設計挑戰提供了定制解決方案。

“聚氨酯，即使在相對少量的生產中，也可以進行調整和定制，以優先考慮設計工程師需要的物理特性，”Cappaert 說。

聚氨酯的特性對于使用多線鋸切割薄至 80 至 100 微米的晶圓的大批量生產操作至關重要。晶圓厚度或輪廓的任何偏差都會導致切割操作停止，除非手頭有備用滾輪，否則會造成嚴重的生產延誤。

Cappaert 補充說，晶圓線切割設備上使用的聚氨酯滾輪本質上是“消耗品”。較短的滾筒，也稱為張緊器或皮帶輪，每年更換幾次。具有聚氨酯襯里的較長滾筒每年必須重新涂覆多達 40 至 50 次。

Cappaert 說，由于氨基甲酸乙酯配方、鑄造或加工方面的缺陷，軋輥的大部分周轉率是由于軋輥過早脫離規格造成的。

由于聚氨酯是一種工程材料，因此可以通過調整配方以滿足應用的特定要求以及對單個零件進行嚴格的測試和嚴格的質量控制來克服許多問題。他還指出，聚氨酯滾輪可以設計為在干濕操作中都提供極高的精度，例如加工公差為 ±0.004 英寸（±0.10 毫米）。

Cappaert 將鑄造聚氨酯滾輪的生產描述為復雜且高度敏感。出于這個原因，Argonics 單獨鑄造、加工和檢查每一個。當較大的聚氨酯涂層輥接近磨損極限時，必須使用相同類型的嚴格程序將其剝離并重新涂層。

雖然特定的客戶配方和設計信息被認為是專有的，但 Cappaert 表示，這些方法可以改善晶圓翹曲、切割一致性和厚度變化，同時還可以延長滾筒的使用壽命。

許多精密線切割設備的供應商和用戶可能涉及的另一個困難是供應鏈問題。根據手頭的庫存，不及時交付的聚氨酯滾輪（可能是由于過早的故障）可能會導致晶圓切割停止，從而導致生產線其余部分的延誤代價高昂。Cappaert 建議與愿意幫助解決此類代價高昂的延誤的制造商合作，例如 Argonics。

審核編輯 黃昊宇