E&R: Fortschrittliches Wafer-Dicing mit dem Monaco

Herausforderung

Die E&R Engineering Corp. mit Sitz in Kaohsiung, Taiwan, möchte eine Dicing-Maschine der nächsten Generation entwickeln, die Mikrochips mit Abmessungen von weniger als 1 Millimeter schneiden kann. Kevin Chang, Vertriebs- und Serviceleiter bei E&R, erklärt: „Da die Gesamtgröße von Logikchips immer weiter abnimmt, steigen auch die technischen Anforderungen an den Dicing-Prozess. Unsere Kunden müssen Tausende solcher Chips von einem einzigen Wafer schneiden, ohne Dicing-Rillen zu verwenden. Daher muss der Dicing-Prozess präzise und relativ schonend sein, um thermische oder physikalische Schäden an den dicht gepackten Chips zu vermeiden, da sich dies negativ auf die Ausbeute auswirken könnte. Aber auch grundlegende wirtschaftliche Faktoren bestimmen den Bedarf an hoher Produktionsgeschwindigkeit.“

Das Unternehmen wurde 1994 gegründet und liefert hochleistungsfähige Automatisierungsmaschinen für verschiedene Branchen, darunter Halbleiter, LED, passive Bauelemente und medizinische Geräte. Mit einem Servicezentrum in den USA und mehreren Niederlassungen in Südostasien hat sich das Unternehmen zu einem erfolgreichen globalen Anbieter dieser High-End-Maschinen entwickelt, von denen viele mit Lasertechnik arbeiten. (Zu den weiteren Technologien in ihrem Produktportfolio gehören die Plasmabehandlung sowie mechanische Stanzmaschinen.) 

Ihre ersten Laser wurden für die Markierung eingesetzt, doch die heute hergestellten Laser eignen sich für eine Vielzahl von Mikrobearbeitungsanwendungen wie Bohren, Schneiden, Ritzen und Fräsen. Zu diesen Maschinen gehören zahlreiche Coherent sowie PowerLine Lasermarkierungs-Subsysteme, mit Wellenlängen von UV bis IR und Impulsdauern von Nanosekunden bis Femtosekunden. 

Lösung

Chang sagte, dass das Schneiden von Wafern aus mehreren Materialien aufgrund der unterschiedlichen Materialien und der Gesamtdicke in der Regel ein zweistufiger Prozess sei. Er fügte hinzu: „Der entscheidende erste Schritt besteht darin, das Metall (Kupfer) auf der Rückseite des Wafers mit einem bestimmten Lasertyp sauber zu durchschneiden. Ein Hauptproblem bei diesem Schritt ist die Wärmeeinflusszone (HAZ).“ Er erklärte, dass nach dem Schneiden in einem zweiten Schritt der größte Teil des Wafers von der Vorderseite her abgeschnitten werde. „In diesem Zusammenhang sind Diamantsägeblätter seit jeher das Standardwerkzeug, doch für die Herstellung kleinerer Chips sind in der Regel weitere Verfahren wie das Plasma-In-Saw-Cutting erforderlich.“

Die Wärmeeinflusszone (HAZ) ist der Bereich, der an den Laserschnitt oder die Laserschneidkante angrenzt und in dem das Material in irgendeiner Weise thermisch verändert wird (z. B. durch Schmelzen, Verformung oder Verbrennen). Beim Schneiden von Logikchips besteht das Hauptrisiko darin, dass jede HAZ die Schaltkreise beschädigen und deren Funktion beeinträchtigen kann. Glücklicherweise lässt sich die HAZ durch die Verwendung kürzerer Laserpulse auf ein Minimum reduzieren. In diesem Fall wird der Großteil der Laserpulsenergie durch das abgetragene Material abgeführt, anstatt in das umgebende Substrat zu fließen.

Daher steht E&R vor der großen Frage, welche Art von Laser für die Bearbeitung der neuesten Miniaturchips eingesetzt werden soll. In der Vergangenheit mussten Maschinenhersteller sich entscheiden, ob sie Laser mit hohem Durchsatz (z. B. Infrarot- oder grüne Nanosekunden-Faserlaser) oder Laser mit extrem geringer Wärmeeinflusszone (HAZ) (z. B. Ultrakurzpulslaser (USP)) einsetzen wollten. Während USP-Laser mit Pikosekunden-Pulsdauer früher für diese Anwendung gut geeignet waren, erfordert die Verkleinerung der Chips eine noch geringere HAZ, was den Einsatz von Femtosekundenlasern notwendig macht.

Bis vor kurzem wiesen Femtosekundenlaser bei solchen Anwendungen jedoch drei Einschränkungen auf: Sie konnten nur mit begrenzter Leistung betrieben werden, ihre Zuverlässigkeit und Lebensdauer waren fraglich, und die Kosten pro Watt waren zu hoch. Monaco Coherent Monaco Coherent löst diese Probleme jedoch erfolgreich Monaco skalierbarer Faseroptik-Technologie, die eine Leistung von bis zu 60 Watt in einem kompakten und robusten Gehäuse ermöglicht. Chang erklärte, dass E&R nach sorgfältiger Prüfung beschlossen habe, für seine Wafer-Dicing-Maschinen der nächsten Generation (wie beispielsweise die WB-300FGS) Monaco mit 20 W oder 30 W einzusetzen. 

Ergebnisse

Chang erklärte, dass E&R – und vor allem deren Kunden – mitCoherent ProduktionCoherent Monaco Coherent Monaco . Er wies darauf hin, dass ihre WB-300FGS-Maschinen die Galvanometer-Scantechnik nutzen, um die Laserschneidgeschwindigkeit zu maximieren. Da Monaco (bis zu 50 MHz) Monaco , können sie diese Eigenschaften voll ausschöpfen, sodass das Werkzeug eine Durchlaufgeschwindigkeit von bis zu 5 m/s erreicht. Wichtig ist, dass diese Maschinen zudem eine sehr hohe Präzision (3 µm) aufweisen, sodass Anwender High-End-Wafer bearbeiten und gleichzeitig sehr schmale Schnittspuren erzielen können.

Chang 认为短脉冲宽度和卓越的光束质量是两个最关键的参数。 由于这些特性，新的 E&R 机器可以轻松提供宽度 <30 微米的单通划片和 30-60 微米范围的多通划片。

Er fasste zusammen: „Bei der Mikrobearbeitung hochwertiger Wafer bieten wir innovative, leistungsstarke und qualitativ hochwertige Maschinen an und genießen einen hart erarbeiteten Ruf. Monaco hat Monaco in all diesen Bereichen seinen Beitrag geleistet.“

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