سلیکون کاربائیڈ (SiC) سبسٹریٹس کو پاور ڈیوائسز، RF ڈیوائسز، اور پتہ لگانے والے آلات کی تیاری کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جو زیادہ درجہ حرارت، ہائی وولٹیجز اور تابکاری کا مقابلہ کرتے ہیں۔ یہ کنزیومر الیکٹرانکس، نئی انرجی گاڑیاں، ریل ٹرانسپورٹیشن، اور دیگر شعبوں میں وسیع ایپلی کیشنز تلاش کریں گے، جو وسیع ایپلی کیشن کے امکانات اور اہم اسٹریٹجک اہمیت کی پیشکش کرتے ہیں۔ سنگل-کرسٹل SiC ویفرز کے لیے مینوفیکچرنگ کے عمل میں بنیادی طور پر پنڈ کھینچنا، پنڈ سلائسنگ، اور عمل کے دیگر مراحل شامل ہیں، جس کا مقصد ایک خاص موٹائی کے اعلی-معیاری SiC ویفرز حاصل کرنا ہے۔
تاہم، SiC کی انتہائی سختی، ٹوٹ پھوٹ، اور اچھی کیمیائی استحکام اس پر کارروائی کرنا مشکل بناتی ہے۔ نتیجتاً، SiC کٹنگ ٹیکنالوجی ایک موجودہ ریسرچ ہاٹ سپاٹ بن گئی ہے۔ فی الحال، سنگل-کرسٹل SiC ویفرز کے کاٹنے کے اہم طریقوں میں ڈائمنڈ سرکلر آرا بلیڈ کٹنگ، وائر الیکٹریکل ڈسچارج مشیننگ (WEDM)، وائر آری کٹنگ، لیزر تھرمل اسٹریس-کنٹرولڈ فریکچر کٹنگ (لیزر تھرمل کریکنگ) اور لیزر اسٹیلتھ ڈائسنگ شامل ہیں۔
بلیڈ ڈائسنگ (آر کٹنگ)
بلیڈ ڈائسنگ ویفرز کو کاٹنے کے لیے ایک اعلی-پریسیئن ڈائسنگ آر کا استعمال کرتی ہے۔ نمونہ ایک نیلی فلم سے منسلک ہے، اور ایک تیز رفتار- گھومنے والا ڈائمنڈ ٹول SiC نمونے کے خلاف پیستا ہے۔ مکینیکل تناؤ مواد میں ٹوٹنے والے فریکچر کو اکساتا ہے، علیحدگی حاصل کرتا ہے۔ کاٹنے کے دوران، ٹول بہت تیز رفتاری سے گھومتا ہے (عام طور پر 30,000–50,000 rpm) ایک محوری فیڈ پریشر کے ساتھ۔ یہ ٹول عام طور پر ڈائمنڈ گرٹس اور بانڈ میٹرکس پر مشتمل ہوتا ہے، جس کی سطح مائکرون سائز کے ہیرے کے ذرات سے ڈھکی ہوتی ہے۔ یہ ذرات SiC سطح کے ساتھ رابطے پر انتہائی زیادہ مقامی تناؤ پیدا کرتے ہیں، جس سے مواد کے اندر مائیکرو کریکس پیدا ہوتے ہیں۔ جیسا کہ ٹول آگے بڑھتا ہے، یہ مائکرو کریکس مخصوص کرسٹل طیاروں کے ساتھ پھیلتے ہیں اور آپس میں جڑ جاتے ہیں، بالآخر میکروسکوپک فریکچر بنتے ہیں جو کٹ کو مکمل کرتے ہیں۔ کٹنگ کا معیار بہت سے عوامل سے متاثر ہوتا ہے: آلے کی گردش کی رفتار، فیڈ کی شرح، اور کولنٹ کا استعمال، سبھی ڈائسنگ کے نتیجے کو نمایاں طور پر متاثر کرتے ہیں۔
واٹر جیٹ کٹنگ
واٹر جیٹ کٹنگ ہائی پریشر واٹر جیٹ پر مبنی پروسیسنگ کا طریقہ ہے۔ پانی کو انتہائی اونچی سطح پر دبایا جاتا ہے اور ایک چھوٹے سے سوراخ والی نوزل سے گزر کر ایک تیز رفتار جیٹ بناتا ہے، جو پھر مواد کو کاٹ دیتا ہے۔ اس تکنیک کو خالص واٹر جیٹ کاٹنے اور کھرچنے والے واٹر جیٹ کاٹنے میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ کھرچنے والی واٹر جیٹ کٹنگ پانی کے جیٹ میں کھرچنے والے ذرات (مثلاً گارنیٹ یا ایلومینیم آکسائیڈ) کو مکس کرتی ہے، جس سے سخت مواد کو مشین بنانے کی صلاحیت میں بہت اضافہ ہوتا ہے۔
واٹر جیٹ کٹنگ قابل ذکر فوائد پیش کرتی ہے: اس کی سرد پروسیسنگ نوعیت گرمی سے متاثرہ علاقوں سے بچتی ہے، جو اسے گرمی سے حساس مواد کے لیے موزوں بناتی ہے۔ یہ پیچیدہ جیومیٹریوں کو کاٹنے کے لیے اعلی لچک فراہم کرتا ہے۔ اور یہ کم شور کے ساتھ آلودگی سے پاک ہے۔ تاہم، واٹر جیٹ کٹنگ کی بھی حدود ہیں: نسبتاً سست کاٹنے کی رفتار، اعلیٰ ابتدائی سازوسامان کی سرمایہ کاری، الٹرا ہارڈ میٹریل جیسے ایس آئی سی کی مشینی کرتے وقت محدود کارکردگی، اور ٹوٹنے والی کریکنگ کا رجحان۔
واٹر جیٹ گائیڈڈ لیزر کٹنگ
واٹر جیٹ گائیڈڈ لیزر کٹنگ کا اصول یہ ہے کہ واٹر جیٹ کو لیزر بیم کے لیے ٹرانسمیشن میڈیم کے طور پر استعمال کیا جائے۔ پانی کے جیٹ کو مادی سطح پر کھڑا کیا جاتا ہے۔ جب لیزر بیم کو واٹر جیٹ کے اندر منتقل کیا جاتا ہے تو، ایئر جیٹ انٹرفیس پر مکمل اندرونی عکاسی ہوتی ہے۔ متعدد عکاسیوں کے بعد، لیزر کی توانائی کی تقسیم گاوسین سے فلیٹ ٹاپ پروفائل میں تبدیل ہو جاتی ہے اس سے پہلے کہ یہ ورک پیس کی سطح پر کام کرے۔
واٹر جیٹ گائیڈڈ لیزر کٹنگ مؤثر طریقے سے لیزر کے تھرمل اثرات کو کم کرتی ہے۔ تاہم، اس تکنیک کے لیے مائیکرو واٹر جیٹ متعارف کرانے کی ضرورت ہے، جس سے سامان کی پیچیدگی اور لاگت میں اضافہ ہوتا ہے۔ مزید برآں، لیزر اور مائیکرو واٹر جیٹ کے درمیان مستحکم جوڑے کو حاصل کرنا مشکل ہے، جس کی وجہ سے آپریشن کا مختصر وقت، زیادہ دیکھ بھال کے اخراجات، اور چیلنجنگ آپریشن ہوتا ہے، جس سے اس کی عملیتا محدود ہوتی ہے۔ اس کی کم عملییت اور کم پروسیسنگ کی کارکردگی کو دیکھتے ہوئے، یہ طریقہ ویفر ڈائسنگ میں بڑے پیمانے پر اپنانے کا امکان نہیں ہے۔
لیزر ایبلیشن کٹنگ
لیزر ایبلیشن کٹنگ کا عملی اصول لیزر بیم کو مادی سطح پر مرکوز کرنا ہے۔ مواد لیزر توانائی کو جذب کرتا ہے، جس سے کرسٹل جالی میں ایٹموں کی زبردستی کمپن ہوتی ہے، تھرمل حرکت کو تیز کرتا ہے اور حرارت پیدا کرتا ہے۔ جب ان پٹ انرجی مواد کے خاتمے کی حد سے تجاوز کر جاتی ہے، تو مواد پگھل جاتا ہے اور بخارات بن جاتا ہے، اس طرح اسے ہٹا دیا جاتا ہے۔ فی الحال، لیزر ایبلیشن کٹنگ کے لیے اسکیننگ کی زیادہ سے زیادہ رفتار 1000 ملی میٹر فی سیکنڈ تک پہنچ سکتی ہے، جو کہ تیز رفتار پروسیسنگ کی پیشکش کرتی ہے۔ تاہم، یہ طریقہ اب بھی مواد کو ہٹانے پر انحصار کرتا ہے، جس کے لیے لیزر سے اسکین کیے گئے علاقے میں مواد کی مکمل بخارات کی ضرورت ہوتی ہے۔ ضرورت سے زیادہ ہیٹ ان پٹ اکثر گرمی سے متاثرہ علاقوں، تھرمل کریکس اور دیگر تھرمل نقصان کا باعث بنتا ہے، جس سے کٹ کوالٹی کم ہوتی ہے۔
لیزر اسٹیلتھ ڈائسنگ
لیزر اسٹیلتھ ڈائسنگ آپٹیکل فوکسنگ سسٹم کے ذریعے ایک مخصوص طول موج کی نیم شفاف لیزر بیم کو ویفر کے اندر ایک درست جگہ پر مرکوز کرنے پر مبنی ہے، جس سے ایک ترمیم شدہ پرت بنتی ہے۔ ٹیکنالوجی میں دو اہم مراحل شامل ہیں: ترمیم شدہ پرت کی تشکیل اور چپ کو الگ کرنا۔ لیزر ڈائسنگ مرحلے کے دوران، لیزر طول موج کا انتخاب مواد کی جسمانی خصوصیات کے مطابق کیا جاتا ہے۔ عمل کے پیرامیٹرز کو بہتر بنانے سے، ویفر کے اندر ایک ترمیم شدہ پرت بنائی جاتی ہے۔ ترمیم شدہ پرت کی تشکیل مائکرو کریکس کے ساتھ ہوتی ہے جو ویفر کی اگلی اور پچھلی سطحوں کی طرف پھیلی ہوتی ہے۔ ایک خاص موٹائی کے ویفرز کے لیے، لیزر فوکس کو متعدد گہرائیوں پر اسکین کرنے کے لیے ایڈجسٹ کیا جاتا ہے، جس سے ترمیم شدہ تہوں کو آپس میں جوڑنے اور ایک مکمل نیٹ ورک بنانے کی اجازت ملتی ہے۔ لیزر سے تشکیل شدہ ترمیم شدہ پرت کے بننے کے بعد، ویفر کو مکینیکل قوت کا استعمال کرتے ہوئے الگ کیا جانا چاہیے۔ عام طور پر، رولر پریسنگ یا اسٹریچنگ کا اطلاق مکمل ویفر موٹائی کے ذریعے ترمیم شدہ پرت سے مائکرو کریکس کو پھیلانے کے لیے کیا جاتا ہے، جس سے چپ کی مکمل علیحدگی حاصل ہوتی ہے۔ مکینیکل علیحدگی کے مرحلے کے دوران، ترمیم شدہ پرت کی یکسانیت اور کریک کنٹرول مواد کے چپکنے سے بچنے کے لیے اہم ہیں۔