Mit der kontinuierlichen Entwicklung von GaN-Geräten, optoelektronischen Geräten und Halbleitersubstratanwendungen bewegen sich Saphirsubstrate schnell in Richtung größerer Größen, höherer Materialauslastung und größerer Konsistenz. Wenn die Ausbeute vergleichbar bleibt, können größere Saphirkristalle die Materialausnutzung verbessern und die Gesamtkosteneffizienz der nachgelagerten Geräteherstellung steigern.

Heute verlagert sich die Industrie allmählich von traditionellen Substraten in kleiner Größe hin zu größeren Spezifikationen wie 8-Zoll - und 12-Zoll-Wafern, wodurch die Verarbeitungsfähigkeit für Saphirsubstrate in großer Größe zu einer wichtigen technischen Reserve für Materialhersteller und Substratverarbeitungsunternehmen wird.

Die Aufwertung der Substratgröße ist jedoch nicht einfach eine Frage der “Erweiterung des Kristalls” Bei 12-Zoll-Saphirbarren erhöhen die hohe Härte, die starke Sprödigkeit und die großen Abmessungen des Materials die Schwierigkeit der Spannungskontrolle, der Schadensbegrenzung und der Verformungskontrolle während des Schneidens erheblich Von unregelmäßigen Barren bis hin zu Standard-Substratwafern muss die Front-End-Verarbeitung durch Barrenzuschnitt, zylindrische Formgebung und Mehrdrahtschneiden erfolgen Jeder Prozess wirkt sich direkt auf die Endausbeute sowie auf die Kosten des anschließenden Schleifens und Polierens aus.

In der Zuschneidestufe müssen sowohl die Schneideffizienz als auch die Rohlingsintegrität berücksichtigt werden, um Kantenabsplitterung und Materialverschwendung zu vermeiden In der Formstufe müssen Rundheit, Koaxialität und Kantenqualität kontrolliert werden, um eine stabile geometrische Referenz für das anschließende Schneiden herzustellen. Im Schneidstadium werden Dickenkonsistenz, TTV, Verzug und Oberflächenerscheinung direkt bestimmt. Bei großformatigen Spezifikationen wie 12-Zoll-Saphir reicht es nicht mehr aus, das Material einfach zu schneiden Die eigentliche Prozessherausforderung besteht darin, ein stabiles, genaues, schadarmes und hochkonsistentes Schneiden über die Zeit zu erreichen.

Donghe-Lösung: Koordinierter Schleifendraht, Einzeldraht und Mehrdrahtschneiden für die Front-End-Verarbeitung

Um die Herausforderung der Effizienz, Präzision und Konsistenz bei der Verarbeitung von 12-Zoll-Saphirsubstraten zu bewältigen, bietet Donghe Technology eine vollständige Diamantdraht-Schneidlösung, die die Front-End-Prozesse abdeckt. Die Lösung folgt dem Prozess des “Anbauens von ”Zylinder-Sägen“Multiwire-Slicing” mit Schleifendraht-Schneidmaschinen, hin- und hergehenden Einzeil-Schneidmaschinen und Mehrdraht-Schneidmaschinen, die jeweils für die Verbindung jeder Verarbeitungsstufe konfiguriert sind.

Im Vergleich zu einem Einzelgeräteverarbeitungsmodell legt Donghe Technology größeren Wert auf eine koordinierte Linienintegration Die Schleifendrahtschneidemaschine wird für effizientes Barrenschneiden verwendet, wodurch die Schneideffizienz von Barren in großer Größe verbessert wird Die hin- und hergehende Einzeldrahtschneidemaschine wird für hochpräzise zylindrische Formen verwendet und stellt eine stabile geometrische Referenz für das anschließende Schneiden her. Die Mehrdrahtschneidemaschine wird für das Schneiden von Chargenwafern verwendet, um Dickenkonsistenz, Oberflächenqualität und Verarbeitungsstabilität sicherzustellen.

Schritt 1 Zuschnitt vergessen: Effizientes Materialschneiden mit Schleifendrahtschneidemaschine

Für 12-Zoll-Saphirbarren, die groß, hochhärtig und schwer zu schneiden sind, verwendet Donghe Technology eine Diamantdrahtschneidemaschine mit horizontaler Schleife für effizientes Zuschneiden. Dieses Verfahren wird hauptsächlich zum Entfernen fehlerhafter Kopf- und Schwanzabschnitte des Barrens, zur vollständigen Barrensegmentierung und zur Bereitstellung einer stabilen Blindbasis für das anschließende Formen und Schneiden verwendet.

Im Vergleich zum herkömmlichen hin- und hergehenden Einzeldrahtschneiden bietet das Schleifendrahtschneiden die Vorteile eines größeren Drahtdurchmessers, einer höheren Drahtgeschwindigkeit und einer höheren Schneideffizienz, wodurch es sich besser für das schnelle Zuschneiden großer Saphirbarren eignet. Laut den verifizierten Daten von Donghe kann die Drahtgeschwindigkeit beim Zuschneiden von 12-Zoll-Saphirbarren 3.000 m/min erreichen, bei einer Bearbeitungszeit von etwa 150 Minuten Im Vergleich zu den etwa 400 Minuten Bearbeitungszeit der hin- und hergehenden Einzeldrahtlösung kann dies den Bearbeitungszyklus am vorderen Ende erheblich verkürzen.

Schritt 2: Zylindrisches Formen, Etablieren einer hochpräzisen Referenz mit reziprokem Einzeldrahtschneiden

Nach dem Barrenzuschnitt bestimmt die zylindrische Formgebung den geometrischen Bezug für das anschließende Mehrdrahtschneiden, weist der Saphirbarren eine unzureichende Rundheit oder instabile Koaxialität auf, erhöht er nicht nur den Druck späterer Mahlvorgänge sondern wirkt sich auch auf die Kraftgleichmäßigkeit und Chargenstabilität beim Schneiden aus.

Die hin- und hergehende Einzeldiamantdraht-Schneidemaschine von Donghe Technology verfügt über hochpräzises Einzeldrahtschneiden, große Drahtspeicherkapazität und Feinspannungskontrolle. Sie kann die Entfernung von Saphirbarren, zylindrisches Schneiden, Rundheitskontrolle und kontinuierliche Verarbeitung erreichen. Bei der Formgebung von -370 × 150 mm Saphirbarren kann die hin- und hergehende Einzeldrahtlösung von Donghe die Rundheitstoleranz innerhalb von 0,1 mm steuern. Gleichzeitig werden die Drahtkosten im Vergleich zum Schleifendrahtschneiden erheblich gesenkt, wodurch ein stabileres und wirtschaftlicheres zylindrisches Barrenfundament für das anschließende 12-Zoll-Mehrdraht-Schneiden entsteht.

Schritt 3: Multi-Wire-Slicing-Verarbeitung mit festem Chargen für 12-Zoll-Substrate

Der Endwert von 12-Zoll-Saphirsubstraten hängt weitgehend vom Mehrdraht-Schneideprozess ab. Diese Stufe muss nicht nur die Schneideffizienz gewährleisten, sondern auch die Dickenkonsistenz, TTV, Verzug, Oberflächenqualität und Chargenausbeute steuern.

Die Mehrdrahtschneidemaschine von Donghe Technology basiert auf einem stabilen Drahtbahnsystem, Hochgeschwindigkeitsdrahtverarbeitung und kontinuierlicher Schneidleistung, um ein hochkonsistentes Schneiden von 12-Zoll-Saphirbarren zu erreichen. Laut Donghes verifizierten Daten beträgt die Verarbeitungszeit für 305-Saphirscheiben 18 Stunden, mit einer Dicktoleranz von 1,25 +0,025 mm, einer TTV-Variation mit gleichem Wafer von 0,017 mm und einer Verformung von 40 µm. Die Anforderungen an das Wafer-Aussehen ohne sichtbare Drahtspuren oder ungleichmäßiges Oberflächengefühl, ohne Kantenabsplittern und ohne Rissierung der großen Saphirgröße zeigen diese Ergebnisse.

Von der Geräteauswahl bis zur Prozesseinführung, Unterstützung der Modernisierung des 12-Zoll-Saphirschneidens

Durch die kombinierte Abstimmung von Ausrüstung und Prozesstechnologie bietet Donghe Technology eine systematische Lösung für die 12-Zoll-Saphirsubstratverarbeitung und verbessert den Prozess von “kürzbar”auf “stabiles, genaues und effizientes Schneiden”. Vom Barrenanbau und der zylindrischen Formgebung bis hin zum 12-Zoll-Mehrdrahtschneiden bilden die Schleifendrahtschneidemaschine, die hin- und hergehende Einzeileitungsschneidemaschine und die Mehrdrahtschneidemaschine ein komplettes Produktportfolio und bieten effizientere, stabilere und industrialisierte Front-End-Schneidunterstützung für große Saphirsubstrate Verarbeitung.

Für Materialhersteller, Substratverarbeitungsunternehmen und Forschungseinrichtungen, die 8-Zoll- und 12-Zoll-Saphirsubstrate planen oder erweitern, kann Donghe Technology nicht nur Unterstützung bei der Geräteauswahl bieten, sondern auch Testschnittverifizierung, Prozessoptimierung, Geräteanpassung und Inbetriebnahme Schulung und kontinuierlicher technischer Support basierend auf den Materialeigenschaften, Verarbeitungszielen und Produktionslinienanforderungen jedes Kunden.

Von Einzelmaschinengeräten bis hin zur integrierten Linienkoordination und von der Prozessüberprüfung bis zur Chargeneinführung ist Donghe Technology bestrebt, mit mehr Saphirsubstratunternehmen zusammenzuarbeiten, um die Verarbeitungsverbesserung großer harter und spröder Materialien zu fördern und so das Schneiden von 12-Zoll-Saphirsubstraten zu ermöglichen wirklich erreichbarer, genauer, stabiler und effizienter zu werden.