সিলিকন কার্বাইড (SiC) সাবস্ট্রেটগুলি উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ ভোল্টেজ এবং বিকিরণ সহ্য করে এমন পাওয়ার ডিভাইস, আরএফ ডিভাইস এবং সনাক্তকরণ ডিভাইসগুলি প্রস্তুত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এগুলি ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স, নতুন শক্তির যানবাহন, রেল পরিবহন এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপক অ্যাপ্লিকেশনগুলি খুঁজে পাবে, যা বিস্তৃত প্রয়োগের সম্ভাবনা এবং উল্লেখযোগ্য কৌশলগত গুরুত্ব প্রদান করে। একক-ক্রিস্টাল SiC ওয়েফারের উত্পাদন প্রক্রিয়ার মধ্যে প্রধানত একটি নির্দিষ্ট পুরুত্বের উচ্চ-গুণমানের SiC ওয়েফারগুলি পাওয়ার লক্ষ্যে ইংগট টান, ইনগট স্লাইসিং এবং অন্যান্য প্রক্রিয়ার ধাপগুলি অন্তর্ভুক্ত থাকে।
যাইহোক, SiC এর অত্যন্ত উচ্চ কঠোরতা, ভঙ্গুরতা এবং ভাল রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এটি প্রক্রিয়া করা কঠিন করে তোলে। ফলস্বরূপ, SiC কাটিং প্রযুক্তি বর্তমান গবেষণার হটস্পট হয়ে উঠেছে। বর্তমানে, একক-ক্রিস্টাল SiC ওয়েফারের প্রধান কাটিং পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে ডায়মন্ড সার্কুলার করাত ব্লেড কাটিং, ওয়্যার ইলেকট্রিকাল ডিসচার্জ মেশিনিং (WEDM), তারের করাত কাটা, লেজার থার্মাল স্ট্রেস-নিয়ন্ত্রিত ফ্র্যাকচার কাটিং (লেজার থার্মাল ক্র্যাকিং), এবং লেজার স্টিলথ ডাইসিং।
ব্লেড ডাইসিং (সা কাটা)
ব্লেড ডাইসিং ওয়েফার কাটতে একটি উচ্চ- নির্ভুল ডাইসিং করাত ব্যবহার করে। নমুনাটি একটি নীল ফিল্মের সাথে সংযুক্ত, এবং একটি উচ্চ গতির-গতিতে ঘূর্ণায়মান হীরার টুল SiC নমুনার বিপরীতে পিষে যায়। যান্ত্রিক চাপ উপাদানে ভঙ্গুর ফ্র্যাকচার প্ররোচিত করে, বিচ্ছেদ অর্জন করে। কাটার সময়, অক্ষীয় ফিড চাপ প্রয়োগ করে টুলটি খুব উচ্চ গতিতে (সাধারণত 30,000-50,000 rpm) ঘোরে। টুলটি সাধারণত ডায়মন্ড গ্রিট এবং একটি বন্ড ম্যাট্রিক্স দ্বারা গঠিত, যার পৃষ্ঠটি মাইক্রোন-আকারের হীরা কণা দ্বারা আবৃত থাকে। এই কণাগুলি SiC পৃষ্ঠের সাথে যোগাযোগের সময় অত্যন্ত উচ্চ স্থানীয় চাপ তৈরি করে, যার ফলে উপাদানের ভিতরে মাইক্রোক্র্যাক হয়। টুলটি অগ্রসর হওয়ার সাথে সাথে, এই মাইক্রোক্র্যাকগুলি নির্দিষ্ট স্ফটিক প্লেনগুলির সাথে প্রচার করে এবং আন্তঃসংযোগ করে, অবশেষে ম্যাক্রোস্কোপিক ফ্র্যাকচার তৈরি করে যা কাটা সম্পূর্ণ করে। কাটিং গুণমান অনেক কারণের দ্বারা প্রভাবিত হয়: টুল ঘূর্ণন গতি, ফিড রেট, এবং কুল্যান্ট ব্যবহার সব উল্লেখযোগ্যভাবে ডাইসিং ফলাফল প্রভাবিত করে।
ওয়াটারজেট কাটিং
ওয়াটারজেট কাটিং একটি উচ্চ-চাপের জলের জেটের উপর ভিত্তি করে একটি প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি। জলকে অতি-উচ্চ স্তরে চাপ দেওয়া হয় এবং একটি উচ্চ-বেগ জেট তৈরি করার জন্য একটি ক্ষুদ্র ছিদ্র অগ্রভাগের মধ্য দিয়ে যায়, যা তারপর উপাদানটিকে কেটে দেয়। এই কৌশলটি বিশুদ্ধ ওয়াটারজেট কাটিং এবং ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম waterjet কাটিয়া বিভক্ত করা যেতে পারে। ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম waterjet কাটিয়া ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণা (উদাহরণস্বরূপ, গারনেট বা অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড) জল জেট মধ্যে মিশ্রিত, ব্যাপকভাবে কঠিন উপকরণ মেশিন করার ক্ষমতা বৃদ্ধি.
ওয়াটারজেট কাটিং উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে: এর ঠান্ডা-প্রক্রিয়াকরণ প্রকৃতি তাপ-আক্রান্ত অঞ্চল এড়ায়, এটি তাপ-সংবেদনশীল উপকরণের জন্য উপযুক্ত করে তোলে; এটি জটিল জ্যামিতি কাটার জন্য উচ্চ নমনীয়তা প্রদান করে; এবং এটি কম শব্দের সাথে দূষণমুক্ত। যাইহোক, ওয়াটারজেট কাটিংয়েরও সীমাবদ্ধতা রয়েছে: তুলনামূলকভাবে ধীর গতি, উচ্চ প্রাথমিক সরঞ্জাম বিনিয়োগ, সীমিত দক্ষতা যখন SiC-এর মতো অতি-হার্ড উপকরণ মেশিন করার সময়, এবং ভঙ্গুর ফাটল সৃষ্টি করার প্রবণতা।
ওয়াটার-জেট গাইডেড লেজার কাটিং
ওয়াটার-জেট গাইডেড লেজার কাটিংয়ের নীতি হল লেজার রশ্মির জন্য ট্রান্সমিশন মাধ্যম হিসেবে ওয়াটার জেট ব্যবহার করা। জলের জেট উপাদান পৃষ্ঠের লম্ব নির্দেশিত হয়. যখন লেজার রশ্মি জলের জেটের ভিতরে প্রেরণ করা হয়, তখন সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন বায়ু-জেট ইন্টারফেসে ঘটে। একাধিক প্রতিফলনের পর, ওয়ার্কপিস পৃষ্ঠে কাজ করার আগে লেজারের শক্তি বন্টন গাউসিয়ান থেকে ফ্ল্যাট-টপ প্রোফাইলে পরিবর্তিত হয়।
ওয়াটার-জেট গাইডেড লেজার কাটিং কার্যকরভাবে লেজারের তাপীয় প্রভাব হ্রাস করে। যাইহোক, এই কৌশলটির জন্য একটি মাইক্রো ওয়াটার জেট প্রবর্তন প্রয়োজন, যা সরঞ্জামের জটিলতা এবং খরচ বাড়ায়। তদুপরি, লেজার এবং মাইক্রো ওয়াটার জেটের মধ্যে স্থিতিশীল সংযোগ অর্জন করা কঠিন, যার ফলে অপারেশনের সময় সংক্ষিপ্ত স্থিতিশীল, উচ্চ রক্ষণাবেক্ষণ খরচ এবং চ্যালেঞ্জিং অপারেশন, এর ব্যবহারিকতা সীমিত হয়। এর কম ব্যবহারিকতা এবং কম প্রক্রিয়াকরণের দক্ষতার কারণে, এই পদ্ধতিটি ওয়েফার ডাইসিংয়ে ব্যাপকভাবে গ্রহণ করার সম্ভাবনা কম।
লেজার অ্যাবলেশন কাটিং
লেজার অ্যাবলেশন কাটিংয়ের কাজের নীতি হল উপাদান পৃষ্ঠের উপর একটি লেজার রশ্মি ফোকাস করা। উপাদান লেজার শক্তি শোষণ করে, স্ফটিক জালিতে পরমাণুর জোরপূর্বক কম্পন সৃষ্টি করে, তাপ গতিকে ত্বরান্বিত করে এবং তাপ উৎপন্ন করে। যখন ইনপুট শক্তি উপাদানের বিমোচন থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করে, তখন উপাদানটি গলে যায় এবং বাষ্পীভূত হয়, যার ফলে সরানো হয়। বর্তমানে, লেজার অ্যাবেশন কাটিংয়ের জন্য সর্বাধিক স্ক্যানিং গতি 1000 মিমি/সেকেন্ডে পৌঁছাতে পারে, উচ্চ প্রক্রিয়াকরণের গতি সরবরাহ করে। যাইহোক, এই পদ্ধতিটি এখনও উপাদান অপসারণের উপর নির্ভর করে, লেজার-স্ক্যান করা এলাকায় উপাদানটির সম্পূর্ণ বাষ্পীকরণ প্রয়োজন। অত্যধিক তাপ ইনপুট প্রায়শই বড় তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল, তাপীয় ফাটল এবং অন্যান্য তাপীয় ক্ষতির দিকে নিয়ে যায়, যা কাটের গুণমানকে হ্রাস করে।
লেজার স্টিলথ ডাইসিং
লেজার স্টিলথ ডাইসিং একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি অর্ধ-স্বচ্ছ লেজার রশ্মিকে একটি অপটিক্যাল ফোকাসিং সিস্টেমের মাধ্যমে ওয়েফারের ভিতরে একটি সুনির্দিষ্ট অবস্থানে ফোকাস করার উপর ভিত্তি করে, একটি পরিবর্তিত স্তর গঠন করে। প্রযুক্তিটি দুটি মূল পদক্ষেপ জড়িত: পরিবর্তিত স্তর গঠন এবং চিপ বিচ্ছেদ। লেজার ডাইসিং পর্যায়ে, লেজার তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রক্রিয়া করা হচ্ছে উপাদানের শারীরিক বৈশিষ্ট্য অনুযায়ী নির্বাচন করা হয়। প্রক্রিয়া পরামিতি অপ্টিমাইজ করে, ওয়েফারের ভিতরে একটি পরিবর্তিত স্তর তৈরি করা হয়। পরিবর্তিত স্তরের গঠনের সাথে মাইক্রোক্র্যাকগুলি থাকে যা ওয়েফারের সামনে এবং পিছনের পৃষ্ঠের দিকে প্রসারিত হয়। একটি নির্দিষ্ট বেধের ওয়েফারের জন্য, লেজার ফোকাস একাধিক গভীরতায় স্ক্যান করার জন্য সামঞ্জস্য করা হয়, যা পরিবর্তিত স্তরগুলিকে আন্তঃসংযোগ করতে এবং একটি সম্পূর্ণ নেটওয়ার্ক গঠন করতে দেয়। লেজার-গঠিত পরিবর্তিত স্তর তৈরি হওয়ার পরে, যান্ত্রিক বল ব্যবহার করে ওয়েফারটিকে আলাদা করতে হবে। সাধারণত, সম্পূর্ণ ওয়েফার পুরুত্বের মাধ্যমে পরিবর্তিত স্তর থেকে মাইক্রোক্র্যাকগুলি প্রচার করার জন্য রোলার প্রেসিং বা স্ট্রেচিং প্রয়োগ করা হয়, সম্পূর্ণ চিপ পৃথকীকরণ অর্জন করে। যান্ত্রিক পৃথকীকরণ পদক্ষেপের সময়, উপাদানের চিপিং এড়াতে পরিবর্তিত স্তরের অভিন্নতা এবং ক্র্যাক নিয়ন্ত্রণ গুরুত্বপূর্ণ।