디스코 다이싱(Disco dicing)은 DISCO Corporation이 개발한 특수 정밀 가공 장비를 사용하여 실리콘 웨이퍼, 유리, 세라믹, 광학 기판과 같은 단단한 재료를 절단("다이싱")하는 매우 정밀한 제조 공정을 말합니다. 마이크로 패브리케이션의 핵심 단계인 이 공정은 단일 대형 기판을 개별 다이 또는 부품으로 분리하는 과정으로, 공식적으로는 단일화(singulation)라고 합니다.
핵심 기술 및 방법
DISCO Corporation은 기판의 취약성, 두께 및 재료 특성에 맞춘 여러 가지 다른 다이싱 방법을 제공합니다.
기계식 블레이드 다이싱
가장 일반적인 접근 방식은 고속 회전 연마 블레이드를 사용하는 것입니다.
- 블레이드: 다이싱 블레이드는 매우 얇으며(두께가 0.01mm에서 0.5mm 사이) 일반적으로 합성 다이아몬드 그릿이 박혀 있습니다.
- 공정: 블레이드는 극도로 빠른 속도(일반적으로 30,000~60,000RPM)로 회전하여 정밀한 홈을 깎거나 기판을 완전히 절단합니다.
- 냉각 및 세척: 블레이드를 냉각하고 재료에 대한 열 응력을 줄이며 민감한 표면을 오염시킬 수 있는 미세한 잔해를 씻어내기 위해 탈이온수(DI)가 절단 영역에 지속적으로 분사됩니다.
레이저 다이싱
기계식 블레이드에는 너무 취약하거나 제로 커프 폭(블레이드 두께로 인해 손실되는 재료)이 필요한 재료의 경우 레이저 다이싱이 사용됩니다.
- 스텔스 다이싱 (SD): 특수하게 집중된 레이저 빔이 기판 내부로 향하여 상단 또는 하단 표면에 손상을 주지 않고 국부적인 "변형층"을 만듭니다. 그런 다음 기판은 특수 테이프 위에서 물리적으로 확장되어 레이저 변형 라인을 따라 깨끗하게 절단됩니다.
- 레이저 완전 절단: 장펄스 레이저를 사용하여 용융물 배출을 통해 기판을 완전히 절단합니다. 이는 물리적 블레이드의 기계적 응력 없이 빠른 단일화에 매우 효과적입니다.
초음파 다이싱
까다로운 재료를 절단하기 위해 특별히 개발된 이 방법은 기계식 블레이드 회전과 초음파 진동을 결합합니다. 가공물에 가해지는 기계적 부하를 줄여 매우 단단하거나 깨지기 쉬운 재료의 칩핑을 최소화하는 데 매우 효과적입니다.
광학 부품 제조 응용
반도체 산업(실리콘 마이크로칩 절단 등)과 밀접한 관련이 있지만, 디스코 다이싱은 정밀 광학 부품 제조의 기본 공정입니다.
- 광학 필터 및 프리즘: 광학 밴드 패스 필터, 미러 또는 프리즘을 제조할 때 코팅된 대형 유리 또는 용융 석영 기판은 작고 특정 치수로 다이싱되어야 합니다. 특수 레지노이드 또는 금속 결합 블레이드가 장착된 디스코 톱은 매우 깨끗하고 정밀한 절단을 보장합니다.
- 가장자리 품질 및 광학 경로: 광학에서 가장자리 칩핑을 최소화하는 것은 매우 중요합니다. 다이 가장자리의 물리적 결함은 원치 않는 빛 산란, 미광 반사 또는 광학 경로 내 간섭을 유발할 수 있기 때문입니다. 고정밀 다이싱은 필터 또는 렌즈의 기능 영역이 절대 가장자리까지 구조적으로 원형을 유지하도록 보장합니다.
- 복잡한 기판: 광학 장치는 종종 사파이어, 결정성 석영 또는 특수 광학 유리와 같은 견고한 재료를 사용합니다. 이러한 톱의 다양한 스핀들 속도와 자동 광학 정렬 시스템은 이러한 가공하기 어려운 기판의 엄격한 공차 단일화를 허용합니다.
주요 장점
- 고정밀: 장비 위치 정확도 및 인덱스 단계는 수백 또는 수천 개의 부품에 걸쳐 엄격한 치수 공차를 보장하면서 서브 마이크론 수준으로 제어할 수 있습니다.
- 다용도: 표준 실리콘부터 특수 광학 장치, 세라믹 및 화합물 반도체(SiC 등)에 이르는 다양한 재료를 처리할 수 있습니다.
- 자동화: 최신 다이싱 톱은 비접촉 설정(NCS), 정렬을 위한 자동 패턴 인식 및 자동 초점 기능을 제공하여 인적 오류를 대폭 줄이고 처리량을 늘립니다.