실리콘 웨이퍼는 현대 전자공학의 기반이며, 집적 회로(ICS), 태양 전지 및 기타 반도체 소자의 기판으로 사용됩니다. 산업 공정에서는 일반적으로 웨이퍼 다이싱에 다이아몬드 톱과 같은 정밀 기계를 사용하지만, 프로토타입 제작, 연구 또는 소규모 생산에는 수동 절단이 필요할 수 있습니다. 이 글에서는 실리콘 웨이퍼를 수동으로 절단하는 데 필요한 기술, 도구 및 예방 조치를 살펴봅니다.

1. 실리콘 웨이퍼 특성 이해

실리콘 웨이퍼를 절단하기 전에 웨이퍼의 특성을 이해하는 것이 중요합니다.

• 취성: 실리콘은 단단하지만 깨지기 쉽기 때문에 깨지기 쉽습니다.

• 결정 방향: 실리콘은 결정 구조를 가지고 있으며, 부적절한 절단은 결정면을 따라 파편이 생길 수 있습니다.

• 두께: 웨이퍼는 일반적으로 다음과 같습니다. 100µm에서 1mm까지 두께가 두껍기 때문에 조심해서 다루어야 합니다.

2. 수동 절단에 필요한 도구

실리콘 웨이퍼를 수동으로 절단하려면 깨끗한 절단을 보장하기 위해 특수 도구가 필요합니다.

a) 다이아몬드 스크라이버

• 다이아몬드 팁이 달린 스크라이빙 도구는 웨이퍼 표면에 얕은 홈(점선)을 만듭니다.

• 실리콘의 취성과 일치하는 경도 때문에 선호됩니다.

b) 텅스텐 카바이드 스크라이버

• 다이아몬드 스크라이버의 대안이지만 더 빨리 마모될 수 있습니다.

c) 브레이킹 지그(선택 사항)

• 깔끔한 파손을 위해 스코어라인을 따라 균일한 압력을 가하는 데 도움이 되는 정밀한 고정 장치입니다.

d) 핀셋 및 진공 픽업 도구

• 미세 균열을 일으키지 않고 얇은 웨이퍼를 처리하기 위해.

e) 안전 장비

• 절단 방지 장갑 (실리콘 파편은 날카롭습니다).

• 안전 고글 (날아오는 파편으로 인한 눈 부상을 예방합니다).

• 클린룸 또는 먼지 없는 작업 공간 (오염을 방지하기 위해).

3. 단계별 수동 절단 프로세스

1단계: 절단선 표시

• 사용하다 비영구 마커 또는 웨이퍼 펜 원하는 절단 경로를 그립니다.

• 라인이 웨이퍼를 따라가도록 하세요 결정 방향 (알려진 경우) 깨짐을 최소화합니다.

2단계: 웨이퍼 스크라이브

• 웨이퍼를 위에 놓다 평평하고 안정적인 표면 (예: 유리판).

• 다이아몬드 스크라이버를 잡으세요 15~30° 각도 그리고 적용하다 단단하고 균일한 압력 표시된 선을 따라.

• 만들다 단일 연속 패스—반복적인 스크라이빙은 골절 위험을 증가시킵니다.

3단계: 웨이퍼 깨기

• 옵션 a: 수동 브레이크

• 표시된 선을 표의 가장자리에 맞춥니다.

• 튀어나온 쪽에 가볍게 아래쪽으로 압력을 가하세요.

• 옵션 b: 브레이킹 지그 사용

• 웨이퍼를 지그에 놓고, 그어진 선을 지지점에 맞춥니다.

• 웨이퍼를 깨끗하게 나누려면 균등하게 누르세요.

4단계: 가장자리 매끄럽게 하기(선택 사항)

• 사용 미세 사포(1000+ 그릿) 또는 래핑 필름 날카로운 모서리를 제거하려면.

• 웨이퍼를 청소하다 이소프로필 알코올(IPA) 잔해물을 제거하다.

4. 과제 및 일반적인 실수

a) 고르지 않거나 들쭉날쭉한 끊김

• 원인: 일관되지 않은 스크라이브 압력이나 정렬 불량.

• 해결책: 먼저 스크랩 웨이퍼로 연습하세요.

b) 미세 균열

• 원인: 긋거나 자를 때 과도한 힘을 가함.

• 해결책: 사용하다 브레이킹 지그 통제된 힘을 적용하기 위해.

c) 오염

• 원인: 취급 시 발생하는 먼지나 기름.

• 해결책: ~에서 일하다 깨끗한 환경 그리고 사용하다 보푸라기 없는 장갑.

5. 수동 절단을 피해야 할 때

수동 절단은 이상적이지 않다 을 위한:

• 양산 (자동화된 다이싱 톱은 더 빠르고 정확합니다).

• 매우 얇은 웨이퍼(<100µm) (high risk of cracking).

• high-precision applications (manual cuts may have ±50µm tolerances).

6. alternatives to manual cutting

if manual cutting proves too difficult, consider:

• laser cutting: high precision but requires expensive equipment.

• dicing saw: industrial method using a diamond-blade saw.

• pre-cut wafers: purchasing wafers in custom sizes from suppliers.

conclusion

manually cutting silicon wafers is a delicate process requiring patience, the right tools, and proper technique. while it’s feasible for small-scale applications, automated methods remain superior for high-volume production. by following best practices—such as using a diamond scriber, maintaining a clean workspace, and avoiding excessive force—you can achieve clean, usable wafer cuts without costly machinery.

whether you're a researcher, hobbyist, or engineer, mastering manual wafer dicing can be a valuable skill in semiconductor prototyping and experimentation.

safety reminder: always wear protective gear and handle silicon wafers with care to prevent injury and material loss!