কেন গাছ পাতলা করার প্রয়োজন?

ব্যাক-এন্ড প্রসেস পর্যায়ে,ওয়েফার (সিলিকন ওয়েফার(সামনে সার্কিট সহ) পরবর্তী ডাইসিং, ওয়েল্ডিং এবং প্যাকেজিং-এর আগে প্যাকেজ মাউন্টিং উচ্চতা কমাতে, চিপ প্যাকেজের আয়তন কমাতে, চিপের তাপীয় প্রসারণ দক্ষতা, বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উন্নত করতে এবং ডাইসিং-এর পরিমাণ কমাতে এর পেছনের অংশ পাতলা করা প্রয়োজন। ব্যাক গ্রাইন্ডিং-এর উচ্চ দক্ষতা এবং কম খরচের সুবিধা রয়েছে। এটি প্রচলিত ওয়েট এচিং এবং আয়ন এচিং প্রক্রিয়াগুলোকে প্রতিস্থাপন করে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ব্যাক থিনিং প্রযুক্তিতে পরিণত হয়েছে।

পাতলা ওয়েফার

 

কীভাবে পাতলা করা যায়?

ঐতিহ্যবাহী প্যাকেজিং প্রক্রিয়ায় ওয়েফার পাতলা করার প্রধান প্রক্রিয়া

নির্দিষ্ট পদক্ষেপগুলিওয়েফারথিনিং প্রক্রিয়ায়, প্রক্রিয়াজাত করার জন্য ওয়েফারটিকে থিনিং ফিল্মের সাথে সংযুক্ত করা হয় এবং তারপর ভ্যাকুয়াম ব্যবহার করে থিনিং ফিল্ম ও এর উপরের চিপটিকে ছিদ্রযুক্ত সিরামিক ওয়েফার টেবিলে আটকে দেওয়া হয়। এরপর কাপ-আকৃতির ডায়মন্ড গ্রাইন্ডিং হুইলের কার্যকারী পৃষ্ঠের ভেতরের ও বাইরের বৃত্তাকার কেন্দ্ররেখা সিলিকন ওয়েফারের কেন্দ্রে সামঞ্জস্য করা হয় এবং কাটিং-ইন গ্রাইন্ডিংয়ের জন্য সিলিকন ওয়েফার ও গ্রাইন্ডিং হুইল নিজ নিজ অক্ষের চারপাশে ঘোরে। গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়ার তিনটি পর্যায় রয়েছে: রাফ গ্রাইন্ডিং, ফাইন গ্রাইন্ডিং এবং পলিশিং।

ওয়েফার ফ্যাক্টরি থেকে বের হওয়া ওয়েফারকে প্যাকেজিংয়ের জন্য প্রয়োজনীয় পুরুত্বে পাতলা করার জন্য ব্যাক-গ্রাইন্ড করা হয়। ওয়েফার গ্রাইন্ড করার সময়, সার্কিট এলাকাকে সুরক্ষিত রাখতে এর সামনের দিকে (অ্যাক্টিভ এরিয়া) টেপ লাগাতে হয় এবং একই সাথে পেছনের দিকটিও গ্রাইন্ড করা হয়। গ্রাইন্ড করার পর, টেপটি সরিয়ে পুরুত্ব পরিমাপ করুন।
সিলিকন ওয়েফার প্রস্তুতিতে সফলভাবে প্রয়োগ করা গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়াগুলোর মধ্যে রয়েছে রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিং,সিলিকন ওয়েফারঘূর্ণন গ্রাইন্ডিং, দ্বি-পার্শ্বীয় গ্রাইন্ডিং ইত্যাদি। একক স্ফটিক সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠতলের গুণমানের প্রয়োজনীয়তার আরও উন্নতির সাথে সাথে, তাইকো গ্রাইন্ডিং, রাসায়নিক যান্ত্রিক গ্রাইন্ডিং, পলিশিং গ্রাইন্ডিং এবং প্ল্যানেটারি ডিস্ক গ্রাইন্ডিং-এর মতো নতুন গ্রাইন্ডিং প্রযুক্তি ক্রমাগত প্রস্তাব করা হচ্ছে।

 

রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিং:

রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিং (rotary table grinding) হলো সিলিকন ওয়েফার প্রস্তুতি এবং ব্যাক থিনিং-এ ব্যবহৃত একটি প্রাথমিক গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়া। এর কার্যপ্রণালী চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে। সিলিকন ওয়েফারগুলোকে ঘূর্ণায়মান টেবিলের সাকশন কাপে স্থির করা হয় এবং ঘূর্ণায়মান টেবিলের দ্বারা চালিত হয়ে সিনক্রোনাসভাবে ঘোরে। সিলিকন ওয়েফারগুলো নিজের অক্ষের চারপাশে ঘোরে না; গ্রাইন্ডিং হুইলটি উচ্চ গতিতে ঘোরার সময় অক্ষীয়ভাবে ফিড করা হয় এবং গ্রাইন্ডিং হুইলের ব্যাস সিলিকন ওয়েফারের ব্যাসের চেয়ে বড় হয়। রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিং দুই প্রকারের হয়: ফেস প্লাঞ্জ গ্রাইন্ডিং এবং ফেস ট্যানজেনশিয়াল গ্রাইন্ডিং। ফেস প্লাঞ্জ গ্রাইন্ডিং-এ, গ্রাইন্ডিং হুইলের প্রস্থ সিলিকন ওয়েফারের ব্যাসের চেয়ে বড় হয় এবং গ্রাইন্ডিং হুইল স্পিন্ডলটি এর অক্ষীয় দিক বরাবর ক্রমাগত ফিড করতে থাকে যতক্ষণ না অতিরিক্ত অংশ প্রক্রিয়াজাত হয়, এবং তারপর সিলিকন ওয়েফারটি রোটারি টেবিলের ড্রাইভে ঘোরানো হয়; ফেস ট্যানজেনশিয়াল গ্রাইন্ডিং-এ, গ্রাইন্ডিং হুইলটি তার অক্ষীয় দিক বরাবর ফিড করে এবং ঘূর্ণায়মান ডিস্কের চালনায় সিলিকন ওয়েফারটি ক্রমাগত ঘুরতে থাকে, এবং রেসিপ্রোকেটিং ফিডিং (reciprocation) বা ক্রিপ ফিডিং (creepfeed)-এর মাধ্যমে গ্রাইন্ডিং সম্পন্ন হয়।

চিত্র ১, রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিং (পৃষ্ঠ স্পর্শক) নীতির পরিকল্পিত চিত্র।

গ্রাইন্ডিং পদ্ধতির তুলনায়, রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিংয়ের উচ্চ অপসারণ হার, কম পৃষ্ঠের ক্ষতি এবং সহজ অটোমেশনের মতো সুবিধা রয়েছে। তবে, গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়ায় প্রকৃত গ্রাইন্ডিং এলাকা (সক্রিয় গ্রাইন্ডিং) B এবং কাট-ইন কোণ θ (গ্রাইন্ডিং হুইলের বাইরের বৃত্ত এবং সিলিকন ওয়েফারের বাইরের বৃত্তের মধ্যবর্তী কোণ) গ্রাইন্ডিং হুইলের কাটিং অবস্থানের পরিবর্তনের সাথে পরিবর্তিত হয়, যার ফলে গ্রাইন্ডিং বল অস্থিতিশীল হয়ে পড়ে। এতে আদর্শ পৃষ্ঠের নির্ভুলতা (উচ্চ TTV মান) অর্জন করা কঠিন হয়ে যায় এবং সহজেই প্রান্ত ভেঙে যাওয়া বা প্রান্ত ধসে পড়ার মতো ত্রুটি দেখা দেয়। রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিং প্রযুক্তি প্রধানত ২০০ মিমি-এর কম একক-স্ফটিক সিলিকন ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়। একক-স্ফটিক সিলিকন ওয়েফারের আকার বৃদ্ধির ফলে যন্ত্রপাতির ওয়ার্কবেঞ্চের পৃষ্ঠের নির্ভুলতা এবং গতির নির্ভুলতার উপর উচ্চতর চাহিদা তৈরি হয়েছে, তাই ৩০০ মিমি-এর বেশি একক-স্ফটিক সিলিকন ওয়েফার গ্রাইন্ডিংয়ের জন্য রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিং উপযুক্ত নয়।
গ্রাইন্ডিং দক্ষতা উন্নত করার জন্য, বাণিজ্যিক প্লেন ট্যানজেনশিয়াল গ্রাইন্ডিং সরঞ্জামগুলিতে সাধারণত একাধিক গ্রাইন্ডিং হুইলের কাঠামো ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, সরঞ্জামটিতে এক সেট মোটা গ্রাইন্ডিং হুইল এবং এক সেট সূক্ষ্ম গ্রাইন্ডিং হুইল লাগানো থাকে, এবং রোটারি টেবিলটি একবার ঘুরে পর্যায়ক্রমে মোটা গ্রাইন্ডিং এবং সূক্ষ্ম গ্রাইন্ডিং সম্পন্ন করে। এই ধরনের সরঞ্জামের মধ্যে আমেরিকান জিটিআই কোম্পানির জি-৫০০ডিএস অন্তর্ভুক্ত (চিত্র ২)।

চিত্র ২, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জিটিআই কোম্পানির জি-৫০০ডিএস রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিং সরঞ্জাম।

 

সিলিকন ওয়েফার ঘূর্ণন গ্রাইন্ডিং:

বড় আকারের সিলিকন ওয়েফার প্রস্তুতকরণ এবং ব্যাক থিনিং প্রক্রিয়াকরণের চাহিদা মেটাতে এবং ভালো TTV মান সহ পৃষ্ঠের নির্ভুলতা অর্জনের জন্য, ১৯৮৮ সালে জাপানি গবেষক মাতসুই একটি সিলিকন ওয়েফার ঘূর্ণন গ্রাইন্ডিং (ইন-ফিডগ্রাইন্ডিং) পদ্ধতির প্রস্তাব করেন। এর নীতি চিত্র ৩-এ দেখানো হয়েছে। ওয়ার্কবেঞ্চে স্থাপিত একক স্ফটিক সিলিকন ওয়েফার এবং কাপ-আকৃতির ডায়মন্ড গ্রাইন্ডিং হুইল তাদের নিজ নিজ অক্ষের চারপাশে ঘোরে এবং একই সাথে গ্রাইন্ডিং হুইলটি অক্ষীয় দিক বরাবর ক্রমাগত এগিয়ে যায়। এক্ষেত্রে, গ্রাইন্ডিং হুইলের ব্যাস প্রক্রিয়াকৃত সিলিকন ওয়েফারের ব্যাসের চেয়ে বড় হয় এবং এর পরিধি সিলিকন ওয়েফারের কেন্দ্র দিয়ে যায়। গ্রাইন্ডিং বল এবং গ্রাইন্ডিং তাপ কমাতে, ভ্যাকুয়াম সাকশন কাপটিকে সাধারণত উত্তল বা অবতল আকারে ছাঁটা হয় অথবা গ্রাইন্ডিং হুইল স্পিন্ডল এবং সাকশন কাপ স্পিন্ডল অক্ষের মধ্যবর্তী কোণ এমনভাবে সামঞ্জস্য করা হয় যাতে গ্রাইন্ডিং হুইল এবং সিলিকন ওয়েফারের মধ্যে সেমি-কন্টাক্ট গ্রাইন্ডিং নিশ্চিত হয়।

চিত্র ৩, সিলিকন ওয়েফার ঘূর্ণনশীল পেষণ নীতির নকশাচিত্র

রোটারি টেবিল গ্রাইন্ডিংয়ের তুলনায় সিলিকন ওয়েফার রোটারি গ্রাইন্ডিংয়ের নিম্নলিখিত সুবিধাগুলো রয়েছে: ① একবারে একটি ওয়েফার গ্রাইন্ডিং করে ৩০০ মিমি-এর বেশি বড় আকারের সিলিকন ওয়েফারও প্রসেস করা যায়; ② প্রকৃত গ্রাইন্ডিং এলাকা B এবং কাটিং কোণ θ স্থির থাকে, এবং গ্রাইন্ডিং বল তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল থাকে; ③ গ্রাইন্ডিং হুইলের অক্ষ এবং সিলিকন ওয়েফারের অক্ষের মধ্যবর্তী আনতি কোণ সামঞ্জস্য করে, একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠের আকৃতি সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়, যার ফলে পৃষ্ঠের আকৃতির আরও ভালো নির্ভুলতা পাওয়া যায়। এছাড়াও, সিলিকন ওয়েফার রোটারি গ্রাইন্ডিংয়ের গ্রাইন্ডিং এলাকা এবং কাটিং কোণ θ-এর আরও কিছু সুবিধা রয়েছে, যেমন—বড় পরিসরে গ্রাইন্ডিং, সহজে অনলাইন পুরুত্ব এবং পৃষ্ঠের গুণমান শনাক্তকরণ ও নিয়ন্ত্রণ, কম্প্যাক্ট সরঞ্জাম কাঠামো, সহজে একাধিক স্টেশনে সমন্বিত গ্রাইন্ডিং এবং উচ্চ গ্রাইন্ডিং দক্ষতা।
উৎপাদন দক্ষতা উন্নত করতে এবং সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন লাইনের চাহিদা মেটাতে, সিলিকন ওয়েফার রোটারি গ্রাইন্ডিং নীতির উপর ভিত্তি করে তৈরি বাণিজ্যিক গ্রাইন্ডিং সরঞ্জাম একটি মাল্টি-স্পিন্ডল মাল্টি-স্টেশন কাঠামো গ্রহণ করে, যা এক লোডিং এবং আনলোডিংয়েই মোটা গ্রাইন্ডিং এবং সূক্ষ্ম গ্রাইন্ডিং সম্পন্ন করতে পারে। অন্যান্য সহায়ক সরঞ্জামের সাথে মিলিত হয়ে, এটি একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারের "ড্রাই-ইন/ড্রাই-আউট" এবং "ক্যাসেট টু ক্যাসেট" পদ্ধতির সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় গ্রাইন্ডিং বাস্তবায়ন করতে পারে।

 

উভয় দিকে পেষণ:

যখন সিলিকন ওয়েফার রোটারি গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সিলিকন ওয়েফারের উপরের এবং নিচের পৃষ্ঠকে গ্রাইন্ড করা হয়, তখন ওয়ার্কপিসটিকে উল্টে ধাপে ধাপে কাজটি করতে হয়, যা এর কার্যকারিতাকে সীমিত করে। একই সাথে, সিলিকন ওয়েফার রোটারি গ্রাইন্ডিং-এ পৃষ্ঠের ত্রুটির অনুলিপি (copied) এবং গ্রাইন্ডিং মার্ক (grindingmark) দেখা যায়, এবং ওয়্যার কাটিং (multi-saw)-এর পরে একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠের ঢেউখেলানো ভাব এবং সরু হয়ে আসার মতো ত্রুটিগুলো কার্যকরভাবে দূর করা অসম্ভব হয়ে পড়ে, যেমনটি চিত্র ৪-এ দেখানো হয়েছে। উপরোক্ত ত্রুটিগুলো কাটিয়ে ওঠার জন্য, ১৯৯০-এর দশকে ডাবল-সাইডেড গ্রাইন্ডিং প্রযুক্তি (doublesidegrinding) আবির্ভূত হয়, এবং এর কার্যপ্রণালী চিত্র ৫-এ দেখানো হয়েছে। উভয় পাশে প্রতিসমভাবে বিন্যস্ত ক্ল্যাম্পগুলো রিটেইনিং রিং-এর মধ্যে একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারকে আটকে রাখে এবং রোলারের দ্বারা চালিত হয়ে ধীরে ধীরে ঘোরে। একজোড়া কাপ-আকৃতির ডায়মন্ড গ্রাইন্ডিং হুইল একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারের উভয় পাশে তুলনামূলকভাবে অবস্থিত থাকে। এয়ার বেয়ারিং ইলেকট্রিক স্পিন্ডল দ্বারা চালিত হয়ে, এগুলো বিপরীত দিকে ঘোরে এবং অক্ষীয়ভাবে ফিড করে একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারের উভয় পাশের গ্রাইন্ডিং সম্পন্ন করে। চিত্র থেকে যেমন দেখা যায়, উভয় পাশের গ্রাইন্ডিং ওয়্যার কাটিংয়ের পরে একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠের ঢেউখেলানো ভাব এবং সরু হয়ে আসা অংশ কার্যকরভাবে দূর করতে পারে। গ্রাইন্ডিং হুইলের অক্ষের বিন্যাসের দিক অনুসারে, উভয় পাশের গ্রাইন্ডিং অনুভূমিক এবং উল্লম্ব হতে পারে। এদের মধ্যে, অনুভূমিক উভয় পাশের গ্রাইন্ডিং সিলিকন ওয়েফারের নিজস্ব ওজনের কারণে সৃষ্ট বিকৃতির প্রভাবকে গ্রাইন্ডিংয়ের মানের উপর কার্যকরভাবে কমাতে পারে, এবং এর মাধ্যমে একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারের উভয় পাশের গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়ার অবস্থা একই রাখা সহজ হয়, এবং ঘর্ষণকারী কণা ও গ্রাইন্ডিং চিপস সহজে একক ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠে লেগে থাকে না। এটি একটি তুলনামূলকভাবে আদর্শ গ্রাইন্ডিং পদ্ধতি।

চিত্র ৪, সিলিকন ওয়েফার ঘূর্ণন গ্রাইন্ডিং-এ "ত্রুটিপূর্ণ অনুলিপি" এবং ক্ষয় চিহ্নের ত্রুটি

চিত্র ৫, দ্বি-পার্শ্বীয় পেষণ নীতির নকশাচিত্র

সারণি ১-এ উপরোক্ত তিন ধরনের একক-স্ফটিক সিলিকন ওয়েফারের গ্রাইন্ডিং এবং দ্বিমুখী গ্রাইন্ডিংয়ের মধ্যে তুলনা দেখানো হয়েছে। দ্বিমুখী গ্রাইন্ডিং প্রধানত ২০০ মিমি-এর কম সিলিকন ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং এর ওয়েফার ফলন বেশি। নির্দিষ্ট ঘর্ষণকারী গ্রাইন্ডিং হুইল ব্যবহারের কারণে, একক-স্ফটিক সিলিকন ওয়েফারের গ্রাইন্ডিং দ্বিমুখী গ্রাইন্ডিংয়ের তুলনায় অনেক উন্নত পৃষ্ঠতল গুণমান অর্জন করতে পারে। অতএব, সিলিকন ওয়েফার রোটারি গ্রাইন্ডিং এবং দ্বিমুখী গ্রাইন্ডিং উভয়ই প্রচলিত ৩০০ মিমি সিলিকন ওয়েফারের প্রক্রিয়াকরণের গুণমানের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে এবং বর্তমানে এগুলি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সমতলকরণ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি। একটি সিলিকন ওয়েফার সমতলকরণ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি নির্বাচন করার সময়, একক-স্ফটিক সিলিকন ওয়েফারের ব্যাসের আকার, পৃষ্ঠতলের গুণমান এবং পলিশিং ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তির প্রয়োজনীয়তাগুলি সামগ্রিকভাবে বিবেচনা করা প্রয়োজন। ওয়েফারের পশ্চাৎভাগ পাতলা করার জন্য শুধুমাত্র একমুখী প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, যেমন সিলিকন ওয়েফার রোটারি গ্রাইন্ডিং পদ্ধতি, নির্বাচন করা যেতে পারে।

সিলিকন ওয়েফার গ্রাইন্ডিং-এর ক্ষেত্রে গ্রাইন্ডিং পদ্ধতি নির্বাচনের পাশাপাশি, পজিটিভ প্রেশার, গ্রাইন্ডিং হুইলের গ্রেইন সাইজ, গ্রাইন্ডিং হুইল বাইন্ডার, গ্রাইন্ডিং হুইলের গতি, সিলিকন ওয়েফারের গতি, গ্রাইন্ডিং ফ্লুইডের সান্দ্রতা ও প্রবাহের হার ইত্যাদির মতো যুক্তিসঙ্গত প্রসেস প্যারামিটার নির্বাচন করা এবং একটি যুক্তিসঙ্গত প্রসেস রুট নির্ধারণ করাও প্রয়োজন। সাধারণত, উচ্চ প্রসেসিং দক্ষতা, উচ্চ পৃষ্ঠতল সমতলতা এবং কম পৃষ্ঠতল ক্ষতিসম্পন্ন সিঙ্গেল ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফার পাওয়ার জন্য রাফ গ্রাইন্ডিং, সেমি-ফিনিশিং গ্রাইন্ডিং, ফিনিশিং গ্রাইন্ডিং, স্পার্ক-ফ্রি গ্রাইন্ডিং এবং স্লো ব্যাকিং সহ একটি খণ্ডিত গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়।

 

নতুন পেষণ প্রযুক্তির জন্য নিম্নলিখিত সাহিত্য থেকে তথ্যসূত্র নেওয়া যেতে পারে:

চিত্র ৫, তাইকো পেষণ নীতির নকশাচিত্র

চিত্র ৬, প্ল্যানেটারি ডিস্ক গ্রাইন্ডিং নীতির স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম

 

অতি-পাতলা ওয়েফার গ্রাইন্ডিং থিনিং প্রযুক্তি:

ওয়েফার ক্যারিয়ার গ্রাইন্ডিং থিনিং টেকনোলজি এবং এজ গ্রাইন্ডিং টেকনোলজি রয়েছে (চিত্র ৫)।