Zašto je potrebno prorjeđivanje?

U fazi pozadinskog procesa,oblatna (silicijska pločicasa kolima na prednjoj strani) potrebno je stanjenje na poleđini prije naknadnog sjeckanja, zavarivanja i pakiranja kako bi se smanjila visina montaže pakiranja, smanjio volumen pakiranja čipa, poboljšala efikasnost termičke difuzije čipa, električne performanse, mehanička svojstva i smanjila količina sjeckanja. Povratno brušenje ima prednosti visoke efikasnosti i niske cijene. Zamijenilo je tradicionalne procese mokrog nagrizanja i ionskog nagrizanja i postalo najvažnija tehnologija povratnog stanjivanja.

Razrijeđena pločica

Kako smršaviti?

Glavni proces stanjivanja pločica u tradicionalnom procesu pakovanja

Specifični koracioblatnaProrjeđivanje je vezanje pločice koja se obrađuje za film za prorjeđivanje, a zatim korištenje vakuuma za adsorbiranje filma za prorjeđivanje i čipa na njemu na porozni keramički stol za pločice, podešavanje unutrašnje i vanjske kružne središnje linije radne površine dijamantskog brusnog točka u obliku čaše prema centru silicijumske pločice, a silicijumska pločica i brusni točak se okreću oko svojih odgovarajućih osa za brušenje. Brušenje uključuje tri faze: grubo brušenje, fino brušenje i poliranje.

Pločica koja izlazi iz tvornice pločica se brusi s druge strane kako bi se stanjena na debljinu potrebnu za pakiranje. Prilikom brušenja pločice, traka se mora nanijeti na prednju stranu (aktivno područje) kako bi se zaštitilo područje kola, a istovremeno se brusi i stražnja strana. Nakon brušenja, uklonite traku i izmjerite debljinu.
Procesi mljevenja koji su uspješno primijenjeni za pripremu silicijumskih pločica uključuju mljevenje na rotacijskom stolu,silicijska pločicarotaciono brušenje, dvostrano brušenje itd. S daljnjim poboljšanjem zahtjeva za kvalitetom površine monokristalnih silicijumskih pločica, stalno se predlažu nove tehnologije brušenja, kao što su TAIKO brušenje, hemijsko-mehaničko brušenje, poliranje brušenjem i planetarno brušenje diskom.

Brušenje s rotacijskim stolom:

Brušenje rotacijskim stolom (brušenje rotacijskim stolom) je rani proces brušenja koji se koristi u pripremi i prorjeđivanju silicijumskih pločica. Njegov princip je prikazan na slici 1. Silicijumske pločice su pričvršćene na vakuumske čašice rotirajućeg stola i rotiraju sinhrono pokretane rotirajućim stolom. Same silicijumske pločice se ne rotiraju oko svoje ose; brusni točak se pomiče aksijalno dok se okreće velikom brzinom, a prečnik brusnog točka je veći od prečnika silicijumske pločice. Postoje dvije vrste brušenja rotacijskim stolom: brušenje uranjanjem na čelo i tangencijalno brušenje na čelo. Kod brušenja na čelo uranjanjem, širina brusnog točka je veća od prečnika silicijumske pločice, a vreteno brusnog točka se kontinuirano pomiče duž svog aksijalnog smjera dok se višak ne obradi, a zatim se silicijumska pločica rotira pod pogonom rotirajućeg stola; kod tangencijalnog brušenja na čelo, brusni točak se pomiče duž svog aksijalnog smjera, a silicijumska pločica se kontinuirano rotira pod pogonom rotirajućeg diska, a brušenje se završava klipnim pomicanjem (reciprocation) ili puzanjem (creepfead).

Slika 1, shematski dijagram principa brušenja rotacijskim stolom (tangencijalno na čelu)

U poređenju sa metodom brušenja, brušenje sa rotacionim stolom ima prednosti velike brzine uklanjanja materijala, malog oštećenja površine i jednostavne automatizacije. Međutim, stvarna površina brušenja (aktivno brušenje) B i ugao rezanja θ (ugao između vanjskog kruga brusnog točka i vanjskog kruga silicijumske pločice) u procesu brušenja mijenjaju se s promjenom položaja rezanja brusnog točka, što rezultira nestabilnom silom brušenja, otežavajući postizanje idealne tačnosti površine (visoka TTV vrijednost) i lako uzrokujući defekte poput urušavanja ivice i savijanja ivice. Tehnologija brušenja sa rotacionim stolom se uglavnom koristi za obradu monokristalnih silicijumskih pločica ispod 200 mm. Povećanje veličine monokristalnih silicijumskih pločica postavilo je veće zahtjeve za tačnost površine i tačnost kretanja radne površine opreme, tako da brušenje sa rotacionim stolom nije pogodno za brušenje monokristalnih silicijumskih pločica iznad 300 mm.
Kako bi se poboljšala efikasnost brušenja, komercijalna oprema za ravno tangencijalno brušenje obično koristi strukturu s više brusnih ploča. Na primjer, oprema je opremljena setom grubih brusnih ploča i setom finih brusnih ploča, a rotacijski stol rotira jedan krug kako bi naizmjenično završio grubo i fino brušenje. Ova vrsta opreme uključuje G-500DS američke kompanije GTI (Slika 2).

Slika 2, G-500DS oprema za brušenje sa rotacionim stolom kompanije GTI u Sjedinjenim Američkim Državama

Rotacijsko brušenje silicijumskih pločica:

Kako bi se zadovoljile potrebe pripreme velikih silikonskih pločica i obrade s povratnim stanjivanjem, te postigla tačnost površine s dobrom TTV vrijednošću, japanski naučnik Matsui je 1988. godine predložio metodu rotacijskog brušenja silikonskih pločica (brušenje s dodavanjem). Njen princip je prikazan na slici 3. Monokristalna silikonska pločica i dijamantski brusni točak u obliku čašice adsorbirani na radnom stolu rotiraju oko svojih odgovarajućih osa, a brusni točak se kontinuirano pomiče duž aksijalnog smjera istovremeno. Među njima, prečnik brusnog točka je veći od prečnika obrađene silikonske pločice, a njegov obim prolazi kroz središte silikonske pločice. Kako bi se smanjila sila brušenja i smanjila toplina brušenja, vakuumska vakuumska čašica se obično obrezuje u konveksan ili konkavan oblik ili se podešava ugao između osovine brusnog točka i ose osovine vakuumske čašice kako bi se osiguralo polukontaktno brušenje između brusnog točka i silikonske pločice.

Slika 3, Šematski dijagram principa rotacionog mljevenja silicijumskih pločica

U poređenju sa brušenjem na rotacijskom stolu, rotacijsko brušenje silicijumskih pločica ima sljedeće prednosti: ① Jednokratno brušenje pojedinačnih pločica može obraditi silicijumske pločice velikih dimenzija, preko 300 mm; ② Stvarna površina brušenja B i ugao rezanja θ su konstantni, a sila brušenja je relativno stabilna; ③ Podešavanjem ugla nagiba između ose brusnog točka i ose silicijumske pločice, oblik površine monokristalne silicijumske pločice može se aktivno kontrolisati kako bi se postigla bolja tačnost oblika površine. Pored toga, površina brušenja i ugao rezanja θ rotacijskog brušenja silicijumskih pločica također imaju prednosti brušenja sa velikom marginom, jednostavnog online otkrivanja i kontrole debljine i kvaliteta površine, kompaktne strukture opreme, jednostavnog integrisanog brušenja na više stanica i visoke efikasnosti brušenja.
Kako bi se poboljšala efikasnost proizvodnje i zadovoljile potrebe proizvodnih linija poluprovodnika, komercijalna oprema za brušenje zasnovana na principu rotacionog brušenja silicijumskih pločica usvaja viševretensku višestanicijsku strukturu, koja može da završi grubo i fino brušenje u jednom utovaru i istovaru. U kombinaciji sa drugim pomoćnim uređajima, može da ostvari potpuno automatsko brušenje monokristalnih silicijumskih pločica "sušenje unutra/isušivanje van" i "od kasete do kasete".

Dvostrano brušenje:

Kada rotacijsko brušenje silicijumske pločice obrađuje gornju i donju površinu silicijumske pločice, radni komad se mora okretati i obrađivati u koracima, što ograničava efikasnost. Istovremeno, rotacijsko brušenje silicijumske pločice ima površinske greške kopiranja (kopiranje) i tragove brušenja (trag brušenja), te je nemoguće efikasno ukloniti nedostatke poput valovitosti i konusnosti na površini monokristalne silicijumske pločice nakon rezanja žicom (višestruka pila), kao što je prikazano na slici 4. Da bi se prevazišli gore navedeni nedostaci, 1990-ih se pojavila tehnologija dvostranog brušenja (dvostrano brušenje), a njen princip je prikazan na slici 5. Stezaljke simetrično raspoređene na obje strane stežu monokristalnu silicijumsku pločicu u prstenu za zadržavanje i polako se okreću pokretane valjkom. Par dijamantskih brusnih ploča u obliku čaše relativno je postavljen na obje strane monokristalne silicijumske pločice. Pokretane električnim vretenom sa zračnim ležajem, one se okreću u suprotnim smjerovima i aksijalno se pomiču kako bi se postiglo dvostrano brušenje monokristalne silicijumske pločice. Kao što se može vidjeti na slici, dvostrano brušenje može efikasno ukloniti valovitost i konusnost na površini monokristalne silikonske pločice nakon rezanja žicom. U zavisnosti od smjera rasporeda ose brusnog točka, dvostrano brušenje može biti horizontalno i vertikalno. Horizontalno dvostrano brušenje može efikasno smanjiti uticaj deformacije silikonske pločice uzrokovane njenom težinom na kvalitet brušenja, te je lako osigurati da su uslovi procesa brušenja na obje strane monokristalne silikonske pločice isti, te da abrazivne čestice i strugotine od brušenja ne ostaju lako na površini monokristalne silikonske pločice. To je relativno idealna metoda brušenja.

Slika 4, "Greška u kopiranju" i tragovi habanja prilikom rotacijskog brušenja silicijumske pločice

Slika 5, shematski dijagram principa dvostranog brušenja

Tabela 1 prikazuje poređenje brušenja i dvostranog brušenja gore navedene tri vrste monokristalnih silicijumskih pločica. Dvostrano brušenje se uglavnom koristi za obradu silicijumskih pločica ispod 200 mm i ima visok prinos pločice. Zbog upotrebe fiksnih abrazivnih brusnih točkova, brušenje monokristalnih silicijumskih pločica može postići mnogo veći kvalitet površine nego dvostrano brušenje. Stoga, i rotacijsko brušenje silicijumskih pločica i dvostrano brušenje mogu zadovoljiti zahtjeve kvaliteta obrade za glavne silicijumske pločice od 300 mm i trenutno su najvažnije metode obrade ravnanja. Prilikom odabira metode obrade ravnanja silicijumskih pločica, potrebno je sveobuhvatno razmotriti zahtjeve veličine prečnika, kvaliteta površine i tehnologije obrade poliranja monokristalne silicijumske pločice. Za stanjivanje zadnje strane pločice moguće je odabrati samo jednostranu metodu obrade, kao što je metoda rotacijskog brušenja silicijumskih pločica.

Pored odabira metode brušenja kod brušenja silicijumskih pločica, potrebno je odrediti i izbor razumnih procesnih parametara kao što su pozitivni pritisak, veličina zrna brusnog točka, vezivo brusnog točka, brzina brusnog točka, brzina silicijumske pločice, viskoznost i protok tečnosti za brušenje itd., te odrediti razuman procesni put. Obično se za dobijanje monokristalnih silicijumskih pločica sa visokom efikasnošću obrade, visokom ravnošću površine i malim oštećenjem površine koristi segmentirani proces brušenja koji uključuje grubo brušenje, poluzavršno brušenje, završno brušenje, brušenje bez iskrenja i sporo podlaganje.