Proč je potřeba ředění?

Ve fázi back-endového procesu,oplatka (křemíkový pláteks obvody na přední straně) je třeba před následným řezáním, svařováním a balením ztenčit na zadní straně, aby se snížila montážní výška pouzdra, zmenšil objem pouzdra čipu, zlepšila se účinnost tepelné difúze čipu, elektrický výkon, mechanické vlastnosti a snížilo se množství řezání. Zpětné broušení má výhody vysoké účinnosti a nízkých nákladů. Nahradilo tradiční procesy mokrého leptání a iontového leptání a stalo se nejdůležitější technologií zpětného ztenčování.

Ztenčená oplatka

Jak zhubnout?

Hlavní proces ztenčování destiček v tradičním procesu balení

Konkrétní krokyoplatkaŘedění spočívá ve spojení zpracovávané destičky s ředící vrstvou a následném použití vakua k adsorpci ředící vrstvy a třísky na ní na porézní keramický stůl destiček, nastavení vnitřní a vnější kruhové středové osy pracovní plochy diamantového brusného kotouče ve tvaru misky do středu křemíkové destičky a otáčení křemíkové destičky a brusného kotouče kolem příslušných os pro broušení s řezáním. Broušení zahrnuje tři fáze: hrubé broušení, jemné broušení a leštění.

Destička vycházející z továrny na destičky se obrousí zpět, aby se ztenčila na tloušťku požadovanou pro balení. Při broušení destičky je třeba na přední stranu (aktivní oblast) nanést pásku, aby se chránila oblast s plošnými spoji, a zároveň se brousí i zadní strana. Po broušení pásku odstraňte a změřte tloušťku.
Mezi procesy mletí, které byly úspěšně použity pro přípravu křemíkových destiček, patří mletí na rotačním stole,křemíkový plátekrotační broušení, oboustranné broušení atd. S dalším zlepšováním požadavků na kvalitu povrchu monokrystalických křemíkových destiček se neustále navrhují nové technologie broušení, jako je broušení TAIKO, chemicko-mechanické broušení, leštění a planetové kotoučové broušení.

Broušení s otočným stolem:

Broušení na rotačním stole (broušení na rotačním stole) je raný proces broušení používaný při přípravě a ztenčování křemíkových destiček. Jeho princip je znázorněn na obrázku 1. Křemíkové destičky jsou upevněny na přísavkách rotačního stolu a synchronně se otáčejí poháněny rotačním stolem. Samotné křemíkové destičky se neotáčejí kolem své osy; brusný kotouč je při otáčení vysokou rychlostí posouván axiálně a průměr brusného kotouče je větší než průměr křemíkové destičky. Existují dva typy broušení na rotačním stole: broušení čelním zápichem a tangenciální broušení čelním stolem. Při broušení čelním zápichem je šířka brusného kotouče větší než průměr křemíkové destičky a vřeteno brusného kotouče se posouvá kontinuálně ve svém axiálním směru, dokud není zpracován přebytek, a poté se křemíková destička otáčí pod pohonem rotačního stolu; při tangenciálním broušení čelním stolem se brusný kotouč posouvá ve svém axiálním směru a křemíková destička se kontinuálně otáčí pod pohonem rotačního disku a broušení se provádí vratným posuvem (vratným posuvem) nebo plazivým posuvem (plazivým posuvem).

Obrázek 1, schematický diagram principu broušení s otočným stolem (tangenciální na čelní ploše)

Ve srovnání s metodou broušení má broušení na rotačním stole výhody vysokého úběru materiálu, malého poškození povrchu a snadné automatizace. Skutečná brusná plocha (aktivní broušení) B a úhel řezu θ (úhel mezi vnějším kruhem brusného kotouče a vnějším kruhem křemíkové destičky) se však v procesu broušení mění se změnou řezné polohy brusného kotouče, což má za následek nestabilní brusnou sílu a ztěžuje dosažení ideální přesnosti povrchu (vysoká hodnota TTV) a snadno způsobuje vady, jako je zhroucení a propad hran. Technologie broušení na rotačním stole se používá hlavně pro zpracování monokrystalických křemíkových destiček o průměru menším než 200 mm. Zvětšení velikosti monokrystalických křemíkových destiček klade vyšší požadavky na přesnost povrchu a přesnost pohybu pracovního stolu, takže broušení na rotačním stole není vhodné pro broušení monokrystalických křemíkových destiček o průměru větším než 300 mm.
Pro zlepšení účinnosti broušení se komerční rovinná tangenciální brousicí zařízení obvykle vyznačují konstrukcí s více brusnými kotouči. Například zařízení je vybaveno sadou hrubých brusných kotoučů a sadou jemných brusných kotoučů a otočný stůl se otáčí o jeden kruh, čímž se postupně provádí hrubé a jemné broušení. Mezi tento typ zařízení patří například G-500DS od americké společnosti GTI (obrázek 2).

Obrázek 2, Brusné zařízení s otočným stolem G-500DS od společnosti GTI ve Spojených státech

Rotační mletí křemíkových destiček:

Aby bylo možné uspokojit potřeby přípravy velkoformátových křemíkových destiček a jejich zpětného ztenčení a dosáhnout přesnosti povrchu s dobrou hodnotou TTV, navrhl japonský vědec Matsui v roce 1988 metodu rotačního broušení křemíkových destiček (přísuvné broušení). Její princip je znázorněn na obrázku 3. Monokrystalická křemíková destička a diamantový brusný kotouč ve tvaru misky adsorbovaný na pracovním stole se otáčejí kolem svých příslušných os a brusný kotouč je současně kontinuálně posouván v axiálním směru. Průměr brusného kotouče je větší než průměr zpracovávané křemíkové destičky a jeho obvod prochází středem křemíkové destičky. Pro snížení brusné síly a tepla při broušení se vakuová přísavka obvykle zužuje do konvexního nebo konkávního tvaru nebo se upravuje úhel mezi vřetenem brusného kotouče a osou vřetena přísavky, aby se zajistilo polokontaktní broušení mezi brusným kotoučem a křemíkovou destičkou.

Obrázek 3, Schéma principu rotačního mletí křemíkových destiček

Ve srovnání s broušením na rotačním stole má rotační broušení křemíkových destiček následující výhody: 1. Jednorázové broušení jednotlivých destiček umožňuje zpracování velkých křemíkových destiček o rozměrech přes 300 mm; 2. Skutečná brusná plocha B a úhel řezu θ jsou konstantní a brusná síla je relativně stabilní; 3. Nastavením úhlu sklonu mezi osou brusného kotouče a osou křemíkové destičky lze aktivně řídit tvar povrchu monokrystalické křemíkové destičky a dosáhnout tak lepší přesnosti tvaru povrchu. Kromě toho mají brusná plocha a úhel řezu θ při rotačním broušení křemíkových destiček také výhody broušení s velkým okrajem, snadné online detekce a řízení tloušťky a kvality povrchu, kompaktní konstrukce zařízení, snadného integrovaného broušení na více stanicích a vysoké účinnosti broušení.
Aby se zlepšila efektivita výroby a uspokojily potřeby linek na výrobu polovodičů, komerční brusná zařízení založená na principu rotačního broušení křemíkových destiček využívají vícevřetenovou vícestaniční strukturu, která umožňuje hrubé a jemné broušení v jednom nakládání a vykládání. V kombinaci s dalšími pomocnými zařízeními umožňuje plně automatické broušení monokrystalických křemíkových destiček metodou „sušení na vstupu/vysoušení“ a „z kazety na kazetu“.

Oboustranné broušení:

Při rotačním broušení křemíkových destiček se zpracovává horní a spodní povrch křemíkových destiček, obrobek se musí otáčet a obrábět postupně, což omezuje účinnost. Zároveň má rotační broušení křemíkových destiček povrchové chyby kopírování (kopírování) a stopy po broušení (stopy po broušení) a není možné účinně odstranit vady, jako je vlnitost a kuželovitost na povrchu monokrystalické křemíkové destičky po řezání drátem (vícenásobná pila), jak je znázorněno na obrázku 4. Pro překonání výše uvedených vad se v 90. letech 20. století objevila technologie oboustranného broušení (doublesidegrinding), jejíž princip je znázorněn na obrázku 5. Svěrky symetricky rozmístěné na obou stranách upínají monokrystalickou křemíkovou destičku v přídržném kroužku a pomalu se otáčejí poháněny válečkem. Dvojice diamantových brusných kotoučů ve tvaru misky je vzájemně umístěna na obou stranách monokrystalické křemíkové destičky. Poháněny elektrickým vřetenem s vzduchovým ložiskem se otáčejí v opačných směrech a posouvají se axiálně, aby se dosáhlo oboustranného broušení monokrystalické křemíkové destičky. Jak je vidět z obrázku, oboustranné broušení dokáže účinně odstranit vlnitost a kuželovitost na povrchu monokrystalické křemíkové destičky po řezání drátem. V závislosti na směru uspořádání osy brusného kotouče může být oboustranné broušení horizontální a vertikální. Horizontální oboustranné broušení dokáže účinně snížit vliv deformace křemíkové destičky způsobené vlastní hmotností destičky na kvalitu broušení a umožňuje snadno zajistit, aby podmínky procesu broušení na obou stranách monokrystalické křemíkové destičky byly stejné a aby se abrazivní částice a brusné třísky snadno neusazovaly na povrchu monokrystalické křemíkové destičky. Jedná se o relativně ideální metodu broušení.

Obrázek 4, „Chyba kopírování“ a vady způsobené opotřebením při rotačním broušení křemíkových destiček

Obrázek 5, schematický diagram principu oboustranného broušení

Tabulka 1 ukazuje srovnání mezi broušením a oboustranným broušením výše uvedených tří typů monokrystalických křemíkových destiček. Oboustranné broušení se používá hlavně pro zpracování křemíkových destiček o průměru menším než 200 mm a má vysoký výtěžek destičky. Díky použití pevných abrazivních brusných kotoučů lze při broušení monokrystalických křemíkových destiček dosáhnout mnohem vyšší kvality povrchu než při oboustranném broušení. Proto jak rotační broušení křemíkových destiček, tak oboustranné broušení mohou splňovat požadavky na kvalitu zpracování běžných 300mm křemíkových destiček a v současnosti jsou nejdůležitějšími metodami zplošťování. Při výběru metody zplošťování křemíkových destiček je nutné komplexně zvážit požadavky na průměr, kvalitu povrchu a technologii leštění monokrystalické křemíkové destičky. Pro zadní ztenčení destičky je možné zvolit pouze jednostrannou metodu zpracování, jako je metoda rotačního broušení křemíkových destiček.

Kromě výběru metody broušení při broušení křemíkových destiček je také nutné určit vhodné procesní parametry, jako je přetlak, velikost zrna brusného kotouče, pojivo brusného kotouče, rychlost brusného kotouče, rychlost křemíkového destičky, viskozita a průtok brusné kapaliny atd., a určit vhodný postup. Obvykle se pro získání monokrystalických křemíkových destiček s vysokou účinností zpracování, vysokou rovinností povrchu a nízkým poškozením povrchu používá segmentovaný proces broušení zahrnující hrubé broušení, polodokončovací broušení, dokončovací broušení, broušení bez jisker a pomalé podkládání.