Γιατί χρειάζεται αραίωση;

Στο στάδιο της διαδικασίας back-end, τοόστια (πλακίδιο πυριτίουμε κυκλώματα στο μπροστινό μέρος) πρέπει να αραιωθεί στο πίσω μέρος πριν από την επακόλουθη κοπή σε κύβους, συγκόλληση και συσκευασία για να μειωθεί το ύψος τοποθέτησης της συσκευασίας, να μειωθεί ο όγκος της συσκευασίας του τσιπ, να βελτιωθεί η απόδοση θερμικής διάχυσης του τσιπ, η ηλεκτρική απόδοση, οι μηχανικές ιδιότητες και να μειωθεί η ποσότητα κοπής σε κύβους. Η λείανση με αντίστροφη άλεση έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης και του χαμηλού κόστους. Έχει αντικαταστήσει τις παραδοσιακές διαδικασίες υγρής χάραξης και ιοντικής χάραξης και έχει γίνει η πιο σημαντική τεχνολογία οπίσθιας αραίωσης.

Η αραιωμένη γκοφρέτα

Πώς να αδυνατίσω;

Κύρια διαδικασία αραίωσης πλακιδίων στην παραδοσιακή διαδικασία συσκευασίας

Τα συγκεκριμένα βήματα τουόστιαΗ αραίωση γίνεται για τη συγκόλληση της πλακέτας που πρόκειται να υποστεί επεξεργασία με την αραιωτική μεμβράνη και στη συνέχεια με τη χρήση κενού αέρος προσροφάται η αραιωτική μεμβράνη και το τσιπ πάνω σε αυτήν στην πορώδη κεραμική πλάκα πλακέτας, ρυθμίζονται οι εσωτερικές και εξωτερικές κυκλικές κεντρικές γραμμές της επιφάνειας εργασίας του κυπελλοειδούς τροχού λείανσης με διαμάντι στο κέντρο της πλακέτας πυριτίου και η πλακέτα πυριτίου και ο τροχός λείανσης περιστρέφονται γύρω από τους αντίστοιχους άξονές τους για λείανση με κοπή. Η λείανση περιλαμβάνει τρία στάδια: τραχιά λείανση, λεπτή λείανση και στίλβωση.

Η πλακέτα που εξέρχεται από το εργοστάσιο πλακιδίων υποβάλλεται σε αντίστροφη άλεση για να λεπτύνει την πλακέτα στο πάχος που απαιτείται για τη συσκευασία. Κατά την άλεση της πλακέτας, πρέπει να εφαρμοστεί ταινία στο μπροστινό μέρος (Ενεργή Περιοχή) για να προστατεύσει την περιοχή του κυκλώματος και ταυτόχρονα να λειανθεί η πίσω πλευρά. Μετά την άλεση, αφαιρέστε την ταινία και μετρήστε το πάχος.
Οι διαδικασίες άλεσης που έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία στην παρασκευή πλακιδίων πυριτίου περιλαμβάνουν την περιστροφική λείανση σε τραπέζι,πλακίδιο πυριτίουπεριστροφική λείανση, λείανση διπλής όψης, κ.λπ. Με την περαιτέρω βελτίωση των απαιτήσεων ποιότητας επιφάνειας των πλακιδίων μονοκρυσταλλικού πυριτίου, προτείνονται συνεχώς νέες τεχνολογίες λείανσης, όπως η λείανση TAIKO, η χημική μηχανική λείανση, η λείανση στίλβωσης και η λείανση με πλανητικό δίσκο.

Περιστροφική λείανση τραπεζιού:

Η λείανση με περιστροφική τράπεζα (περιστροφική λείανση τραπεζιού) είναι μια πρώιμη διαδικασία λείανσης που χρησιμοποιείται στην προετοιμασία πλακιδίων πυριτίου και στην οπισθολέπτυνση. Η αρχή της φαίνεται στο Σχήμα 1. Τα πλακίδια πυριτίου στερεώνονται στις βεντούζες του περιστρεφόμενου τραπεζιού και περιστρέφονται συγχρονισμένα κινούμενα από το περιστρεφόμενο τραπέζι. Τα ίδια τα πλακίδια πυριτίου δεν περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους. Ο τροχός λείανσης τροφοδοτείται αξονικά ενώ περιστρέφεται με υψηλή ταχύτητα και η διάμετρος του τροχού λείανσης είναι μεγαλύτερη από τη διάμετρο του πλακιδίου πυριτίου. Υπάρχουν δύο τύποι λείανσης με περιστροφική τράπεζα: λείανση με μετωπική εμβύθιση και λείανση με μετωπική εφαπτομενική. Στην λείανση με μετωπική εμβύθιση, το πλάτος του τροχού λείανσης είναι μεγαλύτερο από τη διάμετρο του πλακιδίου πυριτίου και ο άξονας του τροχού λείανσης τροφοδοτείται συνεχώς κατά μήκος της αξονικής του κατεύθυνσης μέχρι να υποβληθεί σε επεξεργασία η περίσσεια και στη συνέχεια το πλακίδιο πυριτίου περιστρέφεται κάτω από την κίνηση του περιστρεφόμενου τραπεζιού. Στην λείανση με μετωπική εφαπτομενική, ο τροχός λείανσης τροφοδοτείται κατά μήκος της αξονικής του κατεύθυνσης και το πλακίδιο πυριτίου περιστρέφεται συνεχώς κάτω από την κίνηση του περιστρεφόμενου δίσκου και η λείανση ολοκληρώνεται με παλινδρομική τροφοδοσία (παλινδρομική τροφοδοσία) ή ερπυστική τροφοδοσία (ερπυστική τροφοδοσία).

Σχήμα 1, σχηματικό διάγραμμα της αρχής λείανσης με περιστροφικό τραπέζι (εφαπτομενική όψη)

Σε σύγκριση με τη μέθοδο λείανσης, η λείανση με περιστροφική τράπεζα έχει τα πλεονεκτήματα του υψηλού ρυθμού αφαίρεσης, της μικρής επιφανειακής ζημιάς και της εύκολης αυτοματοποίησης. Ωστόσο, η πραγματική περιοχή λείανσης (ενεργή λείανση) B και η γωνία κοπής θ (η γωνία μεταξύ του εξωτερικού κύκλου του τροχού λείανσης και του εξωτερικού κύκλου της πλακέτας πυριτίου) κατά τη διαδικασία λείανσης αλλάζουν με την αλλαγή της θέσης κοπής του τροχού λείανσης, με αποτέλεσμα μια ασταθή δύναμη λείανσης, καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη της ιδανικής ακρίβειας επιφάνειας (υψηλή τιμή TTV) και εύκολα προκαλώντας ελαττώματα όπως κατάρρευση ακμής και κατάρρευση ακμής. Η τεχνολογία λείανσης με περιστροφική τράπεζα χρησιμοποιείται κυρίως για την επεξεργασία πλακιδίων μονοκρυσταλλικού πυριτίου κάτω των 200 mm. Η αύξηση του μεγέθους των πλακιδίων μονοκρυσταλλικού πυριτίου έχει θέσει υψηλότερες απαιτήσεις για την ακρίβεια της επιφάνειας και την ακρίβεια κίνησης του πάγκου εργασίας του εξοπλισμού, επομένως η λείανση με περιστροφική τράπεζα δεν είναι κατάλληλη για την λείανση πλακιδίων μονοκρυσταλλικού πυριτίου άνω των 300 mm.
Για να βελτιωθεί η απόδοση της λείανσης, ο εμπορικός εξοπλισμός εφαπτομενικής λείανσης συνήθως υιοθετεί μια δομή πολλαπλών τροχών λείανσης. Για παράδειγμα, στον εξοπλισμό είναι εξοπλισμένο ένα σετ από χονδρούς τροχούς λείανσης και ένα σετ από λεπτούς τροχούς λείανσης, και η περιστροφική τράπεζα περιστρέφεται κατά έναν κύκλο για να ολοκληρώσει την χονδρή και λεπτή λείανση με τη σειρά. Αυτός ο τύπος εξοπλισμού περιλαμβάνει το G-500DS της American GTI Company (Σχήμα 2).

Σχήμα 2, εξοπλισμός λείανσης με περιστροφική τράπεζα G-500DS της εταιρείας GTI στις Ηνωμένες Πολιτείες

Περιστροφική λείανση πλακιδίων πυριτίου:

Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες της προετοιμασίας πλακιδίων πυριτίου μεγάλου μεγέθους και της επεξεργασίας οπισθολέπτυνσης, και να επιτευχθεί ακρίβεια επιφάνειας με καλή τιμή TTV, το 1988, ο Ιάπωνας μελετητής Matsui πρότεινε μια μέθοδο περιστροφικής λείανσης πλακιδίων πυριτίου (ενσωματωμένη λείανση). Η αρχή της φαίνεται στο Σχήμα 3. Η πλακέτα μονοκρυσταλλικού πυριτίου και ο τροχός λείανσης με διαμάντι σε σχήμα κυπέλλου που προσροφώνται στον πάγκο εργασίας περιστρέφονται γύρω από τους αντίστοιχους άξονές τους και ο τροχός λείανσης τροφοδοτείται συνεχώς κατά μήκος της αξονικής κατεύθυνσης ταυτόχρονα. Μεταξύ αυτών, η διάμετρος του τροχού λείανσης είναι μεγαλύτερη από τη διάμετρο της επεξεργασμένης πλακέτας πυριτίου και η περιφέρειά του διέρχεται από το κέντρο της πλακέτας πυριτίου. Προκειμένου να μειωθεί η δύναμη λείανσης και να μειωθεί η θερμότητα λείανσης, το κύπελλο βεντούζας κενού συνήθως κόβεται σε κυρτό ή κοίλο σχήμα ή η γωνία μεταξύ του άξονα του τροχού λείανσης και του άξονα του κυπέλλου βεντούζας ρυθμίζεται για να εξασφαλιστεί η ημι-επαφή λείανσης μεταξύ του τροχού λείανσης και της πλακέτας πυριτίου.

Σχήμα 3, Σχηματικό διάγραμμα της αρχής περιστροφικής λείανσης πλακιδίων πυριτίου

Σε σύγκριση με την περιστροφική λείανση τραπεζιού, η περιστροφική λείανση πλακιδίων πυριτίου έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα: ① Η εφάπαξ λείανση μονής πλακέτας μπορεί να επεξεργαστεί πλακίδια πυριτίου μεγάλου μεγέθους άνω των 300 mm. ② Η πραγματική περιοχή λείανσης Β και η γωνία κοπής θ είναι σταθερές και η δύναμη λείανσης είναι σχετικά σταθερή. ③ Ρυθμίζοντας τη γωνία κλίσης μεταξύ του άξονα του τροχού λείανσης και του άξονα της πλακέτας πυριτίου, το σχήμα της επιφάνειας της πλακέτας μονοκρυσταλλικού πυριτίου μπορεί να ελεγχθεί ενεργά για να επιτευχθεί καλύτερη ακρίβεια σχήματος επιφάνειας. Επιπλέον, η περιοχή λείανσης και η γωνία κοπής θ της περιστροφικής λείανσης πλακιδίων πυριτίου έχουν επίσης τα πλεονεκτήματα της λείανσης μεγάλου περιθωρίου, της εύκολης ανίχνευσης και ελέγχου του πάχους και της ποιότητας της επιφάνειας, της συμπαγούς δομής του εξοπλισμού, της εύκολης ολοκληρωμένης λείανσης πολλαπλών σταθμών και της υψηλής απόδοσης λείανσης.
Προκειμένου να βελτιωθεί η αποδοτικότητα της παραγωγής και να καλυφθούν οι ανάγκες των γραμμών παραγωγής ημιαγωγών, ο εμπορικός εξοπλισμός λείανσης που βασίζεται στην αρχή της περιστροφικής λείανσης πλακιδίων πυριτίου υιοθετεί μια δομή πολλαπλών αξόνων πολλαπλών σταθμών, η οποία μπορεί να ολοκληρώσει την τραχιά και λεπτή λείανση σε μία μόνο φόρτωση και εκφόρτωση. Σε συνδυασμό με άλλες βοηθητικές εγκαταστάσεις, μπορεί να πραγματοποιήσει την πλήρως αυτόματη λείανση πλακιδίων μονοκρυσταλλικού πυριτίου "dry-in/dry-out" και "cassette to cassette".

Διπλής όψης λείανση:

Όταν η περιστροφική λείανση πλακιδίων πυριτίου επεξεργάζεται τις άνω και κάτω επιφάνειες του πλακιδίου πυριτίου, το τεμάχιο εργασίας πρέπει να περιστραφεί και να εκτελεστεί σε βήματα, γεγονός που περιορίζει την απόδοση. Ταυτόχρονα, η περιστροφική λείανση πλακιδίων πυριτίου έχει επιφανειακά σφάλματα αντιγραφής (αντιγραφή) και σημάδια λείανσης (grindingmark) και είναι αδύνατο να αφαιρεθούν αποτελεσματικά τα ελαττώματα όπως η κυματισμός και η κωνικότητα στην επιφάνεια του πλακιδίου μονοκρυσταλλικού πυριτίου μετά την κοπή σύρματος (πολλαπλό πριόνι), όπως φαίνεται στο Σχήμα 4. Για να ξεπεραστούν τα παραπάνω ελαττώματα, η τεχνολογία λείανσης διπλής όψης (doublesidegrinding) εμφανίστηκε τη δεκαετία του 1990 και η αρχή της φαίνεται στο Σχήμα 5. Οι σφιγκτήρες που κατανέμονται συμμετρικά και στις δύο πλευρές σφίγγουν το πλακίδιο μονοκρυσταλλικού πυριτίου στον δακτύλιο συγκράτησης και περιστρέφονται αργά κινούμενοι από τον κύλινδρο. Ένα ζεύγος τροχών λείανσης με διαμάντι σε σχήμα κυπέλλου είναι σχετικά τοποθετημένοι και στις δύο πλευρές του πλακιδίου μονοκρυσταλλικού πυριτίου. Κινούμενοι από τον ηλεκτρικό άξονα με ρουλεμάν αέρα, περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις και τροφοδοτούνται αξονικά για να επιτύχουν λείανση διπλής όψης του πλακιδίου μονοκρυσταλλικού πυριτίου. Όπως φαίνεται από το σχήμα, η λείανση διπλής όψης μπορεί να αφαιρέσει αποτελεσματικά την κυματοειδή και κωνική επιφάνεια της μονοκρυσταλλικής πλάκας πυριτίου μετά την κοπή του σύρματος. Ανάλογα με την κατεύθυνση διάταξης του άξονα του τροχού λείανσης, η λείανση διπλής όψης μπορεί να είναι οριζόντια και κάθετη. Μεταξύ αυτών, η οριζόντια λείανση διπλής όψης μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την επίδραση της παραμόρφωσης της πλάκας πυριτίου που προκαλείται από το νεκρό βάρος της πλάκας πυριτίου στην ποιότητα λείανσης και είναι εύκολο να διασφαλιστεί ότι οι συνθήκες της διαδικασίας λείανσης και στις δύο πλευρές της πλάκας μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι οι ίδιες και ότι τα λειαντικά σωματίδια και τα θραύσματα λείανσης δεν παραμένουν εύκολα στην επιφάνεια της πλάκας μονοκρυσταλλικού πυριτίου. Είναι μια σχετικά ιδανική μέθοδος λείανσης.

Σχήμα 4, "Σφάλμα αντιγραφής" και ελαττώματα σημαδιών φθοράς στην περιστροφική λείανση πλακιδίων πυριτίου

Σχήμα 5, σχηματικό διάγραμμα της αρχής της διπλής όψης λείανσης

Ο Πίνακας 1 δείχνει τη σύγκριση μεταξύ της λείανσης και της διπλής όψης λείανσης των παραπάνω τριών τύπων μονοκρυσταλλικών πλακιδίων πυριτίου. Η διπλή όψη λείανσης χρησιμοποιείται κυρίως για την επεξεργασία πλακιδίων πυριτίου κάτω των 200 mm και έχει υψηλή απόδοση σε πλακίδια. Λόγω της χρήσης σταθερών λειαντικών τροχών, η λείανση πλακιδίων μονοκρυσταλλικού πυριτίου μπορεί να επιτύχει πολύ υψηλότερη ποιότητα επιφάνειας από αυτή της διπλής όψης λείανσης. Επομένως, τόσο η περιστροφική λείανση πλακιδίων πυριτίου όσο και η διπλή όψη λείανσης μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις ποιότητας επεξεργασίας των κύριων πλακιδίων πυριτίου 300 mm και είναι σήμερα οι πιο σημαντικές μέθοδοι επεξεργασίας ισοπέδωσης. Κατά την επιλογή μιας μεθόδου επεξεργασίας ισοπέδωσης πλακιδίων πυριτίου, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη διεξοδικά οι απαιτήσεις του μεγέθους της διαμέτρου, της ποιότητας της επιφάνειας και της τεχνολογίας επεξεργασίας πλακιδίων στίλβωσης της μονοκρυσταλλικής πλακέτας πυριτίου. Η οπίσθια αραίωση της πλακέτας μπορεί να επιλέξει μόνο μια μέθοδο επεξεργασίας μονής όψης, όπως η μέθοδος περιστροφικής λείανσης πλακιδίων πυριτίου.

Εκτός από την επιλογή της μεθόδου άλεσης στην άλεση πλακιδίων πυριτίου, είναι επίσης απαραίτητο να προσδιοριστεί η επιλογή εύλογων παραμέτρων διεργασίας, όπως η θετική πίεση, το μέγεθος κόκκων του τροχού λείανσης, το συνδετικό υλικό του τροχού λείανσης, η ταχύτητα του τροχού λείανσης, η ταχύτητα των πλακιδίων πυριτίου, το ιξώδες και ο ρυθμός ροής του υγρού λείανσης κ.λπ., και να προσδιοριστεί μια εύλογη οδός διεργασίας. Συνήθως, μια τμηματική διαδικασία άλεσης που περιλαμβάνει τραχιά άλεση, ημιτελική άλεση, τελική άλεση, άλεση χωρίς σπινθήρες και αργή υποστήριξη χρησιμοποιείται για την απόκτηση πλακιδίων μονοκρυσταλλικού πυριτίου με υψηλή απόδοση επεξεργασίας, υψηλή επιπεδότητα επιφάνειας και χαμηλή επιφανειακή φθορά.