در مرحله فرآیند بکاند،ویفر (ویفر سیلیکونی(با مدارهایی در جلو) قبل از برش، جوشکاری و بستهبندی بعدی، باید از پشت نازک شوند تا ارتفاع نصب بسته کاهش یابد، حجم بسته تراشه کاهش یابد، راندمان انتشار حرارتی تراشه، عملکرد الکتریکی، خواص مکانیکی بهبود یابد و میزان برش کاهش یابد. سنگزنی معکوس مزایای راندمان بالا و هزینه کم را دارد. این روش جایگزین فرآیندهای سنتی اچینگ مرطوب و اچینگ یونی شده و به مهمترین فناوری نازکسازی معکوس تبدیل شده است.
ویفر نازک شده
چگونه لاغر شویم؟
فرآیند اصلی نازک شدن ویفر در فرآیند بسته بندی سنتی
مراحل خاص ازویفرنازکسازی به این صورت است که ویفر مورد پردازش را به فیلم نازکسازی متصل میکنند و سپس از خلاء برای جذب فیلم نازکسازی و تراشه روی آن به میز ویفر سرامیکی متخلخل استفاده میکنند، خطوط مرکزی دایرهای داخلی و خارجی سطح کاری چرخ سنگزنی الماس فنجانی شکل را به مرکز ویفر سیلیکونی تنظیم میکنند و ویفر سیلیکونی و چرخ سنگزنی برای سنگزنی برشی حول محورهای مربوطه خود میچرخند. سنگزنی شامل سه مرحله است: سنگزنی خشن، سنگزنی ریز و صیقلکاری.
ویفری که از کارخانه ویفرسازی خارج میشود، برای نازک شدن ویفر تا ضخامت مورد نیاز برای بستهبندی، آسیاب معکوس میشود. هنگام آسیاب کردن ویفر، باید نوار چسبی روی قسمت جلویی (ناحیه فعال) چسبانده شود تا از ناحیه مدار محافظت شود و قسمت پشتی نیز همزمان سنگزنی میشود. پس از آسیاب کردن، نوار چسب را برداشته و ضخامت را اندازهگیری کنید.
فرآیندهای سنگزنی که با موفقیت برای تهیه ویفر سیلیکونی به کار گرفته شدهاند عبارتند از سنگزنی با میز دوار،ویفر سیلیکونیسنگزنی چرخشی، سنگزنی دوطرفه و غیره. با بهبود بیشتر الزامات کیفیت سطح ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی، فناوریهای جدید سنگزنی دائماً پیشنهاد میشوند، مانند سنگزنی TAIKO، سنگزنی مکانیکی شیمیایی، سنگزنی صیقلی و سنگزنی دیسک سیارهای.
سنگ زنی با میز دوار:
سنگزنی میز دوار (سنگزنی میز دوار) یک فرآیند سنگزنی اولیه است که در تهیه و نازکسازی معکوس ویفر سیلیکونی استفاده میشود. اصل آن در شکل 1 نشان داده شده است. ویفرهای سیلیکونی روی فنجانهای مکش میز دوار ثابت شدهاند و به طور همزمان توسط میز دوار میچرخند. خود ویفرهای سیلیکونی حول محور خود نمیچرخند. چرخ سنگزنی در حالی که با سرعت بالا میچرخد، به صورت محوری تغذیه میشود و قطر چرخ سنگزنی بزرگتر از قطر ویفر سیلیکونی است. دو نوع سنگزنی میز دوار وجود دارد: سنگزنی فرورونده سطحی و سنگزنی مماسی سطحی. در سنگزنی فرورونده سطحی، عرض چرخ سنگزنی بزرگتر از قطر ویفر سیلیکونی است و اسپیندل چرخ سنگزنی به طور مداوم در امتداد جهت محوری خود تغذیه میکند تا زمانی که مقدار اضافی پردازش شود و سپس ویفر سیلیکونی تحت نیروی محرکه میز دوار میچرخد. در سنگزنی مماسی سطحی، چرخ سنگزنی در امتداد جهت محوری خود تغذیه میشود و ویفر سیلیکونی به طور مداوم تحت نیروی محرکه دیسک چرخان میچرخد و سنگزنی با تغذیه رفت و برگشتی (رفت و برگشتی) یا تغذیه خزشی (خزشی) تکمیل میشود.
شکل 1، نمودار شماتیک سنگ زنی میز دوار (سطح مماسی)
در مقایسه با روش سنگزنی، سنگزنی با میز چرخان مزایایی از جمله نرخ برداشت بالا، آسیب سطحی کم و اتوماسیون آسان را دارد. با این حال، ناحیه سنگزنی واقعی (سنگزنی فعال) B و زاویه برش θ (زاویه بین دایره بیرونی چرخ سنگزنی و دایره بیرونی ویفر سیلیکونی) در فرآیند سنگزنی با تغییر موقعیت برش چرخ سنگزنی تغییر میکنند و در نتیجه نیروی سنگزنی ناپایدار میشود و دستیابی به دقت سطح ایدهآل (مقدار TTV بالا) را دشوار میکند و به راحتی باعث ایجاد نقصهایی مانند فروپاشی لبه و فروپاشی لبه میشود. فناوری سنگزنی با میز چرخان عمدتاً برای پردازش ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی زیر 200 میلیمتر استفاده میشود. افزایش اندازه ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی، الزامات بالاتری را برای دقت سطح و دقت حرکت میز کار تجهیزات مطرح کرده است، بنابراین سنگزنی با میز چرخان برای سنگزنی ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی بالای 300 میلیمتر مناسب نیست.
به منظور بهبود راندمان سنگزنی، تجهیزات سنگزنی مماسی تجاری معمولاً از ساختار چرخهای سنگزنی چندگانه استفاده میکنند. به عنوان مثال، مجموعهای از چرخهای سنگزنی زبر و مجموعهای از چرخهای سنگزنی ریز روی تجهیزات نصب شدهاند و میز دوار به نوبت یک دایره میچرخد تا سنگزنی زبر و سنگزنی ریز را تکمیل کند. این نوع تجهیزات شامل G-500DS شرکت آمریکایی GTI است (شکل 2).
شکل 2، تجهیزات سنگزنی رومیزی دوار G-500DS شرکت GTI در ایالات متحده
سنگ زنی چرخشی ویفر سیلیکون:
به منظور برآورده کردن نیازهای آمادهسازی ویفر سیلیکونی در اندازه بزرگ و پردازش نازکسازی معکوس، و دستیابی به دقت سطح با مقدار TTV خوب. در سال ۱۹۸۸، دانشمند ژاپنی ماتسویی روش سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکونی (سنگزنی در حال تغذیه) را پیشنهاد کرد. اصل آن در شکل ۳ نشان داده شده است. ویفر سیلیکونی تک کریستالی و چرخ سنگزنی الماس فنجانی شکل که روی میز کار جذب میشوند، حول محورهای مربوطه خود میچرخند و چرخ سنگزنی به طور مداوم در جهت محوری همزمان تغذیه میشود. در میان آنها، قطر چرخ سنگزنی بزرگتر از قطر ویفر سیلیکونی پردازش شده است و محیط آن از مرکز ویفر سیلیکونی عبور میکند. به منظور کاهش نیروی سنگزنی و کاهش گرمای سنگزنی، معمولاً فنجان مکش خلاء به شکل محدب یا مقعر برش داده میشود یا زاویه بین محور چرخ سنگزنی و محور محور فنجان مکش تنظیم میشود تا سنگزنی نیمه تماسی بین چرخ سنگزنی و ویفر سیلیکونی تضمین شود.
شکل 3، نمودار شماتیک اصل سنگ زنی چرخشی ویفر سیلیکون
در مقایسه با سنگزنی چرخشی روی میز، سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکونی مزایای زیر را دارد: ① سنگزنی تک ویفر تک زمانه میتواند ویفرهای سیلیکونی با اندازه بزرگ بیش از 300 میلیمتر را پردازش کند؛ ② مساحت واقعی سنگزنی B و زاویه برش θ ثابت هستند و نیروی سنگزنی نسبتاً پایدار است؛ ③ با تنظیم زاویه شیب بین محور چرخ سنگزنی و محور ویفر سیلیکونی، میتوان شکل سطح ویفر سیلیکونی تک کریستال را به طور فعال کنترل کرد تا دقت شکل سطح بهتری به دست آید. علاوه بر این، مساحت سنگزنی و زاویه برش θ سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکونی همچنین دارای مزایای سنگزنی با حاشیه بزرگ، تشخیص و کنترل آسان ضخامت و کیفیت سطح به صورت آنلاین، ساختار تجهیزات جمع و جور، سنگزنی یکپارچه چند ایستگاهی آسان و راندمان بالای سنگزنی است.
به منظور بهبود راندمان تولید و برآوردن نیازهای خطوط تولید نیمههادی، تجهیزات سنگزنی تجاری مبتنی بر اصل سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکون، از ساختار چند اسپیندل و چند ایستگاهی استفاده میکنند که میتواند سنگزنی خشن و سنگزنی ریز را در یک بارگیری و تخلیه انجام دهد. این تجهیزات در ترکیب با سایر امکانات کمکی، میتوانند سنگزنی کاملاً خودکار ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی را به صورت "خشک کردن/خشک کردن" و "کاست به کاست" انجام دهند.
سنگ زنی دو طرفه:
هنگامی که سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکونی سطوح بالایی و پایینی ویفر سیلیکونی را پردازش میکند، قطعه کار باید برگردانده شود و به صورت مرحلهای انجام شود که این امر راندمان را محدود میکند. در عین حال، سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکونی دارای کپی خطای سطحی (کپی شده) و علائم سنگزنی (علامت سنگزنی) است و حذف مؤثر عیوبی مانند موجدار بودن و مخروطی بودن روی سطح ویفر سیلیکونی تک کریستالی پس از برش سیمی (چند ارهای) غیرممکن است، همانطور که در شکل ۴ نشان داده شده است. برای غلبه بر عیوب فوق، فناوری سنگزنی دو طرفه (سنگزنی دو طرفه) در دهه ۱۹۹۰ ظاهر شد و اصل آن در شکل ۵ نشان داده شده است. گیرههایی که به صورت متقارن در دو طرف توزیع شدهاند، ویفر سیلیکونی تک کریستالی را در حلقه نگهدارنده گیر میدهند و به آرامی توسط غلتک میچرخند. یک جفت چرخ سنگزنی الماس فنجانی شکل در دو طرف ویفر سیلیکونی تک کریستالی نسبتاً قرار دارند. آنها که توسط اسپیندل الکتریکی یاتاقان هوایی هدایت میشوند، در جهت مخالف میچرخند و به صورت محوری تغذیه میشوند تا سنگزنی دو طرفه ویفر سیلیکونی تک کریستالی حاصل شود. همانطور که از شکل دیده میشود، سنگزنی دو طرفه میتواند به طور موثری موجدار بودن و مخروطی بودن سطح ویفر سیلیکونی تک کریستالی را پس از برش سیمی از بین ببرد. با توجه به جهت قرارگیری محور چرخ سنگزنی، سنگزنی دو طرفه میتواند افقی و عمودی باشد. در میان آنها، سنگزنی دو طرفه افقی میتواند به طور موثری تأثیر تغییر شکل ویفر سیلیکونی ناشی از وزن مرده ویفر سیلیکونی را بر کیفیت سنگزنی کاهش دهد و به راحتی میتوان اطمینان حاصل کرد که شرایط فرآیند سنگزنی در هر دو طرف ویفر سیلیکونی تک کریستالی یکسان است و ذرات ساینده و تراشههای سنگزنی به راحتی روی سطح ویفر سیلیکونی تک کریستالی باقی نمیمانند. این یک روش سنگزنی نسبتاً ایدهآل است.
شکل 4، "کپی خطا" و عیوب ناشی از ساییدگی در سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکونی
شکل 5، نمودار شماتیک اصل سنگ زنی دو طرفه
جدول 1 مقایسهای بین سنگزنی و سنگزنی دوطرفه سه نوع ویفر سیلیکونی تک کریستالی فوق را نشان میدهد. سنگزنی دوطرفه عمدتاً برای پردازش ویفر سیلیکونی زیر 200 میلیمتر استفاده میشود و بازده ویفر بالایی دارد. به دلیل استفاده از چرخهای سنگزنی ساینده ثابت، سنگزنی ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی میتواند کیفیت سطح بسیار بالاتری نسبت به سنگزنی دوطرفه به دست آورد. بنابراین، هم سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکونی و هم سنگزنی دوطرفه میتوانند الزامات کیفیت پردازش ویفرهای سیلیکونی 300 میلیمتری رایج را برآورده کنند و در حال حاضر مهمترین روشهای پردازش مسطحسازی هستند. هنگام انتخاب روش پردازش مسطحسازی ویفر سیلیکونی، لازم است الزامات اندازه قطر، کیفیت سطح و فناوری پردازش ویفر صیقلدهی ویفر سیلیکونی تک کریستالی به طور جامع در نظر گرفته شود. نازک شدن پشت ویفر فقط میتواند یک روش پردازش یک طرفه، مانند روش سنگزنی چرخشی ویفر سیلیکونی را انتخاب کند.
علاوه بر انتخاب روش سنگ زنی در سنگ زنی ویفر سیلیکونی، لازم است پارامترهای فرآیند معقولی مانند فشار مثبت، اندازه دانه چرخ سنگ زنی، چسب چرخ سنگ زنی، سرعت چرخ سنگ زنی، سرعت ویفر سیلیکونی، ویسکوزیته و سرعت جریان سیال سنگ زنی و غیره نیز انتخاب شوند و یک مسیر فرآیند معقول تعیین شود. معمولاً برای به دست آوردن ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی با راندمان پردازش بالا، صافی سطح بالا و آسیب سطحی کم، از یک فرآیند سنگ زنی قطعه قطعه شده شامل سنگ زنی خشن، سنگ زنی نیمه پرداخت، سنگ زنی پرداخت، سنگ زنی بدون جرقه و پشت بندی آهسته استفاده می شود.
فناوری جدید سنگزنی میتواند به منابع زیر اشاره داشته باشد:
شکل 5، نمودار شماتیک اصل سنگ زنی TAIKO
شکل 6، نمودار شماتیک اصل سنگ زنی دیسک سیاره ای
فناوری نازکسازی ویفر فوق نازک:
فناوریهای نازکسازی سنگزنی حامل ویفر و فناوری سنگزنی لبه وجود دارد (شکل 5).
زمان ارسال: ۸ آگوست ۲۰۲۴