પાતળા થવાની જરૂર કેમ છે?

બેક-એન્ડ પ્રક્રિયા તબક્કામાં,વેફર (સિલિકોન વેફર(આગળના ભાગમાં સર્કિટ સાથે) ને પાછળથી ડાઇસિંગ, વેલ્ડીંગ અને પેકેજિંગ પહેલાં પાછળથી પાતળું કરવાની જરૂર છે જેથી પેકેજ માઉન્ટિંગ ઊંચાઈ ઓછી થાય, ચિપ પેકેજ વોલ્યુમ ઓછું થાય, ચિપની થર્મલ ડિફ્યુઝન કાર્યક્ષમતા, વિદ્યુત કામગીરી, યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં સુધારો થાય અને ડાઇસિંગનું પ્રમાણ ઓછું થાય. બેક ગ્રાઇન્ડીંગમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને ઓછી કિંમતના ફાયદા છે. તેણે પરંપરાગત વેટ એચિંગ અને આયન એચિંગ પ્રક્રિયાઓને બદલીને સૌથી મહત્વપૂર્ણ બેક થિનિંગ ટેકનોલોજી બની છે.

પાતળું વેફર

પાતળું કેવી રીતે કરવું?

પરંપરાગત પેકેજિંગ પ્રક્રિયામાં વેફર પાતળા થવાની મુખ્ય પ્રક્રિયા

ના ચોક્કસ પગલાંવેફરથિનિંગમાં પ્રક્રિયા કરવા માટે વેફરને થિનિંગ ફિલ્મ સાથે જોડવાનું હોય છે, અને પછી વેક્યુમનો ઉપયોગ કરીને થિનિંગ ફિલ્મ અને તેના પરની ચિપને છિદ્રાળુ સિરામિક વેફર ટેબલ પર શોષી લેવામાં આવે છે, કપ-આકારના ડાયમંડ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલની કાર્યકારી સપાટીની આંતરિક અને બાહ્ય ગોળાકાર બોટ સેન્ટર લાઇનને સિલિકોન વેફરના કેન્દ્રમાં ગોઠવવામાં આવે છે, અને સિલિકોન વેફર અને ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ કટીંગ-ઇન ગ્રાઇન્ડીંગ માટે તેમની સંબંધિત અક્ષોની આસપાસ ફરે છે. ગ્રાઇન્ડીંગમાં ત્રણ તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે: રફ ગ્રાઇન્ડીંગ, ફાઇન ગ્રાઇન્ડીંગ અને પોલિશિંગ.

વેફર ફેક્ટરીમાંથી નીકળતા વેફરને પેકેજિંગ માટે જરૂરી જાડાઈ સુધી પાતળું કરવા માટે પાછળથી ગ્રાઇન્ડ કરવામાં આવે છે. વેફરને ગ્રાઇન્ડ કરતી વખતે, સર્કિટ વિસ્તારને સુરક્ષિત રાખવા માટે આગળના ભાગમાં (સક્રિય ક્ષેત્ર) ટેપ લગાવવાની જરૂર પડે છે, અને તે જ સમયે પાછળની બાજુ ગ્રાઉન્ડ હોય છે. ગ્રાઇન્ડીંગ કર્યા પછી, ટેપ દૂર કરો અને જાડાઈ માપો.
સિલિકોન વેફરની તૈયારીમાં સફળતાપૂર્વક લાગુ કરાયેલી ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયાઓમાં રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગનો સમાવેશ થાય છે,સિલિકોન વેફરરોટેશન ગ્રાઇન્ડીંગ, ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ, વગેરે. સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર્સની સપાટીની ગુણવત્તાની જરૂરિયાતોમાં વધુ સુધારા સાથે, નવી ગ્રાઇન્ડીંગ તકનીકો સતત પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવે છે, જેમ કે TAIKO ગ્રાઇન્ડીંગ, કેમિકલ મિકેનિકલ ગ્રાઇન્ડીંગ, પોલિશિંગ ગ્રાઇન્ડીંગ અને પ્લેનેટરી ડિસ્ક ગ્રાઇન્ડીંગ.

રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ:

રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ (રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ) એ સિલિકોન વેફર તૈયારી અને બેક થિનિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રારંભિક ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયા છે. તેનો સિદ્ધાંત આકૃતિ 1 માં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. સિલિકોન વેફર્સ ફરતા ટેબલના સક્શન કપ પર સ્થિર હોય છે, અને ફરતા ટેબલ દ્વારા સુમેળમાં ફરે છે. સિલિકોન વેફર્સ પોતે તેમની ધરીની આસપાસ ફરતા નથી; ઉચ્ચ ગતિએ ફરતી વખતે ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ અક્ષીય રીતે ખવડાવવામાં આવે છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલનો વ્યાસ સિલિકોન વેફરના વ્યાસ કરતા મોટો હોય છે. રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગના બે પ્રકાર છે: ફેસ પ્લંજ ગ્રાઇન્ડીંગ અને ફેસ ટેન્જેન્શિયલ ગ્રાઇન્ડીંગ. ફેસ પ્લંજ ગ્રાઇન્ડીંગમાં, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલની પહોળાઈ સિલિકોન વેફર વ્યાસ કરતા મોટી હોય છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સ્પિન્ડલ તેની અક્ષીય દિશામાં સતત ફીડ કરે છે જ્યાં સુધી વધારાનું પ્રક્રિયા ન થાય, અને પછી સિલિકોન વેફર રોટરી ટેબલના ડ્રાઇવ હેઠળ ફેરવવામાં આવે છે; ફેસ ટેન્જેન્શિયલ ગ્રાઇન્ડીંગમાં, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ તેની અક્ષીય દિશામાં ફીડ કરે છે, અને સિલિકોન વેફર સતત ફરતી ડિસ્કના ડ્રાઇવ હેઠળ ફેરવાય છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ પારસ્પરિક ફીડિંગ (પરસ્પર) અથવા ક્રીપ ફીડિંગ (ક્રીપફીડ) દ્વારા પૂર્ણ થાય છે.

આકૃતિ 1, રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ (ફેસ ટેન્જેન્શિયલ) સિદ્ધાંતનું યોજનાકીય આકૃતિ

ગ્રાઇન્ડીંગ પદ્ધતિની તુલનામાં, રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગમાં ઉચ્ચ દૂર કરવાનો દર, સપાટીને ઓછું નુકસાન અને સરળ ઓટોમેશનના ફાયદા છે. જો કે, ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયામાં વાસ્તવિક ગ્રાઇન્ડીંગ ક્ષેત્ર (સક્રિય ગ્રાઇન્ડીંગ) B અને કટ-ઇન કોણ θ (ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલના બાહ્ય વર્તુળ અને સિલિકોન વેફરના બાહ્ય વર્તુળ વચ્ચેનો ખૂણો) ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલની કટીંગ સ્થિતિ બદલાવા સાથે બદલાય છે, જેના પરિણામે અસ્થિર ગ્રાઇન્ડીંગ બળ બને છે, જેના કારણે આદર્શ સપાટીની ચોકસાઈ (ઉચ્ચ TTV મૂલ્ય) મેળવવાનું મુશ્કેલ બને છે, અને ધાર પતન અને ધાર પતન જેવી ખામીઓ સરળતાથી થાય છે. રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે 200mm થી નીચેના સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની પ્રક્રિયા માટે થાય છે. સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરના કદમાં વધારાથી ઉપકરણ વર્કબેન્ચની સપાટીની ચોકસાઈ અને ગતિ ચોકસાઈ માટે ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ આગળ મૂકવામાં આવી છે, તેથી રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ 300mm થી ઉપરના સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરના ગ્રાઇન્ડીંગ માટે યોગ્ય નથી.
ગ્રાઇન્ડીંગ કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે, કોમર્શિયલ પ્લેન ટેન્જેન્શિયલ ગ્રાઇન્ડીંગ સાધનો સામાન્ય રીતે મલ્ટી-ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સ્ટ્રક્ચર અપનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, રફ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સનો સેટ અને ફાઇન ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સનો સેટ સાધનો પર સજ્જ હોય છે, અને રોટરી ટેબલ રફ ગ્રાઇન્ડીંગ અને ફાઇન ગ્રાઇન્ડીંગ પૂર્ણ કરવા માટે એક વર્તુળ ફેરવે છે. આ પ્રકારના સાધનોમાં અમેરિકન GTI કંપનીના G-500DS (આકૃતિ 2)નો સમાવેશ થાય છે.

આકૃતિ 2, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં GTI કંપનીના G-500DS રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ સાધનો

સિલિકોન વેફર રોટેશન ગ્રાઇન્ડીંગ:

મોટા કદના સિલિકોન વેફર તૈયારી અને બેક થિનિંગ પ્રોસેસિંગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા અને સારા TTV મૂલ્ય સાથે સપાટીની ચોકસાઈ મેળવવા માટે. 1988 માં, જાપાની વિદ્વાન માત્સુઇએ સિલિકોન વેફર રોટેશન ગ્રાઇન્ડીંગ (ઇન-ફીડગ્રાઇન્ડીંગ) પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. તેનો સિદ્ધાંત આકૃતિ 3 માં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. વર્કબેન્ચ પર શોષાયેલ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર અને કપ-આકારના ડાયમંડ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ તેમના સંબંધિત અક્ષોની આસપાસ ફરે છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ એક જ સમયે અક્ષીય દિશામાં સતત ખવડાવવામાં આવે છે. તેમાંથી, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલનો વ્યાસ પ્રોસેસ્ડ સિલિકોન વેફરના વ્યાસ કરતા મોટો હોય છે, અને તેનો પરિઘ સિલિકોન વેફરના કેન્દ્રમાંથી પસાર થાય છે. ગ્રાઇન્ડીંગ ફોર્સ ઘટાડવા અને ગ્રાઇન્ડીંગ ગરમી ઘટાડવા માટે, વેક્યુમ સક્શન કપને સામાન્ય રીતે બહિર્મુખ અથવા અંતર્મુખ આકારમાં કાપવામાં આવે છે અથવા ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સ્પિન્ડલ અને સક્શન કપ સ્પિન્ડલ અક્ષ વચ્ચેનો ખૂણો ગોઠવવામાં આવે છે જેથી ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ અને સિલિકોન વેફર વચ્ચે અર્ધ-સંપર્ક ગ્રાઇન્ડીંગ સુનિશ્ચિત થાય.

આકૃતિ 3, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગ સિદ્ધાંતનું યોજનાકીય આકૃતિ

રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગની તુલનામાં, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગના નીચેના ફાયદા છે: ① સિંગલ-ટાઇમ સિંગલ-વેફર ગ્રાઇન્ડીંગ 300 મીમીથી વધુ મોટા કદના સિલિકોન વેફરને પ્રક્રિયા કરી શકે છે; ② વાસ્તવિક ગ્રાઇન્ડીંગ એરિયા B અને કટીંગ એંગલ θ સ્થિર છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ ફોર્સ પ્રમાણમાં સ્થિર છે; ③ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ અક્ષ અને સિલિકોન વેફર અક્ષ વચ્ચેના ઝોક કોણને સમાયોજિત કરીને, સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરના સપાટી આકારને વધુ સારી સપાટી આકાર ચોકસાઈ મેળવવા માટે સક્રિય રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. વધુમાં, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગના ગ્રાઇન્ડીંગ એરિયા અને કટીંગ એંગલ θ માં મોટા માર્જિન ગ્રાઇન્ડીંગ, સરળ ઓનલાઈન જાડાઈ અને સપાટી ગુણવત્તા શોધ અને નિયંત્રણ, કોમ્પેક્ટ સાધનો માળખું, સરળ મલ્ટી-સ્ટેશન ઇન્ટિગ્રેટેડ ગ્રાઇન્ડીંગ અને ઉચ્ચ ગ્રાઇન્ડીંગ કાર્યક્ષમતાના ફાયદા પણ છે.
ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા અને સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન લાઇનની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગના સિદ્ધાંત પર આધારિત વાણિજ્યિક ગ્રાઇન્ડીંગ સાધનો મલ્ટી-સ્પિન્ડલ મલ્ટી-સ્ટેશન માળખું અપનાવે છે, જે એક લોડિંગ અને અનલોડિંગમાં રફ ગ્રાઇન્ડીંગ અને ફાઇન ગ્રાઇન્ડીંગ પૂર્ણ કરી શકે છે. અન્ય સહાયક સુવિધાઓ સાથે જોડીને, તે સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર "ડ્રાય-ઇન/ડ્રાય-આઉટ" અને "કેસેટ ટુ કેસેટ" ના સંપૂર્ણ સ્વચાલિત ગ્રાઇન્ડીંગને અનુભવી શકે છે.

બે બાજુ ગ્રાઇન્ડીંગ:

જ્યારે સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગ સિલિકોન વેફરની ઉપરની અને નીચેની સપાટીઓ પર પ્રક્રિયા કરે છે, ત્યારે વર્કપીસને ફેરવીને પગલાંઓમાં હાથ ધરવાની જરૂર પડે છે, જે કાર્યક્ષમતાને મર્યાદિત કરે છે. તે જ સમયે, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગમાં સપાટીની ભૂલ નકલ (કોપી કરેલ) અને ગ્રાઇન્ડીંગ માર્ક્સ (ગ્રાઇન્ડીંગમાર્ક) હોય છે, અને વાયર કટીંગ (મલ્ટિ-સો) પછી સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની સપાટી પર વેવિનેસ અને ટેપર જેવી ખામીઓને અસરકારક રીતે દૂર કરવી અશક્ય છે, જેમ કે આકૃતિ 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. ઉપરોક્ત ખામીઓને દૂર કરવા માટે, 1990 ના દાયકામાં ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ ટેકનોલોજી (ડબલસાઇડગ્રાઇન્ડીંગ) દેખાઈ, અને તેનો સિદ્ધાંત આકૃતિ 5 માં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. બંને બાજુઓ પર સમપ્રમાણરીતે વિતરિત ક્લેમ્પ્સ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરને રિટેનિંગ રિંગમાં ક્લેમ્પ કરે છે અને રોલર દ્વારા ધીમે ધીમે ફરે છે. કપ-આકારના ડાયમંડ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સની જોડી સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની બંને બાજુઓ પર પ્રમાણમાં સ્થિત છે. એર બેરિંગ ઇલેક્ટ્રિક સ્પિન્ડલ દ્વારા સંચાલિત, તેઓ વિરુદ્ધ દિશામાં ફરે છે અને સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરના ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગને પ્રાપ્ત કરવા માટે અક્ષીય રીતે ફીડ કરે છે. આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ વાયર કટીંગ પછી સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની સપાટી પરની લહેર અને ટેપરને અસરકારક રીતે દૂર કરી શકે છે. ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ અક્ષની ગોઠવણી દિશા અનુસાર, ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ આડી અને ઊભી હોઈ શકે છે. તેમાંથી, આડી ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ સિલિકોન વેફરના ડેડ વેઇટને કારણે ગ્રાઇન્ડીંગ ગુણવત્તા પર સિલિકોન વેફરના વિકૃતિના પ્રભાવને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકે છે, અને સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની બંને બાજુ ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયાની સ્થિતિ સમાન છે તેની ખાતરી કરવી સરળ છે, અને ઘર્ષક કણો અને ગ્રાઇન્ડીંગ ચિપ્સ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની સપાટી પર રહેવાનું સરળ નથી. તે પ્રમાણમાં આદર્શ ગ્રાઇન્ડીંગ પદ્ધતિ છે.

આકૃતિ 4, સિલિકોન વેફર રોટેશન ગ્રાઇન્ડીંગમાં "કોપી કરવામાં ભૂલ" અને વસ્ત્રો ચિહ્ન ખામીઓ

આકૃતિ 5, ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ સિદ્ધાંતનું યોજનાકીય આકૃતિ

કોષ્ટક 1 ઉપરોક્ત ત્રણ પ્રકારના સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર્સના ગ્રાઇન્ડીંગ અને ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ વચ્ચેની સરખામણી દર્શાવે છે. ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે 200 મીમીથી ઓછી સિલિકોન વેફર પ્રોસેસિંગ માટે થાય છે, અને તેની વેફરની ઉપજ વધારે છે. ફિક્સ્ડ એબ્રેસિવ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સના ઉપયોગને કારણે, સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરનું ગ્રાઇન્ડીંગ ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ કરતા ઘણી ઊંચી સપાટી ગુણવત્તા મેળવી શકે છે. તેથી, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગ અને ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ બંને મુખ્ય પ્રવાહના 300 મીમી સિલિકોન વેફર્સની પ્રોસેસિંગ ગુણવત્તા જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, અને હાલમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ ફ્લેટનીંગ પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિઓ છે. સિલિકોન વેફર ફ્લેટનીંગ પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિ પસંદ કરતી વખતે, સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરના વ્યાસ કદ, સપાટીની ગુણવત્તા અને પોલિશિંગ વેફર પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજીની જરૂરિયાતોને વ્યાપકપણે ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે. વેફરનું પાછળનું થિનિંગ ફક્ત સિંગલ-સાઇડેડ પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિ પસંદ કરી શકે છે, જેમ કે સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગ પદ્ધતિ.

સિલિકોન વેફર ગ્રાઇન્ડીંગમાં ગ્રાઇન્ડીંગ પદ્ધતિ પસંદ કરવા ઉપરાંત, પોઝિટિવ પ્રેશર, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ ગ્રેઇન સાઈઝ, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ બાઈન્ડર, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સ્પીડ, સિલિકોન વેફર સ્પીડ, ગ્રાઇન્ડીંગ ફ્લુઇડ સ્નિગ્ધતા અને ફ્લો રેટ વગેરે જેવા વાજબી પ્રક્રિયા પરિમાણોની પસંદગી નક્કી કરવી અને વાજબી પ્રક્રિયા માર્ગ નક્કી કરવો પણ જરૂરી છે. સામાન્ય રીતે, ઉચ્ચ પ્રોસેસિંગ કાર્યક્ષમતા, ઉચ્ચ સપાટી સપાટતા અને ઓછી સપાટીને નુકસાન સાથે સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર્સ મેળવવા માટે રફ ગ્રાઇન્ડીંગ, સેમી-ફિનિશિંગ ગ્રાઇન્ડીંગ, ફિનિશિંગ ગ્રાઇન્ડીંગ, સ્પાર્ક-ફ્રી ગ્રાઇન્ડીંગ અને સ્લો બેકિંગ સહિત વિભાજિત ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે.