बालों को पतला करने की आवश्यकता क्यों है?

बैक-एंड प्रक्रिया चरण में,वफ़र (सिलिकॉन वेफरजिन चिप्स के आगे सर्किट होते हैं, उन्हें बाद में डाइसिंग, वेल्डिंग और पैकेजिंग से पहले पीछे से पतला करना आवश्यक होता है। इससे पैकेज की माउंटिंग ऊंचाई कम होती है, चिप पैकेज का आयतन घटता है, चिप की तापीय प्रसार दक्षता, विद्युत प्रदर्शन और यांत्रिक गुण बेहतर होते हैं और डाइसिंग की मात्रा कम हो जाती है। बैक ग्राइंडिंग के कई फायदे हैं, जैसे उच्च दक्षता और कम लागत। इसने पारंपरिक वेट एचिंग और आयन एचिंग प्रक्रियाओं की जगह ले ली है और यह सबसे महत्वपूर्ण बैक थिनिंग तकनीक बन गई है।

पतला वेफर

बालों को पतला कैसे करें?

परंपरागत पैकेजिंग प्रक्रिया में वेफर को पतला करने की मुख्य प्रक्रिया

विशिष्ट चरणवफ़रथिनिंग प्रक्रिया में, संसाधित किए जाने वाले वेफर को थिनिंग फिल्म से जोड़ा जाता है, फिर वैक्यूम का उपयोग करके थिनिंग फिल्म और उस पर मौजूद चिप को छिद्रित सिरेमिक वेफर टेबल पर सोख लिया जाता है। कप के आकार के डायमंड ग्राइंडिंग व्हील की कार्यशील सतह की आंतरिक और बाहरी गोलाकार नाव केंद्र रेखाओं को सिलिकॉन वेफर के केंद्र में समायोजित किया जाता है, और सिलिकॉन वेफर और ग्राइंडिंग व्हील कटिंग-इन ग्राइंडिंग के लिए अपनी-अपनी धुरी पर घूमते हैं। ग्राइंडिंग में तीन चरण शामिल हैं: रफ ग्राइंडिंग, फाइन ग्राइंडिंग और पॉलिशिंग।

वेफर फैक्ट्री से निकलने वाले वेफर को पैकेजिंग के लिए आवश्यक मोटाई तक पतला करने के लिए बैक-ग्राइंडिंग की जाती है। वेफर को ग्राइंड करते समय, सर्किट क्षेत्र की सुरक्षा के लिए सामने (सक्रिय क्षेत्र) पर टेप लगाना आवश्यक होता है, और साथ ही पीछे की तरफ भी ग्राइंडिंग की जाती है। ग्राइंडिंग के बाद, टेप हटाकर मोटाई मापी जाती है।
सिलिकॉन वेफर तैयार करने में सफलतापूर्वक लागू की गई पीसने की प्रक्रियाओं में रोटरी टेबल ग्राइंडिंग शामिल है।सिलिकॉन वेफररोटेशन ग्राइंडिंग, डबल-साइडेड ग्राइंडिंग आदि। सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की सतह की गुणवत्ता संबंधी आवश्यकताओं में और सुधार के साथ, ताइको ग्राइंडिंग, केमिकल मैकेनिकल ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग ग्राइंडिंग और प्लेनेटरी डिस्क ग्राइंडिंग जैसी नई ग्राइंडिंग प्रौद्योगिकियां लगातार प्रस्तावित की जा रही हैं।

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग:

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग (घूर्णन तालिका पिसाई) सिलिकॉन वेफर निर्माण और बैक थिनिंग में प्रयुक्त एक प्रारंभिक पिसाई प्रक्रिया है। इसका सिद्धांत चित्र 1 में दर्शाया गया है। सिलिकॉन वेफर्स को घूर्णनशील टेबल के सक्शन कप पर स्थिर किया जाता है, और घूर्णनशील टेबल द्वारा संचालित होकर समकालिक रूप से घूमते हैं। सिलिकॉन वेफर्स स्वयं अपनी धुरी पर नहीं घूमते; पिसाई पहिया उच्च गति से घूमते हुए अक्षीय रूप से चलता है, और पिसाई पहिये का व्यास सिलिकॉन वेफर के व्यास से बड़ा होता है। रोटरी टेबल ग्राइंडिंग दो प्रकार की होती है: फेस प्लंज ग्राइंडिंग और फेस टैन्जेन्शियल ग्राइंडिंग। फेस प्लंज ग्राइंडिंग में, पिसाई पहिये की चौड़ाई सिलिकॉन वेफर के व्यास से अधिक होती है, और पिसाई पहिये का स्पिंडल अतिरिक्त भाग के संसाधित होने तक अपनी अक्षीय दिशा में निरंतर चलता रहता है, और फिर सिलिकॉन वेफर को रोटरी टेबल के संचालन द्वारा घुमाया जाता है; फेस टैन्जेन्शियल ग्राइंडिंग में, ग्राइंडिंग व्हील अपनी अक्षीय दिशा के साथ चलता है, और सिलिकॉन वेफर को घूर्णन डिस्क के चालित बल के तहत लगातार घुमाया जाता है, और ग्राइंडिंग को प्रत्यावर्ती फीडिंग (रेसिप्रोकेशन) या क्रीप फीडिंग (क्रीपफीड) द्वारा पूरा किया जाता है।

चित्र 1, रोटरी टेबल ग्राइंडिंग (फेस टैन्जेन्शियल) सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख

ग्राइंडिंग विधि की तुलना में, रोटरी टेबल ग्राइंडिंग के कई फायदे हैं, जैसे उच्च निष्कासन दर, कम सतह क्षति और आसान स्वचालन। हालांकि, ग्राइंडिंग प्रक्रिया में वास्तविक ग्राइंडिंग क्षेत्र (सक्रिय ग्राइंडिंग) B और कट-इन कोण θ (ग्राइंडिंग व्हील के बाहरी वृत्त और सिलिकॉन वेफर के बाहरी वृत्त के बीच का कोण) ग्राइंडिंग व्हील की कटिंग स्थिति में परिवर्तन के साथ बदलते रहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ग्राइंडिंग बल अस्थिर हो जाता है। इससे आदर्श सतह सटीकता (उच्च TTV मान) प्राप्त करना कठिन हो जाता है और किनारे के ढहने आदि जैसी त्रुटियां आसानी से उत्पन्न हो जाती हैं। रोटरी टेबल ग्राइंडिंग तकनीक मुख्य रूप से 200 मिमी से कम आकार के सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स के प्रसंस्करण के लिए उपयोग की जाती है। सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स के आकार में वृद्धि के कारण उपकरण वर्कबेंच की सतह सटीकता और गति सटीकता के लिए उच्च आवश्यकताएं सामने आई हैं, इसलिए रोटरी टेबल ग्राइंडिंग 300 मिमी से अधिक आकार के सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की ग्राइंडिंग के लिए उपयुक्त नहीं है।
पीसने की दक्षता बढ़ाने के लिए, व्यावसायिक समतल स्पर्शरेखीय पीसने वाले उपकरण आमतौर पर बहु-पीसने वाले पहियों की संरचना अपनाते हैं। उदाहरण के लिए, उपकरण पर मोटे पीसने वाले पहियों का एक सेट और बारीक पीसने वाले पहियों का एक सेट लगा होता है, और घूर्णन मेज एक चक्कर लगाकर बारी-बारी से मोटा और बारीक पीसती है। इस प्रकार के उपकरणों में अमेरिकी कंपनी जीटीआई का जी-500डीएस (चित्र 2) शामिल है।

चित्र 2, संयुक्त राज्य अमेरिका की जीटीआई कंपनी का जी-500डीएस रोटरी टेबल ग्राइंडिंग उपकरण।

सिलिकॉन वेफर की रोटेशन ग्राइंडिंग:

बड़े आकार के सिलिकॉन वेफर तैयार करने और बैक थिनिंग प्रोसेसिंग की आवश्यकताओं को पूरा करने और उच्च TTV मान के साथ सतह की सटीकता प्राप्त करने के लिए, 1988 में जापानी विद्वान मात्सुई ने सिलिकॉन वेफर रोटेशन ग्राइंडिंग (इन-फीड ग्राइंडिंग) विधि का प्रस्ताव रखा। इसका सिद्धांत चित्र 3 में दर्शाया गया है। वर्कबेंच पर स्थिर एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर और कप के आकार का डायमंड ग्राइंडिंग व्हील अपनी-अपनी अक्षों के चारों ओर घूमते हैं, और ग्राइंडिंग व्हील को अक्षीय दिशा में लगातार फीड किया जाता है। ग्राइंडिंग व्हील का व्यास संसाधित सिलिकॉन वेफर के व्यास से बड़ा होता है, और इसकी परिधि सिलिकॉन वेफर के केंद्र से होकर गुजरती है। ग्राइंडिंग बल और ग्राइंडिंग ऊष्मा को कम करने के लिए, वैक्यूम सक्शन कप को आमतौर पर उत्तल या अवतल आकार में काटा जाता है या ग्राइंडिंग व्हील स्पिंडल और सक्शन कप स्पिंडल अक्ष के बीच के कोण को समायोजित किया जाता है ताकि ग्राइंडिंग व्हील और सिलिकॉन वेफर के बीच अर्ध-संपर्क ग्राइंडिंग सुनिश्चित हो सके।

चित्र 3, सिलिकॉन वेफर के रोटरी ग्राइंडिंग सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग की तुलना में, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग के निम्नलिखित लाभ हैं: ① एक बार में एक वेफर की ग्राइंडिंग से 300 मिमी से अधिक आकार के सिलिकॉन वेफर्स को संसाधित किया जा सकता है; ② वास्तविक ग्राइंडिंग क्षेत्र B और कटिंग कोण θ स्थिर रहते हैं, और ग्राइंडिंग बल अपेक्षाकृत स्थिर होता है; ③ ग्राइंडिंग व्हील अक्ष और सिलिकॉन वेफर अक्ष के बीच झुकाव कोण को समायोजित करके, एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह के आकार को सक्रिय रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे सतह के आकार की सटीकता बेहतर होती है। इसके अतिरिक्त, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग के ग्राइंडिंग क्षेत्र और कटिंग कोण θ में बड़े मार्जिन ग्राइंडिंग, आसान ऑनलाइन मोटाई और सतह गुणवत्ता का पता लगाने और नियंत्रण, कॉम्पैक्ट उपकरण संरचना, आसान मल्टी-स्टेशन एकीकृत ग्राइंडिंग और उच्च ग्राइंडिंग दक्षता के लाभ भी हैं।
उत्पादन क्षमता बढ़ाने और सेमीकंडक्टर उत्पादन लाइनों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग के सिद्धांत पर आधारित वाणिज्यिक ग्राइंडिंग उपकरण एक बहु-स्पिंडल बहु-स्टेशन संरचना को अपनाता है, जो एक ही लोडिंग और अनलोडिंग में रफ ग्राइंडिंग और फाइन ग्राइंडिंग को पूरा कर सकता है। अन्य सहायक सुविधाओं के साथ मिलकर, यह सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की "ड्राई-इन/ड्राई-आउट" और "कैसेट टू कैसेट" ग्राइंडिंग को पूरी तरह से स्वचालित रूप से कर सकता है।

दोनों तरफ से पीसना:

सिलिकॉन वेफर की ऊपरी और निचली सतहों को रोटरी ग्राइंडिंग प्रक्रिया द्वारा पीसने के दौरान, वर्कपीस को पलटना पड़ता है और प्रक्रिया को कई चरणों में पूरा करना पड़ता है, जिससे दक्षता सीमित हो जाती है। साथ ही, सिलिकॉन वेफर की रोटरी ग्राइंडिंग में सतह पर त्रुटियाँ और घिसाव के निशान रह जाते हैं, और वायर कटिंग (मल्टी-सॉ) के बाद एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर मौजूद लहरदारपन और टेढ़ेपन जैसे दोषों को प्रभावी ढंग से दूर करना संभव नहीं होता है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। इन कमियों को दूर करने के लिए, 1990 के दशक में दो-तरफ़ा ग्राइंडिंग तकनीक का विकास हुआ, जिसका सिद्धांत चित्र 5 में दर्शाया गया है। दोनों ओर सममित रूप से वितरित क्लैंप एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर को रिटेनिंग रिंग में जकड़ लेते हैं और रोलर द्वारा संचालित होकर धीरे-धीरे घुमाते हैं। एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के दोनों ओर कप के आकार के हीरे के ग्राइंडिंग व्हील लगे होते हैं। एयर बेयरिंग इलेक्ट्रिक स्पिंडल द्वारा संचालित, ये विपरीत दिशाओं में घूमते हैं और अक्षीय रूप से फीड करते हैं, जिससे सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की दोनों तरफ की ग्राइंडिंग की जा सकती है। जैसा कि चित्र में देखा जा सकता है, दोनों तरफ की ग्राइंडिंग से वायर कटिंग के बाद सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर मौजूद लहरदारपन और टेढ़ेपन को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है। ग्राइंडिंग व्हील अक्ष की व्यवस्था दिशा के अनुसार, दोनों तरफ की ग्राइंडिंग क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों तरह से की जा सकती है। इनमें से, क्षैतिज दोनों तरफ की ग्राइंडिंग सिलिकॉन वेफर के डेड वेट के कारण होने वाले विरूपण के ग्राइंडिंग गुणवत्ता पर पड़ने वाले प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम करती है, और यह सुनिश्चित करना आसान है कि सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के दोनों तरफ ग्राइंडिंग प्रक्रिया की स्थितियाँ समान हों, और अपघर्षक कण और ग्राइंडिंग चिप्स सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर आसानी से न चिपकें। यह एक अपेक्षाकृत आदर्श ग्राइंडिंग विधि है।

चित्र 4, सिलिकॉन वेफर रोटेशन ग्राइंडिंग में "त्रुटिपूर्ण प्रतिलिपि" और घिसाव के निशान दोष।

चित्र 5, दो तरफा पिसाई के सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख

तालिका 1 में ऊपर वर्णित तीन प्रकार के सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की ग्राइंडिंग और डबल-साइडेड ग्राइंडिंग की तुलना दर्शाई गई है। डबल-साइडेड ग्राइंडिंग मुख्य रूप से 200 मिमी से कम व्यास वाले सिलिकॉन वेफर्स की प्रोसेसिंग के लिए उपयोग की जाती है और इससे वेफर की उच्च उपज प्राप्त होती है। फिक्स्ड एब्रेसिव ग्राइंडिंग व्हील्स के उपयोग के कारण, सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की ग्राइंडिंग से डबल-साइडेड ग्राइंडिंग की तुलना में कहीं अधिक उच्च सतह गुणवत्ता प्राप्त की जा सकती है। इसलिए, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग और डबल-साइडेड ग्राइंडिंग दोनों ही मुख्यधारा के 300 मिमी सिलिकॉन वेफर्स की प्रोसेसिंग गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं और वर्तमान में ये सबसे महत्वपूर्ण फ्लैटनिंग प्रोसेसिंग विधियाँ हैं। सिलिकॉन वेफर फ्लैटनिंग प्रोसेसिंग विधि का चयन करते समय, सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के व्यास आकार, सतह गुणवत्ता और पॉलिशिंग वेफर प्रोसेसिंग तकनीक की आवश्यकताओं पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है। वेफर की बैक थिनिंग के लिए केवल सिंगल-साइडेड प्रोसेसिंग विधि का चयन किया जा सकता है, जैसे कि सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग विधि।

सिलिकॉन वेफर की पिसाई में पिसाई विधि का चयन करने के अलावा, धनात्मक दाब, पिसाई पहिये के कणों का आकार, पिसाई पहिये का बाइंडर, पिसाई पहिये की गति, सिलिकॉन वेफर की गति, पिसाई द्रव की श्यानता और प्रवाह दर आदि जैसे उचित प्रक्रिया मापदंडों का चयन करना और एक उपयुक्त प्रक्रिया मार्ग निर्धारित करना भी आवश्यक है। आमतौर पर, उच्च प्रसंस्करण दक्षता, उच्च सतह समतलता और कम सतह क्षति वाले एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर प्राप्त करने के लिए रफ ग्राइंडिंग, सेमी-फिनिशिंग ग्राइंडिंग, फिनिशिंग ग्राइंडिंग, स्पार्क-फ्री ग्राइंडिंग और स्लो बैकिंग सहित एक खंडित पिसाई प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।