पतला करने की आवश्यकता क्यों है?

बैक-एंड प्रक्रिया चरण में,वफ़र (सिलिकॉन वेफरसामने की तरफ सर्किट के साथ) पैकेज माउंटिंग ऊंचाई को कम करने, चिप पैकेज की मात्रा को कम करने, चिप की थर्मल प्रसार दक्षता, विद्युत प्रदर्शन, यांत्रिक गुणों को बेहतर बनाने और डाइसिंग की मात्रा को कम करने के लिए बाद में डाइसिंग, वेल्डिंग और पैकेजिंग से पहले पीठ पर पतला होना चाहिए। बैक ग्राइंडिंग में उच्च दक्षता और कम लागत के फायदे हैं। इसने पारंपरिक गीली नक़्क़ाशी और आयन नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं को बदल दिया है और सबसे महत्वपूर्ण बैक थिनिंग तकनीक बन गई है।

पतला किया गया वेफर

पतला कैसे करें?

पारंपरिक पैकेजिंग प्रक्रिया में वेफर पतला करने की मुख्य प्रक्रिया

के विशिष्ट चरणवफ़रथिनिंग का मतलब है कि प्रोसेस किए जाने वाले वेफर को थिनिंग फिल्म से बांधना, और फिर थिनिंग फिल्म और उस पर चिप को सोखने के लिए वैक्यूम का इस्तेमाल करना, कप के आकार के डायमंड ग्राइंडिंग व्हील की कामकाजी सतह की आंतरिक और बाहरी गोलाकार नाव केंद्र रेखाओं को सिलिकॉन वेफर के केंद्र में समायोजित करना, और सिलिकॉन वेफर और ग्राइंडिंग व्हील को काटने-पीसने के लिए अपने संबंधित अक्षों के चारों ओर घुमाना। पीसने 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-ग्राइंड किया जाता है। वेफर को पीसते समय, सर्किट क्षेत्र की सुरक्षा के लिए सामने (सक्रिय क्षेत्र) पर टेप लगाने की आवश्यकता होती है, और उसी समय पीछे की तरफ पीसना होता है। पीसने के बाद, टेप को हटा दें और मोटाई मापें।
सिलिकॉन वेफर तैयार करने के लिए सफलतापूर्वक लागू की गई पीसने की प्रक्रियाओं में रोटरी टेबल पीसना शामिल है,सिलिकॉन वेफररोटेशन पीस, डबल पक्षीय पीस, आदि। एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की सतह की गुणवत्ता की आवश्यकताओं के आगे सुधार के साथ, नई पीसने वाली प्रौद्योगिकियों को लगातार प्रस्तावित किया जाता है, जैसे कि TAIKO पीस, रासायनिक यांत्रिक पीस, पॉलिशिंग पीस और ग्रहीय डिस्क पीस।

रोटरी टेबल पीस:

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग (रोटरी टेबल ग्राइंडिंग) एक प्रारंभिक ग्राइंडिंग प्रक्रिया है जिसका उपयोग सिलिकॉन वेफर तैयारी और बैक थिनिंग में किया जाता है। इसका सिद्धांत चित्र 1 में दिखाया गया है। सिलिकॉन वेफर्स रोटेटिंग टेबल के सक्शन कप पर फिक्स होते हैं, और रोटेटिंग टेबल द्वारा संचालित सिंक्रोनस रूप से घूमते हैं। सिलिकॉन वेफर्स स्वयं अपनी धुरी पर नहीं घूमते हैं; पीसने वाला पहिया उच्च गति पर घूमते समय अक्षीय रूप से खिलाया जाता है, और पीसने वाले पहिये का व्यास सिलिकॉन वेफर के व्यास से बड़ा होता है। रोटरी टेबल ग्राइंडिंग के दो प्रकार हैं: फेस प्लंज ग्राइंडिंग और फेस टेंगेंशियल ग्राइंडिंग। फेस प्लंज ग्राइंडिंग में, पीसने वाले पहिये की चौड़ाई सिलिकॉन वेफर व्यास से बड़ी होती है, फेस टेंगेंशियल ग्राइंडिंग में, ग्राइंडिंग व्हील अपनी अक्षीय दिशा के साथ फ़ीड करता है, और सिलिकॉन वेफर को घूर्णन डिस्क के ड्राइव के तहत लगातार घुमाया जाता है, और ग्राइंडिंग पारस्परिक फीडिंग (रेसिप्रोकेशन) या रेंगना फीडिंग (क्रीपफीड) द्वारा पूरा किया जाता है।

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

पीसने की विधि की तुलना में, रोटरी टेबल पीसने में उच्च निष्कासन दर, छोटी सतह क्षति और आसान स्वचालन के फायदे हैं। हालांकि, पीसने की प्रक्रिया में वास्तविक पीसने का क्षेत्र (सक्रिय पीस) बी और कट-इन कोण θ (पीसने वाले पहिये के बाहरी घेरे और सिलिकॉन वेफर के बाहरी घेरे के बीच का कोण) पीसने वाले पहिये की काटने की स्थिति के परिवर्तन के साथ बदल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अस्थिर पीसने वाला बल होता है, जिससे आदर्श सतह सटीकता (उच्च टीटीवी मूल्य) प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है, और आसानी से किनारे के पतन और किनारे के पतन जैसे दोष पैदा होते हैं। रोटरी टेबल पीसने की तकनीक मुख्य रूप से 200 मिमी से नीचे के सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स के प्रसंस्करण के लिए उपयोग की जाती है। सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स के आकार में वृद्धि ने उपकरण कार्यक्षेत्र की सतह सटीकता और गति सटीकता के लिए उच्च आवश्यकताओं को आगे बढ़ाया है, इसलिए रोटरी टेबल पीस 300 मिमी से ऊपर के सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स के पीसने के लिए उपयुक्त नहीं है।
पीसने की दक्षता में सुधार करने के लिए, वाणिज्यिक विमान स्पर्शरेखा पीसने वाले उपकरण आमतौर पर एक बहु-पीसने वाले पहिया संरचना को अपनाते हैं। उदाहरण के लिए, उपकरण पर किसी न किसी पीसने वाले पहियों का एक सेट और ठीक पीसने वाले पहियों का एक सेट सुसज्जित है, और रोटरी टेबल एक सर्कल को घुमाता है ताकि किसी न किसी पीसने और बारीक पीसने को बारी-बारी से पूरा किया जा सके। इस प्रकार के उपकरणों में अमेरिकी जीटीआई कंपनी का जी -500 डीएस (चित्र 2) शामिल है।

चित्र 2, संयुक्त राज्य अमेरिका में GTI कंपनी का G-500DS रोटरी टेबल ग्राइंडिंग उपकरण

सिलिकॉन वेफर रोटेशन पीस:

बड़े आकार के सिलिकॉन वेफर की तैयारी और बैक थिनिंग प्रसंस्करण की जरूरतों को पूरा करने और अच्छे टीटीवी मूल्य के साथ सतह की सटीकता प्राप्त करने के लिए। 1988 में, जापानी विद्वान मात्सुई ने एक सिलिकॉन वेफर रोटेशन पीस (इन-फीडग्राइंडिंग) विधि का प्रस्ताव दिया। इसका सिद्धांत चित्र 3 में दिखाया गया है। कार्यक्षेत्र पर सोख लिए गए एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर और कप के आकार का हीरा पीसने वाला पहिया अपने-अपने अक्षों के चारों ओर घूमता है, और पीसने वाला पहिया एक ही समय में अक्षीय दिशा में लगातार खिलाया जाता है। उनमें से, पीसने वाले पहिये का व्यास संसाधित सिलिकॉन वेफर के व्यास से बड़ा है, और इसकी परिधि सिलिकॉन वेफर के केंद्र से होकर गुजरती है। पीसने के बल को कम करने और पीसने की गर्मी को कम करने के लिए, वैक्यूम सक्शन कप को आमतौर पर उत्तल या अवतल आकार में ट्रिम किया जाता है या पीसने वाले पहिये के धुरी और सक्शन कप धुरी अक्ष के बीच के कोण को पीसने वाले पहिये और सिलिकॉन वेफर के बीच अर्ध-संपर्क पीसने को सुनिश्चित करने के लिए समायोजित किया जाता है।

चित्र 3, सिलिकॉन वेफर रोटरी पीस सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख

रोटरी टेबल पीसने की तुलना में, सिलिकॉन वेफर रोटरी पीसने के निम्नलिखित फायदे हैं: ① सिंगल-टाइम सिंगल-वेफर पीसने से 300 मिमी से अधिक बड़े आकार के सिलिकॉन वेफर्स को संसाधित किया जा सकता है; ② वास्तविक पीसने वाला क्षेत्र बी और काटने का कोण θ स्थिर है, और पीसने वाला बल अपेक्षाकृत स्थिर है; ③ पीसने वाले व्हील अक्ष और सिलिकॉन वेफर अक्ष के बीच झुकाव कोण को समायोजित करके, बेहतर सतह आकार सटीकता प्राप्त करने के लिए एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह के आकार को सक्रिय रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। इसके अलावा, सिलिकॉन वेफर रोटरी पीसने के पीसने वाले क्षेत्र और काटने वाले कोण θ में बड़े मार्जिन पीसने, आसान ऑनलाइन मोटाई और सतह की गुणवत्ता का पता लगाने और नियंत्रण, कॉम्पैक्ट उपकरण संरचना, आसान मल्टी-स्टेशन एकीकृत पीसने और उच्च पीसने की दक्षता के फायदे भी हैं।
उत्पादन दक्षता में सुधार करने और सेमीकंडक्टर उत्पादन लाइनों की जरूरतों को पूरा करने के लिए, सिलिकॉन वेफर रोटरी पीस के सिद्धांत पर आधारित वाणिज्यिक पीस उपकरण एक मल्टी-स्पिंडल मल्टी-स्टेशन संरचना को अपनाता है, जो एक लोडिंग और अनलोडिंग में रफ पीस और फाइन पीस को पूरा कर सकता है। अन्य सहायक सुविधाओं के साथ संयुक्त, यह एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स "ड्राई-इन / ड्राई-आउट" और "कैसेट टू कैसेट" की पूरी तरह से स्वचालित पीस का एहसास कर सकता है।

दो तरफा पीसना:

जब सिलिकॉन वेफर रोटरी पीस सिलिकॉन वेफर की ऊपरी और निचली सतहों को संसाधित करता है, तो वर्कपीस को पलटने और चरणों में ले जाने की आवश्यकता होती है, जो दक्षता को सीमित करता है। उसी समय, सिलिकॉन वेफर रोटरी पीस में सतह त्रुटि प्रतिलिपि (कॉपी) और पीसने के निशान (पीसने का निशान) होते हैं, और तार काटने (मल्टी-सॉ) के बाद एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर लहरदारपन और टेपर जैसे दोषों को प्रभावी ढंग से निकालना असंभव है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। उपरोक्त दोषों को दूर करने के लिए, 1990 के दशक में डबल-साइडेड ग्राइंडिंग तकनीक (डबलसाइडग्राइंडिंग) दिखाई दी, और इसका सिद्धांत चित्र 5 में दिखाया गया है। दोनों तरफ सममित रूप से वितरित क्लैंप रिटेनिंग रिंग में सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर को क्लैंप करते हैं और रोलर द्वारा संचालित धीरे-धीरे घूमते हैं। कप के आकार के हीरे के पीसने वाले पहियों की एक जोड़ी अपेक्षाकृत एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के दोनों किनारों पर स्थित होती है। एयर बेयरिंग इलेक्ट्रिक स्पिंडल द्वारा संचालित, वे विपरीत दिशाओं में घूमते हैं और एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के दोहरे तरफा पीसने को प्राप्त करने के लिए अक्षीय रूप से फ़ीड करते हैं। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, डबल-साइड पीसने से तार काटने के बाद सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर लहरदारपन और टेपर को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है। पीसने वाले पहिये की धुरी की व्यवस्था दिशा के अनुसार, डबल-साइड पीसने को क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर किया जा सकता है। उनमें से, क्षैतिज डबल-साइड पीसने से पीसने की गुणवत्ता पर सिलिकॉन वेफर के मृत वजन के कारण सिलिकॉन वेफर विरूपण के प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, और यह सुनिश्चित करना आसान है कि सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के दोनों तरफ पीसने की प्रक्रिया की स्थिति समान है, और अपघर्षक कण और पीसने वाले चिप्स सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर रहना आसान नहीं है। यह अपेक्षाकृत आदर्श पीसने की विधि है।

चित्र 4, "त्रुटि प्रतिलिपि" और सिलिकॉन वेफर रोटेशन पीस में पहनने के निशान दोष

चित्र 5, दो तरफा पीसने के सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख

तालिका 1 में ऊपर वर्णित तीन प्रकार के सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की पीसने और डबल-साइडेड पीसने के बीच तुलना दिखाई गई है। डबल-साइडेड पीसने का उपयोग मुख्य रूप से 200 मिमी से कम सिलिकॉन वेफर प्रसंस्करण के लिए किया जाता है, और इसमें उच्च वेफर उपज होती है। स्थिर अपघर्षक पीसने वाले पहियों के उपयोग के कारण, सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की पीसने से डबल-साइडेड पीसने की तुलना में बहुत अधिक सतह की गुणवत्ता प्राप्त हो सकती है। इसलिए, सिलिकॉन वेफर रोटरी पीसने और डबल-साइडेड पीसने दोनों मुख्यधारा के 300 मिमी सिलिकॉन वेफर्स की प्रसंस्करण गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं, और वर्तमान में सबसे महत्वपूर्ण समतल प्रसंस्करण विधियाँ हैं। सिलिकॉन वेफर समतल प्रसंस्करण विधि का चयन करते समय, सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के व्यास आकार, सतह की गुणवत्ता और पॉलिशिंग वेफर प्रसंस्करण तकनीक की आवश्यकताओं पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है। वेफर की पीठ को पतला करने के लिए केवल एक तरफा प्रसंस्करण विधि का चयन किया जा सकता है, जैसे कि सिलिकॉन वेफर रोटरी पीसने की विधि।

सिलिकॉन वेफर पीसने में पीसने की विधि का चयन करने के अलावा, सकारात्मक दबाव, पीसने वाले पहिये के दाने का आकार, पीसने वाले पहिये के बाइंडर, पीसने वाले पहिये की गति, सिलिकॉन वेफर की गति, पीसने वाले द्रव की चिपचिपाहट और प्रवाह दर आदि जैसे उचित प्रक्रिया मापदंडों का चयन करना और एक उचित प्रक्रिया मार्ग निर्धारित करना भी आवश्यक है। आमतौर पर, रफ पीस, सेमी-फिनिशिंग पीस, फिनिशिंग पीस, स्पार्क-फ्री पीस और स्लो बैकिंग सहित एक खंडित पीस प्रक्रिया का उपयोग उच्च प्रसंस्करण दक्षता, उच्च सतह समतलता और कम सतह क्षति के साथ एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स प्राप्त करने के लिए किया जाता है।