Zašto je potrebno prorjeđivanje?

U fazi pozadinskog procesa,oblatna (silicijska pločicas krugovima na prednjoj strani) potrebno je stanjenje na stražnjoj strani prije naknadnog rezanja, zavarivanja i pakiranja kako bi se smanjila visina montaže pakiranja, smanjio volumen pakiranja čipa, poboljšala učinkovitost toplinske difuzije čipa, električne performanse, mehanička svojstva i smanjila količina rezanja. Brušenje unatrag ima prednosti visoke učinkovitosti i niske cijene. Zamijenilo je tradicionalne postupke mokrog jetkanja i ionskog jetkanja te postalo najvažnija tehnologija stanjivanja unatrag.

Razrijeđena pločica

Kako prorijediti?

Glavni proces stanjivanja pločica u tradicionalnom procesu pakiranja

Specifični koracioblatnaProrjeđivanje je vezanje pločice koja se obrađuje za film za prorjeđivanje, a zatim korištenje vakuuma za adsorpciju filma za prorjeđivanje i čipa na njemu na porozni keramički stol za pločice, podešavanje unutarnje i vanjske kružne središnje linije radne površine dijamantnog brusnog kotača u obliku šalice prema središtu silicijske pločice, a silicijska pločica i brusni kotač okreću se oko svojih odgovarajućih osi za brušenje. Brušenje uključuje tri faze: grubo brušenje, fino brušenje i poliranje.

Pločica koja izlazi iz tvornice pločica brusi se s leđa kako bi se stanjena na debljinu potrebnu za pakiranje. Prilikom brušenja pločice, traku je potrebno nanijeti na prednju stranu (aktivno područje) kako bi se zaštitilo područje sklopa, a stražnja strana se istovremeno brusi. Nakon brušenja, uklonite traku i izmjerite debljinu.
Postupci mljevenja koji su uspješno primijenjeni za pripremu silicijskih pločica uključuju mljevenje na rotacijskom stolu,silicijska pločicarotacijsko brušenje, dvostrano brušenje itd. S daljnjim poboljšanjem zahtjeva za kvalitetom površine monokristalnih silicijskih pločica, stalno se predlažu nove tehnologije brušenja, kao što su TAIKO brušenje, kemijsko-mehaničko brušenje, poliranje brušenjem i planetarno brušenje diskom.

Brušenje s rotacijskim stolom:

Brušenje rotacijskim stolom (rotacijsko brušenje stolom) je rani postupak brušenja koji se koristi u pripremi i prorjeđivanju silicijskih pločica. Njegov princip je prikazan na slici 1. Silicijske pločice su pričvršćene na vakuumske čašice rotirajućeg stola i rotiraju sinkrono pokretane rotirajućim stolom. Same silicijske pločice se ne okreću oko svoje osi; brusni kotač se pomiče aksijalno dok se okreće velikom brzinom, a promjer brusnog kotača je veći od promjera silicijske pločice. Postoje dvije vrste brušenja rotacijskim stolom: brušenje uranjanjem na čelo i tangencijalno brušenje na čelo. Kod brušenja uranjanjem na čelo, širina brusnog kotača je veća od promjera silicijske pločice, a vreteno brusnog kotača se kontinuirano pomiče duž svog aksijalnog smjera dok se višak ne obradi, a zatim se silicijska pločica rotira pod pogonom rotacijskog stola; kod tangencijalnog brušenja na čelo, brusni kotač se pomiče duž svog aksijalnog smjera, a silicijska pločica se kontinuirano rotira pod pogonom rotirajućeg diska, a brušenje se dovršava klipnim pomicanjem (reciprocation) ili puzanjem (creepfead).

Slika 1, shematski dijagram principa brušenja rotacijskim stolom (tangencijalno na čelu)

U usporedbi s metodom brušenja, brušenje s rotacijskim stolom ima prednosti velike brzine uklanjanja materijala, malog oštećenja površine i jednostavne automatizacije. Međutim, stvarna površina brušenja (aktivno brušenje) B i kut rezanja θ (kut između vanjskog kruga brusnog kotača i vanjskog kruga silicijske pločice) u procesu brušenja mijenjaju se s promjenom položaja rezanja brusnog kotača, što rezultira nestabilnom silom brušenja, otežava postizanje idealne točnosti površine (visoka TTV vrijednost) i lako uzrokuje nedostatke poput urušavanja ruba i sloma ruba. Tehnologija brušenja s rotacijskim stolom uglavnom se koristi za obradu monokristalnih silicijskih pločica ispod 200 mm. Povećanje veličine monokristalnih silicijskih pločica postavilo je veće zahtjeve za točnost površine i točnost kretanja radne ploče opreme, pa brušenje s rotacijskim stolom nije prikladno za brušenje monokristalnih silicijskih pločica iznad 300 mm.
Kako bi se poboljšala učinkovitost brušenja, komercijalna oprema za ravno tangencijalno brušenje obično koristi strukturu s više brusnih kotača. Na primjer, oprema ima set grubih brusnih kotača i set finih brusnih kotača, a rotacijski stol rotira jedan krug kako bi se naizmjenično izvršilo grubo i fino brušenje. Ova vrsta opreme uključuje G-500DS američke tvrtke GTI (slika 2).

Slika 2, G-500DS oprema za brušenje s rotacijskim stolom tvrtke GTI u Sjedinjenim Državama

Rotacijsko brušenje silicijskih pločica:

Kako bi se zadovoljile potrebe pripreme velikih silicijskih pločica i obrade s povratnim stanjivanjem, te postigla točnost površine s dobrom TTV vrijednošću, japanski znanstvenik Matsui je 1988. godine predložio metodu rotacijskog brušenja silicijskih pločica (brušenje s dodavanjem). Njezin princip prikazan je na slici 3. Monokristalna silicijska pločica i dijamantni brusni kotač u obliku šalice adsorbirani na radnom stolu okreću se oko svojih osi, a brusni kotač se istovremeno kontinuirano pomiče duž aksijalnog smjera. Među njima, promjer brusnog kotača je veći od promjera obrađene silicijske pločice, a njegov opseg prolazi kroz središte silicijske pločice. Kako bi se smanjila sila brušenja i toplina brušenja, vakuumska usisna čašica se obično obrezuje u konveksni ili konkavni oblik ili se kut između vretena brusnog kotača i osi vretena usisne čašice podešava kako bi se osiguralo polukontaktno brušenje između brusnog kotača i silicijske pločice.

Slika 3, Shematski dijagram principa rotacijskog mljevenja silicijskih pločica

U usporedbi s brušenjem na rotacijskom stolu, rotacijsko brušenje silicijskih pločica ima sljedeće prednosti: ① Jednokratno brušenje pojedinačnih pločica može obraditi silicijske pločice velikih dimenzija preko 300 mm; ② Stvarna površina brušenja B i kut rezanja θ su konstantni, a sila brušenja je relativno stabilna; ③ Podešavanjem kuta nagiba između osi brusnog kotača i osi silicijske pločice, oblik površine monokristalne silicijske pločice može se aktivno kontrolirati kako bi se postigla bolja točnost oblika površine. Osim toga, površina brušenja i kut rezanja θ rotacijskog brušenja silicijskih pločica također imaju prednosti brušenja s velikim marginama, jednostavnog online otkrivanja i kontrole debljine i kvalitete površine, kompaktne strukture opreme, jednostavnog integriranog brušenja s više stanica i visoke učinkovitosti brušenja.
Kako bi se poboljšala učinkovitost proizvodnje i zadovoljile potrebe proizvodnih linija poluvodiča, komercijalna oprema za brušenje temeljena na principu rotacijskog brušenja silicijskih pločica usvaja viševretensku višestaničnu strukturu, koja može dovršiti grubo i fino brušenje u jednom utovaru i istovaru. U kombinaciji s drugim pomoćnim uređajima, može ostvariti potpuno automatsko brušenje monokristalnih silicijskih pločica "sušenje unutra/isušivanje" i "od kasete do kasete".

Dvostrano brušenje:

Kada rotacijsko brušenje silicijske pločice obrađuje gornju i donju površinu silicijske pločice, obradak se mora okretati i obrađivati u koracima, što ograničava učinkovitost. Istovremeno, rotacijsko brušenje silicijske pločice ima površinske pogreške kopiranja (kopiranje) i tragove brušenja (trag brušenja), te je nemoguće učinkovito ukloniti nedostatke poput valovitosti i konusnosti na površini monokristalne silicijske pločice nakon rezanja žicom (višestruka pila), kao što je prikazano na slici 4. Kako bi se prevladali gore navedeni nedostaci, 1990-ih pojavila se tehnologija dvostranog brušenja (dvostrano brušenje), a njezin princip prikazan je na slici 5. Stezaljke simetrično raspoređene s obje strane stežu monokristalnu silicijsku pločicu u zadržnom prstenu i polako se okreću pokretane valjkom. Par dijamantnih brusnih kotača u obliku šalice relativno je smješten s obje strane monokristalne silicijske pločice. Pokretani električnim vretenom s zračnim ležajem, okreću se u suprotnim smjerovima i aksijalno se pomiču kako bi se postiglo dvostrano brušenje monokristalne silicijske pločice. Kao što se može vidjeti na slici, dvostrano brušenje može učinkovito ukloniti valovitost i konusnost na površini monokristalne silicijske pločice nakon rezanja žicom. Ovisno o smjeru rasporeda osi brusnog kotača, dvostrano brušenje može biti horizontalno i vertikalno. Među njima, horizontalno dvostrano brušenje može učinkovito smanjiti utjecaj deformacije silicijske pločice uzrokovane vlastitom težinom silicijske pločice na kvalitetu brušenja, te je lako osigurati da su uvjeti procesa brušenja na obje strane monokristalne silicijske pločice isti, te da abrazivne čestice i brusni komadići ne ostaju lako na površini monokristalne silicijske pločice. To je relativno idealna metoda brušenja.

Slika 4, "Pogreška kopiranja" i tragovi trošenja pri rotacijskom brušenju silicijskih pločica

Slika 5, shematski dijagram principa dvostranog brušenja

Tablica 1 prikazuje usporedbu brušenja i dvostranog brušenja gore navedene tri vrste monokristalnih silicijskih pločica. Dvostrano brušenje se uglavnom koristi za obradu silicijskih pločica ispod 200 mm i ima visok prinos pločice. Zbog upotrebe fiksnih abrazivnih brusnih kotača, brušenje monokristalnih silicijskih pločica može postići puno veću kvalitetu površine nego dvostrano brušenje. Stoga, i rotacijsko brušenje silicijskih pločica i dvostrano brušenje mogu zadovoljiti zahtjeve kvalitete obrade za glavne silicijske pločice od 300 mm i trenutno su najvažnije metode obrade spljoštenja. Prilikom odabira metode obrade spljoštenja silicijskih pločica, potrebno je sveobuhvatno razmotriti zahtjeve promjera, kvalitete površine i tehnologije obrade poliranja monokristalne silicijske pločice. Za stražnje stanjivanje pločice moguće je odabrati samo jednostranu metodu obrade, kao što je metoda rotacijskog brušenja silicijskih pločica.

Uz odabir metode brušenja kod brušenja silicijskih pločica, potrebno je odrediti i odabir razumnih procesnih parametara kao što su pozitivni tlak, veličina zrna brusne ploče, vezivo brusne ploče, brzina brusne ploče, brzina silicijske pločice, viskoznost i protok tekućine za brušenje itd. te odrediti razuman procesni put. Obično se za dobivanje monokristalnih silicijskih pločica s visokom učinkovitošću obrade, visokom ravnošću površine i malim oštećenjem površine koristi segmentirani proces brušenja koji uključuje grubo brušenje, poluzavršno brušenje, završno brušenje, brušenje bez iskrenja i sporo podlaganje.