Mengapa perlu penjarangan?

Pada tahap proses back-end,kue wafer (lempengan silikonChip (dengan sirkuit di bagian depan) perlu ditipiskan di bagian belakang sebelum proses pemotongan, pengelasan, dan pengemasan selanjutnya untuk mengurangi tinggi pemasangan paket, mengurangi volume paket chip, meningkatkan efisiensi difusi termal chip, kinerja listrik, sifat mekanik, dan mengurangi jumlah pemotongan. Penggilingan belakang memiliki keunggulan efisiensi tinggi dan biaya rendah. Teknologi ini telah menggantikan proses etsa basah dan etsa ion tradisional dan menjadi teknologi penipisan belakang yang paling penting.

Wafer yang ditipiskan

Bagaimana cara melangsingkan tubuh?

Proses utama penipisan wafer dalam proses pengemasan tradisional

Langkah-langkah spesifiknya adalahkue waferProses penipisan melibatkan pengikatan wafer yang akan diproses ke lapisan penipisan, kemudian menggunakan vakum untuk menyerap lapisan penipisan dan chip di atasnya ke meja wafer keramik berpori, menyesuaikan garis tengah lingkaran dalam dan luar permukaan kerja roda gerinda berlian berbentuk cangkir ke tengah wafer silikon, dan wafer silikon serta roda gerinda berputar di sekitar sumbu masing-masing untuk penggerindaan pemotongan. Penggerindaan meliputi tiga tahap: penggerindaan kasar, penggerindaan halus, dan pemolesan.

Wafer yang keluar dari pabrik wafer digiling bagian belakangnya untuk menipiskan wafer hingga ketebalan yang dibutuhkan untuk pengemasan. Saat menggiling wafer, selotip perlu ditempelkan di bagian depan (Area Aktif) untuk melindungi area sirkuit, dan sisi belakang digiling secara bersamaan. Setelah digiling, lepaskan selotip dan ukur ketebalannya.
Proses penggilingan yang telah berhasil diterapkan pada persiapan wafer silikon meliputi penggilingan meja putar,lempengan silikonPenggilingan rotasi, penggilingan dua sisi, dan lain-lain. Dengan semakin meningkatnya persyaratan kualitas permukaan wafer silikon kristal tunggal, teknologi penggilingan baru terus diusulkan, seperti penggilingan TAIKO, penggilingan mekanik kimia, penggilingan pemolesan, dan penggilingan cakram planet.

Penggilingan meja putar:

Penggilingan meja putar (rotary table grinding) adalah proses penggilingan awal yang digunakan dalam persiapan wafer silikon dan penipisan bagian belakang. Prinsipnya ditunjukkan pada Gambar 1. Wafer silikon dipasang pada cangkir hisap meja putar, dan berputar secara sinkron yang digerakkan oleh meja putar. Wafer silikon itu sendiri tidak berputar di sekitar sumbunya; roda gerinda diumpankan secara aksial sambil berputar dengan kecepatan tinggi, dan diameter roda gerinda lebih besar daripada diameter wafer silikon. Ada dua jenis penggilingan meja putar: penggilingan permukaan celup (face plunge grinding) dan penggilingan permukaan tangensial (face tangential grinding). Pada penggilingan permukaan celup, lebar roda gerinda lebih besar daripada diameter wafer silikon, dan spindel roda gerinda terus menerus diumpankan sepanjang arah aksialnya hingga kelebihan material diproses, kemudian wafer silikon diputar di bawah penggerak meja putar; pada penggilingan permukaan tangensial, roda gerinda diumpankan sepanjang arah aksialnya, dan wafer silikon terus menerus diputar di bawah penggerak cakram putar, dan penggilingan diselesaikan dengan pengumpanan bolak-balik (reciprocation) atau pengumpanan merayap (creepfeed).

Gambar 1, diagram skematik prinsip penggerindaan meja putar (tangensial muka)

Dibandingkan dengan metode penggerindaan konvensional, penggerindaan meja putar memiliki keunggulan berupa tingkat pengangkatan material yang tinggi, kerusakan permukaan yang kecil, dan kemudahan otomatisasi. Namun, luas area penggerindaan aktual (penggerindaan aktif) B dan sudut potong θ (sudut antara lingkaran luar roda gerinda dan lingkaran luar wafer silikon) dalam proses penggerindaan berubah seiring dengan perubahan posisi pemotongan roda gerinda, sehingga menghasilkan gaya penggerindaan yang tidak stabil, yang menyulitkan untuk mendapatkan akurasi permukaan ideal (nilai TTV tinggi), dan mudah menyebabkan cacat seperti kerusakan tepi dan keruntuhan tepi. Teknologi penggerindaan meja putar terutama digunakan untuk pemrosesan wafer silikon kristal tunggal di bawah 200 mm. Peningkatan ukuran wafer silikon kristal tunggal telah menuntut persyaratan yang lebih tinggi untuk akurasi permukaan dan akurasi gerakan meja kerja peralatan, sehingga penggerindaan meja putar tidak cocok untuk penggerindaan wafer silikon kristal tunggal di atas 300 mm.
Untuk meningkatkan efisiensi penggerindaan, peralatan penggerindaan tangensial bidang komersial biasanya mengadopsi struktur roda gerinda multi-fungsi. Misalnya, satu set roda gerinda kasar dan satu set roda gerinda halus dipasang pada peralatan tersebut, dan meja putar berputar satu lingkaran untuk menyelesaikan penggerindaan kasar dan penggerindaan halus secara bergantian. Jenis peralatan ini termasuk G-500DS dari perusahaan GTI Amerika (Gambar 2).

Gambar 2, Peralatan penggilingan meja putar G-500DS dari Perusahaan GTI di Amerika Serikat

Penggilingan rotasi wafer silikon:

Untuk memenuhi kebutuhan persiapan wafer silikon berukuran besar dan pemrosesan penipisan belakang, serta memperoleh akurasi permukaan dengan nilai TTV yang baik, pada tahun 1988, sarjana Jepang Matsui mengusulkan metode penggerindaan rotasi wafer silikon (penggerindaan umpan). Prinsipnya ditunjukkan pada Gambar 3. Wafer silikon kristal tunggal dan roda gerinda berlian berbentuk cangkir yang menempel pada meja kerja berputar di sekitar sumbu masing-masing, dan roda gerinda terus menerus diumpankan sepanjang arah aksial secara bersamaan. Di antaranya, diameter roda gerinda lebih besar daripada diameter wafer silikon yang diproses, dan kelilingnya melewati pusat wafer silikon. Untuk mengurangi gaya penggerindaan dan mengurangi panas penggerindaan, cangkir hisap vakum biasanya dipangkas menjadi bentuk cembung atau cekung atau sudut antara spindel roda gerinda dan sumbu spindel cangkir hisap disesuaikan untuk memastikan penggerindaan semi-kontak antara roda gerinda dan wafer silikon.

Gambar 3, Diagram skematik prinsip penggilingan putar wafer silikon

Dibandingkan dengan penggerindaan meja putar, penggerindaan putar wafer silikon memiliki keunggulan sebagai berikut: ① Penggerindaan satu wafer tunggal dalam satu waktu dapat memproses wafer silikon berukuran besar di atas 300mm; ② Luas area penggerindaan aktual B dan sudut pemotongan θ konstan, dan gaya penggerindaan relatif stabil; ③ Dengan menyesuaikan sudut kemiringan antara sumbu roda gerinda dan sumbu wafer silikon, bentuk permukaan wafer silikon kristal tunggal dapat dikontrol secara aktif untuk mendapatkan akurasi bentuk permukaan yang lebih baik. Selain itu, area penggerindaan dan sudut pemotongan θ dari penggerindaan putar wafer silikon juga memiliki keunggulan penggerindaan margin besar, deteksi dan kontrol ketebalan dan kualitas permukaan online yang mudah, struktur peralatan yang ringkas, penggerindaan terintegrasi multi-stasiun yang mudah, dan efisiensi penggerindaan yang tinggi.
Untuk meningkatkan efisiensi produksi dan memenuhi kebutuhan lini produksi semikonduktor, peralatan penggilingan komersial berdasarkan prinsip penggilingan putar wafer silikon mengadopsi struktur multi-spindle multi-stasiun, yang dapat menyelesaikan penggilingan kasar dan penggilingan halus dalam satu kali pemuatan dan pembongkaran. Dikombinasikan dengan fasilitas bantu lainnya, hal ini dapat mewujudkan penggilingan wafer silikon kristal tunggal secara otomatis sepenuhnya dengan metode "dry-in/dry-out" dan "cassette to cassette".

Penggilingan dua sisi:

Ketika proses penggilingan putar wafer silikon memproses permukaan atas dan bawah wafer silikon, benda kerja perlu dibalik dan dilakukan secara bertahap, yang membatasi efisiensi. Pada saat yang sama, penggilingan putar wafer silikon memiliki kesalahan permukaan berupa penyalinan (copied) dan bekas penggilingan (grindingmark), dan tidak mungkin untuk secara efektif menghilangkan cacat seperti gelombang dan kemiringan pada permukaan wafer silikon kristal tunggal setelah pemotongan kawat (multi-saw), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Untuk mengatasi kekurangan di atas, teknologi penggilingan dua sisi (doublesidegrinding) muncul pada tahun 1990-an, dan prinsipnya ditunjukkan pada Gambar 5. Penjepit yang didistribusikan secara simetris di kedua sisi menjepit wafer silikon kristal tunggal di dalam cincin penahan dan berputar perlahan yang digerakkan oleh rol. Sepasang roda gerinda berlian berbentuk cangkir terletak relatif di kedua sisi wafer silikon kristal tunggal. Digerakkan oleh spindel listrik bantalan udara, roda gerinda tersebut berputar berlawanan arah dan bergerak secara aksial untuk mencapai penggilingan dua sisi wafer silikon kristal tunggal. Seperti yang terlihat pada gambar, penggerindaan dua sisi dapat secara efektif menghilangkan gelombang dan kemiringan pada permukaan wafer silikon kristal tunggal setelah pemotongan kawat. Menurut arah susunan sumbu roda gerinda, penggerindaan dua sisi dapat dilakukan secara horizontal dan vertikal. Di antara keduanya, penggerindaan dua sisi horizontal dapat secara efektif mengurangi pengaruh deformasi wafer silikon yang disebabkan oleh berat mati wafer silikon terhadap kualitas penggerindaan, dan mudah untuk memastikan bahwa kondisi proses penggerindaan pada kedua sisi wafer silikon kristal tunggal sama, serta partikel abrasif dan serpihan gerinda tidak mudah menempel pada permukaan wafer silikon kristal tunggal. Ini adalah metode penggerindaan yang relatif ideal.

Gambar 4, Cacat "Salinan kesalahan" dan tanda keausan pada penggilingan rotasi wafer silikon

Gambar 5, diagram skematik prinsip penggilingan dua sisi

Tabel 1 menunjukkan perbandingan antara penggerindaan dan penggerindaan dua sisi dari tiga jenis wafer silikon kristal tunggal di atas. Penggerindaan dua sisi terutama digunakan untuk pemrosesan wafer silikon di bawah 200 mm, dan memiliki hasil wafer yang tinggi. Karena penggunaan roda gerinda abrasif tetap, penggerindaan wafer silikon kristal tunggal dapat menghasilkan kualitas permukaan yang jauh lebih tinggi daripada penggerindaan dua sisi. Oleh karena itu, baik penggerindaan putar wafer silikon maupun penggerindaan dua sisi dapat memenuhi persyaratan kualitas pemrosesan wafer silikon 300 mm arus utama, dan saat ini merupakan metode pemrosesan perataan yang paling penting. Saat memilih metode pemrosesan perataan wafer silikon, perlu mempertimbangkan secara komprehensif persyaratan ukuran diameter, kualitas permukaan, dan teknologi pemrosesan pemolesan wafer silikon kristal tunggal. Penipisan bagian belakang wafer hanya dapat memilih metode pemrosesan satu sisi, seperti metode penggerindaan putar wafer silikon.

Selain memilih metode penggerindaan dalam penggerindaan wafer silikon, perlu juga menentukan pemilihan parameter proses yang wajar seperti tekanan positif, ukuran butiran roda gerinda, pengikat roda gerinda, kecepatan roda gerinda, kecepatan wafer silikon, viskositas dan laju aliran fluida gerinda, dll., dan menentukan jalur proses yang wajar. Biasanya, proses penggerindaan tersegmentasi yang meliputi penggerindaan kasar, penggerindaan semi-finishing, penggerindaan finishing, penggerindaan bebas percikan api, dan penggerindaan lambat digunakan untuk mendapatkan wafer silikon kristal tunggal dengan efisiensi pemrosesan tinggi, kerataan permukaan tinggi, dan kerusakan permukaan rendah.