למה צריך דילול?

בשלב התהליך האחורי, ה-רָקִיק (פרוסת סיליקוןעם מעגלים בחזית) יש לדלל בחלק האחורי לפני החיתוך, הריתוך והאריזה הבאים כדי להפחית את גובה הרכבת המארז, להפחית את נפח חבילת השבב, לשפר את יעילות הדיפוזיה התרמית של השבב, את הביצועים החשמליים, את התכונות המכניות ולהפחית את כמות החיתוך. לטחינה לאחור יתרונות של יעילות גבוהה ועלות נמוכה. היא החליפה את תהליכי האיכול הרטוב והאיכול היוני המסורתיים והפכה לטכנולוגיית הדילול לאחור החשובה ביותר.

הוופל הדליל

 

איך לדלל?

התהליך העיקרי של דילול פרוסות ופלים בתהליך אריזה מסורתי

השלבים הספציפיים שלרָקִיקדילול הוא לחבר את פרוסת הסיליקון המיועד לעיבוד לסרט הדליל, ולאחר מכן להשתמש בוואקום כדי לספוג את סרט הדליל והשבב שעליו לשולחן פרוסת הסיליקון הקרמית הנקבובית, להתאים את קווי המרכז העגולים הפנימיים והחיצוניים של משטח העבודה של גלגל השחזה בצורת כוס למרכז פרוסת הסיליקון, ופלסטיק הסיליקון וגלגל השחזה מסתובבים סביב הצירים שלהם לצורך השחזה חיתוך. השחזה כוללת שלושה שלבים: השחזה גסה, השחזה עדינה וליטוש.

הוופל היוצא ממפעל הוופלים עובר טחינה אחורית כדי לדלל את הוופל לעובי הנדרש לאריזה. בעת טחינת הוופל, יש להדביק סרט על החלק הקדמי (האזור הפעיל) כדי להגן על אזור המעגל, ובמקביל ללטש את הצד האחורי. לאחר הטחינה, יש להסיר את הסרט ולמדוד את העובי.
תהליכי הטחינה שיושמו בהצלחה להכנת פרוסות סיליקון כוללים טחינה על שולחן סיבובי,פרוסת סיליקוןטחינה סיבובית, טחינה דו-צדדית וכו'. עם השיפור הנוסף בדרישות איכות פני השטח של פרוסות סיליקון גבישיות יחידות, מוצעות כל העת טכנולוגיות טחינה חדשות, כגון טחינה של TAIKO, טחינה כימית-מכנית, טחינה ליטוש ושחיקה של דיסק פלנטרי.

 

טחינה של שולחן סיבובי:

טחינת שולחן סיבובי (טחינת שולחן סיבובי) היא תהליך טחינה מוקדם המשמש בהכנת פרוסות סיליקון ודילול לאחור. העיקרון שלה מוצג באיור 1. פרוסות הסיליקון קבועות על כוסות היניקה של השולחן המסתובב, ומסתובבות באופן סינכרוני בהנעה על ידי השולחן המסתובב. פרוסות הסיליקון עצמן אינן מסתובבות סביב צירן; גלגל הטחינה מוזן בצורה צירית תוך כדי סיבוב במהירות גבוהה, וקוטר גלגל הטחינה גדול מקוטר פרוס הסיליקון. ישנם שני סוגים של טחינת שולחן סיבובי: טחינת צלייה חזיתית ושחיקה משיקית חזיתית. בטחינת צלייה חזיתית, רוחב גלגל הטחינה גדול מקוטר פרוס הסיליקון, וציר גלגל הטחינה מזין ברציפות לאורך כיוונו הצירי עד לעיבוד העודף, ולאחר מכן פרוס הסיליקון מסובב תחת ההנעה של השולחן המסתובב; בטחינת צלייה חזיתית, גלגל הטחינה מזין לאורך כיוונו הצירי, ופרוסת הסיליקון מסובבת ברציפות תחת ההנעה של הדיסק המסתובב, והטחינה מושלמת על ידי הזנה הדדית (הדדיות) או הזנת זחילה (זחילה).

איור 1, תרשים סכמטי של עקרון השחזה של שולחן סיבובי (משיק למשטח)

בהשוואה לשיטת ההשחזה, לטחינת שולחן סיבובי יש יתרונות של קצב הסרה גבוה, נזק קטן למשטח ואוטומציה קלה. עם זאת, שטח ההשחזה בפועל (שחיקה אקטיבית) B וזווית החיתוך θ (הזווית בין המעגל החיצוני של גלגל ההשחזה למעגל החיצוני של פרוסת הסיליקון) בתהליך ההשחזה משתנים עם שינוי מיקום החיתוך של גלגל ההשחזה, וכתוצאה מכך כוח השחזה לא יציב, המקשה על השגת דיוק פני השטח האידיאלי (ערך TTV גבוה), וגורם בקלות לפגמים כגון קריסת קצה וקריסה. טכנולוגיית השחזה של שולחן סיבובי משמשת בעיקר לעיבוד פרוסות סיליקון חד-גבישיות מתחת ל-200 מ"מ. הגידול בגודל פרוסות הסיליקון החד-גבישיות הציבה דרישות גבוהות יותר לדיוק פני השטח ודיוק התנועה של שולחן העבודה של הציוד, ולכן השחזה של שולחן סיבובי אינה מתאימה לטחינת פרוסות סיליקון חד-גבישיות מעל 300 מ"מ.
על מנת לשפר את יעילות ההשחזה, ציוד השחזה משיקי מישורי מסחרי בדרך כלל משתמש במבנה של גלגלי השחזה מרובים. לדוגמה, בציוד ישנם סט של גלגלי השחזה גסים וסט של גלגלי השחזה עדינים, והשולחן הסיבובי מסתובב מעגל אחד כדי להשלים את ההשחזה הגסה והשחיקה העדינה בתורם. סוג זה של ציוד כולל את ה-G-500DS של חברת GTI האמריקאית (איור 2).

איור 2, ציוד השחזה לשולחן סיבובי G-500DS של חברת GTI בארצות הברית

 

טחינת סיבוב פרוסות סיליקון:

על מנת לענות על הצרכים של הכנת פרוסות סיליקון גדולות ועיבוד דילול לאחור, ולהשיג דיוק פני שטח עם ערך TTV טוב, בשנת 1988, הציע החוקר היפני מטסוי שיטת טחינת סיבוב פרוסות סיליקון (טחינת הזנה). העיקרון שלה מוצג באיור 3. פרוסות סיליקון גבישיות יחידות וגלגל השחזה בצורת כוס הנספגים על שולחן העבודה מסתובבים סביב צירים בהתאמה, וגלגל השחזה מוזן ברציפות לאורך כיוון הציר בו זמנית. ביניהם, קוטר גלגל השחזה גדול מקוטר פרוסות הסיליקון המעובדות, והיקפו עובר דרך מרכז פרוסות הסיליקון. על מנת להפחית את כוח השחזה ולהפחית את חום השחזה, כוס היניקה בוואקום נחתכת בדרך כלל לצורה קמורה או קעורה או שהזווית בין ציר גלגל השחזה לציר כוס היניקה מותאמת כדי להבטיח טחינה חצי-מגע בין גלגל השחזה לפרוסות הסיליקון.

איור 3, תרשים סכמטי של עקרון טחינת פרוסות סיליקון סיבוביות

בהשוואה לטחינת שולחן סיבובי, לטחינת פרוסות סיליקון סיבובית יש את היתרונות הבאים: ① טחינת פרוסות סיליקון חד פעמית יכולה לעבד פרוסות סיליקון גדולות מעל 300 מ"מ; ② שטח הטחינה בפועל B וזווית החיתוך θ קבועים, וכוח הטחינה יציב יחסית; ③ על ידי התאמת זווית הנטייה בין ציר גלגל הטחינה לציר פרוסות הסיליקון, ניתן לשלוט באופן פעיל על צורת פני השטח של פרוסות הסיליקון הגבישיות היחידות כדי להשיג דיוק טוב יותר בצורת פני השטח. בנוסף, לשטח הטחינה ולזווית החיתוך θ של טחינת פרוסות סיליקון סיבובית יש גם יתרונות של טחינה עם שוליים גדולים, זיהוי ובקרה קלים של עובי ואיכות פני השטח באינטרנט, מבנה ציוד קומפקטי, טחינה משולבת קלה מרובת תחנות ויעילות טחינה גבוהה.
על מנת לשפר את יעילות הייצור ולענות על הצרכים של קווי ייצור של מוליכים למחצה, ציוד השחזה מסחרי המבוסס על עקרון השחזה סיבובית של פרוסות סיליקון מאמץ מבנה רב-תחנות בעל צירים, שיכול להשלים השחזה גסה וטחינה עדינה בטעינה ופריקה אחת. בשילוב עם מתקנים עזר אחרים, הוא יכול לממש השחזה אוטומטית לחלוטין של פרוסות סיליקון גבישיות יחידות "ייבוש/ייבוש" ו"קסטה לקסטה".

 

טחינה דו-צדדית:

כאשר טחינת פרוסת סיליקון סיבובית מעבדת את המשטחים העליונים והתחתונים של פרוסת הסיליקון, יש להפוך את חומר העבודה ולבצע זאת בשלבים, דבר המגביל את היעילות. במקביל, לטחינת פרוסת סיליקון סיבובית יש שגיאות העתקה (העתקה) וסימני טחינה (סימן טחינה), ואי אפשר להסיר ביעילות פגמים כמו גליות והתחדדות על פני פרוסת הסיליקון הגבישית היחידה לאחר חיתוך חוט (מסור רב), כפי שמוצג באיור 4. כדי להתגבר על הפגמים הנ"ל, הופיעה טכנולוגיית טחינה דו-צדדית (doublesidegrinding) בשנות ה-90, והעיקרון שלה מוצג באיור 5. המהדקים המפוזרים באופן סימטרי משני הצדדים מהדקים את פרוסת הסיליקון הגבישית היחידה בטבעת התמיכה ומסתובבים באיטיות על ידי הגליל. זוג גלגלי טחינת יהלום בצורת כוס ממוקמים יחסית משני צידי פרוסת הסיליקון הגבישית היחידה. מונעים על ידי ציר חשמלי בעל נושא אוויר, הם מסתובבים בכיוונים מנוגדים ומזינים בצורה צירית כדי להשיג טחינה דו-צדדית של פרוסת הסיליקון הגבישית היחידה. כפי שניתן לראות באיור, ליטוש דו-צדדי יכול להסיר ביעילות את הגליות וההתחדדות על פני פרוסת סיליקון הגבישית היחידה לאחר חיתוך חוט. בהתאם לכיוון הסידור של ציר גלגל הליטוש, ליטוש דו-צדדי יכול להיות אופקית ואנכית. ביניהם, ליטוש דו-צדדי אופקית יכול להפחית ביעילות את השפעת עיוות פרוסת הסיליקון הנגרמת על ידי המשקל העצמי של פרוסת הסיליקון על איכות הטחינה, וקל להבטיח שתנאי תהליך הטחינה משני צידי פרוסת הסיליקון הגבישית היחידה יהיו זהים, וחלקיקי השחיקה ושבבי הטחינה לא יישארו בקלות על פני פרוסת הסיליקון הגבישית היחידה. זוהי שיטת ליטוש אידיאלית יחסית.

איור 4, פגמי "העתקה שגיאתית" ופגמי סימני שחיקה בטחינת סיבוב פרוסות סיליקון

איור 5, תרשים סכמטי של עקרון השחזה דו-צדדית

טבלה 1 מציגה את ההשוואה בין השחזה לשחיקה דו-צדדית של שלושת סוגי פרוסות סיליקון גבישיות יחיד הנ"ל. שחיקה דו-צדדית משמשת בעיקר לעיבוד פרוסות סיליקון מתחת ל-200 מ"מ, ובעלת תפוקת פרוסות סיליקון גבוהה. בשל השימוש בגלגלי השחזה קבועים, שחיקה של פרוסות סיליקון גבישיות יחיד יכולה להשיג איכות פני שטח גבוהה בהרבה מזו של שחיקה דו-צדדית. לכן, גם שחיקה סיבובית של פרוסות סיליקון וגם שחיקה דו-צדדית יכולות לעמוד בדרישות איכות העיבוד של פרוסות סיליקון רגילות של 300 מ"מ, והן כיום שיטות עיבוד השיטוח החשובות ביותר. בעת בחירת שיטת עיבוד שיטוח פרוסות סיליקון, יש צורך לשקול באופן מקיף את הדרישות של גודל הקוטר, איכות פני השטח וטכנולוגיית עיבוד פרוסות הליטוש של פרוסות סיליקון גבישיות יחיד. דילול אחורי של פרוסות סיליקון יכול לבחור רק שיטת עיבוד חד-צדדית, כגון שיטת השחזה סיבובית של פרוסות סיליקון.

בנוסף לבחירת שיטת ההשחזה בטחינת פרוסות סיליקון, יש צורך גם לקבוע את בחירת פרמטרי התהליך הסבירים כגון לחץ חיובי, גודל גרגירי גלגל השחזה, חומר הקישור של גלגל השחזה, מהירות גלגל השחזה, מהירות פרוסות הסיליקון, צמיגות נוזל השחזה וקצב הזרימה וכו', ולקבוע מסלול תהליך סביר. בדרך כלל, נעשה שימוש בתהליך השחזה מפולח הכולל השחזה גסה, השחזה חצי-גמר, השחזה גימור, השחזה ללא ניצוצות וגיבוי איטי כדי להשיג פרוסות סיליקון גבישיות יחיד בעלות יעילות עיבוד גבוהה, שטוחות פני שטח גבוהה ונזק פני שטח נמוך.

 

טכנולוגיית טחינה חדשה יכולה להתייחס לספרות:

איור 5, תרשים סכמטי של עקרון הטחינה של TAIKO

איור 6, תרשים סכמטי של עקרון טחינת דיסק פלנטרי

 

טכנולוגיית דילול טחינת פרוסות דקות במיוחד:

ישנן טכנולוגיות דילול של טחינת נושאות ופלים וטכנולוגיית טחינת קצה (איור 5).