Kodėl reikia retinimo?

Užpakalinio proceso etapevaflis (silicio plokštelė(su grandinėmis priekyje) prieš vėlesnį pjaustymą kubeliais, suvirinimą ir pakavimą reikia ploninti nugarėlę, kad sumažėtų korpuso tvirtinimo aukštis, sumažėtų lusto korpuso tūris, pagerėtų lusto šiluminės difuzijos efektyvumas, elektrinės charakteristikos, mechaninės savybės ir sumažėtų pjaustymo kubeliais kiekis. Atgalinis šlifavimas turi didelio efektyvumo ir mažos kainos pranašumus. Jis pakeitė tradicinius šlapio ėsdinimo ir joninio ėsdinimo procesus ir tapo svarbiausia atgalinio ploninimo technologija.

Išplonintas vaflis

Kaip lieknėti?

Pagrindinis plokštelių retinimo procesas tradiciniame pakavimo procese

Konkretūs žingsniaivaflisRetinimo metu apdorojama plokštelė sujungiama su retinimo plėvele, o tada vakuumu adsorbuojama retinimo plėvelė ir ant jos esanti drožlė ant akyto keraminio plokštelių stalo, puodelio formos deimantinio šlifavimo disko darbinio paviršiaus vidinės ir išorinės apskritos valties formos centrinės linijos sureguliuojamos pagal silicio plokštelės centrą, o silicio plokštelė ir šlifavimo diskas sukasi aplink atitinkamas ašis pjovimo šlifavimui. Šlifavimas apima tris etapus: grubų šlifavimą, smulkų šlifavimą ir poliravimą.

Iš plokštelių gamyklos išeinanti plokštelė yra šlifuojama atgal, kad būtų suploninta iki pakavimui reikalingo storio. Šlifuojant plokštelę, priekyje (aktyviojoje srityje) reikia užklijuoti lipnią juostą, kad būtų apsaugota grandinės sritis, o galinė pusė tuo pačiu metu šlifuojama. Po šlifavimo nuimkite juostą ir išmatuokite storį.
Silicio plokštelių ruošimui sėkmingai taikomi šlifavimo procesai apima šlifavimą ant rotacinio stalo,silicio plokštelėrotacinis šlifavimas, dvipusis šlifavimas ir kt. Toliau tobulinant monokristalinių silicio plokštelių paviršiaus kokybės reikalavimus, nuolat siūlomos naujos šlifavimo technologijos, tokios kaip TAIKO šlifavimas, cheminis mechaninis šlifavimas, poliravimo šlifavimas ir planetarinis diskinis šlifavimas.

Rotacinio stalo šlifavimas:

Rotacinio stalo šlifavimas (rotacinio stalo šlifavimas) yra ankstyvas šlifavimo procesas, naudojamas silicio plokštelių ruošimui ir retinimui. Jo principas parodytas 1 paveiksle. Silicio plokštelės tvirtinamos prie besisukančio stalo siurbtukų ir sukasi sinchroniškai, varomos besisukančio stalo. Pačios silicio plokštelės nesisuka aplink savo ašį; šlifavimo ratas, sukdamasis dideliu greičiu, yra pastumiamas ašine kryptimi, o šlifavimo disko skersmuo yra didesnis nei silicio plokštelės skersmuo. Yra du sukamojo stalo šlifavimo tipai: įstumiamasis šlifavimas ir tangentinis šlifavimas. Įstumiamasis šlifavimas atlieka, kai šlifavimo disko plotis yra didesnis nei silicio plokštelės skersmuo, o šlifavimo disko velenas nuolat juda savo ašine kryptimi, kol apdorojamas perteklius, o tada silicio plokštelė sukama besisukančio stalo pavara; kai šlifuojamas paviršius tangentiniu šlifavimu, šlifavimo ratas juda savo ašine kryptimi, o silicio plokštelė nuolat sukasi besisukančio disko pavara, o šlifavimas užbaigiamas slankiojančiu arba šliaužiamuoju padavimu.

1 pav., sukamojo stalo šlifavimo (paviršiaus tangentinio) principo schema

Palyginti su šlifavimo metodu, rotacinio stalo šlifavimas turi didelių privalumų: didelį pašalinimo greitį, nedidelį paviršiaus pažeidimą ir lengvą automatizavimą. Tačiau faktinis šlifavimo plotas (aktyvus šlifavimas) B ir pjovimo kampas θ (kampas tarp šlifavimo disko išorinio apskritimo ir silicio plokštelės išorinio apskritimo) šlifavimo procese keičiasi kartu su šlifavimo disko pjovimo padėtimi, todėl šlifavimo jėga yra nestabili, todėl sunku pasiekti idealų paviršiaus tikslumą (didelę TTV vertę) ir lengvai atsiranda defektų, tokių kaip kraštų įlinkimas ir įlinkimas. Rotacinio stalo šlifavimo technologija daugiausia naudojama monokristalinių silicio plokštelių, kurių storis mažesnis nei 200 mm, apdirbimui. Padidėjus monokristalinių silicio plokštelių dydžiui, keliami didesni paviršiaus tikslumo ir judėjimo tikslumo reikalavimai įrangos darbastalyje, todėl rotacinio stalo šlifavimas netinka monokristalinių silicio plokštelių, kurių storis didesnis nei 300 mm, šlifavimui.
Siekiant pagerinti šlifavimo efektyvumą, komercinėje plokštuminio tangentinio šlifavimo įrangoje paprastai naudojama kelių šlifavimo diskų konstrukcija. Pavyzdžiui, įrangoje yra grubaus šlifavimo diskų ir smulkaus šlifavimo diskų rinkinys, o sukamasis stalas sukasi vieną ratą, kad paeiliui atliktų grubų ir smulkų šlifavimą. Šio tipo įranga apima „American GTI Company“ G-500DS (2 pav.).

2 pav., GTI kompanijos (JAV) rotacinio stalo šlifavimo įranga G-500DS

Silicio plokštelių rotacinis šlifavimas:

Siekiant patenkinti didelių matmenų silicio plokštelių paruošimo ir ploninimo apdorojimo poreikius bei pasiekti paviršiaus tikslumą su gera TTV verte, 1988 m. japonų mokslininkas Matsui pasiūlė silicio plokštelių rotacinio šlifavimo (šlifavimo į pastūmą) metodą. Jo principas parodytas 3 paveiksle. Ant darbastalio adsorbuota monokristalio silicio plokštelė ir puodelio formos deimantinis šlifavimo ratas sukasi aplink atitinkamas ašis, o šlifavimo ratas tuo pačiu metu nuolat tiekiamas ašine kryptimi. Šlifavimo disko skersmuo yra didesnis nei apdorojamo silicio plokštelės skersmuo, o jo perimetras eina per silicio plokštelės centrą. Siekiant sumažinti šlifavimo jėgą ir šlifavimo šilumą, vakuuminis siurbimo puodelis paprastai apipjaustomas išgaubta arba įgaubta forma arba kampas tarp šlifavimo disko veleno ir siurbimo puodelio veleno ašies reguliuojamas taip, kad būtų užtikrintas pusiau kontaktinis šlifavimas tarp šlifavimo disko ir silicio plokštelės.

3 pav. Silicio plokštelių rotacinio šlifavimo principo schema

Palyginti su rotaciniu šlifavimu, silicio plokštelių rotacinis šlifavimas turi šiuos privalumus: ① Vienkartinis vienos plokštelės šlifavimas gali apdirbti didelius, daugiau nei 300 mm, silicio plokšteles; ② Tikrasis šlifavimo plotas B ir pjovimo kampas θ yra pastovūs, o šlifavimo jėga yra santykinai stabili; ③ Reguliuojant polinkio kampą tarp šlifavimo disko ašies ir silicio plokštelės ašies, galima aktyviai valdyti monokristalinės silicio plokštelės paviršiaus formą, kad būtų pasiektas geresnis paviršiaus formos tikslumas. Be to, silicio plokštelių rotacinio šlifavimo šlifavimo plotas ir pjovimo kampas θ taip pat turi didelių šlifavimo paraščių, lengvo storio ir paviršiaus kokybės nustatymo bei kontrolės internetu, kompaktiškos įrangos struktūros, lengvo daugiapakopio integruoto šlifavimo ir didelio šlifavimo efektyvumo privalumus.
Siekiant pagerinti gamybos efektyvumą ir patenkinti puslaidininkių gamybos linijų poreikius, komercinė šlifavimo įranga, pagrįsta silicio plokštelių rotacinio šlifavimo principu, naudoja daugiaašę daugiapakopę struktūrą, kuri gali atlikti grubų ir smulkų šlifavimą vienu pakrovimu ir iškrovimu. Kartu su kitais pagalbiniais įrenginiais ji gali realizuoti visiškai automatinį monokristalų silicio plokštelių šlifavimą „išdžiovinimas / išdžiovinimas“ ir „iš kasetės į kasetę“.

Dvipusis šlifavimas:

Kai silicio plokštelės rotaciniu šlifavimu apdorojamas viršutinis ir apatinis silicio plokštelės paviršiai, ruošinį reikia apversti ir atlikti etapais, o tai riboja efektyvumą. Tuo pačiu metu, rotaciniu silicio plokštelės šlifavimu atsiranda paviršiaus klaidų kopijavimas (kopijavimas) ir šlifavimo žymės (šlifavimo žymės), todėl neįmanoma efektyviai pašalinti tokių defektų kaip bangavimas ir kūgis nuo monokristalinės silicio plokštelės paviršiaus po vielinio pjovimo (daugiapjovės), kaip parodyta 4 paveiksle. Siekiant pašalinti šiuos defektus, 1990-aisiais atsirado dvipusio šlifavimo technologija (dvipusis šlifavimas), kurios principas parodytas 5 paveiksle. Simetriškai abiejose pusėse išdėstyti spaustukai tvirtina monokristalinę silicio plokštelę fiksavimo žiede ir lėtai sukasi, varomi volelio. Abiejose monokristalinės silicio plokštelės pusėse santykinai išdėstyta pora puodelio formos deimantinių šlifavimo diskų. Varomi elektrinio veleno su oro guoliu, jie sukasi priešingomis kryptimis ir ašiai juda, kad būtų pasiektas dvipusis monokristalinės silicio plokštelės šlifavimas. Kaip matyti iš paveikslo, dvipusis šlifavimas gali efektyviai pašalinti banguotumą ir kūgį nuo monokristalinės silicio plokštelės paviršiaus po vielos pjovimo. Pagal šlifavimo disko ašies išdėstymo kryptį dvipusis šlifavimas gali būti horizontalus ir vertikalus. Horizontalus dvipusis šlifavimas gali efektyviai sumažinti silicio plokštelės deformacijos, kurią sukelia silicio plokštelės svoris, įtaką šlifavimo kokybei, ir lengvai užtikrinti, kad šlifavimo proceso sąlygos abiejose monokristalinės silicio plokštelės pusėse būtų vienodos, o abrazyvinės dalelės ir šlifavimo drožlės neliktų ant monokristalinės silicio plokštelės paviršiaus. Tai gana idealus šlifavimo metodas.

4 pav. „Klaidos kopijavimas“ ir nusidėvėjimo žymės silicio plokštelių rotacinio šlifavimo metu

5 pav., dvipusio šlifavimo principo schema

1 lentelėje pateiktas aukščiau nurodytų trijų tipų monokristalinių silicio plokštelių šlifavimo ir dvipusio šlifavimo palyginimas. Dvipusis šlifavimas daugiausia naudojamas silicio plokštelių, kurių storis mažesnis nei 200 mm, apdirbimui ir pasižymi didele plokštelių išeiga. Dėl fiksuotų abrazyvinių šlifavimo diskų naudojimo, šlifuojant monokristalines silicio plokšteles galima gauti daug aukštesnę paviršiaus kokybę nei šlifuojant dvipusiu būdu. Todėl tiek silicio plokštelių rotacinis šlifavimas, tiek dvipusis šlifavimas gali atitikti įprastų 300 mm silicio plokštelių apdorojimo kokybės reikalavimus ir šiuo metu yra svarbiausi lyginimo apdorojimo metodai. Renkantis silicio plokštelių lyginimo apdorojimo metodą, būtina visapusiškai atsižvelgti į monokristalinės silicio plokštelės skersmens dydžio, paviršiaus kokybės ir poliravimo plokštelių apdorojimo technologijos reikalavimus. Plokštelės nugarėlės ploninimui galima pasirinkti tik vienpusį apdorojimo metodą, pvz., silicio plokštelių rotacinio šlifavimo metodą.

Be šlifavimo metodo pasirinkimo silicio plokštelių šlifavimui, taip pat būtina nustatyti pagrįstus proceso parametrus, tokius kaip teigiamas slėgis, šlifavimo disko grūdelių dydis, šlifavimo disko rišiklis, šlifavimo disko greitis, silicio plokštelės greitis, šlifavimo skysčio klampumas ir srauto greitis ir kt., ir nustatyti pagrįstą proceso maršrutą. Paprastai naudojamas segmentinis šlifavimo procesas, apimantis grubų šlifavimą, pusiau apdailos šlifavimą, apdailos šlifavimą, šlifavimą be kibirkščių ir lėtą atraminį šlifavimą, siekiant gauti monokristalines silicio plokšteles, pasižyminčias dideliu apdorojimo efektyvumu, dideliu paviršiaus lygumu ir mažu paviršiaus pažeidimu.