विरळ करण्याची गरज का आहे?

बॅक-एंड प्रक्रियेच्या टप्प्यात,वेफर (सिलिकॉन वेफरसमोरच्या बाजूला सर्किट्स असलेल्या चिपला, पॅकेज माउंटिंगची उंची कमी करण्यासाठी, चिप पॅकेजचा आकार कमी करण्यासाठी, चिपची थर्मल डिफ्यूजन कार्यक्षमता, इलेक्ट्रिकल कार्यक्षमता, यांत्रिक गुणधर्म सुधारण्यासाठी आणि डायसिंगचे प्रमाण कमी करण्यासाठी, त्यानंतरच्या डायसिंग, वेल्डिंग आणि पॅकेजिंगपूर्वी मागच्या बाजूने पातळ करणे आवश्यक असते. बॅक ग्राइंडिंगचे फायदे म्हणजे उच्च कार्यक्षमता आणि कमी खर्च. याने पारंपरिक वेट एचिंग आणि आयन एचिंग प्रक्रियांची जागा घेतली आहे आणि ते सर्वात महत्त्वाचे बॅक थिनिंग तंत्रज्ञान बनले आहे.

पातळ केलेला वेफर

केस कसे विरळ करावे?

पारंपारिक पॅकेजिंग प्रक्रियेमध्ये वेफर पातळ करण्याची मुख्य प्रक्रिया

च्या विशिष्ट पायऱ्यावेफरथिनिंग म्हणजे, प्रक्रिया करायच्या वेफरला थिनिंग फिल्मशी जोडणे, आणि नंतर व्हॅक्यूमचा वापर करून थिनिंग फिल्म व त्यावरील चिपला सच्छिद्र सिरॅमिक वेफर टेबलवर शोषून घेणे, कप-आकाराच्या डायमंड ग्राइंडिंग व्हीलच्या कार्यरत पृष्ठभागाच्या आतील आणि बाहेरील गोलाकार बोट सेंटर लाईन्सना सिलिकॉन वेफरच्या केंद्राशी जुळवणे, आणि कटिंग-इन ग्राइंडिंगसाठी सिलिकॉन वेफर व ग्राइंडिंग व्हील आपापल्या अक्षांभोवती फिरवणे. ग्राइंडिंगमध्ये तीन टप्पे समाविष्ट आहेत: रफ ग्राइंडिंग, फाईन ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंग.

वेफर फॅक्टरीमधून बाहेर येणाऱ्या वेफरला पॅकेजिंगसाठी आवश्यक जाडीपर्यंत पातळ करण्यासाठी बॅक-ग्राइंड केले जाते. वेफर ग्राइंड करताना, सर्किट भागाचे संरक्षण करण्यासाठी पुढच्या बाजूला (ॲक्टिव्ह एरिया) टेप लावणे आवश्यक असते आणि त्याच वेळी मागची बाजूही ग्राइंड केली जाते. ग्राइंडिंगनंतर, टेप काढून जाडी मोजा.
सिलिकॉन वेफर तयार करण्यासाठी यशस्वीरित्या वापरल्या गेलेल्या ग्राइंडिंग प्रक्रियांमध्ये रोटरी टेबल ग्राइंडिंगचा समावेश आहे,सिलिकॉन वेफररोटेशन ग्राइंडिंग, डबल-साइड ग्राइंडिंग, इत्यादी. सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेच्या आवश्यकतांमध्ये अधिक सुधारणा होत असल्याने, तायको ग्राइंडिंग, केमिकल मेकॅनिकल ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग ग्राइंडिंग आणि प्लॅनेटरी डिस्क ग्राइंडिंग यांसारखी नवीन ग्राइंडिंग तंत्रज्ञान सतत प्रस्तावित केली जात आहेत.

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग:

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग (rotary table grinding) ही सिलिकॉन वेफर तयार करण्यासाठी आणि बॅक थिनिंगसाठी वापरली जाणारी एक जुनी ग्राइंडिंग प्रक्रिया आहे. त्याचे तत्त्व आकृती १ मध्ये दाखवले आहे. सिलिकॉन वेफर्स फिरणाऱ्या टेबलच्या सक्शन कपवर निश्चित केले जातात आणि फिरणाऱ्या टेबलद्वारे समकालिकपणे फिरतात. सिलिकॉन वेफर्स स्वतः त्यांच्या अक्षाभोवती फिरत नाहीत; ग्राइंडिंग व्हील उच्च वेगाने फिरत असताना अक्षाच्या दिशेने पुढे सरकवले जाते आणि ग्राइंडिंग व्हीलचा व्यास सिलिकॉन वेफरच्या व्यासापेक्षा मोठा असतो. रोटरी टेबल ग्राइंडिंगचे दोन प्रकार आहेत: फेस प्लंज ग्राइंडिंग आणि फेस टँजेन्शियल ग्राइंडिंग. फेस प्लंज ग्राइंडिंगमध्ये, ग्राइंडिंग व्हीलची रुंदी सिलिकॉन वेफरच्या व्यासापेक्षा जास्त असते आणि अतिरिक्त भागावर प्रक्रिया होईपर्यंत ग्राइंडिंग व्हील स्पिंडल त्याच्या अक्षाच्या दिशेने सतत पुढे सरकवले जाते, आणि नंतर सिलिकॉन वेफर रोटरी टेबलच्या ड्राइव्हखाली फिरवले जाते; फेस टँजेन्शियल ग्राइंडिंगमध्ये, ग्राइंडिंग व्हील त्याच्या अक्षीय दिशेने पुढे सरकते, आणि फिरणाऱ्या डिस्कच्या ड्राइव्हखाली सिलिकॉन वेफर सतत फिरवली जाते, आणि रेसिप्रोकेटिंग फीडिंग (रेसिप्रोकेशन) किंवा क्रीप फीडिंग (क्रीपफीड) द्वारे ग्राइंडिंग पूर्ण केले जाते.

आकृती १, रोटरी टेबल ग्राइंडिंगच्या (फेस टँजेन्शियल) तत्त्वाची योजनाबद्ध आकृती

ग्राइंडिंग पद्धतीच्या तुलनेत, रोटरी टेबल ग्राइंडिंगचे फायदे म्हणजे उच्च रिमूव्हल रेट, पृष्ठभागाचे कमी नुकसान आणि सुलभ ऑटोमेशन. तथापि, ग्राइंडिंग प्रक्रियेतील प्रत्यक्ष ग्राइंडिंग क्षेत्र (सक्रिय ग्राइंडिंग) B आणि कट-इन कोन θ (ग्राइंडिंग व्हीलच्या बाहेरील वर्तुळ आणि सिलिकॉन वेफरच्या बाहेरील वर्तुळामधील कोन) हे ग्राइंडिंग व्हीलच्या कटिंग स्थितीतील बदलामुळे बदलतात, ज्यामुळे ग्राइंडिंग फोर्स अस्थिर होतो. यामुळे आदर्श पृष्ठभागाची अचूकता (उच्च TTV मूल्य) मिळवणे कठीण होते आणि कडा कोसळणे व धार उडणे यांसारखे दोष सहजपणे निर्माण होतात. रोटरी टेबल ग्राइंडिंग तंत्रज्ञान प्रामुख्याने २०० मिमी पेक्षा कमी आकाराच्या सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या प्रक्रियेसाठी वापरले जाते. सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या आकारात वाढ झाल्यामुळे उपकरणाच्या वर्कबेंचच्या पृष्ठभागाच्या अचूकतेसाठी आणि गतीच्या अचूकतेसाठी उच्च आवश्यकता निर्माण झाल्या आहेत, त्यामुळे ३०० मिमी पेक्षा जास्त आकाराच्या सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या ग्राइंडिंगसाठी रोटरी टेबल ग्राइंडिंग योग्य नाही.
ग्राइंडिंगची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, व्यावसायिक प्लेन टँजेन्शियल ग्राइंडिंग उपकरणांमध्ये सामान्यतः मल्टी-ग्राइंडिंग व्हील रचना वापरली जाते. उदाहरणार्थ, उपकरणावर रफ ग्राइंडिंग व्हील्सचा एक संच आणि फाइन ग्राइंडिंग व्हील्सचा एक संच बसवलेला असतो, आणि रोटरी टेबल एक फेरी फिरून एकामागून एक रफ ग्राइंडिंग आणि फाइन ग्राइंडिंग पूर्ण करतो. या प्रकारच्या उपकरणांमध्ये अमेरिकन GTI कंपनीच्या G-500DS चा समावेश आहे (आकृती २).

आकृती २, अमेरिकेतील जीटीआय कंपनीचे जी-५००डीएस रोटरी टेबल ग्राइंडिंग उपकरण.

सिलिकॉन वेफरचे रोटेशन ग्राइंडिंग:

मोठ्या आकाराच्या सिलिकॉन वेफरची तयारी आणि बॅक थिनिंग प्रक्रियेच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, तसेच चांगल्या TTV मूल्यासह पृष्ठभागाची अचूकता मिळवण्यासाठी, १९८८ मध्ये जपानी विद्वान मात्सुई यांनी सिलिकॉन वेफर रोटेशन ग्राइंडिंग (इन-फीडग्राइंडिंग) पद्धत प्रस्तावित केली. त्याचे तत्त्व आकृती ३ मध्ये दर्शविले आहे. वर्कबेंचवर ठेवलेली सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर आणि कप-आकाराचे डायमंड ग्राइंडिंग व्हील आपापल्या अक्षाभोवती फिरतात आणि त्याच वेळी ग्राइंडिंग व्हीलला अक्षीय दिशेने सतत पुढे ढकलले जाते. यामध्ये, ग्राइंडिंग व्हीलचा व्यास प्रक्रिया करायच्या सिलिकॉन वेफरच्या व्यासापेक्षा मोठा असतो आणि त्याचा परिघ सिलिकॉन वेफरच्या केंद्रातून जातो. ग्राइंडिंग फोर्स कमी करण्यासाठी आणि ग्राइंडिंग उष्णता कमी करण्यासाठी, व्हॅक्यूम सक्शन कपला सामान्यतः बहिर्वक्र किंवा अंतर्वक्र आकार दिला जातो किंवा ग्राइंडिंग व्हील आणि सिलिकॉन वेफर यांच्यात अर्ध-संपर्क ग्राइंडिंग सुनिश्चित करण्यासाठी ग्राइंडिंग व्हील स्पिंडल आणि सक्शन कप स्पिंडल अक्षांमधील कोन समायोजित केला जातो.

आकृती ३, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगच्या तत्त्वाचा योजनाबद्ध आराखडा

रोटरी टेबल ग्राइंडिंगच्या तुलनेत, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगचे खालील फायदे आहेत: ① एकाच वेळी एका वेफरचे ग्राइंडिंग करून ३०० मिमी पेक्षा मोठ्या आकाराच्या सिलिकॉन वेफर्सवर प्रक्रिया करता येते; ② प्रत्यक्ष ग्राइंडिंग क्षेत्र B आणि कटिंग अँगल θ स्थिर असतात, आणि ग्राइंडिंग फोर्स तुलनेने स्थिर असतो; ③ ग्राइंडिंग व्हीलचा अक्ष आणि सिलिकॉन वेफरचा अक्ष यांच्यातील झुकण्याचा कोन समायोजित करून, सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागाच्या आकारावर सक्रियपणे नियंत्रण ठेवता येते, ज्यामुळे पृष्ठभागाच्या आकारात अधिक अचूकता मिळवता येते. याव्यतिरिक्त, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगच्या ग्राइंडिंग क्षेत्र आणि कटिंग अँगल θ मध्ये मोठ्या मार्जिनचे ग्राइंडिंग, जाडी आणि पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेची सोपी ऑनलाइन तपासणी व नियंत्रण, कॉम्पॅक्ट उपकरण रचना, मल्टी-स्टेशन एकात्मिक ग्राइंडिंगची सुलभता आणि उच्च ग्राइंडिंग कार्यक्षमता हे फायदे देखील आहेत.
उत्पादन कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि सेमीकंडक्टर उत्पादन लाइन्सच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगच्या तत्त्वावर आधारित व्यावसायिक ग्राइंडिंग उपकरणामध्ये मल्टी-स्पिंडल मल्टी-स्टेशन रचना वापरली जाते, जी एकाच लोडिंग आणि अनलोडिंगमध्ये रफ ग्राइंडिंग आणि फाइन ग्राइंडिंग पूर्ण करू शकते. इतर सहाय्यक सुविधांसह, हे उपकरण सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सचे "ड्राय-इन/ड्राय-आउट" आणि "कॅसेट टू कॅसेट" प्रकारचे पूर्णपणे स्वयंचलित ग्राइंडिंग साध्य करू शकते.

दुहेरी बाजूने घासणे:

जेव्हा सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग प्रक्रियेद्वारे सिलिकॉन वेफरच्या वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागांवर प्रक्रिया केली जाते, तेव्हा वर्कपीसला टप्प्याटप्प्याने फिरवावे लागते, ज्यामुळे कार्यक्षमता मर्यादित होते. त्याच वेळी, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगमध्ये पृष्ठभागावर कॉपी (नक्कल) आणि ग्राइंडिंगचे ठसे (ग्राइंडिंगमार्क) यांसारख्या त्रुटी निर्माण होतात, आणि आकृती ४ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, वायर कटिंगनंतर (मल्टी-सॉ) सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावरील तरंगितपणा आणि निमुळतेपणा यांसारखे दोष प्रभावीपणे काढून टाकणे अशक्य होते. वरील दोषांवर मात करण्यासाठी, १९९० च्या दशकात डबल-साइड ग्राइंडिंग तंत्रज्ञान (डबलसाइडग्राइंडिंग) उदयास आले, आणि त्याचे तत्त्व आकृती ५ मध्ये दाखवले आहे. दोन्ही बाजूंना सममितीयपणे लावलेले क्लॅम्प्स सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरला रिटेनिंग रिंगमध्ये पकडतात आणि रोलरद्वारे हळू हळू फिरवले जातात. कपच्या आकाराच्या डायमंड ग्राइंडिंग व्हील्सची एक जोडी सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या दोन्ही बाजूंना सापेक्षतः स्थित असते. एअर बेअरिंग इलेक्ट्रिक स्पिंडलद्वारे चालवले जाऊन, ते विरुद्ध दिशांना फिरतात आणि सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरचे दुहेरी-बाजूचे ग्राइंडिंग साध्य करण्यासाठी अक्षीयपणे पुढे सरकतात. आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, वायर कटिंगनंतर सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावरील लाटा आणि उतार दुहेरी-बाजूच्या ग्राइंडिंगद्वारे प्रभावीपणे काढून टाकता येतात. ग्राइंडिंग व्हीलच्या अक्षाच्या मांडणीच्या दिशेनुसार, दुहेरी-बाजूचे ग्राइंडिंग आडवे आणि उभे असू शकते. त्यापैकी, आडव्या दुहेरी-बाजूच्या ग्राइंडिंगमुळे सिलिकॉन वेफरच्या वजनामुळे होणाऱ्या विकृतीचा ग्राइंडिंगच्या गुणवत्तेवरील प्रभाव प्रभावीपणे कमी करता येतो, आणि सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या दोन्ही बाजूंवरील ग्राइंडिंग प्रक्रियेची स्थिती समान राहील याची खात्री करणे सोपे होते, तसेच अपघर्षक कण आणि ग्राइंडिंग चिप्स सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावर सहजपणे टिकून राहत नाहीत. ही एक तुलनेने आदर्श ग्राइंडिंग पद्धत आहे.

आकृती ४, सिलिकॉन वेफर रोटेशन ग्राइंडिंगमधील "त्रुटी प्रत" आणि झीजेच्या खुणांचे दोष

आकृती ५, दुहेरी बाजूने घासण्याच्या तत्त्वाचा योजनाबद्ध आराखडा

सारणी १ मध्ये वरील तीन प्रकारच्या सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या ग्राइंडिंग आणि डबल-साइड ग्राइंडिंगची तुलना दर्शविली आहे. डबल-साइड ग्राइंडिंग मुख्यत्वे २०० मिमी पेक्षा कमी आकाराच्या सिलिकॉन वेफरच्या प्रक्रियेसाठी वापरले जाते आणि त्यात वेफरचे उत्पादन जास्त असते. स्थिर अपघर्षक ग्राइंडिंग व्हील्सच्या वापरामुळे, सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या ग्राइंडिंगद्वारे डबल-साइड ग्राइंडिंगच्या तुलनेत खूप उच्च पृष्ठभागाची गुणवत्ता मिळवता येते. त्यामुळे, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग आणि डबल-साइड ग्राइंडिंग दोन्ही मुख्य प्रवाहातील ३०० मिमी सिलिकॉन वेफर्सच्या प्रक्रियेच्या गुणवत्तेच्या गरजा पूर्ण करू शकतात आणि सध्या सपाटीकरणाच्या सर्वात महत्त्वाच्या प्रक्रिया पद्धती आहेत. सिलिकॉन वेफर सपाटीकरणाची प्रक्रिया पद्धत निवडताना, सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या व्यासाचा आकार, पृष्ठभागाची गुणवत्ता आणि पॉलिशिंग वेफर प्रक्रिया तंत्रज्ञानाच्या आवश्यकतांचा सर्वसमावेशकपणे विचार करणे आवश्यक आहे. वेफरच्या मागील बाजूस पातळ करण्यासाठी केवळ सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग पद्धतीसारखी एक-बाजूची प्रक्रिया पद्धत निवडली जाऊ शकते.

सिलिकॉन वेफर ग्राइंडिंगमध्ये ग्राइंडिंग पद्धत निवडण्याव्यतिरिक्त, पॉझिटिव्ह प्रेशर, ग्राइंडिंग व्हील ग्रेन साईज, ग्राइंडिंग व्हील बाइंडर, ग्राइंडिंग व्हील स्पीड, सिलिकॉन वेफर स्पीड, ग्राइंडिंग फ्लुइड व्हिस्कोसिटी आणि फ्लो रेट इत्यादींसारख्या योग्य प्रक्रिया पॅरामीटर्सची निवड करणे आणि एक योग्य प्रक्रिया मार्ग निश्चित करणे देखील आवश्यक आहे. सामान्यतः, उच्च प्रक्रिया कार्यक्षमता, उच्च पृष्ठभाग सपाटपणा आणि कमी पृष्ठभाग नुकसान असलेले सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स मिळवण्यासाठी रफ ग्राइंडिंग, सेमी-फिनिशिंग ग्राइंडिंग, फिनिशिंग ग्राइंडिंग, स्पार्क-फ्री ग्राइंडिंग आणि स्लो बॅकिंग यांचा समावेश असलेली एक विभागलेली ग्राइंडिंग प्रक्रिया वापरली जाते.