पातळ करण्याची गरज का आहे?

बॅक-एंड प्रक्रियेच्या टप्प्यात,वेफर (सिलिकॉन वेफर(पुढील बाजूस सर्किट्स असलेले) पॅकेज माउंटिंगची उंची कमी करण्यासाठी, चिप पॅकेज व्हॉल्यूम कमी करण्यासाठी, चिपची थर्मल डिफ्यूजन कार्यक्षमता, इलेक्ट्रिकल परफॉर्मन्स, यांत्रिक गुणधर्म सुधारण्यासाठी आणि डायसिंगचे प्रमाण कमी करण्यासाठी डायसिंग, वेल्डिंग आणि पॅकेजिंग करण्यापूर्वी मागील बाजूने पातळ करणे आवश्यक आहे. बॅक ग्राइंडिंगमध्ये उच्च कार्यक्षमता आणि कमी खर्चाचे फायदे आहेत. याने पारंपारिक ओले एचिंग आणि आयन एचिंग प्रक्रियांची जागा घेतली आहे आणि सर्वात महत्वाचे बॅक थिनिंग तंत्रज्ञान बनले आहे.

पातळ झालेले वेफर

पातळ कसे करायचे?

पारंपारिक पॅकेजिंग प्रक्रियेत वेफर पातळ करण्याची मुख्य प्रक्रिया

विशिष्ट पायऱ्यावेफरथिनिंगमध्ये प्रक्रिया करायच्या वेफरला थिनिंग फिल्मशी जोडणे आणि नंतर व्हॅक्यूम वापरून थिनिंग फिल्म आणि त्यावरील चिप सच्छिद्र सिरेमिक वेफर टेबलवर शोषून घेणे, कप-आकाराच्या डायमंड ग्राइंडिंग व्हीलच्या कार्यरत पृष्ठभागाच्या आतील आणि बाहेरील वर्तुळाकार बोट सेंटर लाईन्स सिलिकॉन वेफरच्या मध्यभागी समायोजित करणे आणि सिलिकॉन वेफर आणि ग्राइंडिंग व्हील कटिंग-इन ग्राइंडिंगसाठी त्यांच्या संबंधित अक्षांभोवती फिरतात. ग्राइंडिंगमध्ये तीन टप्पे समाविष्ट आहेत: रफ ग्राइंडिंग, फाइन ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंग.

वेफर फॅक्टरीमधून बाहेर पडणाऱ्या वेफरला परत ग्राइंड केले जाते जेणेकरून वेफर पॅकेजिंगसाठी आवश्यक असलेल्या जाडीपर्यंत पातळ होईल. वेफर ग्राइंड करताना, सर्किट क्षेत्राचे संरक्षण करण्यासाठी समोरील (सक्रिय क्षेत्र) टेप लावावा लागतो आणि त्याच वेळी मागील बाजू ग्राइंड करावी लागते. ग्राइंड केल्यानंतर, टेप काढा आणि जाडी मोजा.
सिलिकॉन वेफर तयार करण्यासाठी यशस्वीरित्या लागू केलेल्या ग्राइंडिंग प्रक्रियांमध्ये रोटरी टेबल ग्राइंडिंग,सिलिकॉन वेफररोटेशन ग्राइंडिंग, डबल-साइड ग्राइंडिंग, इ. सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेच्या आवश्यकतांमध्ये आणखी सुधारणा होत असताना, नवीन ग्राइंडिंग तंत्रज्ञान सतत प्रस्तावित केले जातात, जसे की TAIKO ग्राइंडिंग, केमिकल मेकॅनिकल ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग ग्राइंडिंग आणि प्लॅनेटरी डिस्क ग्राइंडिंग.

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग:

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग (रोटरी टेबल ग्राइंडिंग) ही सिलिकॉन वेफर तयार करण्यासाठी आणि बॅक थिनिंगमध्ये वापरली जाणारी एक प्रारंभिक ग्राइंडिंग प्रक्रिया आहे. त्याचे तत्व आकृती १ मध्ये दर्शविले आहे. सिलिकॉन वेफर्स फिरत्या टेबलच्या सक्शन कपवर स्थिर असतात आणि फिरत्या टेबलाद्वारे समकालिकपणे फिरतात. सिलिकॉन वेफर्स स्वतः त्यांच्या अक्षाभोवती फिरत नाहीत; उच्च वेगाने फिरताना ग्राइंडिंग व्हील अक्षीयपणे दिले जाते आणि ग्राइंडिंग व्हीलचा व्यास सिलिकॉन वेफरच्या व्यासापेक्षा मोठा असतो. रोटरी टेबल ग्राइंडिंगचे दोन प्रकार आहेत: फेस प्लंज ग्राइंडिंग आणि फेस टेंजेन्शियल ग्राइंडिंग. फेस प्लंज ग्राइंडिंगमध्ये, ग्राइंडिंग व्हीलची रुंदी सिलिकॉन वेफर व्यासापेक्षा मोठी असते आणि ग्राइंडिंग व्हील स्पिंडल त्याच्या अक्षीय दिशेने सतत फीड करते जोपर्यंत जास्त प्रक्रिया होत नाही आणि नंतर सिलिकॉन वेफर रोटरी टेबलच्या ड्राइव्हखाली फिरवले जाते; फेस टेंजेन्शियल ग्राइंडिंगमध्ये, ग्राइंडिंग व्हील त्याच्या अक्षीय दिशेने फीड करते आणि सिलिकॉन वेफर सतत फिरणाऱ्या डिस्कच्या ड्राइव्हखाली फिरवले जाते आणि ग्राइंडिंग रेसिप्रोकेटिंग फीडिंग (रेसिप्रोकेशन) किंवा क्रिप फीडिंग (क्रिपफीड) द्वारे पूर्ण होते.

आकृती १, रोटरी टेबल ग्राइंडिंग (फेस टेंजेन्शियल) तत्त्वाचे योजनाबद्ध आकृती

ग्राइंडिंग पद्धतीच्या तुलनेत, रोटरी टेबल ग्राइंडिंगमध्ये उच्च काढण्याची गती, पृष्ठभागाचे कमी नुकसान आणि सोपे ऑटोमेशन हे फायदे आहेत. तथापि, ग्राइंडिंग प्रक्रियेतील वास्तविक ग्राइंडिंग क्षेत्र (सक्रिय ग्राइंडिंग) B आणि कट-इन अँगल θ (ग्राइंडिंग व्हीलच्या बाह्य वर्तुळ आणि सिलिकॉन वेफरच्या बाह्य वर्तुळातील कोन) ग्राइंडिंग व्हीलच्या कटिंग पोझिशनमध्ये बदल झाल्यामुळे बदलतात, परिणामी अस्थिर ग्राइंडिंग फोर्स तयार होतो, ज्यामुळे आदर्श पृष्ठभागाची अचूकता (उच्च TTV मूल्य) मिळवणे कठीण होते आणि एज कोलॅप्स आणि एज कोलॅप्स सारखे दोष सहजपणे निर्माण होतात. रोटरी टेबल ग्राइंडिंग तंत्रज्ञानाचा वापर प्रामुख्याने २०० मिमीपेक्षा कमी सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या प्रक्रियेसाठी केला जातो. सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या आकारात वाढ झाल्यामुळे उपकरणाच्या वर्कबेंचच्या पृष्ठभागाच्या अचूकतेसाठी आणि गती अचूकतेसाठी उच्च आवश्यकता पुढे आणल्या आहेत, म्हणून रोटरी टेबल ग्राइंडिंग ३०० मिमीपेक्षा जास्त सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या ग्राइंडिंगसाठी योग्य नाही.
ग्राइंडिंग कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, व्यावसायिक प्लेन टेंजेन्शियल ग्राइंडिंग उपकरणे सहसा मल्टी-ग्राइंडिंग व्हील स्ट्रक्चरचा अवलंब करतात. उदाहरणार्थ, उपकरणावर रफ ग्राइंडिंग व्हीलचा संच आणि बारीक ग्राइंडिंग व्हीलचा संच सुसज्ज असतो आणि रोटरी टेबल रफ ग्राइंडिंग आणि बारीक ग्राइंडिंग पूर्ण करण्यासाठी एक वर्तुळ फिरवते. या प्रकारच्या उपकरणांमध्ये अमेरिकन GTI कंपनीचे G-500DS समाविष्ट आहे (आकृती 2).

आकृती २, युनायटेड स्टेट्समधील GTI कंपनीचे G-500DS रोटरी टेबल ग्राइंडिंग उपकरणे

सिलिकॉन वेफर रोटेशन ग्राइंडिंग:

मोठ्या आकाराच्या सिलिकॉन वेफर तयार करण्याच्या आणि बॅक थिनिंग प्रक्रियेच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी आणि चांगल्या TTV मूल्यासह पृष्ठभागाची अचूकता मिळविण्यासाठी. १९८८ मध्ये, जपानी विद्वान मात्सुई यांनी सिलिकॉन वेफर रोटेशन ग्राइंडिंग (इन-फीडग्राइंडिंग) पद्धत प्रस्तावित केली. त्याचे तत्व आकृती ३ मध्ये दाखवले आहे. वर्कबेंचवर शोषलेले सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर आणि कप-आकाराचे डायमंड ग्राइंडिंग व्हील त्यांच्या संबंधित अक्षांभोवती फिरतात आणि ग्राइंडिंग व्हील एकाच वेळी अक्षीय दिशेने सतत फीड केले जाते. त्यापैकी, ग्राइंडिंग व्हीलचा व्यास प्रक्रिया केलेल्या सिलिकॉन वेफरच्या व्यासापेक्षा मोठा असतो आणि त्याचा घेर सिलिकॉन वेफरच्या मध्यभागी जातो. ग्राइंडिंग फोर्स कमी करण्यासाठी आणि ग्राइंडिंग उष्णता कमी करण्यासाठी, व्हॅक्यूम सक्शन कप सहसा बहिर्वक्र किंवा अवतल आकारात ट्रिम केला जातो किंवा ग्राइंडिंग व्हील स्पिंडल आणि सक्शन कप स्पिंडल अक्ष यांच्यातील कोन समायोजित केला जातो जेणेकरून ग्राइंडिंग व्हील आणि सिलिकॉन वेफर दरम्यान अर्ध-संपर्क ग्राइंडिंग सुनिश्चित होईल.

आकृती ३, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग तत्त्वाचे योजनाबद्ध आकृती

रोटरी टेबल ग्राइंडिंगच्या तुलनेत, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगचे खालील फायदे आहेत: ① सिंगल-टाइम सिंगल-वेफर ग्राइंडिंग 300 मिमी पेक्षा जास्त आकाराच्या मोठ्या आकाराच्या सिलिकॉन वेफर्सवर प्रक्रिया करू शकते; ② वास्तविक ग्राइंडिंग क्षेत्र B आणि कटिंग अँगल θ स्थिर आहेत आणि ग्राइंडिंग फोर्स तुलनेने स्थिर आहे; ③ ग्राइंडिंग व्हील अक्ष आणि सिलिकॉन वेफर अक्ष यांच्यातील झुकाव कोन समायोजित करून, सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागाचा आकार सक्रियपणे नियंत्रित केला जाऊ शकतो जेणेकरून पृष्ठभागाच्या आकाराची अचूकता चांगली होईल. याव्यतिरिक्त, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगच्या ग्राइंडिंग क्षेत्र आणि कटिंग अँगल θ मध्ये मोठ्या मार्जिन ग्राइंडिंग, सोपी ऑनलाइन जाडी आणि पृष्ठभागाची गुणवत्ता शोधणे आणि नियंत्रण, कॉम्पॅक्ट उपकरण रचना, सोपे मल्टी-स्टेशन इंटिग्रेटेड ग्राइंडिंग आणि उच्च ग्राइंडिंग कार्यक्षमता हे फायदे आहेत.
उत्पादन कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि सेमीकंडक्टर उत्पादन लाइन्सच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगच्या तत्त्वावर आधारित व्यावसायिक ग्राइंडिंग उपकरणे मल्टी-स्पिंडल मल्टी-स्टेशन स्ट्रक्चरचा अवलंब करतात, जे एकाच लोडिंग आणि अनलोडिंगमध्ये रफ ग्राइंडिंग आणि फाइन ग्राइंडिंग पूर्ण करू शकतात. इतर सहाय्यक सुविधांसह एकत्रितपणे, ते सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स "ड्राय-इन/ड्राय-आउट" आणि "कॅसेट टू कॅसेट" चे पूर्णपणे स्वयंचलित ग्राइंडिंग साकार करू शकते.

दुहेरी बाजूंनी पीसणे:

जेव्हा सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग सिलिकॉन वेफरच्या वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागावर प्रक्रिया करते, तेव्हा वर्कपीस उलटे करून टप्प्याटप्प्याने करावे लागते, ज्यामुळे कार्यक्षमता मर्यादित होते. त्याच वेळी, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंगमध्ये पृष्ठभाग त्रुटी कॉपी (कॉपी केलेले) आणि ग्राइंडिंग मार्क्स (ग्राइंडिंगमार्क) असतात आणि आकृती 4 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, वायर कटिंग (मल्टी-सॉ) नंतर सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावरील वेव्हिनेस आणि टेपर सारखे दोष प्रभावीपणे काढून टाकणे अशक्य आहे. वरील दोषांवर मात करण्यासाठी, 1990 च्या दशकात डबल-साइड ग्राइंडिंग तंत्रज्ञान (डबलसाइड ग्राइंडिंग) दिसू लागले आणि त्याचे तत्व आकृती 5 मध्ये दर्शविले आहे. दोन्ही बाजूंनी सममितीयपणे वितरित केलेले क्लॅम्प्स सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरला रिटेनिंग रिंगमध्ये क्लॅम्प करतात आणि रोलरद्वारे चालवून हळूहळू फिरतात. कप-आकाराच्या डायमंड ग्राइंडिंग व्हील्सची जोडी सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या दोन्ही बाजूंना तुलनेने स्थित आहे. एअर बेअरिंग इलेक्ट्रिक स्पिंडलद्वारे चालवले जाणारे, ते विरुद्ध दिशेने फिरतात आणि सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरचे डबल-साइड ग्राइंडिंग साध्य करण्यासाठी अक्षीयपणे फीड करतात. आकृतीवरून दिसून येते की, वायर कटिंगनंतर डबल-साइड ग्राइंडिंग सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावरील लहरीपणा आणि टेपर प्रभावीपणे काढून टाकू शकते. ग्राइंडिंग व्हील अक्षाच्या व्यवस्थेच्या दिशेनुसार, डबल-साइड ग्राइंडिंग क्षैतिज आणि अनुलंब असू शकते. त्यापैकी, क्षैतिज डबल-साइड ग्राइंडिंग सिलिकॉन वेफरच्या मृत वजनामुळे ग्राइंडिंग गुणवत्तेवर होणारा सिलिकॉन वेफर विकृतीचा प्रभाव प्रभावीपणे कमी करू शकते आणि सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या दोन्ही बाजूंच्या ग्राइंडिंग प्रक्रियेची परिस्थिती समान आहे याची खात्री करणे सोपे आहे आणि अपघर्षक कण आणि ग्राइंडिंग चिप्स सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावर राहणे सोपे नाही. ही एक तुलनेने आदर्श ग्राइंडिंग पद्धत आहे.

आकृती ४, सिलिकॉन वेफर रोटेशन ग्राइंडिंगमध्ये "एरर कॉपी" आणि वेअर मार्क दोष

आकृती ५, दुहेरी बाजूंनी ग्राइंडिंग तत्त्वाचे योजनाबद्ध आकृती

तक्ता १ मध्ये वरील तीन प्रकारच्या सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सच्या ग्राइंडिंग आणि डबल-साइड ग्राइंडिंगची तुलना दाखवली आहे. डबल-साइड ग्राइंडिंगचा वापर प्रामुख्याने २०० मिमीपेक्षा कमी सिलिकॉन वेफर प्रक्रियेसाठी केला जातो आणि त्याचे वेफर उत्पादन जास्त असते. फिक्स्ड अ‍ॅब्रेसिव्ह ग्राइंडिंग व्हील्सच्या वापरामुळे, सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सचे ग्राइंडिंग डबल-साइड ग्राइंडिंगपेक्षा खूप जास्त पृष्ठभागाची गुणवत्ता मिळवू शकते. म्हणून, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग आणि डबल-साइड ग्राइंडिंग दोन्ही मुख्य प्रवाहातील ३०० मिमी सिलिकॉन वेफर्सच्या प्रक्रिया गुणवत्तेच्या आवश्यकता पूर्ण करू शकतात आणि सध्या सर्वात महत्त्वाच्या फ्लॅटनिंग प्रक्रिया पद्धती आहेत. सिलिकॉन वेफर फ्लॅटनिंग प्रक्रिया पद्धत निवडताना, सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफरच्या व्यासाचा आकार, पृष्ठभागाची गुणवत्ता आणि पॉलिशिंग वेफर प्रक्रिया तंत्रज्ञानाच्या आवश्यकतांचा सर्वसमावेशक विचार करणे आवश्यक आहे. वेफरचे मागील पातळ करणे केवळ सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग पद्धत सारखी सिंगल-साइड प्रक्रिया पद्धत निवडू शकते.

सिलिकॉन वेफर ग्राइंडिंगमध्ये ग्राइंडिंग पद्धत निवडण्याव्यतिरिक्त, पॉझिटिव्ह प्रेशर, ग्राइंडिंग व्हील ग्रेन साइज, ग्राइंडिंग व्हील बाइंडर, ग्राइंडिंग व्हील स्पीड, सिलिकॉन वेफर स्पीड, ग्राइंडिंग फ्लुइड व्हिस्कोसिटी आणि फ्लो रेट इत्यादी वाजवी प्रक्रिया पॅरामीटर्सची निवड निश्चित करणे आणि वाजवी प्रक्रिया मार्ग निश्चित करणे देखील आवश्यक आहे. सहसा, उच्च प्रक्रिया कार्यक्षमता, उच्च पृष्ठभाग सपाटपणा आणि कमी पृष्ठभागाचे नुकसान असलेले सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स मिळविण्यासाठी रफ ग्राइंडिंग, सेमी-फिनिशिंग ग्राइंडिंग, फिनिशिंग ग्राइंडिंग, स्पार्क-फ्री ग्राइंडिंग आणि स्लो बॅकिंगसह सेगमेंटेड ग्राइंडिंग प्रक्रिया वापरली जाते.