Dlaczego przerzedzanie jest potrzebne?

Na etapie procesu zapleczaopłatek (płytka krzemowaz obwodami z przodu) musi zostać pocieniona z tyłu przed późniejszym cięciem, spawaniem i pakowaniem, aby zmniejszyć wysokość montażu pakietu, zmniejszyć objętość pakietu chipa, poprawić wydajność dyfuzji cieplnej chipa, wydajność elektryczną, właściwości mechaniczne i zmniejszyć ilość cięcia. Szlifowanie z tyłu ma zalety wysokiej wydajności i niskich kosztów. Zastąpiło ono tradycyjne procesy trawienia na mokro i trawienia jonowego, stając się najważniejszą technologią pocieniania z tyłu.

Cienki opłatek

Jak schudnąć?

Główny proces przerzedzania wafli w tradycyjnym procesie pakowania

Konkretne krokiopłatekrozcieńczanie polega na łączeniu płytki, która ma zostać przetworzona, z cienką warstwą, a następnie użyciu próżni do adsorbowania cienką warstwą i chipem na niej do porowatego ceramicznego stołu płytki, dostosowaniu wewnętrznych i zewnętrznych okrągłych linii środkowych łodzi powierzchni roboczej diamentowego koła szlifierskiego w kształcie kubka do środka płytki krzemowej, a płytka krzemowa i koło szlifierskie obracają się wokół swoich osi w celu szlifowania wcinającego. Szlifowanie obejmuje trzy etapy: szlifowanie zgrubne, szlifowanie dokładne i polerowanie.

Wafel wychodzący z fabryki wafli jest szlifowany wstecznie, aby uzyskać cieńszy wafel do grubości wymaganej do pakowania. Podczas szlifowania wafla taśma musi być nałożona na przód (obszar aktywny), aby chronić obszar obwodu, a tylna strona jest szlifowana w tym samym czasie. Po szlifowaniu usuń taśmę i zmierz grubość.
Procesy szlifowania, które zostały pomyślnie zastosowane do przygotowania płytek krzemowych, obejmują szlifowanie na stole obrotowym,płytka krzemowaszlifowanie obrotowe, szlifowanie dwustronne itp. Wraz z dalszą poprawą wymagań dotyczących jakości powierzchni monokrystalicznych płytek krzemowych, stale proponowane są nowe technologie szlifowania, takie jak szlifowanie TAIKO, szlifowanie chemiczno-mechaniczne, szlifowanie polerujące i szlifowanie tarczami planetarnymi.

Szlifowanie na stole obrotowym:

Szlifowanie na stole obrotowym (szlifowanie na stole obrotowym) to wczesny proces szlifowania stosowany w przygotowaniu płytek krzemowych i przerzedzaniu tylnej warstwy. Jego zasada jest pokazana na rysunku 1. Płytki krzemowe są mocowane na przyssawkach stołu obrotowego i obracają się synchronicznie napędzane przez stół obrotowy. Same płytki krzemowe nie obracają się wokół własnej osi; koło szlifierskie jest podawane osiowo podczas obracania się z dużą prędkością, a średnica koła szlifierskiego jest większa niż średnica płytki krzemowej. Istnieją dwa rodzaje szlifowania na stole obrotowym: szlifowanie wgłębne czołowe i szlifowanie styczne czołowe. W szlifowaniu wgłębnym czołowym szerokość koła szlifierskiego jest większa niż średnica płytki krzemowej, a wrzeciono koła szlifierskiego przesuwa się w sposób ciągły wzdłuż swojego kierunku osiowego, aż nadmiar zostanie przetworzony, a następnie płytka krzemowa jest obracana pod napędem stołu obrotowego; w przypadku szlifowania stycznego czołowego, ściernica przesuwa się wzdłuż kierunku osiowego, a płytka krzemowa obraca się w sposób ciągły pod napędem obracającej się tarczy. Szlifowanie odbywa się poprzez podawanie posuwisto-zwrotne (reciprocation) lub podawanie pełzające (creepfeed).

Rysunek 1. Schematyczny diagram zasady działania szlifierki obrotowej (stycznej do powierzchni czołowej)

W porównaniu z metodą szlifowania, szlifowanie na stole obrotowym ma zalety wysokiej szybkości usuwania, małych uszkodzeń powierzchni i łatwej automatyzacji. Jednak rzeczywisty obszar szlifowania (szlifowanie aktywne) B i kąt natarcia θ (kąt między zewnętrznym okręgiem ściernicy a zewnętrznym okręgiem płytki krzemowej) w procesie szlifowania zmieniają się wraz ze zmianą położenia cięcia ściernicy, co skutkuje niestabilną siłą szlifowania, utrudniając uzyskanie idealnej dokładności powierzchni (wysoka wartość TTV) i łatwo powodując wady, takie jak zapadnięcie się krawędzi i zapadnięcie się krawędzi. Technologia szlifowania na stole obrotowym jest stosowana głównie do obróbki monokrystalicznych płytek krzemowych poniżej 200 mm. Zwiększenie rozmiaru monokrystalicznych płytek krzemowych spowodowało wyższe wymagania dotyczące dokładności powierzchni i dokładności ruchu stołu roboczego, więc szlifowanie na stole obrotowym nie nadaje się do szlifowania monokrystalicznych płytek krzemowych powyżej 300 mm.
Aby zwiększyć wydajność szlifowania, komercyjne płaskie urządzenia do szlifowania stycznego zazwyczaj przyjmują strukturę wieloostrzowych kół szlifierskich. Na przykład zestaw kół do szlifowania zgrubnego i zestaw kół do szlifowania dokładnego są wyposażone w urządzeniu, a stół obrotowy obraca się o jedno koło, aby wykonać szlifowanie zgrubne i dokładne na zmianę. Ten typ urządzenia obejmuje G-500DS amerykańskiej firmy GTI Company (rysunek 2).

Rysunek 2. Urządzenie do szlifowania obrotowego stołu G-500DS firmy GTI Company w Stanach Zjednoczonych

Obrotowe szlifowanie płytek krzemowych:

Aby sprostać potrzebom przygotowania dużych płytek krzemowych i obróbki cienkiego tyłu oraz uzyskać dokładność powierzchni przy dobrej wartości TTV, w 1988 roku japoński uczony Matsui zaproponował metodę szlifowania obrotowego płytek krzemowych (szlifowanie w podajniku). Jej zasada jest pokazana na rysunku 3. Monokrystaliczna płytka krzemowa i diamentowa tarcza szlifierska w kształcie kubka zaadsorbowane na stole roboczym obracają się wokół swoich osi, a tarcza szlifierska jest ciągle podawana wzdłuż kierunku osiowego w tym samym czasie. Wśród nich średnica tarczy szlifierskiej jest większa niż średnica obrabianej płytki krzemowej, a jej obwód przechodzi przez środek płytki krzemowej. Aby zmniejszyć siłę szlifowania i zmniejszyć ciepło szlifowania, przyssawkę próżniową zwykle przycina się do kształtu wypukłego lub wklęsłego lub kąt między wrzecionem tarczy szlifierskiej a osią wrzeciona przyssawki jest regulowany w celu zapewnienia półkontaktowego szlifowania między tarczą szlifierską a płytką krzemową.

Rysunek 3. Schematyczny diagram zasady mielenia obrotowego płytek krzemowych

W porównaniu ze szlifowaniem na stole obrotowym, szlifowanie obrotowe płytek krzemowych ma następujące zalety: ① Jednorazowe szlifowanie pojedynczych płytek może przetwarzać duże płytki krzemowe o średnicy ponad 300 mm; ② Rzeczywisty obszar szlifowania B i kąt cięcia θ są stałe, a siła szlifowania jest stosunkowo stabilna; ③ Poprzez regulację kąta nachylenia między osią koła szlifierskiego a osią płytki krzemowej można aktywnie kontrolować kształt powierzchni monokrystalicznej płytki krzemowej, aby uzyskać lepszą dokładność kształtu powierzchni. Ponadto obszar szlifowania i kąt cięcia θ szlifowania obrotowego płytek krzemowych mają również zalety szlifowania z dużym marginesem, łatwego wykrywania i kontroli grubości i jakości powierzchni online, kompaktowej konstrukcji urządzenia, łatwego zintegrowanego szlifowania wielostanowiskowego i wysokiej wydajności szlifowania.
Aby zwiększyć wydajność produkcji i sprostać potrzebom linii produkcyjnych półprzewodników, komercyjny sprzęt do szlifowania oparty na zasadzie obrotowego szlifowania płytek krzemowych przyjmuje wielowrzecionową strukturę wielostanowiskową, która może wykonywać szlifowanie zgrubne i dokładne w jednym załadunku i rozładunku. W połączeniu z innymi urządzeniami pomocniczymi może realizować w pełni automatyczne szlifowanie płytek krzemowych monokrystalicznych „suszenie na sucho/suszenie na sucho” i „z kasety do kasety”.

Szlifowanie dwustronne:

Gdy szlifowanie obrotowe płytek krzemowych przetwarza górną i dolną powierzchnię płytki krzemowej, przedmiot obrabiany musi zostać obrócony i wykonany etapami, co ogranicza wydajność. Jednocześnie szlifowanie obrotowe płytek krzemowych ma kopiowanie błędów powierzchni (skopiowane) i ślady szlifowania (ściernisko), a skuteczne usunięcie defektów, takich jak falistość i stożkowość na powierzchni monokrystalicznego wafla krzemowego po cięciu drutem (wielopiłowe), jest niemożliwe, jak pokazano na rysunku 4. Aby przezwyciężyć powyższe defekty, w latach 90. pojawiła się technologia szlifowania dwustronnego (doublesidegrinding), a jej zasada jest pokazana na rysunku 5. Zaciski symetrycznie rozmieszczone po obu stronach zaciskają monokrystaliczny wafel krzemowy w pierścieniu ustalającym i obracają się powoli napędzane przez rolkę. Para diamentowych tarcz szlifierskich w kształcie kubka jest stosunkowo umieszczona po obu stronach monokrystalicznego wafla krzemowego. Napędzane przez wrzeciono elektryczne z łożyskiem powietrznym, obracają się w przeciwnych kierunkach i przesuwają się osiowo, aby uzyskać dwustronne szlifowanie monokrystalicznego wafla krzemowego. Jak widać na rysunku, dwustronne szlifowanie może skutecznie usunąć falistość i stożkowość na powierzchni monokrystalicznego wafla krzemowego po cięciu drutem. Zgodnie z kierunkiem ułożenia osi koła szlifierskiego, dwustronne szlifowanie może być poziome i pionowe. Spośród nich, poziome dwustronne szlifowanie może skutecznie zmniejszyć wpływ odkształcenia wafla krzemowego spowodowanego ciężarem własnym wafla krzemowego na jakość szlifowania, a także łatwo jest zapewnić, że warunki procesu szlifowania po obu stronach monokrystalicznego wafla krzemowego są takie same, a cząstki ścierne i wióry szlifierskie nie pozostają łatwo na powierzchni monokrystalicznego wafla krzemowego. Jest to stosunkowo idealna metoda szlifowania.

Rysunek 4. „Kopia błędu” i wady śladów zużycia w szlifowaniu obrotowym płytek krzemowych

Rysunek 5. Schematyczny diagram zasady dwustronnego szlifowania

Tabela 1 przedstawia porównanie szlifowania i dwustronnego szlifowania powyższych trzech typów monokrystalicznych płytek krzemowych. Dwustronne szlifowanie jest stosowane głównie do obróbki płytek krzemowych poniżej 200 mm i ma wysoką wydajność płytek. Dzięki zastosowaniu stałych ściernych tarcz szlifierskich szlifowanie monokrystalicznych płytek krzemowych może uzyskać znacznie wyższą jakość powierzchni niż szlifowanie dwustronne. Dlatego zarówno obrotowe szlifowanie płytek krzemowych, jak i dwustronne szlifowanie mogą spełniać wymagania jakościowe obróbki głównych 300-milimetrowych płytek krzemowych i są obecnie najważniejszymi metodami spłaszczania. Wybierając metodę spłaszczania płytek krzemowych, konieczne jest kompleksowe rozważenie wymagań dotyczących rozmiaru średnicy, jakości powierzchni i technologii polerowania obróbki płytek monokrystalicznych. Pocienianie tylnej warstwy płytki może wybrać tylko jednostronną metodę obróbki, taką jak metoda obrotowego szlifowania płytek krzemowych.

Oprócz wyboru metody szlifowania w szlifowaniu płytek krzemowych, konieczne jest również określenie wyboru rozsądnych parametrów procesu, takich jak ciśnienie dodatnie, wielkość ziarna ściernicy, spoiwo ściernicy, prędkość ściernicy, prędkość płytki krzemowej, lepkość i natężenie przepływu płynu szlifierskiego itp., a także określenie rozsądnej trasy procesu. Zwykle segmentowy proces szlifowania obejmujący szlifowanie zgrubne, szlifowanie półwykańczające, szlifowanie wykańczające, szlifowanie beziskrowe i powolne podpieranie jest stosowany w celu uzyskania monokrystalicznych płytek krzemowych o wysokiej wydajności przetwarzania, wysokiej płaskości powierzchni i niskim uszkodzeniu powierzchni.