Зачем нужно прореживание?

На этапе обработки данных на стороне бэкэнда...вафля (кремниевая пластинаДля уменьшения высоты монтажа корпуса, уменьшения объема корпуса, повышения эффективности теплоотдачи, улучшения электрических характеристик, механических свойств и сокращения объема резки, необходимо истончить обратную сторону кристалла (при наличии схем на лицевой стороне). Шлифовка обратной стороны имеет преимущества высокой эффективности и низкой стоимости. Она заменила традиционные процессы влажного травления и ионного травления и стала наиболее важной технологией истончения обратной стороны кристалла.

Истонченная пластина

Как проредить растения?

Основной процесс истончения пластин в традиционном процессе упаковки.

Конкретные этапывафляПроцесс истончения включает в себя соединение обрабатываемой пластины с истончающей пленкой, а затем вакуумную адсорбцию истончающей пленки и находящейся на ней микросхемы на пористом керамическом столе для пластин, регулировку внутренних и внешних центральных линий круглых лодочек рабочей поверхности чашеобразного алмазного шлифовального круга относительно центра кремниевой пластины, после чего кремниевая пластина и шлифовальный круг вращаются вокруг своих осей для шлифовки. Шлифовка включает три этапа: черновую шлифовку, чистовую шлифовку и полировку.

Пластина, выходящая из цеха, подвергается шлифованию с обратной стороны для уменьшения толщины до требуемой для упаковки. При шлифовании пластины на лицевую сторону (активную область) необходимо наклеить защитную ленту для защиты области схемы, при этом одновременно шлифуется и обратная сторона. После шлифования снимите ленту и измерьте толщину.
К числу процессов шлифовки, успешно применяемых при изготовлении кремниевых пластин, относятся шлифовка на вращающемся столе.кремниевая пластинаВращательная шлифовка, двухсторонняя шлифовка и т. д. В связи с дальнейшим повышением требований к качеству поверхности монокристаллических кремниевых пластин постоянно предлагаются новые технологии шлифовки, такие как шлифовка TAIKO, химико-механическая шлифовка, полировка и планетарная дисковая шлифовка.

Шлифовка на вращающемся столе:

Шлифовка на вращающемся столе (ротационная шлифовка) — это ранний процесс шлифовки, используемый при подготовке кремниевых пластин и их утонении. Принцип его работы показан на рисунке 1. Кремниевые пластины закрепляются на присосках вращающегося стола и вращаются синхронно с ним. Сами кремниевые пластины не вращаются вокруг своей оси; шлифовальный круг подается аксиально, вращаясь с высокой скоростью, при этом диаметр шлифовального круга больше диаметра кремниевой пластины. Существует два типа ротационной шлифовки: торцевая шлифовка с погружением и торцевая тангенциальная шлифовка. При торцевой шлифовке с погружением ширина шлифовального круга больше диаметра кремниевой пластины, и шпиндель шлифовального круга непрерывно подается вдоль его осевого направления до тех пор, пока не будет обработан излишек, после чего кремниевая пластина вращается под действием привода вращающегося стола; При торцевом тангенциальном шлифовании шлифовальный круг перемещается вдоль своей оси, а кремниевая пластина непрерывно вращается под действием вращающегося диска, при этом шлифование завершается возвратно-поступательной подачей (reciprocation) или ползучей подачей (creepfeed).

Рисунок 1, схематическое изображение принципа работы поворотного стола для шлифовки (тангенциальной шлифовки торца).

По сравнению с обычным шлифованием, шлифование на вращающемся столе обладает преимуществами высокой скорости съема материала, малого повреждения поверхности и простоты автоматизации. Однако фактическая зона шлифования (активное шлифование) B и угол заточки θ (угол между внешней окружностью шлифовального круга и внешней окружностью кремниевой пластины) в процессе шлифования изменяются в зависимости от положения шлифовального круга, что приводит к нестабильной силе шлифования, затрудняет достижение идеальной точности поверхности (высокое значение TTV) и легко вызывает дефекты, такие как обрушение и разрушение кромок. Технология шлифования на вращающемся столе в основном используется для обработки монокристаллических кремниевых пластин размером менее 200 мм. Увеличение размера монокристаллических кремниевых пластин предъявляет более высокие требования к точности поверхности и точности перемещения оборудования, поэтому шлифование на вращающемся столе не подходит для шлифования монокристаллических кремниевых пластин размером более 300 мм.
Для повышения эффективности шлифовки в коммерческом плоскостном тангенциальном шлифовальном оборудовании обычно используется многошлифовальная конструкция. Например, на оборудовании устанавливается комплект черновых и комплект чистовых шлифовальных кругов, а поворотный стол совершает один оборот для последовательного выполнения черновой и чистовой шлифовки. К такому типу оборудования относится, например, модель G-500DS американской компании GTI (рис. 2).

Рисунок 2. Вращающийся шлифовальный станок G-500DS производства компании GTI (США).

Вращательная шлифовка кремниевых пластин:

Для удовлетворения потребностей в подготовке кремниевых пластин больших размеров и обработке методом обратного утонения, а также для получения точности поверхности с хорошим значением TTV, в 1988 году японский ученый Мацуи предложил метод вращательного шлифования кремниевых пластин (шлифование с подачей). Его принцип показан на рисунке 3. Монокристаллическая кремниевая пластина и чашеобразный алмазный шлифовальный круг, закрепленный на рабочем столе, вращаются вокруг своих осей, при этом шлифовальный круг непрерывно подается вдоль осевого направления. При этом диаметр шлифовального круга больше диаметра обрабатываемой кремниевой пластины, а его окружность проходит через центр кремниевой пластины. Для уменьшения силы шлифования и снижения тепловыделения вакуумная присоска обычно имеет выпуклую или вогнутую форму, или же регулируется угол между шпинделем шлифовального круга и осью шпинделя присоски для обеспечения полуконтактного шлифования между шлифовальным кругом и кремниевой пластиной.

Рисунок 3. Схема принципа вращательной шлифовки кремниевой пластины.

По сравнению с шлифованием на вращающемся столе, вращательное шлифование кремниевых пластин имеет следующие преимущества: ① Однократное шлифование одной пластины позволяет обрабатывать кремниевые пластины большого размера (более 300 мм); ② Фактическая площадь шлифования B и угол резания θ постоянны, а сила шлифования относительно стабильна; ③ Путем регулирования угла наклона между осью шлифовального круга и осью кремниевой пластины можно активно контролировать форму поверхности монокристаллической кремниевой пластины для получения более высокой точности формы поверхности. Кроме того, площадь шлифования и угол резания θ при вращательном шлифовании кремниевых пластин также обладают преимуществами шлифования с большим запасом, простоты онлайн-контроля толщины и качества поверхности, компактной конструкции оборудования, простоты многопозиционного интегрированного шлифования и высокой эффективности шлифования.
Для повышения эффективности производства и удовлетворения потребностей полупроводниковых производственных линий, коммерческое шлифовальное оборудование, основанное на принципе вращательной шлифовки кремниевых пластин, использует многошпиндельную многопозиционную конструкцию, которая позволяет выполнять черновую и чистовую шлифовку за одну загрузку и выгрузку. В сочетании с другими вспомогательными устройствами это позволяет реализовать полностью автоматическую шлифовку монокристаллических кремниевых пластин по принципу «сушка-ввод/вывод» и «из кассеты в кассету».

Двусторонняя шлифовка:

При обработке верхней и нижней поверхностей кремниевой пластины методом ротационной шлифовки необходимо переворачивать заготовку и выполнять обработку поэтапно, что ограничивает эффективность. В то же время, ротационная шлифовка кремниевой пластины приводит к появлению дефектов поверхности (копирование) и следов шлифовки (следы шлифовки), что делает невозможным эффективное удаление таких дефектов, как волнистость и конусность на поверхности монокристаллической кремниевой пластины после проволочной резки (многопильной обработки), как показано на рисунке 4. Для преодоления указанных дефектов в 1990-х годах появилась технология двусторонней шлифовки (двусторонняя шлифовка), принцип работы которой показан на рисунке 5. Симметрично расположенные с обеих сторон зажимы фиксируют монокристаллическую кремниевую пластину в удерживающем кольце и медленно вращаются под действием ролика. Пара чашеобразных алмазных шлифовальных кругов расположена относительно друг друга с обеих сторон монокристаллической кремниевой пластины. Приводимые в движение электрическим шпинделем с воздушными подшипниками, они вращаются в противоположных направлениях и подаются аксиально, обеспечивая двустороннюю шлифовку монокристаллической кремниевой пластины. Как видно из рисунка, двусторонняя шлифовка эффективно устраняет волнистость и конусность на поверхности монокристаллической кремниевой пластины после проволочной резки. В зависимости от направления оси шлифовального круга, двусторонняя шлифовка может быть горизонтальной или вертикальной. При этом горизонтальная двусторонняя шлифовка эффективно снижает влияние деформации кремниевой пластины, вызванной ее собственным весом, на качество шлифовки, а также обеспечивает одинаковые условия шлифовки с обеих сторон монокристаллической кремниевой пластины, предотвращая застревание абразивных частиц и стружки на поверхности. Это относительно идеальный метод шлифовки.

Рисунок 4. Дефекты в виде «ошибочного копирования» и следов износа при вращательной шлифовке кремниевой пластины.

Рисунок 5, схематическое изображение принципа двухстороннего шлифования.

В таблице 1 представлено сравнение шлифовки и двусторонней шлифовки трех указанных типов монокристаллических кремниевых пластин. Двусторонняя шлифовка в основном используется для обработки кремниевых пластин диаметром менее 200 мм и обеспечивает высокий выход годной пластины. Благодаря использованию фиксированных абразивных шлифовальных кругов, шлифовка монокристаллических кремниевых пластин позволяет получить гораздо более высокое качество поверхности, чем двусторонняя шлифовка. Поэтому как вращательная шлифовка, так и двусторонняя шлифовка кремниевых пластин могут соответствовать требованиям к качеству обработки основных 300-мм кремниевых пластин и в настоящее время являются наиболее важными методами выравнивания. При выборе метода выравнивания кремниевой пластины необходимо всесторонне учитывать требования к диаметру, качеству поверхности и технологии полировки монокристаллической кремниевой пластины. Для утонения обратной стороны пластины можно выбрать только односторонний метод обработки, например, вращательную шлифовку.

Помимо выбора метода шлифовки при обработке кремниевых пластин, необходимо также определить оптимальные параметры процесса, такие как избыточное давление, размер зерна шлифовального круга, связующее вещество шлифовального круга, скорость вращения шлифовального круга, скорость вращения кремниевой пластины, вязкость и расход шлифовальной жидкости и т. д., а также выбрать оптимальный технологический маршрут. Обычно для получения монокристаллических кремниевых пластин с высокой эффективностью обработки, высокой плоскостностью поверхности и низким уровнем повреждения поверхности используется сегментированный процесс шлифовки, включающий черновую шлифовку, получистовую шлифовку, чистовую шлифовку, шлифовку без искр и медленное закрепление.