Зачем нужно прореживание?

На этапе бэкэнд-процессавафля (кремниевая пластинасо схемами на передней стороне) необходимо утончить на задней стороне перед последующей резкой, сваркой и упаковкой, чтобы уменьшить высоту монтажа пакета, уменьшить объем корпуса чипа, улучшить эффективность термодиффузии чипа, электрические характеристики, механические свойства и уменьшить количество резки. Шлифовка задней стороны имеет преимущества высокой эффективности и низкой стоимости. Она заменила традиционные процессы влажного травления и ионного травления, став самой важной технологией утончения задней стороны.

Тонкая пластина

Как похудеть?

Основной процесс утончения пластин в традиционном упаковочном процессе

Конкретные шагивафляутончение заключается в том, чтобы прикрепить обрабатываемую пластину к утончающей пленке, а затем использовать вакуум для адсорбции утончающей пленки и стружки на ней на пористом керамическом столе для пластин, отрегулировать внутренние и внешние центральные линии круглой лодочки рабочей поверхности чашеобразного алмазного шлифовального круга по центру кремниевой пластины, а кремниевая пластина и шлифовальный круг вращаются вокруг своих соответствующих осей для врезной шлифовки. Шлифовка включает три этапа: грубая шлифовка, тонкая шлифовка и полировка.

Пластина, выходящая с завода, подвергается обратной шлифовке для утончения пластины до толщины, необходимой для упаковки. При шлифовке пластины необходимо нанести ленту на переднюю часть (активную область) для защиты области схемы, а задняя сторона шлифуется в то же время. После шлифовки удалите ленту и измерьте толщину.
Процессы шлифования, которые успешно применяются при подготовке кремниевых пластин, включают шлифование на вращающемся столе,кремниевая пластинаротационное шлифование, двухстороннее шлифование и т. д. С дальнейшим повышением требований к качеству поверхности монокристаллических кремниевых пластин постоянно предлагаются новые технологии шлифования, такие как шлифование TAIKO, химико-механическое шлифование, полирующее шлифование и планетарное дисковое шлифование.

Шлифование на поворотном столе:

Шлифование на вращающемся столе (шлифование на вращающемся столе) — это ранний процесс шлифования, используемый при подготовке и утончении кремниевых пластин. Его принцип показан на рисунке 1. Кремниевые пластины закреплены на присосках вращающегося стола и вращаются синхронно, приводимые в движение вращающимся столом. Сами кремниевые пластины не вращаются вокруг своей оси; шлифовальный круг подается аксиально при вращении с высокой скоростью, а диаметр шлифовального круга больше диаметра кремниевой пластины. Существует два типа шлифования на вращающемся столе: шлифование с торцевым врезанием и шлифование с торцевым тангенциальным врезанием. При шлифовании с торцевым врезанием ширина шлифовального круга больше диаметра кремниевой пластины, а шпиндель шлифовального круга непрерывно подает вдоль своего осевого направления до тех пор, пока избыток не будет обработан, а затем кремниевая пластина вращается под приводом вращающегося стола; При торцовом тангенциальном шлифовании шлифовальный круг подается вдоль своей оси, а кремниевая пластина непрерывно вращается под приводом вращающегося диска, а шлифование осуществляется возвратно-поступательной подачей (возвратно-поступательным движением) или глубинной подачей (глубинной подачей).

Рисунок 1, принципиальная схема шлифования на поворотном столе (торцевое тангенциальное)

По сравнению с методом шлифования шлифование на вращающемся столе имеет преимущества высокой скорости съема, малого повреждения поверхности и легкой автоматизации. Однако фактическая площадь шлифования (активное шлифование) B и угол врезания θ (угол между внешним кругом шлифовального круга и внешним кругом кремниевой пластины) в процессе шлифования изменяются с изменением положения резания шлифовального круга, что приводит к нестабильному усилию шлифования, что затрудняет получение идеальной точности поверхности (высокое значение TTV) и легко вызывает такие дефекты, как смятие кромки и смятие кромки. Технология шлифования на вращающемся столе в основном используется для обработки монокристаллических кремниевых пластин размером менее 200 мм. Увеличение размера монокристаллических кремниевых пластин выдвинуло более высокие требования к точности поверхности и точности движения рабочего стола оборудования, поэтому шлифование на вращающемся столе не подходит для шлифования монокристаллических кремниевых пластин размером более 300 мм.
Для повышения эффективности шлифования коммерческое плоское тангенциальное шлифовальное оборудование обычно использует многошлифовальную структуру. Например, на оборудовании установлен набор грубых шлифовальных кругов и набор тонких шлифовальных кругов, а поворотный стол вращается на один круг, чтобы поочередно завершить грубую и тонкую шлифовку. К этому типу оборудования относится G-500DS американской компании GTI (рисунок 2).

Рисунок 2. Оборудование для шлифования с поворотным столом G-500DS компании GTI в США

Вращательное шлифование кремниевой пластины:

Для того, чтобы удовлетворить потребности в подготовке кремниевых пластин большого размера и обработке утончения задней части, а также получить точность поверхности с хорошим значением TTV. В 1988 году японский ученый Мацуи предложил метод ротационного шлифования кремниевых пластин (шлифование с подачей). Его принцип показан на рисунке 3. Монокристаллическая кремниевая пластина и чашеобразный алмазный шлифовальный круг, адсорбированные на верстаке, вращаются вокруг своих соответствующих осей, и шлифовальный круг непрерывно подается вдоль осевого направления в то же время. Среди них диаметр шлифовального круга больше диаметра обрабатываемой кремниевой пластины, а его окружность проходит через центр кремниевой пластины. Для того, чтобы уменьшить силу шлифования и уменьшить теплоту шлифования, вакуумная присоска обычно обрезается в выпуклую или вогнутую форму или угол между шпинделем шлифовального круга и осью шпинделя присоски регулируется для обеспечения полуконтактного шлифования между шлифовальным кругом и кремниевой пластиной.

Рисунок 3. Принципиальная схема принципа ротационного шлифования кремниевой пластины.

По сравнению со шлифованием на вращающемся столе, шлифование кремниевых пластин роторным способом имеет следующие преимущества: ① Однократное шлифование одной пластины может обрабатывать кремниевые пластины большого размера более 300 мм; ② Фактическая площадь шлифования B и угол резания θ постоянны, а сила шлифования относительно стабильна; ③ Регулируя угол 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 шлифования кремниевых пластин роторным способом также имеют преимущества шлифования с большим запасом, легкого обнаружения и контроля толщины и качества поверхности в режиме онлайн, компактной структуры оборудования, легкого многопозиционного интегрированного шлифования и высокой эффективности шлифования.
Для повышения эффективности производства и удовлетворения потребностей линий по производству полупроводников коммерческое шлифовальное оборудование, работающее по принципу ротационного шлифования кремниевых пластин, использует многошпиндельную многостанционную структуру, которая может выполнять грубую шлифовку и тонкую шлифовку за одну загрузку и выгрузку. В сочетании с другими вспомогательными устройствами оно может реализовать полностью автоматическую шлифовку монокристаллических кремниевых пластин «сушка на входе/сушка на выходе» и «кассета в кассету».

Двусторонняя шлифовка:

Когда ротационная шлифовка кремниевой пластины обрабатывает верхнюю и нижнюю поверхности кремниевой пластины, заготовку необходимо переворачивать и выполнять поэтапно, что ограничивает эффективность. В то же время ротационная шлифовка кремниевой пластины имеет поверхностные погрешности копирования (копирование) и следы шлифования (шлифовальный след), и невозможно эффективно удалить такие дефекты, как волнистость и конусность на поверхности монокристаллической кремниевой пластины после резки проволокой (многопил), как показано на рисунке 4. Для преодоления вышеуказанных дефектов в 1990-х годах появилась технология двусторонней шлифовки (doublesidegrinding), и ее принцип показан на рисунке 5. Зажимы симметрично распределены с обеих сторон зажимают монокристаллическую кремниевую пластину в удерживающем кольце и медленно вращаются, приводимые в движение роликом. Пара чашеобразных алмазных шлифовальных кругов относительно расположены с обеих сторон монокристаллической кремниевой пластины. Приводимые в движение электрическим шпинделем с воздушным подшипником, они вращаются в противоположных направлениях и подаются в осевом направлении для достижения двухстороннего шлифования монокристаллической кремниевой пластины. Как видно из рисунка, двухстороннее шлифование может эффективно удалить волнистость и конусность на поверхности монокристаллической кремниевой пластины после резки проволокой. В зависимости от направления расположения оси шлифовального круга двухстороннее шлифование может быть горизонтальным и вертикальным. Среди них горизонтальное двухстороннее шлифование может эффективно уменьшить влияние деформации кремниевой пластины, вызванной собственным весом кремниевой пластины, на качество шлифования, и легко гарантировать, что условия процесса шлифования с обеих сторон монокристаллической кремниевой пластины одинаковы, а абразивные частицы и шлифовальная стружка нелегко остаются на поверхности монокристаллической кремниевой пластины. Это относительно идеальный метод шлифования.

Рисунок 4. «Ошибка копирования» и дефекты следов износа при шлифовании ротационной кремниевой пластины

Рисунок 5, принципиальная схема принципа двухстороннего шлифования

Таблица 1 показывает сравнение шлифования и двухстороннего шлифования трех вышеуказанных типов монокристаллических кремниевых пластин. Двухстороннее шлифование в основном используется для обработки кремниевых пластин размером менее 200 мм и имеет высокий выход пластин. Благодаря использованию фиксированных абразивных шлифовальных кругов шлифование монокристаллических кремниевых пластин может обеспечить гораздо более высокое качество поверхности, чем двухстороннее шлифование. Таким образом, как ротационное шлифование кремниевых пластин, так и двухстороннее шлифование могут соответствовать требованиям к качеству обработки основных 300-миллиметровых кремниевых пластин и в настоящее время являются наиболее важными методами обработки выравнивания. При выборе метода обработки выравнивания кремниевых пластин необходимо всесторонне учитывать требования к размеру диаметра, качеству поверхности и технологии обработки полированной пластины монокристаллической кремниевой пластины. Утончение задней стороны пластины может выбрать только односторонний метод обработки, такой как метод ротационного шлифования кремниевых пластин.

В дополнение к выбору метода шлифования при шлифовании кремниевых пластин, необходимо также определить выбор разумных параметров процесса, таких как положительное давление, размер зерна шлифовального круга, связующее вещество шлифовального круга, скорость шлифовального круга, скорость кремниевой пластины, вязкость и расход шлифовальной жидкости и т. д., а также определить разумный маршрут процесса. Обычно для получения монокристаллических кремниевых пластин с высокой эффективностью обработки, высокой плоскостностью поверхности и низким повреждением поверхности используется сегментированный процесс шлифования, включающий черновое шлифование, получистовое шлифование, чистовое шлифование, безискровое шлифование и медленную подложку.