Prečo je potrebné riedenie?

V fáze back-endového procesu,oblátka (kremíková doštičkas obvodmi na prednej strane) je potrebné pred následným rezaním, zváraním a balením na zadnej strane zriediť, aby sa znížila montážna výška puzdra, znížil objem puzdra čipu, zlepšila sa účinnosť tepelnej difúzie čipu, elektrický výkon, mechanické vlastnosti a znížilo sa množstvo rezania. Spätné brúsenie má výhody vysokej účinnosti a nízkych nákladov. Nahradilo tradičné procesy mokrého leptania a iónového leptania a stalo sa najdôležitejšou technológiou spätného riedenia.

Ztenčená oblátka

Ako schudnúť?

Hlavný proces riedenia doštičiek v tradičnom procese balenia

Konkrétne krokyoblátkaRiedenie spočíva v spojení spracovanej doštičky s riediacou vrstvou a následnom použití vákua na adsorpciu riediacej vrstvy a čipu na nej na pórovitý keramický stôl s doštičkami, nastavenie vnútorných a vonkajších kruhových stredových čiar pracovnej plochy diamantového brúsneho kotúča v tvare misky do stredu kremíkovej doštičky a kremíková doštička a brúsny kotúč sa otáčajú okolo svojich príslušných osí pre brúsenie. Brúsenie zahŕňa tri fázy: hrubé brúsenie, jemné brúsenie a leštenie.

Doštička vychádzajúca z továrne na výrobu doštičiek sa spätne brúsi, aby sa ztenčila na hrúbku potrebnú na balenie. Pri brúsení doštičky je potrebné na prednú stranu (aktívnu oblasť) naniesť pásku na ochranu oblasti s obvodom a zároveň sa brúsi aj zadná strana. Po brúsení odstráňte pásku a zmerajte hrúbku.
Medzi procesy mletia, ktoré boli úspešne použité na prípravu kremíkových doštičiek, patrí mletie na rotačnom stole,kremíková doštičkarotačné brúsenie, obojstranné brúsenie atď. S ďalším zlepšovaním požiadaviek na kvalitu povrchu monokryštálových kremíkových doštičiek sa neustále navrhujú nové technológie brúsenia, ako napríklad brúsenie TAIKO, chemicko-mechanické brúsenie, leštiace brúsenie a planetárne kotúčové brúsenie.

Brúsenie s otočným stolom:

Brúsenie na rotačnom stole (brúsenie na rotačnom stole) je skorý proces brúsenia používaný pri príprave kremíkových doštičiek a ich spätnom stenčovaní. Jeho princíp je znázornený na obrázku 1. Kremíkové doštičky sú upevnené na prísavkách rotačného stola a synchrónne sa otáčajú poháňané rotačným stolom. Samotné kremíkové doštičky sa neotáčajú okolo svojej osi; brúsny kotúč sa pri otáčaní vysokou rýchlosťou posúva axiálne a priemer brúsneho kotúča je väčší ako priemer kremíkového kotúča. Existujú dva typy brúsenia na rotačnom stole: brúsenie čelným zapichovaním a tangenciálne brúsenie čelným zapichovaním. Pri brúsení čelným zapichovaním je šírka brúsneho kotúča väčšia ako priemer kremíkového kotúča a vreteno brúsneho kotúča sa posúva kontinuálne pozdĺž svojho axiálneho smeru, kým sa nespracuje prebytočný materiál, a potom sa kremíkový kotúč otáča pod pohonom rotačného stola; pri tangenciálnom brúsení čelným zapichovaním sa brúsny kotúč posúva pozdĺž svojho axiálneho smeru a kremíkový kotúč sa kontinuálne otáča pod pohonom rotačného disku a brúsenie sa dokončuje vratným posuvom (vratným posuvom) alebo plazivým posuvom (plazivým posuvom).

Obrázok 1, schematický diagram princípu brúsenia s rotačným stolom (tangenciálne na čele)

V porovnaní s metódou brúsenia má brúsenie s rotačným stolom výhody vysokej rýchlosti úberu, malého poškodenia povrchu a jednoduchej automatizácie. Skutočná brúsna plocha (aktívne brúsenie) B a uhol rezu θ (uhol medzi vonkajším kruhom brúsneho kotúča a vonkajším kruhom kremíkovej doštičky) sa však v procese brúsenia menia so zmenou polohy rezu brúsneho kotúča, čo vedie k nestabilnej brúsnej sile, ktorá sťažuje dosiahnutie ideálnej presnosti povrchu (vysoká hodnota TTV) a ľahko spôsobuje chyby, ako je zrútenie hrán a prepadnutie hrán. Technológia brúsenia s rotačným stolom sa používa hlavne na spracovanie monokryštálových kremíkových doštičiek s priemerom menším ako 200 mm. Zväčšenie veľkosti monokryštálových kremíkových doštičiek prinieslo vyššie požiadavky na presnosť povrchu a presnosť pohybu pracovného stola zariadenia, takže brúsenie s rotačným stolom nie je vhodné na brúsenie monokryštálových kremíkových doštičiek s priemerom nad 300 mm.
Aby sa zlepšila účinnosť brúsenia, komerčné zariadenia na rovinné tangenciálne brúsenie zvyčajne používajú štruktúru s viacerými brúsnymi kotúčmi. Napríklad zariadenie je vybavené sadou hrubých brúsnych kotúčov a sadou jemných brúsnych kotúčov a otočný stôl sa otáča o jeden kruh, čím sa postupne vykonáva hrubé a jemné brúsenie. Medzi tieto zariadenia patrí aj G-500DS od americkej spoločnosti GTI (obrázok 2).

Obrázok 2, Zariadenie na brúsenie s otočným stolom G-500DS od spoločnosti GTI v Spojených štátoch

Rotačné brúsenie kremíkových doštičiek:

Aby sa splnili potreby prípravy kremíkových doštičiek veľkých rozmerov a spracovania spätného stenčovania a dosiahla presnosť povrchu s dobrou hodnotou TTV, japonský vedec Matsui v roku 1988 navrhol metódu rotačného brúsenia kremíkových doštičiek (brúsenie s podávaním). Jej princíp je znázornený na obrázku 3. Monokryštálová kremíková doštička a diamantový brúsny kotúč v tvare misky adsorbovaný na pracovnom stole sa otáčajú okolo svojich príslušných osí a brúsny kotúč je súčasne kontinuálne posúvaný v axiálnom smere. Priemer brúsneho kotúča je väčší ako priemer spracovávanej kremíkovej doštičky a jeho obvod prechádza stredom kremíkovej doštičky. Aby sa znížila brúsna sila a znížilo brúsne teplo, vákuová prísavka sa zvyčajne upraví do konvexného alebo konkávneho tvaru alebo sa nastaví uhol medzi vretenom brúsneho kotúča a osou vretena prísavky, aby sa zabezpečilo polokontaktné brúsenie medzi brúsnym kotúčom a kremíkovou doštičkou.

Obrázok 3, Schematický diagram princípu rotačného mletia kremíkových doštičiek

V porovnaní s brúsením na rotačnom stole má rotačné brúsenie kremíkových doštičiek nasledujúce výhody: 1. Jednorazové brúsenie jednej doštičky dokáže spracovať kremíkové doštičky veľkej veľkosti nad 300 mm; 2. Skutočná brúsna plocha B a uhol rezu θ sú konštantné a brúsna sila je relatívne stabilná; 3. Nastavením uhla sklonu medzi osou brúsneho kotúča a osou kremíkového doštičky je možné aktívne riadiť tvar povrchu monokryštálového kremíkového doštičky, aby sa dosiahla lepšia presnosť tvaru povrchu. Okrem toho majú brúsna plocha a uhol rezu θ pri rotačnom brúsení kremíkových doštičiek tiež výhody brúsenia s veľkým okrajom, jednoduchej online detekcie a kontroly hrúbky a kvality povrchu, kompaktnej konštrukcie zariadenia, jednoduchého integrovaného brúsenia na viacerých staniciach a vysokej účinnosti brúsenia.
Aby sa zvýšila efektivita výroby a splnili potreby liniek na výrobu polovodičov, komerčné brúsne zariadenia založené na princípe rotačného brúsenia kremíkových doštičiek využívajú viacvretenovú viacstanicovú štruktúru, ktorá dokáže vykonať hrubé aj jemné brúsenie v jednom nakladaní a vykladaní. V kombinácii s ďalšími pomocnými zariadeniami dokáže realizovať plne automatické brúsenie monokryštálových kremíkových doštičiek typu „sušenie na vstupe/vysávanie“ a „z kazety na kazetu“.

Obojstranné brúsenie:

Keď rotačné brúsenie kremíkových doštičiek spracováva horný a spodný povrch kremíkových doštičiek, obrobok sa musí otáčať a obrábať postupne, čo obmedzuje účinnosť. Zároveň má rotačné brúsenie kremíkových doštičiek povrchové chyby kopírovania (kopírovanie) a stopy po brúsení (stopy po brúsení) a nie je možné účinne odstrániť chyby, ako je vlnitosť a kužeľovitosť na povrchu monokryštálových kremíkových doštičiek po rezaní drôtom (viacnásobná píla), ako je znázornené na obrázku 4. Na prekonanie vyššie uvedených nedostatkov sa v 90. rokoch 20. storočia objavila technológia obojstranného brúsenia (dvojstranné brúsenie), ktorej princíp je znázornený na obrázku 5. Svorky symetricky rozmiestnené na oboch stranách upínajú monokryštálové kremíkové doštičky v poistnom krúžku a pomaly sa otáčajú poháňané valčekom. Dvojica diamantových brúsnych kotúčov v tvare misky je relatívne umiestnená na oboch stranách monokryštálových kremíkových doštičiek. Poháňané elektrickým vretenom s vzduchovým ložiskom sa otáčajú v opačných smeroch a posúvajú sa axiálne, aby sa dosiahlo obojstranné brúsenie monokryštálových kremíkových doštičiek. Ako je zrejmé z obrázku, obojstranné brúsenie dokáže účinne odstrániť vlnitosť a kužeľovitosť na povrchu monokryštálového kremíkového plátku po rezaní drôtom. V závislosti od smeru usporiadania osi brúsneho kotúča môže byť obojstranné brúsenie horizontálne a vertikálne. Horizontálne obojstranné brúsenie dokáže účinne znížiť vplyv deformácie kremíkového plátku spôsobenej vlastnou hmotnosťou kremíkového plátku na kvalitu brúsenia a umožňuje ľahko zabezpečiť, aby podmienky procesu brúsenia na oboch stranách monokryštálového kremíkového plátku boli rovnaké a aby abrazívne častice a brúsne triesky nezostali ľahko na povrchu monokryštálového kremíkového plátku. Je to relatívne ideálna metóda brúsenia.

Obrázok 4, „Chyba kopírovania“ a stopy opotrebenia pri rotačnom brúsení kremíkových doštičiek

Obrázok 5, schematický diagram princípu obojstranného brúsenia

Tabuľka 1 zobrazuje porovnanie medzi brúsením a obojstranným brúsením vyššie uvedených troch typov monokryštálových kremíkových doštičiek. Obojstranné brúsenie sa používa hlavne na spracovanie kremíkových doštičiek s priemerom menším ako 200 mm a má vysoký výťažok doštičky. Vďaka použitiu pevných abrazívnych brúsnych kotúčov môže brúsenie monokryštálových kremíkových doštičiek dosiahnuť oveľa vyššiu kvalitu povrchu ako obojstranné brúsenie. Preto rotačné brúsenie aj obojstranné brúsenie kremíkových doštičiek dokážu splniť požiadavky na kvalitu spracovania bežných 300 mm kremíkových doštičiek a v súčasnosti sú najdôležitejšími metódami splošťovania. Pri výbere metódy splošťovania kremíkových doštičiek je potrebné komplexne zvážiť požiadavky na priemer, kvalitu povrchu a technológiu leštenia monokryštálových kremíkových doštičiek. Na zadné stenčovanie doštičky je možné zvoliť iba jednostrannú metódu spracovania, ako je metóda rotačného brúsenia kremíkových doštičiek.

Okrem výberu metódy brúsenia pri brúsení kremíkových doštičiek je potrebné určiť aj výber primeraných procesných parametrov, ako je pozitívny tlak, veľkosť zŕn brúsneho kotúča, spojivo brúsneho kotúča, rýchlosť brúsneho kotúča, rýchlosť kremíkového doštičky, viskozita a prietok brúsnej kvapaliny atď., a určiť primeraný postup procesu. Na získanie monokryštálových kremíkových doštičiek s vysokou účinnosťou spracovania, vysokou rovinnosťou povrchu a nízkym poškodením povrchu sa zvyčajne používa segmentovaný proces brúsenia, ktorý zahŕňa hrubé brúsenie, polodokončovacie brúsenie, dokončovacie brúsenie, brúsenie bez iskier a pomalé brúsenie.