Зашто је потребно проређивање?

У фази бек-енда процеса,вафла (силицијумска плочицаса колима на предњој страни) потребно је истањити на задњој страни пре накнадног сечења, заваривања и паковања како би се смањила висина монтаже паковања, смањила запремина паковања чипа, побољшала ефикасност термичке дифузије чипа, електричне перформансе, механичка својства и смањила количина сечења. Позадинско брушење има предности високе ефикасности и ниске цене. Заменило је традиционалне процесе влажног нагризања и јонског нагризања и постало најважнија технологија позадинског истањивања.

Разређена вафла

Како проредити?

Главни процес стањивања вафла у традиционалном процесу паковања

Конкретни корацивафлаСтањивање је потребно да се плочица која се обрађује споји са филмом за стањивање, а затим се помоћу вакуума адсорбује филм за стањивање и чип на њему на порозни керамички сто за плочице, подеси унутрашња и спољашња кружна средишња линија радне површине дијамантског брусног точка у облику чаше према центру силицијумске плочице, а силицијумска плочица и брусни точак се окрећу око својих одговарајућих оса за брушење. Брушење обухвата три фазе: грубо брушење, фино брушење и полирање.

Вафла која излази из фабрике вафли се бруши са задње стране како би се истањила до дебљине потребне за паковање. Приликом брушења вафле, потребно је нанети траку на предњу страну (активну површину) како би се заштитило подручје кола, а задња страна се истовремено бруши. Након брушења, уклоните траку и измерите дебљину.
Процеси млевења који су успешно примењени за припрему силицијумских плочица укључују млевење на ротационом столу,силицијумска плочицаротационо брушење, двострано брушење итд. Са даљим побољшањем захтева за квалитет површине монокристалних силицијумских плочица, стално се предлажу нове технологије брушења, као што су ТАИКО брушење, хемијско-механичко брушење, полирање брушења и планетарно брушење дискова.

Брушење са ротационим столом:

Брушење ротационим столом (ротационо брушење столом) је рани процес брушења који се користи у припреми силицијумских плочица и њиховом стањивању. Његов принцип је приказан на слици 1. Силицијумске плочице су фиксиране на вакуумским чашама ротирајућег стола и ротирају синхроно покретане ротирајућим столом. Саме силицијумске плочице се не ротирају око своје осе; брусни точак се помера аксијално док се ротира великом брзином, а пречник брусног точка је већи од пречника силицијумске плочице. Постоје две врсте брушења ротационим столом: чеоно брушење убодом и чеоно тангенцијално брушење. Код чеоног брушења убодом, ширина брусног точка је већа од пречника силицијумске плочице, а вретено брусног точка се континуирано помера дуж свог аксијалног правца док се вишак не обради, а затим се силицијумска плочица ротира под погоном ротирајућег стола; код чеоног тангенцијалног брушења, брусни точак се помера дуж свог аксијалног правца, а силицијумска плочица се континуирано ротира под погоном ротирајућег диска, а брушење се завршава клипним померањем (реципрокно померање) или пузањем (пузање).

Слика 1, шематски дијаграм принципа брушења ротационим столом (тангенцијално чело)

У поређењу са методом брушења, брушење ротационим столом има предности велике брзине уклањања материјала, малог оштећења површине и једноставне аутоматизације. Међутим, стварна површина брушења (активно брушење) B и угао резања θ (угао између спољашњег круга брусног точка и спољашњег круга силицијумске плочице) у процесу брушења мењају се са променом положаја резања брусног точка, што резултира нестабилном силом брушења, отежавајући постизање идеалне тачности површине (висока вредност TTV) и лако изазивајући дефекте као што су урушавање ивице и слом ивице. Технологија брушења ротационим столом се углавном користи за обраду монокристалних силицијумских плочица испод 200 мм. Повећање величине монокристалних силицијумских плочица поставило је веће захтеве за тачност површине и тачност кретања радног стола опреме, тако да брушење ротационим столом није погодно за брушење монокристалних силицијумских плочица изнад 300 мм.
Да би се побољшала ефикасност брушења, комерцијална опрема за тангенцијално брушење обично користи структуру са више брусних точкова. На пример, опрема је опремљена сетом точкова за грубо брушење и сетом точкова за фино брушење, а ротациони сто се окреће за један круг да би се редом завршило грубо и фино брушење. Ова врста опреме укључује G-500DS америчке компаније GTI (слика 2).

Слика 2, G-500DS опрема за брушење са ротационим столом компаније GTI у Сједињеним Државама

Ротационо млевење силицијумских плочица:

Да би се задовољиле потребе припреме силицијумских плочица великих димензија и обраде задњег стањивања, и постигла тачност површине са добром TTV вредношћу, јапански научник Мацуи је 1988. године предложио метод ротационог брушења силицијумских плочица (брушење са доводом). Његов принцип је приказан на слици 3. Монокристална силицијумска плочица и дијамантски брусни точак у облику чаше адсорбовани на радном столу ротирају око својих одговарајућих оса, а брусни точак се истовремено континуирано помера дуж аксијалног правца. Пречник брусног точка је већи од пречника обрађиване силицијумске плочице, а његов обим пролази кроз центар силицијумске плочице. Да би се смањила сила брушења и смањила топлота брушења, вакуумска усисна чаша се обично скраћује у конвексан или конкаван облик или се подешава угао између вретена брусног точка и осе вретена усисне чаше како би се осигурало полуконтактно брушење између брусног точка и силицијумске плочице.

Слика 3, Шематски дијаграм принципа ротационог млевења силицијумских плочица

У поређењу са брушењем на ротационом столу, ротационо брушење силицијумских плочица има следеће предности: ① Једнократно брушење појединачних плочица може обрадити силицијумске плочице великих димензија, преко 300 мм; ② Стварна површина брушења B и угао сечења θ су константни, а сила брушења је релативно стабилна; ③ Подешавањем угла нагиба између осе брусног точка и осе силицијумске плочице, облик површине монокристалне силицијумске плочице може се активно контролисати како би се постигла боља тачност облика површине. Поред тога, површина брушења и угао сечења θ ротационог брушења силицијумских плочица такође имају предности брушења са великом маргином, лаког онлајн откривања и контроле дебљине и квалитета површине, компактне структуре опреме, лаког интегрисаног брушења на више станица и високе ефикасности брушења.
Да би се побољшала ефикасност производње и задовољиле потребе производних линија полупроводника, комерцијална опрема за брушење заснована на принципу ротационог брушења силицијумских плочица усваја вишевретенасту вишестаничну структуру, која може да заврши грубо брушење и фино брушење у једном утовару и истовару. У комбинацији са другим помоћним уређајима, може да оствари потпуно аутоматско брушење монокристалних силицијумских плочица „сушење унутра/сушење напоље“ и „касета у касету“.

Двострано брушење:

Када ротационо брушење силицијумске плочице обрађује горњу и доњу површину силицијумске плочице, радни предмет треба окретати и обрађивати у корацима, што ограничава ефикасност. Истовремено, ротационо брушење силицијумске плочице има грешке копирања (копирање) и трагове брушења (трагове брушења), и немогуће је ефикасно уклонити недостатке попут таласастости и конусности на површини монокристалне силицијумске плочице након сечења жицом (вишеструка тестера), као што је приказано на слици 4. Да би се превазишли горе наведени недостаци, деведесетих година прошлог века појавила се технологија двостраног брушења (двострано брушење), а њен принцип је приказан на слици 5. Стезаљке симетрично распоређене са обе стране стежу монокристалну силицијумску плочицу у прстену за задржавање и полако се ротирају покретане ваљком. Пар дијамантских брусних точкова у облику чаше налази се релативно са обе стране монокристалне силицијумске плочице. Покретани електричним вретеном са ваздушним лежајем, они се ротирају у супротним смеровима и померају аксијално како би се постигло двострано брушење монокристалне силицијумске плочице. Као што се може видети са слике, двострано брушење може ефикасно уклонити таласастост и конусност на површини монокристалне силицијумске плочице након сечења жицом. У зависности од правца распореда осе брусног точка, двострано брушење може бити хоризонтално и вертикално. Међу њима, хоризонтално двострано брушење може ефикасно смањити утицај деформације силицијумске плочице изазване тежином силицијумске плочице на квалитет брушења, и лако је осигурати да су услови процеса брушења на обе стране монокристалне силицијумске плочице исти, а абразивне честице и брусни комадићи се не задржавају лако на површини монокристалне силицијумске плочице. То је релативно идеалан метод брушења.

Слика 4, „Грешка у копији“ и дефекти трага хабања код ротационог брушења силицијумских плочица

Слика 5, шематски дијаграм принципа двостраног брушења

Табела 1 приказује поређење између брушења и двостраног брушења горе наведене три врсте монокристалних силицијумских плочица. Двострано брушење се углавном користи за обраду силицијумских плочица испод 200 мм и има висок принос плочице. Захваљујући употреби фиксних абразивних брусних точкова, брушење монокристалних силицијумских плочица може постићи много већи квалитет површине него двострано брушење. Стога, и ротационо брушење силицијумских плочица и двострано брушење могу испунити захтеве квалитета обраде главних силицијумских плочица од 300 мм и тренутно су најважније методе обраде спљоштења. Приликом избора методе обраде спљоштења силицијумских плочица, потребно је свеобухватно узети у обзир захтеве за величину пречника, квалитет површине и технологију обраде монокристалних силицијумских плочица. За задње стањивање плочице може се изабрати само једнострана метода обраде, као што је метода ротационог брушења силицијумских плочица.

Поред избора методе брушења код брушења силицијумских плочица, потребно је одредити и избор разумних параметара процеса као што су позитивни притисак, величина зрна брусног точка, везиво брусног точка, брзина брусног точка, брзина силицијумске плочице, вискозност и брзина протока течности за брушење итд., и одредити разуман поступак. Обично се користи сегментирани процес брушења који укључује грубо брушење, полузавршно брушење, завршно брушење, брушење без варница и споро подупирање да би се добиле монокристалне силицијумске плочице са високом ефикасношћу обраде, високом равношћу површине и малим оштећењем површине.