Bakit kailangan ang pagpapayat?

Sa yugto ng proseso ng back-end, angtinapay na manipis (wafer na silikon(may mga circuit sa harap) ay kailangang manipisin ang likod bago ang kasunod na pag-dice, pag-welding, at pag-iimpake upang mabawasan ang taas ng pagkakabit ng pakete, mabawasan ang dami ng pakete ng chip, mapabuti ang thermal diffusion efficiency, electrical performance, mechanical properties ng chip, at mabawasan ang dami ng pag-dice. Ang back grinding ay may mga bentahe ng mataas na kahusayan at mababang gastos. Pinalitan nito ang tradisyonal na proseso ng wet etching at ion etching upang maging pinakamahalagang teknolohiya sa back thinning.

Ang manipis na wafer

Paano magpayat?

Pangunahing proseso ng paggawa ng manipis na wafer sa tradisyonal na proseso ng pagbabalot

Ang mga tiyak na hakbang ngtinapay na manipisAng pagnipis ay ang pagdidikit ng wafer na ipoproseso sa manipis na film, at pagkatapos ay gumamit ng vacuum upang i-adsorb ang manipis na film at ang chip dito sa porous ceramic wafer table, ayusin ang panloob at panlabas na pabilog na linya ng gitna ng gumaganang ibabaw ng hugis-tasa na diamond grinding wheel sa gitna ng silicon wafer, at ang silicon wafer at ang grinding wheel ay umiikot sa kani-kanilang mga ehe para sa pagputol ng paggiling. Ang paggiling ay may kasamang tatlong yugto: magaspang na paggiling, pinong paggiling at pagpapakintab.

Ang wafer na lumalabas sa pabrika ng wafer ay binabalikan upang manipis ang wafer sa kapal na kinakailangan para sa pagbabalot. Kapag giniling ang wafer, kailangang lagyan ng tape ang harap (Active Area) upang protektahan ang circuit area, at ang likurang bahagi ay giniling din nang sabay. Pagkatapos gilingin, tanggalin ang tape at sukatin ang kapal.
Ang mga proseso ng paggiling na matagumpay na nailapat sa paghahanda ng silicon wafer ay kinabibilangan ng rotary table grinding,wafer na silikonpaggiling gamit ang rotation grinding, paggiling gamit ang dalawang panig, atbp. Kasabay ng karagdagang pagpapabuti ng mga kinakailangan sa kalidad ng ibabaw ng mga single crystal silicon wafer, patuloy na iminumungkahi ang mga bagong teknolohiya sa paggiling, tulad ng paggiling gamit ang TAIKO, paggiling gamit ang kemikal at mekanikal, paggiling gamit ang buli at paggiling gamit ang planetary disc.

Paggiling gamit ang rotary table:

Ang rotary table grinding (rotary table grinding) ay isang maagang proseso ng paggiling na ginagamit sa paghahanda ng silicon wafer at back thinning. Ang prinsipyo nito ay ipinapakita sa Figure 1. Ang mga silicon wafer ay nakakabit sa mga suction cup ng rotating table, at umiikot nang sabay-sabay na pinapagana ng rotating table. Ang mga silicon wafer mismo ay hindi umiikot sa paligid ng kanilang axis; ang grinding wheel ay pinapakain nang pa-axial habang umiikot sa mataas na bilis, at ang diameter ng grinding wheel ay mas malaki kaysa sa diameter ng silicon wafer. Mayroong dalawang uri ng rotary table grinding: face plunge grinding at face tangential grinding. Sa face plunge grinding, ang lapad ng grinding wheel ay mas malaki kaysa sa diameter ng silicon wafer, at ang grinding wheel spindle ay patuloy na kumakain sa direksyon ng axial nito hanggang sa maproseso ang sobra, at pagkatapos ay ang silicon wafer ay iniikot sa ilalim ng drive ng rotary table; sa face tangential grinding, ang grinding wheel ay kumakain sa direksyon ng axial nito, at ang silicon wafer ay patuloy na iniikot sa ilalim ng drive ng rotating disk, at ang paggiling ay kinukumpleto sa pamamagitan ng reciprocating feeding (reciprocation) o creep feeding (creepfeed).

Pigura 1, eskematiko na diagram ng prinsipyo ng paggiling gamit ang rotary table (face tangential)

Kung ikukumpara sa paraan ng paggiling, ang rotary table grinding ay may mga bentahe ng mataas na antas ng pag-alis, maliit na pinsala sa ibabaw, at madaling pag-automate. Gayunpaman, ang aktwal na lugar ng paggiling (aktibong paggiling) B at ang anggulo ng pagputol θ (ang anggulo sa pagitan ng panlabas na bilog ng gulong ng paggiling at ng panlabas na bilog ng silicon wafer) sa proseso ng paggiling ay nagbabago kasabay ng pagbabago ng posisyon ng pagputol ng gulong, na nagreresulta sa isang hindi matatag na puwersa ng paggiling, na nagpapahirap sa pagkuha ng mainam na katumpakan ng ibabaw (mataas na halaga ng TTV), at madaling magdulot ng mga depekto tulad ng pagguho ng gilid at pagguho ng gilid. Ang teknolohiya ng rotary table grinding ay pangunahing ginagamit para sa pagproseso ng mga single-crystal silicon wafer na mas mababa sa 200mm. Ang pagtaas ng laki ng mga single-crystal silicon wafer ay nagdulot ng mas mataas na mga kinakailangan para sa katumpakan ng ibabaw at katumpakan ng paggalaw ng workbench ng kagamitan, kaya ang rotary table grinding ay hindi angkop para sa paggiling ng mga single-crystal silicon wafer na higit sa 300mm.
Upang mapabuti ang kahusayan ng paggiling, ang mga komersyal na kagamitan sa paggiling na may tangential plane ay karaniwang gumagamit ng istrukturang multi-grinding wheel. Halimbawa, isang set ng mga rough grinding wheel at isang set ng mga fine grinding wheel ang nilagyan ng kagamitan, at ang rotary table ay umiikot nang isang bilog upang makumpleto ang rough grinding at fine grinding nang paisa-isa. Kasama sa ganitong uri ng kagamitan ang G-500DS ng American GTI Company (Larawan 2).

Pigura 2, Kagamitan sa paggiling ng rotary table na G-500DS ng GTI Company sa Estados Unidos

Paggiling gamit ang pag-ikot ng silicon wafer:

Upang matugunan ang mga pangangailangan ng malalaking sukat ng paghahanda ng silicon wafer at pagproseso ng back thinning, at makamit ang katumpakan ng ibabaw na may mahusay na halaga ng TTV. Noong 1988, iminungkahi ng iskolar na Hapones na si Matsui ang isang pamamaraan ng paggiling gamit ang rotation grinding (in-feedgrinding) ng silicon wafer. Ang prinsipyo nito ay ipinapakita sa Figure 3. Ang single crystal silicon wafer at cup-shaped diamond grinding wheel na naka-adsorb sa workbench ay umiikot sa kani-kanilang mga axes, at ang grinding wheel ay patuloy na pinapakain sa direksyon ng ehe nang sabay. Kabilang sa mga ito, ang diameter ng grinding wheel ay mas malaki kaysa sa diameter ng naprosesong silicon wafer, at ang circumference nito ay dumadaan sa gitna ng silicon wafer. Upang mabawasan ang puwersa ng paggiling at mabawasan ang init ng paggiling, ang vacuum suction cup ay karaniwang ginugupit sa isang convex o concave na hugis o inaayos ang anggulo sa pagitan ng grinding wheel spindle at ng suction cup spindle axis upang matiyak ang semi-contact grinding sa pagitan ng grinding wheel at ng silicon wafer.

Pigura 3, eskematikong diagram ng prinsipyo ng umiikot na paggiling gamit ang silicon wafer

Kung ikukumpara sa rotary table grinding, ang silicon wafer rotary grinding ay may mga sumusunod na bentahe: ① Ang single-time single-wafer grinding ay maaaring magproseso ng malalaking silicon wafer na mahigit 300mm; ② Ang aktwal na grinding area B at ang cutting angle θ ay pare-pareho, at ang grinding force ay medyo matatag; ③ Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng inclination angle sa pagitan ng grinding wheel axis at ng silicon wafer axis, ang hugis ng ibabaw ng single crystal silicon wafer ay maaaring aktibong kontrolin upang makakuha ng mas mahusay na katumpakan ng hugis ng ibabaw. Bukod pa rito, ang grinding area at cutting angle θ ng silicon wafer rotary grinding ay mayroon ding mga bentahe ng malaking margin grinding, madaling online thickness at surface quality detection at control, compact equipment structure, madaling multi-station integrated grinding, at mataas na grinding efficiency.
Upang mapabuti ang kahusayan ng produksyon at matugunan ang mga pangangailangan ng mga linya ng produksyon ng semiconductor, ang mga kagamitan sa paggiling na pangkomersyo batay sa prinsipyo ng silicon wafer rotary grinding ay gumagamit ng isang multi-spindle multi-station na istraktura, na kayang kumpletuhin ang magaspang na paggiling at pinong paggiling sa isang pagkarga at pagdiskarga. Kapag sinamahan ng iba pang mga pantulong na pasilidad, maaari nitong maisakatuparan ang ganap na awtomatikong paggiling ng mga single crystal silicon wafer na "dry-in/dry-out" at "cassette to cassette".

Paggiling na may dalawang panig:

Kapag pinoproseso ng silicon wafer rotary grinding ang itaas at ibabang bahagi ng silicon wafer, kailangang baliktarin at isagawa ang workpiece nang paunti-unti, na naglilimita sa kahusayan. Kasabay nito, ang silicon wafer rotary grinding ay may surface error copying (kinopya) at grinding marks (grindingmark), at imposibleng epektibong maalis ang mga depekto tulad ng waviness at taper sa ibabaw ng single crystal silicon wafer pagkatapos ng wire cutting (multi-saw), tulad ng ipinapakita sa Figure 4. Upang malampasan ang mga nabanggit na depekto, lumitaw ang double-sided grinding technology (doublesidegrinding) noong dekada 1990, at ang prinsipyo nito ay ipinapakita sa Figure 5. Ang mga clamp ay simetriko na ipinamamahagi sa magkabilang panig na kinakapitan ang single crystal silicon wafer sa retaining ring at dahan-dahang umiikot na pinapagana ng roller. Isang pares ng cup-shaped diamond grinding wheels ang medyo matatagpuan sa magkabilang panig ng single crystal silicon wafer. Pinapatakbo ng air bearing electric spindle, umiikot ang mga ito sa magkabilang direksyon at umaandar nang pa-axial upang makamit ang double-sided grinding ng single crystal silicon wafer. Gaya ng makikita sa pigura, ang paggiling na doble ang panig ay epektibong nakakapag-alis ng alun-alon at patulis na ibabaw ng single crystal silicon wafer pagkatapos ng pagputol ng alambre. Ayon sa direksyon ng pagkakaayos ng axis ng grinding wheel, ang paggiling na doble ang panig ay maaaring pahalang at patayo. Kabilang sa mga ito, ang pahalang na paggiling na doble ang panig ay epektibong nakakabawas sa impluwensya ng deformation ng silicon wafer na dulot ng dead weight ng silicon wafer sa kalidad ng paggiling, at madaling matiyak na ang mga kondisyon ng proseso ng paggiling sa magkabilang panig ng single crystal silicon wafer ay pareho, at ang mga abrasive particle at grinding chips ay hindi madaling manatili sa ibabaw ng single crystal silicon wafer. Ito ay isang medyo mainam na paraan ng paggiling.

Pigura 4, "Error copy" at mga depekto sa marka ng pagkasira sa paggiling gamit ang silicon wafer rotation

Pigura 5, eskematiko na diagram ng prinsipyo ng paggiling na may dalawang panig

Ipinapakita sa Talahanayan 1 ang paghahambing sa pagitan ng paggiling at dobleng panig na paggiling ng tatlong nabanggit na uri ng single crystal silicon wafers. Ang dobleng panig na paggiling ay pangunahing ginagamit para sa pagproseso ng silicon wafer na mas mababa sa 200mm, at may mataas na ani ng wafer. Dahil sa paggamit ng mga nakapirming abrasive grinding wheel, ang paggiling ng single-crystal silicon wafers ay maaaring makakuha ng mas mataas na kalidad ng ibabaw kaysa sa dobleng panig na paggiling. Samakatuwid, ang parehong silicon wafer rotary grinding at dobleng panig na paggiling ay maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa kalidad ng pagproseso ng pangunahing 300mm silicon wafers, at kasalukuyang ang pinakamahalagang pamamaraan ng pagproseso ng pagpapatag. Kapag pumipili ng paraan ng pagproseso ng pagpapatag ng silicon wafer, kinakailangang komprehensibong isaalang-alang ang mga kinakailangan ng laki ng diameter, kalidad ng ibabaw, at teknolohiya sa pagproseso ng polishing wafer ng single-crystal silicon wafer. Ang back thinning ng wafer ay maaari lamang pumili ng isang paraan ng pagproseso ng isang panig, tulad ng paraan ng paggiling ng silicon wafer rotary.

Bukod sa pagpili ng paraan ng paggiling sa paggiling gamit ang silicon wafer, kinakailangan ding matukoy ang pagpili ng mga makatwirang parametro ng proseso tulad ng positive pressure, laki ng butil ng gulong, binder ng gulong, bilis ng gulong, bilis ng silicon wafer, lagkit at bilis ng daloy ng likido sa paggiling, atbp., at tukuyin ang isang makatwirang ruta ng proseso. Karaniwan, ang isang segmented grinding process na kinabibilangan ng magaspang na paggiling, semi-finishing grinding, finishing grinding, spark-free grinding at slow backing ay ginagamit upang makakuha ng mga single crystal silicon wafer na may mataas na kahusayan sa pagproseso, mataas na patag na ibabaw at mababang pinsala sa ibabaw.