Навіщо потрібне проріджування?

На етапі обробки бек-енду,вафля (кремнієва пластиназі схемами на передній стороні) потребує стоншення на зворотному боці перед подальшим нарізанням, зварюванням та упаковкою, щоб зменшити висоту монтажу корпусу, зменшити об'єм корпусу мікросхеми, покращити ефективність теплодифузії, електричні характеристики, механічні властивості мікросхеми та зменшити кількість нарізання. Зворотне шліфування має переваги високої ефективності та низької вартості. Воно замінило традиційні процеси мокрого та іонного травлення, ставши найважливішою технологією зворотного стоншення.

Тонша пластина

Як схуднути?

Основний процес стоншення пластин у традиційному процесі пакування

Конкретні крокивафляПроцеси розрідження полягають у тому, щоб скріпити оброблювану пластину з плівкою для розрідження, а потім за допомогою вакууму адсорбувати плівку та чіп на пористій керамічній поверхні для пластин, відрегулювати внутрішню та зовнішню круглі центральні лінії робочої поверхні чашоподібного алмазного шліфувального круга відносно центру кремнієвої пластини, а кремнієва пластина та шліфувальний круг обертаються навколо своїх відповідних осей для шліфування врізанням. Шліфування включає три етапи: грубе шліфування, тонке шліфування та полірування.

Пластина, що виходить з фабрики, проходить зворотне шліфування, щоб отримати товщину, необхідну для упаковки. Під час шліфування пластини необхідно наклеїти стрічку на передню сторону (активну область) для захисту області плати, а також одночасно шліфувати задню сторону. Після шліфування зніміть стрічку та виміряйте товщину.
Процеси шліфування, які успішно застосовуються для підготовки кремнієвих пластин, включають шліфування на обертовому столі,кремнієва пластинаобертальне шліфування, двостороннє шліфування тощо. З подальшим покращенням вимог до якості поверхні монокристалічних кремнієвих пластин постійно пропонуються нові технології шліфування, такі як шліфування TAIKO, хіміко-механічне шліфування, полірувальне шліфування та планетарне дискове шліфування.

Шліфування з обертовим столом:

Шліфування на роторному столі (роторне шліфування) – це один з ранніх процесів шліфування, що використовується для підготовки кремнієвих пластин та їх стоншування. Його принцип показано на рисунку 1. Кремнієві пластини закріплені на присосках обертового столу та обертаються синхронно з обертовим столом. Самі кремнієві пластини не обертаються навколо своєї осі; шліфувальний круг подається аксіально під час обертання з високою швидкістю, а діаметр шліфувального круга більший за діаметр кремнієвої пластини. Існує два типи шліфування на роторному столі: торцеве врізне шліфування та торцеве тангенціальне шліфування. При торцевому врізному шліфуванні ширина шліфувального круга більша за діаметр кремнієвої пластини, а шпиндель шліфувального круга безперервно подається вздовж свого осьового напрямку, доки не буде оброблено надлишок, після чого кремнієва пластина обертається під приводом обертового столу; при торцевому тангенціальному шліфуванні шліфувальний круг подається вздовж свого осьового напрямку, а кремнієва пластина безперервно обертається під приводом обертового диска, і шліфування завершується зворотно-поступальною подачею (зворотно-поступальний рух) або повзучою подачею (повзучою подачею).

Рисунок 1, принципова схема шліфування з обертовим столом (тангенціальне торцеве шліфування)

Порівняно з методом шліфування, шліфування з обертовим столом має переваги високої швидкості видалення матеріалу, незначного пошкодження поверхні та легкої автоматизації. Однак фактична площа шліфування (активне шліфування) B та кут різання θ (кут між зовнішнім колом шліфувального круга та зовнішнім колом кремнієвої пластини) у процесі шліфування змінюються зі зміною положення різання шліфувального круга, що призводить до нестабільної сили шліфування, ускладнює досягнення ідеальної точності поверхні (високе значення TTV) та легко спричиняє такі дефекти, як зруйнування та обвалення кромки. Технологія шліфування з обертовим столом в основному використовується для обробки монокристалічних кремнієвих пластин розміром менше 200 мм. Збільшення розміру монокристалічних кремнієвих пластин висунуло вищі вимоги до точності поверхні та точності руху робочого столу обладнання, тому шліфування з обертовим столом не підходить для шліфування монокристалічних кремнієвих пластин розміром понад 300 мм.
Для підвищення ефективності шліфування комерційне обладнання для плоского тангенціального шліфування зазвичай використовує конструкцію з кількома шліфувальними кругами. Наприклад, обладнання оснащене набором кругів для грубого шліфування та набором кругів для тонкого шліфування, а поворотний стіл обертається на одне коло, щоб по черзі виконати грубе та тонке шліфування. До такого типу обладнання належить G-500DS американської компанії GTI (рис. 2).

Рисунок 2, Обладнання для шліфування з обертовим столом G-500DS компанії GTI у Сполучених Штатах

Обертальне шліфування кремнієвих пластин:

Щоб задовольнити потреби підготовки кремнієвих пластин великого розміру та обробки зворотного стоншення, а також отримати точність поверхні з хорошим значенням TTV, у 1988 році японський вчений Мацуї запропонував метод обертального шліфування кремнієвих пластин (шліфування з подачею). Його принцип показано на рисунку 3. Монокристалічна кремнієва пластина та чашеподібний алмазний шліфувальний круг, адсорбований на робочому столі, обертаються навколо своїх відповідних осей, і шліфувальний круг одночасно безперервно подається вздовж осьового напрямку. Серед них діаметр шліфувального круга більший за діаметр оброблюваної кремнієвої пластини, а його окружність проходить через центр кремнієвої пластини. Для зменшення сили шліфування та зменшення нагрівання під час шліфування вакуумну присоску зазвичай обрізають опуклу або увігнуту форму, або регулюють кут між шпинделем шліфувального круга та віссю шпинделя присоски, щоб забезпечити напівконтактне шліфування між шліфувальним кругом та кремнієвою пластиною.

Рисунок 3, Принципова схема роторного подрібнення кремнієвих пластин

Порівняно зі шліфуванням на роторному столі, роторне шліфування кремнієвих пластин має такі переваги: ① Одноразове шліфування однієї пластини може обробляти кремнієві пластини великого розміру понад 300 мм; ② Фактична площа шліфування B та кут різання θ є постійними, а сила шліфування відносно стабільна; ③ Регулюючи кут нахилу між віссю шліфувального круга та віссю кремнієвої пластини, можна активно контролювати форму поверхні монокристалічної кремнієвої пластини для досягнення кращої точності форми поверхні. Крім того, площа шліфування та кут різання θ роторного шліфування кремнієвих пластин також мають такі переваги, як шліфування з великим запасом, легке онлайн-визначення та контроль товщини та якості поверхні, компактна структура обладнання, легке багатостанційне інтегроване шліфування та висока ефективність шліфування.
Для підвищення ефективності виробництва та задоволення потреб ліній з виробництва напівпровідників, комерційне шліфувальне обладнання, що базується на принципі роторного шліфування кремнієвих пластин, використовує багатошпиндельну багатостанційну структуру, яка може виконувати грубе та тонке шліфування за одне завантаження та розвантаження. У поєднанні з іншим допоміжним обладнанням воно може здійснювати повністю автоматичне шліфування монокристалічних кремнієвих пластин "на вході/на виході" та "з касети до касети".

Двостороннє шліфування:

Під час шліфування кремнієвої пластини ротаційним шліфуванням верхньої та нижньої поверхонь, заготовку необхідно перевертати та виконувати поетапно, що обмежує ефективність. Водночас, шліфування кремнієвої пластини ротаційним шліфуванням має похибки поверхні, такі як копіювання (копіювання) та сліди шліфування (сліди шліфування), і неможливо ефективно видалити такі дефекти, як хвилястість та конусність на поверхні монокристалічної кремнієвої пластини після різання дротом (багатопильний різець), як показано на рисунку 4. Щоб подолати вищезазначені дефекти, у 1990-х роках з'явилася технологія двостороннього шліфування (doublesidegrinding), принцип якої показано на рисунку 5. Затискачі, симетрично розподілені з обох боків, затискають монокристалічну кремнієву пластину в утримуючому кільці та повільно обертаються, приводячись у рух роликом. Пара чашеподібних алмазних шліфувальних кругів розташована відносно з обох боків монокристалічної кремнієвої пластини. Приводячись у рух електричним шпинделем на пневматичному підшипнику, вони обертаються в протилежних напрямках та подаються осьово, забезпечуючи двостороннє шліфування монокристалічної кремнієвої пластини. Як видно з рисунка, двостороннє шліфування може ефективно усунути хвилястість та конусність на поверхні монокристалічної кремнієвої пластини після різання дротом. Залежно від напрямку розташування осі шліфувального круга, двостороннє шліфування може бути горизонтальним та вертикальним. Серед них горизонтальне двостороннє шліфування може ефективно зменшити вплив деформації кремнієвої пластини, спричиненої власною вагою кремнієвої пластини, на якість шліфування, і легко забезпечити однакові умови процесу шліфування з обох боків монокристалічної кремнієвої пластини, а абразивні частинки та шліфувальна стружка не залишаються на поверхні монокристалічної кремнієвої пластини. Це відносно ідеальний метод шліфування.

Рисунок 4, "Помилка копіювання" та дефекти зносу під час шліфування кремнієвої пластини обертанням

Рисунок 5, принципова схема двостороннього шліфування

У таблиці 1 наведено порівняння шліфування та двостороннього шліфування трьох вищезгаданих типів монокристалічних кремнієвих пластин. Двостороннє шліфування в основному використовується для обробки кремнієвих пластин розміром менше 200 мм та має високий вихід пластини. Завдяки використанню фіксованих абразивних шліфувальних кругів, шліфування монокристалічних кремнієвих пластин може отримати набагато вищу якість поверхні, ніж двостороннє шліфування. Таким чином, як ротаційне шліфування кремнієвих пластин, так і двостороннє шліфування можуть відповідати вимогам якості обробки основних кремнієвих пластин розміром 300 мм і наразі є найважливішими методами обробки сплющуванням. Вибираючи метод обробки сплющування кремнієвих пластин, необхідно всебічно враховувати вимоги до діаметра, якості поверхні та технології полірування монокристалічної кремнієвої пластини. Зворотне стоншення пластини може бути можливим лише за допомогою одностороннього методу обробки, такого як метод ротаційного шліфування кремнієвих пластин.

Окрім вибору методу шліфування кремнієвих пластин, необхідно також визначити вибір прийнятних параметрів процесу, таких як позитивний тиск, розмір зерна шліфувального круга, зв'язувальний матеріал шліфувального круга, швидкість шліфувального круга, швидкість кремнієвої пластини, в'язкість та витрата шліфувальної рідини тощо, та визначити прийнятний маршрут процесу. Зазвичай для отримання монокристалічних кремнієвих пластин з високою ефективністю обробки, високою площинністю поверхні та низьким рівнем пошкодження поверхні використовується сегментований процес шліфування, що включає грубе шліфування, напівчистове шліфування, чистове шліфування, шліфування без іскор та повільне підкладання.