Защо е необходимо изтъняване?

В етапа на задния процес,вафла (силиконова пластинас вериги отпред) трябва да се изтъни отзад преди последващо рязане, заваряване и опаковане, за да се намали височината на монтиране на пакета, да се намали обемът на пакета на чипа, да се подобри ефективността на топлинна дифузия на чипа, електрическите характеристики, механичните свойства и да се намали количеството нарязване на кубчета. Обратното смилане има предимствата на висока ефективност и ниска цена. Той замени традиционните процеси на мокро ецване и йонно ецване, за да се превърне в най-важната технология за обратно изтъняване.

Изтънената вафла

Как да изтъня?

Основен процес на изтъняване на вафли в традиционния процес на опаковане

Конкретните стъпки навафлаизтъняването са за свързване на подложката, която ще се обработва, към изтъняващия филм и след това използвайте вакуум, за да адсорбирате изтъняващия филм и чипа върху него към порестата керамична вафлена маса, регулирайте вътрешните и външните централни линии на кръглата лодка на работната повърхност на диамантено шлифовъчно колело с форма на чаша към центъра на силиконовата пластина, а силиконовата пластина и шлифовъчното колело се въртят наоколо техните съответни оси за врязване. Шлайфането включва три етапа: грубо шлайфане, фино шлайфане и полиране.

Вафлата, излизаща от фабриката за вафли, се смила обратно, за да се изтъни вафлата до дебелината, необходима за опаковане. При шлайфане на пластината трябва да се постави лента отпред (активна зона), за да се защити зоната на веригата, а задната страна се шлифова в същото време. След смилането отстранете лентата и измерете дебелината.
Процесите на смилане, които са успешно приложени за приготвяне на силициеви пластини, включват смилане на ротационна маса,силиконова пластинаротационно шлайфане, двустранно шлайфане и т.н. С по-нататъшното подобряване на изискванията за качество на повърхността на монокристални силициеви пластини непрекъснато се предлагат нови технологии за шлайфане, като шлайфане TAIKO, химично механично шлайфане, полиращо шлайфане и планетарно дисково шлайфане.

Шлифоване на ротационна маса:

Шлифоването на ротационна маса (шлайфане на ротационна маса) е ранен процес на смилане, използван при подготовката на силициеви пластини и обратно изтъняване. Принципът му е показан на фигура 1. Силиконовите пластини са фиксирани върху вендузите на въртящата се маса и се въртят синхронно, задвижвани от въртящата се маса. Самите силиконови пластини не се въртят около оста си; шлифовъчното колело се подава аксиално, докато се върти с висока скорост, а диаметърът на шлифовъчното колело е по-голям от диаметъра на силиконовата пластина. Има два вида шлайфане на ротационна маса: челно потапяне и челно тангенциално шлайфане. При шлайфане с челно потапяне ширината на шлифовъчното колело е по-голяма от диаметъра на силиконовата пластина и шпинделът на шлифовъчното колело се подава непрекъснато по аксиалната му посока, докато излишъкът бъде обработен, след което силиконовата пластина се завърта под задвижването на въртящата се маса; при челно тангенциално шлайфане шлифовъчното колело се подава по аксиалната си посока и силиконовата пластина се върти непрекъснато под задвижването на въртящия се диск и шлайфането завършва чрез възвратно-постъпателно подаване (реципрочно) или пълзещо подаване (пълзещо подаване).

Фигура 1, схематична диаграма на принципа на шлайфане на въртяща се маса (лицев тангенциален).

В сравнение с метода на смилане, смилането на ротационна маса има предимствата на висока степен на отстраняване, малки повреди на повърхността и лесна автоматизация. Въпреки това действителната площ на смилане (активно смилане) B и ъгълът на врязване θ (ъгълът между външния кръг на шлифовъчното колело и външния кръг на силиконовата пластина) в процеса на смилане се променят с промяната на позицията на рязане на шлифовъчното колело, което води до нестабилна сила на шлифоване, което затруднява получаването на идеална точност на повърхността (висока стойност на TTV) и лесно причинява дефекти като колапс на ръба и колапс на ръба. Технологията за смилане на ротационна маса се използва главно за обработка на монокристални силициеви пластини под 200 mm. Увеличаването на размера на монокристалните силициеви пластини постави по-високи изисквания за точността на повърхността и точността на движение на работната маса на оборудването, така че шлайфането на ротационна маса не е подходящо за смилане на монокристални силициеви пластини над 300 mm.
За да се подобри ефективността на шлайфане, оборудването за тангенциално шлайфане в търговската равнина обикновено приема структура с множество шлифовъчни колела. Например, комплект от груби шлифовъчни дискове и набор от фини шлифовъчни дискове са оборудвани с оборудването и въртящата се маса се завърта на един кръг, за да завърши грубото и финото смилане на свой ред. Този тип оборудване включва G-500DS на американската компания GTI (Фигура 2).

Фигура 2, Оборудване за смилане на ротационна маса G-500DS на GTI Company в Съединените щати

Ротационно смилане на силиконова пластина:

За да отговори на нуждите от подготовка на силициеви пластини с големи размери и обработка на обратно изтъняване и да получи точност на повърхността с добра стойност на TTV. През 1988 г. японският учен Мацуи предложи метод за ротационно смилане на силиконова пластина (смилане при подаване). Неговият принцип е показан на фигура 3. Единичната кристална силиконова пластина и диамантеното шлифовъчно колело във формата на чаша, адсорбирани върху работната маса, се въртят около съответните си оси и шлифовъчното колело непрекъснато се подава по аксиалната посока едновременно. Сред тях диаметърът на шлифовъчното колело е по-голям от диаметъра на обработената силиконова пластина и неговата обиколка минава през центъра на силиконовата пластина. За да се намали силата на смилане и топлината на смилане, вакуумната вендуза обикновено се изрязва в изпъкнала или вдлъбната форма или ъгълът между шпиндела на шлифовъчния диск и оста на шпиндела на вендузата се регулира, за да се осигури полуконтактно шлайфане между шлифовъчно колело и силиконова пластина.

Фигура 3, Схематична диаграма на принципа на ротационно смилане на силиконова пластина

В сравнение със смилането на ротационна маса, ротационното смилане на силициеви пластини има следните предимства: ① Еднократното смилане на единични пластини може да обработва силициеви пластини с голям размер над 300 mm; ② Действителната площ на смилане B и ъгълът на рязане θ са постоянни, а силата на смилане е относително стабилна; ③ Чрез регулиране на ъгъла на наклона между оста на шлифовъчното колело и оста на силиконовата пластина, формата на повърхността на монокристалната силициева пластина може да се контролира активно, за да се получи по-добра точност на формата на повърхността. В допълнение, зоната на смилане и ъгълът на рязане θ на ротационното шлайфане на силициеви пластини също имат предимствата на шлайфане с голям марж, лесно онлайн откриване и контрол на дебелината и качеството на повърхността, компактна структура на оборудването, лесно интегрирано шлайфане с множество станции и висока ефективност на смилане.
За да се подобри ефективността на производството и да се отговори на нуждите на производствените линии за полупроводници, търговското оборудване за смилане, базирано на принципа на ротационното смилане на силициеви пластини, приема многошпинделна многостанционна структура, която може да завърши грубото смилане и финото смилане с едно зареждане и разтоварване . В комбинация с други спомагателни съоръжения, той може да реализира напълно автоматично смилане на монокристални силициеви пластини "изсушаване/изсушаване" и "касета към касета".

Двустранно смилане:

Когато ротационното шлайфане на силициевата пластина обработва горната и долната повърхност на силициевата пластина, детайлът трябва да се обърне и изнесе на стъпки, което ограничава ефективността. В същото време ротационното шлайфане на силициевата пластина има грешки при копиране на повърхността (копирани) и следи от смилане (маркировка за смилане) и е невъзможно ефективно да се премахнат дефектите като вълнообразност и конусност на повърхността на монокристалната силиконова пластина след рязане с тел (multi-saw), както е показано на Фигура 4. За да се преодолеят горните дефекти, технологията на двустранно смилане (двустранно шлайфане) се появява през 90-те години и принципът му е показан на Фигура 5. Скобите, симетрично разпределени от двете страни, захващат монокристалната силиконова пластина в задържащия пръстен и се въртят бавно, задвижвани от ролката. Чифт диамантени шлифовъчни колела във формата на чаша са относително разположени от двете страни на монокристалната силициева пластина. Задвижвани от електрическия шпиндел с въздушен лагер, те се въртят в противоположни посоки и се подават аксиално, за да постигнат двустранно смилане на монокристалната силиконова пластина. Както може да се види от фигурата, двустранното шлайфане може ефективно да премахне вълнообразността и конусността на повърхността на монокристалната силициева пластина след рязане на тел. Според посоката на разположение на оста на шлифовъчния диск, двустранното шлайфане може да бъде хоризонтално и вертикално. Сред тях, хоризонталното двустранно смилане може ефективно да намали влиянието на деформацията на силициевата пластина, причинена от собственото тегло на силиконовата пластина върху качеството на смилане, и е лесно да се гарантира, че условията на процеса на смилане от двете страни на монокристалния силиций вафла са едни и същи, а абразивните частици и шлифовъчните стружки не се задържат лесно върху повърхността на монокристалната силициева подложка. Това е относително идеален метод на смилане.

Фигура 4, "Копиране на грешка" и дефекти следи от износване при ротационно шлифоване на силиконова пластина

Фигура 5, схематична диаграма на принципа на двустранно смилане

Таблица 1 показва сравнението между смилането и двустранното смилане на горните три вида монокристални силициеви пластини. Двустранното смилане се използва главно за обработка на силициеви пластини под 200 mm и има висок добив на пластини. Благодарение на използването на фиксирани абразивни шлифовъчни колела, шлайфането на монокристални силициеви пластини може да получи много по-високо качество на повърхността от това при двустранно шлайфане. Следователно както ротационното смилане на силициеви пластини, така и двустранното смилане могат да отговорят на изискванията за качество на обработката на основните 300 mm силиконови пластини и в момента са най-важните методи за обработка на изравняване. При избора на метод за обработка на сплескване на силиконова пластина е необходимо да се разгледат изчерпателно изискванията за размера на диаметъра, качеството на повърхността и технологията за обработка на полираща пластина на монокристалната силициева пластина. Задното изтъняване на пластината може да избере само едностранен метод на обработка, като например метода на ротационно смилане на силиконова пластина.

В допълнение към избора на метода на смилане при шлайфане на силиконова пластина е необходимо също така да се определи изборът на разумни параметри на процеса като положително налягане, размер на зърното на шлифовъчното колело, свързващо вещество на шлифовъчното колело, скорост на шлифовъчното колело, скорост на силиконова пластина, вискозитет на шлифовъчната течност и скорост на потока и т.н. и определяне на разумен маршрут на процеса. Обикновено се използва сегментиран процес на шлайфане, включващ грубо шлайфане, полуфинално шлайфане, довършително шлайфане, шлайфане без искри и бавно поддържане, за да се получат монокристални силициеви пластини с висока ефективност на обработка, висока плоскост на повърхността и ниско увреждане на повърхността.