શા માટે પાતળા કરવાની જરૂર છે?

બેક-એન્ડ પ્રક્રિયાના તબક્કામાં, ધવેફર (સિલિકોન વેફરઆગળના ભાગમાં સર્કિટ સાથે) પેકેજ માઉન્ટિંગની ઊંચાઈ ઘટાડવા, ચિપ પેકેજ વોલ્યુમ ઘટાડવા, ચિપની થર્મલ પ્રસરણ કાર્યક્ષમતા, વિદ્યુત કામગીરી, યાંત્રિક ગુણધર્મોને સુધારવા માટે અનુગામી ડાઇસિંગ, વેલ્ડિંગ અને પેકેજિંગ પહેલાં પીઠ પર પાતળા કરવાની જરૂર છે. ડાઇસિંગ બેક ગ્રાઇન્ડીંગમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને ઓછી કિંમતના ફાયદા છે. તેણે પરંપરાગત વેટ ઈચિંગ અને આયન ઈચિંગ પ્રક્રિયાઓને બદલીને બેક થિનિંગની સૌથી મહત્વપૂર્ણ ટેકનોલોજી બની છે.

આ પાતળી વેફર

કેવી રીતે પાતળું?

પરંપરાગત પેકેજીંગ પ્રક્રિયામાં વેફરને પાતળા કરવાની મુખ્ય પ્રક્રિયા

ના ચોક્કસ પગલાંવેફરપાતળું કરવું એ વેફરને પાતળી ફિલ્મ સાથે પ્રક્રિયા કરવા માટે બોન્ડ કરવા માટે છે, અને પછી પાતળી ફિલ્મ અને તેના પરની ચિપને છિદ્રાળુ સિરામિક વેફર ટેબલ પર શોષવા માટે વેક્યૂમનો ઉપયોગ કરો, તેની કાર્યકારી સપાટીની આંતરિક અને બાહ્ય ગોળાકાર બોટ કેન્દ્ર રેખાઓને સમાયોજિત કરો. સિલિકોન વેફરની મધ્યમાં કપ આકારનું હીરા ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ અને સિલિકોન વેફર અને ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ કટીંગ-ઇન ગ્રાઇન્ડીંગ માટે તેમની સંબંધિત ધરીની આસપાસ ફેરવે છે. ગ્રાઇન્ડીંગમાં ત્રણ તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે: રફ ગ્રાઇન્ડીંગ, ફાઇન ગ્રાઇન્ડીંગ અને પોલિશીંગ.

વેફર ફેક્ટરીમાંથી નીકળતી વેફરને પેકેજિંગ માટે જરૂરી જાડાઈમાં વેફરને પાતળી કરવા માટે બેક ગ્રાઇન્ડ કરવામાં આવે છે. વેફરને ગ્રાઇન્ડ કરતી વખતે, સર્કિટ વિસ્તારને સુરક્ષિત કરવા માટે આગળ (સક્રિય વિસ્તાર) પર ટેપ લાગુ કરવાની જરૂર છે, અને તે જ સમયે પાછળની બાજુ ગ્રાઉન્ડ છે. ગ્રાઇન્ડીંગ કર્યા પછી, ટેપને દૂર કરો અને જાડાઈને માપો.
ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયાઓ જે સિલિકોન વેફરની તૈયારીમાં સફળતાપૂર્વક લાગુ કરવામાં આવી છે તેમાં રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગનો સમાવેશ થાય છે,સિલિકોન વેફરપરિભ્રમણ ગ્રાઇન્ડીંગ, ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ, વગેરે. સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર્સની સપાટીની ગુણવત્તાની જરૂરિયાતોમાં વધુ સુધારણા સાથે, નવી ગ્રાઇન્ડીંગ તકનીકો સતત પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવે છે, જેમ કે TAIKO ગ્રાઇન્ડીંગ, કેમિકલ મિકેનિકલ ગ્રાઇન્ડીંગ, પોલિશિંગ ગ્રાઇન્ડીંગ અને પ્લેનેટરી ડિસ્ક ગ્રાઇન્ડીંગ.

રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ:

રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ (રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ) એ પ્રારંભિક ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયા છે જેનો ઉપયોગ સિલિકોન વેફરની તૈયારી અને બેક થિનિંગમાં થાય છે. તેનો સિદ્ધાંત આકૃતિ 1 માં બતાવવામાં આવ્યો છે. સિલિકોન વેફર્સ ફરતા ટેબલના સક્શન કપ પર નિશ્ચિત હોય છે, અને ફરતા ટેબલ દ્વારા સિંક્રનસ રીતે ફેરવાય છે. સિલિકોન વેફર્સ પોતે તેમની ધરીની આસપાસ ફરતા નથી; ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ ઉચ્ચ ઝડપે ફરતી વખતે અક્ષીય રીતે ખવડાવવામાં આવે છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલનો વ્યાસ સિલિકોન વેફરના વ્યાસ કરતા મોટો હોય છે. રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગના બે પ્રકાર છે: ફેસ પ્લન્જ ગ્રાઇન્ડીંગ અને ફેસ ટેન્જેન્શિયલ ગ્રાઇન્ડીંગ. ફેસ પ્લન્જ ગ્રાઇન્ડીંગમાં, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલની પહોળાઈ સિલિકોન વેફરના વ્યાસ કરતા મોટી હોય છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સ્પિન્ડલ તેની અક્ષીય દિશામાં સતત ફીડ કરે છે જ્યાં સુધી વધુ પ્રક્રિયા ન થાય ત્યાં સુધી, અને પછી સિલિકોન વેફરને રોટરી ટેબલની ડ્રાઇવ હેઠળ ફેરવવામાં આવે છે; ફેસ ટેન્જેન્શિયલ ગ્રાઇન્ડીંગમાં, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ તેની અક્ષીય દિશામાં ફીડ કરે છે, અને સિલિકોન વેફરને ફરતી ડિસ્કની ડ્રાઇવ હેઠળ સતત ફેરવવામાં આવે છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ રીસીપ્રોકેટીંગ ફીડિંગ (પરસ્પર) અથવા ક્રિપ ફીડિંગ (ક્રિપફીડ) દ્વારા પૂર્ણ થાય છે.

આકૃતિ 1, રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ (ફેસ ટેન્જેન્શિયલ) સિદ્ધાંતની યોજનાકીય રેખાકૃતિ

ગ્રાઇન્ડીંગ પદ્ધતિની તુલનામાં, રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગમાં ઉચ્ચ દૂર કરવાની દર, નાની સપાટીને નુકસાન અને સરળ ઓટોમેશનના ફાયદા છે. જો કે, ગ્રાઇન્ડીંગની પ્રક્રિયામાં વાસ્તવિક ગ્રાઇન્ડીંગ એરિયા (સક્રિય ગ્રાઇન્ડીંગ) B અને કટ-ઇન એંગલ θ (ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલના બાહ્ય વર્તુળ અને સિલિકોન વેફરના બાહ્ય વર્તુળ વચ્ચેનો કોણ) કટીંગ સ્થિતિના ફેરફાર સાથે બદલાય છે. ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલનું, જે અસ્થિર ગ્રાઇન્ડીંગ ફોર્સમાં પરિણમે છે, જેના કારણે સપાટીની આદર્શ ચોકસાઈ (ઉચ્ચ TTV મૂલ્ય) અને સરળતાથી મેળવવાનું મુશ્કેલ બને છે. ધારનું પતન અને ધારનું પતન જેવી ખામીઓનું કારણ બને છે. રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની 200mm નીચે પ્રોસેસિંગ માટે થાય છે. સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર્સના કદમાં વધારાએ સપાટીની ચોકસાઈ અને સાધનસામગ્રીની ગતિની ચોકસાઈ માટે ઉચ્ચ જરૂરિયાતો આગળ મૂકી છે, તેથી 300mm ઉપરના સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરને ગ્રાઇન્ડ કરવા માટે રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડિંગ યોગ્ય નથી.
ગ્રાઇન્ડીંગ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે, કોમર્શિયલ પ્લેન ટેન્જેન્શિયલ ગ્રાઇન્ડીંગ સાધનો સામાન્ય રીતે મલ્ટિ-ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સ્ટ્રક્ચર અપનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, રફ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સનો સમૂહ અને દંડ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સનો સમૂહ સાધનો પર સજ્જ છે, અને રોટરી ટેબલ એક વર્તુળને ફેરવે છે જેથી રફ ગ્રાઇન્ડીંગ અને વળાંકમાં દંડ ગ્રાઇન્ડીંગ પૂર્ણ થાય. આ પ્રકારના સાધનોમાં અમેરિકન GTI કંપનીના G-500DS (આકૃતિ 2)નો સમાવેશ થાય છે.

આકૃતિ 2, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં GTI કંપનીના G-500DS રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગ સાધનો

સિલિકોન વેફર રોટેશન ગ્રાઇન્ડીંગ:

મોટા કદના સિલિકોન વેફરની તૈયારી અને બેક થિનિંગ પ્રોસેસિંગની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા અને સારા TTV મૂલ્ય સાથે સપાટીની ચોકસાઈ મેળવવા માટે. 1988માં, જાપાની વિદ્વાન માત્સુઈએ સિલિકોન વેફર રોટેશન ગ્રાઇન્ડીંગ (ઇન-ફીડગ્રાઇન્ડીંગ) પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો. તેનો સિદ્ધાંત આકૃતિ 3 માં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. વર્કબેંચ પર શોષાયેલ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર અને કપ આકારના ડાયમંડ ગ્રાઇન્ડિંગ વ્હીલ તેમની સંબંધિત અક્ષોની આસપાસ ફરે છે, અને ગ્રાઇન્ડિંગ વ્હીલને તે જ સમયે અક્ષીય દિશામાં સતત ખવડાવવામાં આવે છે. તેમાંથી, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલનો વ્યાસ પ્રોસેસ્ડ સિલિકોન વેફરના વ્યાસ કરતા મોટો હોય છે, અને તેનો પરિઘ સિલિકોન વેફરના કેન્દ્રમાંથી પસાર થાય છે. ગ્રાઇન્ડીંગ ફોર્સ ઘટાડવા અને ગ્રાઇન્ડીંગ હીટ ઘટાડવા માટે, વેક્યૂમ સક્શન કપને સામાન્ય રીતે બહિર્મુખ અથવા અંતર્મુખ આકારમાં સુવ્યવસ્થિત કરવામાં આવે છે અથવા ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સ્પિન્ડલ અને સક્શન કપ સ્પિન્ડલ ધરી વચ્ચેનો કોણ અર્ધ-સંપર્ક ગ્રાઇન્ડીંગની ખાતરી કરવા માટે ગોઠવવામાં આવે છે. ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ અને સિલિકોન વેફર.

આકૃતિ 3, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગ સિદ્ધાંતનું યોજનાકીય રેખાકૃતિ

રોટરી ટેબલ ગ્રાઇન્ડીંગની તુલનામાં, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગના નીચેના ફાયદા છે: ① સિંગલ-ટાઇમ સિંગલ-વેફર ગ્રાઇન્ડીંગ 300mm થી વધુ મોટા કદના સિલિકોન વેફર પર પ્રક્રિયા કરી શકે છે; ② વાસ્તવિક ગ્રાઇન્ડીંગ એરિયા B અને કટીંગ એંગલ θ સ્થિર છે, અને ગ્રાઇન્ડીંગ ફોર્સ પ્રમાણમાં સ્થિર છે; ③ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ અક્ષ અને સિલિકોન વેફર અક્ષ વચ્ચેના ઝોકના કોણને સમાયોજિત કરીને, સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની સપાટીના આકારને વધુ સારી સપાટી આકારની ચોકસાઈ મેળવવા માટે સક્રિયપણે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. આ ઉપરાંત, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગના ગ્રાઇન્ડીંગ એરિયા અને કટીંગ એન્ગલ θમાં પણ મોટા માર્જિન ગ્રાઇન્ડીંગ, સરળ ઓનલાઈન જાડાઈ અને સપાટીની ગુણવત્તાની તપાસ અને નિયંત્રણ, કોમ્પેક્ટ સાધનોનું માળખું, સરળ મલ્ટી-સ્ટેશન ઈન્ટીગ્રેટેડ ગ્રાઇન્ડીંગ અને ઉચ્ચ ગ્રાઇન્ડીંગ કાર્યક્ષમતા છે.
ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા અને સેમિકન્ડક્ટર પ્રોડક્શન લાઇનની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગના સિદ્ધાંત પર આધારિત કોમર્શિયલ ગ્રાઇન્ડીંગ સાધનો મલ્ટિ-સ્પિન્ડલ મલ્ટિ-સ્ટેશન માળખું અપનાવે છે, જે એક લોડિંગ અને અનલોડિંગમાં રફ ગ્રાઇન્ડીંગ અને ફાઇન ગ્રાઇન્ડીંગ પૂર્ણ કરી શકે છે. . અન્ય સહાયક સુવિધાઓ સાથે જોડીને, તે સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર "ડ્રાય-ઇન/ડ્રાય-આઉટ" અને "કેસેટથી કેસેટ" ના સંપૂર્ણ સ્વચાલિત ગ્રાઇન્ડીંગને અનુભવી શકે છે.

ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ:

જ્યારે સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગ સિલિકોન વેફરની ઉપરની અને નીચેની સપાટી પર પ્રક્રિયા કરે છે, ત્યારે વર્કપીસને ફેરવવાની જરૂર છે અને પગલાઓમાં હાથ ધરવામાં આવે છે, જે કાર્યક્ષમતાને મર્યાદિત કરે છે. તે જ સમયે, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગમાં સપાટીની ભૂલની નકલ (કોપી કરેલ) અને ગ્રાઇન્ડીંગ માર્કસ (ગ્રાઇન્ડીંગમાર્ક) હોય છે, અને વાયર કટિંગ પછી સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની સપાટી પર વેવિનેસ અને ટેપર જેવી ખામીઓને અસરકારક રીતે દૂર કરવી અશક્ય છે. (મલ્ટી-સો), આકૃતિ 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. ઉપરોક્ત ખામીઓને દૂર કરવા માટે, બે બાજુ 1990 ના દાયકામાં ગ્રાઇન્ડીંગ ટેક્નોલોજી (ડબલસાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ) દેખાઈ હતી, અને તેનો સિદ્ધાંત આકૃતિ 5 માં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. બંને બાજુ સમપ્રમાણરીતે વિતરિત ક્લેમ્પ્સ જાળવી રાખવાની રિંગમાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરને ક્લેમ્પ કરે છે અને રોલર દ્વારા ધીમે ધીમે ફેરવે છે. કપ-આકારના ડાયમંડ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સની જોડી સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની બંને બાજુઓ પર પ્રમાણમાં સ્થિત છે. એર બેરિંગ ઇલેક્ટ્રિક સ્પિન્ડલ દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, તેઓ વિરુદ્ધ દિશામાં ફરે છે અને સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરને બે બાજુવાળા ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રાપ્ત કરવા માટે અક્ષીય રીતે ફીડ કરે છે. આકૃતિમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ વાયર કટિંગ પછી સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરની સપાટી પરની વેવિનેસ અને ટેપરને અસરકારક રીતે દૂર કરી શકે છે. ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ અક્ષની ગોઠવણીની દિશા અનુસાર, ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ આડી અને ઊભી હોઈ શકે છે. તેમાંથી, આડું ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ ગ્રાઇન્ડીંગ ગુણવત્તા પર સિલિકોન વેફરના મૃત વજનને કારણે સિલિકોન વેફરના વિરૂપતાના પ્રભાવને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકે છે, અને તે સુનિશ્ચિત કરવું સરળ છે કે સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોનની બંને બાજુએ ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયાની સ્થિતિ. વેફર સમાન છે, અને ઘર્ષક કણો અને ગ્રાઇન્ડીંગ ચિપ્સ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોનની સપાટી પર રહેવા માટે સરળ નથી. વેફર તે પ્રમાણમાં આદર્શ ગ્રાઇન્ડીંગ પદ્ધતિ છે.

આકૃતિ 4, સિલિકોન વેફર રોટેશન ગ્રાઇન્ડીંગમાં "એરર કોપી" અને વેર માર્ક ખામી

આકૃતિ 5, ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ સિદ્ધાંતનું યોજનાકીય રેખાકૃતિ

કોષ્ટક 1 ઉપરોક્ત ત્રણ પ્રકારના સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર્સના ગ્રાઇન્ડીંગ અને ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ વચ્ચેની સરખામણી દર્શાવે છે. ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સિલિકોન વેફર પ્રોસેસિંગ માટે 200 મીમીથી નીચે થાય છે, અને તે ઉચ્ચ વેફર ઉપજ ધરાવે છે. નિશ્ચિત ઘર્ષક ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સના ઉપયોગને કારણે, સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરનું ગ્રાઇન્ડીંગ ડબલ-સાઇડ ગ્રાઇન્ડીંગ કરતા ઘણી ઊંચી સપાટીની ગુણવત્તા મેળવી શકે છે. તેથી, સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગ અને ડબલ-સાઇડેડ ગ્રાઇન્ડીંગ બંને મુખ્યપ્રવાહના 300mm સિલિકોન વેફર્સની પ્રોસેસિંગ ગુણવત્તાની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, અને હાલમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ ફ્લેટનિંગ પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિઓ છે. સિલિકોન વેફર ફ્લેટનિંગ પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિ પસંદ કરતી વખતે, સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફરના વ્યાસના કદ, સપાટીની ગુણવત્તા અને પોલિશિંગ વેફર પ્રોસેસિંગ તકનીકની આવશ્યકતાઓને વ્યાપકપણે ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે. વેફરની પાછળની પાતળી પ્રક્રિયા માત્ર એક બાજુની પ્રક્રિયા પદ્ધતિ પસંદ કરી શકે છે, જેમ કે સિલિકોન વેફર રોટરી ગ્રાઇન્ડીંગ પદ્ધતિ.

સિલિકોન વેફર ગ્રાઇન્ડીંગમાં ગ્રાઇન્ડીંગ પદ્ધતિ પસંદ કરવા ઉપરાંત, હકારાત્મક દબાણ, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ ગ્રેઇન સાઇઝ, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ બાઈન્ડર, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સ્પીડ, સિલીકોન વેફર સ્પીડ, ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રવાહી સ્નિગ્ધતા અને વાજબી પ્રક્રિયા પરિમાણોની પસંદગી પણ નક્કી કરવી જરૂરી છે. પ્રવાહ દર, વગેરે, અને વાજબી પ્રક્રિયા માર્ગ નક્કી કરે છે. સામાન્ય રીતે, રફ ગ્રાઇન્ડીંગ, સેમી-ફિનિશિંગ ગ્રાઇન્ડીંગ, ફિનિશિંગ ગ્રાઇન્ડીંગ, સ્પાર્ક-ફ્રી ગ્રાઇન્ડીંગ અને સ્લો બેકિંગ સહિતની સેગમેન્ટેડ ગ્રાઇન્ડીંગ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ ઉચ્ચ પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા, ઉચ્ચ સપાટીની સપાટતા અને નીચી સપાટીને નુકસાન સાથે સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન વેફર્સ મેળવવા માટે થાય છે.