पतला करने की आवश्यकता क्यों है?

बैक-एंड प्रक्रिया चरण में,वफ़र (सिलिकॉन वेफरसामने की तरफ सर्किट के साथ) को पैकेज माउंटिंग ऊंचाई को कम करने, चिप पैकेज की मात्रा को कम करने, चिप की थर्मल प्रसार दक्षता, विद्युत प्रदर्शन, यांत्रिक गुणों में सुधार और मात्रा को कम करने के लिए बाद में डाइसिंग, वेल्डिंग और पैकेजिंग से पहले पीछे की तरफ पतला करने की आवश्यकता होती है। डाइसिंग. बैक ग्राइंडिंग में उच्च दक्षता और कम लागत के फायदे हैं। इसने पारंपरिक गीली नक़्क़ाशी और आयन नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं को प्रतिस्थापित करके सबसे महत्वपूर्ण बैक थिनिंग तकनीक बन गई है।

पतला वेफर

पतला कैसे करें?

पारंपरिक पैकेजिंग प्रक्रिया में वेफर को पतला करने की मुख्य प्रक्रिया

के विशिष्ट चरणवफ़रथिनिंग में संसाधित होने वाले वेफर को थिनिंग फिल्म से जोड़ना होता है, और फिर थिनिंग फिल्म और उस पर लगी चिप को छिद्रित सिरेमिक वेफर टेबल पर सोखने के लिए वैक्यूम का उपयोग करना होता है, काम की सतह की आंतरिक और बाहरी गोलाकार नाव केंद्र रेखाओं को समायोजित करना होता है। सिलिकॉन वेफर के केंद्र में कप के आकार का हीरा पीसने वाला पहिया, और सिलिकॉन वेफर और पीसने वाला पहिया कटिंग-इन पीसने के लिए अपने संबंधित अक्षों के चारों ओर घूमते हैं। पीसने में तीन चरण शामिल हैं: खुरदरा पीसना, बारीक पीसना और पॉलिश करना।

वेफर फैक्ट्री से निकलने वाले वेफर को पैकेजिंग के लिए आवश्यक मोटाई तक पतला करने के लिए बैक-ग्राइंड किया जाता है। वेफर को पीसते समय, सर्किट क्षेत्र की सुरक्षा के लिए सामने (सक्रिय क्षेत्र) पर टेप लगाने की आवश्यकता होती है, और उसी समय पीछे की तरफ को पीसना पड़ता है। पीसने के बाद टेप हटा दें और मोटाई माप लें।
सिलिकॉन वेफर तैयार करने के लिए जिन ग्राइंडिंग प्रक्रियाओं को सफलतापूर्वक लागू किया गया है उनमें रोटरी टेबल ग्राइंडिंग,सिलिकॉन वेफररोटेशन ग्राइंडिंग, डबल-साइड ग्राइंडिंग आदि। सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की सतह की गुणवत्ता आवश्यकताओं में और सुधार के साथ, नई ग्राइंडिंग तकनीकें लगातार प्रस्तावित की जा रही हैं, जैसे TAIKO ग्राइंडिंग, रासायनिक मैकेनिकल ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग ग्राइंडिंग और प्लैनेटरी डिस्क ग्राइंडिंग।

रोटरी टेबल पीसना:

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग (रोटरी टेबल ग्राइंडिंग) एक प्रारंभिक पीसने की प्रक्रिया है जिसका उपयोग सिलिकॉन वेफर तैयार करने और बैक थिनिंग में किया जाता है। इसका सिद्धांत चित्र 1 में दिखाया गया है। सिलिकॉन वेफर्स घूर्णन तालिका के सक्शन कप पर तय होते हैं, और घूर्णन तालिका द्वारा समकालिक रूप से संचालित होते हैं। सिलिकॉन वेफर्स स्वयं अपनी धुरी के चारों ओर नहीं घूमते हैं; उच्च गति पर घूमते समय पीसने वाले पहिये को अक्षीय रूप से खिलाया जाता है, और पीसने वाले पहिये का व्यास सिलिकॉन वेफर के व्यास से बड़ा होता है। रोटरी टेबल ग्राइंडिंग दो प्रकार की होती है: फेस प्लंज ग्राइंडिंग और फेस टैंगेंशियल ग्राइंडिंग। फेस प्लंज ग्राइंडिंग में, ग्राइंडिंग व्हील की चौड़ाई सिलिकॉन वेफर व्यास से बड़ी होती है, और ग्राइंडिंग व्हील स्पिंडल अपनी अक्षीय दिशा के साथ लगातार फ़ीड करता है जब तक कि अतिरिक्त संसाधित न हो जाए, और फिर सिलिकॉन वेफर को रोटरी टेबल की ड्राइव के नीचे घुमाया जाता है; फेस टेंगेंशियल ग्राइंडिंग में, ग्राइंडिंग व्हील अपनी अक्षीय दिशा के साथ फ़ीड करता है, और सिलिकॉन वेफर लगातार घूर्णन डिस्क की ड्राइव के तहत घूमता रहता है, और ग्राइंडिंग रेसिप्रोकेटिंग फीडिंग (पारस्परिक) या क्रीप फीडिंग (क्रीपफीड) द्वारा पूरी की जाती है।

चित्र 1, रोटरी टेबल ग्राइंडिंग (फेस टेन्गेंशियल) सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख

पीसने की विधि की तुलना में, रोटरी टेबल पीसने में उच्च निष्कासन दर, छोटी सतह क्षति और आसान स्वचालन के फायदे हैं। हालाँकि, पीसने की प्रक्रिया में वास्तविक पीस क्षेत्र (सक्रिय पीस) बी और कट-इन कोण θ (ग्राइंडिंग व्हील के बाहरी सर्कल और सिलिकॉन वेफर के बाहरी सर्कल के बीच का कोण) काटने की स्थिति में बदलाव के साथ बदल जाता है। पीसने वाले पहिये के परिणामस्वरूप, एक अस्थिर पीसने वाला बल उत्पन्न होता है, जिससे आदर्श सतह सटीकता (उच्च टीटीवी मूल्य) प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है, और आसानी से किनारे ढहने और किनारे ढहने जैसे दोष पैदा हो जाते हैं। रोटरी टेबल ग्राइंडिंग तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से 200 मिमी से नीचे सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स के प्रसंस्करण के लिए किया जाता है। सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स के आकार में वृद्धि ने उपकरण कार्यक्षेत्र की सतह सटीकता और गति सटीकता के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखा है, इसलिए रोटरी टेबल ग्राइंडिंग 300 मिमी से ऊपर सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की ग्राइंडिंग के लिए उपयुक्त नहीं है।
पीसने की दक्षता में सुधार करने के लिए, वाणिज्यिक विमान स्पर्शरेखीय पीसने वाले उपकरण आमतौर पर एक बहु-पीसने वाली पहिया संरचना को अपनाते हैं। उदाहरण के लिए, रफ ग्राइंडिंग व्हील्स का एक सेट और फाइन ग्राइंडिंग व्हील्स का एक सेट उपकरण पर सुसज्जित होता है, और रोटरी टेबल रफ ग्राइंडिंग और फाइन ग्राइंडिंग को बारी-बारी से पूरा करने के लिए एक सर्कल में घूमती है। इस प्रकार के उपकरण में अमेरिकी GTI कंपनी का G-500DS शामिल है (चित्र 2)।

चित्र 2, संयुक्त राज्य अमेरिका में GTI कंपनी के G-500DS रोटरी टेबल ग्राइंडिंग उपकरण

सिलिकॉन वेफर रोटेशन पीसने:

बड़े आकार के सिलिकॉन वेफर की तैयारी और बैक थिनिंग प्रसंस्करण की जरूरतों को पूरा करने के लिए, और अच्छे टीटीवी मूल्य के साथ सतह सटीकता प्राप्त करने के लिए। 1988 में, जापानी विद्वान मात्सुई ने एक सिलिकॉन वेफर रोटेशन ग्राइंडिंग (इन-फीडग्राइंडिंग) विधि का प्रस्ताव रखा। इसका सिद्धांत चित्र 3 में दिखाया गया है। एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर और कप के आकार का हीरा पीसने वाला पहिया कार्यक्षेत्र पर अवशोषित होकर अपने संबंधित अक्षों के चारों ओर घूमता है, और पीसने वाला पहिया एक ही समय में अक्षीय दिशा के साथ लगातार खिलाया जाता है। उनमें से, पीसने वाले पहिये का व्यास संसाधित सिलिकॉन वेफर के व्यास से बड़ा है, और इसकी परिधि सिलिकॉन वेफर के केंद्र से होकर गुजरती है। पीसने के बल को कम करने और पीसने की गर्मी को कम करने के लिए, वैक्यूम सक्शन कप को आमतौर पर उत्तल या अवतल आकार में ट्रिम किया जाता है या पीस व्हील स्पिंडल और सक्शन कप स्पिंडल अक्ष के बीच के कोण को समायोजित किया जाता है ताकि बीच अर्ध-संपर्क पीस सुनिश्चित किया जा सके। ग्राइंडिंग व्हील और सिलिकॉन वेफर।

चित्र 3, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख

रोटरी टेबल ग्राइंडिंग की तुलना में, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग के निम्नलिखित फायदे हैं: ① सिंगल-टाइम सिंगल-वेफर ग्राइंडिंग 300 मिमी से अधिक बड़े आकार के सिलिकॉन वेफर्स को संसाधित कर सकती है; ② वास्तविक पीस क्षेत्र बी और काटने का कोण स्थिर है, और पीसने का बल अपेक्षाकृत स्थिर है; ③ ग्राइंडिंग व्हील अक्ष और सिलिकॉन वेफर अक्ष के बीच झुकाव कोण को समायोजित करके, बेहतर सतह आकार सटीकता प्राप्त करने के लिए एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह के आकार को सक्रिय रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। इसके अलावा, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग के ग्राइंडिंग क्षेत्र और कटिंग एंगल θ में बड़े मार्जिन ग्राइंडिंग, आसान ऑनलाइन मोटाई और सतह की गुणवत्ता का पता लगाने और नियंत्रण, कॉम्पैक्ट उपकरण संरचना, आसान मल्टी-स्टेशन एकीकृत ग्राइंडिंग और उच्च ग्राइंडिंग दक्षता के फायदे भी हैं।
उत्पादन दक्षता में सुधार करने और सेमीकंडक्टर उत्पादन लाइनों की जरूरतों को पूरा करने के लिए, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग के सिद्धांत पर आधारित वाणिज्यिक ग्राइंडिंग उपकरण एक मल्टी-स्पिंडल मल्टी-स्टेशन संरचना को अपनाते हैं, जो एक लोडिंग और अनलोडिंग में रफ ग्राइंडिंग और फाइन ग्राइंडिंग को पूरा कर सकता है। . अन्य सहायक सुविधाओं के साथ मिलकर, यह सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स "ड्राई-इन/ड्राई-आउट" और "कैसेट टू कैसेट" की पूरी तरह से स्वचालित पीसने का एहसास कर सकता है।

दो तरफा पीसना:

जब सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग सिलिकॉन वेफर की ऊपरी और निचली सतहों को संसाधित करती है, तो वर्कपीस को पलटने और चरणों में करने की आवश्यकता होती है, जो दक्षता को सीमित करती है। इसी समय, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग में सतह त्रुटि प्रतिलिपि (कॉपी) और पीसने के निशान (ग्राइंडिंगमार्क) होते हैं, और तार काटने के बाद एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर लहराती और टेपर जैसे दोषों को प्रभावी ढंग से दूर करना असंभव है (मल्टी-आरा), जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। उपरोक्त दोषों को दूर करने के लिए, 1990 के दशक में डबल-साइड ग्राइंडिंग तकनीक (डबलसाइड ग्राइंडिंग) सामने आई, और इसका सिद्धांत है चित्र 5 में दिखाया गया है। दोनों तरफ सममित रूप से वितरित क्लैंप एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर को रिटेनिंग रिंग में जकड़ते हैं और रोलर द्वारा धीरे-धीरे घुमाते हैं। कप के आकार के हीरे पीसने वाले पहियों की एक जोड़ी अपेक्षाकृत एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के दोनों किनारों पर स्थित होती है। हवा वाले इलेक्ट्रिक स्पिंडल द्वारा संचालित, वे विपरीत दिशाओं में घूमते हैं और एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की दो तरफा पीसने को प्राप्त करने के लिए अक्षीय रूप से फ़ीड करते हैं। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, दो तरफा पीसने से तार काटने के बाद सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर लहर और टेपर को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है। ग्राइंडिंग व्हील अक्ष की व्यवस्था दिशा के अनुसार, दो तरफा ग्राइंडिंग क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर हो सकती है। उनमें से, क्षैतिज डबल-पक्षीय पीसने से पीसने की गुणवत्ता पर सिलिकॉन वेफर के मृत वजन के कारण सिलिकॉन वेफर विरूपण के प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, और यह सुनिश्चित करना आसान है कि एकल क्रिस्टल सिलिकॉन के दोनों तरफ पीसने की प्रक्रिया की स्थिति वेफर समान हैं, और अपघर्षक कण और पीसने वाले चिप्स एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर की सतह पर रहना आसान नहीं हैं। यह अपेक्षाकृत आदर्श पीसने की विधि है।

चित्र 4, "त्रुटि प्रतिलिपि" और सिलिकॉन वेफर रोटेशन पीसने में पहनने के निशान दोष

चित्र 5, दो तरफा पीसने के सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख

तालिका 1 उपरोक्त तीन प्रकार के सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की ग्राइंडिंग और डबल-साइड ग्राइंडिंग के बीच तुलना दिखाती है। डबल-पक्षीय पीसने का उपयोग मुख्य रूप से 200 मिमी से नीचे सिलिकॉन वेफर प्रसंस्करण के लिए किया जाता है, और इसमें उच्च वेफर उपज होती है। स्थिर अपघर्षक पीसने वाले पहियों के उपयोग के कारण, एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स की पीसने से दो तरफा पीसने की तुलना में बहुत अधिक सतह की गुणवत्ता प्राप्त हो सकती है। इसलिए, सिलिकॉन वेफर रोटरी ग्राइंडिंग और डबल-साइड ग्राइंडिंग दोनों मुख्यधारा 300 मिमी सिलिकॉन वेफर्स की प्रसंस्करण गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं, और वर्तमान में सबसे महत्वपूर्ण फ़्लैटनिंग प्रसंस्करण विधियां हैं। सिलिकॉन वेफर फ़्लैटनिंग प्रसंस्करण विधि का चयन करते समय, एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर के व्यास आकार, सतह की गुणवत्ता और पॉलिशिंग वेफर प्रसंस्करण तकनीक की आवश्यकताओं पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है। वेफर का पिछला पतलापन केवल एक तरफा प्रसंस्करण विधि का चयन कर सकता है, जैसे कि सिलिकॉन वेफर रोटरी पीसने की विधि।

सिलिकॉन वेफर ग्राइंडिंग में पीसने की विधि का चयन करने के अलावा, सकारात्मक दबाव, ग्राइंडिंग व्हील ग्रेन आकार, ग्राइंडिंग व्हील बाइंडर, ग्राइंडिंग व्हील गति, सिलिकॉन वेफर गति, ग्राइंडिंग द्रव चिपचिपापन जैसे उचित प्रक्रिया मापदंडों का चयन निर्धारित करना भी आवश्यक है। प्रवाह दर, आदि, और एक उचित प्रक्रिया मार्ग निर्धारित करें। आमतौर पर, उच्च प्रसंस्करण दक्षता, उच्च सतह समतलता और कम सतह क्षति के साथ एकल क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स प्राप्त करने के लिए रफ ग्राइंडिंग, सेमी-फिनिशिंग ग्राइंडिंग, फिनिशिंग ग्राइंडिंग, स्पार्क-फ्री ग्राइंडिंग और धीमी बैकिंग सहित एक खंडित ग्राइंडिंग प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।