למה צריך דילול?

בשלב התהליך האחורי, הרָקִיק (פרוסות סיליקוןעם מעגלים בחזית) יש לדלל מאחור לפני החיתוך, הריתוך והאריזה הבאים כדי להפחית את גובה ההרכבה של החבילה, להפחית את נפח חבילת השבב, לשפר את יעילות הדיפוזיה התרמית של השבב, הביצועים החשמליים, המאפיינים המכניים והפחתת כמות קוביות. לטחינה לאחור יש את היתרונות של יעילות גבוהה ועלות נמוכה. זה החליף את תהליכי התחריט הרטוב וחריטת יונים המסורתיים והפך לטכנולוגיית דילול הגב החשובה ביותר.

הפרוסה הדלילה

איך לדלל?

תהליך עיקרי של דילול פרוסות בתהליך אריזה מסורתי

השלבים הספציפיים שלרָקִיקדילול הוא לחבר את הפרוסה לעיבוד לסרט הדליל, ולאחר מכן להשתמש בוואקום כדי לספוח את הסרט הדליל והשבב שעליו לשולחן פרוסות הקרמיקה הנקבוביות, להתאים את קווי מרכז הסירה המעגליים הפנימיים והחיצוניים של משטח העבודה של המכונה. גלגל שיוף יהלום בצורת כוס למרכז פרוסת הסיליקון, ופלסת הסיליקון וגלגל השחזה מסתובבים סביב הצירים המתאימים לצורך השחזה בחיתוך. השחזה כוללת שלושה שלבים: השחזה גסה, השחזה עדינה והברקה.

הפרוסה היוצאת ממפעל הפרוסים נטחנת בחזרה כדי לדלל את הפרוסה לעובי הנדרש לאריזה. כאשר טוחנים את הפרוסה, יש להדביק סרט על החזית (אזור פעיל) כדי להגן על אזור המעגל, והצד האחורי נטחן בו זמנית. לאחר הטחינה מסירים את הסרט ומודדים את העובי.
תהליכי הטחינה שיושמו בהצלחה להכנת פרוסות סיליקון כוללים טחינת שולחן סיבובית,פרוסות סיליקוןשחיקה סיבובית, שחיקה דו-צדדית וכו'. עם שיפור נוסף של דרישות איכות פני השטח של פרוסות סיליקון קריסטל יחיד, מוצעות כל הזמן טכנולוגיות שחיקה חדשות, כגון השחזה של TAIKO, השחזה כימית מכנית, השחזה בליטוש וטחינת דיסק פלנטרי.

טחינת שולחן סיבובית:
טחינת שולחן סיבובית (טחינת שולחן סיבובית) היא תהליך טחינה מוקדם המשמש בהכנת פרוסות סיליקון ודילול חזרה. העיקרון שלו מוצג באיור 1. פרוסות הסיליקון מקובעות על כוסות היניקה של השולחן המסתובב, ומסתובבות באופן סינכרוני מונע על ידי השולחן המסתובב. פרוסות הסיליקון עצמן אינן מסתובבות סביב צירן; גלגל השחזה מוזן בציר תוך כדי סיבוב במהירות גבוהה, וקוטר גלגל השחזה גדול מקוטר פרוסת הסיליקון. ישנם שני סוגים של טחינת שולחן סיבובית: טחינת צלילה פנים וטחינת פנים משיקית. בטחינת צלילה פנים, רוחב גלגל השחזה גדול מקוטר פרוסת הסיליקון, וציר גלגל השחזה ניזון ברציפות לאורך הכיוון הצירי שלו עד לעיבוד העודף, ואז פרוסת הסיליקון מסובבת מתחת לכונן של השולחן הסיבובי; בשחיקה משיקית, גלגל השחזה ניזון לאורך הכיוון הצירי שלו, ופלסת הסיליקון מסובבת ברציפות מתחת לכונן של הדיסק המסתובב, והשחזה הושלמה על ידי הזנה הדדית (הדדית) או הזנת זחילה (זחילה).

איור 1, דיאגרמה סכמטית של עקרון טחינת שולחן סיבובי (פנים משיקות).

בהשוואה לשיטת ההשחזה, לטחינת שולחן סיבובית יש את היתרונות של קצב הסרה גבוה, נזק משטח קטן ואוטומציה קלה. עם זאת, אזור השחזה בפועל (שחזה אקטיבי) B וזווית החיתוך θ (הזווית בין המעגל החיצוני של גלגל השחזה למעגל החיצוני של פרוסת הסיליקון) בתהליך הטחינה משתנים עם שינוי מיקום החיתוך של גלגל השחזה, וכתוצאה מכך כוח שחיקה לא יציב, המקשה על קבלת דיוק פני השטח האידיאלי (ערך TTV גבוה), וגורם בקלות לפגמים כגון קריסת קצוות וקריסת קצוות. טכנולוגיית טחינת השולחן הסיבובי משמשת בעיקר לעיבוד פרוסות סיליקון חד-גבישיות מתחת ל-200 מ"מ. הגידול בגודל של פרוסות סיליקון חד-גביש העלה דרישות גבוהות יותר לדיוק פני השטח ולדיוק התנועה של שולחן העבודה של הציוד, ולכן השחזה הסיבובית בשולחן אינה מתאימה לטחינת פרוסות סיליקון חד-גבישיות מעל 300 מ"מ.
על מנת לשפר את יעילות ההשחזה, ציוד גריסה משיק במישור מסחרי מאמץ בדרך כלל מבנה של גלגל שחיקה מרובה. לדוגמה, סט של גלגלי שחיקה גס ומערכת של גלגלי שחיקה עדינים מצוידים על הציוד, והשולחן הסיבובי מסתובב מעגל אחד כדי להשלים את השחזה והשחזה העדינה בתורו. סוג זה של ציוד כולל את ה-G-500DS של חברת GTI האמריקאית (איור 2).

איור 2, ציוד לטחינת שולחן סיבובי G-500DS של חברת GTI בארצות הברית

טחינת סיבוב פרוסות סיליקון:
על מנת לענות על הצרכים של הכנת פרוסות סיליקון בגודל גדול ועיבוד דילול גב, ולהשיג דיוק משטח עם ערך TTV טוב. בשנת 1988, המלומד היפני Matsui הציע שיטת טחינת סיבוב פרוסות סיליקון (טחינת האכלה). העיקרון שלו מוצג באיור 3. רקיקת הסיליקון בצורת גביש בודדת וגלגל השחזה של יהלום בצורת כוס שנספג על שולחן העבודה מסתובבים סביב הצירים שלהם, וגלגל השחזה מוזן ברציפות לאורך הכיוון הצירי באותו זמן. ביניהם, קוטר גלגל השחזה גדול מקוטר פרוסת הסיליקון המעובד, והיקפו עובר דרך מרכז פרוסת הסיליקון. על מנת להפחית את כוח הטחינה ולהפחית את חום הטחינה, כוס היניקה הוואקום נחתכת בדרך כלל לצורה קמורה או קעורה או שהזווית בין ציר גלגל השחזה לציר ציר כוס היניקה מותאמת כדי להבטיח שחיקה מגע למחצה בין גלגל השחזה ואת רקיקת הסיליקון.

איור 3, תרשים סכמטי של עקרון הטחינה הסיבובית של פרוסות סיליקון

בהשוואה לטחינת שולחן סיבובית, לטחינה סיבובית של פרוסות סיליקון יש את היתרונות הבאים: ① טחינה חד פעמית של פרוסות סיליקון יכולה לעבד פרוסות סיליקון בגודל גדול מעל 300 מ"מ; ② אזור ההשחזה בפועל B וזווית החיתוך θ קבועים, וכוח הטחינה יציב יחסית; ③ על ידי התאמת זווית הנטייה בין ציר גלגל ההשחזה לציר פרוסת הסיליקון, ניתן לשלוט באופן אקטיבי על צורת פני השטח של פרוסת הסיליקון הקריסטל היחיד כדי להשיג דיוק טוב יותר של צורת פני השטח. בנוסף, לאזור ההשחזה וזווית החיתוך θ של טחינה סיבובית של פרוסות סיליקון יש גם את היתרונות של טחינת שוליים גדולים, זיהוי קל של עובי מקוון ואיכות פני השטח, מבנה ציוד קומפקטי, טחינה קלה משולבת רב-תחנות ויעילות טחינה גבוהה.
על מנת לשפר את יעילות הייצור ולענות על הצרכים של קווי ייצור מוליכים למחצה, ציוד שחיקה מסחרי המבוסס על עיקרון השחזה הסיבובית של פרוסות סיליקון מאמץ מבנה רב-צירי רב תחנות, שיכול להשלים שחיקה גסה וטחינה עדינה בטעינה ופריקה אחת . בשילוב עם מתקני עזר אחרים, הוא יכול לממש את הטחינה האוטומטית המלאה של פרוסות סיליקון קריסטל יחיד "ייבוש/ייבוש" ו"קסטה לקסטה".

שחיקה דו צדדית:
כאשר השחזה הסיבובית של פרוסת הסיליקון מעבדת את המשטחים העליונים והתחתונים של פרוסת הסיליקון, יש להפוך את חומר העבודה ולבצע אותו בשלבים, מה שמגביל את היעילות. יחד עם זאת, לטחינה הסיבובית של פרוסות סיליקון יש העתקת שגיאות פני השטח (העתקה) וסימני שחיקה (סימן שחיקה), ואי אפשר להסיר ביעילות את הפגמים כגון גליות והתחדדות על פני השטח של פרוסת סיליקון קריסטל יחיד לאחר חיתוך חוט. (רב-מסור), כפי שמוצג באיור 4. כדי להתגבר על הפגמים הנ"ל, הופיעה טכנולוגיית השחזה דו-צדדית (שחזה כפולה) בשנות ה-90, והעיקרון שלה מוצג באיור 5. המהדקים המפוזרים באופן סימטרי משני הצדדים מהדקים את היחיד. פרוסות סיליקון קריסטל בטבעת החיזוק וסובבו באיטיות מונעות על ידי הרולר. זוג גלגלי שיוף יהלומים בצורת כוס ממוקמים יחסית משני הצדדים של פרוסת הסיליקון הקריסטל הבודד. מונעים על ידי הציר החשמלי נושא האוויר, הם מסתובבים בכיוונים מנוגדים וניזונים בציר כדי להשיג שחיקה דו-צדדית של פרוסת הסיליקון הגבישית הבודדת. כפי שניתן לראות מהאיור, שחיקה דו-צדדית יכולה להסיר ביעילות את הגליות וההתחדדות על פני השטח של רקיקת הסיליקון הגבישית לאחר חיתוך החוט. על פי כיוון הסידור של ציר גלגל השחזה, השחזה דו-צדדית יכולה להיות אופקית ואנכית. ביניהם, שחיקה דו-צדדית אופקית יכולה להפחית ביעילות את ההשפעה של עיוות פרוסות סיליקון הנגרם על ידי המשקל העצמי של פרוסות הסיליקון על איכות הטחינה, וקל להבטיח שתהליך הטחינה תנאים משני צידי הסיליקון הקריסטל החד. פרוסות זהות, ואת החלקיקים השוחקים ושבבי הטחינה לא קל להישאר על פני השטח של פרוסת הסיליקון הגבישית הבודדת. זוהי שיטת שחיקה אידיאלית יחסית.

איור 4, "העתקת שגיאה" ופגמים בסימן בלאי בטחינת סיבוב פרוסות סיליקון

איור 5, דיאגרמה סכמטית של עקרון השחזה הדו-צדדי

טבלה 1 מציגה את ההשוואה בין טחינה וטחינה דו-צדדית של שלושת הסוגים לעיל של פרוסות סיליקון גביש יחיד. שחיקה דו-צדדית משמשת בעיקר לעיבוד פרוסות סיליקון מתחת ל-200 מ"מ, ויש לה תפוקת רקיק גבוהה. בשל השימוש בגלגלי שחיקה שוחקים קבועים, השחזה של פרוסות סיליקון חד-גבישיות יכולה להשיג איכות פני שטח גבוהה בהרבה מזו של השחזה דו-צדדית. לכן, גם השחזה הסיבובית של פרוסות סיליקון וגם השחזה הדו-צדדית יכולות לעמוד בדרישות איכות העיבוד של פרוסות סיליקון 300 מ"מ המיינסטרים, והן כיום שיטות עיבוד הרידוד החשובות ביותר. בעת בחירת שיטת עיבוד רידוד פרוסות סיליקון, יש צורך לשקול באופן מקיף את הדרישות של גודל הקוטר, איכות פני השטח וטכנולוגיית עיבוד פרוסות ליטוש של פרוסות הסיליקון חד-גבישיות. הדילול האחורי של הפרוסה יכול לבחור רק בשיטת עיבוד חד-צדדית, כגון שיטת השחזה הסיבובית של פרוסות סיליקון.

בנוסף לבחירת שיטת הטחינה בטחינת פרוסות סיליקון, יש צורך גם לקבוע את הבחירה של פרמטרי תהליך סבירים כגון לחץ חיובי, גודל גרגירי גלגל השחזה, קלסר גלגל השחזה, מהירות גלגל השחזה, מהירות פרוסות סיליקון, צמיגות נוזל הטחינה ו קצב זרימה וכו', ולקבוע מסלול תהליך סביר. בדרך כלל, נעשה שימוש בתהליך שחיקה מפולח הכולל שחיקה גסה, השחזה בגימור למחצה, השחזה בגימור, השחזה ללא ניצוצות וגיבוי איטי, כדי להשיג פרוסות סיליקון קריסטל יחיד עם יעילות עיבוד גבוהה, שטוחות משטח גבוהה ונזקים משטחים נמוכים.

טכנולוגיית שחיקה חדשה יכולה להתייחס לספרות:

איור 5, תרשים סכמטי של עקרון השחזה של TAIKO

איור 6, דיאגרמה סכמטית של עקרון טחינת הדיסק הפלנטרי

טכנולוגיית דילול טחינת ופל דק במיוחד:
ישנן טכנולוגיית דילול טחינת מנשא פרוסות וטכנולוגיית טחינת קצה (איור 5).