ทำไมต้องผอมบาง?

ในขั้นตอนกระบวนการแบ็คเอนด์เวเฟอร์ (เวเฟอร์ซิลิคอนที่มีวงจรอยู่ด้านหน้า) จะต้องทำให้บางที่ด้านหลังก่อนทำการหั่น เชื่อม และบรรจุภัณฑ์ในภายหลัง เพื่อลดความสูงในการติดตั้งบรรจุภัณฑ์ ลดปริมาตรของแพ็คเกจชิป ปรับปรุงประสิทธิภาพการแพร่กระจายความร้อนของชิป ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า คุณสมบัติทางกล และลดปริมาณของ หั่นลูกเต๋า การเจียรกลับมีข้อดีคือมีประสิทธิภาพสูงและมีต้นทุนต่ำ โดยได้เข้ามาแทนที่กระบวนการกัดแบบเปียกและการกัดด้วยไอออนแบบดั้งเดิม กลายเป็นเทคโนโลยีการทำให้ผอมบางด้านหลังที่สำคัญที่สุด

แผ่นเวเฟอร์ที่บางลง

ผอมได้อย่างไร?

กระบวนการหลักในการทำให้แผ่นเวเฟอร์บางลงในกระบวนการบรรจุภัณฑ์แบบดั้งเดิม

ขั้นตอนเฉพาะของเวเฟอร์การทำให้ผอมบางคือการยึดเวเฟอร์ที่จะแปรรูปกับฟิล์มที่ทำให้ผอมบางจากนั้นใช้สุญญากาศเพื่อดูดซับฟิล์มที่ทำให้ผอมบางและชิปที่อยู่บนโต๊ะเวเฟอร์เซรามิกที่มีรูพรุนปรับเส้นกึ่งกลางเรือวงกลมด้านในและด้านนอกของพื้นผิวการทำงานของ ล้อเจียรเพชรรูปถ้วยที่อยู่ตรงกลางของเวเฟอร์ซิลิคอน และเวเฟอร์ซิลิกอนและล้อเจียรจะหมุนรอบแกนตามลำดับเพื่อทำการเจียร การเจียรประกอบด้วยสามขั้นตอน: การเจียรหยาบ การเจียรละเอียด และการขัดเงา

แผ่นเวเฟอร์ที่ออกมาจากโรงงานผลิตแผ่นเวเฟอร์จะถูกบดกลับเพื่อทำให้แผ่นเวเฟอร์บางลงตามความหนาที่จำเป็นสำหรับบรรจุภัณฑ์ เมื่อเจียรแผ่นเวเฟอร์ จะต้องติดเทปที่ด้านหน้า (พื้นที่ใช้งาน) เพื่อป้องกันพื้นที่วงจร และด้านหลังจะกราวด์ในเวลาเดียวกัน หลังจากเจียรแล้ว ให้แกะเทปออกแล้ววัดความหนา
กระบวนการบดที่นำไปใช้กับการเตรียมแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนได้สำเร็จ ได้แก่ การบดแบบโต๊ะหมุนเวเฟอร์ซิลิคอนการเจียรแบบหมุน การเจียรแบบสองด้าน ฯลฯ ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดคุณภาพพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิกอนผลึกเดี่ยวที่มีการปรับปรุงเพิ่มเติม จึงมีการเสนอเทคโนโลยีการเจียรใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง เช่น การเจียร TAIKO การเจียรเชิงกลด้วยเคมี การเจียรขัด และการเจียรจานดาวเคราะห์

การบดโต๊ะหมุน:
การบดโต๊ะหมุน (การบดโต๊ะหมุน) เป็นกระบวนการบดขั้นต้นที่ใช้ในการเตรียมแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนและการทำให้ผอมบางด้านหลัง หลักการแสดงในรูปที่ 1 เวเฟอร์ซิลิคอนได้รับการแก้ไขบนถ้วยดูดของโต๊ะหมุน และหมุนแบบซิงโครนัสขับเคลื่อนด้วยโต๊ะหมุน เวเฟอร์ซิลิคอนเองไม่หมุนรอบแกนของมัน ล้อเจียรจะถูกป้อนตามแนวแกนขณะหมุนด้วยความเร็วสูง และเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อเจียรมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเวเฟอร์ซิลิคอน การเจียรแบบโต๊ะหมุนมีสองประเภท: การเจียรหน้าจ้วงและการเจียรแนวสัมผัส ในการเจียรแบบพุ่งหน้า ความกว้างของล้อเจียรจะมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเวเฟอร์ซิลิคอน และแกนของล้อเจียรจะป้อนอย่างต่อเนื่องตามทิศทางตามแนวแกนจนกระทั่งส่วนที่เกินได้รับการประมวลผล จากนั้นเวเฟอร์ซิลิกอนจะถูกหมุนภายใต้การขับเคลื่อนของโต๊ะหมุน ในการเจียรแบบสัมผัสหน้า ล้อเจียรจะป้อนไปตามทิศทางตามแนวแกน และเวเฟอร์ซิลิกอนจะถูกหมุนอย่างต่อเนื่องภายใต้ตัวขับเคลื่อนของจานหมุน และการเจียรจะเสร็จสิ้นโดยการป้อนแบบลูกสูบ (แบบลูกสูบ) หรือการป้อนแบบคืบ (แบบป้อนแบบคืบ)

รูปที่ 1 แผนผังของการบดตารางหมุน (สัมผัสสัมผัส) หลักการ

เมื่อเทียบกับวิธีการเจียร การเจียรแบบโต๊ะหมุนมีข้อดีคือมีอัตราการขจัดเศษสูง ความเสียหายที่พื้นผิวเล็กน้อย และระบบอัตโนมัติที่ง่ายดาย อย่างไรก็ตาม พื้นที่การเจียรตามจริง (การเจียรแบบแอคทีฟ) B และมุมตัดเข้า θ (มุมระหว่างวงกลมด้านนอกของล้อเจียรและวงกลมด้านนอกของเวเฟอร์ซิลิคอน) ในกระบวนการเจียรจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนตำแหน่งการตัด ของล้อเจียรส่งผลให้แรงเจียรไม่เสถียร ทำให้ยากต่อความแม่นยำของพื้นผิวในอุดมคติ (ค่า TTV สูง) และทำให้เกิดข้อบกพร่องได้ง่าย เช่น ขอบยุบและขอบยุบ เทคโนโลยีการเจียรแบบโต๊ะหมุนส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการประมวลผลเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่มีขนาดต่ำกว่า 200 มม. การเพิ่มขนาดของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวทำให้เกิดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับความแม่นยำของพื้นผิวและความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของโต๊ะทำงานอุปกรณ์ ดังนั้นการเจียรแบบโต๊ะหมุนจึงไม่เหมาะสำหรับการเจียรเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่มีขนาดเกิน 300 มม.
เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเจียร อุปกรณ์การเจียรวงสัมผัสระนาบเชิงพาณิชย์มักจะใช้โครงสร้างล้อเจียรแบบหลายชั้น ตัวอย่างเช่น มีการติดตั้งชุดล้อเจียรหยาบและชุดล้อเจียรละเอียดไว้ในอุปกรณ์ และโต๊ะหมุนจะหมุนวงกลมหนึ่งวงกลมเพื่อทำการเจียรหยาบและเจียรละเอียดตามลำดับ อุปกรณ์ประเภทนี้ ได้แก่ G-500DS ของบริษัท American GTI (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 อุปกรณ์บดโต๊ะหมุน G-500DS ของบริษัท GTI ในประเทศสหรัฐอเมริกา

การบดหมุนเวเฟอร์ซิลิคอน:
เพื่อตอบสนองความต้องการในการเตรียมเวเฟอร์ซิลิคอนขนาดใหญ่และการประมวลผลการทำให้ผอมบางด้านหลัง และได้รับความแม่นยำของพื้นผิวด้วยค่า TTV ที่ดี ในปี 1988 นักวิชาการชาวญี่ปุ่น มัตซุย เสนอวิธีการบดแบบหมุนด้วยเวเฟอร์ซิลิคอน (การป้อนเข้า) หลักการดังกล่าวแสดงอยู่ในรูปที่ 3 แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวและล้อเจียรเพชรรูปถ้วยที่ดูดซับอยู่บนโต๊ะทำงานจะหมุนไปรอบแกนตามลำดับ และล้อเจียรจะถูกป้อนอย่างต่อเนื่องตามทิศทางตามแนวแกนในเวลาเดียวกัน ในหมู่พวกเขา เส้นผ่านศูนย์กลางของล้อเจียรมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเวเฟอร์ซิลิคอนที่ผ่านการประมวลผล และเส้นรอบวงของมันผ่านศูนย์กลางของเวเฟอร์ซิลิคอน เพื่อลดแรงบดและลดความร้อนในการเจียร ถ้วยดูดสูญญากาศมักจะถูกตัดแต่งให้มีรูปร่างนูนหรือเว้า หรือมีการปรับมุมระหว่างแกนหมุนของล้อเจียรและแกนแกนของถ้วยดูดเพื่อให้แน่ใจว่าการเจียรแบบกึ่งสัมผัสระหว่าง ล้อเจียรและแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

รูปที่ 3 แผนผังของหลักการเจียรแบบหมุนเวเฟอร์ซิลิคอน

เมื่อเปรียบเทียบกับการเจียรแบบโต๊ะหมุน การเจียรแบบหมุนเวเฟอร์ซิลิคอนมีข้อดีดังต่อไปนี้: 1 การเจียรแบบเวเฟอร์เดี่ยวแบบครั้งเดียวสามารถประมวลผลเวเฟอร์ซิลิคอนขนาดใหญ่ที่มีขนาดมากกว่า 300 มม. 2 พื้นที่เจียรจริง B และมุมตัด θ คงที่ และแรงเจียรค่อนข้างคงที่ 3 ด้วยการปรับมุมเอียงระหว่างแกนล้อเจียรและแกนเวเฟอร์ซิลิคอน รูปร่างพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวสามารถควบคุมได้อย่างแข็งขันเพื่อให้ได้รูปร่างพื้นผิวที่แม่นยำยิ่งขึ้น นอกจากนี้ พื้นที่การเจียรและมุมตัด θ ของการเจียรแบบหมุนเวเฟอร์ซิลิคอนยังมีข้อดีของการเจียรขอบขนาดใหญ่ การตรวจจับและควบคุมความหนาและคุณภาพพื้นผิวออนไลน์ที่ง่ายดาย โครงสร้างอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด การเจียรแบบรวมหลายสถานีได้ง่าย และประสิทธิภาพการเจียรสูง
เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและตอบสนองความต้องการของสายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์บดเชิงพาณิชย์ที่ใช้หลักการของการบดแบบหมุนเวเฟอร์ซิลิคอนใช้โครงสร้างหลายสถานีหลายแกนหมุน ซึ่งสามารถทำการบดหยาบและการบดละเอียดในการขนถ่ายครั้งเดียว . เมื่อรวมกับสิ่งอำนวยความสะดวกเสริมอื่นๆ ทำให้สามารถทำการเจียรเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวแบบ "แห้งเข้า/แห้งออก" และ "คาสเซ็ตต์ถึงคาสเซ็ตต์" ได้โดยอัตโนมัติ

การบดสองด้าน:
เมื่อการเจียรแบบหมุนเวเฟอร์ซิลิคอนดำเนินการพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของเวเฟอร์ซิลิกอน จะต้องพลิกชิ้นงานและดำเนินการตามขั้นตอน ซึ่งจะจำกัดประสิทธิภาพ ในเวลาเดียวกัน การเจียรแบบหมุนของเวเฟอร์ซิลิคอนมีการคัดลอกข้อผิดพลาดของพื้นผิว (คัดลอก) และเครื่องหมายการเจียร (เครื่องหมายการเจียร) และเป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดข้อบกพร่องเช่นความคลื่นและความเรียวบนพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวหลังจากการตัดลวดแล้วเป็นไปไม่ได้ (เลื่อยหลายใบ) ดังแสดงในรูปที่ 4 เพื่อเอาชนะข้อบกพร่องข้างต้น เทคโนโลยีการบดสองด้าน (การบดสองด้าน) ปรากฏขึ้นในปี 1990 และหลักการของมันแสดงไว้ในรูปที่ 5 แคลมป์กระจายอย่างสมมาตรทั้งสองด้านแคลมป์ตัวเดียว คริสตัลซิลิคอนเวเฟอร์ในวงแหวนยึดและหมุนช้าๆโดยลูกกลิ้ง ล้อเจียรเพชรรูปถ้วยคู่หนึ่งตั้งอยู่ค่อนข้างทั้งสองด้านของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว ขับเคลื่อนด้วยแกนหมุนไฟฟ้าแบบลูกปืนลม พวกมันหมุนในทิศทางตรงกันข้ามและป้อนตามแนวแกนเพื่อให้เกิดการบดสองด้านของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว ดังที่เห็นได้จากรูปภาพ การเจียรแบบสองด้านสามารถขจัดความหยักและความเรียวบนพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวได้อย่างมีประสิทธิภาพหลังจากการตัดลวด ตามทิศทางการจัดเรียงของแกนล้อเจียร การเจียรสองด้านอาจเป็นแนวนอนและแนวตั้ง ในหมู่พวกเขาการเจียรสองด้านแนวนอนสามารถลดอิทธิพลของการเปลี่ยนรูปเวเฟอร์ซิลิคอนที่เกิดจากน้ำหนักที่ตายแล้วของเวเฟอร์ซิลิกอนที่มีต่อคุณภาพการเจียรได้อย่างมีประสิทธิภาพ และง่ายต่อการตรวจสอบให้แน่ใจว่าสภาพกระบวนการบดทั้งสองด้านของซิลิกอนผลึกเดี่ยว เวเฟอร์เหมือนกันและอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและเศษบดนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะอยู่บนพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว เป็นวิธีการเจียรที่ค่อนข้างเหมาะสม

รูปที่ 4 "ข้อผิดพลาดในการคัดลอก" และข้อบกพร่องด้านเครื่องหมายการสึกหรอในการเจียรแบบหมุนของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

รูปที่ 5 แผนผังหลักการบดสองด้าน

ตารางที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบระหว่างการเจียรและการเจียรสองด้านของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวสามประเภทข้างต้น การเจียรสองด้านส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการประมวลผลเวเฟอร์ซิลิคอนที่มีขนาดต่ำกว่า 200 มม. และมีผลผลิตเวเฟอร์สูง เนื่องจากการใช้ล้อเจียรแบบตายตัว การเจียรเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวจึงได้คุณภาพพื้นผิวที่สูงกว่าการเจียรแบบสองด้านมาก ดังนั้นทั้งการเจียรแบบหมุนเวเฟอร์ซิลิคอนและการเจียรสองด้านจึงสามารถตอบสนองความต้องการคุณภาพการประมวลผลของเวเฟอร์ซิลิคอนกระแสหลักขนาด 300 มม. และปัจจุบันเป็นวิธีการประมวลผลการทำให้เรียบที่สำคัญที่สุดในปัจจุบัน เมื่อเลือกวิธีการประมวลผลการทำให้แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนเรียบ จำเป็นต้องพิจารณาข้อกำหนดของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง คุณภาพพื้นผิว และเทคโนโลยีการประมวลผลเวเฟอร์ขัดเงาของเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวอย่างครอบคลุม การทำให้แผ่นเวเฟอร์บางลงด้านหลังสามารถเลือกวิธีการประมวลผลด้านเดียวเท่านั้น เช่น วิธีการบดแบบหมุนของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

นอกเหนือจากการเลือกวิธีการบดในการบดเวเฟอร์ซิลิคอนแล้ว ยังจำเป็นต้องกำหนดการเลือกพารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสม เช่น ความดันบวก ขนาดเกรนของล้อเจียร สารยึดเกาะของล้อเจียร ความเร็วของล้อเจียร ความเร็วของเวเฟอร์ซิลิกอน ความหนืดของของเหลวบด และ อัตราการไหล ฯลฯ และกำหนดเส้นทางกระบวนการที่เหมาะสม โดยปกติแล้ว กระบวนการเจียรแบบแบ่งส่วน ได้แก่ การเจียรหยาบ การเจียรกึ่งสำเร็จ การเจียรขั้นสุดท้าย การเจียรแบบไร้ประกายไฟ และการขัดหลังช้าๆ จะใช้เพื่อให้ได้เวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่มีประสิทธิภาพการประมวลผลสูง ความเรียบของพื้นผิวสูง และความเสียหายของพื้นผิวต่ำ

เทคโนโลยีการบดใหม่สามารถอ้างอิงถึงวรรณกรรม:

รูปที่ 5 แผนผังหลักการบดของ TAIKO