В современных микроэлектронных изделиях и технологиях их производства, в частности при производстве смарт-карт, при монтаже пластины на пластину или кристалла на кристалл, используются особо тонкие пластины, толщина которых не превышает 100 мкм (Рис.1 Ультратонкая пластина). Получение пластин такой толщины обычно сопровождается большим процентом дефектов. С целью снижения стоимости производства, улучшения качества кристалла и пластины компания Accretech, Япония (мировой лидер в производстве оборудования для зондового контроля пластин, дисковой резки и шлифовки пластин) разработала новую технология утонения пластин, сочетающую в себе шлифовку и полировку пластины. При этом пластина все время остается на одном и том же рабочем столике (держателе), что значительно снижает риск ее повреждения.
Изначально для обработки обратной стороны кремниевых пластин использовалась шлифовка с помощью абразивных материалов. Но уже со второй половины 1970-х появились тенденции уменьшения толщины пластины, а методы шлифования, соответственно, были вынуждены меняться.
В существующих на сегодня методах утонения применяются грубое и тонкое шлифование, а также травление (сухое или мокрое) с целью получения гладкой поверхности. Одним из недостатков тонких пластин является их хрупкость при изгибе и, как следствие, излом.
Рис.1 Ультратонкая пластина
После абразивной обработки (шлифовки) пластины на ее поверхности остаются микроповреждения (микротрещины) (Рис.2 Поперечное сечение отшлифованной пластины). Уровень шершавости и величина повреждения напрямую зависят от величины зерна алмаза, поэтому после шлифовки алмазом, размером 4-8 мкм, толщина поврежденного слоя 2-3 мкм. Конечно, такая толщина кажется ничтожной, по сравнению с общей толщиной пластины, но именно такие повреждения становятся причиной изгиба, появления трещин и разлома пластины.
В рельефном слое, созданном в результате шлифовки, в бугорках и трещинах оседает пыль. Микротрещинки проникают глубже, в приповерхностный слой. Это значит, что для обеспечения ровной пластины придется снять еще некоторый слой пластины (≈1 мкм), в особых же случаях может потребоваться удаление каждой трещины.
Рис.2 Поперечное сечение отшлифованной пластины
I Зона неупругой деформации (“сетка дислокаций”).
II Микротрещины.
III Дорожка после шлифовки.
IV Рельефный слой (0,5-1,0 мкм).
V Приповерхностный слой (1,0-2,0 мкм).
VI Основной материал.
Рис. 3 Утонение методом кислотного травления
I Установка шлифовки обратной стороны.
I.I Грубая шлифовка.
I.II Тонкая шлифовка.
II Установка травления (HF/HNO₃/H₂SiO4)
III Критический момент для пластины создаётся при её переносе.
IV Минимальная толщина пластины 120-150 мкм.
Новая технология производства ультратонких пластин совсем недавно была представлена рынку, технология осуществляется на оборудовании компании Accretech. Технология подразумевает под собой тонкую полировку для удаления микроповреждений без применения химических реагентов.
Процесс полировки в принципе подобен используемым в настоящее время методам шлифовки. Полирующее вещество подается на вращающийся диск с прикрепленными к нему мягкими площадками, диск прижимается к полируемой пластине, удерживаемой на держателе. Этот метод объединяет в себе химический и механический процессы, проходящие на уровне молекул и атомов. В качестве полировального раствора используется коллоидный раствор оксида кремния в гидроксиде аммония (NH4OH), который обычно смешивается с деионизированной водой в соотношении 1:20. Размер частиц обычно не превышает 100 нм.
Цель полирования кремниевой пластины – добиться абсолютно гладкой поверхности. После процесса полирования на поверхности не должно оставаться никаких загрязнений или трещин, что и показывает проверка электронным микроскопом (Рис.4 Поперечное сечение отполированной пластины после снятия 2 мкм). Это означает, что процесс полировки в своей основе отличается от процесса шлифовки, после него не образуются хрупкие поверхности, следовательно, его можно считать безопасным способом.
Рис.4 Поперечное сечение отполированной пластины после снятия 2 мкм
Оборудование компании Accretech позволяет выполнять полировку ультратонких пластин, при этом оборудование компании позволяет выполнять несколько процессов на одной установке – грубая шлифовка, тонкая шлифовка, полировка и очистка пластины, при этом пластина на протяжении всего процесса остается на одном держателе. Благодаря этому снижается риск поломки пластин, а толщина пластин может доходить до 30 мкм и менее.
Рис. 5 Установка PG200
Установка модели PG200 позволяет выполнять шлифовку и полировку пластин, сочетая два процесса в одной установке (Рис. 5 Установка PG200). Основой системы является вращающийся столик с 4 держателями. По завершении одного из этапов столик поворачивается на 90 градусов, тем самым перенося пластину на следующий этап. Последовательность этапов следующая: столик загрузки/разгрузки, этап грубой шлифовки, этап тонкой шлифовки, этап полировки, столик загрузки/разгрузки. В течение всего процесса ведется мониторинг пластины, чтобы обеспечить требуемую толщину и однородность, кроме этого отслеживаются все остальные параметры, а система регулирует температуру и движение диска.
Система PG200 выгодно отличается малой занимаемой площадью. Еще одним преимуществом машины является тот факт, что в ней не используются опасные химические реагенты, т.е. система не несет никакой опасности для окружающей среды.
Получите подробную информацию о технических характеристиках, ценах и условиях поставки оборудования, направив официальный запрос с сайта.