החלקה של וויפרים לרכיבים חצי מוליכים: גלגלים דיאמונטיים על-עדינים לחלקות ברמה מיקרונית

הניצולת הכוללת והביצועים של רכיבי חצי מוליכים תלויים ישירות באיכות פני השטח של החצי מוליך. גודל המבנה קטן, ולכן יש צורך במשטח וויפר חלק יותר ויותר, ללא נזק פיזי בפני השטח של היסוד. גלגלים דיאמונטיים על-עדינים הם אחת מהשדרוגים החדשניים שמשפיעים על דקיקת ווהיפרים וחלקתם של סרטים דקים; הם מספקים חלקות ברמה מיקרונית, תוך גרימת נזק זעיר מאוד למבנה מתחת לפני השטח של הווייפר.

למה גלגלים דיאמונטיים על-עדינים הכרחיים להחלקה של וויפרים

תהליך קילוף מסורתי יכול ליצור שריטות עמוקות ופגיעות תת-שטחיות שיכולות להיות עמוקות, ודורשות פוליש כבד. הפגיעות הללו עשויות להוות בעיה חמורה בחומרים חצי מוליכים שbrittle וקשיחים, כגון סיליקון קרביד (SiC) וניטריד גליום (GaN), אשר אינם ברירות טובות לקיצור עובי באמצעות קילוף ופוליש, מאחר שהם נוטים לשבור, לרסק ולתפוצץ בקלות עם מכונות סטנדרטיות אלו.

כדי להתגבר על אתגר זה, גלגלים דיאמונטיים אולטרה-דקיקים משתמשים בגודל גרגרי דיאמונט עדין ביותר, בדרך כלל מסנן #3000 עד #8000 או גבוה יותר, כדי ליצור משטחים חלקים הדורשים פוליש מינימלי יחסית. גלגלים אלו משתמשים במערכת צירוף זכוכית מתקדמת באיכות גבוהה, המספקת יציבות ממדית גבוהה ויכולת העברת חום מעולה, מה שמבטיח ביצועים יציבים לאורך מחזורי ייצור ארוכים. הוכח כי גלגלים מסוג זה מסוגלים להשיג רמת קשח של פחות מ-5 ננומטר Ra (בקרוב למשטח מפולש), מה שנחשב אפשרי למחקרים.

התקדמות בטכנולוגיית הדיאמונט לפוליש ברמה של מראה

הדגמים החדשים ביותר של טכניקת הסחיפה ביהלום הרחיבו את גבולי טכנולוגיית המרתחה של וויפרים. חומרי הסחיפה הפורמיים והמאוגלמריים שמבוססים על יהלום מספקים ביצועי חיתוך משופרים וכוח סחיפה נמוך יותר. הגרגירים על פני גלגל הסחיפה היבש יכולים להשיג סחיפה רציפה בתהליך על ידי החלפת הגרגרים המסוימים בגרגרים שעברו טיפול מיוחד, מה שמאפשר לשמור על עקביות באורך החיים ובחדות הגלגל, ולפתור באופן יעיל את הבעיה של הצורך להחליף את גלגל הסחיפה לעיתים תכופות במהלך הרצות ייצור ארוכות.

גלגלים לקליפת אולטרה-פוליגרינד של דיסקו מהווים דוגמה טובה להתפתחויות אלו: הגלגלים הללו עשויים מחומרים מגררים דיאמונטיים על-עדינים שנותנים חוזק גבוה יותר לדיאס ומאפשרים תכונות של קולט (גטרינג) הנדרשות בתהליך הדקיקות של מכשירי חצי מוליכים. עבור דקיקות וויפרס, האזור המושפע שנוצר על ידי גלגלים אלו הוא דק מאוד, ובמקביל קל להפעילם, קל לנהל אותם ובעלי השפעה סביבתית נמוכה יותר.

בחירת הקשר: הקשרים הקירמיים לביצועים עליונים

כדי להשיג חלקות ברמת מיקרון של הווייפר, יש לקחת בחשבון את מערכת הקשר. בפעולת הקליפה של וויפרס, נעשה שימוש בקשרים מתכתיים ובקשרים רזיניים, אך קיימים חסרונות מגוונים. בנוסף לחוזק הגבוה שלהם, הקשרים המתכתיים אינם מתחדשים באופן עצמאי בקלות, ולכן הם פחות מתאימים לסיום עדין. הקשרים הרזיניים אינם עמידים בחום במיוחד, ויישרפו או יתפרקו בטמפרטורות גבוהות.

קשרים זכוכיתיים (קרמיים) הפכו לחומר המועדף ביותר לגלגלי דקיקה אולטרה-מדויקת של וויפרים, בזכות חוזקם, פרומנות שניתנת להתאמה, והיכולת הטובה שלהם להתחבר עם יהלום. התכונות הללו מאפשרות ייצור של גלגלים שניתן להתאים לפרומנות הדרושה כדי לאפשר משלוח אופטימלי של חומר פוליש, וכן הסרה אופטימלית של הגרגרים – מה שחיוני למניעת נזק תרמי בחלקה במהלך הפוליש.

אינטגרציה עם ציוד טחינה מתקדם

למיצוי הביצועים המיטבי, גלגלים יהלומיים אולטרה-דקיקים חייבים להיות ניתנים לאינטגרציה עם ציוד טחינה מתקדם שמאפשר שליטה בתנאי הטחינה. מכונות דקיקה של וויפרים של היום מצוידות בתוכנה שמקבלת משוב מכוחות הטחינה או מהזרם החשמלי של המנוע, ומנוהלת את תנועת הגלגל כדי להבטיח שהאיכות המשטחית תישמר.

מערכות ביצוע גבוה משתמשות בשילוב של תנועת גלגלים קדימה ואחורה לשני מטרות: הסרת חומר וסיום שטח, ובכך מבטלות את הצורך בתהליך נוסף. הוכח כי הן יוצרות משטחים בעלי רעידה נמוכה יותר (Ra), פחות מ-60 ננומטר, ובלי צורך בשלבים נוספים של פולישינג. יצרנים יכולים לצמצם את שטח הייצור ואת עלות החומרים הנצרכים, ולשמור על סטנדרטים גבוהים באמצעות מכונת גרינדר עם ציר יחיד ותוכנת בקרה متخصصة.

מסקנות

גלגלים קצוצים דיאמונטיים סופר-דקים הם בהחלט צעד קדימה משמעותי בעיבוד וויפרים של חצי מוליכים, ומאפשרים לייצר שטח חלק ברמה מיקרונית מבלי לפגוע בויפרים. הבנה מעמיקה בטכנולוגיית החומר הקוצץ, אופטימיזציה של מערכת הקשר והשלבה עם ציוד קציצה מדויק תרמה לייצרני חצי מוליכים לשמור על הקצב מול הדרישות המאתגרות ביותר בייצור חצי מוליכים של ימינו. טווח הגלגלים הקצוצים הדיאמונטיים התעשייתיים של REZZ מספק פתרונות קציצה מותאמים אישית ליישומי פולישה של וויפרים של חצי מוליכים. התקשרו אלינו וספרו לנו מה אתם צריכים לעבד על הווייפר.