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半导体用多孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘厂家

发布日期:2022-03-20 20:34   来源:未知   阅读:

  西安中威新材料(ZHWE)生产的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘是一种经过高温烧结的陶瓷材料,多孔质陶瓷、微孔质陶瓷成形体(素坯)是由陶瓷粉体聚合而成的多孔体,气孔率一般为35-60%。在高温条件下(熔点的0.5-0.7),由于物质迁移,素坯体积收缩,气孔排除,形成致密的多晶陶瓷体——烧结烧结伴随气孔形状变化、气孔率下降、密度提高(致密陶瓷相对密度98%)、晶粒长大。

  在过去三十年期间,切片(dicing)系统与孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘(blade)已经不断地改进以对付工艺的挑战和接纳不同类型基板的要求。最新的、对生产率造成最大影响的设备进展包括:采用两个切割(two cuts)同时进行的、将超程(overtravel)减到最小的双轴(dual-spindle)切片系统,代表性的有日本东精精密的AD3000T和AD2000T;自动心轴扭力监测和自动冷却剂流量调节能力。重大的切片孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘进步包括一些孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘,它们用于很窄条和/或较高芯片尺寸的晶圆、以铜金属化的晶圆、非常薄的晶圆、和在切片之后要求表面抛光的元件用的晶圆。许多今天要求高的应用都要求设备能力和孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘特性两方面都最优化的工艺,以尽可能最低的成本提供尽可能高的效率。

  最近,日本东精精密又向市场推出了非接触式的激光切割设备ML200和ML300型切片机制(The Dicing Mechanism) 硅晶圆切片工艺是在“后端”装配工艺中的第一步。该工艺将晶圆分成单个的芯片,用于随后的芯片接合(die bonding)、引线接合(wire bonding)和测试工序。一个转动的研磨盘(孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘)完成切片(dicing)。一根心轴以高速,30,000~60,000rpm (83~175m/sec的线性速度)转动孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘。

  该多孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘由碳化硅或者氧化铝多孔陶瓷制成。在芯片的分割期间,多孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘碾碎基础材料(晶圆),同时去掉所产生的碎片。材料的去掉沿着晶方(dice)的有源区域之间的专用切割线(迹道)发生的。冷却剂(通常是去离子水)指到切割缝内,改善切割品质,和通过帮助去掉碎片而延长孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命。每条迹道(street)的宽度(切口)与孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的厚度成比例。关键工艺参数硅圆片切割应用的目的是将产量和合格率最大,同时资产拥有的成本最小。可是,挑战是增加的产量经常减少合格率,反之亦然。晶圆基板进给到切割孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的速度决定产出。随着进给速度增加,切割品质变得更加难以维持在可接受的工艺窗口内。进给速度也影响孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命。在许多晶圆的切割期间经常遇到的较窄迹道(street)宽度,要求将每一次切割放在迹道中心几微米范围内的能力。这就要求使用具有高分度轴精度、高光学放大和先进对准运算的设备。当用窄迹道切割晶圆时的一个常见的推荐是,选择尽可能最薄的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘。

  其寿命期望和工艺稳定性都比较厚的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘差。对于50~76µm迹道的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘推荐厚度应该是20~30µm。碎片(Chipping) 顶面碎片(TSC, top-side chipping),它发生晶圆的顶面,变成一个合格率问题,当切片接近芯片的有源区域时,主要依靠孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘磨砂粒度、冷却剂流量和进给速度(图1a)。背面碎片(BSC, back-side chipping)发生在晶圆的底面,当大的、不规则微小裂纹从切割的底面扩散开并汇合到一起的时候(图1b)。当这些微小裂纹足够长而引起不可接受的大颗粒从切口除掉的时候,BSC变成一个合格率问题。通常,切割的硅晶圆的质量标准是:如果背面碎片的尺寸在10µm以下,忽略不计。另一方面,当尺寸大于25µm时,可以看作是潜在的受损。可是,50µm的平均大小可以接受,示晶圆的厚度而定。现在可用来控制背面碎片的工具和技术是孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的优化,接着工艺参数的优化。孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘优化(Blade Optimization) 为了接收今天新的切片挑战,切片系统与孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘之间的协作是必要的。

  对于高端(high-end)应用特别如此。孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘在工艺优化中起主要的作用。为了接纳所有来自于迅速的技术发展的新的切片要求,今天可以买到各种各样的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘。这使得为正确的工艺选择正确的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘成为一个比以前更加复杂的任务。 除了尺寸,三个关键参数决定孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘特性:金刚石(磨料)尺寸、金刚石含量和粘结剂的类型。结合物是各种金属和/或其中分布有金刚石磨料的基体。这些元素的结合效果决定孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的寿命和切削质量(TSC与BSC)。改变任何一个这些参数都将直接影响孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘特性与性能。为一个给定的切片工艺选择最佳的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘可能要求在孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命与切削质量之间作出平衡。 其它因素,诸如进给率和心轴速度,也可能影响孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘选择。切割参数对材料清除率有直接关系,它反过来影响孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的性能和工艺效率。对于一个工艺为了优化孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘,设计试验方法(DOE, designed experiment)可减少所需试验的次数,并提供孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘特性与工艺参数的结合效果。另外,设计试验方法(DOE)的统计分析使得可以对有用信息的推断,以建议达到甚至更高产出和/或更低资产拥有成本的进一步工艺优化。 图二显示在以30,000rpm心轴速度进行的硅晶圆切片期间,进给率、孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘磨料尺寸和孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命的结合效果。图三详细显示相应得切削品质。正如所料,在某个工艺窗口之内,随着磨料尺寸的增加,孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命增加(或磨损率下降),而切削品质(在这种情况中TSC) 下降。越细的磨料尺寸提供在以适当的进给率时更高的顶面切削质量,虽然孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命减少很多。如所提及的,增加产出是在晶圆切片中的减少成本的主要问题。更高的进给率和/或心轴速度是最常考虑到的影响参数。可是,取决于三个关键的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘参数、晶圆的特性和厚度、和在迹道中的金属化程度,在一套工艺条件下的“完美孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘”可能在条件改变时不适合。 如图二和三所示,随着进给速率的增加,孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命和切削质量两者都会变化,不管磨料尺寸如何。当优化一个工艺时,重要的是并行地考虑各种主要工艺和孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的参数,以使产出达到最大,同时保持足够的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命和可接受的切削质量。在选择孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘类型来最大减少资产拥有成本的时候,可能要求一个折中。 与那些可能常见的东西相反,较慢的进给速度不总是保证更好的切削品质。差劣的切削品质可能在太慢的进给率时产生,由于产生更高的热量(图三)。达到可接受的切削品质的最小进给速度应是指对于一个给定的切片应用。这是一个可应用于各种晶圆切片的一般结论。当使用很慢的进给速度时,在切片铜(Cu)晶圆时可观察到较高的BSC1。当以很慢的转速切片时观察到相同的效果。 三个关键的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘元素(金刚石尺寸、浓度和结合物硬度)的相对重要性取决于孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘磨料尺寸和工艺参数。为了给一个特定应用选择最适合的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘,对这些关系的理解是必要的。 图四是对由于或者孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘金刚石浓度增加或者粘合物硬度增加而使孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘磨损百分率下降的一个DOE评估。一般来说,粘结硬度对孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命的影响对于较细金刚砂更为显著。随着磨料尺寸增加,粘结硬度的影响变得越来越不重要。可是,对于所有磨料尺寸,金刚石浓度的影响似乎比粘结硬度更为重要。取决于磨料尺寸变化的程度,其对孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘寿命的影响可能是所有三个孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘参数中最重要的。 作为一般规则,较细金刚砂的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘对孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘和/或工艺参数变化更加敏感。当BSC需要改进时,较软的粘结和/或较低的金刚砂浓度经常是必须的。或者粘结硬度或者金刚砂浓度的改变可降低孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的寿命。

  为了选择一个孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘,重要的还要理解孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的外表硬度的影响(经常叫做基体硬度)。这是孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的硬度的抽象测量,它反映在切割晶圆时孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的“感觉”方式。基体硬度通过金刚砂磨料尺寸、浓度和粘结硬度的结合影响来决定。通常,较细的磨料尺寸、较高的金刚砂浓度和较硬的粘合物将得到增加的基体硬度。 通常建议,与其它考虑因素一起,较硬的材料要求较软的(基体)孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘来切片,反之亦然。例如,砷化镓(GaAs)晶圆一般要求较细的金刚砂尺寸(较硬的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘),而钽酸锂(LiTaO3)晶圆最适合于较粗的金刚砂尺寸和较低的金刚石浓度(较软的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘)。随着非硅(non-Si)材料使用的进步,将达到对这些类型的先进晶圆切片应用的更深理解。 孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘负载监测(Blade Load Monitering) 在切片或任何其它磨削过程中,在不超出可接受的切削质量参数时,新一代的切片系统可以自动监测施加在孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘上的负载,或扭矩。对于每一套工艺参数,都有一个切片质量下降和BSC出现的极限扭矩值。切削质量与孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘基板相互作用力的相互关系,和其变量的测量使得可以决定工艺偏差和损伤的形成。工艺参数可以实时调整,使得不超过扭矩极限和获得最大的进给速度。 切片工序的关键部分是切割孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的修整(dressing)。在非监测的切片系统中,修整工序是通过一套反复试验来建立的。

  在孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘负载受监测的系统中,修整的终点是通过测量的力量数据来发现的,它建立最佳的修整程序。这个方法有两个优点:不需要限时来保证最佳的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘性能,和没有合格率损失,该损失是由于用部分修整的孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘切片所造成的质量差。 冷却剂流量稳定(Coolant Flow Stabilization) 以稳定的扭矩运转的系统要求进给率、心轴速度和冷却剂流量的稳定。冷却剂在孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘上施加阻力,它造成扭力。最新一代的切片系统通过控制冷却剂流量来保持稳定的流速和阻力,从而保持冷却剂扭矩影响稳定。 当切片机有稳定的冷却剂流量和所有其它参数都受控制时,维持一个稳定的扭矩。如果记录,从稳定扭矩的任何偏离都是由于不受控的因素。这些包括由于喷嘴堵塞的冷却剂流量变化、喷嘴调整的变化、晶圆对孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘的变化、孔陶瓷吸盘、微孔陶瓷吸盘情况和操作员错误。