Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 46
Текст из файла (страница 46)
2. Перечислите основные функциональные узлы установок ионной лито. графин, опишите принципы действия ионных источников н пенно-онтических систем. 3. Объясните принцип действия и схемы построения установок для реитгенолитографии с использованием неподвижных анодов, синхротронных источников рентгеновского излучения Ч а сть 4 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ И ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРОИЗВОДСТВА ИС Глава 9 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИН И СБОРКИ ИС 9.1.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИН НА КРИСТАЛЛЫ Наиболее распространенными промышленными способами разделения пластин на кристаллы являются скрайбирование пластин с последующей ломкой их, а также резка диском с наружной режущей кромкой. Оборудование для разделения пластин скрайбированием.
Скрайбирование заключается в нанесении на поверхность полупроводниковой пластины системы взаимно перпендикулярных рисок. Вдоль рисок формируются зоны концентрации напряжений, поэтому приложение изгибающих усилий приводит к разлому пластины вдоль рисок на отдельные кристаллы. В качестве ин. струмента для нанесения рисок используются алмазные резцы, лазерный луч. Установка «Алмаз-М» (рис. 9.1) предназначена для скрайбирования полупроводниковых пластин алмазными резцами, которые закрепляются в резцовой головке 3. Пластина крепится вакуумом на предметном столике 4, соединенном с приводом шаговых перемещений. Настройка шага скрайбирования и ориентация пластины проводятся с помощью проектора 1.
Проектор совместно с кожухом 2 закреплен на стойках, вмонтированных в основание б. На лицевой стороне основания расположен пульт управления 5. Основные технические данные полуавтомата «Алмаз-М»: Неперпеидикулярность нанесения рисок скрайбирования иа длине 80 мм, не более........ 0,006 мм Наибольшая погрешность шага скрайбироваиия на длине 80 мм, не более.......... 0,1 мм Скорость подачи........... 4 мм/с Пределы плавной регулировки скорости перемещения резцовой головки . . . .
. . . . . . . 20...75 ммус Усилие нагрузки резца . . . . . . . . . 0,1...2,5 Н Кроме механического скрайбирования алмазным резцом используется также скрайбирование полупроводниковых пластин лучом лазера. Этот метод позволяет уменьшить число микротрещин и сколов на рабочей поверхности, может использоваться для скрайбирования пластин с любыми покрытиями, обеспечивает не только надрезание пластин на различную глубину, но и их сквозное разделение. В современных установках лазерного скрайбирования используются твердотельные лазеры на алюмоиттриевом гранате 1см. 9 5.4). Основные параметры установки лазерного скрайбнрования приведены в табл.
9.1. К недостаткам лазерного скрай- Г бирования относится сложность и высокая стоимость оборудования, необходимость защиты рабочей поверхности от микрочцстиц, разлетаюшихся из зовы расплава прн 0 лазерном воздействии. Для разделения сгйрайбирован- Ге! ных пластин на кристаллы исполь- Ге зуются механические устройства с валиком, гибкой лентой или сферической опорой. Установка разделения пластин аЛМаЗНЫМИ КруГаМИ. МЕтсд раэдс- рис 9!.
установка скрайбирования н алмазными отрезны- пластин «Алмаз-М» ленни пласти Таблица 9.1 Зона термического ноздейстаня прн скрайбироиаиин н сквозном разделении, мки Скорость скрайбн. розання н скво». ного разделения, киГс Частота сиедозаиия иипульсоз. кгц Ширина и глу- бина риски, ики Днзиегр пятна, ики 50...75 5...10 50...75 До 120 1...10 223 222 Максимальный код подачи предметного Интервал скрайбирования Шаг скрайбироваиия: двумя резцами с интервалом: 001 мм 002 мм одним резцом с интервалом 0,04 мм .
Погрешность скрайбироваиия по шагу столика ., 85 мм 20...100 мм 0,01...0,99 мм 0,02...19,98 мм 0,04 39,96 ми 0,005 мм и1 Гв 4 в и Г2 Гу А-А и и е г7 224 ми кругами имеет ряд преимуществ по сравнению со скрайбированием. Он позволяет разрезать пластины с многослойными покрытиями и получать кристаллы больших размеров с высокой точностью, минимальным количеством сколов и ровными, перпендикулярнымн торцами, облегчающими автоматическую сборку. С помощью отрезных кругов можно разделять пластины из материалов, не поддающихся скрайбированию, например из сапфира, а также пластины больших размеров и соотвественно большой (до 0,8 ... 1 мм) толщины.
На рис. 9.2,а показаны компоновка и основные узлы установки резки алмазными кругами модели 04ПП100М. Установка содержит корпус 1, шпиндельный узел 2, каретки продольной 8 и поперечной 3 подач, вакуумный стол 7 с насадкой 6, узел совмещения 4 и систему 5 подачи смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ). На валу 14 шпинделя 9 (рис. 9.2,б) закреплен алмазный круг 15, Шпиндель 9 закреплен на каретке поперечной подачи 3, связанной с электродвигателем через ходовой винт 12 и гайку 10. Каретка перемещается по цилиндрическим направляющим 16.
Для уменьшения трения в направляющих во втулках 17 каретки выполнены каналы, по которым в зазор между втулками и направляющими подается сжатый воздух. Он не только создает между ними воздушную прослойку, но и препятствует попаданию в направляющие продуктов резания. Каретки продольных перемещений 8 (рис. 9.2,а) имеют аналогичные направляю|цие. Перемещения кареток осуществляются приводами от щаговых электродвигателей, что обеспечивает широкий диапазон изменения подачи. Движение каретке продольной подачи передается от электродвигателя эластичным зубчатым ремнем. Для повышения точности размеров получаемых кристаллов в установке применен узел коррекции поперечного перемещения шпинделя (рис.
9.2,в). Узел включает коррекционную линейку 11 (рис. 9.2,б), Г-образный и прямой рычаги 18 и 21, на концах которых закреплены ролики 19, 20, притянутые к линейке пружиной 22. В случае, если систематическая ошибка ходового винта 12 превышает допустимое значение, линейку 11 поворачивают вокруг оси 13 (рис. 9.2,б), создавая необходимый доворот гайке 10 по отношению к винту 12. Перед началом работы узел совмещения 4 (рис. 9.2,а) настраивают относительно линии отрезки, для чего на вакуумном столике 7 закрепляют пробную пластину и нарезают ее. Затем визир- Рис.
9.2. Установка резки алмазными кругами: е — общин ннд; б — каретка поперечноа подечн; н — узел корренпни; г — столик длн креп- лении пластины 15 †6! 225 4 Ф-А ную линию оптического устройства совмещают с линией отрезки. В дальнейшем визирнаялннияслужит базой при ориентации рабочих пластин.
Рабочую пла- 4 стину 23 1рис. 9.2,г) закрепляют совместно с металли- Г ческим кольцом 25 на адгезионной пленке 24 и устанавливают на вакуумном столике. При этом металлическое кольцо притягивается к постоянным магнитам 26, встроенным в основание столика, и пленка облегает конус столика. В результате алмазный круг при надрезании пластин не касается пленки и кольца.
01 7 8 После установки глубины реза и величины шага Рис. 9.3. Узел креялеиия алмазного в автоматическом режиме круга: производится резка пластиа — схема подачи СОЯО б — оправка для закрепления алмазного круга ны в одном направлении. Затем стол с пластиной поворачивают на 90', ориентируют пластину по визирной линии и производят резку в перпендикулярном направлении.
Узел крепления алмазного круга и подачи СОЖ в зону резания показан на рис. 9.3,а. Через окно 5 в корпус 3 подается деионизованная вода. Она захватывается периферийной поверхностью оправки 2 с кругом 1 и разгоняется по подводному каналу 4. Поток воды постепенно обжимается спиральной поверхностью канала, и скорость его возрастает. При выходе из окна 6 поток имеет скорость, близкую к линейной скорости круга.
В зоне карманов 7 происходит резкое снижение скорости и соответствую1цее повышение давления жидкости за счет сопротивления течению потока, создаваемого наружной поверхностью корпуса. В результате СОЖ глубоко проникает в зону резания, что позволяет увеличить подачу до 170...320 мм/с при частоте вращения круга 5;ус, Х!0' мин ' и глубине врезания 250 мкм. Оправка для закрепления алмазного круга (рис.
9.3,б) содержит корпус 2, на который последовательно устанавливаются кольцевая эластичная прокладка 3, алмазный отрезной круг 1, мембрана 4 с периферийным утолшением, прижимной фланец 5 и гайка 6. Наружные диаметры опорного фланца и мембраны предварительно обрабатываются совместно в собранном состоянии. 226 Таблица 9.2 Скорость Скорость подачи холостого шпинделя хода. мм1с имус Число режимов Резания Числа оборотов шпинделя в минуту Скорость рзб чек подачи, мм!с Модель 100 100 !50 Эаь215 04ПП 100 95Ь225 45 000 3... 100 10 000 90 000 о 5 150 з0000...60000 1...250 100 20 100 0 50 250 Поэтому при завинчивании гайки 6 они точно совпадают, обеспечивая жесткое закрепление круга 1.
Эластичная прокладка 3 позволяет уменьшить передачу вибраций от шпинделя к отрезному кругу. Применяемые в промышленности круги на основе синтетических алмазов изготавливаются методом порошковой металлургии с использованием прокатки. Их толщина составляет 36 ...180 мкм, высота режущего лезвия 0,4 ...3 мм, стойкость — 14.10' операций. Круги, армированные бронзовой сеткой имеют среднюю стойкость 22 10' операций на пластинах кремния диаметром 100 мм и толшиной до 0,5 мм. В современных установках резки алмазными кругами используются системы управления на базе микропроцессоров. Например, использование в установке ЭМ-225 микропроцессора К580ИК80 и микросхем серии К589 позволяет гибко управлять приводами, программировать режимы резания, рассчитывать оптимальные варианты обхода контура круглых пластин различных диаметров, уменыпая холостые пробеги круга.
Микропроцессор установки УРП-150 М, кроме того, обеспечивает автоматический вывод круга на рабочий режим, корректировку глубины резания по мере радиального износа алмазного круга. Технические данные ряда установок резки алмазными кругами приведены в табл. 9.2. 9.2. УСТАНОВКИ ДЛЯ МОНТАЖА КРИСТАЛЛОВ И ПРИСОЕДИНЕНИЯ ВЫВОДОВ ИС Монтаж кристаллов и присоединение выводов к контактным площадкам сформированной на кристалле интегральной схемы является одной из заключительных операций их производства. Конечная цель этой операции — создание перемычек между контактными плошадками кристалла и соответствуюшими выводами корпуса. Различают три типовых технологических процесса и три комплекта оборудования для выполнения этой операции.
15а 227 Первый технологический про- цесс — посадка перевернутого крн- 1 сталла — реализует групповой метод сборки и ориентирован в основном на сборку больших гибридных интегральных схем. При этом на б контактных площадках кристалла формируются выступающие над его поверхностью шариковые выводы, либо балочные, несколько выступающие за пределы его боковых граней. Кристалл монтируется на выводы основания в перевернутом виРис. 9.4.
Монтаж перевернутого кристалла на шариковые выводы де. При этом одновременно кри- сталл закрепляется и создаются перемычки между контактными площадками кристалла и основания. Для соединения контактных площадок кристалла и основания наиболее часто используют термокомпрессионнуао либо ультразвуковую микросварку. При термокомпрессионной микросварке в зоне соединения создается давление 100 ... 200 МПа и температура 573 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
