Диссертация (1091353), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

1).Рисунок 1. Типовая схема процесса шлифования30Пластина через носительнагружается весом, на плиту подаетсяабразивная суспензия и плита начинает вращаться с заданной скоростью.Носитель вместе с пластиной и грузом удерживается специальной оснасткойна одном месте и вследствие этого под воздействием вращения плиты в своюочередь начинает вращаться. Таким образом, обеспечивается равномерностьсъема материала.

Скорость съема определяется скоростью вращения плиты,нагрузкой на пластину, а также размером частиц используемого абразива.Механизм разрушения материала при обработке свободным абразивомзаключается в следующем (рис. 2):Рисунок 2. Механизм шлифования свободным абразивом.При перемещении шлифовального круга (1) частицы абразивногоматериала (2), вдавливаясь в поверхность обрабатываемой приборнойпластины, вызывают образование в ней микротрещин (3), которые,увеличиваясь и распространяясь вглубь, приводят к созданию сетимикротрещин, которые, смыкаются между собой, что вызывает сколыотдельных участков материала обрабатываемой пластины (4). Отколовшиесячасти удаляют с поверхности исходного образца вместе с отработаннойабразивной суспензией (5).

Таким образом, происходит послойное удалениематериала и осуществляется механическая обработка исходного образца.Поэтому шлифованная свободным абразивом поверхность имеет видхаотически расположенных впадин и выступов. На ней отсутствуют риски,если абразивный материал был предварительно классифицирован, в отличие31от покрытой сеткой рисок поверхности, шлифованной инструментом сосвязанным абразивом.Для улучшения производительности операция шлифования свободнымабразивом, как правило, выполняется в несколько этапов с постепеннымуменьшением размера зерна абразива (от 50 мкм до 3 мкм), что уменьшаетнарушенный слой и сокращает длительность последующей полировки.

Дляприготовления абразивной суспензии используется деионизованная вода.В технологии шлифования, как правило, применяют абразивныесуспензии или пасты. Пасты по консистенции значительно гуще суспензий,производительность их выше, расход меньше. Однако с помощью суспензийлегче удалять продукты обработки, отводить тепло, они более текучи. РольдисперсионнойжидкостисводитсякэффектуРебиндера,которыйзаключается в затекании жидкости в микротрещины, возникающие в образцепри шлифовании, и расклинивании последних, что обеспечивает съемматериала.Для шлифования используются твердые плоские диски из чугуна,стали, меди, латуни или стекла и абразивные микропорошки различнойкрупностью зерна и различных марок.

Режимы шлифования подбираютэкспериментально. От выбора диска и размера абразивных частиц зависятскорость удаления материала, шероховатость и окончательная толщина,которая может быть достигнута.Жидкость в процессах обработки играет разнообразную роль. Преждевсего, она применяется в качестве смазочно-охлаждающейся жидкости. Принизких скоростях обработки и высоких нагрузках использование жидкостиспособствует значительному снижению коэффициента трения и напряженийсдвига. При высоких скоростях обработки жидкость регулирует тепловойрежим, а, значит, деформацию обрабатываемых изделий.Технологическая схема шлифования поверхности подложки можетсодержать несколько этапов.

Количество этапов, их технологические режимызависят от разработчика. При этом следует учитывать, что, чем больше32этапов, тем меньше должна быть их длительность и «мягче» режимы,например, меньше давление на образец, меньше скорость вращенияшлифовального диска и т.п.Полирование, как финальная стадия механической обработки, служитдля снятия микрорельефа, созданного при шлифовании, с целью получениязеркальной гладкой поверхности, и, как правило, является химикомеханическим,прикоторомиспользуютсяабразивныематериалызернистостью менее 1 мкм, что в сочетании с химическим воздействием напластину, обеспечивает получение поверхности, на которой даже с помощьюоптических методов наблюдений трудно обнаружить следы обработки [9].Полирование пластины необходимо также для последующей операцииразделения пластины на кристаллы.

Прозрачность пластины играет важнуюроль при позиционировании пластины в течение операции разделения накристаллы вне зависимости от того, каким методом выполняется. Операцияполированиясродниоперациишлифования,ноиспользуетсяболеемелкозернистый абразив и полировальная плита с покрытием нейлоном.Дляснижениястоимостиобработкиподложек,увеличенияпроизводительности процесса все этапы следует проводить на одном и томже оборудовании без переклейки образцов.Обычно любое изготовленное изделие должно удовлетворять целомуряду параметров, соответствующих требованиям качества, требованиямзаказчика,требованиямфункциональности,требованиямпопродолжительности операции, требованиям по способности противостоятьизносу. Поэтому так важно проектировать внутренний процесс и параметрыкачества так, чтобы выполнить все внешние требования.Важно гарантировать качество изготовленного кристалла.

По этойпричиневнутренниекачествакристаллаопределяютсяуровнемприповерхностных повреждений, шероховатостью поверхности, разбросомпо толщине, формой пластины и прочностью кристалла на разрушение.33Большинство этих параметров зависит от заключительных операций, впервую очередь — от утонения. Поэтому важно изучать эффекты утонения,так же как и дефекты, возникающие в процессе утонения, чтобы повозможности максимально идентифицировать и устранить их.Входные и выходные параметры процесса, которые должны быть повозможности проверены в течение/после утонения пластины:• окончательная толщина пластины;• разброс по толщине пластины в пределах пластины;• средняя шероховатость;• наличие сколов.Возможности механического утонения пластины непосредственнозависят от материала пластины.

До тех пор, пока толщина корпуса изделияпродолжаетуменьшаться,утонениепластинпродолжаетоставатьсязначительный этапом в технологии сборки [7].1.3. Современные методы резки приборных пластин на кристаллыВ зависимости от материала приборной пластины, ее толщины, а такжеот степени интеграции полупроводниковых изделий на пластине применяютразличные методы разделения пластины на отдельные кристаллы, которые внастоящее время классифицируют по способу обработки на две основныегруппы: механические методы разделения пластин; лазерные методы разделения пластин.Как следует из названия, к механическим методам разделенияприборных пластин на отдельные кристаллы относятся методы, в основекоторых лежит применение технологий механического разделения пластин.34К лазерным методам разделения приборных пластин на отдельныекристаллы относятся такие методы, в основе которых для разделения пластинна отдельные изделия лежит применение различных технологий сиспользованием лазеров.1.3.1. Механические методы резки приборных пластин1.3.1.1.

Алмазное скрайбированиеПроцесс алмазного скрайбирования (рис. 3) состоит в том, что наповерхность приборной пластины при помощи алмазного резца наноситсянеглубокая риска (10-20 мкм), вокруг которой концентрируются напряжения,ослабляющие материал. В дальнейшем осуществляется ломка пластины накристаллы по нанесенным рискам [10].При нанесении рисок алмазным резцом качество скрайбирования ипоследующей ломки зависит от непрерывности и однородности рисок, дляполучения которых резец должен точно следовать за профилем поверхностис постоянным давлением и глубиной скрайбирования [11].Рисунок 3.

Скрайбирование алмазным резцом.35К недостаткам алмазного скрайбирования следует отнести большиесколы по краям риски, невертикальность боковых граней кристаллов,небольшая глубина риски, что затрудняет разламывание толстых пластин.Для этого необходимо обеспечить надежный контакт между пластиной ирезцом и устранение возможности подпрыгивания резца на выступах.Существенное влияние на величину повреждений, образуемых прискрайбировании, а также на размеры риски – ширину и глубину – оказываетнагрузка на резец. С ее возрастанием размеры сколов около рисокувеличиваются. Производительность и качество разделения зависят отскорости скрайбирования.

Чрезмерное увеличение скорости приводит кнекачественному скрайбированию из-за подпрыгивания резца при егоподъеме на пластину в начальный момент скрайбирования.После проведения операции алмазного скрайбирования окончательноеразделение пластины на кристаллы происходит при помощи разламыванияваликом аналогично как после операции лазерного скрайбирования.Сточкизрениякачества резкиалмазноескрайбированиенеудовлетворяет необходимым требованиям из-за наличия сколов по краямрисок (см.

рис. 4) и необходимости последующего разламывания пластин,что приводит к образованию трещин в материале на активных областяхкристаллов.Рисунок 4. Линии скрайбирования в темном поле.36С точки зрения экономичности алмазное скрайбирование являетсянаиболее подходящим, так как отходы материала пластины очень малы,вследствие того, что механическое воздействие сводится к образованиюрисок.Алмазноескрайбированиеимеетневысокуюскоростьиз-занеобходимости разламывания пластин на кристаллы.Скрайбирование в основном применяется для таких материалов каккремний. В случае с высокотвердыми приборными пластинами сапфира икарбида кремния скрайбирование является грубым методом, не отвечающимтребованиям к операции разделения.1.3.1.2. Резка дисками с алмазной режущей кромкойМетод резки приборных пластин алмазным режущим диском являетсянаиболее простым и легко осуществимым в производственных условиях.Сущность резки пластин диском с алмазной кромкой заключается втом, что каждое зерно в алмазной кромке диска выступает в процессе какмикрорезец, снимающий мельчайшие стружки с поверхности пластины.

Прирезке на высоких оборотах шпинделя (до 40 000 об/мин) в процессеодновременноучаствуетбольшоеколичествоалмазныхзерен,чемобусловлена высокая производительность дисковой резки. При резке даннымметодом необходимо охлаждение водой или специальной охлаждающейжидкостью, так как в процессе выделяется большое количество тепла [12].Диск устанавливается на шпинделе станка и зажимается с двух сторонфланцами. В процессе резания алмазный режущий диск вращается с большойскоростью и охлаждается жидкостью (рис. 5). Разрезаемую приборнуюпластину наклеивают на липкую ленту, которую закрепляют между двумяметаллическими пяльцами с помощью пресса.

Характеристики

Список файлов диссертации