Японская корпорация DISCO – ведущий в мире разработчик и производитель оборудования для утонения и разделения пластин на кристаллы. Европейское подразделение корпорации расположено недалеко от Мюнхена (Германия), в местечке Кирххайм. Помимо организации поставок оборудования, а также оказания технической и сервисной поддержки, DISCO HI-TEC EUROPE располагает собственным опытным производством, которое обслуживает около 500 постоянных заказчиков со всего мира. Благодаря любезному содействию российских представителей DISCO – компании «Икар-Импульс» – мы посетили расположенное в Кирххайме производство и ознакомились с его работой.

Региональное представительство крупного производителя оборудования, как правило, располагает демонстрационным центром, где выставлены образцы оборудования. Именно
с такого центра начиналась история производства в Кирххайме. Вначале потенциальные заказчики приходили посмотреть на образцы машин, а потом стали обращаться с  тестовыми заданиями, чтобы проверить возможности оборудования и технологий. Затем стали появляться коммерческие заказы, и DISCO HI-TEC EUROPE (DHE) построило первое чистое помещение размером 32 м2. В настоящее время площадь чистой комнаты составляет 450 м2, предприятие работает в две смены семь дней в неделю,
обрабатывая ежемесячно около 10 тыс. пластин. Более того, в Кирххайме в середине текущего года будет запущено новое чистое помещение площадью 900 м2. Производство, на котором используются новейшие решения DISCO, можно условно разделить на следующие части: утонение пластин, включая шлифовку и полировку; механическое и лазерное разделение пластин на кристаллы. Чистая комната также оснащена оборудованием для инспекции пластин после утонения и резки.

 

Опытное производство в Кирххайме позволяет проверить возможности оборудования и технологий DISCO

Утонение пластин: шлифовка, сухая и ХМП-полировка

DISCO выпускает несколько серий оборудования для механического утонения пластин. В Кирххайме они представлены установками для шлифовки и полировки DAG810, DFG8540, DGP8761, DFP8140 и DTG8440.

DAG810 – универсальная автоматическая одношпиндельная шлифовальная машина. Эта компактная модель, занимающая всего около 1 м2 производственной площади, позволяет утонять пластины диаметром до 200 мм. С высоким качеством могут обрабатываться кремний, сложные  полупроводниковые соединения, сапфир, танталат лития, ниобат лития, керамика, полимеры и другие материалы.

Автоматическая двухшпиндельная шлифовальная машина DFG8540 предназначена для высокопроизводительной обработки пластин диаметром до 200 мм. Установка обеспечивает возможность утонения (до 20мкм) и одновременного разделения пластин на кристаллы (Dicing Before Grinding, DBG), а также может интегрироваться с системами плазменной обработки и полировки для снятия напряжений в утоненных кристаллах.

Автоматическая двухшпиндельная шлифовальная машина DFG8540

Трехшпиндельная высокопроизводительная автоматическая машина DGP8761 позволяет выполнять как шлифовку, так и полировку пластин. Толщина подложек после утонения может достигать 25 мкм. В Кирххайме DGP8761 интегрирована с системой автоматического монтажа пластин DFM2800.

DFP8140 – автоматическая система для полировки пластин. В процессе обработки минимизируется шероховатость поверхности, устраняются механические напряжения и дефекты, возникшие на стадии шлифования. Для полировки не используются химикаты, что улучшает экологические характеристики всего производства.

Отдельно следует остановится на компактной полуавтоматической системе планаризации DAS8920 предназначенной для высокоточной обработки мягких материалов (металлов и полимеров), а также для специальных задач, например, выравнивания высоты бампов. Также эта машина может применяться для планаризации несущей пленки при работе с пластинами, на которых сформированы бампы.

В Кирххайме на практике успешно используются технологические инновации DISCO в области утонения. В их числе – упомянутая выше технология DBG, при которой вначале выполняются надрезы по линиям разделения кристаллов, а само разделение осуществляется в процессе механической обработки обратной стороны пластины. DBG позволяет минимизировать повреждения при транспортировке утоненных пластин, исключает сколы при разделении кристаллов и обеспечивает высокую прочность
чипов. Наибольший эффект достигается в случае малой толщины (до 20–30 мкм) и большого размера (300 мм) пластин.

Еще одна востребованная инновация – технология TAIKO, повышающая надежность работы с ультратонкими пластинами. В результате
использования специального алгоритма утонения, край пластины имеет большую толщину, чем ее остальная площадь. Такое «ребро жесткости» шириной около 3 мм повышает прочность пластины и снижает вероятность ее механического повреждения при обработке и транспортировке.

Механическое разделение пластин

Для механической резки пластин в Кирххайме применяются установки DFD6341, DFD6361 и DFD6560.
Автоматическая компактная двухшпиндельная система DFD6341 со скоростью резки до 1000 мм/с предназначена для пластин диаметром до 200 мм. Опциональная система с ксеноновой импульсной лампой и ПЗС-матрицей обеспечивает высокоскоростное совмещение без необходимости остановки стола.

Автоматическая одношпиндельная шлифовальная машина DAG810 и автоматическая двухшпиндельная система резки пластин DFD6341

DFD6361 – автоматическая двухшпиндельная система для пластин диаметром до 300 мм. Максимальная скорость резки составляет 600 мм/с. Конструкция с расположенными друг напротив друга шпинделями, и автоматическая система бесконтактного контроля и компенсации износа дисков способствуют повышению производительности.
Автоматическая двухшпиндельная установка DFD6560 также предназначена для обработки пластин диаметром до 300 мм. Ее конструкция характеризуется легкостью доступа ко всем узлам с фронтальной стороны, что позволило уменьшить размер зоны, необходимой для обслуживания оборудования. При установке
нескольких таких машин экономия производственной площади может достигать 20% по сравнению с моделью DFD6362.

Инженер Евгений Ойрих демонстрирует обработанную пластину

В Кирххайме выполняется механическая резка пластин большого диапазона толщин, вплоть до ультратонких, из широчайшего спектра материалов.

Лазерное разделение пластин

Участок лазерной резки оснащен установками DFL7160 и DFL7341.
DFL7 160 – автоматическая абляционная система для пластин диаметром до 300 мм. При использовании лазерной абляции материал удаляется мощным лазерным излучением.
Отсутствие механической нагрузки на пластину исключает дефекты, свойственные механической резке. Абляционные системы могут применяться при работе со сложными
материалами и в некоторых случаях позволяют уменьшить ширину дорожек между кристаллами до 10 мкм, повысив эффективность использования площади пластины. DFL7160 совместима с технологией DBG и может применяться для резки широкого спектра материалов, включая сапфир, арсенид галлия, low-k диэлектрики.

Автоматическая лазерная абляционная система DFL7160

Автоматическая лазерная система DFL7341 для пластин диаметром до 200 мм реализует технологию Stealth, при которой в толще материала формируется хрупкий модифицированный слой. Главным достоинством этой технологии является чистота, так как не выделяются продукты абляции или механического разрушения, и нет необходимости в их удалении. Кроме того, возможно уменьшение ширины дорожек между кристаллами. DFL7341 ориентирована, в первую очередь, на производство МЭМС и разделение кристаллов на сапфире. Также, данная установка широко применяется для резки опытных пластин разработчиков с изделиями разных размеров (Multichip wafers), поскольку лазерный луч можно мгновенно отключать и включать, не повреждая годные чипы.

Производство работает в две смены семь дней в неделю, обрабатывая ежемесячно около 10 тыс. пластин

***
Организованное DISCO HI-TEC EUROPE производство показывает эффективность достаточно очевидной идеи, когда демонстрационный центр является базой не только для презентации оборудования и технологий, но и организации нового прибыльного направления бизнеса. ■

Журнал «Наноиндустрия». Выпуск #1/2018

Оригинал статьи.