กระบวนการบรรจุภัณฑ์ MEMS และเซ็นเซอร์อาจต้องการการจัดการและการประมวลผลเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่บางเฉียบระบบจัดการแผ่นเวเฟอร์แบบบางแบบต่างๆ ที่ต้องใช้เครื่องมือจัดการพิเศษ เช่น แผ่นเวเฟอร์ตัวพา (หรือแผ่นเวเฟอร์รองรับ) นั้นมีวางจำหน่ายแล้วในตลาดด้วยการติดแผ่นเวเฟอร์ของอุปกรณ์กับเวเฟอร์ตัวพาชั่วคราว จึงสามารถจัดการและประมวลผลได้อย่างปลอดภัยขึ้นอยู่กับเทคนิคการยึดเหนี่ยวชั่วคราวและการคลายพันธะ มีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับเวเฟอร์ตัวพาบทความนี้ให้รายละเอียดข้อกำหนดสำหรับเวเฟอร์ตัวพาในฐานะเครื่องมือจัดการที่จำเป็นสำหรับเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์ 3 มิติ

บทนำ

มีการลดความหนาของแผ่นเวเฟอร์อย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรม MEMS และเซมิคอนดักเตอร์เนื่องจากความต้องการของตลาดสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่มีฟังก์ชันการทำงานเพิ่มขึ้นด้วยต้นทุนที่ลดลงและด้วยเหตุนี้จึงต้องตระหนักถึงขนาดบรรจุภัณฑ์ที่เล็กกว่าโดยส่วนใหญ่เป็นการใช้งานของผู้บริโภคที่รับผิดชอบต่อแนวโน้มนี้ แต่ความต้องการบรรจุภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กลงก็เนื่องมาจากข้อได้เปรียบทางเทคนิค เช่น ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีขึ้นหรือการจัดการความร้อนที่ดีขึ้น

ขนาดบรรจุภัณฑ์ที่เล็กกว่านั้นต้องการพื้นผิวที่บางมากเพื่อสร้างอุปกรณ์วัสดุพิมพ์ที่บางและบางเฉียบเหล่านี้ยังช่วยให้สามารถบรรจุเซ็นเซอร์ภาพ 3 มิติได้ เช่น เซ็นเซอร์ภาพ CMOS ซึ่งเป็นส่วนประกอบเสริมของโลหะออกไซด์ และอื่นๆการผลิตแผ่นเวเฟอร์แบบบางในปริมาณมากทำให้เกิดความต้องการที่ท้าทายในการจัดการและเครื่องมือในการประมวลผล

เนื่องจากความหนาต่ำ เวเฟอร์บางจึงเสี่ยงต่อความเครียดและการแตกหักการบิดเบี้ยวของแผ่นเวเฟอร์ระหว่างการจัดการและการแปรรูปทำให้เกิดการสูญเสียผลผลิตสูง หรือแม้แต่ทำให้ไม่สามารถจัดการกับแผ่นเวเฟอร์ได้อีกซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องมีเทคโนโลยีการจัดการแผ่นเวเฟอร์แบบบางที่มีความยืดหยุ่นสูงในขนาดแผ่นเวเฟอร์และพื้นผิวตัวนำพาเวเฟอร์ต้องมีคุณสมบัติบางอย่าง เช่น ความทนทานเชิงกลทนต่อสารเคมีและอุณหภูมิสูงความคลาดเคลื่อนต่ำอย่างเหลือเชื่อ (รูปแบบความหนาลดลงถึง 1 ไมครอน);และการขยายตัวทางความร้อนที่ปรับให้เข้ากับวัสดุที่ใช้แล้ว เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs), อินเดียมฟอสไฟด์ (InP), ซิลิกอน (Si) หรือซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC)นอกจากนี้ บางครั้งเครื่องมือในการจัดการต้องเหมาะสมกับวัสดุ เช่น GaAs และ Si หรือแม้แต่รองรับ CMOS

แผ่นเวเฟอร์ระดับไฮเอนด์ที่ทำจากแก้ว ควอทซ์ หรือซิลิกอน สามารถตอบสนองความต้องการดังกล่าวได้แก้วและควอตซ์เป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมสำหรับแผ่นเวเฟอร์ตัวพา เนื่องจากมีความคงตัวทางความร้อนและทนต่อกรดและสารเคมีอื่นๆสามารถตรวจสอบการยึดติดและการปลดพันธะจากเวเฟอร์ตัวพาแก้วและควอตซ์ได้ เนื่องจากมีความโปร่งใสยิ่งไปกว่านั้น เวเฟอร์ตัวพาแก้วสามารถทำความสะอาดและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งช่วยลดต้นทุนและรักษาสิ่งแวดล้อม

การจัดการเวเฟอร์แบบบาง

ในกระบวนการจัดการแผ่นเวเฟอร์แบบบาง แผ่นเวเฟอร์ของอุปกรณ์จะถูกยึดติดชั่วคราวกับแผ่นเวเฟอร์ตัวพาแข็งที่มีความแม่นยำสูงโดยใช้กาวโพลีเมอร์ผังกระบวนการทั่วไปสำหรับการยึดติดชั่วคราวแสดงในรูปที่ 1.หลังจากจัดการและแปรรูปแผ่นเวเฟอร์ของอุปกรณ์โดยใช้เครื่องมือกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์มาตรฐาน การปล่อย (การลอกออก) จะดำเนินการโดยใช้เทคนิคต่างๆ ได้แก่ สารเคมีละลายกาว ความร้อนลดความหนืดของกาว หรือเลเซอร์ลดแรงยึดเกาะ

วิธีการปลดผนึก—ตัวพาที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

ในกระบวนการประสานแผ่นเวเฟอร์ชั่วคราว จำเป็นต้องถอดแผ่นเวเฟอร์ตัวพาออกจากแผ่นเวเฟอร์ของอุปกรณ์เมื่อสิ้นสุดการประมวลผลขึ้นอยู่กับลักษณะของอุปกรณ์และกระบวนการที่ใช้ มีข้อกำหนดคุณสมบัติที่แตกต่างกันสำหรับเวเฟอร์ตัวพาเวเฟอร์ชนิดพาหะชนิดต่างๆ ที่มีคุณสมบัติพิเศษสำหรับกระบวนการดีบอนด์ทั่วไปได้อธิบายไว้ด้านล่าง

เวเฟอร์ตัวพาสำหรับการปล่อยเลเซอร์

ในการลอกผิวด้วยเลเซอร์ ความแข็งแรงของกาวจะลดลงโดยการให้แสงเลเซอร์ (รูปที่ 2).วิธีการลอกออกสามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้อง

สำหรับกระบวนการลอกผิวด้วยเลเซอร์ จำเป็นต้องใช้เวเฟอร์ตัวพาที่มีความโปร่งใสสูงซึ่งส่งความยาวคลื่นเลเซอร์ที่เกี่ยวข้องกระจกขัดเงาแบบสองด้านหรือเวเฟอร์ตัวพาควอทซ์มีคุณภาพพื้นผิวที่ดีเยี่ยม จึงเป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการลอกผิวด้วยเลเซอร์หลังจากการฉายแสงเลเซอร์ เวเฟอร์ของอุปกรณ์สามารถถอดออกจากเวเฟอร์ตัวพาได้สุดท้าย เวเฟอร์ตัวพาต้องทำความสะอาดและนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายครั้งวิธีการลอกผิวด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่จะใช้ในบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์แบบกระจายออกและกระบวนการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง

เวเฟอร์ตัวพาสำหรับการปล่อยสารเคมี

ในที่นี้ การคลายพันธะเกิดจากสารเคมีที่ละลายกาวหลังการแปรรูป (รวมถึงการทำให้บาง) ของแผ่นเวเฟอร์ของอุปกรณ์ (รูปที่ 3).แผ่นเวเฟอร์ตัวพามีรูพรุนเพื่อให้ตัวทำละลายผ่านเข้าไปและสัมผัสกับกาวได้เวเฟอร์ตัวพาดังกล่าวสามารถผลิตได้โดยการรวมตัวพาแก้วเปล่าเข้ากับเทคโนโลยีการทำลวดลายล่าสุดและความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดเพื่อให้สามารถกระจายเคมีได้เร็วที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ จำเป็นต้องมีรูขนาดเล็กมากที่มีความหนาแน่นสูงสามารถสร้างรูทะลุที่มีขนาดเท่ากันได้มากกว่า 150,000 รู ซึ่งให้การลอกที่ราบรื่นและปลอดภัย ในขณะที่แผ่นเวเฟอร์ตัวพาสามารถทนต่ออิทธิพลทางกล

แผ่นเวเฟอร์ตัวพาสำหรับการปล่อยสารเคมีมีจำหน่ายที่รูปแบบความหนารวม (TTV) ที่ต่ำถึง 1 ไมครอน และในวัสดุที่ดัดแปลงด้วยค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น (CTE) จำนวนมากเวเฟอร์ตัวพาเหล่านี้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 50 ครั้ง

เวเฟอร์ตัวพาสำหรับระบายความร้อน

กาวเทอร์โมพลาสติกใช้สำหรับยึดแผ่นเวเฟอร์ของอุปกรณ์หรือชิปตัวเดียวเข้ากับเวเฟอร์ตัวพาสารยึดติดเหล่านี้มีความหนืดลดลงที่อุณหภูมิสูงขึ้น (เช่น ตั้งแต่ 100˚C) ดังนั้นเมื่อผ่านกระบวนการให้ความร้อนแล้ว แผ่นเวเฟอร์ของอุปกรณ์จะถูกตัดออกจากแผ่นเวเฟอร์ตัวพา (รูปที่ 4).สำหรับสิ่งนี้ จำเป็นต้องใช้เวเฟอร์แบบไม่มีรูพรุนหรือตัวพาเวเฟอร์แบบมีกระเป๋าแบบปิด

เวเฟอร์ตัวพาอะแดปเตอร์เพื่อความยืดหยุ่นเป็นพิเศษ

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และ MEMS กำลังผลิตเวเฟอร์ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหลากหลายเพิ่มขึ้นอย่างไรก็ตาม อุปกรณ์การประมวลผลที่จำเป็นสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางแผ่นเวเฟอร์หรือขนาดพื้นผิวที่แตกต่างกันนั้นไม่มีราคาที่ไม่แพงสำหรับทุกบริษัทเวเฟอร์ตัวพาอะแดปเตอร์มีกระเป๋าสำหรับเก็บเวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าหรือพื้นผิวที่มีขนาดเล็กกว่าและพกพาไปตลอดกระบวนการ (รูปที่ 5).ซึ่งช่วยให้สามารถจัดการและแปรรูปแผ่นเวเฟอร์และพื้นผิวขนาดต่างๆ บนอุปกรณ์ที่มีอยู่ได้

แผ่นเวเฟอร์ตัวพาอะแด็ปเตอร์เป็นทั้งแก้วแปรรูปหรือเวเฟอร์ซิลิกอนที่มีกระเป๋าที่มีลวดลายหรือเวเฟอร์ซิลิคอนที่ยึดติดอย่างถาวรกับวงแหวนแก้วบอโลซิลิเกตที่มีลวดลายตามขนาดของพื้นผิวกระเป๋าที่มีรูปร่างเหมือนกันบนแผ่นเวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ต้องการช่วยให้สามารถประมวลผลเวเฟอร์และพื้นผิวที่มีขนาดเล็กกว่าได้ เช่น แผ่นเวเฟอร์ขนาด 150 มม. บนอุปกรณ์ 200 มม.แม้แต่วัสดุพิมพ์ขนาดเล็กหลายแผ่นก็สามารถจัดการได้ เช่น แผ่นเวเฟอร์ 76 มม. สี่แผ่นบนแผ่นเวเฟอร์พาหะ 200 มม.

ตัวเลือกคือ:

• เวเฟอร์ใส่แก้วพร้อมกระเป๋ามีลวดลาย
• เวเฟอร์พาหะซิลิกอนพร้อมกระเป๋าลวดลายและ
• เวเฟอร์ตัวพาซิลิกอนยึดติดกับวงแหวนแก้วอย่างถาวร

เนื่องจากวัสดุที่ใช้ เวเฟอร์ตัวพาเหล่านี้จึงสามารถใช้ได้ในอุณหภูมิการทำงานที่สูงถึง 500˚Cนอกจากนี้ สามารถเพิ่มรูหรือร่องเพื่อให้สามารถใช้เวเฟอร์ตัวพาอะแดปเตอร์ที่มีหัวจับแบบสุญญากาศได้การทำเครื่องหมายที่ไม่ซ้ำใครด้วยรหัสตอบกลับด่วน (QR) สามารถใช้สำหรับการติดตามได้ง่าย

บทสรุป

แผ่นเวเฟอร์ที่ทำจากแก้ว ควอตซ์ หรือซิลิกอนเป็นเครื่องมือพื้นฐานสำหรับบรรจุภัณฑ์ 3D ระดับเวเฟอร์ของ MEMS และเซ็นเซอร์Plan Optik ผลิตเวเฟอร์ตัวพาแก้ว ควอตซ์ และซิลิคอนคุณภาพสูงสำหรับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับ MEMS และเซมิคอนดักเตอร์ตามที่สรุปไว้ข้างต้น ความทนทานต่อสารเคมีและอุณหภูมิสูง ความคลาดเคลื่อนต่ำเป็นพิเศษ และการขยายตัวทางความร้อนที่ปรับให้เข้ากับซิลิกอนหรือวัสดุตั้งต้นอื่นๆนอกจากนี้ยังสามารถรวมคุณสมบัติของพื้นผิวที่ไม่เกาะติดหรือติดได้ และคุณภาพของพื้นผิวที่ดีเยี่ยมสามารถทำได้ผ่านการขัดแบบสองด้าน
.