なぜ間引きが必要なのでしょうか？

バックエンドプロセス段階では、ウエハース (シリコンウェーハ表面に回路があるもの）は、パッケージの実装高さを下げ、チップのパッケージ体積を減らし、チップの熱拡散効率、電気的性能、機械的特性を改善し、チップの量を減らすために、その後のダイシング、溶接、パッケージングの前に裏面を薄くする必要があります。ダイシング。バックグラインディングは高能率かつ低コストという利点があります。これは、従来のウェットエッチングおよびイオンエッチングプロセスに代わって、最も重要な裏面薄化技術となっています。

薄くしたウエハース

どうやって薄めるの？

従来のパッケージングプロセスにおけるウェーハ薄化の主なプロセス

具体的な手順としては、ウエハース薄化は、処理されるウェーハを薄化フィルムに接着し、次に真空を使用して薄化フィルムとその上のチップを多孔質セラミックウェーハテーブルに吸着させ、ウェーハの作業面の内側と外側の円形ボートの中心線を調整します。カップ状のダイヤモンド砥石をシリコンウェーハの中心に当て、シリコンウェーハと砥石がそれぞれの軸を中心に回転して切り込み研削を行います。研削には、粗研削、微研削、研磨の 3 つの段階があります。

ウェーハ工場から出てきたウェーハはバックグラインドされ、パッケージングに必要な厚さまでウェーハを薄くします。ウェーハを研削する際には、回路領域を保護するために表面（アクティブエリア）にテープを貼り付ける必要があり、裏面も同時に研削されます。研磨後、テープを剥がして厚みを測定します。
シリコンウェーハの準備に適用されて成功した研削プロセスには、回転テーブル研削、シリコンウェーハ単結晶シリコンウェーハの表面品質要求のさらなる向上に伴い、太光研削、化学機械研削、ポリシング研削、遊星ディスク研削などの新しい研削技術が常に提案されています。

ロータリーテーブル研削：

回転テーブル研削（回転テーブル研削）は、シリコンウェーハの準備と裏面薄化に使用される初期の研削プロセスです。その原理を図1に示します。シリコンウェーハは回転テーブルの吸盤に固定されており、回転テーブルの駆動により同期して回転します。シリコンウェーハ自体は軸の周りに回転しません。砥石は高速回転しながら軸方向に送られ、砥石の直径はシリコンウェーハの直径よりも大きい。ロータリーテーブル研削には、端面プランジ研削と端面タンジェンシャル研削の2種類があります。正面プランジ研削では、砥石幅はシリコンウェーハの直径よりも大きく、砥石スピンドルは余剰部分が処理されるまでその軸方向に沿って連続的に送り、その後、シリコンウェーハは回転テーブルの駆動下で回転します。タンジェンシャル研削は、砥石を軸方向に送り、回転盤の駆動によりシリコンウェーハを連続回転させ、往復送り（レシプロ）またはクリープ送り（クリープフィード）によって研削を完了します。

図1 ロータリーテーブル研削（フェースタンジェンシャル）原理の模式図

ロータリーテーブル研削は研削方式と比較して、除去率が高く、表面損傷が少なく、自動化が容易であるという利点があります。ただし、実際の研削領域（アクティブ研削）Bや研削工程における切り込み角度θ（砥石の外円とシリコンウェーハの外円がなす角度）は、切断位置の変更により変化します。砥石の回転角が大きくなり、研削力が不安定になり、理想的な面精度（高いTTV値）が得られにくく、刃倒れや刃倒れなどの不良が発生しやすくなります。回転テーブル研削技術は主に200mm以下の単結晶シリコンウェーハの加工に使用されます。単結晶シリコンウェーハの大型化に伴い、装置作業台の表面精度や動作精度に対する要求が高まっており、ロータリーテーブル研削は300mmを超える単結晶シリコンウェーハの研削には適していません。
市販の平面タンジェンシャル研削盤は、研削効率を向上させるために、通常、複数の砥石構造を採用しています。例えば、装置には粗研削砥石と精研削砥石が１組装備されており、ロータリーテーブルが１回転することで、粗研削と精研削が順番に行われます。このタイプの装置には、米国 GTI 社の G-500DS が含まれます (図 2)。

図2 米国GTI社製ロータリーテーブル研削盤G-500DS

シリコンウェーハ回転研削：

大型シリコンウェーハの作製や裏面薄化加工のニーズに応え、良好なTTV値の面精度が得られます。 1988年に日本の学者、松井氏がシリコンウェーハ回転研削（インフィード研削）法を提案した。その原理を図3に示します。作業台に吸着された単結晶シリコンウェーハとカップ状ダイヤモンド砥石がそれぞれの軸を中心に回転し、同時に砥石が軸方向に沿って連続的に送られます。このうち砥石の直径は加工されるシリコンウェーハの直径よりも大きく、その円周はシリコンウェーハの中心を通る。研削力を低減し、研削熱を低減するために、通常、真空吸着カップを凸面または凹面の形状にトリミングしたり、砥石軸と吸着カップ軸の軸の間の角度を調整して、砥石軸と吸着盤軸との間の半接触研削を確保します。砥石とシリコンウェーハ。

図3、シリコンウェーハ回転研削原理の概略図

シリコンウェーハ回転研削は、回転テーブル研削と比較して、以下の利点があります。 ① 300mmを超える大型シリコンウェーハを1回の枚葉研削で加工できる。 ②実研削面積Bと切削角度θが一定であり、研削力が比較的安定している。 ③ 砥石軸とシリコンウェーハ軸の傾斜角を調整することにより、単結晶シリコンウェーハの表面形状を積極的に制御し、より良好な表面形状精度を得ることができます。さらに、シリコンウェーハ回転研削の研削面積と切断角度θには、大きなマージン研削、オンラインでの厚さおよび表面品質の検出と制御が容易、コンパクトな装置構造、容易なマルチステーション統合研削、および高い研削効率という利点もあります。
生産効率を向上させ、半導体生産ラインのニーズを満たすために、シリコンウェーハ回転研削の原理に基づいた商用研削装置は、1回のロードとアンロードで粗研削と微研削を完了できるマルチスピンドルマルチステーション構造を採用しています。。他の付帯設備と組み合わせることで、単結晶シリコンウェーハの全自動研削「ドライイン・ドライアウト」「カセットtoカセット」を実現します。

両面研削：

シリコンウェーハ回転研削では、シリコンウェーハの上下面を加工する場合、ワークを反転させて段階的に搬送する必要があり、効率が制限されます。同時に、シリコンウェーハ回転研削では表面誤差倣い（コピー）や研削痕（グラインディングマーク）が発生し、ワイヤーカット後の単結晶シリコンウェーハ表面のうねりやテーパーなどの欠陥を効果的に除去することができません。上記の欠点を克服するために、1990年代に両面研削技術（ダブルサイドグラインディング）が登場しました。その原理を図5に示します。両側に対称的に配置された単結晶シリコンウェーハをリテーナリングに固定し、ローラーの駆動によりゆっくりと回転します。一対のカップ状ダイヤモンド砥石が単結晶シリコンウェーハの両側に相対的に配置される。エアベアリング電動スピンドルによって駆動され、反対方向に回転し、軸方向に送り、単結晶シリコンウェーハの両面研削を実現します。図からわかるように、両面研削を行うことで、ワイヤーカット後の単結晶シリコンウェーハ表面のうねりやテーパーを効果的に除去することができます。砥石軸の配列方向により、水平・垂直両面研削が可能です。その中でも、水平両面研削は、シリコンウェーハの自重によるシリコンウェーハの変形が研削品質に及ぼす影響を効果的に低減でき、単結晶シリコンの両面の研削プロセス条件を確保することが容易です。単結晶シリコンウェーハはウェーハ表面と同様であり、砥粒や研削くずが表面に残りにくい。比較的理想的な研削方法です。

図4、シリコンウェーハ回転研削における「エラーコピー」と摩耗マーク欠陥

図5、両面研削原理の模式図

上記３種類の単結晶シリコンウェーハの研削と両面研削の比較を表１に示す。両面研削は主に200mm以下のシリコンウェーハの加工に使用され、ウェーハ歩留まりが高くなります。単結晶シリコンウェーハの研削は、固定砥粒砥石を使用するため、両面研削に比べてはるかに高い面品位が得られます。したがって、シリコンウェーハ回転研削と両面研削はいずれも主流の300mmシリコンウェーハの加工品質要求を満たすことができ、現在最も重要な平坦化加工方法となっている。シリコンウェーハの平坦化加工方法を選択する際には、単結晶シリコンウェーハの直径サイズ、表面品質、研磨ウェーハ加工技術の要求を総合的に考慮する必要があります。ウェーハの裏面薄化はシリコンウェーハ回転研削法などの片面加工法しか選択できません。

シリコンウェーハ研削では研削方法の選択に加えて、正圧、砥石の粒度、砥石の結合剤、砥石の速度、シリコンウェーハの速度、研削液の粘度、砥石の粘度などの適切なプロセスパラメータの選択を決定する必要もあります。流量等を考慮し、合理的な処理ルートを決定します。通常、荒研削、中仕上げ研削、仕上げ研削、スパークフリー研削、スローバッキングなどの分割研削工程を用いて、加工効率が高く、表面平坦度が高く、表面ダメージが少ない単結晶シリコンウェーハが得られます。