백엔드 프로세스 단계에서는웨이퍼 (실리콘 웨이퍼전면에 회로가 있는 경우) 패키지 실장 높이를 줄이고, 칩 패키지 부피를 줄이고, 칩의 열확산 효율, 전기적 성능, 기계적 특성을 향상시키고, 칩의 양을 줄이기 위해 후속 다이싱, 용접 및 패키징 전에 뒷면을 얇게 만들어야 합니다. 다이싱. 백그라인딩은 효율성이 높고 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. 이는 전통적인 습식 에칭 및 이온 에칭 공정을 대체하여 가장 중요한 Back Thinning 기술이 되었습니다.
얇은 웨이퍼
얇게 만드는 방법?
전통적인 패키징 공정에서 웨이퍼를 얇게 만드는 주요 공정
구체적인 단계는웨이퍼박화는 처리할 웨이퍼를 박화 필름에 접착한 다음 진공을 사용하여 박화 필름과 그 위에 있는 칩을 다공성 세라믹 웨이퍼 테이블에 흡착하고 작업 표면의 내부 및 외부 원형 보트 중심선을 조정하는 것입니다. 컵 모양의 다이아몬드 연삭 휠이 실리콘 웨이퍼의 중심에 위치하며, 실리콘 웨이퍼와 연삭 휠이 각각의 축을 중심으로 회전하여 절삭 연삭됩니다. 연삭에는 거친 연삭, 미세 연삭 및 연마의 세 단계가 포함됩니다.
웨이퍼 공장에서 나오는 웨이퍼는 백그라인딩을 거쳐 패키징에 필요한 두께만큼 웨이퍼를 얇게 만듭니다. 웨이퍼를 그라인딩할 때 회로 영역을 보호하기 위해 전면(Active Area)에 테이프를 붙여야 하고, 후면도 동시에 그라인딩한다. 연마 후 테이프를 제거하고 두께를 측정합니다.
실리콘 웨이퍼 준비에 성공적으로 적용된 연삭 공정에는 회전 테이블 연삭,실리콘 웨이퍼회전 연삭, 양면 연삭 등. 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면 품질 요구 사항이 더욱 향상됨에 따라 TAIKO 연삭, 화학 기계 연삭, 연마 연삭 및 유성 디스크 연삭과 같은 새로운 연삭 기술이 지속적으로 제안됩니다.
회전 테이블 연삭:
회전 테이블 연삭(회전 테이블 연삭)은 실리콘 웨이퍼 준비 및 백 씨닝에 사용되는 초기 연삭 공정입니다. 그 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 실리콘 웨이퍼는 회전 테이블의 흡입 컵에 고정되고 회전 테이블에 의해 동기식으로 회전합니다. 실리콘 웨이퍼 자체는 축을 중심으로 회전하지 않습니다. 연삭 휠은 고속으로 회전하면서 축 방향으로 공급되며 연삭 휠의 직경은 실리콘 웨이퍼의 직경보다 큽니다. 회전 테이블 연삭에는 평면 플런지 연삭과 평면 접선 연삭의 두 가지 유형이 있습니다. 페이스 플런지 연삭에서는 연삭 휠 폭이 실리콘 웨이퍼 직경보다 크고, 연삭 휠 스핀들은 초과분이 처리될 때까지 축 방향을 따라 연속적으로 공급된 다음 회전 테이블의 구동에 따라 실리콘 웨이퍼가 회전합니다. 면 접선 연삭에서는 연삭 휠이 축 방향을 따라 이송되고 실리콘 웨이퍼는 회전 디스크의 구동에 따라 연속 회전하며 왕복 이송(Reciprocation) 또는 크리프 이송(Creepfeed)에 의해 연삭이 완료됩니다.
그림 1, 회전 테이블 연삭(면 접선) 원리의 개략도
연삭 방법에 비해 회전 테이블 연삭은 제거율이 높고 표면 손상이 적으며 자동화가 용이하다는 장점이 있습니다. 그러나 절단 위치의 변화에 따라 연삭 공정에서 실제 연삭 영역(액티브 연삭) B와 절단 각도 θ(연삭 휠의 외부 원과 실리콘 웨이퍼의 외부 원 사이의 각도)가 변경됩니다. 연삭력이 불안정하여 이상적인 표면 정밀도(높은 TTV 값)를 얻기 어렵고 Edge 붕괴 및 Edge 붕괴와 같은 결함이 쉽게 발생합니다. 회전 테이블 연삭 기술은 주로 200mm 이하의 단결정 실리콘 웨이퍼 가공에 사용됩니다. 단결정 실리콘 웨이퍼의 크기가 증가함에 따라 장비 작업대의 표면 정확도와 동작 정확도에 대한 요구 사항이 높아졌으므로 회전 테이블 연삭은 300mm 이상의 단결정 실리콘 웨이퍼 연삭에 적합하지 않습니다.
연삭 효율을 향상시키기 위해 상업용 평면 접선 연삭 장비는 일반적으로 다중 연삭 휠 구조를 채택합니다. 예를 들어, 거친 연삭 휠 세트와 미세 연삭 휠 세트가 장비에 장착되고 회전 테이블이 한 원을 회전하여 거친 연삭과 미세 연삭을 차례로 완료합니다. 이러한 유형의 장비에는 미국 GTI사의 G-500DS가 포함됩니다(그림 2).
그림 2. 미국 GTI사의 G-500DS 로터리 테이블 연삭장비
실리콘 웨이퍼 회전 연삭:
대형 실리콘 웨이퍼 준비 및 백씨닝 처리 요구를 충족하고 우수한 TTV 값으로 표면 정확도를 얻기 위해. 1988년 일본 학자 마쓰이(Matsui)가 실리콘 웨이퍼 회전 연삭(인피드 연삭) 방법을 제안했습니다. 그 원리는 그림 3에 나와 있습니다. 작업대에 흡착된 단결정 실리콘 웨이퍼와 컵 모양의 다이아몬드 연삭 휠은 각각의 축을 중심으로 회전하고 동시에 연삭 휠은 축 방향을 따라 연속적으로 공급됩니다. 그 중, 그라인딩 휠의 직경은 가공된 실리콘 웨이퍼의 직경보다 크고, 그 둘레는 실리콘 웨이퍼의 중심을 통과합니다. 연삭력을 줄이고 연삭 열을 줄이기 위해 진공 흡입 컵은 일반적으로 볼록하거나 오목한 모양으로 다듬어 지거나 연삭 휠 스핀들과 흡입 컵 스핀들 축 사이의 각도를 조정하여 두 부분 사이의 반 접촉 연삭을 보장합니다. 그라인딩 휠과 실리콘 웨이퍼.
그림 3, 실리콘 웨이퍼 회전 연삭 원리의 개략도
회전 테이블 연삭과 비교하여 실리콘 웨이퍼 회전 연삭은 다음과 같은 장점이 있습니다. ① 단일 단일 웨이퍼 연삭은 300mm 이상의 대형 실리콘 웨이퍼를 처리할 수 있습니다. ② 실제 연삭 면적 B와 절단 각도 θ는 일정하며 연삭력은 비교적 안정적입니다. ③ 연삭휠 축과 실리콘 웨이퍼 축 사이의 경사각을 조정함으로써 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면 형상을 능동적으로 제어하여 더 나은 표면 형상 정확도를 얻을 수 있습니다. 또한, 실리콘 웨이퍼 회전 연삭의 연삭 면적과 절단 각도 θ는 큰 마진 연삭, 손쉬운 온라인 두께 및 표면 품질 감지 및 제어, 컴팩트한 장비 구조, 손쉬운 멀티 스테이션 통합 연삭 및 높은 연삭 효율의 장점을 가지고 있습니다.
생산 효율성을 높이고 반도체 생산 라인의 요구 사항을 충족시키기 위해 실리콘 웨이퍼 회전 연삭 원리를 기반으로 하는 상업용 연삭 장비는 다중 스핀들 다중 스테이션 구조를 채택하여 한 번의 로딩 및 언로딩으로 황삭 및 미세 연삭을 완료할 수 있습니다. . 다른 보조 시설과 결합하여 단결정 실리콘 웨이퍼 "드라이인/드라이아웃" 및 "카세트 대 카세트"의 전자동 연삭을 실현할 수 있습니다.
양면 연삭:
실리콘 웨이퍼 로터리 그라인딩은 실리콘 웨이퍼의 윗면과 아랫면을 가공할 때 작업물을 뒤집어 단계적으로 수행해야 하므로 효율성이 제한됩니다. 동시에, 실리콘 웨이퍼 로터리 연삭은 표면 오류 카피(copied)와 연삭 흔적(grindingmark)이 있어, 와이어 절단 후 단결정 실리콘 웨이퍼 표면의 웨이브니스, 테이퍼 등의 결함을 효과적으로 제거하는 것이 불가능하다. 위의 결점을 극복하기 위해 1990년대에 양면 연삭 기술(양면 연삭)이 등장했으며 그 원리는 그림 5에 나와 있습니다. 클램프는 대칭형입니다. 양면에 분산된 단결정 실리콘 웨이퍼를 고정 링에 고정하고 롤러에 의해 천천히 회전합니다. 한 쌍의 컵 모양의 다이아몬드 연삭 휠은 단결정 실리콘 웨이퍼의 양쪽에 상대적으로 위치합니다. 에어 베어링 전기 스핀들에 의해 구동되어 반대 방향으로 회전하고 축 방향으로 공급되어 단결정 실리콘 웨이퍼의 양면 연삭을 달성합니다. 그림에서 볼 수 있듯이 양면 연삭은 와이어 절단 후 단결정 실리콘 웨이퍼 표면의 물결 모양과 테이퍼를 효과적으로 제거할 수 있습니다. 연삭 휠 축의 배열 방향에 따라 양면 연삭은 수평 및 수직이 될 수 있습니다. 그 중 수평 양면 연삭은 실리콘 웨이퍼의 자중으로 인한 실리콘 웨이퍼 변형이 연삭 품질에 미치는 영향을 효과적으로 줄일 수 있으며 단결정 실리콘 양면의 연삭 공정 조건을 보장하기 쉽습니다. 웨이퍼는 동일하며 연마 입자와 연삭 칩은 단결정 실리콘 웨이퍼 표면에 머무르기 쉽지 않습니다. 비교적 이상적인 연삭 방법입니다.
그림 4, 실리콘 웨이퍼 회전 연삭의 "오류 복사" 및 마모 흔적 결함
그림 5, 양면 연삭 원리의 개략도
표 1은 위의 세 가지 유형의 단결정 실리콘 웨이퍼의 연삭과 양면 연삭 간의 비교를 보여줍니다. 양면 연삭은 주로 200mm 이하의 실리콘 웨이퍼 가공에 사용되며 웨이퍼 수율이 높습니다. 고정 연마 연삭 휠을 사용하므로 단결정 실리콘 웨이퍼 연삭은 양면 연삭보다 훨씬 더 높은 표면 품질을 얻을 수 있습니다. 따라서 실리콘 웨이퍼 회전 연삭과 양면 연삭은 모두 주류 300mm 실리콘 웨이퍼의 가공 품질 요구 사항을 충족할 수 있으며 현재 가장 중요한 평탄화 가공 방법입니다. 실리콘 웨이퍼 평탄화 처리 방법을 선택할 때는 단결정 실리콘 웨이퍼의 직경 크기, 표면 품질, 연마 웨이퍼 처리 기술 요구 사항을 종합적으로 고려해야 합니다. 웨이퍼의 백씨닝은 실리콘 웨이퍼 회전 연삭 방법과 같은 단면 처리 방법만 선택할 수 있습니다.
실리콘 웨이퍼 연삭에서 연삭 방법을 선택하는 것 외에도 정압, 연삭 휠 입자 크기, 연삭 휠 바인더, 연삭 휠 속도, 실리콘 웨이퍼 속도, 연삭 유체 점도 및 연삭 휠과 같은 합리적인 공정 매개 변수의 선택을 결정하는 것도 필요합니다. 유량 등을 확인하고 합리적인 공정 경로를 결정합니다. 일반적으로 거친 연삭, 준 마무리 연삭, 마무리 연삭, 스파크 없는 연삭 및 느린 백킹을 포함하는 세분화된 연삭 공정이 높은 처리 효율성, 높은 표면 평탄도 및 낮은 표면 손상을 갖는 단결정 실리콘 웨이퍼를 얻기 위해 사용됩니다.
새로운 연삭 기술은 다음 문헌을 참조할 수 있습니다.
그림 5, TAIKO 연삭 원리의 개략도
그림 6, 유성 디스크 연삭 원리의 개략도
초박형 웨이퍼 연삭 박화 기술:
웨이퍼 캐리어 연삭 Thinning 기술과 Edge 연삭 기술이 있습니다(그림 5).
게시 시간: 2024년 8월 8일