ウエハの薄くする工程について部分的に補足しますが、ここではウエハの裏面の薄くする工程部分に焦点を当てます。

なぜ薄くするのですか?

バックヤード工程でウエハ(表面に回路を配置したシリコンウエハ)は、パッチパッチ、溶接、パッケージングの前に裏面のバックシンニング加工を行う必要があり、パッケージング高さを下げ、チップパッケージの体積を減らし、チップの熱拡散効率、電気的性能、機械的性能を改善し、パッチ加工量を減らすことができます。背面研削加工は高効率、低コストのメリットがあり、従来のウェットエッチングとイオンエッチングプロセスに取って代わり、最も主要な背面薄くする技術となっています。

どうやって薄くしますか?

パッケージ化プロセスのウエハ削減の主な流れ

ウエハーを薄くする具体的な手順は、加工するウエハーを薄くしたフィルムに貼り付け、薄くしたフィルムとその上のチップを真空で多孔セラミックス承片台に吸着し、カップダイヤモンド砥石作業面の内外の舟中線をシリコンウエハーの中心位置に調整し、シリコンウエハーと砥石をそれぞれの軸線に沿って回転させ、切込研削を行います。研削は粗挽き、精挽き、研磨の3段階です。

ファブから出てきたウエハーを裏面研磨して,実装に必要な厚さまで薄くします。表面(アクティブエリア)にテープを貼って回路領域を保護し、裏面を研磨します。研磨後、テープを取り除き、厚さを測定します。

シリコンウエハ作製に成功している研削工程には、回転式研削、シリコンウエハ回転研削、両面研削などがあります。単結晶シリコンシートの表面品質のニーズがさらに高まるにつれて、TAIKO研削、化学机械研削、研磨研削、惑星円盤研削などの新しい研削技術が次々と提案されています。

回転台式研削です:

ロタリタブルグリッピング(rotarytablegrinding)は、シリコンウエハの製造や裏面の薄くすることに比較的古くから使われていた研削工程で、その原理は図1に示されています。シリコンウエハーはそれぞれ回転台の吸盤に固定されていて、回転台に連動して回転します。シリコンウエハー自体はその軸を回りません。砥石は高速で回転しながら軸に沿って送り、砥石の直径はシリコンチップの直径より大きくなります。回転台式研削には、全面切り込み式(faceplungegrinding)と平面切り込み式(facetangentialgrinding)の2種類があります。全面切り込み加工の時、砥石の幅はシリコンチップの直径より大きくて、砥石主軸はその軸に沿って連続して残量加工が終わるまで送ります、それからシリコンチップは回転台の働作の下で回転します;平面切削加工では、砥輪がその軸に沿って送り、シリコンウエハーが回転盤に連動して連続的に回転し、往復送り方式(reciprocation)または緩送り方式(creepfeed)で研削が行われます。

回転台式研削は、研磨方法に比べて除去率が高く、表面の損傷が少なく、自動化が容易という利点があります。しかし研削加工では、実際の研削区(activegrinding)面積Bと切り込み角θ(砥石外円とシリコン外円の夾角角)が砥石切り込み位置によって変化するため、研削力が一定でなく、理想的な面型精度(TTV値が高い)が得られず、崩れや崩れなどの欠陥が生じやすくなります。回転台型研削技術は主に200mm以下の単結晶シリコンの加工に応用されます。単結晶シリコンシートのサイズが大きくなり、設備作業台の面型精度と運働精度がさらに要求されるため、回転台研削は300mm以上の単結晶シリコンシートの研削加工には適しません。

研削効率を高めるために、業務用平面切向式研削設備は通常、多砥輪構造を採用しています。例えば設備には、粗挽きと精挽きのセットを装備し、回転台を1回転させて粗挽きと精挽きを順次行います。この設備には、米GTI社のg-500dsがあります。

シリコンウエハーの回転研削です。

大サイズのシリコンウエハ制備と裏面の薄くする加工のニーズに対応するため、良いTTV値を持つ面型精度を得ています。1988年にMatsui氏が提唱したシリコンウエハー回転研削(in-feedgrinding)法は、その原理が図3に示されているように、作業台に吸着された単結晶シリコンとカップダイヤモンドの砥石がそれぞれの軸線を回り、砥石は同時に軸に沿って連続して供給されます。ここでは、砥石の直径が加工されるシリコンウエハーの直径より大きく、その円周がシリコンウエハーの中心を通っています。研削力と研削熱を減らすために、通常真空吸盤を中凸または中凹形形に整えるか砥石主軸と吸盤主軸軸線の角度を調整し、砥石とシリコンウエハの間に半接触研削を実現します。

シリコンウエハー回転研削は、回転台研削に比べて以下の利点があります。

①1回の1枚の研削で、300mm以上の大きいサイズのシリコンウエハを加工できます。

②実際の研削区面積Bと切り込み角θは一定で、研削力は比較的安定しています。

③砥石軸とシリコンウエハー軸の間の傾斜角を調整することで単結晶シリコン一面型のアクティブ制御が可能となり、より良い面型精度が得られます。また、シリコンウエハ回転研削のための研削区と切り込み角θは、大きな残量研削が可能で、線厚と表面品質の検出と制御が容易で、設備がコンパクトで、多工位集積研削が容易で、研削効率が高いという利点があります。

生産効率を高め、半導体生産ラインの需要を満たすために、シリコンウエハ回転研削原理に基づいた商業用研削設備は多主軸多工位構造を採用し、一回の積み卸しで粗挽きと精挽き加工ができます。その他の補助施設と組み合わせて、単結晶シリコンチップ「ドライイン/ドライアウト」と「キャセットトキャセット」の全自動研削が可能です。

両面研削です:

シリコンウェハ回転研削加工シリコンウェハの上下面をワークを反転させて段階的に行う必要があり、効率が制限されます。同時にシリコンウエハ回転研削には、面型誤差複写(copied)やグラインディング(grindingmark)があり、図4に示すように、線切断(multi-saw)後の単結晶ウエハ表面の波度(waviness)やテーパなどの欠陥を効果的に取り除くことができません。こうした欠点を克服するために、1990年代に登場したのが両面研削技術(doublesidegrinding)で、その原理は図5に示されています。両側が分布するビロードに向かって単結晶シリコンシートを保持リングに挟持し、ローラーの働作により緩慢回転し、一対のカップダイヤモンド砥石が単結晶シリコンシートの両側に相対し、空気軸受スピンドル駆働により反対方向に回転しながら軸に沿って給輪することにより、単結晶シリコンシートの両面同時研削を実現します。この図から分かるように、両面研削は線カット後の単結晶シリコンシート表面の波紋度とテーパを効果的に除去します。砥石軸線の配置方向に応じて、両面研削には臥式と立式の二種類があり、その中で臥式両面研削はシリコンウエハ自重によるシリコンウエハ変形の研削品質への影響を低減しやすく、単結晶シリコンウエハ両面の研削プロセス条件が同じで、粒とくずが単結晶シリコンウエハ表面にとどまりにくい、理想的な研削方式です。

両面研磨は主に200mm以下のシリコンウエハ加工に適用され、高いシート率を持っています。固結研磨砥石を採用するため、単結晶シリコンの研削加工は両面研磨後のシリコンウエハ表面品質をはるかに上回ることができます。そのため、シリコンウエハ回転研削と両面研削の両方で主流の300mmシリコンウエハの加工品質要求を満たすことができ、現在最も主要な整地加工方法です。シリコンウエハの整地加工方法を選択する場合、単結晶シリコンウエハの直径の大きさ、表面の品質、研磨プロセスなどの要件を総合的に考慮する必要があります。ウエハーの背面を薄くする加工は、シリコンウエハの回転研削方法のような片面加工しか選べません。

シリコンウエハ研削加工で研削方法を選択する以外に、合理的な工程パラメータを決定しなければならない順方向圧力、砥石粒度、砥石結合剤、砥石回転数、シリコンウエハ回転数、研削液粘度と流量など、合理的な工程ルートを決定します。通常、粗研削、半精研削、精研削、無火花研削と緩退刀などの研削段階の段階研削プロセスを含む高加工効率、高表面平坦度、低表面損傷単結晶シリコンシートです。

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