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씬 웨이퍼 마무리 연삭(Finishing)

최근 휴대폰등의 디지털 모바일기기에 사용되는 SiP(System in Package)등의 보급에 따라 100µm 이하의 웨이퍼 두께를 제품 효율이 좋게 실현하는 박막 연삭기술이 주목 받고 있습니다. DISCO에서는 다양한 장치/숫돌(Wheel)/연삭조건의 조합으로 고객에게 맞는 최적의 조건을 제안하고 있습니다.
여기에서는 DISCO의 최신 박막 마무리 연삭기술을 소개합니다.
어플리케이션 사례
사진1은 φ300mm 실리콘 웨이퍼를 연삭만으로 두께 5µm까지 박막화한 것입니다.
이번에 소개하는 장치/숫돌(Wheel)/연삭조건을 최적화함으로써, 종래의 연삭만으로도 이와같이 얇게 가공할 수 있습니다.
사진1. t5µm φ300mm 실리콘 웨이퍼
(주식회사 Renesas Technology제공)

장치
박막 연삭시의 장치상의 대응으로서는, 박막화에 의해 기계적 강도가 떨어져 굉장히 깨지기 쉽게 된 웨이퍼를 어떻게 안전하게 핸들링 할까가 포인트가 됩니다.
반송계에서는 웨이퍼와 동일 지름의 반송 패드(사진2)를 사용하는 한편, 웨이퍼와 패드 사이에 파티클이 끼지 않도록 패드면을 세정하는 기능등을 채용하고 있습니다. 또한, 사람의 손을 최대한 사용하지 않고 그라인딩에서 DAF점착, 웨이퍼 마운트, 표면보호 테이프 박리까지 일관하여 대응하는 인라인(In-line)시스템(사진3)도 웨이퍼 파손 저감에 유효한 해결수단입니다.
사진2. 동일 지름 반송 패드 사진3. 인라인 시스템
(DGP8760+DFM2700)
휠(Wheel)
종래의 1축 rough grinding용 휠로 사용되어 왔던 비트리파이드 본드(VS, VS202등)에서 레진 본드 BT100(사진4)로 변경하여 저 데미지를 꾀하고, 웨이퍼 파손의 원인이 되는 엣지 칩핑*1을 억제할 수 있습니다. 또한, 2축의 마무리 연삭용 휠에는 1축에서의 연삭 데미지 제거를 위한 연삭량 증가에 대응한 BK-09본드를 사용하여 드라이 폴리싱등의 스트레스 릴리프 처리를 하지 않고 박막 마무리가 가능합니다(사진5).
또한, 조삭에 BT100, 마무리 연삭에 초미세 연마용 입자를 사용한 Poligrind(사진6)를를 사용하여 φ8인치 웨이퍼는 물론 대부분 스트레스 릴리프가 필요하였던 φ300mm웨이퍼의 박막 마무리가 연삭가공만으로 가능하게 되었습니다. Poligrind는 종래의 마무리 연삭 휠을 갈아 끼우는 것만으로 3축기뿐만 아니라 2축기에서의 극박막 연삭가공 마무리가 가능해 졌습니다.
사진4. GF01 BT100
사진5 t50µm
φ8인치 실리콘 웨이퍼
사진6. Poligrind
*1 웨이퍼의 엣지부분의 절단형상은 R형상으로 되어 있지만, 웨이퍼를 얇게 하면 이 R엣지부분이 샤프한 형상이 되며 기계적인 강도가 상당히 약해집니다. 연삭수의 영향이나 가공조건등에 따라 엣지부분에 burr 혹은 칩핑이 발생하여 웨이퍼 파손의 원인이 됩니다(그림1).
그림1 엣지 칩핑칩핑의 발생 메커니즘
연삭조건/어플리케이션
연삭조건에 관하여는 rough grinding, finishing grinding 모두 휠(Wheel)축의 공급속도를 최종 마무리 두께 부근에서 저속화하여 저부하 연삭이 가능합니다. 또한, 엣지 칩핑 저감대책으로서는 휠축의 회전속도를 저속화하면서 웨이퍼 흡착 테이블쪽을 고속화하는등의 어플리케이션이 유효합니다.
엣지 칩핑 저감대책의 또 다른 솔루션으로서는 엣지 트리밍(사진7)이라는 수법이 있습니다. 이것은 연삭가공 전에 미리 웨이퍼 엣지부에 홈 형성을 해 두고 웨이퍼의 박막화 후에 엣지가 샤프한 형상이 되지 않도록 하는 프로세스이며, 상당량의 엣지 칩핑 저감을 실현할 수 있습니다(사진8).
 
사진7.
웨이퍼 엣지부 확대사진
(엣지 트리밍 후)
엣지 트리밍한 경우
엣지 트리밍하지 않은 경우
사진8. 웨이퍼 엣지부 단면 비교사진
항절 강도의 향상 (스트레스 릴리프)
Poligrind의 사용함으로써 연삭에 의한 박막 마무리의 가공품질도 향상되고 있지만, 휠(Wheel)에 의한 가공이므로 아주 적지만 웨이퍼 표면에 파괘층이 남습니다. DISCO에서는 이 파괘층을 제거하여 칩 항절 강도를 보다 한층 향상시키는 스트레스 릴리프 기술에 대해서도 고객의 요구에 맞게 다양한 프로세스를 제공할 수 있습니다(표1).
드라이 에칭 불소계 가스에 의한 플라스마 에칭을 실시하는 스트레스 릴리프 프로세스입니다. DBG*2와 조합하면, 칩 측면의 스트레스 릴리프도 가능합니다.
드라이 폴리싱 드라이 폴리싱 휠을 사용하여 물이나 약액을 일절 사용하지 않는 건식 스트레스 릴리프 프로세스입니다.
표1. DISCO의 스트레스 릴리프
*2 DBG (Dicing Before Grinding)란 먼저 웨이퍼를 하프 커팅한 후, 표면 연삭으로 칩 분할하는 기술입니다. 웨이퍼 warpage의 영향을 받지 않고 표면 칩핑도 큰 폭으로 저감합니다.

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