반도체 Wafer back-grinding (B/G) 공정과 이해

반도체 Wafer back-grinding (B/G) 공정이란?

웨이퍼 라미네이션, Wafer back-grinding, 웨이퍼 마운트로 진행되는 일련의 과정을 큰 의미의 Wafer back-grinding (B/G)라고 합니다.   

 

 

반도체 (B/G) 공정별 이해

라미네이션 공정 메커니즘

 - 목적 : 웨이퍼 백 그라인딩 중 발생가능한 실리콘 분진 및 입자에 의한 웨이퍼 패턴 손상 방지를 위해 웨이퍼 앞면에 라미네이션 테이프를 부착합니다. 

 - 방법 : 웨이퍼 윗면(패턴명)에 라미네이션 테이프를 부착하며 웨이퍼 크기 6, 8, 12인치 및 웨이퍼 종류에 따라 테이프를 선택합니다. 롤러로 테이프에 적절한 압력과 속도를 가하여 웨이퍼와 라미네이션을 부착, 테이프의 기공과 들뜸을 방지합니다. 웨이퍼 가장자리 라인을 따라 테이프를 절단합니다. 

 - 테이프 cutting : 레이저 절단, 블라제 절단, 와이어 절단 등이 이용 절단 합니다. 

 

 

라미네이션 공정 단계

테이프 라미네이션, 러프 그라인딩, 파인 그라인딩, 폴리싱, 세척, 라미네이션 테이프 UV 조사, 웨이퍼 뒷면에 라미네이트 테이프 장착, 라미네이션 테이프 제거, 카세트 (wafer 용기)에 투입의 순서로 공정이 이루어집니다. 

 

라미네이션 테이프의 구조는 베이스 필름, 접착제,Liner (분리막)으로 총 두께 100~120um로 이루어져 있습니다.

 

라미네이션 테이프의 분류

- UV 타입 : UV 전 접착력이 강해 웨이퍼에 단단히 부착, 충격 흡수, UV 처리 후 강도 저하, 탈착 용이, NP 오염 방지에 강점이 있습니다. 

- Non- UV 타입 : 중간 접착력, UV 처리가 필요하지 않습니다.

 

 

wafer-back-grinding

 

Wafer back-grinding (B/G) 장비 워크플로우(work flow)

- 카세트

- 로봇 픽으로 전송

- 위치 테이블에서 정렬

- 이송 암 1을 사용하여 C/T로

- C/T 진공

- Z1축으로 황삭 연삭 6.

- Z2축을 사용한 미세 연삭

- Z3축으로 스트레스 완화

- 스피너 섹션에서 웨이퍼 세척/건조

- 이송 암 2가 있는 스피너로

- 스피너 섹션에서 웨이퍼 세척/건조

- 로봇 픽을 사용하여 카세트로 이동

-  카세트로 돌아가기

 

 

 

기계 구조

3축 및 4C/T구조

- 연삭에서 응력 제거까지 완전 자동 공정이 진행됩니다. 

- C/T에서 웨이퍼를 로딩 및 언로딩 할 필요가 없는 통합형 기계로 처리량 및 안전성을 향상합니다. 

 

 

그라인딩 휠(Wheel) 구조

Z1: Rough Grinding , 큰 그릿 사이즈로 제작된 러프 휠로 웨이퍼를 깊고 빠르게 연마합니다.

Z2: Fine Grinding, 작은 그릿 크기로 만들어진 미세 휠로 웨이퍼를 약간 천천히 연마합니다.

- 그릿 : 연삭에 사용할 다이아몬드 조각

- 본드 : 다이아몬드 조각을 잡아주는 역할

- 칩 포켓: 실리콘 먼지 배출 및 콜링 효과 활성화

 

Wafer back-grinding (B/G) 기술

- 필요한 목표 두께로 웨이퍼를 얇게 만들기 위해 그라인딩 휠을 사용하여 웨이퍼 뒷면을 연삭 합니다. 

G1 거친 연삭 -> 메쉬 #300~500

G2 미세 연삭 -> 메쉬 # 2000~4800

 

 

웨이퍼 후면 연삭 공정(박막화 솔루션)

- 두께 50um 이하 얇은 웨이퍼의 멀티 스태킹 패키지에 필요한 특수 공정입니다. 

1) DBG(다이싱 비포 그라인드)

DBG 인라인 시스템 : 하프컷, 라미네이션, 백그라인드, 테이프 장착, 테이프 필링, 언로딩 (다이 부착 전 : DAF 컷 + 익스팬드)

2) WSS (웨이퍼 서포트 시스템)

실제 웨이퍼에 하드 서포트(예: 유리)를 부착한 후 연마하여 웨이퍼에서 분리합니다. 

라미네이팅 -> 그라인딩 -> DAF 공정 -> 분리(이송)

 

 

Wafer Mount

- 목적 : 웨이퍼 sawing 전, 웨이퍼를 고정하기 위해 웨이퍼 뒷면에 마운트 테이프 부착이 필요합니다.

- 방법  

a)  웨이퍼 뒷면에 마운트 테이프 부착하기

b)  롤러로 테이프에 적절한 압력을 가한다.

c)  웨이퍼 크기에 따라 웨이퍼 링을 따라 테이프 절단하기 

- 테이프 절단 : 블레이드 절단으로 진행됩니다.

 

 

웨이퍼 백그라인딩 공정 품질 관리

테이핑 공정 리젝트 사항들 

a) 테이프 보이드 (Tape void)

- 사양 제한 : 최대 1mm

- 조치 : : 재작업

- 결함 모드 : 딤플/ 균열/ 파손

b) 테이프 버 (Tape Burr) : 테이프 버로 인해 B/G 테이프와 물 사이에 물이 침투할 수 있습니다.

- 사양 제한 : 최대 0.3mm

- 조치 : : 재작업

- 결함 모드 : 딤플/ 균열/ 파손

c) 잉크 도팅 (Ink dotting) : 잉크 도팅 높이가 비정상적으로 높을 경우 웨이퍼 백 그라인딩 시 웨이더 파손 및 균열이 발생할 수 있습니다.

- 사양 제한 : 최대 25mm

- 조치 : 추가 진행 전 고객에게 현 상황을 알립니다.

- 결함 모드 : 딤플/ 균열/ 파손

 

 

Wafer warpage (웨이퍼 휨)

웨이퍼 운송 또는 연삭 중에 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. 

트랜스포트 패드 또는 로봇 픽에 의한 진공 청소가 불충분하여 웨이퍼 이송 중 기계 오류가 발생하거나 웨이퍼가 파손됩니다. 연삭 공정 중 웨이퍼 휨으로 인해 표면 손상이 발생합니다.

Cry warpage : 웨이퍼 연삭 손상과 BG 테이프 응력에 따라 휨 유형이 달라집니다. 

Smile warpage  : 필름 응력이 웨이퍼 연삭 손상으로 인한 응력을 초과하면 휨의 방향이 역전되는 현상입니다.