Präzises Wafer-Dünnen mit dem NANO POL Vitrified Back Grinding Wheel

Das Rückseitenschleifen ist ein wichtiger Prozessschritt in der Halbleiterfertigung. Dabei wird die Rückseite eines Wafers kontrolliert bearbeitet, um die erforderliche Dicke für die nachfolgenden Produktions- und Packaging-Prozesse zu erreichen.

Mit abnehmender Waferdicke steigen die Anforderungen an den Schleifprozess. Neben dem Materialabtrag müssen auch die Oberflächenqualität, die mechanische Belastung des Wafers und die Stabilität der Waferkante berücksichtigt werden.

Das EHWA NANO POL Vitrified Back Grinding Wheel verbindet einen segmentierten Diamantschleifbelag mit einer keramischen Bindung und einer gezielt einstellbaren Porenstruktur. Dadurch lässt sich das Werkzeug auf unterschiedliche Waferaufbauten und Prozessanforderungen abstimmen.

Warum die Werkzeugstruktur entscheidend ist

Ein Back Grinding Wheel für die Waferbearbeitung unterscheidet sich deutlich von einer konventionellen Schleifscheibe.

Das Werkzeug besteht aus einem präzise gefertigten, ringförmigen Grundkörper. Auf der Stirnseite sind einzelne Diamantschleifsegmente gleichmäßig über den Umfang verteilt. Zwischen den Segmenten befinden sich definierte Freiräume.

Diese Bauweise unterstützt mehrere wichtige Prozessfunktionen:

• Zufuhr des Kühlschmierstoffs in die Schleifzone
• Abtransport des abgetragenen Materials
• Reinigung der Kontaktzone
• kontrollierter Eingriff der Schleifsegmente
• gleichmäßige Belastung über den Werkzeugumfang

Die Segmentgeometrie muss dabei zum Wafermaterial, zur Maschine und zur gewünschten Bearbeitungsstufe passen.

Keramische Bindung mit kontrollierter Porosität

Bei einem vitrified Back Grinding Wheel werden die Diamantkörner durch eine keramische Bindung gehalten.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Werkzeugstruktur liegt in der gezielten Anpassung der Porosität. Porenanteil, Porenform und Porengröße können auf den jeweiligen Schleifprozess abgestimmt werden.

Die Poren schaffen Raum für Kühlschmierstoff und abgetragenes Material. Gleichzeitig unterstützen sie eine offene und kontrollierbare Werkzeugtopografie.

Für einen stabilen Prozess ist außerdem eine gleichmäßige Verteilung der Diamantkörner an den Schleifsegmenten wichtig. Dadurch kann das Werkzeug möglichst gleichmäßig über den gesamten Umfang arbeiten.

Weniger Schleifspannung und kontrollierte Waferkanten

Das NANO POL Vitrified Back Grinding Wheel ist darauf ausgelegt, Schleifspannungen und Kantenabplatzungen zu reduzieren.

Gleichzeitig unterstützt die abgestimmte Kombination aus Diamantkorn, Bindung, Porenstruktur und Segmentgeometrie eine gleichmäßige Waferoberfläche und eine hohe mechanische Festigkeit der vereinzelten Dies.

Das Werkzeugkonzept zielt damit nicht ausschließlich auf die erforderliche Enddicke. Entscheidend ist auch, in welchem Zustand der Wafer den nächsten Prozessschritt erreicht.

Bearbeitung sehr dünner Silizium-Wafer

Bei geeigneten Silizium-Wafern kann die NANO-POL-Technologie für sehr geringe Enddicken eingesetzt werden. Die technische Dokumentation nennt eine mögliche Waferdicke von bis zu 17 µm.

Dieser Wert ist nicht als allgemeingültige Prozessgrenze zu verstehen. Die tatsächlich erreichbare Enddicke hängt unter anderem von folgenden Faktoren ab:

• Wafermaterial und Waferdurchmesser
• Ausgangsdicke
• Schicht- und Bauteilaufbau
• Spannsystem
• Schleifmaschine und Spindel
• Prozessparameter
• Kühlschmierstoffversorgung
• Anforderungen der nachfolgenden Fertigungsschritte

Die Werkzeugauslegung muss deshalb immer auf die konkrete Anwendung abgestimmt werden.

Anforderungen bei TSV- und Compound-Wafern

Moderne Back-End- und Advanced-Packaging-Prozesse arbeiten häufig mit komplexen Waferaufbauten.

Bei TSV-, Fan-out- und Compound-Wafern können verschiedene Materialien innerhalb eines Werkstücks kombiniert sein. Dazu gehören beispielsweise:

• Siliziumchips
• Epoxid-Mold-Compound
• Kupfer-Vias
• Polyimidschichten
• Lot- und Verbindungselemente

Das Schleifwerkzeug bearbeitet in diesen Fällen kein homogenes Material. Die einzelnen Bestandteile können sich hinsichtlich Härte, Elastizität und Abtragsverhalten deutlich unterscheiden.

Das NANO POL Vitrified Back Grinding Wheel ist auch für Compound-Materialien, TSV-Anwendungen, Fan-out-Wafer und entsprechende Sensor- beziehungsweise Fingerprint-Substrate ausgelegt. Für unterschiedliche Materialkombinationen können mehrstufige Werkzeugkonzepte mit angepassten Grob- und Feinschleifspezifikationen eingesetzt werden.

Das Schleifwerkzeug als Teil des Gesamtsystems

Die Leistungsfähigkeit eines Back Grinding Wheels wird nicht allein durch die Korngröße bestimmt.

Für einen stabilen Wafer-Grinding-Prozess müssen mehrere technische Faktoren zusammenpassen:

• Diamantkorngröße und Kornverteilung
• keramische Bindung
• Porenstruktur
• Schleifsegmentgeometrie
• Wafermaterial und Materialaufbau
• Spindeldrehzahl und Vorschub
• Kühlschmierstoffzufuhr
• Maschinensteifigkeit
• gewünschte Enddicke und Oberflächenqualität

Die passende Spezifikation entsteht deshalb aus der gesamten Bearbeitungsaufgabe.

EHWA entwickelt Diamantschleifwerkzeuge für unterschiedliche Wafer- und Back-End-Anwendungen. Im Mittelpunkt steht eine technische Abstimmung auf das Material, die Maschine und die konkreten Anforderungen des Fertigungsprozesses.

Technische Beratung für Ihre Wafer-Anwendung

Sie planen einen Back-Grinding-Prozess für Silizium-, TSV-, Fan-out- oder Compound-Wafer? Für eine erste technische Bewertung sind Angaben zu Wafermaterial, Durchmesser, Ausgangsdicke, Zieldicke, Maschine und aktuellem Prozess besonders hilfreich.

Kontakt: genc@ehwadia.de