Amincissement de précision des plaquettes (wafers) avec la meule vitrifiée NANO POL Back Grinding
Le rectifiage de la face arrière (back grinding) est une étape de procédé importante dans la fabrication de semi-conducteurs. La face arrière d’une plaquette (wafer) y est usinée de manière contrôlée afin d’atteindre l’épaisseur requise pour les processus de production et de conditionnement (packaging) ultérieurs.
À mesure que l’épaisseur de la plaquette diminue, les exigences envers le procédé de rectification augmentent. Outre l’enlèvement de matière, la qualité de surface, la sollicitation mécanique de la plaquette et la stabilité de son bord doivent également être prises en compte.
La meule vitrifiée EHWA NANO POL Back Grinding combine un revêtement diamanté segmenté avec un liant céramique et une structure poreuse spécifiquement ajustable. L’outil peut ainsi être adapté à différentes structures de plaquettes et exigences de procédé.
Pourquoi la structure de l’outil est déterminante
Une meule de rectifiage de face arrière pour l’usinage de plaquettes diffère nettement d’une meule conventionnelle.
L’outil se compose d’un corps de base annulaire fabriqué avec précision. Sur la face frontale, des segments diamantés individuels sont répartis uniformément sur la circonférence. Des espaces définis existent entre les segments.
Cette conception favorise plusieurs fonctions de procédé importantes :
- l’apport du lubrifiant de refroidissement dans la zone de rectification
- l’évacuation du matériau enlevé
- le nettoyage de la zone de contact
- un engagement contrôlé des segments de rectification
- une sollicitation uniforme sur toute la circonférence de l’outil
La géométrie des segments doit correspondre au matériau de la plaquette, à la machine et à l’étape d’usinage souhaitée.
Liant céramique à porosité contrôlée
Dans une meule vitrifiée de rectifiage de face arrière, les grains de diamant sont maintenus par un liant céramique.
Un avantage essentiel de cette structure d’outil réside dans l’ajustement ciblé de la porosité. La proportion, la forme et la taille des pores peuvent être adaptées au procédé de rectification concerné.
Les pores créent de l’espace pour le lubrifiant de refroidissement et le matériau enlevé. Ils favorisent en même temps une topographie d’outil ouverte et contrôlable.
Pour un procédé stable, une répartition homogène des grains de diamant sur les segments de rectification est également importante. L’outil peut ainsi travailler de la manière la plus uniforme possible sur toute sa circonférence.
Moins de contraintes de rectification et des bords de plaquette contrôlés
La meule vitrifiée NANO POL Back Grinding est conçue pour réduire les contraintes de rectification et les écaillements de bord.
La combinaison adaptée du grain de diamant, du liant, de la structure poreuse et de la géométrie des segments favorise en même temps une surface de plaquette homogène et une résistance mécanique élevée des puces individualisées (dies).
Le concept d’outil ne vise donc pas uniquement l’épaisseur finale requise. L’état dans lequel la plaquette atteint l’étape de procédé suivante est tout aussi déterminant.
Usinage de plaquettes de silicium très fines
Pour des plaquettes de silicium adaptées, la technologie NANO POL peut être utilisée pour des épaisseurs finales très faibles. La documentation technique indique une épaisseur de plaquette possible allant jusqu’à 17 µm.
Cette valeur ne doit pas être comprise comme une limite de procédé générale. L’épaisseur finale réellement atteignable dépend notamment des facteurs suivants :
- matériau et diamètre de la plaquette
- épaisseur de départ
- structure des couches et du composant
- système de maintien
- machine de rectification et broche
- paramètres de procédé
- alimentation en lubrifiant de refroidissement
- exigences des étapes de fabrication ultérieures
La conception de l’outil doit donc toujours être adaptée à l’application concrète.
Exigences pour les plaquettes TSV et composites
Les procédés modernes de back-end et de conditionnement avancé (advanced packaging) travaillent fréquemment avec des structures de plaquettes complexes.
Pour les plaquettes TSV, fan-out et composites, différents matériaux peuvent être combinés au sein d’une même pièce. Il s’agit par exemple :
- de puces de silicium
- de mélange de moulage époxy (epoxy mold compound)
- de vias en cuivre
- de couches de polyimide
- d’éléments de brasure et de connexion
Dans ces cas, l’outil de rectification n’usine pas un matériau homogène. Les différents constituants peuvent se différencier nettement en termes de dureté, d’élasticité et de comportement à l’enlèvement.
La meule vitrifiée NANO POL Back Grinding est également conçue pour les matériaux composites, les applications TSV, les plaquettes fan-out et les substrats de capteurs ou d’empreintes digitales correspondants. Pour différentes combinaisons de matériaux, des concepts d’outils à plusieurs étapes avec des spécifications d’ébauche et de finition adaptées peuvent être utilisés.
L’outil de rectification comme élément du système global
La performance d’une meule de rectifiage de face arrière n’est pas déterminée par la seule granulométrie.
Pour un procédé de rectification de plaquettes stable, plusieurs facteurs techniques doivent concorder :
- granulométrie et répartition des grains de diamant
- liant céramique
- structure poreuse
- géométrie des segments de rectification
- matériau et structure de la plaquette
- vitesse de broche et avance
- apport de lubrifiant de refroidissement
- rigidité de la machine
- épaisseur finale et qualité de surface souhaitées
La spécification adaptée résulte donc de l’ensemble de la tâche d’usinage.
EHWA développe des outils de rectification diamantés pour différentes applications de plaquettes et de back-end. L’accent est mis sur une adaptation technique au matériau, à la machine et aux exigences concrètes du processus de fabrication.
Conseil technique pour votre application de plaquettes
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Contact : genc@ehwadia.de