1. Blade Dicing(Sawing) 공정 이란?
2. Sawing Process Flow
3. Sawing의 공정 변수
1. Blade Dicing(Sawing) 공정 이란?
-. 반도체 공정은 둥그런 원판 형태의 Wafer 위에 이루어지는데요.
반도체 공정을 통해 Wafer 위에 회로를 만들어도
커다란 원판 형태로는 어디 다른 데에 갖다 붙일 수도 없고 사용하기도 어렵죠.
반도체 전공정이 끝난 Wafer는
반도체 후공정 단계인 패키지 공정에서 개별 칩(Die chip)으로 나눠지면서 반도체 칩이 돼요.
여기서 Wafer를 Die chip으로 나누는 작업을 '다이싱(Dicing)' 이라고 해요.
이렇게 Wafer를 Die chip으로 만드는 과정(개별칩화)을 '싱귤레이션(Singulation)'이라고 해요.
Dicing 공정 방식에서 어떤 것을 활용해서 Wafer를 자르느냐에 따라 종류가 달라지는데요.
그 중에 'Blade Dicing' 또는 'Saw Dicing' 또는 'Sawing'이라고 부르는 Dicing 방식은
이름 그대로 '원형 칼날(Blade wheel)'을 이용해서 '톱질(Sawing)'을 해서 Wafer를 자르는(Cutting) 방식의 공정이에요.
Blade에는 다이아몬드 알갱이가 붙어있어서 실리콘 Wafer를 더 잘 파내도록 해요.
그리고 Blade로 잘라낼 때 마찰이 너무 심해서 DI Water를 Wafer 위에 계속 뿌려주면서 잘라줘야 돼요.
Wafer 위에는 Blade가 지나가는 자리에 Dicing Line(Scribe Line)을 그려서 표시해요.
이 Dicing Line 근처에는 회로가 없는 영역이라서 잘라도 문제가 없어요.
아래는 Saw Dicing의 공정 흐름에 대해서 정리해봤어요.
2. Sawing Process Flow
1) 백 그라인딩(Back Grinding)
-. 보통 Dicing을 하기 전에 '백 그라인딩(Back Grinding)' 공정으로 Wafer 두께를 조절해요.
Back Grinding 공정은 Wafer 전면에 '보호 필름'을 부착하고 Wafer 후면을 갈아서
Wafer 두께를 얇게 만들어요.
Back Grinding이 끝나면 '보호 필름'을 제거해요.
2) 다이싱 테이프 부착
-. Dicing 공정에서는 Wafer를 Cutting 중에 Damage에 의해서 손상되지 않게 보호하고
Wafer를 자른 후에 Die Chip이 날아가지 않도록 고정하기 위해서
'Dicing Tape(다이싱 테이프)'를 Wafer에 부착해요.
'Back Grinding' 공정과는 다르게 'Dicing Tape'는 Wafer 후면에 부착을 해요.
Tape를 Wafer에 바로 부착하는 것은 아니고
Dicing Tape를 고정하기 위해서 '링 프레임(Ring Frame)'이라는 원형 철제 틀에 부착을 하고
Wafer를 부착해요.
3) Sawing
-. Dicing Tape 위에 부착된 Wafer를 Sawing 설비에 Loading을 하고
Dicing Line을 따라서 Wafer를 Cutting 해줘요.
Cutting을 할 때 마찰이 심하기 때문에 DI Water를 Wafer 위에 뿌려가면서 잘라줘요.
*Sawing 방식 종류에 관해서는 다음 포스팅에서 정리해 볼 거에요.
4) 건조
-. Cutting이 완료되면 Sawing 중에 뿌린 DI Water를 건조시켜요.
5) Die Chip 분리 or Die Bonding
-. 건조까지 완료된 Die Chip을 Dicing Tape에서 떼어내요.
보통 PCB나 리드프레임에 붙이는 'Die Bonding'을 진행하면서 Tape에서 Chip을 떼어내요.
3. Sawing 공정 변수
-. Saw Dicing 공정 변수에는 아래와 같이 있어요.
1) Blade wheel RPM(회전수)
2) Wafer 이송 속도
3) Blade 높이 (잘리는 깊이)
Blade RPM은 보통 '30,000회/min' 한다고 해요.
Blade 높이는 Wafer를 Loading한 Table로부터 얼마나 떨어져 있느냐인데요.
즉, Wafer가 잘리는 깊이를 말해요. Tape까지 잘라버리면 안되니 Tape 두께까지 고려해서 높이를 설정해요.
위 공정 변수를 적절하게 해야 되는데요.
Sawing은 짧은 시간에 많은 양의 Wafer를 자를 수 있다는 장점이 있지만 무작정 빠르게만 할 수 없어요.
Saw Dicing의 공정 조건이 적절하지 않으면 다음과 같은 문제가 생길 수 있어요.
'다이싱 테이프 잔사(Tape Burr)'
'칩 가장자리 깨짐(Chipping)'
'칩 깨짐(Crack)'
'테이프 잔사'의 경우 Wafer 이송 속도가 느리고, Blade 높이가 높을 수록 양호하다고 해요.
'Chipping'의 경우 반대로 Wafer 이송 속도가 빠르고, Blade RPM이 빠를 수록 양호하다고 해요.
'Chip 깨짐'이 발생할 경우 Wafer를 1step으로 한 번에 깊게 Full Cutting 하는 것이 아니라
Blade 높이를 조절해서 여러 Step으로 나눠서 Cutting하기도 해요.
Saw Dicing에서 한 가지 더 고려해야 되는 것이 있어요.
Sawing은 Blade로 Wafer를 파내면서 Cutting을 하는데요.
이때 Blade로 파낸 도랑의 폭을 의미하는 'Kerf(커프)'를 고려해야돼요.
Kerf는 사용한 Blade의 두께에 따라 달라져요.
Kerf가 너무 두꺼워서 Dicing Line을 벗어나면서 자르면 안되는 부분을 침범하지 않도록 주의해야 돼요.
**공부하면서 정리해봤는데 오류가 있으면 댓글로 알려주세요.
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