KR100831019B1

KR100831019B1 - 웨이퍼 연삭휠 및 이 연삭휠을 이용한 웨이퍼 연삭방법

Info

Publication number: KR100831019B1
Application number: KR1020060136076A
Authority: KR
Inventors: 공순현
Original assignee: 주식회사 실트론
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-05-20

Abstract

본 발명은, 웨이퍼의 표면거칠기가 향상되도록 구조가 개선되어 후속공정인 폴리싱 공정에서의 가공량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산성 및 품질을 향상시키는 웨이퍼 연삭휠 및 이 연삭휠을 이용한 웨이퍼 연삭방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 웨이퍼 연삭휠은 웨이퍼의 표면을 연삭하기 위한 웨이퍼 연삭휠에 있어서, 휠 본체; 및 휠 본체의 바닥면에 고정되며, 0.2㎛ 내지 1㎛ 직경의 다이아몬드 입자를 포함하여 형성된 연삭패드;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

웨이퍼, 연삭, 표면굴곡, 거칠기

Description

웨이퍼 연삭휠 및 이 연삭휠을 이용한 웨이퍼 연삭방법{Grinding wheel and method of wafer with improvement of surface roughness in manufacturing process of wafer}

도 1은 종래의 일례에 따른 웨이퍼 연삭휠의 개략적인 측면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 연삭휠의 개략적인 저면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 연삭휠에 의해 연삭된 웨이퍼의 표면굴곡(nanotopography) 사진이다.

도 4는 도 1에 도시된 연삭휠에 의해 연삭된 웨이퍼의 표면을 확대한 사진이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연삭휠의 개략적인 측면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 연삭휠의 개략적인 저면도이다.

도 7은 도 5에 도시된 연삭휠에 의해 연삭된 웨이퍼의 표면굴곡 사진이다.

도 8은 도 5에 도시된 연삭휠에 의해 연삭된 웨이퍼의 표면을 확대한 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1...웨이퍼 10...휠 본체

20...연삭패드 30...휠 마운트

100...웨이퍼 연삭휠 200...스핀들

300...척 테이블

본 발명은 웨이퍼 연삭휠 및 이 연삭휠을 이용한 웨이퍼 연삭방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 표면을 연삭하는데 사용되는 웨이퍼 연삭휠 및 이 연삭휠을 이용한 웨이퍼 연삭방법에 관한 것이다.

웨이퍼는, 단결정 잉곳을 웨이퍼 형태로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정(slicing process), 절단된 웨이퍼의 두께와 평탄도를 유지하도록하는 연마 공정(lapping process), 불순물이나 결함 등의 제거를 위한 식각 공정(etching process), 표면의 손상이나 평탄도를 향상시키기 위한 폴리싱 공정(polishing process) 및 후속 세정 공정(cleaing process) 등의 단계를 거쳐서 제조된다. 이러한 웨이퍼의 제조 공정 중 연마공정에서는 도 1 및 도 2에 도시된 연삭장치가 널리 사용된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 연삭장치는 회전 가능하며 상하방향으로 승강 가능한 스핀들(200)과, 스핀들의 하단부에 결합된 휠마운트(30)와, 휠마운트의 하단부에 결합되는 연삭휠(100')과, 연삭휠의 하방에 배치되며 웨이퍼(1)가 안착되며 회전 가능한 척 테이블(300)을 구비한다. 연삭휠(100')은 휠마운트(30)에 고정되는 휠 본체(10')와, 휠 본체의 바닥면에 서로 일정 간격 이격되게 고정되며 전체적 으로 원형을 이루는 다수의 연삭패드(20')를 구비한다. 여기서, 각 연삭패드(20')는 2㎛ 내지 6㎛ 직경의 다이아몬드 입자와 수지(resin)을 포함하여 형성되며, 웨이퍼(1)의 표면을 연삭하는 기능을 한다.

상술한 바와 같이 구성된 연삭장치에 있어서, 척 테이블(300)을 5rpm 내지 50rpm의 회전속도로, 스핀들(200)을 2000rpm 내지 3000rpm의 회전속도로 각각 회전시킨 후, 스핀들(200)을 0.1㎛/s 내지 0.3㎛/s로 이송시키면, 웨이퍼(1)에 대한 연삭이 이루어지게 된다. 이와 같이 연삭이 이루어지게 되면, 웨이퍼의 표면이 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 150Å이상의 표면거칠기(roughness)를 가지게 된다.

그러나, 상술한 바와 같이 연삭된 경우, 웨이퍼(1)의 표면에는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 연삭패드(20')의 자국이 선명하게 잔존하게 된다. 즉, 웨이퍼의 표면의 산과 골 간의 거리가 50nm 이상이 되어 연삭패드의 자국이 선명하게 남게 된다. 이와 같이, 웨이퍼(1)의 표면에 연삭패드(20')의 자국이 남게 되면, 연마 공정의 후공정인 폴리싱 공정에서 가공량이 증가하게 되어 제조비가 증가하게 될 뿐만 아니라 수율이 저하되는 문제점이 발생된다. 그리고, 연삭 후 폴리싱 공정을 수행하더라도 연삭패드(20')의 자국이 남게 되어 품질불량도 빈번하게 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 웨이퍼의 표면거칠기가 향상되도록 구조가 개선되어 후속공정인 폴리싱 공정에서의 가공량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산성 및 품질을 향상시키는 웨이퍼 연삭휠 및 이 연삭휠을 이용한 웨이퍼 연삭방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 웨이퍼 연삭휠은 웨이퍼의 표면을 연삭하기 위한 웨이퍼 연삭휠에 있어서, 휠 본체; 및 상기 휠 본체의 바닥면에 고정되며, 0.2㎛ 내지 1㎛ 직경의 다이아몬드 입자를 포함하여 형성된 연삭패드;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 웨이퍼 연삭방법은 휠 본체; 및 상기 휠 본체의 바닥면에 고정되며, 0.2㎛ 내지 1㎛ 직경의 다이아몬드 입자를 포함하여 형성되며, 웨이퍼가 안착되는 척 테이블로부터 일정 거리 이격되게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면과 마주하게 배치되는 연삭패드;를 구비하는 웨이퍼 연삭휠을 이용하여, 웨이퍼를 연삭하는 웨이퍼 연삭방법에 있어서, 상기 웨이퍼를 상기 척 테이블에 배치시키는 단계; 상기 척 테이블을 회전시켜 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 상기 연삭휠을 회전시키는 단계; 및 상기 연삭패드가 상기 웨이퍼의 표면과 접촉하여 상기 웨이퍼에 대한 연삭 공정이 수행되도록 상기 연삭휠과 상기 척 테이블 중 적어도 하나를 상기 웨이퍼의 두께방향으로 이송시키는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연삭휠의 개략적인 측면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 연삭휠의 개략적인 저면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 연삭 휠에 의해 연삭된 웨이퍼의 표면굴곡 사진이며, 도 8은 도 5에 도시된 연삭휠에 의해 연삭된 웨이퍼의 표면을 확대한 사진이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예의 웨이퍼 연삭휠(100)은 웨이퍼(1)를 연삭하기 위한 것이다. 웨이퍼 연삭휠(100)은 휠 본체(10)와, 연삭패드(20)를 구비한다.

휠 본체(10)는 스핀들(200)에 결합되는 휠 마운트(30)에 볼트 등에 의해 고정되어 있다. 휠 본체(10)는 스핀들(200)이 도 5에 도시된 회전방향으로 회전시 스핀들(200)과 함께 회전할 뿐만 아니라, 스핀들(200)의 승하강시 상하방향으로 승강된다. 휠 본체(10)는 원형의 도우넛 형상으로 이루어져 있다.

연삭패드(20)는 척 테이블(300)에 안착된 웨이퍼(1)를 연삭하는 기능을 한다. 연삭패드(20)는 웨이퍼(1)가 안착되는 척 테이블(300)로부터 웨이퍼의 두께방향으로 일정 거리 이격되게 배치되어 있으며, 특히 본 실시예에 있어서는 웨이퍼의 상방에 배치되어 웨이퍼(1)의 표면과 마주하고 있다. 연삭패드(20)는 휠 본체(10)의 바닥면에 고정되어 있다. 연삭패드(20)는 휠 본체(10)의 회전시 또는 승하강시 휠 본체(10)와 함께 회전 또는 승하강된다. 연삭패드(20)는 일정 폭을 가지는 원형의 고리 형상으로 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 연삭패드(20)의 폭(w) 및 두께(t)는 각각 3㎜ 및 7㎜이다. 연삭패드(20)는 다수의 다이아몬드 입자와, 다이아몬드 입자를 결합시키기 위한 결합제를 포함하여 형성된다. 특히, 본 실시예에 있어서는 종래보다 더 작은 직경을 가지는 다이아몬드 입자, 예를 들어 0.2㎛ 내지 1㎛ 직경의 다이아몬드 입자 및 비트리파이드 결합제(vitrified bond)가 사용 된다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 웨이퍼 연삭휠(100)을 이용하여 웨이퍼(1)를 연삭하는 과정의 일례를 설명하기로 한다.

먼저, 웨이퍼(1)를 척 테이블(300)에 안착한 후, 척 테이블(300)을 도 5에 도시된 화살표 방향(R2)으로 회전시킨다. 이때 , 척 테이블(300)을 150rpm 내지 250rpm의 회전속도로 회전시킨다. 이와 같이 척 테이블(300)이 회전하면, 척 테이블(300)에 안착된 웨이퍼(1)도 회전하게 된다. 그 후, 스핀들(200)을 도 5에 도시된 화살표 방향(R1)으로 회전시킴으로써 웨이퍼 연삭휠(100)을 회전시킨다. 이 때, 스핀들(200)을 900rpm 내지 1500rpm의 회전속도로 회전시킨다.

이와 같이 연삭휠(100)과 웨이퍼(1)를 회전시킨 후, 스핀들(200)을 하방으로 이송시켜 결과적으로 연삭휠(100)을 하방(D)으로 이송시키며, 이에 따라 연삭패드(20)를 웨이퍼(1) 표면과 서로 접촉하도록 한다. 이 때, 스핀들(200)을 0.1㎛/s 내지 0.3㎛/s의 이송속도로 이송시킨다. 이와 같이, 연삭패드(20)를 웨이퍼(1)에 접촉시키면, 웨이퍼(1)의 표면이 연삭패드(20)에 의해 연삭된다. 그리고, 연삭된 웨이퍼의 표면은 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 50Å 이하의 표면거칠기를 가지게 된다. 또한, 연삭된 웨이퍼(1)는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 연삭패드의 자국이 하나도 남아 있지 않게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는 웨이퍼(1)의 연삭시 웨이퍼의 표면 상태가 종래에 비해 훨씬 우수해지게 되므로, 고 품질의 웨이퍼를 얻을 수 있게 된다. 이와 같이 고 품질의 웨이퍼를 얻게 되면, 연삭 후에 이루어지는 후공정인 폴 리싱 공정시 가공량을 줄일 수 있게 되므로, 제조비가 절감될 뿐만 아니라 생산성도 향상되게 된다.

한편, 상술한 척 테이블(300)의 회전속도(150rpm 내지 250rpm)와 스핀들(200)의 회전속도(900rpm 내지 1500rpm)는 본 실시예의 연삭휠(100)을 이용하는 경우 공정 효율을 극대화시킬 수 있는 회전속도로서 수많은 시행착오를 통해서 경험적으로 얻어졌다. 척 테이블(300) 및 스핀들(200)을 상술한 회전범위로 회전시키지 않으면, 연삭된 웨이퍼(1)의 표면거칠기를 원하는 값, 예를 들어 50Å 이하로 만들 수 없게 될 뿐만 아니라 공정효율도 오히려 저하되어 생산성이 떨어지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상술한 본 실시예의 연삭 공정조건을 따르지 않고 다른 연삭 공정조건, 예를 들어 종래 기술에서 설명한 연삭 공정조건을 따르게 되면, 비록 본 실시예의 연삭휠(100)을 사용하더라도 연삭후 고 품질의 웨이퍼를 얻을 수 없게 되며 공정효율도 오히려 떨어지게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

예를 들어, 본 실시예에서는 연삭패드가 고리 형상으로 이루어져 있으나, 직사각형 형상의 연삭패드가 다수 구비되며, 다수의 연삭패드가 종래기술에서 설명한 바와 마찬가지로 상호 간에 일정 거리 이격되게 배치되도록 구성할 수도 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는 스핀들을 하방으로 이송시켜 웨이퍼 표면이 연삭되도록 구성되어 있으나, 척 테이블을 상방으로 이송시켜 웨이퍼 표면이 연삭되 도록 구성할 수도 있다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 연삭된 웨이퍼의 표면거칠기가 향상되어 고 품질의 웨이퍼를 얻을 수 있게 된다. 또한, 연삭후 후속공정인 폴리싱 공정에서의 가공량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산성도 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

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휠 본체; 및 상기 휠 본체의 바닥면에 고정되며, 0.2㎛ 내지 1㎛ 직경의 다이아몬드 입자를 포함하여 형성되며, 웨이퍼가 안착되는 척 테이블로부터 일정 거리 이격되게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면과 마주하게 배치되는 연삭패드;를 구비하는 웨이퍼 연삭휠을 이용하여, 웨이퍼를 연삭하는 웨이퍼 연삭방법에 있어서,

상기 웨이퍼를 상기 척 테이블에 배치시키는 단계;

상기 척 테이블을 회전시켜 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계;

상기 연삭휠을 회전시키는 단계; 및

상기 연삭패드가 상기 웨이퍼의 표면과 접촉하여 상기 웨이퍼에 대한 연삭 공정이 수행되도록 상기 연삭휠과 상기 척 테이블 중 적어도 하나를 상기 웨이퍼의 두께방향으로 이송시키는 단계;를 구비하며,

상기 척 테이블은 150rpm 내지 250rpm의 회전속도로 회전하며,

상기 연삭휠은 900rpm 내지 1500rpm의 회전속도로 회전하며,

상기 연삭휠은 0.1㎛/s 내지 0.3㎛/s의 이송속도로 이송되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연삭방법.
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