KR20070049349A - 소잉 유닛을 갖는 웨이퍼 이면 연마 장치 - Google Patents

소잉 유닛을 갖는 웨이퍼 이면 연마 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소잉 유닛을 갖는 웨이퍼 이면 연마 장치에 관한 것이다. 종래의 웨이퍼 이면 연마 장치를 거친 웨이퍼는 두께 얇아짐과 이면 연마 중의 스트레스로 인해 발생되는 휨 등의 변형 때문에 핸들링(handling)이 어려웠다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 연마 유닛 외에 척 테이블에 고정된 웨이퍼를 개별 반도체 칩으로 절단하는 소잉 유닛을 갖는 웨이퍼 이면 연마 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치는 이면 연마 장치 내에서 이면 연마와 함께 소잉이 이루어진다. 본 발명에 따르면, 별도로 소잉 장치가 필요하지 않아 생산 라인에서의 설비 공간을 감소시킬 수 있다. 그리고 이면 연마 즉시 소잉이 이루어지기 때문에 TAT(Turn Around Time)이 줄어든다. 또한 이면 연마 장치에서 웨이퍼가 소잉된 상태로 배출되기 때문에 종래와 같은 웨이퍼의 휨 발생으로 인한 문제가 발생되지 않는다. 따라서 작업의 생산성 및 신뢰성이 향상될 수 있다. 더욱이 웨이퍼 이면 쪽에서 소잉이 진행됨으로써 회로 패턴 형성면의 손상이 방지되어 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.
웨이퍼 이면 연마 장치, 웨이퍼, 레이저, 소잉, 핸들링

Description

소잉 유닛을 갖는 웨이퍼 이면 연마 장치{wafer back grinding apparatus having sawing unit}
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3a 내지 3d는 도 2의 웨이퍼 이면 연마 장치의 동작을 나타낸 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100,200; 웨이퍼 이면 연마 장치(wafer back grinding apparatus)
11; 턴테이블(turntable)
12,212; 척 테이블(chuck table)
13a,213a; 황삭 휠(rough grinding wheel)
13b,213b; 정삭 휠(fine grinding wheel)
13c,213c; 폴리싱 연마 패드(grinding pad)
14; 레이저 소잉 유닛(laser sawing unit)
15a,15b,15c,15d; 세정액 분사 노즐
20; 웨이퍼(wafer)
21; 보호 테이프(lamination tape)
101,201; 웨이퍼 공급부
30,230; 카세트(cassette)
102,202; 웨이퍼 정렬부
본 발명은 반도체 패키지 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 이면(裏面) 연마 장치에 관한 것이다.
일련의 웨이퍼 제조 공정(fabrication process)이 완료된 웨이퍼는 개별 칩으로 분리되기 전에 이면 연마(back grinding) 공정을 거친다. 이면 연마 공정은 웨이퍼의 이면을 기계적으로 연마하여 웨이퍼의 두께를 얇게 만들기 위한 공정이다. 이 때 목표로 하는 웨이퍼의 최종 두께는 반도체 제품의 종류 또는 고객의 요구에 따라 달라질 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 웨이퍼 이면 연마 장치(200)는 턴테이블(turn table; 211)에 네 개의 척 테이블(212a~212d)들이 설치되고, 웨이퍼(220) 이면을 연마하는 연마 유닛(213a~213c)들이 턴테이블(211) 상부에 설치된 구조이다. 웨이퍼 공급부(201)에서 웨이퍼 정렬부(202)를 거친 웨이퍼(220)가 척 테이블(212d)에 로딩된다. 턴테이블(211)의 회전에 의해 척 테이블(212a~212d)들이 90°단위로 위 치 이동한다. 그리고 각 위치에 설치된 황삭 휠(213a)과 정삭 휠(213b) 및 폴리싱 연마 패드(213c)가 웨이퍼(220)를 목표로 하는 최종 두께로 연마한다.
최근에는 80㎛ 두께 이하의 웨이퍼 박형화가 웨이퍼 대구경화와 더불어 가속화되고 있다. 그런데 전술한 바와 같은 연마 휠(grind wheel)에 의한 기계적인 연마 방식의 이면 연마 장치는 웨이퍼 박형화에 따른 한계가 있다. 50㎛ 두께 이하의 웨이퍼에 대한 이면 연마 과정 중에 웨이퍼에 가해지는 스트레스(stress)에 의한 웨이퍼 변형 및 손상과 후속으로 진행되는 소잉 테이프 부착(sawing tape mount) 및 보호 테이프 제거(lamination tape removal) 공정에서의 핸들링(handling)에 문제가 있기 때문이다.
예를 들어, 이면 연마 후 두께가 얇아진 웨이퍼는 열적 스트레스에 의해 웨이퍼 휨(warpage)이 발생된다. 금속배선과 실리콘 층의 열팽창계수 차이에 의해 웨이퍼 표면 쪽으로 작용되는 수축력을 얇아진 실리콘 층이 견디지 못하기 때문이다. 휨이 발생된 웨이퍼는 정확한 픽업이 어렵고 이송 과정에서 추락되는 등 여러 가지 핸들링 상의 문제를 발생시킨다.
한편, 이면 연마가 완료된 웨이퍼는 웨이퍼 소잉 장치에 의해 소잉된다. 웨이퍼 소잉 장치로서는 블레이드(blade)를 이용하는 기계적 소잉 방식에서 발생될 수 있는 칩핑(chipping) 및 크랙(crack) 등을 방지하기 위하여, 레이저 소잉 유닛(laser sawing unit)에 의한 절단 방식의 레이저 소잉 장치가 최근에 도입되고 있다. 그러나 레이저 소잉시의 잔유물이 웨이퍼의 패턴부를 오염시키거나 세정(cleaning) 후에 미세한 부스러기(debris)가 잔존하고, 웨이퍼 회로 패턴 형성면부 터 레이저 소잉을 진행 할 때 레이저의 순간적인 열 충격에 의해 웨이퍼 회로 패턴부가 박리(delamination)되거나 필링(peeling)되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이면 연마 후 웨이퍼의 휨 발생을 최소화하여 휨에 의한 웨이퍼 손상이 방지되어, 웨이퍼의 핸들링이 용이하게 이루어질 수 있는 웨이퍼 이면 연마 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 소잉 과정에서 웨이퍼 회로 패턴 형성면의 오염과 열 충격에 의한 웨이퍼 손상을 방지할 수 있는 웨이퍼 이면 연마 장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼 이면 연마 후에 추가 핸들링 없이 웨이퍼를 소잉하며, 웨이퍼 이면에서부터 소잉이 진행되는 웨이퍼 이면 연마 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치는 회로 패턴 형성면의 반대되는 웨이퍼 이면이 개방되도록 웨이퍼가 탑재되어 고정되고 웨이퍼를 회전시키는 복수의 척 테이블, 척 테이블 상의 웨이퍼 이면을 연마하는 적어도 하나 이상의 연마 유닛, 척 테이블 상에서 최종 웨이퍼 두께로 연마된 웨이퍼를 개별 반도체 칩으로 소잉하는 소잉 유닛을 갖는다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치에 있어서, 연마 유닛들은 각각 목표로 하는 최종 웨이퍼 두께까지 소정 두께 단위만큼씩 연마하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치에 있어서, 척 테이블들은 연마 유닛의 수와 소잉 유닛의 수의 합과 같은 수로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치에 있어서, 상기 척 테이블들이 방사형으로 설치되고 척 테이블들을 일괄적으로 회전시키는 턴테이블을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치에 있어서, 척 테이블은 네 개이고, 연마 유닛들은 세 개이며, 세 개의 연마 유닛들은 웨이퍼의 이면을 목표로 하는 웨이퍼의 최종 두께보다 두껍게 1차 연마하는 황삭 휠, 1차 연마된 웨이퍼 이면을 목표로 하는 웨이퍼의 최종 두께까지 2차 연마하는 정삭 휠, 및 2차 연마된 웨이퍼의 이면을 경면화하는 폴리싱 연마 패드인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치에 있어서, 소잉 유닛은 레이저 소잉 유닛인 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다. 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 도면의 명확한 이해를 돕기 위해 다소 과장되거나 개략적으로 도시되거나 또는 생략되었으며, 각 구성요소의 실제 크기가 전적으로 반영된 것은 아니다.
실시예
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 3a 내지 3d는 도 2의 웨이퍼 이면 연마 장치의 동작을 나타낸 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치(100)는 네 개의 척 테이블(chuck table; 12a,12b,12c,12d)과 세 개의 연마 유닛(grinding unit; 13a,13b,13c), 및 세정액 분사 노즐들(15a,15b,15c,15d)을 포함하는 구조로서, 추가적인 핸들링 없이 이면 연마 후에 곧바로 웨이퍼(20)를 소잉할 수 있도록 소잉 유닛(sawing unit; 14)을 포함하는 것에 특징이 있다.
척 테이블(12a~12d)들은 턴테이블(turn table; 11) 위에 각각 90°간격으로 하여 방사형으로 설치된다. 척 테이블(12a~12d)들은 턴테이블(11)의 회전에 의하여 위치가 바뀐다. 척 테이블(12a~12d)들은 웨이퍼(20)의 회로 패턴 형성면 쪽에서 웨이퍼(20)를 진공압으로 흡착 고정한다. 여기서, 편의상 공정 순서에 따라 척 테이블(12a~12d)들을 제1 내지 제4 척 테이블이라 한다. 각 공정 단계가 끝날 때마다 턴테이블(11) 위에 설치된 네 개의 척 테이블(12a~12d)들은 90°씩 회전한다.
연마 유닛(13a~13c)들은 제1 내지 제3 척 테이블(12a~12c)들 상에 위치하여, 각각 목표로 하는 최종 웨이퍼(20) 두께까지 소정 두께 단위 만큼씩 웨이퍼(20)의 이면을 연마한다. 연마 유닛(13a~13c)들은 황삭 휠(13a)과 정삭 휠(13b) 및 폴리싱 연마 패드(13c)이다. 황삭 휠(13a)은 300~350 메시(mesh), 예컨대 325 메시의 입도(粒度)를 가지고, 목표로 하는 웨이퍼(20)의 최종 두께보다 20~30㎛ 정도 두껍게 웨이퍼(20) 이면을 1차 연마한다. 정삭 휠(13b)은 1500~2500 메시, 예컨대 2000 메시의 입도를 가지고, 1차 연마된 웨이퍼(20) 이면을 최종 목표 두께까지 정밀하게 연마한다. 폴리싱 연마 패드(13c)는 밑면이 천과 같은 재질로 덮여 있고, 내부에 슬러리(slurry) 공급부가 형성된 통상적인 구성을 가진다. 폴리싱 연마 패드(13c) 는 슬러리를 이용하여 2차 연마된 웨이퍼(20)의 이면을 경면화한다.
레이저 소잉 유닛(14)은 제4 척 테이블(12d) 상에 위치한다. 레이저 소잉 유닛(14)은 1차 및 2차 연마와 경면화를 거친 웨이퍼(20)를 개별 반도체 칩으로 소잉한다. 이 때, 웨이퍼(20)는 이면이 위쪽을 향하도록 흡착되어 있으므로, 웨이퍼(20)의 이면 쪽에서 소잉이 진행된다. 여기서, 소잉 유닛은 레이저 소잉 유닛(14)을 이용한 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 블레이드나 다른 기타 소잉 유닛을 이용하여 웨이퍼를 소잉하는 구조도 가능하다.
웨이퍼(20)의 회로 패턴 형성면에는 보호 테이프(21)가 부착되어 있다. 보호 테이프(21)는 통상적인 웨이퍼(20) 이면 연마 공정에 이용되는 것으로, 공정이 진행되는 동안 웨이퍼(20) 표면에 형성된 회로 패턴을 보호하기 위하여 임시로 부착된다. 보호 테이프(21)에 의해 소잉으로 인한 개별 반도체 칩의 위치 틀어짐이 방지된다.
황삭 휠(13a), 정삭 휠(13b), 폴리싱 연마 패드(13c) 및 레이저 소잉 유닛(14)은 각각 90°간격으로 배치된다. 전술한 바와 같이, 척 테이블(12a~12d)들은 턴테이블(11) 위에 90°간격으로 하여 방사형으로 설치되어 있다. 연마 유닛(13a~13c)들과 레이저 소잉 유닛(14)은 각각 척 테이블(12a~12d)들 상에 위치한다. 턴테이블(11)과 척 테이블(12a~12d)들의 회전으로 웨이퍼(20)의 1차 및 2차 연마, 경면화 및 소잉이 이루어진다.
세정액 분사 노즐(15a,15b,15c,15d)들은 제1 및 제4 척 테이블(12a~12d) 상에 위치한다. 제1 분사 노즐(15a)과 황삭 휠(13a), 제2 분사 노즐(15b)과 정삭 휠 (13b), 제3 분사 노즐(15c)과 폴리싱 연마 패드(13c), 및 제4 분사 노즐(15d)과 레이저 소잉 유닛(14)은 각각 인접하여 위치한다. 세정액 분사 노즐(15a~15d)들은 웨이퍼(20)에 잔존하는 실리콘 부스러기나 슬러리와 같은 이물질들을 제거하기 위하여 웨이퍼(20)의 이면에 세정액을 분사한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치(100)의 동작을 도 3a 내지 3d를 참조하여 살펴보면, 먼저 제1 척 테이블(12a)에 로딩된 웨이퍼(20)가 황삭 휠(13a)에 의해 이면에서부터 소정 두께만큼 1차 연마된다. 웨이퍼(20)의 1차 연마가 완료되면 턴테이블(11)이 90°회전된다. 웨이퍼(20)가 흡착된 제1 척 테이블(12a)은 정삭 휠(13b)이 있는 위치로 이동된다.
정삭 휠(13b)에 의해 1차 연마가 완료된 웨이퍼(20)의 이면이 2차 연마된다. 웨이퍼(20)의 2차 연마가 완료되면 턴테이블(11)이 90°회전되어 웨이퍼(20)가 흡착된 척 테이블(12a)이 폴리싱 연마 패드(13c)가 있는 위치로 이동된다.
폴리싱 연마 패드(13c)에 의해 2차 연마된 웨이퍼(20)의 이면이 경면화된다. 이에 따라, 목표 두께를 갖는 웨이퍼(20)가 얻어진다. 웨이퍼(20)의 경면화가 완료되면 턴테이블(11)이 90°회전된다. 웨이퍼(20)가 흡착된 척 테이블(12a)은 레이저 소잉 유닛(14)이 있는 위치로 이동된다.
레이저 소잉 유닛(14)에 의해 경면화된 웨이퍼(20)가 소잉된다. 이에 따라, 웨이퍼(20)는 개별 반도체 칩으로 분리된다. 일반적인 소잉 공정과는 달리, 본 발명에 따른 웨이퍼 이면 연마 장치(100)에서의 웨이퍼(20) 소잉 공정은 웨이퍼(20)의 이면 쪽에서 소잉이 진행된다.
웨이퍼(20)의 소잉이 완료되면, 레이저 소잉 유닛(14)이 있는 위치에 있던 웨이퍼(20)가 배출된다. 척 테이블(12a)은 90°회전되어 황삭 휠(13a)이 있는 위치로 이동된다. 웨이퍼 이면 연마 장치(100)로부터 배출된 웨이퍼(20)는 언로딩된 뒤에 다음 공정을 위한 장치로 이송된다.
턴테이블(11)이 90°회전되면 황삭 휠(13a)에 있던 제1 척 테이블(12a)이 정삭 휠(13b)이 있는 제2 척 테이블(12b) 위치로, 정삭 휠(13b)이 있는 위치에 있던 제2 척 테이블(12b)은 폴리싱 연마 패드(13c)가 있는 위치로, 폴리싱 연마 패드(13c)가 있는 위치에 있던 제3 척 테이블(12c)은 레이저 소잉 유닛(14)이 있는 위치로, 레이저 소잉 유닛(14)이 있는 위치에 있던 제4 척 테이블(12d)은 황삭 휠(13a)이 있는 위치로 이동된다.
그리고 웨이퍼(20)의 1차 및 2차 연마, 경면화 및 소잉이 진행될 때는 세정액 분사 노즐(15a~15d)들이 세정액을 분사한다. 따라서, 웨이퍼(20)에 잔존하는 이물질들이 제거된다.
이상과 같은 본 발명에 의한 웨이퍼 이면 연마 장치에 따르면, 웨이퍼 이면 연마 후 추가 핸들링 없이 곧바로 웨이퍼 소잉이 진행된다. 웨이퍼가 각각의 개별 반도체 칩으로 분리된 상태가 된다. 따라서, 웨이퍼 상태에서의 휨 발생이 최소화되고 웨이퍼 핸들링이 용이해져 박형 웨이퍼에 대한 작업성이 확보된다.
그리고 웨이퍼 이면 연마 장치 내에서 웨이퍼 이면 연마와 함께 웨이퍼의 소잉이 함께 이루어지므로 별도의 웨이퍼 소잉 장치가 요구되지 않고 설비 점유 공간 이 감소되며 TAT가 줄어든다.
더욱이, 소잉 유닛이 웨이퍼 이면에서부터 소잉하기 때문에, 웨이퍼의 회로 패턴 형성면의 오염 및 손상이 최소화된다. 특히, 레이저 소잉 유닛을 사용할 때 소잉 과정에서 발생되는 미세한 부스러기에 의한 웨이퍼 패턴 형성면의 오염을 최소화할 수 있고 레이저의 열 충격에 의한 웨이퍼 회로 패턴부의 박리(delamination)나 필링(peeling) 현상을 최소화할 수 있다.

Claims (6)

  1. 회로 패턴 형성면의 반대되는 웨이퍼 이면이 개방되도록 웨이퍼가 탑재되어 고정되고, 상기 웨이퍼를 회전시키는 복수의 척 테이블;
    상기 척 테이블에 대응되며, 목표로 하는 최종 웨이퍼 두께로 상기 웨이퍼 이면을 연마하는 적어도 하나 이상의 연마 유닛;
    상기 척 테이블 상에서 최종 웨이퍼 두께로 연마된 상기 웨이퍼를 개별 반도체 칩으로 소잉하는 소잉 유닛을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이면 연마 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연마 유닛들은 각각 목표로 하는 최종 웨이퍼 두께까지 소정 두께 단위만큼씩 연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이면 연마 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 척 테이블들은 상기 연마 유닛의 수와 상기 소잉 유닛의 수의 합과 같은 수로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이면 연마 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 척 테이블들은 방사형으로 설치되고, 상기 척 테이블들을 일괄적으로 회전시키는 턴테이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이면 연마 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 척 테이블은 네 개이고, 상기 연마 유닛들은 세 개이며, 상기 세 개의 연마 유닛들은 웨이퍼의 이면을 목표로 하는 웨이퍼의 최종 두께보다 두껍게 1차 연마하는 황삭 휠, 1차 연마된 웨이퍼 이면을 목표로 하는 웨이퍼의 최종 두께까지 2차 연마하는 정삭 휠, 및 2차 연마된 웨이퍼의 이면을 경면화하는 폴리싱 연마 패드인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이면 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 소잉 유닛은 레이저 소잉 유닛인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이면 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100905094B1 (ko) * 2007-08-01 2009-06-30 주식회사 에스에프에이 웨이퍼 연마장치
KR100918069B1 (ko) * 2007-08-01 2009-09-22 주식회사 에스에프에이 웨이퍼 연마장치
KR20180134285A (ko) * 2017-06-08 2018-12-18 가부시기가이샤 디스코 웨이퍼 생성 장치

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