KR20130083206A - 웨이퍼 후면 연마방법 및 이에 의해 제작되는 웨이퍼 - Google Patents

웨이퍼 후면 연마방법 및 이에 의해 제작되는 웨이퍼 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 후면 연마방법 및 이에 의해 제작되는 웨이퍼가 개시되어 있다. 개시된 웨이퍼 후면 연마방법은 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼로딩단계, 웨이퍼를 1차 황삭연마단계 및 2차 황삭연마단계를 순서대로 진행하는황삭연마단계, 황삭연마된 웨이퍼를 정삭연마하는 정삭연마단계, 1차 폴리싱헤드와 2차 폴리싱헤드를 이용하여 상기 정삭연마된 웨이퍼를 폴리싱하는 폴리싱단계 및, 웨이퍼를 언로딩하는 웨이퍼언로딩단계를 포함하며, 1차 황삭연마단계, 2차 황삭연마단계, 정삭연마단계 및 폴리싱단계 각각은 시간당 동일한 매수로 웨이퍼를 처리함으로써 각 단계사이의 시간이 지연되는 것을 방지한다.

Description

웨이퍼 후면 연마방법 및 이에 의해 제작되는 웨이퍼{Method of polishing the backsurface of wafer and wafer manufactured by the same}
본 발명은 웨이퍼 후면 연마방법 및 이에 의해 제작되는 웨이퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 후면을 연마하여 웨이퍼를 얇게 가공하는 웨이퍼 후면 연마방법 및 이에 의해 제작되는 웨이퍼에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼의 활성면에 반도체 집적회로를 형성하는 웨이퍼 제조공정에서, 웨이퍼 제조장치들 간의 이동이나 취급시 발생되는 웨이퍼의 손상을 억제하기 위하여 제조공정에 사용되는 웨이퍼는 패키지 제조공정에 사용되는 웨이퍼에 비하여 두께가 두꺼운 상태이다.
그러므로, 웨이퍼 제조공정 후에 반도체 패키지 제조공정에 제공되기 전에 불필요한 웨이퍼의 후면을 연마하는 공정을 거친다. 이처럼 웨이퍼 후면 연마공정을 통하여 반도체 칩의 부피를 줄일 수 있고, 패키지화하여 사용할 때 양호한 열방출특성을 확보할 수 있다.
위와 같은 웨이퍼 후면 연마공정은 황삭(rough griding), 정삭(fine griding),폴리싱(polishing) 및 세정(cleaning) 단계를 순서대로 거친다. 이와 같은 연마공정을 거치면 웨이퍼 후면의 원하는 조도를 얻을 수 있다.
하지만, 연마공정의 전체적인 가공시간이 너무 오래 걸려 생산성이 떨어질 수 있다. 이처럼 연마공정의 가공시간을 줄이기 위해서는 황삭연마하는 시간을 줄이거나 폴리싱하는 두께를 줄여 폴리싱시간을 줄여야 한다. 종래에는 황삭연마의 황삭량만을 늘려 웨이퍼 후면 연마공정을 진행했기 때문에, 황삭공정 시간이 다른 공정시간에 비해 길어져 전체적인 웨이퍼 후면 연마공정시간이 길어져 웨이퍼의 생산성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 황삭연마 및 폴리싱의 가공시간을 줄임으로써 연마공정단계들 사이의 병목현상을 없애 웨이퍼 한 매당의 연마가공시간을 단축할 수 있는 웨이퍼 후면 연마방법 및 이에 의해 제작되는 웨이퍼를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 후면 연마방법은,
웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼로딩단계;
상기 웨이퍼를 1차 황삭연마단계 및 2차 황삭연마단계를 순서대로 진행하는황삭연마단계;
상기 황삭연마된 웨이퍼를 정삭연마하는 정삭연마단계;
1차 폴리싱헤드와 2차 폴리싱헤드를 이용하여 상기 정삭연마된 웨이퍼를 폴리싱하는 폴리싱단계; 및
상기 웨이퍼를 언로딩하는 웨이퍼언로딩단계;를 포함하며,
상기 1차 황삭연마단계, 2차 황삭연마단계, 정삭연마단계 및 폴리싱단계 각각은 시간당 동일한 매수로 상기 웨이퍼를 처리함으로써 각 단계사이의 시간이 지연되는 것을 방지한다.
상기 1차 황삭연마단계와 2차 황삭연마단계는 동일조건 하에서 이루어지며, 최대손상깊이, 가공량 및 가공시간이 동일하다.
상기 정삭연마단계에서, 정삭연마후 상기 웨이퍼의 최대손상깊이는 3㎛ ~ 15㎛ 이다.
상기 정삭연마단계에서, 상기 웨이퍼를 정삭연마하는 정삭연마기의 하강속도는 0.3㎛/s ~ 1㎛/s 이다.
상기 폴리싱단계에서, 상기 1차 폴리싱헤드 또는 2차 폴리싱헤드는 상기 정삭연마단계를 마친 상기 웨이퍼를 선택적으로 폴리싱한다.
상기 폴리싱단계에서, 폴리싱후 상기 웨이퍼의 최대손상깊이는 500nm이다.
상기 폴리싱단계 후에 상기 웨이퍼를 세척하는 세정단계를 더 포함한다.
상기 웨이퍼 후면 연마방법에 의해 제작되는 웨이퍼.
본 발명에 따른 웨이퍼 후면 연마방법은
첫째, 황삭연마를 두번에 걸쳐 진행함으로써 황삭연마공정시간이 길어지는 것을 방지할 수 있으며,
둘째, 두 개의 폴리싱헤드를 이용하여 폴리싱단계를 진행함으로써 공정이 정체되는 것을 방지할 수 있으며,
셋째, 황삭연마, 정삭연마 및 폴리싱단계의 시간당 웨이퍼 처리매수를 동일하게 함으로써 각 공정간의 병목현상을 방지하여 웨이퍼 매당 작업시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 후면 연마방법을 수행하는 웨이퍼 후면 연마장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 폴리싱단계를 수행하는 웨이퍼 후면 연마장치의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 후면 연마방법에 따른 공정도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 후면 연마방법을 수행하는 웨이퍼 후면 연마장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 폴리싱단계를 수행하는 웨이퍼 후면 연마장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 후면 연마방법을 수행하는 웨이퍼 후면 연마장치(100)는 화살표방향(시계방향)으로 회전 가능한 턴테이블(110)과, 턴테이블(110)위에 소정간격을 두고 배치되어 웨이퍼를 고정시키는 적어도 4개의 척테이블, 1차 황삭연마, 2차 황삭연마 및 정삭연마를 각각 수행하도록 대응하는 척테이블의 상측에 각각 설치되는 3개의 연마기와, 황삭연마 및 정삭연마가 끝난 웨이퍼를 폴리싱하는 폴리싱기를 구비한다.
턴테이블(110)은 그 위에 설치된 척테이블들을 연마공정순서대로 해당연마공정위치로 이동시키는 역할을 한다.
척테이블은 후면이 위로 향하도록 탑재된 웨이퍼(141,142,143,144)를 진공으로 흡착하는 부분으로, 웨이퍼 후면 연마공정(황삭 및 정삭)이 완료될 때까지 웨이퍼(141,142,143,144)를 진공으로 흡착한다.
척테이블은 웨이퍼 공급카세트(101)로부터 공급되는 웨이퍼(141)를 고정시키는 대기위치에 있는 대기테이블(121), 대기테이블(121)에 인접하게 설치되어, 1차 황삭연마를 수행하기 위하여 웨이퍼(142)를 고정하는 1차 황삭연마위치에 마련된 1차 황삭테이블(122), 1차 황삭연마테이블(122)에 인접하게 설치되며, 2차 황삭연마를 수행하기 위한 웨이퍼(143)를 고정하는 2차 황삭연마위치에 마련된 2차 황삭테이블(123) 및 2차 황삭테이블(123)에 인접하게 설치되며, 정삭연마를 수행하기 위한 웨이퍼(144)를 고정하는 정삭연마위치에 마련된 정삭테이블(124)로 구성된다. 이러한 척테이블들은 90도 간격으로 배치되어 있으며, 턴테이블(110)이 회전됨에 따라 턴테이블(110)과 함께 회전되면서 그 위치가 변경되므로, 대기위치에 있으면 대기테이블이고, 1차 황삭연마위치에 있으며 1차 황삭연마테이블이고, 2차 황삭연마위치에 있으면 2차 황삭연마테이블이고, 정삭연마위치에 있으면 정삭테이블이다.
연마기는 1차 황삭테이블(122)의 상측에 마련되어 1차 황삭연마를 수행하는 1차 황삭연마기(131), 2차 황삭테이블(123)의 상측에 마련되어 2차 황삭연마를 수행하는 2차 황삭연마기(132) 및 정삭테이블(124)의 상측에 마련되어 정삭연마를 수행하는 정삭연마기(133)로 구성된다. 연마기는 회전되면서 하강할 수 있도록 구성된다.
1차 황삭연마기(131) 및 2차 황삭연마기(132)는 동일한 구성으로 이루어지며, 46㎛ 크기의 다이아몬드 휠이 설치된 스핀들모터가 사용될 수 있다. 다이아몬드는 금속본드를 이용하여 고정될 수 있다. 1차 황삭연마기(131)와 2차 황삭연마기(132)의 공정 중 하강속도는 4인치 웨이퍼인 경우에는 5㎛/s 이고, 6인치 웨이퍼인 경우에는 3.5㎛/s 이다.
정삭연마기(133)은 15~25㎛ 크기의 다이아몬드 휠이 설치된 스핀들모터가 사용될 수 있다. 다이아몬드는 비트리파이드(vitrified)본드를 이용하여 고정될 수 있다. 정삭연마기(133)의 공정 중 하강속도는 4인치 웨이퍼 및 6인치 웨이퍼 모두 0.3㎛ ~ 1㎛ 이다.
폴리싱기는 턴테이블(110)에 인접하여 별도의 구성으로 이루어져 있으며, 정삭연마단계가 완료된 웨이퍼의 후면을 CMP방법으로 연마하여 웨이퍼의 휨을 줄이고 강도를 증대시킨다. 폴리싱기는 구리(Cu)로 구성된 연마정반(151)과, 정삭연마가 완료된 웨이퍼(145)(146)를 각각 고정하고 연마정반(151)의 상측에 승하강 가능하게 마련된 1차 폴리싱헤드(161)와 2차 폴리싱헤드(162)를 구비한다. 아울러, 폴리싱기는 분말 다이아몬드 슬러리(slurry)를 연마정반(151)에 공급하는 슬러리공급관(152)을 더 구비한다. 정삭연마된 웨이퍼는 1차 폴리싱헤드(161) 또는 2차 폴리싱헤드(162)에 선택적으로 고정되어 폴리싱작업이 이루어진다. 따라서, 폴리싱기는 동시에 두 개의 정삭이 완료된 웨이퍼를 폴리싱할 수 있다.
도면부호 170은 폴리싱이 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 도면부호 105는 세정을 완료한 웨이퍼를 수납되는 웨이퍼 수납카세트이다. 웨이퍼 공급카세트(101)와 대기테이블(121) 사이, 정삭테이블(124)과 폴리싱기 사이, 폴리싱기와 웨이퍼 수납카세트(102)사이에는 각각 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼이송기(102)(103)(104)가 설치되어 있다.
위와 같은 웨이퍼 후면 연마장치(100)를 이용하여 웨이퍼 후면을 연마하는 방법을 도 1과 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 후면 연마방법에 따른 공정도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 웨이퍼이송기(102)을 이용하여 웨이퍼 공급카세트(101)에 적재된 웨이퍼(141)를 대기테이블(121)에 탑재한다(210단계).
이때, 웨이퍼(141)를 대기테이블(121)에 올바른 위치에 올려놓기 위해 웨이퍼(141)의 방향을 잡아주기 위하여 웨이퍼를 정렬한다(220단계). 즉, 웨이퍼 이송기(102)가 웨이퍼 공급카세트(101)에서 하나의 웨이퍼(141)를 꺼내면 카메라(미도시)가 웨이퍼(141)의 위치를 확인 후, 대기 테이블(121)에 탑재될 위치에 맞게 웨이퍼(141)의 위치를 정렬한다. 위치가 정렬된 웨이퍼(141)는 대기 테이블(121)위에 탑재되어 진공흡착으로 고정된다.
다음으로, 황삭연마단계를 진행한다. 황삭연마단계는 두번에 걸쳐 진행하며, 1차 황삭연마단계(230단계)와 2차 황삭연마단계(240단계)는 동일한 조건하에서 진행된다.
1차 황삭연마단계(230단계)에서, 턴테이블(110)의 시계방향으로 회전에 의해서 웨이퍼(141)가 흡착된 대기테이블(121)은 1차 황삭연마기(131) 하측으로 이동한다. 그 다음, 1차 황삭연마기(131)는 아래쪽으로 이동하여 웨이퍼(142)후면을 황삭한다.
그런 다음, 2차 황삭연마단계(240단계)에서, 턴테이블(110)의 시계방향으로 회전에 의해서 1차 황삭연마가 끝난 웨이퍼(142)가 흡착된 1차 황삭테이블(122)은 2차 황삭연마기(132) 하측으로 이동한다. 이때, 2차 황삭연마기(132)는 아래쪽으로 이동하여 웨이퍼(143)후면을 황삭한다.
1차 황삭연마단계(230단계) 및 2차 황삭연마단계(240단계)를 각각 거친 웨이퍼의 후면 최대 손상깊이(max damage depth)는 22㎛ 이고, 가공량은 260㎛이며, 가공시간은 동일이며, 시간당처리매수(UPEH)는 4인치인 웨이퍼의 경우에 22~ 30매이고, 6인치 웨이퍼인 경우 14 ~ 15매이다.
본 발명은 황삭연마를 두 단계로 나누어 연마함으로써, 웨이퍼를 한 단계만으로 연마할 때에 비하여 동일한 두께를 연마할 때 가공시간을 분산시키게 되어 연마공정시간이 증가하는 것을 방지한다. 그 결과, 1차 황삭연마단계 및 2차 황삭연마단계 각단계에서 처리하는 매수(UPEH)는 동일하다.
다음으로, 정삭단계를 진행한다(250). 2차 황삭연마단계가 완료되면, 턴테이블(110)의 시계방향으로 회전에 의해서 2차 황삭연마가 끝난 웨이퍼(143)가 흡착된 2차 황삭테이블(123)은 정삭연마기(133) 하측으로 이동한다. 이때, 정삭연마기(133)는 아래쪽으로 이동하여 웨이퍼(144)후면을 정삭한다.
정삭단계를 완료한 후, 웨이퍼(143)후면의 최대손상깊이(max damage depth)는 3㎛ ~ 15㎛이다.
다음으로, 폴리싱단계(260)를 진행한다. 정삭연마단계가 완료되면, 웨이퍼 이송기(103)가 정삭연마가 끝난 웨이퍼(144)를 1차 폴리싱헤드(161) 또는 2차 폴리싱헤드(162) 하측으로 이송시켜 부착시킨다. 1차 폴리싱헤드(161) 또는 2차 폴리싱헤드(162)에 부착된 웨이퍼(145)(146)는 아래쪽으로 이동되어 연마정반(151)에 접촉하면서 폴리싱된다. 폴리싱단계를 완료한 후, 웨이퍼(144) 후면의 최대손상깊이(max damage depth)는 500nm이다.
본 발명은 2개의 폴리싱헤드를 구비하여, 정삭연마가 끝나는 순서대로 웨이퍼가 1차 폴리싱헤드(161) 또는 2차 폴리싱헤드(162)에 부착되어 폴리싱됨으로써 작업시간이 길어지는 것을 방지한다.
그런 다음, 웨이퍼 언로딩(270)단계를 진행한다. 폴리싱단계가 완료 후 웨이퍼 이송기(104)가 웨이퍼(145)(146)를 웨이퍼 수납카세트(105)에 수납한다.
한편, 폴리싱단계와 웨이퍼 로딩단계 사이에 도면에 도시하지는 않았지만 세정단계가 진행될 수 있다. 세정단계는 폴리싱단계 후에 발생된 찌꺼기를 제거한다.
전술한 본 발명인 웨이퍼 후면 연마방법 및 이에 의해 제작되는 웨이퍼는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100---웨이퍼 후면 연마장치 110---턴테이블
101---웨이퍼 공급카세트
102,103,104---웨이퍼 이송기 105---웨이퍼 수납카세트
121---대기테이블 122---1차 황삭연마테이블
123---2차 황삭연마테이블 124---정삭연마테이블
131---1차 황삭연마기 132---2차 황삭연마기
133---정삭연마기
141,142,143,144,145,146---웨이퍼
151---정반 152---슬러리 공급관
161---1차 폴리싱헤드 162---2차 폴리싱헤드

Claims (8)

  1. 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼로딩단계;
    상기 웨이퍼를 1차 황삭연마단계 및 2차 황삭연마단계를 순서대로 진행하는황삭연마단계;
    상기 황삭연마된 웨이퍼를 정삭연마하는 정삭연마단계;
    1차 폴리싱헤드와 2차 폴리싱헤드를 이용하여 상기 정삭연마된 웨이퍼를 폴리싱하는 폴리싱단계; 및
    상기 웨이퍼를 언로딩하는 웨이퍼언로딩단계;를 포함하며,
    상기 1차 황삭연마단계, 2차 황삭연마단계, 정삭연마단계 및 폴리싱단계 각각은 시간당 동일한 매수로 상기 웨이퍼를 처리함으로써 각 단계사이의 시간이 지연되는 것을 방지하는 웨이퍼 후면 연마방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 황삭연마단계와 2차 황삭연마단계는 동일조건 하에서 이루어지며, 최대손상깊이, 가공량 및 가공시간이 동일한 웨이퍼 후면 연마방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정삭연마단계에서,
    정삭연마후 상기 웨이퍼의 최대손상깊이는 3㎛ ~ 15㎛ 인 웨이퍼 후면 연마방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 정삭연마단계에서,
    상기 웨이퍼를 정삭연마하는 정삭연마기의 하강속도는 0.3㎛/s ~ 1㎛/s 인 웨이퍼 후면 연마방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리싱단계에서,
    상기 1차 폴리싱헤드 또는 2차 폴리싱헤드는 상기 정삭연마단계를 마친 상기 웨이퍼를 선택적으로 폴리싱하는 웨이퍼 후면 연마방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 폴리싱단계에서,
    폴리싱후 상기 웨이퍼의 최대손상깊이는 500nm인 웨이퍼 후면 연마방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리싱단계 후에 상기 웨이퍼를 세척하는 세정단계를 더 포함하는 웨이퍼 후면 연마방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 웨이퍼 후면 연마방법에 의하여 제작되는 웨이퍼.
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