KR100235542B1

KR100235542B1 - 반도체 웨이퍼의 제조방법

Info

Publication number: KR100235542B1
Application number: KR1019970004968A
Authority: KR
Inventors: 말코크 하니피
Original assignee: 게르트 켈러; 와커 실트로닉 게젤샤프트 퓌르 할브라이테르마테리아리엔 아게
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1999-12-15
Also published as: CN1158289A; EP0791444A1; MY112675A; JPH09246217A; DE19607695A1; EP0791444B1; TW330167B; DE59700009D1; JP2849908B2; US5975990A; KR970063392A; CN1078518C

Abstract

연삭공구를 사용하여 단결정의 단면을 연삭 하고, 연삭공구를 사용하여 단결정으로부터 반도체웨이퍼로 절단하며, 연삭할 때 소정깊이외 연삭마모를 형성하고 그 반도체 웨이퍼를 연삭단면과 가급적수평으로한 절단 평면내에서 절단하는 순서를 반복하여 반도체웨이퍼로 제조하는 방법에 관한 것이다.

이 방법은 a) 보조체 표면 일부를 동시에 연삭시켜 그 보조체 표면과 단면을 하나의 평면내에 설정하고 연삭에 의해 보조체에서 마모시킨 재료의 두께를 연삭 마모와 동일하게 하며;

b) 절단 공구를 사용하여 그 절단 평면내에서 보조체를 절단하고 연삭부분과 연삭하지 않은 부분을 구비한 절단 섹션을 형성하며,

c) 연삭전에 보조체의 연삭표면과 보조체 표면 사이의 거리 또는 연삭하지 않은 부분에서 절단섹션의 두께와 반도체 웨이퍼의 두께의 차이로서 그 연삭 마모를 측정함을 구성한다.

Description

반도체 웨이퍼의 제조방법

이 발명은 연삭공구를 사용하여 단결정 단면을 연삭하고 절단공구를 사용하여 단결정에서 반도체웨이퍼를 절단하는 순서를 반복함으로써 반도체웨이퍼를 제조하는 방법에 관한 것이다. 소정길이의 연삭 연마는 연삭할 때 발행하며, 반도체웨이퍼는 기준 단면에 가급적 수평한 절단평면에서 절단된다.

그 단결정 단면(end face)의 연삭(grinding)으로 그 반도체 웨이퍼의 제1평탄측면을 제조한다. 그 반도체 웨이퍼를 단결정에서 분리시킨 다음에는 기준면으로 사용되고, 그 대향 측면은 그 기준면에 평행하게 연삭시킨다. 그 결과 측면이 평탄하며 평행한 반도체웨이퍼가 바람직하게 얻어진다. 특허문헌 US-4,967,461에서는 단결정 단면의 연삭이 반도체 웨이퍼를 절단할 때 톱날의 결합에 기인되어 그 결과 비틀림이 있는 반도체 웨이퍼가 얻어지는 요철(unevenness)을 어떻게 제거시키느냐에 대하여 명확하게 기재되어 있다.

종래에은 환상톱의 톱날을 절단공구로 사용하였다. 그 톱날이 단결정을 통하여 작동하면서, 톱질하는 힘이 발생하였다. 그 힘은 단결정의 연삭단면과 평행하게 위치한 절단평면에서 그 톱날의 방향을 빗나가게 한다. 따라서, 실제의 절단평면은 완전평면이 아니고, 약간 곡면으로 되어, 이와 같은 불균일평면은 단결정 단면에 나타나게 된다. 그 다음 반도체 웨이퍼를 절단하기전에 그 단면을 다시 연삭할 필요가 있다.

그 단결정 단면을 연삭하고 그 단결정에서 반도체 웨이퍼를 절단하는 순서의 반복에 의해 그 연삭공구와 절단공구에 응력(stress)을 준다. 연삭공구의 상태는 페르토미터(phertome-ter)에 의해 측정할 수 있다. 그러나, 그 연삭공구상에서 조사하게 되어 분해 및 조립시에, 그리고 또 연삭 공구의 재 조정시에 상당한 시간이 소비되므로 그 연삭기에서는 상당히 장시간에 걸친 작동정지시간을 필요로 한다. 파라미터조작시의 변형 및 마모현상으로, 시간경과에 따라 변형되는 톱날의 편차행동(deflection behaviour)을 얻게되어, 반도체 웨이퍼를 절단할 때 절단패턴이 그 다음 반도체 웨이퍼를 절단할때의 절단패턴과 다르게 된다.

따라서, 센서를 작동시켜 절단 조작을 할 때에도 절단패턴의 변형을 일정하게 유지하도록 한다.

적당한 센서에 대해서는 예로서 특허문헌 US-4,991,475에 구체적으로 기재되어 있다.

그 단결정의 단면을 연삭할 때, 연삭마모를 최소되게 한정시키려는 시도(attempt)가 있었다. 그 연삭 마모는 길이 단위로 측정된다. 이것은 연삭단면과 연삭되지않은 단면의 최대높이 사이의 거리에 해당된다.

그 선택 연삭 마모가 너무 심할 경우 그 재료가 마모되어 단결정 당 반도체웨이퍼의 수율은 감소된다. 그 연삭마모가 너무 적을 경우 그 단결정의 단면상의 불균일한 요철이 적당하게 제거되지 않아 제조된 반도체 웨이퍼에는 결함이 있다.

소정의 연삭마모는 연삭 목적을 위하여 연삭 공구 및 또는 단결정을 이동하는 공급장치에 의해 대단히 정밀하게 설정할 수 있다.

그러나, 소정의 필요한 연삭마모는 예로서 그 톱납의 편차(deflection) 크기가 그 웨이퍼 제조를 통하여 증가되기 때문에 너무 낮아지는 것으로 입증되었다. 반면에, 그 톱날에 의해 그 단결정의 톱갭(sawgap)이 예로서 톱납의 마모결과 더 얇아진다. 그 결과, 원래의 연삭마모를 유지할 경우 단결정 단면에서 필요이상으로 더 많은 재질이 연삭된다.

그 설정한 연삭 마모와 실제로 필요한 연삭마모는 다르기 때문에, 그 연삭마모를 수시로 측정할 수 있는 요건이 필요하다.

그러나, 이것은 용이하지 않다.

하나의 방법은 그 단결정의 단면을 사건에 연삭하지 않고 일정한 간격에서 그 단결정으로부터 반도체 웨이퍼를 절단시키도록 하는 방법이다.

그 다음, 그 연삭 마모는 그 반도체 웨이퍼의 끌에서 두 번째 절단(Penultimate cutting)을 하기 때문에 그 절단조건의 변경이 없을 경우 반도체 웨이퍼의 두께에 의해 그 연삭 마모를 직접 나타낸다.

2개의 연속적인 반도체 웨이퍼를 절단할 때 센서가 그 절단 패턴의 실질적인 변경을 나타내지 않은 경우 일정한 절단조건을 설정할 수 있다.

특히, 이와같은 방법은 조사한 반도체 웨이퍼가 평편한 기준면을 결여하게 되어 사용할 수 없기 때문에 불합격품(reigect)으로 그 수율을 감소시키는 결점이 있다.

따라서, 이 발명의 목적은 반도체 웨이퍼의 제조방법을 개량하는데 있으며 특히 그 연삭마모를 결정하는 더 효과적인 방법을 제공하는데 있다.

이 발명은 위에서 설명한 일반적인 타입의 방법에 관한 것으로,

a) 보조체(auxiliary body)표면 일부를 동시에 연삭시켜, 그 보조체 표면과 단면(end face)을 한 평면내에 설정하여 그 보조체로부터 연삭에 의해 마모된 그 재료의 두께를 그 연삭마모와 실질적으로 동일하게 하며,

b) 그 절단 공구를 사용하여 절단평면내에서 그 보조체로 절단하여 연삭부분과 무연삭부분(unground part)를 가진 절단 섹션을 형성하고,

c) 그 연삭 마모를 측정하며, 그 보조체의 연삭면과 연삭전 보조체면 사이의 거리 또는 무연삭 부분에서 그 절단섹션의 두께와 반도체 웨이퍼의 두께사이의 차이와 같이 특정지게 구성한다.

그 연삭 마모는 예로서 반도체 웨이퍼의 소정수가 얻어질때마다 일정간격으로 측정할 수 있다. 그러나, 제조한 전 반도체 웨이퍼의 연삭 마모를 측정할 수도 있다. 그 연삭마모는 2개의 연속적인 반도체 웨이퍼를 절단할 때 그 절단조건이 변경되지 않는 톱날의 모니터(monitoring)를 나타낸 경우 측정하는 것이 바람직하다. 그 반도체 웨이퍼의 제조공정을 지연시키거나 반도체 웨이퍼의 수율을 감소시키지 않는다.

제1도는 단결정 단면 연삭시의 상태 개략도.

제2도는 단결정에서 반도체웨이퍼를 절단할때의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 단결정(monocrystal) 2 : 보조체(auxiliary body)

3 : 연삭 표면(ground surface) 4 : 연삭 단면(ground end face)

5 : 무연삭 부분(unground surface) 6 : 스텝(step)

7 : 절단공구(cutting tool)

8 : 반도체 웨이퍼(semiconductor wafey)

9 : 절단 섹션(cut section) 10 : 배면(back)

11 : 연삭공구(grinding tool) A : 반도체 웨이퍼의 두께

B : 절단섹션의 두께 C : 거리

이 발명은 아래에서 첨부 도면에 따라 설명한다. 첨부도면에서, 제1도은 단결정 단면을 연삭할때의 상태를 개략적으로 나타낸 것이며, 제2도는 그 단결정에서 반도체 웨이퍼를 절단할때의 상태를 개략적으로 나타낸 것이다.

그 연삭은 반도체 웨이퍼의 절단 전에 또는 절단과 동시에 실시할 수 있다. 그 연삭은 단결정(1) 단면의 연삭만이 아니라, 보조체(2)의 표면 연삭을 구성한다. 그 보조체의 표면은 연삭하지 않은 단면과 같이 동일표면내에 있다. 보조체 타입은 거의 임의로 선택한다. 그러나, 반도체 웨이퍼를 절단할 때 보조재로서 어느 경우에나 통상적으로 사용되는 탄소로된 바(bar)를 사용할 수 있다.

그 바(bar)는 단결정에 접합시킨다. 예로서 접착시켜, 단결정에서 절단시킬 때 반도체 웨이퍼가 손상되는 것을 방지한다.

그 단결정의 단면 이 때에, 그 보조체 표면 일부를 연삭공구(11)로 연삭시켜, 단결정의 경우의 연삭마모는 보조체의 경우의 연삭마모와 거의 동일하다. 그 결과, 보조체의 연삭면(3)과 단결정의 연삭단면(4)은 동일표면내에 위치되어 있다.

그 보조체의 무연삭 부분 표면(5)과 연삭표면(3) 사이의 거리는 실제로 얻은 연삭마모와 동일하다. 원칙적으로, 그 거리는 연삭할 때 발생한 스텝(step)(6)의 깊이를 조사하여 측정할 수 있다.

그러나, 이 측정을 위하여 절단공구(7)에 의해 절단한 반도체 웨이퍼(8)를 사용하는 것이 바람직하다.

그 절단공구가 단결정을 통하여 작동하는 절단평면은 연삭 단면과 가급적 평행하게 할 필요가 있다.

그 절단 평면에서, 그 보조체(2)는 또 절단공구를 사용하여 절단시켜 정면(front side)상에 스텝(6)이 있는 절단 섹션(cut section)(9)이 형성된다.

실제로 형성된 연삭마모(C)는 그 절단섹션의 두께(B)와 반도체 웨이퍼의 두께 A의 차이에 의해 나타낸다.

그 두께 B는 보조체의 무연삭부분 표면(5)과 절단 공구에 의해 절단제거한 절단섹션의 배면(back)(10)사이의 거리와 같다. 실제로, 그 절단공구를 사용한 후 보조체의 절단 섹션과 나머지부분 사이의 접합은 연삭공구를 사용하여 분리시켜, 반도체 웨이퍼와 절단섹션은 수용체(recipient)에 의해 수용된다. 두 개의 물체의 두께는 절단후 측정하며 복식측정(multiple measurement)도 가능하며 그 복식측정으로, 반도체 웨이퍼와 절단 섹션의 두께에 대한 측정이 바람직하다.

절단섹션(9)이 다른 경우에도 유용하다.

그 연삭 표면(3)은 페르토미터(phertometer)로 조사할 수 있다.

그 조사에 의해, 연삭공구의 프로파일에 대하여 결론을 내릴 수 있고, 그 연삭 공구의 어떤 마모도 적당한 때에 나타낼 수 있다.

이 발명의 방법의 또 다른 예에 의해, 단결정의 연삭단면에 평행하며 위치시킨 그 절단평면에서 톱날의 편차를 추적(track)하여 필요로 하는 연삭마모를 연산에 의해 측정하도록 한다.

그 필요한 연삭마모는 연삭에 의해 평편한 단면을 얻는데 충분한 연삭마모와 동일하다.

측정한 소요의 연삭마모가 원재 공급장치를 설정한 연삭마모와 다른 경우, 그 필요한 연삭마모에 대하여 자동 또는 수동으로 그 공급장치는 재 프로그램밍(reprogramming)을 한다. 그 다음 실제로 발생한 연삭마모를 위에서와 같은 방법으로 측정하여 소요의 연삭 마모와 비교한다.

이 발명에 의해 최소의 평편한 연삭단면(flat ground end face)을 가진 단결정(monocrystal)을 얻는데 필요한 연산 마모(greinding abrasion)을 유지할 수 있도록 한다. 이 발명을 실시할 때, 그 단결정의 단면내에 연삭을 너무 길게 함으로써 그 재료가 서서히 소모 되는 것을 피할 수 있고, 또 연삭을 불충분하게 한 결과 좋지않은 연삭결과를 피할 수 있다.

더욱이, 종래 방법의 결점, 즉 웨이퍼 제조의 지연과 웨이퍼 수율의 감소를 피할 수 있다.

Claims

연삭 공구를 사용하여 단결정의 단면(end face)을 연삭하고, 절단 공구를 사용하여 단결정에서 반도체웨이퍼를 절단하며, 소정깊이의 연삭 마모를 연삭할 때 형성하고, 그 반도체 웨이퍼를 연삭단면(ground end face)에 가급적 평행한 절단 평면내에서 절단 시키는 순서를 반복하여 반도체 웨이퍼를 제조하는 방법에 있어서,

a) 보조체 표면 일부를 동시에 연삭시켜, 그 보조체의 표면과 단면을 하나의 평면내서 설정하고, 연삭에 의해 그 보조체에서 마모시킨 그 재료의 두께를 그 연삭 마모와 동일하게 하며,

b) 그 절단 공구를 사용하여 절단평면내에서 보조체를 절단하여, 연삭부분과 연삭하지 않은 부분을 가진 절단 섹션을 형성하고,

c) 연삭전에 그 보조체의 연삭표면과 보조체의 표면사이의 거리 또는 연삭되지 않은 부분에서 절단섹션의 두께와 반도체 웨이퍼의 두께의 차이로 연삭 마모를 측정함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 반도체 웨이퍼를 절단할 때, 그 절단 평면에 대한 절단 공구의 편차를 측정하며, 필요한 연삭 마모는 소정편차의 작용으로 측정되고, 그 필요한 연삭 마모는 단결정의 단면을 연삭하는 연삭공구에 대하여 설정하며 그 다음 반도체 웨이퍼를 절단시킨 다음, 실제로 얻어진 연삭마모를 측정함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 그 보조체의 연삭표면은 페르토미더(phertometer)로 조사하며, 그 연삭공구의 상태는 조사결과에 의해 평가함을 특징으로 하는 방법.