KR100250563B1 - 다이싱 블레이드, 상기 다이싱 블레이드를 사용한 다이싱 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

다이싱 블레이드, 상기 다이싱 블레이드를 사용한 다이싱 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전 다이싱 블레이드를 사용한 반도체 웨이퍼의 다이싱 시에, 다이싱 블레이드의 전송 속도를 저하시키지 않고 칩핑을 억제할 수 있는 다이싱 블레이드, 상기 다이싱 블레이드를 사용한 다이싱 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 회전 다이싱 블레이드의 연마 입자로, 플러렌(fullerene)을 사용한다.

Description

다이싱 블레이드, 상기 다이싱 블레이드를 사용한 다이싱 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법
본 발명은 일반적으로 반도체 장치의 제조에 관한 것으로, 특히 회전 다이싱 블레이드, 상기 회전 다이싱 블레이드를 사용한 웨이퍼의 다이싱 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에서는, 다수의 반도체 디바이스 패턴이 반도체 웨이퍼 위에 웨이퍼 프로세스에 의해 형성되지만, 반도체 웨이퍼는 상기 반도체 디바이스 패턴의 형성 후, 소위 다이싱 공정에 의해, 개개의 반도체 칩으로 분할된다. 이러한 다이싱 공정에서는, 다이싱 장치의 일부를 구성하는 회전 다이싱 블레이드가 소정 다이싱 라인을 따라서, 반도체 웨이퍼를 절단한다.
반도체 장치의 제조에서는, 개개의 반도체 장치의 가격을 가능한 한 저감하기 위하여, 다이싱 공정에서도 상기 다이싱 라인의 폭을 가능한 한 좁게 함이 요구되고 있다. 다이싱 라인의 폭을 좁게 함으로써, 1매의 웨이퍼에서 얻어지는 반도체 칩의 수가 증대한다.
또한, 반도체 장치의 제조 작업률을 증대시키기 위해, 상기 다이싱 라인을 따라서 회전 블레이드를 움직이는 속도, 즉 다이싱 전송 속도를 최대화시킴이 바람직하다.
도 7a, 도 7b는, 각각 종래의 다이싱 공정에서 사용되고 있는 회전 다이싱 블레이드의 구성을 나타내는 정면도 및 측면도이고, 또한 도 7c는 확대도이다.
도 7a, 도 7b를 참조하면, 상기 회전 다이싱 블레이드(10)는, 다이싱 장치의 구동축(도시하지 않음)을 받아들이는 구멍(12)이 형성된 Al 합금 등으로 된 허브(11)와, 상기허브(11)의 외주부를 따라 형성된 Ni 또는 Ni 합금으로 된 블레이드 엣지(13)로 되고, 도 7c의 확대도에 나타낸 바와 같이, 상기 블레이드 엣지(13) 위에는 다이아몬드 연마 입자가 전착에 의해 매립되어 있다.
도 8은, 도 7a∼도 7c의 회전 다이싱 블레이드(10)에 의해 절단되는 Si 웨이퍼(15)를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 웨이퍼(15) 위에 격자상으로 뻗어있는 다수의 다이싱 라인(17)에 의해 다수의 반도체 칩(16)이 구분 형성되어 있고, 상기회전 다이싱 블레이드(10)는, 상기 웨이퍼(15)를, 상기 다이싱 라인(17)의 각각을 따라서 절단한다. 각각의 반도체 칩(16)은 다수의 반도체 소자(도시하지 않음)를 포함하고, 집적 회로를 형성한다.
도 9는, 도 8의 다이싱 라인(17)을 따른, 상기 도 7a∼도 7c의 회전 다이싱 블레이드(10)에 의한 Si 웨이퍼(15) 절단의 일 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 상기 다이싱 라인(17)은 약 150㎛의 폭(w)을 갖고, 다이싱 라인(17) 중에는, 상기 블레이드 엣지(13)의 폭(W)에 대략 대응한 폭의 다이싱 홈(17A)이 형성되어 있다. 상기 블레이드 엣지(13)의 블레이드 엣지는, 전형적으로는 약 700㎛의 엣지 길이와, 약 60㎛의 엣지 폭(W)을 갖고, 블레이드 엣지의 외주면 및 측면에는, 4∼8㎛의 입자 직경의 다이아몬드 연마 입자(14)가 전착되어 있다.
도 9로 알 수 있는 바와 같이, 이와 같은 회전 다이싱 블레이드(10)에서 형성된 다이싱 홈(17A)은 일반적으로 불규칙한 측벽면(18)에서 구분 형성되지만, 이러한 측벽면(18)의 요철(凹凸)(△)을 칩핑(chipping)이라 한다. 다이싱 라인(17)의 폭(w)을 최소화하기 위해서는, 상기 칩핑(△)도 최소화할 필요가 있으나, 상기 구성의 회전 다이싱 블레이드(10)에 의해 다이싱을 행한 경우, 상기 칩핑(△)의 크기를 30㎛이하로 억제하기 위해서는, 상기 다이싱 전송 속도, 즉 회전 다이싱 블레이드(10)의 상기 반도체 웨이퍼(15)에 대한 상대 속도를, 전형적으로는 100㎜/초 이하의 낮은 속도로 억제할 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 다이싱 전송 속도를 저하시키면, 반도체 장치의 제조 작업률은 불가피하게 저하하게 된다. 또한, 이와 같은 저 속도로 장시간에 걸쳐서 다이싱을 행하는 경우, 회전 다이싱 블레이드(10)의 수명도, 6인치 지름의 Si 웨이퍼에서 5만 라인 정도가 한계로 되어 있다.
한편, 도 9의 구성에서, 상기 다이싱 라인(17)의 폭(w)을 90㎛로 한 경우에는, 상기 회전 다이싱 블레이드(10)의 엣지 길이(L)는 약 500㎛로 감소시킬 필요가 있고, 또한 엣지 폭(W)도 약 45㎛로 감소시킬 필요가 있다. 이와 같은 구성에서 상기 칩핑(△)을 20㎛ 이하로 억제하기 위해서는, 다이싱 전송 속도를 60㎜/초 정도까지 억제할 필요가 있어, 반도체 장치의 제조 작업률은 더욱 저하한다. 또한, 상기 회전 다이싱 블레이드(10)의 수명도, 6인치 직경의 Si 웨이퍼를 다이싱하는 경우에 약 3만 라인 정도까지 감소하게 된다.
수명을 연장하기 위해서, 상기 블레이드 엣지 길이(L)를 700㎛ 정도까지 크게 함도 고려되지만, 이와 같은 블레이드 엣지 길이(L)의 큰 회전 다이싱 블레이드에서는 블레이드 엣지가 휘어지기 쉽고, 이로 인해 회전수를 크게 할 수 없다. 예를 들어 회전수는 70㎜/초 정도 이하로 억제할 필요가 있다. 또한, 이와 같은 특수한 구성의 회전 블레이드(10)는 고가이다.
그래서, 본 발명은 상기 과제를 해결한 신규하고 유용한 반도체 장치의 제조 방법, 다이싱 방법, 및 다이싱 장치를 제공함을 개괄적인 과제로 한다.
본 발명의 보다 구체적인 과제는, 폭이 좁은 다이싱 라인을 따른 다이싱에 적용 가능하고, 효율적으로 다이싱을 행하는 다이싱 블레이드, 이러한 다이싱 장치를 사용한 다이싱 방법, 및 이러한 다이싱 방법을 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공함에 있다.
도 1은 플러렌 C60의 분자 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 회전 다이싱 블레이드의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 도 2의 회전 다이싱 블레이드 위에 플러렌 입자의 부착 공정을 설명하는 도면.
도 4a∼도 4c는, 도 2의 회전 다이싱 블레이드의 제조 공정을 설명하는 도면.
도 5는 도 2의 회전 다이싱 블레이드를 사용하여 Si 웨이퍼를 다이싱한 경우의 칩핑량을, 종래의 회전 다이싱 블레이드를 사용한 경우와 비교하여 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 회전 다이싱 블레이드의 구성을 나타내는 도면.
도 7a∼도 7c는 종래의 회전 다이싱 블레이드의 구성을 나타내는 도면.
도 8은 반도체 웨이퍼의 다이싱 라인을 따른 다이싱을 설명하는 도면.
도 9는 도 8의 종래 다이싱 공정에서 생기는 칩핑의 문제를 설명하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...C 원자
2...공유결합
10, 20...회전 다이싱 블레이드
11, 21... 허브
12, 21a...축 구멍
13, 22...블레이드 엣지
14, 23...금속막 및 연마 입자
15...Si 웨이퍼
16...반도체 칩
17...다이싱 라인
17A...다이싱 홈
18...칩핑
24...플러렌 입자
25...물
26...수조
27...스테이지
28...탄소 전극
29...금속막
30...수지막
본 발명은 상기 과제를,
청구항 1에 기재한 바와 같이,
회전 허브와, 상기 허브의 외주를 따라 설치된 블레이드와, 상기 블레이드에 설치된 연마 입자(abrasive particles)로 된 다이싱 블레이드에 있어서,
상기 연마 입자는 플러렌 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 블레이드에 의해, 또는
청구항 2에 기재한 바와 같이,
상기 연마 입자는 실질적으로 플러렌만으로 된 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 다이싱 블레이드에 의해, 또는
청구항 3에 기재한 바와 같이,
상기 연마 입자는 플러렌과 다이아몬드 연마 입자의 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 다이싱 블레이드에 의해, 또는
청구항 4에 기재한 바와 같이, 상기 연마 입자는 플러렌과 CBN의 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 다이싱 블레이드에 의해, 또는
청구항 5에 기재한 바와 같이,
웨이퍼의 다이싱 방법에 있어서,
회전 허브와, 상기 허브의 외주를 따라서 설치된 블레이드와, 상기 블레이드에 설치된 연마 입자로 되고, 상기 연마 입자는 플러렌 입자를 포함하는 다이싱 블레이드에 의해, 상기 웨이퍼를 절단하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 방법에 의해, 또는
청구항 6에 기재한 바와 같이,
상기 연마 입자는 실질적으로 플러렌만으로 된 것을 특징으로 하는 청구항 5 기재의 다이싱 방법에 의해, 또는
청구항 7에 기재한 바와 같이,
상기 연마 입자는 플러렌과 다이아몬드 연마 입자의 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 청구항 5 기재의 다이싱 방법에 의해, 또는
청구항 8에 기재한 바와 같이,
상기 연마 입자는 플러렌과 CBN의 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 청구항 5 기재의 다이싱 방법에 의해, 또는
청구항 9에 기재한 바와 같이,
반도체 기판의 다이싱 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 다이싱 공정은, 회전 허브와, 상기 허브의 외주를 따라 설치된 블레이드와, 상기 블레이드에 설치된 연마 입자로 되고, 상기 연마 입자는 플러렌 입자를 포함하는 다이싱 블레이드에 의해, 상기 반도체 기판을 절단하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법에 의해, 또는
청구항 10에 기재한 바와 같이,
상기 연마 입자는 실질적으로 플러렌만으로 된 것을 특징으로 하는 청구항 9 기재의 반도체 장치의 제조 방법에 의해, 또는
청구항 11에 기재한 바와 같이,
상기 연마 입자는 플러렌과 다이아몬드 연마 입자의 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 청구항 9 기재의 반도체 장치의 제조 방법에 의해, 또는
청구항 12에 기재한 바와 같이,
상기 연마 입자는 플러렌과 CBN의 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 청구항 9 기재의 반도체 장치의 제조 방법에 의해, 해결한다.
[작용]
본 발명에 의하면, 회전 다이싱 블레이드의 연마 입자로서 플러렌을 사용함에 의해, 상기 회전 다이싱 블레이드(10)를 사용한 웨이퍼의 다이싱 때에, 다이싱 전송 속도를 떨어뜨리지 않고, 칩핑을 억제할 수 있다.
도 1은, 플러렌 C60의 분자 구조를 나타낸다.
플러렌은 1985년에 그 존재가 확인된 C의 동소체이고, C60에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 백환(白丸) 및 흑환(黑丸)으로 나타낸 60개의 C원자(1)가 공유 결합(2)에 의해 상호 결합되어 교호로 반복되는 6각형 및 5각형을 형성하여, 그 결과, C60 분자는 가운데 구멍이 있는 그물 형상의 축구공에 유사한 구조를 갖는다. C60의 한 분자의 크기는 7Å이고, 분자론적인 고찰에 의하면 다이아몬드보다도 큰 경도를 갖는 것으로 생각된다. 플러렌은 상기 C60 구조 외에 C70 구조가 안정함이 알려져 있으나, 그 외에도 C960 등의 고차 플러렌이나 금속 원자를 함유한 헤테로 플러렌 등도 가능성이 있다.
그래서, 본 발명에서는 회전 다이싱 블레이드의 연마 입자로서, 종래의 다이아몬드 대신에 상기 플러렌 분자를 사용한다. 플러렌 분자를 사용함으로써, 반도체 웨이퍼의 칩핑을 현저히 감소시킬 수 있다. 이로 인해 반도체 웨이퍼 위에서의 다이싱 폭을 감소시킬 수 있고, 1매의 웨이퍼에서 얻어지는 반도체 칩의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 칩핑을 억제하기 위해 다이싱 시의 블레이드 전송 속도를 감소시킬 필요가 없고, 다이싱 폭을 좁혀도 반도체 장치의 제조 작업률이 저하하지 않는다. 또한, 회전 다이싱 블레이드의 수명도 향상한다.
[발명의 실시형태]
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 회전 다이싱 블레이드(20)의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 회전 다이싱 블레이드(20)는 구동 장치의 구동축을 받아들이는 구멍(21a)이 형성된 Al 합금 등으로 된 회전 허브(21)와, 상기 회전 허브의 외주를 따라서 형성된 니켈 또는 니켈 합금 등으로 된 블레이드 엣지(22)로 되고, 상기 블레이드 엣지(22)의 표면에는 플러렌 C60의 입자를 포함하는 니켈 또는 니켈 합금막(23)이 형성되어 있다. 상기 블레이드 엣지(22)는 전형적으로는 약 1.2㎜의 엣지 길이(L)와 약 60㎛의 엣지 폭(W)을 갖는다.
도 3은, 도 2의 회전 다이싱 블레이드(20)의 제조 공정의 일부를 나타낸다.
도 3을 참조하면, Al 등의 금속으로 된 스테이지(27)가 설치된 수조(26) 중에 물(25)이 채워지고, 입자 직경이 수 Å 내지 수 ㎚인 플러렌 입자(24)가, 상기 물(25) 중에 현탁되어 있다. 또한, 상기 스테이지(27) 위에는, 상기 회전 다이싱 블레이드(20)가, 상기 블레이드 엣지(22)를 담지한 상태로, 평평하게 재치되어 있다.
상기 스테이지(27) 중에는 탄소 전극(28)이 매설되어 있고, 상기 탄소 전극(28)에 부 전압을 인가함으로써, 정으로 대전한 상기 플러렌 입자(24)가 상기 물 가운데를 상기 허브(21) 쪽으로 전기영동(電氣永動)에 의해 이동하여, 상기 블레이드 엣지(22) 위에 퇴적한다. 이 공정에서는, 상기 블레이드 엣지(22)만이 노출하도록, 상기 허브(21) 위에 마스크(21A)를 형성하여 둠이 바람직하다. 블레이드 엣지(22) 위로의 플러렌 입자(24)의 퇴적 밀도는, 상기 물(25) 중에서의 플러렌 입자(24)의 농도를 조정함으로써, 제어할 수 있다.
도 4a는, 도 3의 공정에서 얻어지는 회전 다이싱 블레이드(20)의 반제품을 나타낸다.
도 4a의 반제품 위에는, 또한 도 4b의 공정에서, 상기 블레이드 엣지(22) 위에 퇴적한 상기 플러렌 입자를 덮도록, Ni 또는 Ni 합금으로 된 금속피막(29)이, 기상 성장법 또는 전해 도금 등에 의해 시행하고, 또한 도 4c의 공정에서, 상기 금속 피막(29) 위에, 소위 금속 결합 등의 수지 보호막(30)이 형성된다.
도 5는, 도 3 및 도 4a∼도 4c의 공정에서 얻어진 회전 다이싱 블레이드(20)를 사용하여 Si 웨이퍼를 다이싱한 경우의 최대 칩핑량(△)을 나타낸다. 단, 도 5의 결과는, 상기 회전 다이싱 블레이드(20)의 블레이드 엣지 폭(W)을 60㎛로 하고, 다이싱 전송 속도를 100㎜/초로 하여, 폭이 90㎛인 다이싱 라인을 따라서 상기 Si 웨이퍼를 다이싱하는 경우에 대한 것이다. 또한, 이미 도 9에서 설명한 바와 같이, 칩핑량(△)은, 다이싱 홈(17A)의 한쪽에 대한 것이다.
도 5를 참조하면, 연마 입자로서 입자 직경이 수십 Å인 플러렌 입자를 사용함으로써, 최대 칩핑량(△)을 15㎛ 이하로 억제할 수 있음을 알 수 있다. 이에 대해서, 연마 입자로서 입자 직경이 4∼8㎛의 다이아몬드를 사용한 회전 다이싱 블레이드에 의해, 동일 조건으로 Si 기판을 연마한 경우에는, 최대 칩핑량(△)은 25㎛에 달한다. 또한, 입자 직경이 4∼6㎛의 다이아몬드를 연마 입자로서 사용한 경우에도, 최대 칩핑량은 20㎛에 달한다.
상기의 결과는, 회전 다이싱 블레이드(20)에서, 연마 입자로서 플러렌 입자를 사용함으로써, 다이싱 폭이 좁은 경우에도 다이싱 전송 속도를 억제할 필요 없이, 칩핑량(△)을 억제할 수 있음을 나타낸다. 또한, 상기 회전 다이싱 블레이드(20)에서는, 다이싱 전송 속도를 억제할 필요가 없으므로, 다이싱 블레이드의 수명이 대폭 연장된다. 예를 들어, 블레이드 엣지 폭(W)이 45㎛인 다이싱 블레이드의 경우, 5만 라인 이상의 다이싱이 가능하게 되는데, 이는 종래 블레이드 엣지 폭이 60㎛인 다이싱 블레이드에서 달성된 값이다.
도 5는, 또한, 상기 연마 입자로서, 입자 직경이 수십 Å의 플러렌 입자에 입자 직경이 4∼6㎛의 CBN(카본BN) 입자를 약 1:1의 비율로 혼합한 경우, 및 상기 플러렌 입자에 입자 직경이 4∼8㎛의 다이아몬드 입자를 동일하게 약 1:1의 비율로 혼합한 경우를 비교하여 나타낸다. 이들 경우에도, 최대 칩핑량(△)은 약 15㎛ 이하로 감소함을 알 수 있다.
본 발명에서, 플러렌 입자는 도 1에 나타낸 C60에 한정되는 것이 아니라, C70이나 C960 등의 다른 플러렌 입자, 또는 금속 원소를 포함하는 헤테로 플러렌 입자를 사용하는 것도 가능하다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시예에 의한 회전 다이싱 블레이드(40)의 구성을 나타낸다. 단, 도 6 중, 이미 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하여, 설명을 생략한다.
도 6을 참조하면, 회전 다이싱 블레이드(40)에서는, 상기 플러렌 연마 입자를 포함하는 금속막(23)은, 블레이드 엣지(22)의 노출면 전체가 아니라, 선단부에만 형성되어 있다. 이와 같이 하여도, 도 5에 나타낸 연마 특성을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대해서 설명했으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위에 기재한 요지 내에서, 다양한 변형. 변경이 가능하다.
청구항 1∼12 기재의 본 발명의 특징에 의하면, 웨이퍼를 절단하는 회전 다이싱 블레이드의 연마 입자로서 플러렌 분자를 사용함으로써, 반도체 웨이퍼의 칩핑을 현저하게 감소시킬 수 있다. 이 때문에 반도체 웨이퍼 위에서의 다이싱 폭을 감소시킬 수 있어, 1매의 웨이퍼에서 얻어지는 반도체 칩의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 칩핑을 억제하기 위해 다이싱 시의 블레이드 전송 속도를 감소시킬 필요가 없어, 다이싱 폭이 좁아져도 반도체 장치의 제조 작업률이 저하하지 않는다. 또한, 회전 다이싱 블레이드의 수명도 향상된다.

Claims (12)

  1. 회전 허브와, 상기 허브의 외주를 따라 설치된 블레이드와, 상기 블레이드에 설치된 연마 입자(abrasive particles)로 된 다이싱 블레이드에 있어서,
    상기 연마 입자는 플러렌 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 블레이드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마 입자는 실질적으로 플러렌만으로 된 것을 특징으로 하는 다이싱 블레이드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연마 입자는 플러렌과 다이아몬드 연마 입자로 된 것을 특징으로 하는 다이싱 블레이드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연마 입자는 플러렌과 CBN으로 된 것을 특징으로 하는 다이싱 블레이드.
  5. 웨이퍼의 다이싱 방법에 있어서,
    회전 허브와, 상기 허브의 외주를 따라서 설치된 블레이드와, 상기 블레이드에 설치된 연마 입자로 되고, 상기 연마 입자는 플러렌 입자를 포함하는 다이싱 블레이드에 의해, 상기 웨이퍼를 절단하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연마 입자는 실질적으로 플러렌만으로 된 것을 특징으로 하는 다이싱 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 연마 입자는 플러렌과 다이아몬드 연마 입자로 된 것을 특징으로 하는 다이싱 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 연마 입자는 플러렌과 CBN으로 된 것을 특징으로 하는 다이싱 방법.
  9. 반도체 기판의 다이싱 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 다이싱 공정은, 회전 허브와, 상기 허브의 외주를 따라 설치된 블레이드와, 상기 블레이드에 설치된 연마 입자로 되고, 상기 연마 입자는 플러렌 입자를 포함하는 다이싱 블레이드에 의해, 상기 반도체 기판을 절단하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 연마 입자는 실질적으로 플러렌만으로 된 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 연마 입자는 플러렌과 다이아몬드 연마 입자로 된 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 연마 입자는 플러렌과 CBN으로 된 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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