KR100573035B1 - 웨이퍼 성형장치와 이 장치를 이용한 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 조건 및 휠 마모 상태와 무관하게 고정도의 에지 가공이 가능한 웨이퍼 에지 연삭장치와 이 장치를 이용한 연삭 방법, 그리고 상기 연삭 장치를 갖는 웨이퍼 성형장치 및 이 장치를 이용한 성형 방법에 관한 것이다. 본 발명의 웨이퍼 에지 연삭장치는, 가공 대상 웨이퍼를 회전 가능하게 고정하는 웨이퍼 척; 웨이퍼와 동일한 형상으로 이루어지며, 상기 웨이퍼 척의 구동축에 일체로 설치되는 기준 아이들러; 상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼의 에지를 연삭하도록 회전 구동되는 연삭휠 및 이 휠을 감싸는 본체를 포함하는 연삭 수단; 상기 웨이퍼와 연삭휠이 접촉하는 시점에 상기 웨이퍼 척과 휠 본체 사이의 거리를 감지하는 갭 측정 수단; 및 상기 기준 아이들러와의 상호 작용에 의해 상기 웨이퍼의 가공량을 설정하는 가공량 설정 수단;을 포함한다.

에지, 연삭, 연마, 레진 본드 휠, 중량추, 갭 센서, 휠 그루브, 형상 보정,

Description

웨이퍼 성형장치와 이 장치를 이용한 성형 방법{A WAFER SHAPING APPARATUS AND A METHOD FOR SHAPING THE WAFER BY THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 성형장치의 개략적인 구성을 나타내는 평면도.

도 2는 도 1의 성형장치를 이용한 웨이퍼 성형 방법을 나타내는 블록도.

도 3은 도 1의 에지 연삭장치의 개략적인 구성을 나타내는 측면도.

도 4는 도 3의 "A-A" 단면도.

도 5는 도 3의 가공 하중 제어 수단의 개략적인 구성도.

도 6은 도 3의 연삭장치를 이용한 웨이퍼 에지 2차 연삭 방법을 나타내는 블록도.

본 발명은 웨이퍼를 성형하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 조건 및 휠 마모 상태와 무관하게 고정도의 에지 가공이 가능한 웨이퍼 에지 연삭장치와 이 장치를 이용한 연삭 방법, 그리고 상기 연삭 장치를 갖는 웨이퍼 성형장치 및 이 장치를 이용한 성형 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼를 제조하는 공정은 일반적으로, 실리콘 잉곳(ingot)을 슬라이싱(slicing)하는 절단 공정, 슬라이싱된 웨이퍼의 에지를 라운딩 처리하는 에지 연삭 공정, 절단 공정으로 인한 웨이퍼의 거친 표면을 평탄화 하는 래핑 공정, 에지 연삭 공정 또는 래핑 공정중에 웨이퍼 표면에 부착된 파티클을 비롯한 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정, 전술한 공정들을 거치면서 웨이퍼에 발생된 변질층을 습식 식각하여 제거하는 식각 공정, 기계적인 가공에 의해 웨이퍼 내부에 형성된 잔류 응력을 제거함과 아울러 일정 깊이 이상의 무결함층을 형성하는 열처리 공정, 후공정(에지 연마 공정)에 적합한 형상 및 고정도의 표면을 확보하기 위한 표면 연삭 공정 및 웨이퍼 에지에 대한 최종 공정으로서의 에지 연마 공정을 포함한다.

웨이퍼를 제조하기 위한 상기 공정들에 있어서, 웨이퍼의 에지를 고객 요구 사양에 따라 성형하는 에지 연삭 공정과 상기 연삭 과정에서 에지면에 발생된 손상층을 제거하고 러프니스(roughness)를 향상시키기 위한 에지 연마 공정을 특히 에지 성형 공정(edge shaping process)으로 분류할 수 있다.

상기한 에지 성형 공정을 이용하여 에지를 가공할 때, 종래에는 상기 에지 연삭 공정을 거친 가공과 미세 가공의 2단계로 구성하는 것이 일반적인데, 상기 거친 가공에서는 ＃800의 입도를 갖는 메탈 본드 휠(metal bond wheel)을 사용하며, 미세 가공에서는 ＃1500의 입도를 갖는 메탈 본드 휠을 사용한다. 여기에서, 상기 미세 가공은 거친 가공에 의해 발생된 대략 30㎛ 두께의 손상층을 제거함으로써 에지 연마 공정에서의 가공 부하를 줄임과 아울러, 연마 가공 시간을 단축하기 위해 실시한다.

그런데, 상기한 메탈 본드 휠을 사용하는 종래의 에지 연삭 공정에서는 웨이퍼의 직경 차이 및 휠 마모에 대한 보정이 수동으로 이루어지기 때문에 웨이퍼간 균일한 품질 유지가 어렵고, 웨이퍼간 가공량에도 차이가 발생될 수밖에 없어 휠 수명이 저하되며, 휠에 대한 관리가 어려워 웨이퍼의 가공 불량률이 증가하는 문제점이 있다.

그리고, 상기한 에지 연삭 공정과 에지 연마 공정 사이에는 위에서 설명한 바와 같이 래핑 공정 및 식각 공정과 같이 여러 단계의 다른 공정들이 이루어져야 하는데, 웨이퍼 표면과 에지 부위는 상기한 래핑 공정 및 식각 공정을 거치면서 러프니스가 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 상기한 러프니스 저하를 방지하기 위해서는 최종 공정인 에지 연마 공정 이전에 테이프 에지 연마 공정(tape edge polishing process)과 같은 에지면에 대한 보완장비를 추가하는 경우가 있는데, 이 경우에는 에지 연마장치 2대당 한 대의 테이프 에지 연마 장비 1대를 구비해야 라인 밸런스(line of balance)를 맞출 수 있으므로, 비용 및 공간 확보 측면에서 바람직하지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼의 조건 및 휠 마모 상태와 무관하게 고정도의 에지 가공이 가능한 웨이퍼 에지 연삭장치와 이 장치를 이용한 연삭 방법을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 에지 연삭 장치를 구비하는 웨이퍼 성형장치 및 이 장치를 이용한 웨이퍼 성형 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

가공 대상 웨이퍼를 회전 가능하게 고정하는 웨이퍼 척;

웨이퍼와 동일한 형상으로 이루어지며, 상기 웨이퍼 척의 구동축에 일체로 설치되는 기준 아이들러;

상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼의 에지를 연삭하도록 회전 구동되는 연삭 휠 및 이 휠을 감싸는 본체를 포함하는 연삭 수단;

상기 웨이퍼와 연삭휠이 접촉하는 시점에 상기 웨이퍼 척과 휠 본체 사이의 거리를 감지하는 갭 측정 수단; 및

상기 기준 아이들러와의 상호 작용에 의해 상기 웨이퍼의 가공량을 설정하는 가공량 설정 수단;

을 포함하는 웨이퍼 에지 연삭장치를 제공한다.

상기 가공량 설정 수단은 상기 기준 아이들러와 접촉하는 캠 아이들러, 베어링 조립체를 개재하여 상기 캠 아이들러를 지지하는 고정축, 및 상기 고정축과 캠 아이들러를 수평방향으로 이송하는 캠 이송기를 포함하며, 상기 웨이퍼 척과 기준 아이들러는 이들을 수평방향으로 이송하기 위한 이송 베이스에 설치된다.

그리고, 상기 연삭휠은 웨이퍼의 에지를 연삭하는 그루브를 상하 방향으로 복수개 구비하며, 본 발명의 실시예에 따른 연삭장치는 상기 그루브의 형상을 보정하기 위한 보정 수단과, 상기 웨이퍼와 연삭휠간의 접촉 부하를 제어하기 위한 부 하 제어 수단을 더욱 구비하고, 상기 부하 제어 수단은 중량추 및 상기 웨이퍼 척의 수평 이동시에 중량추의 상하 이동을 안내하는 가이드를 포함한다.

한편, 본 발명은 전술한 웨이퍼 에지 연삭장치를 이용한 연삭 방법으로서,

웨이퍼를 웨이퍼 척에 로딩한 후 웨이퍼를 센터링하는 단계;

상기 캠 아이들러와 기준 아이들러를 접촉시켜 기준 위치를 정하는 단계;

상기 웨이퍼를 연삭휠의 그루브에 접촉시키는 단계;

상기 갭 측정 수단을 사용하여 휠 본체와 웨이퍼 척 사이의 거리를 측정하는 단계;

설정 가공량에 해당하는 거리만큼 상기 캠 아이들러를 기준 위치로부터 이송하는 것에 따라 웨이퍼 에지를 설정 가공량만큼 연삭하는 단계; 및

웨이퍼를 언로딩하는 단계

를 포함하는 연삭 방법을 제공한다.

여기에서, 상기 웨이퍼를 센터링하는 단계는 웨이퍼와 기준 아이들러의 중심을 일치시킴과 아울러, 플랫 웨이퍼인 경우 기준 아이들러의 플랫과 웨이퍼 플랫을 일치시키는 단계이다.

그리고, 기준 위치를 정하는 단계는 웨이퍼를 전진시켜 웨이퍼와 그루브간의 접촉이 부드럽게 이루어지도록 하기 위해 캠 이송기를 활용하는 단계이다.

그리고, 상기 갭 측정 수단을 사용한 거리 측정 단계는 웨이퍼와 그루브가 접촉하는 시점의 갭을 측정함으로써 연삭 가공의 시작점(원점)을 정하는 단계로서, 가공 원점이 정해지면 이 지점을 시작점으로 하여 설정된 연삭량에 도달될 때까지 웨이퍼 가공이 이루어지게 된다.

상기 웨이퍼 에지를 설정 가공량만큼 연삭하는 단계는 캠 아이들러를 설정 가공량에 해당하는 거리만큼 이송한 후, 상기 기준 아이들러가 캠 아이들러와 접촉하는 시점까지 실시하거나, 캠 아이들러를 기준 아이들러와 접속시킨 상태에서 웨이퍼 가공에 따라 상기 캠 아이들러가 설정 가공량에 해당하는 거리만큼 이송되는 시점까지 실시할 수 있다.

그리고, 그루브 당 웨이퍼 가공 매수로 설정한 설정 교환 주기마다 상기 연삭휠을 상측 또는 하측으로 이송하여 웨이퍼 에지를 연삭하는 그루브를 자동 전환할 수 있으며, 그루브를 전환한 후에는 웨이퍼의 에지 연삭에 사용한 이전의 그루브에 세척수를 분사하여 웨이퍼 칩 등을 제거한다. 또한, 설정 보정 주기마다 상기 보정 수단을 이용하여 그루브 형상을 보정한다.

본 발명은 또한 전술한 웨이퍼 에지 연삭장치를 구비하는 웨이퍼 성형장치를 제공하는데, 상기한 웨이퍼 성형장치는 전술한 웨이퍼 에지 연삭장치 외에 웨이퍼 에지 연마장치를 더욱 구비하며, 이 장치는 웨이퍼 에지 연삭장치의 전방에 배치되는 웨이퍼 핸들러와, 상기 웨이퍼 에지 연삭장치와 웨이퍼 핸들러의 좌우 양측에 각각 배치되어 상기 웨이퍼 에지 연삭장치에 의해 연삭이 완료된 웨이퍼의 에지를 연마하는 웨이퍼 에지 연마 수단을 구비한다.

그리고, 전술한 웨이퍼 성형장치를 이용하여 웨이퍼를 성형하는 방법으로,

웨이퍼의 에지를 1차로 연삭하는 단계;

래핑 공정 및 식각 공정을 포함하는 중간 공정을 진행하는 단계;

전술한 연삭 방법에 의해 웨이퍼의 에지를 2차로 연삭하는 단계; 및

웨이퍼 에지를 연마하는 단계

를 포함하는 웨이퍼 성형 방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 성형장치의 개략적인 구성을 나타내는 평면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 성형장치를 이용한 웨이퍼 성형 방법을 나타내는 블록도를 도시한 것이다.

그리고, 도 3은 도 1의 에지 연삭장치의 개략적인 구성을 나타내는 측면도를 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 "A-A" 단면도를 도시한 것이며, 도 5는 도 3의 가공 하중 제어 수단의 개략적인 구성도를 도시한 것이고, 도 6은 도 3의 연삭장치를 이용한 웨이퍼 에지 연삭 방법을 나타내는 블록도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 성형장치(10)는 크게, 웨이퍼의 에지를 최종적으로 연마하는 에지 연마장치(100)와, 에지 연마의 전단계로서 결함층의 대부분을 제거하기 위한 공정을 수행하는 에지 연삭장치(200)를 포함한다.

본 실시예의 에지 연삭장치(200)는 가공 대상 웨이퍼를 진공 흡착 등의 방법으로 고정하는 웨이퍼 척(202)을 구비하며, 이 척은 회전 가능한 구동축(204)의 일단부에 고정 설치되고, 상기 구동축(204)은 이송 베이스(206)에 고정 설치된다. 상기 웨이퍼 척(202)은 웨이퍼의 형상에 대응하는 원판의 형상을 이루며, 웨이퍼의 에지 연마가 가능하도록 가공 대상 웨이퍼보다 다소 작은 반경을 갖게 된다.

그리고, 도시하지는 않았지만, 웨이퍼 척(202)의 중앙에는 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 미세홀들이 형성되어 있고, 웨이퍼의 진원도 및 에지 가공 균일성을 확보하기 위해 웨이퍼 척과 웨이퍼의 중심을 일치시키기 위한 센터 정렬부(미도시함)가 더욱 구비되며, 구동축(204)은 웨이퍼의 사이즈 및 가공 조건에 따라 웨이퍼 척의 회전 속도를 조절할 수 있도록 구성된다. 여기에서, 상기 센터 정렬부는 지그핀 및 센터링 지그 등으로 구성할 수 있으며, 웨이퍼와 기준 아이들러의 중심을 일치시킴과 아울러, 플랫 웨이퍼인 경우 기준 아이들러의 플랫과 웨이퍼 플랫을 일치시키는 작용을 한다.

상기 이송 베이스(206)의 하측으로 구동축(204)에는 세라믹 또는 표면 처리된 강재로 이루어지는 기준 아이들러(208)가 설치되고, 기준 아이들러(208)는 웨이퍼와 동일한 형상으로 이루어진다.

그리고, 웨이퍼 척(202)의 일측으로는 연삭 수단(210)이 설치되는데, 이 수단(210)은 웨이퍼 척(202)에 고정된 웨이퍼의 에지를 연삭하도록 회전축(212)에 의해 회전 구동되는 레진 본드 휠(214)과, 이 휠(214)을 감싸는 본체(216)를 포함한다.

본 실시예에서는 연삭휠의 한 종류로서 상기한 레진 본드 휠(214)을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 연마장치를 구성함에 있어서 상기한 연삭 수단(210)의 연삭휠로는 결합제 종류와 무관하게 모든 종류의 연삭휠을 사용하는 것이 가능하다. 예컨대, 상기한 연삭휠로는 레진 본드 휠 대신에 메탈 본드 휠, 비트리 본드 휠, 전착 휠 중에서 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기한 레진 본드 휠(214)은 연삭 입자, 예컨대 다이아몬드 입자를 레진 결합재를 사용하여 결합한 것으로, 본 실시예에서는 고정도의 연마면 확보를 위해 ＃3000의 입도를 갖는 레진 본드 휠을 사용한다.

본 실시예에 있어서, 상기한 레진 본드 휠(214)은 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼의 에지를 연삭하는 그루브(214a)를 상하 방향으로 복수개, 예컨대 5개 구비하는데, 이는 하나의 그루브(214a)에서 설정 매수, 예컨대 25매의 웨이퍼 가공이 종료된 후에는 다른 그루브에 의한 웨이퍼의 가공이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

이를 위해 본 실시예의 레진 본드 휠(214)은 상하 이동을 가능하게 하는 도시하지 않은 상하 이동수단과, 웨이퍼 가공 매수를 카운트하는 카운팅 수단을 구비하여, 가공된 웨이퍼의 매수가 설정 매수에 도달하는 경우에는 자동으로 레진 본드 휠(214)을 이동시켜 작업의 연속성이 보장될 수 있도록 한다.

또한, 상기한 레진 본드 휠(214)의 경우 세척 관리 상태에 따라 휠 수명이 크게 영향을 받는 특징이 있으므로, 가공 작업을 마친 이전 그루브에 초음파 노즐과 같은 세척장치를 통한 세척수를 분사하여 웨이퍼 칩 등을 제거하는 것이 바람직하며, 레진 본드 휠(214)의 상하 이동에 따라 오차가 누적되어 그루브의 위치가 변위되는 현상이 발생될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서는 반드시 기준 위치를 확인한 후 목표 위치로 이동하도록 시퀀스를 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 레진 본드 휠(214)은 마찰에 의해 웨이퍼의 에지를 연삭하는 것이므로 고속으로 회전시키는 것이 바람직하며, 웨이퍼 척(202)은 웨이퍼의 둘레 를 따라 전체 에지가 상기 각 그루브(214a)에 접촉할 수 있도록 하기 위해 저속으로 회전시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 연삭장치(200)는 상기 그루브(214a)의 형상을 보정하기 위한 보정 수단(미도시함)과, 웨이퍼와 레진 본드 휠(214)간의 접촉 부하를 제어하기 위한 부하 제어 수단(220)을 더욱 구비한다.

상기한 보정 수단은 설정 매수(직경이 44㎜인 레진 본드 휠을 이용하여 12인치 웨이퍼를 가공하는 경우 300∼500장, 그리고 직경이 180 내지 200㎜인 레진 본드 휠을 이용하여 8인치 웨이퍼를 가공하는 경우에는 1500∼2500장)의 웨이퍼에 대한 가공이 완료되면 연삭장치의 상단에 대기하고 있던 오일 스톤 자체에 대한 성형 및 형상 보정 레서피(RECIPE)를 자동으로 순차 진행하도록 구성할 수 있다.

그리고, 상기 부하 제어 수단(220)은 중력의 원리를 활용하는 자중 제어 방식을 적용한 것으로, 중량추(222) 및 상기 웨이퍼 척(202)의 수평 이동시에 중량추(222)의 상하 이동을 안내하는 가이드(224)를 포함하여 구성할 수 있다.

본 실시예에서는 부하 제어 수단(220)을 자중 제어 방식을 적용한 것으로 설명하였지만, 정공 레귤레이터에 의한 피드백 제어 개념의 공압 제어 방식으로 부하 제어 수단을 구성하는 것도 가능하다.

한편, 상기 휠 본체(216)에는 웨이퍼와 그루브(214a)가 접촉하는 시점에 상기 웨이퍼 척(202)과 휠 본체(216) 사이의 거리를 감지하는 와전류 방식의 갭 센서(미도시함)가 설치되고, 웨이퍼 척(202) 본체에는 센서 브래킷(미도시함)이 장착된다.

상기 갭 센서는 매 투입 웨이퍼의 조건 차이 및 휠 마모 상태에 따라 가공량 결정 및 휠 마모 보정이 자동으로 이루어지도록 하기 위한 것으로, 상기 센서 및 브래킷은 가장 근접하는 조건에 대한 오판 가능성과 센싱 조건(요구 분해능과 최대 감지 거리 등)에 대응하기 위해 센서와 브래킷간의 거리를 조정해야 하는 경우도 있으므로, 브래킷 위치를 조정 및 고정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 웨이퍼를 가공하는 중에도 갭 센서에 의한 측정이 지속되면 가공중의 진동 등에 의한 측정 오차가 발생할 수 있으므로, 갭 센서에 의한 측정은 웨이퍼와 그루브가 접촉하는 시점에만 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 갭 센서의 하나로, 본 실시예에서는 측정 영역이 0∼2㎜이고 분해능이 0.8㎛인 에이.이 코퍼레이션(A.E. Corp.)의 55MS-M-PU-O5 모델의 센서를 사용할 수 있다.

물론, 상기한 갭 센서로는 높은 분해능을 가진 옵틱 방식 또는 리니어 게이지 등을 적용하는 것도 가능하다.

한편, 상기한 갭 센서를 이용하여 휠 본체(216)와 웨이퍼 척(202) 사이의 거리를 측정하게 되면, 휠 마모량과 함께 웨이퍼별 조건(직경, 두께 등) 차이까지 측정되기 때문에 순수한 휠 마모량을 확보하기 위해서는 웨이퍼 조건에 해당하는 편차 요인을 제거해야 한다. 이러한 오차 요인이 최소화된 휠 마모량을 산출해내기 위해서는 휠 마모량에 따른 그루브 형상의 변화 추이를 확보하고, 웨이퍼당 직경 및 두께의 편차평균 데이터를 확보하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 에지 연삭장치는 기준 아이들러(208)와의 상호 작 용에 의해 웨이퍼의 가공량을 설정하는 가공량 설정 수단(230)을 더욱 포함하는데, 상기 가공량 설정 수단(230)은 기준 아이들러(208)와 접촉하는 캠 아이들러(232), 베어링 조립체(234)를 개재하여 캠 아이들러(232)를 지지하는 고정축(236), 상기 고정축(236)과 캠 아이들러(232)를 수평방향으로 이송하는 캠 이송기(238)를 포함한다. 이때, 상기 고정축(236)과 캠 아이들러(232) 사이에는 휠 마모량 보정 범위(0∼2㎜), 가공량 설정 범위(0∼1000㎛) 및 웨이퍼 직경 편차 등의 오차 여유 2㎜를 합하여 대략 5㎜의 간극(G)을 형성할 수 있다. 물론, 상기한 가공량 설정 범위는 1000㎛ 이상의 값으로도 조정이 가능하다.

그리고, 고정축(236)과 캠 아이들러(232)의 접촉면 및 캠 아이들러(232)와 기준 아이들러(208)의 접촉면의 경우 외부 이물질이 부착되면 웨이퍼 가공 정도에 심각한 악영향을 초래할 수 있으므로, 이들 접촉면을 밀봉 처리하는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 웨이퍼 에지 연삭장치(200)는 다른 시스템에 적용할 수 있는데, 활용예의 일례를 설명하면, 상기한 웨이퍼 에지 연삭장치(200)는 웨이퍼 에지 연마장치(100)의 빈 공간, 예컨대 노치 가공 스테이션의 공간에 설치되어 상기 에지 연마장치(100)와 함께 웨이퍼 성형장치(10)를 구성할 수 있다.

이에, 상기 웨이퍼 연마장치의 일례를 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 에지 연마장치는, 웨이퍼 에지 연삭장치(200)에 의한 2차 연삭 공정이 수행된 웨이퍼의 에지 가공을 위한 것으로, 웨이퍼 일측면의 베벨 연마를 수행하는 제 1 베벨 연마부(102)와, 웨이퍼를 뒤집어서 타측면의 베벨 연마를 하는 제 2 베벨 연 마부(104)를 포함한다. 여기에서, 상기 제 1 베벨 연마부(102)는 가공 대상 웨이퍼의 에지가 상방을 향하도록 경사지게 고정시켜 회전하는 웨이퍼 척이고, 제 2 베벨 연마부(104)는 가공 대상 웨이퍼의 에지가 하방을 향하도록 경사지게 고정시켜 회전하는 웨이퍼 척이다.

본 실시예에서 제 1 베벨 연마부(102)와 제 2 베벨 연마부(104)는 하나의 드럼가공부(106)를 공유하며, 상기한 제1 및 제2 베벨 연마부(102,104)와 드럼 가공부(106)는 핸들링 로봇(108)의 좌우 양측에 각각 한 개씩 구비된다.

그리고, 상기 드럼 가공부(106)에는 슬러리 공급 시스템의 노즐을 통해 슬러리가 공급된다.

따라서, 제 1 베벨 연마부(102)에서 연마 과정을 거친 웨이퍼는 제 2 베벨 연마부로 핸들링 로봇(108)에 의해 이동되며, 핸들링 로봇(108)에 의한 웨이퍼의 이동과정에서 웨이퍼의 중심이 제1 및 제2 베벨 연마부(102,104)의 웨이퍼 척 중심과 어긋날 수 있기 때문에 중심을 맞추기 위한 수단을 구비한다.

또한 본 실시예에서는 웨이퍼에 대한 연마 작업이 모두 완료된 후 최종적으로 로봇이 집어서 웨이퍼 언로딩(unloading) 카세트에 잘 들어가도록 하기 위한 센터링(110)을 구비하며, 본 실시예의 웨이퍼 성형장치는 매 공정의 시작 이전에 웨이퍼의 플랫이나 노치의 정렬을 위해 사용되는 플랫 정렬부(112)를 공유한다.

이때, 상기 플랫 정렬부(112)에는 접촉식 센서 등의 웨이퍼 두께 측정 시스템을 구성하여 웨이퍼와 레진 본드 휠의 그루브 중심을 일치시키기 위한 기준 데이터로 활용할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

그리고, 본 실시예의 연삭장치(200)와 연마장치(100)는 자체의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시함)를 별도로 구비할 수 있으며, 이 경우 각 제어부 사이의 신호 전달을 통하여 웨이퍼 성형의 전체 과정을 제어할 수 있다.

이하, 상기한 구성의 웨이퍼 성형장치를 이용한 웨이퍼 성형 방법을 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 성형 방법은 슬라이싱된 웨이퍼의 에지를 라운딩 처리하는 1차 에지 연삭 공정만 실시하고, 래핑 공정과 식각 공정을 포함하는 중간 공정을 진행한 후, 에지 연마 공정 이전에 상기한 연삭장치에 의한 2차 에지 연삭 공정을 실시한다.

이때, 상기 1차 에지 연삭 공정은 종래와 마찬가지로 ＃800의 입도를 갖는 메탈 본드 휠을 사용하여 실시하며, 2차 에지 연삭 공정은 상기한 에지 연삭장치(200)의 레진 본드 휠(214)을 사용하여 실시한다. 여기에서, 상기 레진 본드 휠로는 ＃3000의 입도를 갖는 휠을 사용할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 래핑 공정을 거친 웨이퍼의 경우 웨이퍼간 두께 공차가 최대 10㎛ 이내에서 관리되므로, 두께 보정 기능을 적용하지 않더라도 웨이퍼 상하면 베벨 폭 편차가 스펙 내에서 관리가 가능하여 웨이퍼 두께를 측정하기 위한 별도의 두께 측정 시스템을 제거하는 것도 가능하다. 그리고, 종래의 연삭 공정에서 ＃1500의 입도를 갖는 메탈 본드 휠(metal bond wheel)을 사용한 미세 연삭 공정을 제거할 수 있으므로, 생산성 향상이 가능하다.

이하, 상기한 에지 연삭 공정에 대해 설명하는바, 이하의 설명에서는 중간 공정까지 완료된 웨이퍼에 대한 연삭 공정을 설명한다.

1차 연삭 공정, 래핑 공정 및 식각 공정 등의 중간 공정이 완료된 웨이퍼가 핸들링 로봇(108)에 의해 웨이퍼 척(202)에 로딩되면 도시하지 않은 센터 정렬부에 의해 센터링 작업이 이루어지게 된다. 이와 같이 센터링 작업이 이루어진 후에는 도시하지 않은 제어부에 의해 상기 캠 아이들러(232)가 캠 이송기(238)에 의해 기준 아이들러(208) 쪽으로 이송되어 상기 캠 아이들러(232)와 기준 아이들러(208)가 접촉되는데, 이때, 상기 제어부에는 접촉 시점의 위치가 기준 위치로 입력된다.

이어서, 상기 제어부는 웨이퍼 척(202)을 레진 본드 휠(214)쪽으로 이송하여 레진 본드 휠(214)의 그루브(214a)에 웨이퍼를 접촉시키는데, 상기 접촉 시점에서 갭 센서(미도시함)에 의해 휠 본체(216)와 웨이퍼 척(202) 사이의 거리를 측정한다.

상기한 갭 센서에 의해 휠 본체(216)와 웨이퍼 척(202) 사이의 거리가 측정되면, 제어부는 설정 가공량에 해당하는 거리만큼 상기 캠 아이들러(232)를 기준 위치로부터 이송하는 것에 따라 웨이퍼 에지를 설정 가공량만큼 연삭한다.

이때, 상기 웨이퍼 에지는 캠 아이들러(232)를 설정 가공량에 해당하는 거리만큼 이송한 후, 상기 기준 아이들러(208)가 캠 아이들러(232)와 접촉하는 시점까지 실시하거나, 캠 아이들러(232)를 기준 아이들러(208)와 접속시킨 상태에서 웨이퍼 연삭 가공에 따라 상기 캠 아이들러(232)가 설정 가공량에 해당하는 거리만큼 이송되는 시점까지 연마함으로 설정 가공량만큼 연삭할 수 있다.

그리고, 상기한 웨이퍼 연삭이 완료되면, 제어부는 핸들링 로봇(108)을 이용 하여 웨이퍼를 제1 베벨 가공부(102)로 언로딩한다.

한편, 상기 제어부는 설정 교환 주기마다 상기 레진 본드 휠(214)을 상측 또는 하측으로 이송하여 웨이퍼 에지를 연삭하는 그루브(214a)를 교환하며, 그루브(214a)를 교환한 후에는 웨이퍼의 에지 연삭에 사용한 이전의 그루브에 세척수를 분사하여 웨이퍼 칩 등을 제거한다. 또한, 설정 보정 주기마다 상기 보정 수단을 이용하여 그루브 형상을 보정한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같이 구성되는 본 발명은 종래의 연삭 공정에서의 미세 연삭 공정을 제거할 수 있으므로, 연삭 공정에서의 생산성을 종래 대비 30% 이상 향상시킬 수 있다.

또한, 전술한 에지 연삭장치에 의해 연삭된 웨이퍼는 200Å 정도의 조도를 갖는 고정도의 웨이퍼 에지면을 확보할 수 있어 연마 공정에서의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 연마 공정에서 웨이퍼 에지에 대한 손상층의 완전한 제거가 가능하고 표면 연마가 적절한 정도로 수행될 수 있어 고품질의 웨이퍼 생산이 가능하게 된다.

또한, 웨이퍼의 조건 및 레진 본드 휠의 마모 정도에 따른 에지 가공량 보정 작업이 자동으로 이루어지므로, 에지 형상을 정밀하게 성형할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 종래의 에지 연마장치를 그대로 활용하고, 보조적으로 연삭장치를 연마장치에 추가함으로써, 비용 및 공간 확보 측면에서 바람직하다.

또한 에지 연삭장치가 작동되지 않는 경우에는 종래의 연마 시퀀스를 그대로 이용하여 작업이 가능하므로 작업에 있어서 연속성이 보장될 수 있게 된다.

Claims (15)

1. 가공 대상 웨이퍼를 회전 가능하게 고정하는 웨이퍼 척;

   웨이퍼와 동일한 형상으로 이루어지며, 상기 웨이퍼 척의 구동축에 일체로 설치되는 기준 아이들러;

   상기 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼의 에지를 연삭하도록 회전 구동되는 레진 본드 휠 및 이 휠을 감싸는 본체를 포함하는 연삭 수단;

   상기 웨이퍼와 레진 본드 휠이 접촉하는 시점에 상기 웨이퍼 척과 휠 본체 사이의 거리를 감지하는 갭 측정 수단; 및

   상기 기준 아이들러와의 상호 작용에 의해 상기 웨이퍼의 가공량을 설정하는 가공량 설정 수단;

   을 포함하는 웨이퍼 에지 연삭장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가공량 설정 수단은 상기 기준 아이들러와 접촉하는 캠 아이들러, 베어링 조립체를 개재하여 상기 캠 아이들러를 지지하는 고정축, 및 상기 고정축과 캠 아이들러를 수평방향으로 이송하는 캠 이송기를 포함하는 웨이퍼 에지 연삭장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 웨이퍼 척과 기준 아이들러는 이들을 수평방향으로 이송하기 위한 이송 베이스에 설치되는 웨이퍼 에지 연삭장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 레진 본드 휠은 웨이퍼의 에지를 연삭하는 그루브를 상하 방향으로 복수개 구비하는 웨이퍼 에지 연삭장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 그루브의 형상을 보정하기 위한 보정 수단을 더욱 구비하는 웨이퍼 에지 연삭장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 웨이퍼와 레진 본드 휠간의 접촉 부하를 제어하기 위한 부하 제어부를 더욱 구비하는 웨이퍼 에지 연삭장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 부하 제어부는 중량추 및 상기 웨이퍼 척의 수평 이동시에 중량추의 상하 이동을 안내하는 가이드를 포함하는 웨이퍼 에지 연삭장치.
8. 상기한 제 4항 내지 제 7항중 어느 한 항에 기재한 웨이퍼 에지 연삭장치를 이용한 연삭 방법으로서,

   웨이퍼를 웨이퍼 척에 로딩한 후 센터링하는 단계;

   상기 캠 아이들러와 기준 아이들러를 접촉시켜 기준 위치를 정하는 단계;

   상기 웨이퍼를 레진 본드 휠의 그루브에 접촉시키는 단계;

   상기 갭 측정 수단을 사용하여 휠 본체와 웨이퍼 척 사이의 거리를 측정하는 단계;

   설정 가공량에 해당하는 거리만큼 상기 캠 아이들러를 기준 위치로부터 이송하는 것에 따라 웨이퍼 에지를 설정 가공량만큼 연삭하는 단계; 및

   웨이퍼를 언로딩하는 단계

   를 포함하는 연삭 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 웨이퍼 에지를 설정 가공량만큼 연삭하는 단계는 캠 아이들러를 설정 가공량에 해당하는 거리만큼 이송한 후, 상기 기준 아이들러가 캠 아이들러와 접촉하는 시점까지 실시하는 연삭 방법.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 웨이퍼 에지를 설정 가공량만큼 연삭하는 단계는 캠 아이들러를 기준 아이들러와 접속시킨 상태에서 웨이퍼 가공에 따라 상기 캠 아이들러가 설정 가공량에 해당하는 거리만큼 이송되는 시점까지 실시하는 연삭 방법.
11. 제 8항에 있어서,

    설정 교환 주기마다 상기 레진 본드 휠을 상측 또는 하측으로 이송하여 웨이퍼 에지를 연삭하는 그루브를 교환하는 연삭 방법.
12. 제 11항에 있어서,

    그루브를 교환한 후에는 웨이퍼의 에지 연삭에 사용한 이전의 그루브에 세척수를 분사하여 웨이퍼 칩 등을 제거하는 연삭 방법.
13. 제 8항에 있어서,

    설정 보정 주기마다 상기 보정 수단을 이용하여 그루브 형상을 보정하는 연삭 방법.
14. 상기한 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 기재한 웨이퍼 에지 연삭장치; 및

    상기 웨이퍼 에지 연삭장치의 전방에 배치되는 웨이퍼 핸들러와, 상기 웨이퍼 에지 연삭장치와 웨이퍼 핸들러의 좌우 양측에 각각 배치되어 상기 웨이퍼 에지 연삭장치에 의해 연삭이 완료된 웨이퍼의 에지를 연마하는 웨이퍼 에지 연마 수단을 구비하는 웨이퍼 에지 연마장치;

    를 포함하는 웨이퍼 성형장치.
15. 웨이퍼의 에지를 1차로 연삭하는 단계;

    래핑 공정 및 식각 공정을 포함하는 중간 공정을 진행하는 단계;

    상기한 제 8항의 연삭 방법에 의해 웨이퍼의 에지를 2차로 연삭하는 단계; 및

    웨이퍼 에지를 연마하는 단계

    를 포함하는 웨이퍼 성형 방법.

Images