KR100702015B1 - 웨이퍼 연마장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마방법 - Google Patents

웨이퍼 연마장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 연마장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마방법이 제공된다. 제공된 웨이퍼 연마장치는 웨이퍼를 연마하도록 그 하부에 다수의 휠 블레이드가 구비된 연마 휠과, 연마 휠을 회전시키도록 연마 휠의 상부에서 연마 휠을 클램핑하는 휠 클램프와, 휠 클램프에 설치되며 연마 휠의 휠 블레이드들 중 적어도 어느 하나를 승강시키는 휠 이동유닛 및, 휠 클램프에 연결되어 휠 클램프를 회전시키는 헤드모터를 포함한다. 따라서, 제공된 웨이퍼 연마장치에 따르면, 서로 다른 입도(Grit size)를 갖는 다수의 휠 블레이드를 이용하여 웨이퍼를 연마하거나 서로 다른 재질로 된 다수의 휠 블레이드를 이용하여 웨이퍼를 연마하기 때문에 연마되는 칩의 표면 거칠기를 획기적으로 개선하면서 칩의 두께를 빠르게 감소시킬 수 있게 된다.

Description

웨이퍼 연마장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마방법{Wafer grinding apparatus and Wafer grinding method using the same}
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치의 일실시예를 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 연마헤드를 A방향에서 바라본 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 연마장치를 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 연마장치에서 제2휠 블레이드를 소정거리 하강한 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 연마 휠을 B방향에서 바라본 저면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 연마 휠을 도시한 저면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 또다른 실시예의 연마 휠을 도시한 저면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예의 휠 이동유닛을 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 휠 이동유닛을 이용하여 제2휠 블레이드를 소정거리 하강시킨 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마방법의 일실시예를 도시한 블럭도이다.
도 11은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마방법의 다른 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 12는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마방법의 또다른 실시예를 도시한 블럭도 이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
90 : 웨이퍼
100 : 웨이퍼 연마장치
120 : 연마헤드
123 : 휠 클램프
127 : 연마 휠
130 : 휠 이동유닛
150 : 웨이퍼 척
본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼의 뒷면을 연마하는 웨이퍼 연마장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마방법에 관한 것이다.
집적회로를 만들기 위해 사용되는 웨이퍼는 확산, 사진, 식각 및 이온주입 등 여러 단계의 제조 공정을 거치게 된다. 이러한 제조 공정 후에는 웨이퍼에 형성된 소자의 전기적 특성 및 동작 상태를 테스트하여 양품과 불량품을 분류하는 이디에스(EDS;Electrical Die Sorting) 공정이 수행된다. 그리고, 이디에스 공정에서 양품으로 판정된 소자는 칩(Chip) 형태로 절단되어 조립(Assembly) 공정과 패키지 (Package) 공정 등을 통하여 하나의 완성품으로 만들어진다.
이들 공정 중에서, 제조 및 테스트 공정 중의 핸들링 시에는 웨이퍼의 파손 또는 표면 손상 등이 발생하지 않도록 웨이퍼가 충분한 두께를 가져야만 한다. 그러나, 칩 부품의 소형화 및 고집적화를 위해서는 웨이퍼의 두께가 얇은 것이 유리하다. 따라서, 제조 및 테스트 공정 중에는 웨이퍼의 두께를 일정크기 이상으로 유지시키고 있으며, 테스트 공정 후 곧, 조립 및 패키지를 위해 웨이퍼를 각 칩별로 절단하기 전에는 싱글 타입(Single type)의 연마 휠(Wheel)을 갖는 웨이퍼 연마장치를 이용하여 웨이퍼의 뒷면(소자가 형성된 면의 반대면)을 연마해 웨이퍼의 두께를 매우 얇은 두께로까지 감소시키고 있다. 예를 들면, 제조 및 테스트 공정 중에는 웨이퍼의 두께를 약 750㎛ 정도로 유지시키고 있으며, 테스트 공정 후에는 웨이퍼 연마장치를 이용하여 웨이퍼의 두께를 약 470㎛ 정도로까지 감소시키고 있다.
한편, 반도체 칩들이 필수적으로 사용되는 전자제품들은 최근 그 성능이 고성능화되면서도 그 크기는 매우 작아지고 있다. 이에 따라, 전자제품들에 구비될 반도체 칩들에 대한 요구사항도 더욱 엄격해지고 있다. 일예로, LCD나 스마트 카드 등에 사용되는 반도체 칩은 그 두께를 150㎛ 정도로 요구하고 있고, 그 표면 거칠기(Roughness)는 10nm 이내를 요구하고 있다. 따라서, 최근에는 웨이퍼 연마장치에서 실제 웨이퍼를 연마하는 연마 휠을 더욱 고운 표면을 갖는 연마 휠로 교체한 다음 웨이퍼 연마공정을 수행하고 있다.
하지만, 이와 같은 경우, 칩 두께를 매우 얇게 하고 그 표면 거칠기를 10nm 이내로 연마할 수는 있지만, 이상과 같은 연마 휠로 약 750㎛ 정도의 두께를 갖는 웨이퍼를 약 150㎛ 정도의 두께로 연마하기까지는 매우 장시간이 소요되어지고, 이는 곧 생산성 저하를 초래하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 연마되는 칩의 표면 거칠기를 획기적으로 개선하면서 칩의 두께를 빠르게 감소시킬 수 있는 웨이퍼 연마장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명의 제1관점에 따르면, 웨이퍼를 연마하도록 그 하부에 다수의 휠 블레이드가 구비된 연마 휠과, 연마 휠을 회전시키도록 연마 휠의 상부에서 연마 휠을 클램핑하는 휠 클램프와, 휠 클램프에 설치되며 연마 휠의 휠 블레이드들 중 적어도 어느 하나를 승강시키는 휠 이동유닛 및, 휠 클램프에 연결되어 휠 클램프를 회전시키는 헤드모터를 포함하는 웨이퍼 연마장치가 제공된다.
일실시예에 있어서, 상기 헤드모터는 상기 휠 클램프의 상부에 구비될 수 있다.
삭제
다른 실시예에 있어서, 상기 휠 블레이드들은 다이아몬드 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 휠 블레이드들은 각각 서로 다른 크기의 입도를 갖을 수 있다. 또, 상기 휠 블레이드들은 각각 서로 다른 직경을 갖는 원형의 링 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 휠 블레이드들은 동심원 형태로 배치될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 휠 블레이드들은 다이아몬드 재질로 형성된 제1휠 블레이드와, 부직포 재질로 형성된 제2휠 블레이드를 포함할 수 있다. 이 경 우, 상기 제1휠 블레이드는 원형의 링 형상으로 형성될 수 있고, 상기 제2휠 블레이드는 제1휠 블레이드의 내측에 배치될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 휠 블레이드들은 연마 휠의 가장자리에 마련된 원형 링 형상의 제1휠 블레이드와, 제1휠 블레이드의 내측에 배치되는 제2휠 블레이드를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1휠 블레이드와 제2휠 블레이드는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 휠 이동유닛은 어느 하나의 휠 블레이드의 일측에 결합되는 연결축과, 연결축의 일측단에 구비되는 베어링과, 연결축이 이동되도록 베어링에 접촉되되 연결축의 수직방향으로 소정거리 왕복 이동되는 캠과, 캠에 연결된 회전축 및, 캠이 왕복 이동되도록 회전축을 회전시키면서 회전축을 소정거리 왕복 이동시키는 회전모터를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 휠 이동유닛은 회전모터의 일측에 위치하여 캠의 이동거리를 감지하는 거리감지기를 더 포함할 수 있다. 또, 상기 휠 이동유닛은 캠에 의해 이동된 연결축을 원래의 위치로 복귀시키는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 휠 이동유닛은 어느 하나의 휠 블레이드의 일측에 결합되는 피스톤 로드와, 피스톤 로드에 연결되어 피스톤 로드를 소정거리 왕복 이동시키는 실린더를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2관점에 따르면, 웨이퍼 척으로 웨이퍼를 로딩하는 단계와, 그 하부에 다수의 휠 블레이드가 구비된 연마 휠을 회전시키면서 연마 휠을 웨이퍼 측으로 이동시켜 휠 블레이드들로 웨이퍼를 연마하는 1차 연마단계와, 연마 휠을 웨이퍼의 상측으로 상승시키는 단계와, 연마 휠의 상부에 설치된 휠 이동유닛을 이용하여 연마 휠에 구비된 휠 블레이드들 중 일부를 하강시키는 단계 및, 연마 휠을 회전시키면서 연마 휠을 웨이퍼 측으로 이동시켜 하강된 휠 블레이드로 웨이퍼를 연마하는 2차 연마단계를 포함하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법이 제공된다.
상기 휠 블레이드들은 다이아몬드로 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 휠 블레이드들은 각각 서로 다른 크기의 입도를 갖을 수 있다. 그리고, 상기 2차 연마단계에서는 휠 블레이드들 중 제일 작은 크기의 입도를 갖는 휠 블레이드로 웨이퍼를 연마할 수 있다.
또한, 상기 휠 블레이드들은 다이아몬드 재질로 형성된 휠 블레이드와 부직포 재질로 형성된 휠 블레이드를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 2차 연마단계에서는 부직포 재질로 형성된 휠 블레이드로 웨이퍼를 미세연마할 수 있다.
본 발명의 제3관점에 따르면, 웨이퍼 척으로 웨이퍼를 로딩하는 단계와, 그 하부에 다수의 휠 블레이드가 구비되되 휠 블레이드들 중 어느 일부가 하강된 연마 휠을 회전시키면서 연마 휠을 웨이퍼 측으로 이동시켜 하강된 어느 일부의 휠 블레이드로 웨이퍼를 연마하는 1차 연마단계와, 연마 휠을 웨이퍼의 상측으로 상승시키는 단계와, 연마 휠의 상부에 설치된 휠 이동유닛을 이용하여 연마 휠에 구비된 휠 블레이드들 중 다른 일부가 상기 어느 일부보다 더 하측에 위치되도록 하는 단계 및, 연마 휠을 회전시키면서 연마 휠을 웨이퍼 측으로 이동시켜 상기 다른 일부의 휠 블레이드로 웨이퍼를 연마하는 2차 연마단계를 포함하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법이 제공된다.
이 경우, 상기 2차 연마단계에서는 1차 연마단계 보다 작은 크기의 입도를 갖는 휠 블레이드로 웨이퍼를 미세연마할 수 있다.
또한, 상기 1차 연마단계에서는 다이아몬드 재질로 형성된 휠 블레이드로 웨이퍼를 연마하고, 상기 2차 연마단계에서는 부직포 재질로 형성된 휠 블레이드로 웨이퍼를 미세연마할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설 명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치의 일실시예를 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 연마헤드를 A방향에서 바라본 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시한 연마장치를 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절개한 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시한 연마장치에서 제2휠 블레이드를 소정거리 하강한 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 3에 도시한 연마 휠을 B방향에서 바라본 저면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 연마 휠을 도시한 저면도이다. 또, 도 7은 본 발명에 따른 또다른 실시예의 연마 휠을 도시한 저면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예의 휠 이동유닛을 도시한 단면도이며, 도 9는 도 8에 도시한 휠 이동유닛을 이용하여 제2휠 블레이드를 소정거리 하강시킨 상태를 도시한 단면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 연마장치(100)는 웨이퍼(90)의 뒷면 즉, 소자가 형성된 면의 반대면을 연마하는 장치로, 외부로부터 로딩되는 웨이퍼(90)가 안착되도록 웨이퍼 척(150)을 포함한다. 이때, 웨이퍼(90)는 소자가 형성된 면에 UV 테이프와 같은 보호 테이프(95)가 부착된 상태로 로딩되며, 그 뒷면 즉, 소자가 형성된 면의 반대면이 웨이퍼 척(150)의 상부를 향하도록 웨이퍼 척(150)의 상면에 안착된다. 웨이퍼 척(150)은 진공 흡착 등 의 방법으로 웨이퍼 척(150)의 상면에 안착된 웨이퍼(90)를 고정하게 된다. 그리고, 웨이퍼 척(150)은 자체 회전가능하게 설치된다. 따라서, 웨이퍼 척(150)은 그 상부에 고정된 웨이퍼(90)가 연마되기 시작할 경우 등에 있어서, 소정 알피엠으로 자체 회전된다.
한편, 웨이퍼 척(150)의 상부에는 웨이퍼 척(150)에 안착된 웨이퍼(90)의 뒷면을 연마하도록 연마헤드(120)가 구비된다. 연마헤드(120)는 소정거리 승강 가능하게 설치된다. 따라서, 웨이퍼 척(150) 상에 웨이퍼(90)가 안착되면, 연마헤드(120)는 웨이퍼 척(150)의 상부로부터 소정거리 하강되어 웨이퍼 척(150) 상의 웨이퍼(90)를 연마하게 된다.
구체적으로, 연마헤드(120)는 웨이퍼(90)를 연마하도록 그 하부에 다수의 휠 블레이드가 마련된 연마 휠(127)과, 연마 휠(127)의 휠 블레이드들 중 적어도 어느 하나 또는 휠 블레이드들 전체를 각각 승강시키는 휠 이동유닛(130,230)과, 연마 휠(127)을 회전시키도록 연마 휠(127)의 상부에서 연마 휠(127)을 클램핑하는 휠 클램프(123) 및, 휠 클램프(123)를 소정 알피엠으로 회전시키는 헤드모터(121)를 포함한다.
연마 휠(127)은 원반 형상의 휠 몸체(124)와, 휠 몸체(124)의 하부에 마련되는 휠 블레이드로 구성된다. 휠 몸체(124)는 휠 클램프(123)의 하부에 탈착 가능하게 장착된다. 따라서, 일정 매수의 웨이퍼 연마가 수행되면, 유저 등은 이 휠 몸체(124)를 휠 클램프(123)로부터 분리함으로써 연마 휠(127)을 교체하게 된다.
휠 블레이드들은 웨이퍼(90)의 뒷면에 접촉되어 웨이퍼(90)를 직접 연마하는 역할을 한다. 따라서, 휠 블레이드들은 다양한 형태로 구성 및 배치될 수 있다.
일 실시예로, 휠 블레이드들은 도 5와 같이 구성 및 배치될 수 있다. 즉, 휠 블레이드들은 휠 몸체(124)의 밑면 가장자리에 마련된 원형 링 형상의 제1휠 블레이드(125)와, 제1휠 블레이드(125)의 내측에 배치되는 원형 링 형상의 제2휠 블레이드(126)로 구성될 수 있다. 이때, 제1ㆍ제2휠 블레이드들(125,126)은 각각 서로 다른 크기의 입도를 갖는 다이아몬드 재질로 형성될 수 있으며, 동심원 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1휠 블레이드(125)의 입도는 2000 메쉬(Mesh)를 갖을 수 있고, 제2휠 블레이드(126)의 입도는 3000 메쉬를 갖을 수 있다. 또한, 제1휠 블레이드(125)와 제2휠 블레이드(126)는 서로 다른 재질로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 제1휠 블레이드(125)는 다이아몬드 미립자와 레진 등을 소결한 재질 즉, 다이아몬드 재질로 형성될 수 있고, 제2휠 블레이드(126)는 폴리에틸렌 섬유 등을 폴리머로 압축시킨 재질 즉, 부직포 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1휠 블레이드(125)는 웨이퍼(90)의 뒷면을 거칠게 연마(Grinding) 즉, 황삭 연마를 수행할 수 있고, 제2휠 블레이드(126)는 웨이퍼(90)의 뒷면을 미세하게 연마(Polishing) 즉, 연삭 연마를 수행할 수 있다.
다른 실시예로, 휠 블레이드들은 도 6과 같이 구성 및 배치될 수 있다. 즉, 휠 블레이드들은 휠 몸체(224)의 밑면 가장자리에 마련된 원형 링 형상의 제1휠 블레이드(225)와, 제1휠 블레이드(225)의 내측에 배치되는 원형 링 형상의 제2휠 블레이드(226) 및, 제2휠 블레이드(226)의 내측 배치되는 원형 링 형상의 제3휠 블레이드(227)로 구성될 수 있다. 이때, 제1ㆍ제2휠ㆍ제3 블레이드들(225,226,227)은 각각 서로 다른 크기의 입도를 갖는 다이아몬드 재질로 형성될 수 있으며, 동심원 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1휠 블레이드(225)의 입도는 2000 메쉬를 갖을 수 있고, 제2휠 블레이드(226)의 입도는 2500 메쉬를 갖을 수 있으며, 제3휠 블레이드(227)의 입도는 3000 메쉬를 갖을 수 있다. 또한, 제1휠 블레이드(225)와 제2휠 블레이드(226) 및 제3휠 블레이드(227)는 각각 서로 다른 재질로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 제1휠 블레이드(225)와 제2휠 블레이드(226)는 서로 입도 또는 강도가 다른 다이아몬드 재질로 형성될 수 있고, 제3휠 블레이드(227)는 폴리에틸렌 섬유 등을 폴리머로 압축시킨 부직포 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1휠 블레이드(225)와 제2휠 블레이드(226)는 웨이퍼(90)의 뒷면을 거칠게 연마 즉, 황삭 연마를 수행할 수 있고, 제3휠 블레이드(227)는 웨이퍼(90)의 뒷면을 미세하게 연마 즉, 연삭 연마를 수행할 수 있다.
또다른 실시예로, 휠 블레이드들은 도 7과 같이 구성 및 배치될 수 있다. 즉, 휠 블레이드들은 휠 몸체(124)의 밑면 가장자리에 마련된 원형 링 형상의 제1휠 블레이드(325)와, 제1휠 블레이드(325)의 내측에 배치되는 원반 형상의 제2휠 블레이드(329)로 구성될 수 있다. 이때, 제1휠 블레이드(325)와 제2휠 블레이드(329)는 서로 다른 재질로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 제1휠 블레이드(325)는 다이아몬드 미립자와 레진 등을 소결한 재질 즉, 다이아몬드 재질로 형성될 수 있고, 제2휠 블레이드(329) 폴리에틸렌 섬유 등을 폴리머로 압축시킨 재질 즉, 부직포 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1휠 블레이드(325)는 웨이퍼(90)의 뒷면을 거칠게 연마 즉, 황삭 연마를 수행할 수 있고, 제2휠 블레이드(329)는 웨이퍼(90)의 뒷면을 미세하게 연마 즉, 연삭 연마를 수행할 수 있다.
한편, 휠 이동유닛(130,230)은 연마 휠(127)의 휠 블레이드들 중 적어도 어느 하나 또는 휠 블레이드들 전체를 각각 승강시키는 역할을 하는 바, 다양한 방식 및 다양한 구성으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 휠 이동유닛에는 볼스크류 방식이나 실린더 방식 또는 리니어 모터 방식 등이 적용될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하여 일실시예를 설명하면, 휠 이동유닛(130,230)은 휠 블레이드(125,126)의 상부에 결합되는 연결축(139,239)과, 연결축(139,239)의 일측단에 구비되는 베어링(137,237)과, 연결축(139,239)이 이동되도록 베어링(137,237)에 접촉되되 연결축(139,239)의 수직방향으로 소정거리 왕복 이동되는 캠(138,238)과, 캠(138,238)에 연결된 회전축(134,234)과, 캠(138,238)이 왕복 이동되도록 회전축(134,234)을 회전시키면서 회전축(134,234)을 소정거리 왕복 이동시키는 회전모터(132,232) 및, 캠(138,238)에 의해 이동된 연결축(139,239)을 원래의 위치로 복귀시키는 탄성부재(131,231)를 포함할 수 있으며, 휠 클램프(121)의 원주방향을 따라 소정각도를 두고 다수개 배치될 수 있다. 이 경우, 휠 몸체(124)와 휠 클램프(123)의 내부에는 각각 휠 블레이드(125,126)에 결합된 연결축(139,239)이 관통되도록 소정크기의 관통홀(122,135)이 형성될 수 있다. 그리고, 연결축(139,239)의 상부 곧, 휠 클램프(123)에 형성된 관통홀(135)의 상부에는 캠(138,238)이나 연결축(134,234) 등이 배치되도록 소정크기의 설치공간(133)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 베어링(137,237)은 구 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 연결 축(139,239)의 상단은 구 형상의 베어링(137,237)이 외부로 이탈되지 않고 연결축(139,239)의 상단에서만 구를 수 있도록 오목부가 마련될 수 있다. 그리고, 캠(138,238)은 회전축(134,234) 등에 의해 일측방향으로 이동될 시 그 하부에 접촉된 베어링(137,237)을 누를 수 있도록 그 하부면이 경사면으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 캠(138,238)은 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 회전축(134,234)은 소정길이를 갖는 원기둥 형상으로, 일측단은 전술한 바와 같이 캠(138,238)과 연결되고, 타측단은 회전모터(132,232)를 관통하거나 회전모터(132,232)의 내부에 끼워진다. 이때, 회전축(134,234)의 외주면에는 나선이 형성되고, 회전모터(132,234)는 이 회전축(134,234)이 끼워지도록 소정크기의 너트를 갖는 회전자를 구비할 수 있다. 이 경우, 회전자에 마련된 너트의 내주면에는 회전축(134,234)의 나선에 대응되는 별도의 나선이 더 형성될 수 있다. 따라서, 회전모터(132,232)가 정방향 또는 역방향으로 회전될 경우, 회전축(134,234)은 이 나선들에 의하여 전방향 또는 후 방향 등으로 왕복이동된다.
그리고, 탄성부재(131,231)는 캠(138,238)에 의해 이동된 연결축(139,239)을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 하는 바, 연결축(139,239)의 측면에 소정크기로 돌출된 걸림돌기(140,240)와 이 걸림돌기(140,240)에 대향되도록 걸림돌기(140,240)의 하부에 마련되되 휠 몸체(124)로부터 소정크기로 돌출된 지지돌기(128,228)의 사이에 배치되는 코일스프링일 수 있다. 따라서, 휠 이동유닛(130,230)의 캠(138,238)에 눌려서 소정거리 하강된 연결축(139,239)은 캠(138,238)이 연결축(139,239)을 누르지 않을 시 이상과 같은 돌기들(128,140)에 의 해 지지되는 탄성부재(131,231)의 작용에 의해서 원래의 위치로 복귀할 수 있게 된다. 이때, 걸림돌기(140,240)와 지지돌기(128,228) 및 탄성부재(131,231)는 연결축(139,239)이 관통되도록 형성된 휠 몸체(124)의 관통홀(122) 내부에 설치될 수 있다.
또한, 휠 이동유닛(130,230)은 회전모터(132,232)의 일측에 위치하여 회전축(134,234)에 의해 이동되는 캠(138,238)의 이동거리를 감지하는 거리감지기(136,236)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 휠 블레이드(125,126)의 하강거리는 캠(138,238)의 이동거리에 따라 비례하게 되는 바, 웨이퍼 연마장치(100)를 전체적으로 제어하는 중앙제어부(미도시)는 이 거리감지기(136,236)로부터 전송되는 데이터에 따라 회전모터(132,232)의 회전을 제어함으로써, 캠(138,238)의 이동거리와 휠 블레이드(125,126)의 하강거리를 제어하게 된다. 이때, 거리감지기(136,236)는 캠(138,238)과 캠(138,238)에 연결된 회전축(134,234)이 소정거리 이동됨에 따라 소정 시그날을 발생하는 엔코더(Encorder)일 수 있다.
한편, 휠 이동유닛(130',230')은 도 8과 도 9와 같이 다른 실시예로도 구성될 수 있다. 즉, 휠 이동유닛(130',230')은 휠 블레이드(125,126)의 상부에 결합되는 피스톤 로드(139',239')와, 피스톤 로드(139',239')에 연결되어 피스톤 로드(139',239')를 소정거리 승강시키는 실린더(132',232')를 포함할 수 있다. 이 경우, 실린더는 유압 실린더이거나 에어 실린더 일 수 있다.
이하, 이상과 같이 구성된 본 발명 웨이퍼 연마장치를 이용하여 웨이퍼를 연 마하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마방법의 일실시예를 도시한 블럭도이고, 도 11은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마방법의 다른 실시예를 도시한 블럭도이며, 도 12는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마방법의 또다른 실시예를 도시한 블럭도이다.
먼저, 도 7을 참조하여, 본 발명 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법의 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 그라인딩될 웨이퍼(90)가 외부로부터 이송될 경우, 웨이퍼 이송로봇(미도시) 등은 이와 같이 이송된 웨이퍼(90)를 웨이퍼 척(150)으로 로딩한다(S11).
이후, 웨이퍼 척(150)으로 웨이퍼(90)가 로딩되면, 웨이퍼 척(150)은 로딩된 웨이퍼(90)를 진공 흡착 등으로 방법으로 웨이퍼 척(150)의 상면에 고정한다.
계속하여, 웨이퍼(90)가 고정되면, 연마헤드(120)는 웨이퍼 척(150)의 상부로부터 그 하부로 소정거리 하강한 다음, 그 하부에 구비된 다수의 휠 블레이드를 이용하여 1차로 웨이퍼(90)를 연마(Grinding)한다(S13). 이때, 연마헤드(120)에 구비된 휠 클램프(123)와 이에 클램핑된 연마 휠(127)은 헤드모터(121)의 회전에 의해 일방향으로 회전되고, 웨이퍼 척(150)은 연마 휠(127)의 회전방향에 반대되는 방향 즉, 타방향으로 회전된다. 그리고, 이때의 휠 블레이드들은 각각 서로 다른 크기의 입도를 갖는 다이아몬드 재질로 형성될 수 있으며, 동심원 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 어느 하나의 휠 블레이드의 입도는 2000 메쉬를 갖을 수 있고, 다른 하나의 휠 블레이드의 입도는 3000 메쉬를 갖을 수 있다.
이후, 1차 연마가 완료되면, 연마헤드(120)는 웨이퍼 척(150)의 상부로 소정 높이만큼 상승하고, 상승한 후에는 연마헤드(120)에 구비된 다수의 휠 블레이드들 중 일부를 소정높이로 하강시키게 된다(S15). 이때, 하강되는 휠 블레이드는 다수의 휠 블레이드들 중 제일 적은 크기의 입도값을 갖는 휠 블레이드일 수 있다.
이후, 다수의 휠 블레이드들 중 일부가 소정높이로 하강되면, 연마헤드(120)는 다시 웨이퍼 척(150)의 상면으로 하강한 다음, 다수의 휠 블레이드들 중 하강된 일부 휠 블레이드만을 이용하여 2차로 웨이퍼(90)를 연마(Grinding)한다(S17).
계속하여, 1차 연마와 2차 연마로 인하여 웨이퍼 연마가 완료되면, 웨이퍼 이송로봇 등은 웨이퍼 척(150)에 안착된 웨이퍼(90)를 외부로 언로딩시킴으로써(S19), 웨이퍼 연마공정을 완료하게 된다.
다음, 도 8을 참조하여, 본 발명 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법의 다른 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 그라인딩될 웨이퍼(90)가 외부로부터 이송될 경우, 웨이퍼 이송로봇 등은 이와 같이 이송된 웨이퍼(90)를 웨이퍼 척(150)으로 로딩한다(S21).
이후, 웨이퍼 척(150)으로 웨이퍼(90)가 로딩되면, 웨이퍼 척(150)은 로딩된 웨이퍼(90)를 진공 흡착 등으로 방법으로 웨이퍼 척(150)의 상면에 고정한다.
계속하여, 웨이퍼(90)가 고정되면, 연마헤드(120)는 그 하부에 구비된 다수의 휠 블레이드 중 어느 일부를 소정높이만큼 하강시킨 다음, 그 하강된 휠 블레이드가 웨이퍼(90)에 접촉되도록 웨이퍼 척(150)을 향해 소정거리 하강하고, 하강한 후에는 다수의 휠 블레이드 중 하강된 어느 일부 휠 블레이드를 이용하여 1차로 웨 이퍼를 연마(Grinding)한다(S23). 이 경우, 하강된 어느 일부 휠 블레이드는 2000 메쉬의 입도를 갖는 다이아몬드 재질일 수 있다.
이후, 1차 연마가 완료되면, 연마헤드(120)는 웨이퍼 척(150)의 상부로 소정높이만큼 상승하고, 상승한 후에는 연마헤드(120)에 구비된 다수의 휠 블레이드들 중 어느 일부의 휠 블레이드는 상승시키고 다른 일부를 소정높이로 하강시키게 된다(S25).
이후, 다수의 휠 블레이드들 중 다른 일부가 소정높이로 하강되면, 연마헤드(120)는 다시 웨이퍼 척(150)의 상면으로 하강한 다음, 다수의 휠 블레이드들 중 하강된 다른 일부 휠 블레이드만을 이용하여 2차로 웨이퍼를 연마(Grinding)한다(S27). 이 경우, 하강된 다른 일부 휠 블레이드는 3000 메쉬의 입도를 갖는 다이아몬드 재질일 수 있다.
계속하여, 1차 연마와 2차 연마로 인하여 웨이퍼 연마가 완료되면, 웨이퍼 이송로봇 등은 웨이퍼 척(150)에 안착된 웨이퍼(90)를 외부로 언로딩시킴으로써(S29), 웨이퍼 연마공정을 완료하게 된다.
다음, 도 9를 참조하여, 본 발명 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법의 또다른 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 그라인딩될 웨이퍼(90)가 외부로부터 이송될 경우, 웨이퍼 이송로봇 등은 이와 같이 이송된 웨이퍼(90)를 웨이퍼 척(150)으로 로딩한다(S21).
이후, 웨이퍼 척(150)으로 웨이퍼(90)가 로딩되면, 웨이퍼 척(150)은 로딩된 웨이퍼(90)를 진공 흡착 등으로 방법으로 웨이퍼 척(150)의 상면에 고정한다.
계속하여, 웨이퍼(90)가 고정되면, 연마헤드(120)는 그 하부에 구비된 다수의 휠 블레이드 중 어느 일부를 소정높이만큼 하강시킨 다음, 그 하강된 휠 블레이드가 웨이퍼(90)에 접촉되도록 웨이퍼 척(150)을 향해 소정거리 하강하고, 하강한 후에는 다수의 휠 블레이드 중 하강된 어느 일부 휠 블레이드를 이용하여 1차로 웨이퍼(90)를 연마(Grinding)한다(S23). 이 경우, 하강된 어느 일부의 휠 블레이드는 다이아몬드 재질일 수 있다.
이후, 1차 연마가 완료되면, 연마헤드(120)는 웨이퍼 척(150)의 상부로 소정높이만큼 상승하고, 상승한 후에는 연마헤드(120)에 구비된 다수의 휠 블레이드들 중 어느 일부의 휠 블레이드는 상승시키고 다른 일부를 소정높이로 하강시키게 된다(S25).
이후, 다수의 휠 블레이드들 중 다른 일부가 소정높이로 하강되면, 연마헤드(120)는 다시 웨이퍼 척(150)의 상면으로 하강한 다음, 다수의 휠 블레이드들 중 하강된 다른 일부 휠 블레이드만을 이용하여 2차로 웨이퍼(90)를 미세연마(Polishing)한다(S28). 이때, 하강된 다른 일부의 휠 블레이드는 부직포 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 1차로 웨이퍼를 연마하는 어느 일부의 휠 블레이드는 웨이퍼의 뒷면을 거칠게 연마 즉, 황삭 연마를 수행할 수 있고, 2차로 웨이퍼를 연마하는 다른 일부의 휠 블레이드는 웨이퍼의 뒷면을 미세하게 연마 즉, 연삭 연마를 수행할 수 있다.
계속하여, 1차 연마(Grinding)와 2차 연마(Polishing)로 인하여 웨이퍼 연마 가 완료되면, 웨이퍼 이송로봇 등은 웨이퍼 척에 안착된 웨이퍼를 외부로 언로딩시킴으로써(S29), 웨이퍼 연마공정을 완료하게 된다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 웨이퍼 연마장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마방법에 따르면, 서로 다른 입도를 갖는 다수의 휠 블레이드를 이용하여 웨이퍼를 연마하거나 서로 다른 재질로 된 다수의 휠 블레이드를 이용하여 웨이퍼를 연마하기 때문에 연마되는 칩의 표면 거칠기를 획기적으로 개선하면서 칩의 두께를 빠르게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 연마장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마방법에 따르면, 1차 연마는 다이아몬드 재질 등으로 형성된 휠 블레이드를 이용하여 수행하고, 2차 연마는 부직포 재질 등으로 형성된 휠 블레이드를 이용하여 수행할 수 있기 때문에 웨이퍼의 빠른 연마와 함께 웨이퍼의 미세연마가 가능한 효과가 있다. 따라서, 본 발명을 이용하면, 웨이퍼 연마에 따른 시간을 획기적으로 단축할 수 있고, 그 생산량을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (23)

  1. 웨이퍼를 연마하도록 그 하부에 다수의 휠 블레이드가 구비된 연마 휠;
    상기 연마 휠을 회전시키도록 상기 연마 휠의 상부에서 상기 연마 휠을 클램핑하는 휠 클램프;
    상기 휠 클램프에 설치되며, 상기 연마 휠의 휠 블레이드들 중 적어도 어느 하나를 승강시키는 휠 이동유닛; 및,
    상기 휠 클램프에 연결되어 상기 휠 클램프를 회전시키는 헤드모터를 포함하는 웨이퍼 연마장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 헤드모터는 상기 휠 클램프의 상부에 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 다이아몬드 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 각각 서로 다른 크기의 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 각각 서로 다른 직경을 갖는 원형의 링 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 동심원 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 다이아몬드 재질로 형성된 제1휠 블레이드와, 부직포 재질로 형성된 제2휠 블레이드를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1휠 블레이드는 원형의 링 형상으로 형성되고,
    상기 제2휠 블레이드는 상기 제1휠 블레이드의 내측에 배치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 상기 연마 휠의 가장자리에 마련된 원형 링 형상의 제 1휠 블레이드와, 상기 제1휠 블레이드의 내측에 배치되는 제2휠 블레이드를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1휠 블레이드와 상기 제2휠 블레이드는 서로 다른 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 휠 이동유닛은 상기 어느 하나의 휠 블레이드의 일측에 결합되는 연결축과, 상기 연결축의 일측단에 구비되는 베어링과, 상기 연결축이 이동되도록 상기 베어링에 접촉되되 상기 연결축의 수직방향으로 소정거리 왕복 이동되는 캠과, 상기 캠에 연결된 회전축 및, 상기 캠이 왕복 이동되도록 상기 회전축을 회전시키면서 상기 회전축을 소정거리 왕복 이동시키는 회전모터를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 휠 이동유닛은 상기 회전모터의 일측에 위치하여 상기 캠의 이동거리를 감지하는 거리감지기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 휠 이동유닛은 상기 캠에 의해 이동된 연결축을 원래의 위치로 복귀시키는 탄성부재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 휠 이동유닛은 상기 어느 하나의 휠 블레이드의 일측에 결합되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드에 연결되어 상기 피스톤 로드를 소정거리 왕복 이동시키는 실린더를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  15. 웨이퍼 척으로 웨이퍼를 로딩하는 단계;
    그 하부에 다수의 휠 블레이드가 구비된 연마 휠을 회전시키면서 상기 연마 휠을 상기 웨이퍼 측으로 이동시켜 상기 휠 블레이드들로 상기 웨이퍼를 연마하는 1차 연마단계;
    상기 연마 휠을 상기 웨이퍼의 상측으로 상승시키는 단계;
    상기 연마 휠의 상부에 설치된 휠 이동유닛을 이용하여 상기 연마 휠에 구비된 휠 블레이드들 중 일부를 하강시키는 단계; 및,
    상기 연마 휠을 회전시키면서 상기 연마 휠을 상기 웨이퍼 측으로 이동시켜 상기 하강된 휠 블레이드로 상기 웨이퍼를 연마하는 2차 연마단계를 포함하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 다이아몬드로 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 각각 서로 다른 크기의 입도를 갖는 것을 특징으로 하 는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 2차 연마단계는 상기 휠 블레이드들 중 제일 작은 크기의 입도를 갖는 휠 블레이드로 웨이퍼를 연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 휠 블레이드들은 다이아몬드 재질로 형성된 휠 블레이드와 부직포 재질로 형성된 휠 블레이드를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 2차 연마단계는 부직포 재질로 형성된 휠 블레이드로 웨이퍼를 미세연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
  21. 웨이퍼 척으로 웨이퍼를 로딩하는 단계;
    그 하부에 다수의 휠 블레이드가 구비되되 상기 휠 블레이드들 중 어느 일부가 하강된 연마 휠을 회전시키면서 상기 연마 휠을 상기 웨이퍼 측으로 이동시켜 상기 하강된 어느 일부의 휠 블레이드로 상기 웨이퍼를 연마하는 1차 연마단계;
    상기 연마 휠을 상기 웨이퍼의 상측으로 상승시키는 단계;
    상기 연마 휠의 상부에 설치된 휠 이동유닛을 이용하여 상기 연마 휠에 구비된 휠 블레이드들 중 다른 일부가 상기 어느 일부보다 더 하측에 위치되도록 하는 단계; 및,
    상기 연마 휠을 회전시키면서 상기 연마 휠을 상기 웨이퍼 측으로 이동시켜 상기 다른 일부의 휠 블레이드로 상기 웨이퍼를 연마하는 2차 연마단계를 포함하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 2차 연마단계는 상기 1차 연마단계 보다 작은 크기의 입도를 갖는 휠 블레이드로 웨이퍼를 미세연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 1차 연마단계는 다이아몬드 재질로 형성된 휠 블레이드로 웨이퍼를 연마하고,
    상기 2차 연마단계는 부직포 재질로 형성된 휠 블레이드로 웨이퍼를 미세연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 연마방법.
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