KR100759453B1 - 웨이퍼 경화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 경화 방법에 관한 것으로, 반도체 소자를 제조하는 그라인딩 장치에 로딩 된 웨이퍼의 이면을 연삭하는 단계와, 연삭된 상기 웨이퍼를 연마하는 단계와, 상기 연마 공정 후 웨이퍼에 잔존하는 부산물을 제거 및 상기 웨이퍼를 정밀하게 연마하는 폴리싱단계, 및 상기 웨이퍼의 가장자리를 플라즈마로 경화시키는 단계를 포함하되, 상기 경화단계는 상기 연삭ㆍ연마단계, 상기 폴리싱단계 중 어느 한 단계의 전공정 또는 후공정에서 진행되는 것이 특징이다.

본 발명에 의하면, 그라인딩 공정 중 스핀들의 압력 및 회전력에 의해서 웨이퍼의 에지부에 균열이 발생되거나 깨지는 현상을 최소화할 수 있는 것이다.

웨이퍼, 백 그라인딩, 연마, 연삭, 반도체, 폴리싱

Description

웨이퍼 경화 방법{method for wafer hardening}

도 1은 종래의 백 그라인딩 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 종래의 백 그라인딩 공정을 개략적으로 도시한 순서도,

도 3은 본 발명의 백 그라인딩 장치를 개략적으로 도시한 평면도,

도 4는 본 발명의 백 그라인딩 공정을 개략적으로 도시한 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 그라인딩 장치 11 : 로봇아암

12 : 얼라이닝 영역 13 : 척테이블

14 : 스텐바이 영역 15 : 인덱싱 테이블

16a,16b,16c,16d : 경화공정 17a : 1차그라인딩

17b : 2차그라인딩 17c : 3차그라인딩

18 : 크리닝 영역 20a,20b : 웨이퍼 카세트

W : 웨이퍼

본 발명은 웨이퍼 경화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 그 라인딩 공정 중에 웨이퍼의 강도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 경화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 및 증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여 이루어진다. 이러한 반도체 소자를 제조하는 공정 중 반도체 소자의 미세화를 구현하기 위해서 웨이퍼의 뒷면을 연삭하는 백 그라인딩(back grinding) 공정을 거친다.

이러한 백 그라인딩 공정은 반도체 소자 패키지의 두께를 줄이기 위해서 웨이퍼의 단위로 공정이 진행된다. 즉, 복수개의 반도체 소자가 형성되어 있는 웨이퍼의 배면을 소정 두께만큼 연마 제거하여 각각의 반도체 소자의 두께를 줄이는 것이다.

상기 백 그라인딩 공정을 진행하기 위해서는 소정의 연마 장치가 요구된다. 상기 백 그라인더 장치의 개략적인 구성도를 도시한 첨부된 도 1에서 보는 바와 같이, 통상의 백 그라인더 장치는 웨이퍼(101)를 안착하는 원형의 척 테이블(102)이 구비되어 있다. 그리고, 상기 척 테이블(102) 중앙부에는 웨이퍼를 진공으로 고정하는 진공 흡입구(도시하지 않음)가 구비된다. 또한, 상기 척 테이블(102)과 상부로 소정 거리 이격된 위치에는 웨이퍼를 연마하는 연삭 수단(110)이 구비되어 있다.

한편, 상기 연삭 수단(110)은 소정 형상을 갖는 본체를 갖는데 상기 본체 하단에는 웨이퍼와 접촉하여 실질적인 연마를 수행하는 연마 패드(112)를 구비하고 있으며, 상기 본체 중앙 부위에는 연삭 수단의 회전 운동을 가능하도록 하는 스핀 들(spindle)(111)이 구비되어 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 연마 장치를 이용하여 백 그라인딩 공정이 진행되는데, 구체적으로 상기 척 테이블 상에 웨이퍼가 장착되면 상기 연삭 수단의 연마 패드가 상기 웨이퍼의 배면과 닿도록 하향 이동하게 되고 이와 동시에, 상기 연삭 수단의 스핀들이 회전하게 되어 연마 패드에 의한 웨이퍼의 배면 연마가 수행된다.

그리고, 첨부된 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 백 그라인딩 공정은 웨이퍼를 적정한 두께로 연삭하는 1차 그라인딩 공정을 거친 후, 상기 웨이퍼의 두께를 세밀하게 연마하는 2차 그라인딩 공정을 거치게 되어 웨이퍼의 두께를 연마하게 된다.

이러한 그라인딩 공정이 완료되면 상기 웨이퍼와 척 테이블 상에는 연마 부산물이 잔존하게 된다. 따라서, 상기 부산물의 제거 및 웨이퍼의 보다 정밀하게 연마하는 폴리싱 공정을 진행한다. 이후, 웨이퍼는 세정 공정을 거치게 되어 후속 공정으로 이송되는 것이다. 여기서, 상기 세정 공정은 상기 그라인딩 장비에서 진행하기도 한다.

그러나, 웨이퍼의 연마 공정 또는 세정 공정시에 스핀들의 압력 및 회전력으로 인해서 웨이퍼의 가장자리(Edge)부에 크랙(Creak)이 발생된다. 따라서 웨이퍼 칩의 품질에 악 영향을 끼치게 되는 것이다.

또한, 얇게 가공된 웨이퍼는 강도가 저하되기 때문에, 웨이퍼에 뒤틀림 현상이 발생되어 웨이퍼가 쉽게 깨지게 되는 문제점도 있었던 것이다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 강도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 경화 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 경화 방법은, 반도체 소자를 제조하는 그라인딩 장치에 로딩 된 웨이퍼의 이면을 연삭하는 단계; 상기 웨이퍼를 연마하는 단계; 상기 연마 공정 후 웨이퍼에 잔존하는 부산물 제거 및 상기 웨이퍼를 정밀하게 연마하는 폴리싱단계; 및 상기 웨이퍼의 가장자리를 플라즈마로 경화시키는 단계;를 포함하되, 상기 경화단계는, 상기 연삭ㆍ연마단계, 상기 폴리싱단계 중 어느 한 단계의 전공정 또는 후공정에 진행되는 것이 특징이다.

본 발명의 웨이퍼 경화 방법에 있어서, 상기 경화단계는, 상기 연삭ㆍ연마단계와 상기 폴리싱단계의 전ㆍ후공정 중 적어도 한번 이상 진행된다.

본 발명의 웨이퍼 경화 방법에 있어서, 상기 경화방법은, 대기압 상태에서 플라즈마를 증착시킨다.

본 발명의 웨이퍼 경화 방법에 있어서, 상기 경화방법은, 고진공 상태에서 플라즈마를 가압시킨 후 열처리를 통해 진행된다.

본 발명의 웨이퍼 경화 방법에 있어서, 상기 경화방법은, 상기 웨이퍼의 상부에 분사노즐을 설치하여 상기 플라즈마가 분사된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 웨이퍼 경화 방법을 설명하도록 한다.

첨부된 도 3과 도 4에서 보는 바와 같이, 웨이퍼 그라인딩 장치(10)는 로딩 장치로부터 웨이퍼(W)가 이송되어 연삭, 연마, 폴리싱 공정을 순차적으로 진행하게 된다. 이러한 공정이 완료되면 웨이퍼(W)를 언로딩하여 세정공정으로 반송하게 되는 것이다.

여기서, 상기 연삭은 웨이퍼를 1차적으로 그라인딩하는 것이고, 상기 연마는 상기 웨이퍼를 2차적으로 그라인딩하는 것이다. 또한, 상기 폴리싱은 상기 웨이퍼를 3차적으로 그라인딩하는 것이다. 따라서, 이하에서는 상기 연삭을 1차그라인딩(17a), 상기 연마를 2차그라인딩(17b), 그리고 상기 폴리싱을 3차그라인딩(17c)으로 병기하여 설명하도록 한다.

먼저, 웨이퍼 카세트(20a)에 적층된 웨이퍼(W)를 로봇아암(11)이 한 장씩 반입한다. 이때, 로봇아암(11)은 얼라이닝 영역(12)에 상기 웨이퍼(W)를 위치시키고, 상기 얼라이닝 영역(12)은 상기 웨이퍼(W)를 척테이블(13)로 이송하는 준비를 하게 된다. 즉, 상기 얼라이닝 영역(12)은 상기 웨이퍼(W)의 노치(notch) 또는 프랫(flat) 등을 감지하는 센싱수단에 의하여 상기 웨이퍼(W)를 해당 좌표와 정확한 위치로 조절해주는 역할을 한다.

상기 얼라이닝 영역(12)에서 상기 웨이퍼(W)의 백 그라인딩 준비가 완료되면 스텐바이 영역(14)에서 웨이퍼(W)가 척테이블(13)로 올려지고, 인덱싱 테이블(15)이 회전하게 된다.

그리고, 상기 척테이블(13)에 올려진 상기 웨이퍼(W)를 1차그라인딩(17a)하는 것이다. 이때, 상기 웨이퍼(W)의 1차그라인딩(17a) 공정 전에 상기 웨이퍼(W)를 경화한다. 즉, 상기 웨이퍼(W)를 대기압 상태에서 플라즈마를 증착시키거나, 고진공 상태에서 상기 웨이퍼에 플라즈마 열처리를 할 수 있다.
여기서 상기 웨이퍼를 대기압 상태에서 플라즈마로 처리할 경우, 상기 웨이퍼의 상부 가장자리에 분사노즐이 설치된다. 이 분사노즐은 별도의 플라즈마 공급장치와 연결되어 상기 분사노즐을 통해 상기 플라즈마가 분사되는 것이다. 즉, 상기 플라즈마는 상기 분사노즐을 통해 상기 웨이퍼의 가장자리로 분사되고, 상기 웨이퍼가 안착된 스핀들이 회전하게 되어 상기 웨이퍼의 가장자리 부분에만 상기 플라즈마가 분사되는 것이다.

따라서, 상기 플라즈마를 상기 웨이퍼(W)에 분사시킬 경우 스핀들의 회전력에 의해 웨이퍼의 에지(edge)부가 깨지거나 균열이 발생되는 것을 방지할 수가 있는 것이다.
상기 플라즈마를 이용하여 상기 웨이퍼(W)를 경화하는 공정은 금속을 경화시키기 위해 열처리하는 것과 동일한 목적을 갖는다. 상기 금속을 경화시키는 방법은 무수히 많이 있지만 그 일예로 플라즈마가 토치를 통해 분사되어 상기 금속을 경화시키고 있다. 여기서, 상기 금속에 고온의 열을 가하면 상기 금속이 녹게 되지만, 상기 금속의 용융 온도보다 낮은 열을 가하게 되면 상기 금속이 경화된다. 마찬가지로, 상기 웨이퍼가 용융되지 않는 온도로 분사노즐을 통해 플라즈마를 분사하게 되면 상기 웨이퍼가 녹지 않고 경화되는 것이다.

삭제

한편, 첨부된 도면에서는 상기 플라즈마 경화공정(16a,16b,16c,16d)을 개략적으로 도시하였다.

상기 플라즈마 경화공정은 백 그라인딩 공정 챔버에서 플라즈마를 웨이퍼(W)에 경화하는 것이다. 즉, 상기 백 그라인딩 공정 챔버 내부에 상기 플라즈마가 분사되도록 분사노즐이 설치되는데, 이 분사노즐은 앞서 언급한 바와 같이 웨이퍼의 상부 가장자리에 위치된다. 상기 분사노즐은 별도의 플라즈마 공급장치를 통해 상기 플라즈마가 유입되며, 상기 플라즈마 공급장치는 도시하지 않았다.

삭제

한편, 이러한 경화공정(16a,16b,16c,16d)은 웨이퍼(W)의 1차그라인딩(17a) 공정이 종료된 후 실시될 수도 있다. 뿐만 아니라, 2차그라인딩(17b) 공정이 종료된 후, 또는 3차그라인딩(17c) 공정이 종료된 후 진행될 수도 있다. 즉, 이러한 플 라즈마를 이용한 웨이퍼 경화공정(16a,16b,16c,16d)은 백 그라인딩 공정 챔버 내에서 각각의 그라인딩(17a,17b,17c) 공정 전 또는 후에 적어도 한 번 이상 진행되는 것이다.

상기 웨이퍼(W)의 경화공정(16a,16b,16c,16d)은 별도로 구비된 제어부에서 웨이퍼(W)의 그라인딩 공정 진행 여부를 파악하고, 1,2,3차그라인딩(17a,17b,17c) 공정 전ㆍ후의 적절한 시점을 판단하여 경화공정(16a,16b,16c,16d)을 선택적으로 실시하게 되는 것이다.

상기 웨이퍼(W)의 백 그라인딩 공정이 최종적으로 완료되면 웨이퍼(W)에 대한 세척 및 건조가 이루어지는 크리닝 영역(18)을 통해 웨이퍼(W)가 언로딩되어 웨이퍼 카세트(20b)로 반송되는 것이다.

이상과 같은 방법으로 웨이퍼를 경화하는 방법으로 인해서 웨이퍼의 그라인딩 공정 중에 웨이퍼의 강도를 향상시킬 수 있다. 즉, 그라인딩 공정 중 스핀들의 압력 및 회전력에 의해서 웨이퍼의 에지부에 균열이 발생되거나 깨지는 현상을 최소화할 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 백 그라인딩 장치에 로딩 된 웨이퍼의 이면을 연삭하는 단계;

   연삭된 상기 웨이퍼를 연마하는 단계;

   상기 연마 공정 후 웨이퍼에 잔존하는 부산물 제거 및 상기 웨이퍼를 정밀하게 연마하는 폴리싱단계; 및

   상기 웨이퍼의 가장자리를 플라즈마로 경화시키는 단계;를 포함하되,

   상기 경화단계는,

   상기 연삭ㆍ연마단계, 상기 폴리싱단계 중 어느 한 단계의 전공정 또는 후공정에서 진행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 경화 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 경화단계는,

   상기 연삭ㆍ연마단계와 상기 폴리싱단계의 전ㆍ후공정 중 적어도 한번 이상 진행되는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 경화 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 경화방법은,

   대기압 상태에서 플라즈마를 증착시키는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 경화 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 경화방법은,

   고진공 상태에서 플라즈마를 가압시킨 후 열처리를 통해 진행되는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 경화 방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 경화방법은,

   상기 웨이퍼의 상부에 분사노즐을 설치하여 상기 플라즈마가 분사되는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 경화 방법.

Images