KR101840478B1 - 웨이퍼 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 웨이퍼를 구성하는 기판에 매설된 모든 전극을 연삭하여 노출시키지 않고, 전극의 기판의 이면측 선단으로부터 약간 못미치는 위치에서 연삭을 종료할 수 있는 웨이퍼 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판의 표면에 형성된 본딩 패드와 접속된 전극이 기판에 매설되어 있는 웨이퍼를 소정의 두께로 형성하는 웨이퍼 가공 방법으로서, 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 피복하는 액상 수지 피복 공정과, 기판의 표면을 액상 수지가 피복된 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 통해 접합시키는 서브스트레이트 접합 공정과, 서브스트레이트가 접합된 기판의 이면에 있어서의 서브스트레이트로부터의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 공정과, 연삭 장치의 척 테이블에 기판에 접합된 서브스트레이트측을 유지하는 웨이퍼 유지 공정과, 척 테이블을 회전시켜 기판의 이면에 연삭휠을 회전시키면서 연삭휠의 연삭면을 웨이퍼의 기판의 이면에 접촉시켜 기판의 이면을 연삭하는 이면 연삭 공정을 포함하며, 이면 연삭 공정을 실시하기 전에, 높이 위치 계측 공정에 의해 계측된, 기판의 이면에 있어서의 서브스트레이트로부터의 높이 위치에 기초하여 기판의 이면에 있어서의 외주측으로부터 중심측에 이르는 기울기를 구하고, 기울기에 대응하여 척 테이블의 유지면과 연삭휠의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 공정을 실시한다.

Description

웨이퍼 가공 방법{METHOD FOR MACHINING WAFER}
본 발명은, 기판의 표면에 형성된 복수의 디바이스에 각각 설치된 본딩 패드에 접속하는 전극이 매설된 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판 형상인 실리콘(Si) 기판의 표면에 격자형으로 배열된 스트리트라고 불리는 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 반도체 디바이스를 형성한다. 이와 같이 실리콘(Si) 기판의 표면에 복수의 반도체 디바이스가 형성된 웨이퍼를 스트리트를 따라 절단함으로써 반도체 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 디바이스를 제조하고 있다.
디바이스의 소형화, 고기능화를 도모하기 위해, 복수의 디바이스를 적층하고, 적층된 디바이스에 설치된 본딩 패드를 접속하는 모듈 구조가 실용화되고 있다. 이 모듈 구조는 실리콘(Si) 기판에 있어서의 본딩 패드가 설치된 개소에 구멍(비아 홀)을 형성하고, 이 구멍(비아 홀)에 본딩 패드와 접속하는 구리나 알루미늄 등의 전극을 이산화규소(Si02)로 이루어진 절연재에 의해 피복하여 매립하는 구성이다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
전술한 바와 같이 실리콘(Si) 기판에 매설된 구리(Cu) 전극을 실리콘(Si) 기판의 이면에 노출시키기 위해서는, 실리콘(Si) 기판의 이면을 연삭하여 이면에 구리(Cu) 전극을 노출시키고, 그 후, 실리콘(Si)에 대해서는 에칭 레이트가 높고 구리(Cu)에 대해서는 에칭 레이트가 낮은 수산화칼륨(KOH)을 에칭액으로 하여 실리콘(Si) 기판의 이면을 에칭함으로써, 실리콘(Si) 기판을 소정의 두께로 형성하고, 이면으로부터 구리(Cu) 전극을 10 ㎛ 정도 돌출시킨다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-249620호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2003-l88134호 공보
전술한 바와 같이 기판의 이면을 연삭하여 이면에 전극을 노출시키면, 전극이 연삭될 때에 금속 원자가 기판의 내부에 침입하여 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다. 따라서, 기판의 이면을 연삭할 때에는, 전극에 이르기 바로 앞의 위치, 예컨대 전극의 이면측 선단으로부터 3 ㎛ 정도 못미치는 위치에서 연삭을 종료하여 전극을 기판의 이면에 노출시키지 않도록 하는 것이 중요하다.
또한, 기판의 이면을 연삭할 때에는, 기판의 표면에 형성된 디바이스를 보호하기 위해서, 기판의 표면에 유리판 등으로 이루어진 서브스트레이트를 액상 수지를 통해 접합시키고, 이 보호 부재측을 연삭 장치의 척 테이블에 유지하여 상면인 기판의 이면을 연삭한다.
그런데, 기판의 표면에 서브스트레이트를 접합시키기 위한 액상 수지를 균일한 두께로 도포하는 것이 곤란하기 때문에, 서브스트레이트에 표면이 접합된 기판의 이면은 액상 수지의 두께를 따라 주름이 생긴다. 이 때문에, 기판에 매설된 전극의 이면측 선단의 높이 위치가 가지런해지지 않고, 기판의 이면을 연삭할 때에 연삭되어 버리는 전극이 발생한다. 이 결과, 금속 원자가 기판의 내부에 침입하여 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 웨이퍼를 구성하는 기판에 매설된 모든 전극을 연삭하여 노출시키지 않고, 전극의 기판의 이면측 선단으로부터 약간 못미치는 위치에서 연삭을 종료할 수 있는 웨이퍼 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기 주된 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르면, 기판의 표면에 형성된 복수의 디바이스에 각각 설치된 본딩 패드와 접속된 전극이 상기 기판에 매설되어 있는 웨이퍼를 소정의 두께로 형성하는 웨이퍼 가공 방법으로서,
상기 기판의 표면을 보호하기 위한 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 적하하여 회전시킴으로써 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 피복하는 액상 수지 피복 공정과,
상기 기판의 표면을 액상 수지가 피복된 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 통해 접합시키는 서브스트레이트 접합 공정과,
상기 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 상기 기판의 이면에 있어서의 상기 서브스트레이트로부터의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 공정과,
연삭 장치의 척 테이블에 상기 기판의 표면에 접합된 상기 서브스트레이트측을 배치하고, 상기 기판의 이면을 노출시켜 상기 척 테이블 상에 유지하는 웨이퍼 유지 공정과,
상기 척 테이블을 회전시켜 상기 척 테이블에 유지된 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면에 연삭휠을 회전시키면서 상기 연삭휠의 연삭면을 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면에 접촉시켜 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면을 연삭하는 이면 연삭 공정을 포함하며,
상기 이면 연삭 공정을 실시하기 전에, 상기 높이 위치 계측 공정에 의해 계측된, 상기 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 상기 기판의 이면에 있어서의 상기 서브스트레이트로부터의 높이 위치에 기초하여 상기 기판의 이면에 있어서의 외주측으로부터 중심측에 이르는 기울기를 구하고, 이 기울기에 대응하여 상기 척 테이블의 유지면과 상기 연삭휠의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 공정을 실시하고,
상기 이면 연삭 공정은, 상기 매설된 모든 전극이 노출되지 않는 높이 위치에서 연삭을 종료하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판의 표면에 형성된 복수의 디바이스에 각각 설치된 본딩 패드와 접속된 전극이 상기 기판에 매설되어 있는 웨이퍼를 소정의 두께로 형성하는 웨이퍼 가공 방법으로서,
상기 기판의 표면을 보호하기 위한 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 적하하여 회전시킴으로써 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 피복하는 액상 수지 피복 공정과,
상기 기판의 표면을 액상 수지가 피복된 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 통해 접합시키는 서브스트레이트 접합 공정과,
상기 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 상기 기판에 매설된 상기 전극에 있어서의 이면측 단부면의 상기 서브스트레이트로부터의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 공정과,
연삭 장치의 척 테이블에 상기 기판의 표면에 접합된 상기 서브스트레이트측을 배치하고, 상기 기판의 이면을 노출시켜 상기 척 테이블 상에 유지하는 웨이퍼 유지 공정과,
상기 척 테이블을 회전시켜 상기 척 테이블에 유지된 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면에 연삭휠을 회전시키면서 상기 연삭휠의 연삭면을 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면에 접촉시켜 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면을 연삭하는 이면 연삭 공정을 포함하며,
상기 이면 연삭 공정을 실시하기 전에, 상기 높이 위치 계측 공정에 의해 계측된, 상기 전극에 있어서의 이면측 단부면의 상기 서브스트레이트로부터의 높이 위치에 기초하여 전극의 이면측 단부면에 있어서의 외주측으로부터 중심측에 이르는 기울기를 구하고, 이 기울기에 대응하여 상기 척 테이블의 유지면과 상기 연삭휠의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공 방법이 제공된다.
본 발명은, 기판의 표면에 형성된 복수의 디바이스에 각각 설치된 본딩 패드와 접속된 전극이 기판에 매설되어 있는 웨이퍼를 소정의 두께로 형성하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 기판의 표면을 보호하기 위한 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 적하하여 회전시킴으로써 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 피복하는 액상 수지 피복 공정과, 기판의 표면을 액상 수지가 피복된 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 통해 접합시키는 서브스트레이트 접합 공정과, 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 기판의 이면에 있어서의 서브스트레이트로부터의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 공정과, 연삭 장치의 척 테이블에 기판의 표면에 접합된 서브스트레이트측을 배치하고, 기판의 이면을 노출시켜 척 테이블 상에 유지하는 웨이퍼 유지 공정과, 척 테이블을 회전시켜 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 기판의 이면에 연삭휠을 회전시키면서 연삭휠의 연삭면을 웨이퍼의 기판의 이면에 접촉시켜 웨이퍼의 기판의 이면을 연삭하는 이면 연삭 공정을 포함하며, 이면 연삭 공정을 실시하기 전에, 높이 위치 계측 공정에 의해 계측된, 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 기판의 이면에 있어서의 서브스트레이트로부터의 높이 위치에 기초하여 기판의 이면에 있어서의 외주측으로부터 중심측에 이르는 기울기를 구하고, 이 기울기에 대응하여 척 테이블의 유지면과 연삭휠의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 공정을 실시하고, 상기 이면 연삭 공정은, 상기 매설된 모든 전극이 노출되지 않는 높이 위치에서 연삭을 종료하기 때문에, 웨이퍼를 구성하는 기판의 이면(피연삭면)이 균일하게 연삭되며, 웨이퍼는 균일한 두께로 연삭된다. 따라서, 웨이퍼를 구성하는 기판에 매설된 전극의 기판의 이면측 선단으로부터 예컨대 3 ㎛ 정도 못미치는 위치에서 연삭을 종료함으로써, 모든 전극이 노출되는 일은 없다.
또한, 본 발명에 따르면, 높이 위치 계측 공정에 있어서 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 기판에 매설된 전극에 있어서의 이면측 단부면의 서브스트레이트로부터의 높이 위치를 계측하고, 이 높이 위치에 기초하여 전극의 이면측 단부면에 있어서의 외주측으로부터 중심측에 이르는 기울기를 구하며, 이 기울기에 대응하여 척 테이블의 유지면과 연삭휠의 연삭면의 대면 상태를 조정하기 때문에, 기판에 매설된 전극의 높이의 편차가 있고, 기판의 이면과의 거리에 편차가 있어도, 이면 연삭 공정에 있어서 전극이 연삭되어 노출되는 일은 없다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼의 가공 방법에 의해 가공되는 반도체 웨이퍼의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 웨이퍼의 주요부를 확대하여 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼의 가공 방법에 있어서의 액상 수지 피복 공정의 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼의 가공 방법에 있어서의 서브스트레이트 접합 공정의 설명도.
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼의 가공 방법에 있어서의 높이 위치 계측 공정 및 이면 연삭 공정을 실시하기 위한 연삭 장치의 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 연삭 장치에 장비되는 척 테이블 기구의 사시도.
도 7은 도 5에 도시된 척 테이블 기구를 구성하는 척 테이블 지지 기구의 평면도.
도 8은 도 5에 도시된 척 테이블 기구를 구성하는 척 테이블의 단면도.
도 9는 도 5에 도시된 연삭 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 웨이퍼 가공 방법에 있어서의 높이 위치 계측 공정의 설명도.
도 11은 도 10에 도시된 높이 위치 계측 공정에 의해 계측된 반도체 웨이퍼를 구성하는 실리콘(Si) 기판의 이면의 높이 위치를 나타낸 설명도.
도 12는 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 반도체 웨이퍼의 기판을 척 테이블의 유지면에 유지한 상태를 나타낸 단면도.
도 13은 도 5에 도시된 연삭 장치에 있어서 실시하는 대면 상태 조정 공정 및 이면 연삭 공정의 설명도.
도 14는 본 발명에 따른 웨이퍼 가공 방법에 있어서의 높이 위치 계측 공정의 다른 실시형태를 나타낸 설명도.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼의 가공 방법 및 연삭 장치의 적합한 실시형태에 대해서 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따른 전극이 매설된 웨이퍼의 가공 방법에 의해 가공되는 반도체 웨이퍼의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 반도체 웨이퍼(2)는, 두께가 예컨대 600 ㎛인 실리콘(Si) 기판(21)의 표면(21a)에 격자형으로 형성된 스트리트(211)에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(212)가 각각 형성되어 있다. 이와 같이 형성된 디바이스(212)의 표면에는 복수의 본딩 패드(213)가 설치되어 있다. 이와 같이 형성된 반도체 웨이퍼(2)는, 도 2에 도시된 바와 같이 실리콘(Si) 기판(21)에 상기 본딩 패드(213)에 접속하는 구리(Cu) 전극(214)이 매설되어 있다. 또한, 실리콘(Si) 기판(21)에 매설되는 구리(Cu) 전극(214)은, 길이가 예컨대 200 ㎛로 형성되어 있고, 절연막으로서의 이산화규소(Si02)막(215)이 150 ㎚ 정도의 두께로 피복되어 있다.
이하, 전술한 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 이면을 연삭하여 구리(Cu) 전극(214)을 노출시키지 않고 소정의 두께로 형성하는 웨이퍼 가공 방법에 대해서 설명한다.
우선, 실리콘(Si) 기판(21)의 표면을 보호하기 위한 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 적하하여 회전시킴으로써 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 피복하는 액상 수지 피복 공정을 실시한다. 이 액상 수지 피복 공정은, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 보호막 피복 장치(30)를 이용하여 실시한다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 보호막 피복 장치(30)는, 웨이퍼를 유지하는 스피너 테이블(31)과, 상기 스피너 테이블(31)의 회전 중심에 있어서의 위쪽에 배치된 액상 수지 공급 노즐(32)을 구비하고 있다. 이와 같이 구성된 보호막 피복 장치(30)를 이용하여 액상 수지 피복 공정을 실시하기 위해서는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 스피너 테이블(31) 상에 예컨대 두께가 1 ㎜ 정도의 유리판으로 이루어진 서브스트레이트(3)의 이면(3b) 측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동시켜 스피너 테이블(31) 상에 서브스트레이트(3)를 흡인 유지한다. 따라서, 스피너 테이블(31) 상에 유지된 서브스트레이트(3)는, 표면(3a)이 상측이 된다. 이와 같이 하여, 스피너 테이블(31) 상에 서브스트레이트(3)를 유지하였다면, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 스피너 테이블(31)을 화살표로 나타낸 방향으로 소정의 회전 속도(예컨대 300∼1000 rpm)로 회전시키면서, 스피너 테이블(31)의 위쪽에 배치된 액상 수지 공급 노즐(32)로부터 서브스트레이트(3)의 표면(3a)의 중앙 영역에 소정량의 액상 수지(320)를 소정량 적하한다. 그리고, 스피너 테이블(31)을 60초 정도 회전시킴으로써, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 서브스트레이트(3)의 표면(3a)에 수지층(321)이 형성된다. 서브스트레이트(3)의 표면(3a)에 피복하는 수지층(321)의 두께는, 상기 액상 수지(320)의 적하량에 따라 결정되지만, 50 ㎛ 정도로 좋다. 또한, 액상 수지(320)로서는, 탄산에틸렌, 에폭시 수지, 레지스트 수지 등을 이용할 수 있다. 이와 같이 하여 서브스트레이트(3)의 표면(3a)에 피복된 수지층(321)은, 두께가 균일하지 않고, 전술한 바와 같이 중앙 영역에 적하된 액상 수지(320)를 원심력에 의해 외주부까지 유동시키기 때문에, 도 3의 (c)에 과장하여 도시한 바와 같이 표면(321a)이 오목한 형상으로 패어 두께가 중심으로부터 외주를 향해 서서히 두꺼워지고 있다. 또한, 서브스트레이트(3)의 표면(3a)에 피복된 수지층(321)은, 스피너 테이블(31)의 회전 속도가 느리고 회전 시간이 짧은 경우에는 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 표면(321a)이 볼록한 형상이 되어, 중앙부가 두껍고 외주를 향해 얇아지는 경우도 있다.
전술한 액상 수지 피복 공정을 실시했으면, 실리콘(Si) 기판(21)의 표면을 액상 수지가 피복된 서브스트레이트(3)의 표면에 액상 수지를 통해 접합시키는 서브스트레이트 접합 공정을 실시한다. 즉, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 수지층(321)이 피복된 서브스트레이트(3)의 표면에 실리콘(Si) 기판(21)의 표면을 수지층(321)을 통해 접합시킨다. 이와 같이 하여 서브스트레이트(3)의 표면에 수지층(321)을 통해 접합된 두께가 얇은(도시한 실시형태에 있어서는 600 ㎛) 실리콘(Si) 기판(21)은, 수지층(321)이 전술한 바와 같이 중앙부가 두껍고 외주를 향해 얇아지고 있기 때문에, 이 수지층(321)을 따라 접합된다. 따라서, 서브스트레이트(3)의 표면에 피복된 수지층(321)이 상기 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 표면(321a)이 오목한 형상으로 패어 두께가 중심으로부터 외주를 향해 서서히 두꺼워지고 있는 경우에는, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 실리콘(Si) 기판(21)의 상면인 이면(21b)은, 오목한 형상으로 패어 중앙부가 낮고 외주를 향해 높아진다. 한편, 서브스트레이트(3)의 표면에 피복된 수지층(321)이 상기 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 볼록한 형상이 되어 중앙부가 두껍고 외주를 향해 얇아지는 경우에는, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이 실리콘(Si) 기판(21)의 상면인 이면(21b)은, 볼록한 형상이 되어 중앙부가 높고 외주를 향해 낮아진다.
전술한 바와 같이 서브스트레이트(3)의 표면에 실리콘(Si) 기판(21)의 표면을 수지층(321)을 통해 접합시켰다면, 실리콘(Si) 기판(21)의 이면을 연삭하여 소정의 두께로 형성하는 이면 연삭 공정을 실시한다. 이 이면 연삭 공정은, 도 5에 도시된 연삭 장치(4)를 이용하여 실시한다. 도 5에 도시된 연삭 장치(4)는, 전체를 번호 40으로 나타내는 장치 하우징을 구비하고 있다. 장치 하우징(40)은, 가늘고 길게 연장되는 직방체 형상의 주부(主部; 41)와, 이 주부(41)의 후단부(도 5에 있어서 우측 상단)에 설치되고 위쪽으로 연장되는 직립벽(42)을 갖고 있다. 직립벽(42)의 전면(前面)에는, 상하 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(421, 421)이 설치되어 있다. 이 한 쌍의 안내 레일(421, 421)에 연삭 수단으로서의 연삭 유닛(5)이 상하 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다.
연삭 유닛(5)은, 이동 베이스(51)와 상기 이동 베이스(51)에 장착된 스핀들 유닛(52)을 구비하고 있다. 이동 베이스(51)는, 후면 양측에 상하 방향으로 연장되는 한 쌍의 레그부(511, 511)가 설치되어 있고, 이 한 쌍의 레그부(511, 511)에 상기 한 쌍의 안내 레일(421, 421)과 슬라이딩 가능하게 걸어 맞춰지는 피안내홈(512, 512)이 형성되어 있다. 이와 같이 직립벽(42)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(421, 421)에 슬라이딩 가능하게 장착된 이동 베이스(51)의 전면에는 전방으로 돌출된 지지부(513)가 설치되어 있다. 이 지지부(513)에 스핀들 유닛(52)이 부착된다.
스핀들 유닛(52)은, 지지부(513)에 장착된 스핀들 하우징(521)과, 이 스핀들 하우징(521)에 회전 가능하게 설치된 회전 스핀들(522)과, 이 회전 스핀들(522)을 회전 구동하기 위한 회전 구동 수단으로서의 서보 모터(523)를 구비하고 있다. 회전 스핀들(522)의 하단부는 스핀들 하우징(521)의 하단을 넘어 아래쪽으로 돌출되어 있고, 그 하단에는 마운터(524)가 설치되어 있다. 이 마운터(524)의 하면에 연삭휠(525)이 장착된다. 연삭휠(525)은, 환형의 베이스(526)와 이 베이스(526)의 하면에 환형으로 장착된 연삭 지석(527)으로 이루어져 있고, 환형의 베이스(526)가 마운터(524)에 체결 볼트(528)에 의해 부착된다.
도 5에 도시된 연삭 장치(4)는, 상기 연삭 유닛(5)을 상기 한 쌍의 안내 레일(421, 421)을 따라 상하 방향으로 이동시키는 연삭 이송 수단(6)을 구비하고 있다. 이 연삭 이송 수단(6)은, 직립벽(42)의 전측에 설치되어 상하 방향으로 연장되는 수나사 로드(61)를 구비하고 있다. 이 수나사 로드(61)는, 그 상단부 및 하단부가 직립벽(42)에 부착된 베어링 부재(62 및 63)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 상측의 베어링 부재(62)에는 수나사 로드(61)를 회전 구동하기 위한 구동원으로서의 펄스 모터(64)가 설치되어 있고, 이 펄스 모터(64)의 출력축이 수나사 로드(61)에 전동 연결되어 있다. 이동 베이스(61)의 후면에는 그 폭 방향 중앙부로부터 후방으로 돌출되는 연결부(도시하지 않음)도 형성되어 있고, 이 연결부에는 상하 방향으로 연장되는 관통 암나사 구멍이 형성되어 있으며, 이 암나사 구멍에 상기 수나사 로드(61)가 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(64)가 정회전하면 이동 베이스(51), 즉 연삭 유닛(5)이 하강, 즉 전진되고, 펄스 모터(64)가 역회전하면 이동 베이스(51), 즉 연삭 유닛(5)이 상승, 즉 후퇴된다.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명을 계속하면, 장치 하우징(40)의 주부(41)의 뒤쪽 절반부에는 척 테이블 기구(7)가 설치되어 있다. 척 테이블 기구(7)는, 이동 베이스(71)와, 이 이동 베이스(71) 상에 척 테이블 지지 기구(72)에 의해 지지된 척 테이블(73)을 포함하고 있다. 이동 베이스(71)는, 주부(41)의 뒤쪽 절반부에 전후 방향[직립벽(42)의 전면에 수직인 방향]인 화살표 43a 및 43b로 나타낸 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(43, 43) 상에 슬라이딩 가능하게 설치되어 있고, 후술하는 척 테이블 기구 이동 수단(76)에 의해 도 5에 도시된 피가공물 반입·반출 영역(44)과 상기 스핀들 유닛(52)을 구성하는 연삭휠(525)의 연삭 지석(527)과 대향하는 연삭 영역(45) 사이에서 이동된다.
척 테이블 지지 기구(72)는, 척 테이블 지지판(721)과, 이 척 테이블 지지판(721) 상에 설치되어 척 테이블(73)을 회전 가능하게 지지하는 원통 부재(722)와, 척 테이블 지지판(721)을 이동 베이스(71) 상에 지지하는 지지 수단(723)을 구비하고 있다. 지지 수단(723)은, 도 7에 도시된 바와 같이 3개의 지지부(724a, 724b, 724c)에 의해 지지하는 3점 지지 기구로 이루어져 있다. 제1 지지부(724a)는 지점부로 되어 있고, 제2 지지부(724b)와 제3 지지부(724c)는 가동부로 되어 있다. 가동부인 제2 지지부(724b) 및 제3 지지부(724c)는, 도 7에 도시된 바와 같이 상하 위치 조절 수단(725 및 726)에 의해 지지되어 있다. 상하 위치 조절 수단(725 및 726)은, 예컨대, 펄스 모터와 이 펄스 모터에 의해 작동되는 스크류 기구로 이루어져 있다. 따라서, 상하 위치 조절 수단(725 및 726)을 각각 작동시켜 제2 지지부(724b) 및 제3 지지부(724c)의 높이 위치를 조절함으로써, 척 테이블(73)의 자세, 즉 후술하는 척 테이블(73)의 유지면과 상기 연삭휠(525)을 구성하는 연삭 지석(527)의 하면인 연삭면의 대면 상태를 조정할 수 있다. 따라서, 상하 위치 조절 수단(725 및 726)을 포함하는 지지 수단(723)은, 척 테이블(73)의 유지면과 연삭휠(525)의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 수단으로서 기능한다.
다음에, 척 테이블(73)에 대해서 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8에 도시된 척 테이블(73)은, 원주형의 척 테이블 본체(731)와, 이 척 테이블 본체(731)의 상면에 설치된 원 형상의 흡착 유지척(732)으로 이루어져 있다. 척 테이블 본체(731)는, 스테인리스강 등의 금속재에 의해 형성되어 있고, 상면에 원형의 감합 오목부(731a)가 형성되어 있고, 이 감합 오목부(731a)의 바닥면 외주부에 환형의 배치 선반(731b)이 설치되어 있다. 그리고, 감합 오목부(731a)에 무수한 흡인 구멍을 구비한 다공성의 세라믹스 등으로 이루어진 다공성 부재에 의해 형성된 흡착 유지척(732)이 감합된다. 이와 같이 척 테이블 본체(731)의 감합 오목부(731a)에 감합된 흡착 유지척(732)은, 상면인 유지면(732a)이 도 8에 있어서 과장하여 도시한 바와 같이 회전 중심(P1)을 정점으로 하여 원추형으로 형성되어 있다. 이 원추형으로 형성된 유지면(732a)은, 그 반경을 R로 하고, 정점의 높이를 H로 하면, 외주로부터 중심에 이르는 기울기(H/R)가 도시된 실시형태에 있어서는 0.0002로 설정되어 있다. 또한, 도시된 실시형태에 있어서는, 흡착 유지척(732)의 직경이 200 ㎜(반경 R: 100 ㎜), 높이(H)가 20 ㎛로 설정되어 있다. 이와 같이 설정된 척 테이블(73)의 유지면(732a)에 있어서의 외주로부터 중심에 이르는 기울기(H/R)는, 후술하는 제어 수단의 랜덤 액세스 메모리(RAM)에 기억된다. 또한, 척 테이블 본체(731)에는, 감합 오목부(731a)에 연통하는 연통로(731c)가 형성되어 있고, 이 연통로(731c)가 도시하지 않은 흡인 수단에 연통되어 있다. 따라서, 흡착 유지척(732)의 상면인 유지면(732a) 상에 피가공물을 배치하고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 피가공물은 유지면(732a) 상에 흡인 유지된다. 이와 같이 구성된 척 테이블(73)은, 도 6에 도시된 원통 부재(722) 내에 설치된 서보 모터(74)에 의해 회전된다.
도 6을 참조하여 설명을 계속하면, 도시된 연삭 장치(4)는, 상기 척 테이블 기구(7)를 한 쌍의 안내 레일(43)을 따라 척 테이블(73)의 상면인 유지면과 평행하게 화살표 43a 및 43b로 나타낸 방향으로 이동시키는 척 테이블 기구 이동 수단(76)을 구비하고 있다. 척 테이블 기구 이동 수단(76)은, 한 쌍의 안내 레일(43) 사이에 설치되어 안내 레일(43)과 평행하게 연장되는 수나사 로드(761)와, 이 수나사 로드(761)를 회전 구동하는 서보 모터(762)를 구비하고 있다. 수나사 로드(761)는, 상기 이동 베이스(71)에 설치된 나사 구멍(711)과 나사 결합되어, 그 선단부가 한 쌍의 안내 레일(43, 43)을 연결하여 부착된 베어링 부재(763)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 서보 모터(762)는, 그 구동축이 수나사 로드(761)의 기단과 전동 연결되어 있다. 따라서, 서보 모터(762)가 정회전하면 이동 베이스(71), 즉 척 테이블 기구(7)가 화살표 43a로 나타낸 방향으로 이동하고, 서보 모터(762)가 역회전하면 이동 베이스(71), 즉 척 테이블 기구(7)가 화살표 43b로 나타낸 방향으로 이동된다. 화살표 43a 및 43b로 나타낸 방향으로 이동되는 척 테이블 기구(7)는, 도 5에 있어서의 피가공물 반입·반출 영역(44)과 연삭 영역(45)에 선택적으로 위치된다.
도 5에 기초하여 설명을 계속하면, 도시된 실시형태에 있어서의 연삭 장치(4)는, 장치 하우징(40)의 주부(41)에 있어서의 앞쪽 절반부 상에는, 제1 카세트(11)와, 제2 카세트(12)와, 피가공물 임시 거치 수단(13)과, 세정 수단(14)과, 피가공물 반송 수단(15)과, 피가공물 반입 수단(16) 및 피가공물 반출 수단(17)이 설치되어 있다. 제1 카세트(11)는 연삭 가공 전의 피가공물을 수납하고, 장치 하우징(40)의 주부(41)에 있어서의 카세트 반입 영역에 배치된다. 또한, 제1 카세트(11)에는 전술한 서브스트레이트(3)의 표면에 수지층(321)을 통해 실리콘(Si) 기판(21)의 표면이 접합된 반도체 웨이퍼(2)가 수용된다. 제2 카세트(12)는 장치 하우징(40)의 주부(41)에 있어서의 카세트 반출 영역에 배치되어, 연삭 가공 후의 반도체 웨이퍼(2)를 수납한다. 피가공물 임시 거치 수단(13)은 제1 카세트(11)와 피가공물 반입·반출 영역(44) 사이에 설치되어, 연삭 가공 전의 반도체 웨이퍼(2)를 임시 거치한다. 세정 수단(14)은 피가공물 반입·반출 영역(44)과 제2 카세트(12) 사이에 설치되어, 연삭 가공 후의 반도체 웨이퍼(2)를 세정한다. 피가공물 반송 수단(15)은 제1 카세트(11)와 제2 카세트(12) 사이에 설치되어, 제1 카세트(11) 내에 수납된 반도체 웨이퍼(2)를 피가공물 임시 거치 수단(13)에 반출하고, 세정 수단(14)에서 세정된 반도체 웨이퍼(2)를 제2 카세트(12)에 반송한다.
상기 피가공물 반입 수단(16)은 피가공물 임시 거치 수단(13)과 피가공물 반입·반출 영역(44) 사이에 설치되어, 피가공물 임시 거치 수단(13) 상에 배치된 연삭 가공 전의 반도체 웨이퍼(2)를 피가공물 반입·반출 영역(44)에 위치된 척 테이블 기구(7)의 척 테이블(73) 상에 반송한다. 피가공물 반출 수단(17)은, 피가공물 반입·반출 영역(44)과 세정 수단(14) 사이에 설치되어, 피가공물 반입·반출 영역(44)에 위치된 척 테이블(73) 상에 배치되어 있는 연삭 가공 후의 반도체 웨이퍼(2)를 세정 수단(14)에 반송한다.
또한, 연삭 가공 전의 반도체 웨이퍼(2)를 소정수 수용한 제1 카세트(11)는, 장치 하우징(40)의 주부(41)에 있어서의 소정의 카세트 반입 영역에 배치된다. 그리고, 카세트 반입 영역에 배치된 제1 카세트(11)에 수용되어 있던 연삭 가공 전의 반도체 웨이퍼(2)가 전부 반출되면, 빈 카세트(11) 대신에 연삭 가공 전의 복수개의 반도체 웨이퍼(2)를 소정수 수용한 새로운 카세트(11)가 수동으로 카세트 반입 영역에 배치된다. 한편, 장치 하우징(40)의 주부(41)에 있어서의 소정의 카세트 반출 영역에 배치된 제2 카세트(12)에 연삭 가공 후의 반도체 웨이퍼(2)가 소정수 반입되면, 이러한 제2 카세트(12)가 수동으로 반출되고, 새로운 빈 제2 카세트(12)가 배치된다.
도 5를 참조하여 설명을 계속하면, 도시된 실시형태에 있어서의 연삭 장치(4)는, 상기 피가공물 임시 거치 수단(13) 위에 배치된 연삭 가공 전의 반도체 웨이퍼(2)의 피연삭면 또는 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)에 매설된 구리(Cu) 전극(214)의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 수단(8)을 구비하고 있다. 이 높이 위치 계측 수단(8)은, 서브스트레이트(3)의 표면에 수지층(321)을 통해 접합된 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 서브스트레이트(3)의 표면(3a)으로부터의 높이, 또는 실리콘(Si) 기판(21)에 매설된 구리(Cu) 전극(214)에 있어서의 이면(피연삭면)측 단부면의 높이 위치를 계측한다. 이러한 높이 위치 계측 장치로서는, 예컨대 레이저테크 가부시키가이샤가 제조 판매하는 TSV300-IR을 이용할 수 있다.
도시된 실시형태에 있어서의 연삭 장치(4)는, 도 9에 도시된 제어 수단(9)을 구비하고 있다. 제어 수단(9)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(91)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(92)와, 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)와, 입력 인터페이스(94) 및 출력 인터페이스(95)를 구비하고 있다. 이와 같이 구성된 제어 수단(9)의 입력 인터페이스(94)에는, 높이 위치 계측 수단(8) 등으로부터 검출 신호가 입력된다. 또한, 출력 인터페이스(95)로부터는 상기 회전 스핀들(522)을 회전 구동하기 위한 전동 모터(523), 연삭 이송 수단(6)의 펄스 모터(64), 척 테이블(73)을 지지하는 상하 위치 조절 수단(725 및 726), 척 테이블(73)을 회전 구동하기 위한 서보 모터(74), 척 테이블 기구 이동 수단(76)의 서보 모터(762), 높이 위치 계측 수단(8), 피가공물 임시 거치 수단(13), 스피너 세정 수단(14), 피가공물 반송 수단(15), 피가공물 반입 수단(16), 피가공물 반출 수단(17) 등에 제어 신호를 출력한다.
도시된 실시형태에 있어서의 연삭 장치(4)는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다.
전술한 연삭 장치(4)에 의해 상기 서브스트레이트(3)의 표면에 수지층(321)을 통해 접합된 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)을 연삭하기 위해서는, 연삭 가공 전의 서브스트레이트(3)의 표면에 접합된 반도체 웨이퍼(2)가 수용된 카세트(11)를 소정의 카세트 배치부에 배치한다. 또한, 카세트(11)에 수용된 서브스트레이트(3)의 표면에 수지층(321)을 통해 접합된 반도체 웨이퍼(2)는, 상기 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 실리콘(Si) 기판(21)의 상면인 이면(21b)이 오목한 형상으로 패어 중앙부가 낮고 외주를 향해 높아지고 있는 것으로서 설명한다.
전술한 바와 같이 연삭 가공 전의 서브스트레이트(3)의 표면에 접합된 반도체 웨이퍼(2)가 수용된 카세트(11)를 소정의 카세트 배치부에 배치하고, 연삭 개시 스위치(도시하지 않음)가 투입되면, 제어 수단(9)은 피가공물 반송 수단(15)을 작동시켜 카세트(11)에 수용되어 있는 연삭 전의 서브스트레이트(3)의 표면에 접합된 반도체 웨이퍼(2)를 피가공물 임시 거치 수단(13)에 반송한다. 그리고, 제어 수단(9)은 피가공물 임시 거치 수단(13)을 작동시켜 반송된 연삭 전의 서브스트레이트(3)의 표면에 접합된 반도체 웨이퍼(2)의 중심 맞춤을 행한다. 다음에, 제어 수단(9)은, 서브스트레이트(3)의 표면에 수지층(321)을 통해 접합된 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 서브스트레이트(3)로부터의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 공정을 실시한다. 즉, 제어 수단(9)은 높이 위치 계측 수단(8)을 작동시켜 도 10에 있어서 실선으로 나타낸 바와 같이 검출부(81)를 서브스트레이트(3)의 표면에 접합된 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 외주 가장자리부에 위치시킨다. 이와 같이 하여 실리콘(Si) 기판(21)의 외주 가장자리부에 위치된 높이 위치 계측 수단(8)의 검출부(81)는, 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 외주 가장자리부의 높이(H1)를 검출하고, 높이 위치 신호를 제어 수단(9)에 보낸다. 다음에, 제어 수단(9)은 검출부(81)를 도 10에 있어서 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 중심에 위치시킨다. 이와 같이 하여 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 중심에 위치된 검출부(81)는, 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 중심의 높이(H2)를 검출하고, 높이 위치 신호를 제어 수단(9)에 보낸다. 제어 수단(9)은, 높이 위치 계측 수단(8)으로부터 보내진 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 외주 가장자리부의 높이(H1) 데이터와 중심의 높이(H2) 데이터를 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)에 기억시킨다. 그리고, 제어 수단(9)은, 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 외주 가장자리부의 높이(H1)로부터 중심의 높이(H2)를 감산하여 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 오목 형상의 높이 차(h)를 구한다(h=H1-H2). 이와 같이 하여 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 오목 형상의 높이 차(h)를 구하였다면, 제어 수단(9)은 실리콘(Si) 기판(21)의 반경(R)과 높이 차(h)로부터 기울기(h/R)를 구하고, 이 기울기(h/R)를 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)에 기억시킨다. 또한, 도 11에는 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 외주 가장자리부의 높이(H1)와 중심의 높이(H2) 및 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 외주로부터 중심에 이르는 기울기(h/R)가 도시되어 있다. 도 11에 도시된 실시형태에 있어서는, 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 외주 가장자리부의 서브스트레이트(3)로부터의 높이(H1)가 610 ㎛, 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 중심의 서브스트레이트(3)로부터의 높이(H2)가 607 ㎛이고, 높이 차(h)가 3 ㎛가 된다. 따라서, 실리콘(Si) 기판(21)의 반경(R)을 100 ㎜로 하면, 기울기(h/R=0.003/100)는 0.00003이 된다.
전술한 바와 같이 서브스트레이트(3)의 표면에 접합된 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 공정을 실시하였다면, 제어 수단(9)은 피가공물 반송 수단(15)을 작동시켜 높이 위치 계측 공정이 실시된 반도체 웨이퍼(2)를 흡인 유지하여, 상기 반입·반출 영역(44)에 위치된 척 테이블(73) 상에 반송한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(2)에 접합된 서브스트레이트(3)측이 척 테이블(73) 상에 배치되어, 피연삭면인 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)이 상측이 된다. 이와 같이 하여, 반입·반출 영역(44)에 위치된 척 테이블(73) 상에 배치된 연삭 전의 반도체 웨이퍼(2)는, 도시하지 않은 흡인 수단이 작동함으로써 도 12에 도시된 바와 같이 척 테이블(73) 상에 서브스트레이트(3)를 통해 흡인 유지된다(웨이퍼 유지 공정). 이와 같이 하여 척 테이블(73) 상에 서브스트레이트(3)를 통해 흡인 유지된 연삭 가공 전의 반도체 웨이퍼(2)는, 도시된 실시형태에 있어서는 원추 형상을 이루고 있다. 즉, 척 테이블(73)의 유지면(732a)의 기울기(H/R)가 0.0002이고, 서브스트레이트(3)의 표면에 접합된 반도체 웨이퍼(2)는, 전술한 바와 같이 기울기(h/R)가 0.00003이기 때문에, 척 테이블(73)의 유지면(732a) 상에 서브스트레이트(3)를 통해 흡인 유지된 연삭 전의 반도체 웨이퍼(2)의 상면인 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)은, 도 12에 도시된 바와 같이 원추 형상을 이루고 있다.
척 테이블(73) 상에 연삭 가공 전의 반도체 웨이퍼(2)를 흡인 유지하였다면, 제어 수단(9)은 척 테이블 기구 이동 수단(76)을 작동시켜 척 테이블 기구(7)를 화살표 43a로 나타낸 방향으로 이동시켜 연삭 영역(45)에 위치시킨다. 다음에, 제어 수단(9)은 척 테이블(73)의 유지면에 유지된 반도체 웨이퍼(2)의 피가공면인 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)과 연삭휠(525)의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 공정을 실시한다. 이 대면 상태 조정 공정은, 상기 척 테이블(73)의 유지면(732a)의 상기 기울기(H/R)와 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 외주로부터 중심에 이르는 기울기(h/R)에 기초하여 상기 척 테이블(73)의 유지면과 연삭휠(525)의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 수단으로서 기능하는 상하 위치 조절 수단(725 및 726)을 포함하는 지지 수단(723)을 작동시킴으로써 실시한다. 척 테이블(73)의 유지면(732a)과 연삭휠(525)을 구성하는 연삭 지석(527)의 하면인 연삭면은 기본적으로 평행하게 되도록 위치되어 있기 때문에, 척 테이블(73)의 유지면(732a)의 기울기(H/R)와 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 있어서의 외주로부터 중심에 이르는 기울기(h/R)의 차분을 보정하도록 대면 상태 조정 수단으로서 기능하는 상하 위치 조절 수단(725 및 726)을 조정함으로써, 도 13에 도시된 바와 같이 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)과 연삭 지석(527)의 하면인 연삭면을 평행하게 위치시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 대면 상태 조정 공정을 실시하였다면, 제어 수단(9)은 반도체 웨이퍼(2)를 유지한 척 테이블(73)을 도 13에 있어서 화살표 73a로 나타낸 방향으로 예컨대 300 rpm 정도로 회전시키고, 상기 서보 모터(523)를 구동하여 회전 스핀들(522)을 회전시켜 연삭휠(525)을 화살표 525a로 나타낸 방향으로 예컨대 6000 rpm의 회전 속도로 회전시키며, 상기 연삭 이송 수단(6)의 펄스 모터(64)를 정회전 구동하여 연삭 유닛(5)을 하강, 즉 전진시킨다. 이 때, 척 테이블(73)의 중심, 즉 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 중심을 연삭휠(525)의 복수의 연삭 지석(527)이 통과하는 위치에 위치시킨다. 그리고, 연삭 이송 수단(6)의 펄스 모터(64)를 정회전 구동하여 연삭 유닛(5)을 하강, 즉 전진시키고, 연삭휠(525)의 복수의 연삭 지석(527)을 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)에 소정의 하중으로 누른다. 이 결과, 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)(피연삭면)이 균일하게 연삭되고, 반도체 웨이퍼(2)는 균일한 두께로 연삭된다(이면 연삭 공정). 따라서, 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 실리콘(Si) 기판(21)에 매설된 구리(Cu) 전극(214)의 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)측 선단으로부터 예컨대 3 ㎛ 정도 못미치는 위치에서 연삭을 종료함으로써, 모든 구리(Cu) 전극(214)이 노출되는 일은 없다.
상기한 바와 같이 하여 연삭 공정을 실시하였다면, 제어 수단(9)은 연삭 이송 수단(6)의 펄스 모터(64)를 역회전 구동하여 스핀들 유닛(52)을 소정 위치까지 상승시키고, 서보 모터(523)의 회전을 정지시켜 연삭휠(525)의 회전을 정지시키며, 척 테이블(73)의 회전을 더 정지시킨다.
다음에, 제어 수단(9)은 도 6에 도시된 척 테이블 기구 이동 수단(76)을 작동시켜 척 테이블(73)을 화살표 43b로 나타낸 방향으로 이동시켜 피가공물 반입·반출 영역(44)(도 5 참조)에 위치시킨다. 이와 같이 하여 척 테이블(73)을 피가공물 반입·반출 영역(44)에 위치시켰다면, 제어 수단(9)은 척 테이블(73)에 의한 반도체 웨이퍼(2)의 흡인 유지를 해제하고, 피가공물 반출 수단(17)을 작동시켜 연삭 가공이 실시된 반도체 웨이퍼(2)를 척 테이블(73)로부터 반출하여 스피너 세정 수단(14)에 반송한다.
전술한 바와 같이 피가공물 반입·반출 영역(44)에 위치된 척 테이블(73) 상으로부터 반출되어 스피너 세정 수단(14)에 반송된 반도체 웨이퍼(2)는, 여기서 세정된 후에 피가공물 반송 수단(15)에 의해 제2 카세트(12)의 소정 위치에 수납된다.
다음에, 높이 위치 계측 공정의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 이 높이 위치 계측 공정은, 도 14에 도시된 바와 같이 서브스트레이트(3)의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 실리콘(Si) 기판(21)에 매설된 구리(Cu) 전극(214)에 있어서의 이면측 단부면의 서브스트레이트(3)로부터의 높이 위치를 계측한다. 이 때, 실리콘(Si) 기판(21)의 외주 가장자리부에 매설된 구리(Cu) 전극(214)의 높이 위치와 중심부에 매설된 구리(Cu) 전극(214)의 높이 위치를 구하고, 양 높이 위치에 기초하여 기울기를 구하여도 좋지만, 실리콘(Si) 기판(21)의 외주 가장자리로부터 중심부까지의 사이에 매설된 복수의 구리(Cu) 전극(214)의 높이 위치를 구하고, 이 높이 위치를 연결하는 선이 어느 쪽 구리(Cu) 전극(214)도 돌출시키지 않는 기울기를 구하여도 좋다. 이와 같이, 실리콘(Si) 기판(21)에 매설된 구리(Cu) 전극(214)에 있어서의 이면측 단부면의 서브스트레이트(3)로부터의 높이 위치를 계측함으로써, 구리(Cu) 전극(214)의 높이의 편차가 있고, 실리콘(Si) 기판(21)의 이면(21b)과의 거리에 편차가 있어도, 상기 이면 연삭 공정에 있어서 구리(Cu) 전극(214)이 연삭되어 노출되는 일은 없다.
또한, 전술한 바와 같이 이면 연삭 공정이 실시된 반도체 웨이퍼(2)는, 실리콘에 대하여 에칭 레이트가 높고 Si02에 대하여 에칭 레이트가 매우 낮은 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드(TMAH)를 에칭액으로서 사용하여 실리콘(Si) 기판(21)의 이면을 에칭함으로써, Si02로 피복된 구리(Cu) 전극(214)을 이면으로부터 예컨대 10 ㎛ 정도 돌출시킨다. 그리고, 실리콘(Si) 기판(21)의 이면 전면에 SiO2의 절연막을 형성한 후, 폴리싱함으로써 절연막으로부터 구리(Cu) 전극(214)을 노출시키고, 노출된 구리(Cu) 전극(214)의 단부면에 범프가 압착된다.
2 : 반도체 웨이퍼
21 : 실리콘(Si) 기판
212 : 디바이스
213 : 본딩 패드
214 : 구리(Cu) 전극
215 : 이산화규소(Si02)막
3 : 서브스트레이트
30 : 보호막 피복 장치
4 : 연삭 장치
5 : 연삭 유닛
52 : 스핀들 유닛
522 : 회전 스핀들
525 : 연삭휠
527 : 연삭 지석
6 : 연삭 이송 수단
7 : 척 테이블 기구
72 : 척 테이블 지지 기구
725, 726 : 상하 위치 조절 수단
73 : 척 테이블
731 : 척 테이블 본체
732 : 흡착 유지척
732a : 유지면
76 : 척 테이블 기구 이동 수단
8 : 높이 위치 계측 수단
9 : 제어 수단
11 : 제1 카세트
12 : 제2 카세트
13 : 피가공물 임시 거치 수단
14 : 스피너 세정 수단
15 : 피가공물 반송 수단
16 : 피가공물 반입 수단
17 : 피가공물 반출 수단

Claims (2)

  1. 기판의 표면에 형성된 복수의 디바이스에 각각 설치된 본딩 패드와 접속된 전극이 상기 기판에 매설되어 있는 웨이퍼를 정해진 두께로 형성하는 웨이퍼 가공 방법으로서,
    상기 기판의 표면을 보호하기 위한 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 적하하여 회전시킴으로써 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 피복하는 액상 수지 피복 공정과,
    상기 기판의 표면을 액상 수지가 피복된 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 통해 접합시키는 서브스트레이트 접합 공정과,
    상기 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 상기 기판의 이면에 있어서의 상기 서브스트레이트로부터의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 공정과,
    연삭 장치의 척 테이블에 상기 기판의 표면에 접합된 상기 서브스트레이트측을 배치하고, 상기 기판의 이면을 노출시켜 상기 척 테이블 상에 유지하는 웨이퍼 유지 공정과,
    상기 척 테이블을 회전시켜 상기 척 테이블에 유지된 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면에 연삭휠을 회전시키면서 상기 연삭휠의 연삭면을 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면에 접촉시켜 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면을 연삭하는 이면 연삭 공정을 포함하며,
    상기 이면 연삭 공정을 실시하기 전에, 상기 높이 위치 계측 공정에 의해 계측된, 상기 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 상기 기판의 이면에 있어서의 상기 서브스트레이트로부터의 높이 위치에 기초하여 상기 기판의 이면에 있어서의 외주측으로부터 중심측에 이르는 기울기를 구하고, 이 기울기에 대응하여 상기 척 테이블의 유지면과 상기 연삭휠의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 공정을 실시하고,
    상기 이면 연삭 공정은, 상기 매설된 모든 전극이 노출되지 않는 높이 위치에서 연삭을 종료하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공 방법.
  2. 기판의 표면에 형성된 복수의 디바이스에 각각 설치된 본딩 패드와 접속된 전극이 상기 기판에 매설되어 있는 웨이퍼를 정해진 두께로 형성하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    상기 기판의 표면을 보호하기 위한 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 적하하여 회전시킴으로써 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 피복하는 액상 수지 피복 공정과,
    상기 기판의 표면을 액상 수지가 피복된 상기 서브스트레이트의 표면에 액상 수지를 통해 접합시키는 서브스트레이트 접합 공정과,
    상기 서브스트레이트의 표면이 액상 수지를 통해 접합된 상기 기판에 매설된 상기 전극에 있어서의 이면측 단부면의 상기 서브스트레이트로부터의 높이 위치를 계측하는 높이 위치 계측 공정과,
    연삭 장치의 척 테이블에 상기 기판의 표면에 접합된 상기 서브스트레이트측을 배치하고, 상기 기판의 이면을 노출시켜 상기 척 테이블 상에 유지하는 웨이퍼 유지 공정과,
    상기 척 테이블을 회전시켜 상기 척 테이블에 유지된 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면에 연삭휠을 회전시키면서 상기 연삭휠의 연삭면을 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면에 접촉시켜 상기 웨이퍼의 상기 기판의 이면을 연삭하는 이면 연삭 공정을 포함하며,
    상기 이면 연삭 공정을 실시하기 전에, 상기 높이 위치 계측 공정에 의해 계측된, 상기 전극에 있어서의 이면측 단부면의 상기 서브스트레이트로부터의 높이 위치에 기초하여 전극의 이면측 단부면에 있어서의 외주측으로부터 중심측에 이르는 기울기를 구하고, 이 기울기에 대응하여 상기 척 테이블의 유지면과 상기 연삭휠의 연삭면의 대면 상태를 조정하는 대면 상태 조정 공정을 실시하고,
    상기 이면 연삭 공정은, 상기 매설된 모든 전극이 노출되지 않는 높이 위치에서 연삭을 종료하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공 방법.
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