KR102017346B1 - 연삭 장치 및 연삭 방법 - Google Patents

Abstract

분할 기점이 형성된 피가공물을 연삭하여 복수의 칩으로 분할하는 데 있어서, 칩의 외주에 깨짐을 발생시킬 우려를 저감시킬 수 있는 연삭 장치 및 연삭 방법을 제공한다.
웨이퍼(1)의 이면(1b)을 마무리 두께에 이르지 않는 두께까지 조연삭하고(연삭 단계), 유지 테이블(20)에의 웨이퍼(1)의 흡인 유지를 해제하고(흡인 해제 단계) 나서, 익스팬드 테이프(4)를 확장시켜 웨이퍼(1)를 분할 기점이 형성된 분할 예정 라인(3)을 따라 칩(9)으로 분할하며 칩(9) 사이에 간격(9a)을 형성한다(간격 형성 단계). 이어서 칩(9)으로 분할된 상태의 웨이퍼(1)를 유지 테이블(20)에 재차 흡인 유지하고(재유지 단계), 웨이퍼(1)를 마무리 두께까지 연삭한다(마무리 연삭 단계). 분할된 칩(9)을 흡인 유지하여 마무리 연삭하기 때문에, 인접하는 칩(9)의 접촉을 방지하며, 외주에 깨짐을 발생시키지 않는다.

Description

연삭 장치 및 연삭 방법{GRINDING APPARATUS AND GRINDING METHOD}

본 발명은 분할 기점으로부터 복수의 칩으로 분할되는 반도체 웨이퍼 등의 박판형의 피가공물을 연삭하기 위한 연삭 장치 및 연삭 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 전자 회로를 갖는 다수의 디바이스가 표면에 형성된 반도체 웨이퍼를, 각 디바이스의 형성 영역을 구획하는 격자형의 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써, 디바이스를 갖는 다수의 반도체 칩으로 개편화하고 있다. 이와 같이 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 다수의 칩으로 분할할 때에는, 피가공물의 디바이스가 형성되어 있지 않은 이면측을 연삭하여 피가공물을 박화하여, 정해진 두께의 칩을 얻도록 하고 있다.

이와 같이 본래의 피가공물보다 얇은 칩을 다수 얻기 위해서는, 이면 연삭 후에 분할한다고 하는 공정이 일반적이지만, 최근에는, 먼저 피가공물에 대하여 분할 기점을 형성하는 처리를 실시하고 나서 이면 연삭함으로써 분할한다고 하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1 등 참조). 구체적으로는, 피가공물의 내부에 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 분할 예정 라인을 따라 조사하여 개질층을 형성한 후, 이면측을 연삭함으로써 개질층을 기점으로 분할하는 방법이나, 피가공물의 표면측에 정해진 두께에 도달하는 홈을 분할 예정 라인을 따라 형성하고 나서 이면측을 홈에 도달할 때까지 연삭함으로써 분할하는 방법을 들 수 있다.

특허문헌 1: 국제 공개 WO 2003/077295호 공보

상기 레이저 빔 조사에 의한 개질층을 피가공물의 내부에 형성하고 나서 이면 연삭하는 방법에서는, 분할되는 칩 사이에 간격이 형성되지 않기 때문에, 피가공물이 칩으로 분할된 상태에서, 더욱 정해진 두께까지 이면 연삭이 행해지면, 인접하는 칩끼리 접촉하여, 칩의 외주에 깨짐 등의 손상이 생기는 경우가 있다. 또한, 피가공물의 표면측에 홈을 형성하고 나서 이면 연삭하는 방법에서는, 얻어지는 칩의 개수를 늘리기 위해, 홈 폭을 예컨대 수십 ㎛로 작게 하면, 칩 사이의 간격이 좁아져, 칩이 깨진다고 하는 동일한 문제가 생긴다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 연삭에 의해 분할 기점으로부터 복수의 칩으로 분할되는 반도체 웨이퍼 등의 박판형의 피가공물을 연삭하는 데 있어서, 분할된 칩의 외주에 깨짐을 발생시킬 우려를 저감시킬 수 있는 연삭 장치 및 연삭 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 연삭 장치는, 피가공물과, 상기 피가공물에 점착된 익스팬드성을 갖는 테이프와, 상기 테이프의 외주가 점착되는 환형 프레임을 포함하는 피가공물 유닛의 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 장치로서, 상기 피가공물 유닛의 상기 피가공물을 상기 테이프를 통해 회전 가능하게 유지하는 유지면을 갖는 유지 테이블과, 상기 유지면에 흡인력을 작용시키는 부압 생성 수단과, 상기 유지 테이블의 외주에서 상기 환형 프레임이 배치되는 환형 프레임 배치면을 가지고 상기 환형 프레임을 고정하며 상기 유지 테이블과 함께 회전하는 환형 프레임 고정 수단과, 상기 유지 테이블에서 유지된 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 지석을 갖는 연삭 수단과, 상기 연삭 수단을 상기 유지 테이블에서 유지된 상기 피가공물에 대하여 상대적으로 근접 이격 이동시키는 연삭 이송 수단과, 상기 환형 프레임 고정 수단과 상기 유지 테이블을 상대 이동시켜 상기 환형 프레임 배치면에 대하여 상기 유지면을 돌출시키는 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다(청구항 1).

또한, 본 발명의 연삭 방법은, 청구항 1에 기재된 연삭 장치로 상기 피가공물 유닛을 연삭하는 연삭 방법으로서, 교차하는 복수의 분할 예정 라인을 갖는 피가공물의 상기 분할 예정 라인을 따라 피가공물의 표면측으로부터 적어도 마무리 두께에 이르는 분할 기점을 형성하는 분할 기점 형성 단계와, 상기 분할 기점 형성 단계를 실시한 후, 피가공물의 표면에 익스팬드성을 갖는 테이프를 점착하며 상기 테이프의 외주를 환형 프레임에 점착하여 피가공물 유닛을 형성하는 피가공물 유닛 형성 단계와, 상기 피가공물 유닛 형성 단계를 실시한 후, 상기 유지 테이블에 상기 피가공물 유닛의 상기 피가공물을 배치하며 상기 환형 프레임 고정 수단의 상기 환형 프레임 배치면에 상기 환형 프레임을 배치하는 배치 단계와, 상기 부압 생성 수단을 작동시켜 상기 피가공물 유닛이 배치된 상기 유지 테이블의 상기 유지면에 흡인력을 작용시켜, 상기 테이프를 통해 상기 피가공물을 상기 유지 테이블에서 흡인 유지하며, 상기 환형 프레임 고정 수단으로 상기 환형 프레임을 고정하는 유지 단계와, 상기 유지 단계를 실시한 후, 상기 유지 테이블과 상기 환형 프레임 고정 수단을 회전시키면서 상기 연삭 이송 수단으로 상기 연삭 수단을 연삭 이송하여 상기 피가공물을 상기 마무리 두께에 이르지 않는 정해진 두께로 연삭하는 연삭 단계와, 상기 연삭 단계를 실시한 후, 상기 부압 생성 수단을 정지시켜 상기 유지 테이블의 흡인 유지를 해제시키는 흡인 해제 단계와, 상기 흡인 해제 단계를 실시한 후, 상기 이동 수단으로 상기 유지 테이블의 상기 유지면을 상기 환형 프레임 고정 수단의 상기 환형 프레임 배치면에 대하여 돌출시킴으로써, 상기 피가공물을 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하여 형성된 복수의 칩 사이에 간격을 형성하는 간격 형성 단계와, 상기 간격 형성 단계를 실시한 후, 상기 부압 생성 수단을 작동시켜 상기 피가공물을 상기 테이프를 통해 상기 유지 테이블에서 흡인 유지하는 재유지 단계와, 상기 재유지 단계를 실시한 후, 상기 피가공물을 상기 마무리 두께까지 연삭하는 마무리 연삭 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 피가공물을 유지 테이블에 흡인 유지한 상태로 연삭 단계를 행하고, 이어서, 유지 테이블에의 피가공물의 흡인 유지를 해제하는 흡인 해제 단계를 행하고 나서 간격 형성 단계를 행하면, 피가공물 유닛의 테이프가 확장되어, 분할된 칩 사이에는 칩을 이격시키는 간격이 형성된다. 피가공물은, 연삭 단계가 종료한 시점에서, 또는, 연삭 후의 간격 형성 단계를 실시함으로써, 칩으로 분할된다. 연삭 단계에 있어서 칩을 분할하는 경우는, 칩으로 분할 직후에 연삭을 정지시켜 칩끼리의 접촉을 회피하도록 한다. 이어서, 칩으로 분할된 상태의 피가공물을 유지 테이블에 재차 흡인 유지하는 재유지 단계를 행하고 나서, 피가공물을 최종적으로 마무리 두께까지 연삭하는 마무리 연삭 단계를 행하여, 마무리 두께의 칩을 얻는다. 연삭 단계에서는 피가공물을 마무리 두께에 이르지 않는 정해진 두께로 연삭하고, 또한, 마무리 연삭 단계에서는 칩 사이의 간격이 형성된 상태에서 연삭한다. 그 결과, 연삭에 의해 칩끼리 접촉하여 칩의 외주에 깨짐을 발생시켜 버릴 우려를 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 분할 기점이 형성된 피가공물을 연삭하여 복수의 칩으로 분할하는 데 있어서, 칩의 외주에 깨짐을 발생시킬 우려를 저감시킬 수 있는 연삭 장치 및 연삭 방법이 제공된다고 하는 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼(피가공물)의 사시도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 피가공물 유닛 형성 단계를 거친 후의 상태로서, 웨이퍼가 점착된 테이프의 외주에 환형 프레임을 점착하여 이루어지는 웨이퍼 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 연삭 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 일 실시형태의 연삭 장치가 구비하는 유지 테이블을 나타내는 사시도이다.
도 5는 동유지 테이블과 함께 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 배치 단계를 나타내는 측단면도이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 분할 기점 형성 단계를 나타내는 측면도이다.
도 7은 분할 기점 형성 단계에서 웨이퍼 내에 형성되는 개질층을 나타내는 단면도이다.
도 8은 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 유지 단계 후의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 연삭 단계를 나타내는 측면도이다.
도 10은 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 흡인 해제 단계를 나타내는 측면도이다.
도 11은 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 간격 형성 단계를 나타내는 측면도이다.
도 12는 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 마무리 연삭 단계를 나타내는 측면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 설명한다.

(1) 웨이퍼

도 1은 일 실시형태의 피가공물인 반도체 웨이퍼 등의 웨이퍼(1)를 나타내고 있다. 웨이퍼(1)는, 두께가 예컨대 700 ㎛ 정도의 원판형으로 형성되어 있다. 웨이퍼(1)의 표면(1a)에는, 복수의 디바이스(2)가 형성되어 있다. 이들 디바이스(2)는, 표면(1a)에 격자형으로 설정된 복수의 교차하는 분할 예정 라인(3)으로 구획된 복수의 직사각형 영역에, LSI 등의 전자 회로를 마련함으로써 형성되어 있다.

웨이퍼(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 유닛(피가공물 유닛)(6)으로 되어, 도 3에 나타내는 일 실시형태에 따른 연삭 장치(10)에 공급되고, 이면이 연삭되어 박화된다. 웨이퍼 유닛(6)은, 웨이퍼(1)와, 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 점착된 익스팬드 테이프(4)와, 익스팬드 테이프(4)의 외주가 점착되는 금속제의 환형 프레임(5)을 포함한다. 웨이퍼 유닛(6)은, 후술하는 일 실시형태에 따른 연삭 방법의 피가공물 유닛 형성 단계에서 형성된다. 이하, 동연삭 방법을 적합하게 실시하는 도 3의 연삭 장치(10)에 대해서 먼저 설명한다.

(2) 연삭 장치

연삭 장치(10)는, 상면이 수평인 직육면체형의 베이스(11)를 구비한다. 도 3에서는, 베이스(11)의 길이 방향, 폭 방향 및 수직 방향을, 각각 Y 방향, X 방향 및 Z 방향(수직 방향)으로 나타내고 있다. 베이스(11)의 Y 방향 일단부에는 지지 벽부(12)가 세워져 설치되어 있다. 베이스(11) 상에는, Y 방향의 지지 벽부(12)측에 웨이퍼(1)를 연삭 가공하는 가공 에리어(11A)가 마련되고, 지지 벽부(12)와는 반대측에는, 가공 에리어(11A)에 연삭 전의 웨이퍼(1)를 반입하고, 또한, 연삭 후의 웨이퍼(1)를 반출하는 반입반출 에리어(11B)가 마련되어 있다.

가공 에리어(11A)에는, 회전축이 Z 방향과 평행하며 상면이 수평으로 된 원판형의 턴 테이블(13)이 회전 가능하게 마련되어 있다. 턴 테이블(13)은, 도시하지 않는 회전 구동 기구에 의해 화살표(R) 방향으로 회전된다. 턴 테이블(13) 상의 외주부에는, Z 방향을 회전축으로 하여 회전하는 복수(이 경우는 3개)의 유지 수단(14)이 둘레 방향에 등간격을 두고 배치되어 있다.

유지 수단(14)은, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)를 유지하는 유지 테이블(20)과, 유지 테이블(20)의 주위에 배치되고, 환형 프레임(5)을 유지하는 환형 프레임 고정 수단(21)과, 유지 테이블(20) 상에 부압을 발생시키는 부압 생성 수단(22)과, 환형 프레임 고정 수단(21)을 승강시키는 복수의 실린더 장치(이동 수단)(23)를 구비한다.

유지 테이블(20)은, 스테인레스 등의 금속으로 이루어지는 원통형의 프레임(201)의 상면에 다공질체로 이루어지는 원판형의 흡인부(202)가 감합하여 고정된 구성을 갖는다. 흡인부(202)의 상면이, 수평인 유지면(204)에 형성되어 있다. 유지면(204)은, 웨이퍼(1)와 동등한 직경을 가지며, 프레임(201)의 상면과 면 일치되게 형성되어 있다. 유지 테이블(20)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 프레임(201)의 중심으로부터 아래쪽으로 연장되는 회전축(205)을 가지고, 이 회전축(205)을 회전시키는 모터(206)에 의해 회전 구동된다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 프레임(201)의 중심에는 흡인부(202)에 연통하는 흡인 통로(207)가 관통 형성되어 있고, 이 흡인 통로(207)에는, 공기를 흡인하는 진공 펌프 등으로 이루어지는 부압 생성 수단(22)이, 개폐 밸브(221)를 통해 연통되어 있다. 개폐 밸브(221)를 개방한 상태(도 8 참조)에서 부압 생성 수단(22)이 운전되면 흡인부(202) 내가 부압이 되고, 유지면(204)에 배치된 웨이퍼(1)가 유지면(204)에 부압 작용으로 흡인 유지되도록 되어 있다.

또한, 유지 테이블(20)의 유지면(204)은, 회전 중심을 정점으로 하여 경사 각도가 작은 경사의 경사면을 갖는 원추면형으로 형성되어 있고, 웨이퍼(1)는 유지면(204)에 흡인되면, 유지면(204)을 따라 원추면형으로 약간 변형된 상태가 되는 것 같은 형태여도 좋다. 그 경우, 웨이퍼(1)의 연삭 시에는, 후술하는 연삭 휠의 연삭면과 경사면이 평행해지도록, 유지 테이블(20)은 약간 경사져 있도록 구성된다. 유지면(204)을 원추형으로 한 경우의 경사 각도로서는, 「반경/정점 높이」의 비율이, 예컨대 1/1000∼1/10000 정도로 된다.

환형 프레임 고정 수단(21)은, 유지 테이블(20)의 하단부에 형성된 플랜지부(208) 상에, 복수의 실린더 장치(23)를 통해 승강 가능, 또한, 유지 테이블(20)과 동심형으로 배치되어 있다. 복수의 실린더 장치(23)는 둘레 방향에 등간격을 두고 플랜지부(208)에 세워져 설치되어 있고, 피스톤 로드(231)가 위쪽에 대하여 신축한다. 환형 프레임 고정 수단(21)은 피스톤 로드(231)의 상단에 고정되고, 피스톤 로드(231)의 신축에 의해 승강한다. 실린더 장치(23)는, 에어압이나 유압을 이용한 유체압 실린더 장치가 이용된다.

환형 프레임 고정 수단(21)의 상면에는, 환형 프레임(5)이 배치되는 수평인 환형 프레임 배치면(211)이 형성되어 있다. 환형 프레임 배치면(211)에는, 환형 프레임(5)을 자기 부착시켜 유지하는 전자석(212)이 배치되어 있다.

상기 웨이퍼 유닛(6)은, 유지 테이블(20)의 유지면(204)에, 익스팬드 테이프(4)를 통해 웨이퍼(1)가 동심형으로 배치되고, 환형 프레임 고정 수단(21)의 환형 프레임 배치면(211)에 익스팬드 테이프(4)를 통해 환형 프레임(5)이 배치된다. 그리고, 이 상태로부터, 부압 생성 수단(22)이 작동하여 웨이퍼(1)가 유지 테이블(20)의 유지면(204)에 흡착 유지되며, 전자석(212)이 작동하여 환형 프레임(5)이 환형 프레임 고정 수단(21)의 환형 프레임 배치면(211)에 자기 부착하여 유지된다.

또한, 환형 프레임 고정 수단(21)에 이용되는 환형 프레임(5)을 환형 프레임 배치면(211)에 고정하는 수단으로서는, 전자석(212) 이외에 클램프 등의 기계적 협지 수단을 이용하여도 좋다.

각 유지 수단(14)은, 유지 테이블(20)의 플랜지부(208)의 상면이 턴 테이블(13)의 상면과 면 일치되는 상태로 설치된다. 각 유지 수단(14)은, 모터(206)에 의해 유지 테이블(20)과 환형 프레임 고정 수단(21)이 일체로 회전 즉 자전하며, 턴 테이블(13)이 회전하면 공전의 상태가 된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 2개의 유지 수단(14)이 지지 벽부(12)측에서 X 방향으로 배열된 상태에 있어서, 이들 유지 수단(14)의 바로 위에는, 연삭 수단(30)이 각각 배치되어 있다. 각 유지 수단(14)은, 턴 테이블(13)의 회전에 의해, 각 연삭 수단(30)의 아래쪽의 연삭 위치와, 반입반출 에리어(11B)에 가장 접근한 반입반출 위치의 3위치에 각각 위치 부여된다.

연삭 위치는 2개소 있고, 이들 연삭 위치마다 연삭 수단(30)이 배치되어 있다. 이 경우, 턴 테이블(13)에 의한 반송 방향 상류측(도 1에서 깊이측)의 연삭 위치가 조(粗)연삭 위치이며, 하류측의 연삭 위치가 마무리 연삭 위치로 되어 있다.

각 연삭 수단(30)은, 지지 벽부(12)의 전(前)면에, 연삭 이송 수단(40)에 의해 Z 방향으로 승강 가능하게 지지되어 있다. 연삭 이송 수단(40)은, 지지 벽부(12)의 전면에 고정된 Z 방향으로 연장되는 가이드 레일(41)과, 가이드 레일(41)에 미끄럼 이동 가능하게 지지된 승강 슬라이더(42)와, 승강 슬라이더(42)에 나사 결합하여 연결된 볼 나사(43)와, 볼 나사(43)를 정역(正逆) 회전시키는 모터(44)로 구성되어 있다. 이 연삭 이송 수단(40)은, 볼 나사(43)의 회전에 의해 승강 슬라이더(42)를 가이드 레일(41)을 따라 승강시키는 것으로, 연삭 수단(30)은 승강 슬라이더(42)의 승강에 의해, 유지 수단(14)의 유지 테이블(20)에 유지된 웨이퍼(1)에 대하여 근접 이격 이동된다.

연삭 수단(30)은, 축 방향이 Z 방향으로 연장되는 원통형의 하우징(31)과, 하우징(31) 내에 동축적이면서 회전 가능하게 지지된 스핀들(32)(도 9 참조)과, 스핀들(32)을 회전 구동시키는 서보 모터(33)와, 스핀들(32)의 하단에 원판형의 마운트(34)를 통해 동축적이면서 착탈 가능하게 고정되며, 유지 수단(14)에 유지된 웨이퍼(1)에 대면하는 연삭 휠(35)로 구성되어 있다. 하우징(31)은 홀더(39)를 통해 승강 슬라이더(42)에 고정되어 있고, 연삭 수단(30)은 승강 슬라이더(42)와 함께 승강한다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 연삭 휠(35)의 하면 외주에는, 복수의 연삭 지석(36)이 등간격을 두고 배열되어 고착되어 있다. 연삭 지석(36)은 웨이퍼(1)의 재질에 따라 선택되고, 예컨대 비트리파이드 등의 결합재 내에 다이아몬드 지립을 혼합하여 성형한 것 등이 이용된다.

조연삭 위치의 위쪽에 배치된 연삭 수단(30)(이하, 조연삭 수단(30A))의 마운트(34)에는, 조연삭용의 연삭 지석(예컨대, #320∼#400의 지립을 포함하는 지석)이 고착된 연삭 휠(35)이 부착된다. 또한, 마무리 연삭 위치의 상방에 배치된 연삭 수단(30)(이하, 마무리 연삭 수단(30B))의 마운트(34)에는, 마무리 연삭용의 연삭 지석(예컨대, #2000 이상의 지립을 포함하는 지석)이 고착된 연삭 휠(35)이 부착된다. 마운트(34) 및 연삭 휠(35)에는, 연삭 부분의 냉각이나 윤활 혹은 연삭 부스러기의 배출을 위한 연삭수를 공급하는 연삭수 공급 기구(도시 생략)가 마련되어 있다.

상기 각 연삭 수단(30A, 30B)은, 연삭 휠(35)이 회전하면서, 연삭 이송 수단(40)에 의해 정해진 속도(예컨대, 0.3 ㎛/초∼0.5 ㎛/초 정도)로 하강하여 연삭 이송됨으로써, 연삭 휠(35)의 연삭 지석(36)이 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 압박하고, 이에 의해 이면(1b)이 연삭된다. 이면 연삭 시, 유지 테이블(20)은 예컨대 연삭 휠(35)과 같은 방향으로 회전하며, 웨이퍼(1)는 자전된다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 연삭 휠(35)에 의한 연삭 외직경은 웨이퍼(1)의 반경보다 크고, 연삭 지석(36)에 의한 연삭 외주연이 유지 테이블(20)의 회전 중심 즉 웨이퍼(1)의 중심을 통과함으로써, 웨이퍼(1)의 이면(1b)의 전체면이 연삭 지석(36)으로 똑같이 연삭된다. 연삭 수단(30A, 30B)에 의한 연삭량은, 도시하지 않는 두께 측정기로 웨이퍼(1)의 두께를 측정함으로써 제어되도록 되어 있다.

웨이퍼(1)는, 최초에 조연삭 위치에서 조연삭 수단(30A)에 의해 조연삭된 후, 턴 테이블(13)이 도 1에 나타내는 R 방향으로 회전함으로써 마무리 연삭 위치에 반송되며, 여기서 마무리 연삭 수단(30B)에 의해 마무리 연삭된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 반입반출 에리어(11B)의 중앙에는 픽업 로보트(50)가 설치되어 있고, 픽업 로보트(50)의 주위에는, 위에서 보아 반시계 방향으로, 공급 카세트(51), 위치 맞춤대(52), 공급 아암(53), 회수 아암(54), 스피너식 세정 장치(55), 회수 카세트(56)가, 각각 배치되어 있다. 카세트(51, 56)에는 웨이퍼 유닛(6)이 상하 방향으로 간격을 둔 적층 상태로 수용된다. 이들 카세트(51, 56)는, 베이스(11) 상의 정해진 위치에 착탈 가능하게 세팅된다.

웨이퍼(1)를 갖는 웨이퍼 유닛(6)은, 처음에 픽업 로보트(50)에 의해 공급 카세트(51) 내로부터 취출되고, 위치 맞춤대(52) 상에 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 위를 향하게 하여 배치되어 일정한 반입 개시 위치에 위치 결정된다. 이어서 웨이퍼 유닛(6)은, 공급 아암(53)에 의해 위치 맞춤대(52)로부터 들어 올려져, 반입반출 위치에서 대기하고 있는 유지 테이블(20) 상에 웨이퍼(1)가 이면(1b)을 위를 향하여 배치된다. 웨이퍼 유닛(6)은 턴 테이블(13)의 R 방향으로의 회전에 의해 조연삭 위치와 마무리 연삭 위치에 이 순서로 반송되고, 이들 연삭 위치에서, 연삭 수단(30)에 의해 전술한 바와 같이 하여 이면(1b)이 연삭된다.

웨이퍼(1)의 마무리 연삭이 종료한 웨이퍼 유닛(6)은, 턴 테이블(13)이 R 방향으로 더 회전함으로써 반입반출 위치에 복귀된다. 반입반출 위치에 복귀된 웨이퍼 유닛(6)은 회수 아암(54)에 의해 들어 올려져, 세정 장치(55)에 옮겨져 웨이퍼(1)가 수세, 건조된다. 그리고, 세정 장치(55)에서 웨이퍼(1)가 세정 처리된 웨이퍼 유닛(6)은, 픽업 로보트(50)에 의해 회수 카세트(56) 내에 수용된다.

이상이, 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 연삭하여 웨이퍼(1)를 박화하는 연삭 장치(10)의 기본적인 구성 및 동작이다. 다음에, 이 연삭 장치(10)를 이용하여 웨이퍼(1)를 연삭하여, 디바이스(2)를 갖는 복수의 칩으로 분할하기까지의 일 실시형태에 따른 연삭 방법을 이하에 설명한다.

(3) 연삭 방법

(3-1) 분할 기점 형성 단계

웨이퍼(1)에 대하여, 분할 예정 라인(3)을 따라 표면(1a)측으로부터 적어도 마무리 두께에 이르는 분할 기점을 형성한다. 본 실시형태에서는, 분할 기점으로서 개질층으로부터 신장되는 크랙을 형성한다. 개질층의 형성은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 이면(1b)측을 노출시켜 웨이퍼(1)를 수평으로 유지하고, 웨이퍼(1)의 상방에 배치한 레이저 조사 수단(60)의 조사부(61)로부터, 웨이퍼(1)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔(L)을, 이면(1b)측으로부터 집광점을 웨이퍼(1)의 내부에 위치 부여한 상태로 분할 예정 라인(3)을 따라 조사한다. 이에 의해 도 7에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 내부에 분할 예정 라인(3)을 따른 개질층(1c)을 형성한다. 이 경우, 레이저 빔(L)의 집광점은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 이면 연삭 후의 마무리 두께(t)보다 이면(1b)측으로 거리(d)(예컨대, 10 ㎛ 정도) 떨어진 위치에 개질층(1c)이 형성되는 위치에 설정한다.

분할 예정 라인(3)을 따른 레이저 빔(L)의 직선적인 주사 및 레이저 빔(L)을 조사하는 분할 예정 라인(3)의 선택은, 레이저 조사 수단(60)과 웨이퍼 유닛(6)을, 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 평행한 상대 이동에 의해 적절하게 행한다. 개질층(1c)은, 웨이퍼(1) 내의 다른 부분보다 강도가 저하된 특성을 가지고, 웨이퍼(1)의 표리면과 평행한 일정한 층 두께로 형성된다. 본 실시형태에서는, 레이저 빔(L)의 출력을 조정함으로써, 도 7에 나타내는 바와 같이 개질층(1c)의 형성과 동시에 개질층(1c)으로부터 표면(1a)에 걸쳐 레이저 빔 조사의 영향에 의해 크랙(1d)이 형성되도록 한다. 이 크랙(1d)이, 본 실시형태에서의 실질적인 분할 기점이 된다.

또한, 본 실시형태와 같이 표면(1a)으로부터 마무리 두께를 넘어 개질층(1c)을 형성하는 형태는 본 발명의 일례이며, 본 발명에서는, 적어도 표면(1a)으로부터 마무리 두께에 이르는 위치에 분할 기점을 형성하는 것으로 한다. 또한, 본 실시형태에서는 분할 기점을 개질층(1c)으로부터 신장되는 크랙(1d)으로 하고 있지만, 분할 기점으로서는, 표면(1a)으로부터 마무리 두께에 이르는 위치에 형성한 개질층(1c)이어도 좋고, 예컨대 웨이퍼(1)의 표면(1a)측에 형성하는 홈이어도 좋다. 그 홈은, 절삭 블레이드로 형성한 절삭 홈이나, 웨이퍼(1)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔을 조사하여 형성하는 레이저 가공홈 등을 들 수 있다.

(3-2) 피가공물 유닛 형성 단계

다음에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 익스팬드 테이프(4)를 점착하며, 익스팬드 테이프(4)의 외주를 환형 프레임(5)에 점착하여 웨이퍼 유닛(6)을 형성한다.

익스팬드 테이프(4)는, 익스팬드성을 갖는 기재의 한쪽면에 점착층이 형성된 것이 이용된다. 기재는, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 등의 합성 수지 테이프를 들 수 있다. 웨이퍼(1)와 환형 프레임(5)은, 익스팬드 테이프(4)의 점착층에 점착된다. 웨이퍼(1)는, 환형 프레임(5)의 원형상의 내주연과 동심형으로 배치된다.

웨이퍼 유닛(6)은, 도 3에 나타낸 공급 카세트(51) 내에 복수개가 수용되고, 그 공급 카세트(51)는 연삭 장치(10)의 정해진 위치에 세팅된다. 그리고 연삭 장치(10)에 있어서, 웨이퍼 유닛(6)은 전술한 바와 같이 공급 카세트(51)로부터 1장씩 반출되며, 위치 맞춤대(52)를 지나 공급 아암(53)에 의해 유지 수단(14)에 유지된다. 이하, 웨이퍼 유닛(6)이 유지 수단(14)에 유지되어 이면(1b)이 마무리 연삭되기까지의 단계를 상세하게 설명한다.

(3-3) 배치 단계

도 5에 나타내는 바와 같이, 공급 아암(53)에 의해, 웨이퍼 유닛(6)의 웨이퍼(1)가 유지 수단(14)의 유지 테이블(20) 상에 표면(1a)측을 유지면(204)에 대면시켜 익스팬드 테이프(4)를 통해 동심형으로 배치되며, 환형 프레임(5)이 환형 프레임 고정 수단(21)의 환형 프레임 배치면(211)에 배치된다. 이 배치 단계에서는, 환형 프레임 배치면(211)의 높이 위치를 유지면(204)과 동일하게 하고, 웨이퍼 유닛(6)의 전체가 유지 수단(14) 상에서 수평이 되도록 배치된다.

(3-4) 유지 단계

다음에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 부압 생성 수단(22)을 작동시켜 웨이퍼 유닛(6)의 웨이퍼(1)가 배치된 유지 테이블(20)의 유지면(204)에 흡인력을 작용시켜, 익스팬드 테이프(4)를 통해 웨이퍼(1)를 유지면(204)에 흡인 유지한다. 또한, 환형 프레임 고정 수단(21)의 전자석(212)을 작동시켜 환형 프레임(5)을 환형 프레임 배치면(211)에 자기 부착시켜 유지한다. 이와 같이 웨이퍼 유닛(6)을 유지 수단(14)에 유지하였다면, 도 8에 나타내는 바와 같이 실린더 장치(23)의 피스톤 로드(231)를 약간 하강시켜, 환형 프레임(5)의 상면을, 연삭되는 웨이퍼(1)의 이면(1b)보다 아래쪽에 위치 부여한다.

(3-5) 연삭 단계

다음에, 턴 테이블(13)이 회전함으로써 웨이퍼 유닛(6)은 상기 조연삭 위치에 반송되고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 조연삭 수단(30A)에 의해 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 조연삭하는 연삭 단계를 행한다. 연삭 단계는, 유지 테이블(20)과 환형 프레임 고정 수단(21)을 회전시켜 웨이퍼 유닛(6)을 자전시키면서, 연삭 이송 수단(40)으로 조연삭 수단(30A)을 연삭 이송하고, 회전하는 연삭 지석(36)으로 이면(1b)을 압박함으로써 이면(1b)을 연삭한다. 연삭 시에는, 사전에 환형 프레임(5)이 하강함으로써, 연삭 지석(36)이 환형 프레임(5)에 간섭하는 일이 일어나지 않고, 이면(1b)이 원활하게 연삭된다.

본 실시형태에서는, 조연삭은, 도 7에 나타낸 마무리 두께(t)에 이르지 않는 정해진 두께까지 이면(1b)측을 연삭하고, 예컨대 개질층(1c)을 연삭하여 크랙(1d)이 형성된 층에 들어간 곳(도 7에서 d의 영역)까지 연삭한다. 크랙(1d)에 의해 웨이퍼(1)의 표면(1a)측은 분할 예정 라인(3)을 따라 분할되어 있기 때문에, 이와 같이 크랙(1d)이 형성된 층에 들어간 곳까지 연삭함으로써, 웨이퍼(1)는 개개의 칩으로 분할된다. 도 10의 웨이퍼(1)는 조연삭되어 정해진 두께까지 박화되어 있다. 웨이퍼(1)는 연삭에 의한 외력이 부여됨으로써 개질층(1c)으로부터 칩으로 분할되는 경우가 있지만, 그와 같이 칩으로 분할된 시점에, 또는 칩으로 분할되기 직전에, 조연삭을 종료하도록 하여도 좋다.

조연삭이 종료하였다면, 턴 테이블(13)이 회전함으로써 웨이퍼 유닛(6)은 상기 마무리 연삭 위치에 반송되지만, 마무리 연삭 위치에 반송되기까지의 동안에, 이하의 흡인 해제 단계와 간격 형성 단계가 행해진다.

(3-6) 흡인 해제 단계

도 10에 나타내는 바와 같이, 부압 생성 수단(22)을 정지시켜 웨이퍼(1)의 유지 테이블(20)에의 흡인 유지를 해제시킨다.

(3-7) 간격 형성 단계

다음에, 흡인 유지를 해제한 채의 상태로부터, 도 11에 나타내는 바와 같이 실린더 장치(23)의 피스톤 로드(231)를 더 하강시키고, 유지 테이블(20)의 유지면(204)을 환형 프레임 고정 수단(21)의 환형 프레임 배치면(211)에 대하여 상대적으로 위쪽으로 돌출시킨다. 이에 의해 익스팬드 테이프(4)가 방사형으로 확장된다. 이와 같이 익스팬드 테이프(4)가 확장되면, 칩(9) 사이에는 간격이 형성된다. 또한, 연삭이 종료한 시점에서 웨이퍼(1)의 일부나 전체가 칩(3)으로 분할되어 있지 않은 경우에는, 익스팬드 테이프(4)의 확장에 의해 웨이퍼(1)에는 직경 방향 외측으로 인장되는 외력이 부여된다. 그리고 외력이 부여되면, 웨이퍼(1)는 분할 예정 라인(32)을 따라 칩(9)으로 분할되며, 칩(9) 사이에는 간격(9a)이 형성된다.

(3-8) 재유지 단계

다음에, 도 12에 나타내는 바와 같이, 부압 생성 수단(22)을 작동시켜 칩(9) 사이에 간격(9a)이 형성된 웨이퍼(1)를 익스팬드 테이프(4)를 통해 유지 테이블(20)의 유지면(204)에 재차 흡인 유지한다. 각 칩(9)은 확장된 익스팬드 테이프(4)를 통해 유지면(204)에 흡인 유지되어 고정되며, 따라서 칩(9) 사이에 형성된 간격(9a)도 유지된다.

(3-9) 마무리 연삭 단계

재유지 단계를 실시한 후, 마무리 연삭 위치에 위치를 부여되어 있는 웨이퍼(1)의 이면(1b), 즉 각 칩(9)의 이면을, 마무리 연삭 수단(30B)에 의해 마무리 두께(도 7의 t)까지 연삭한다. 마무리 연삭은, 도 12에 나타내는 바와 같이 유지 테이블(20)과 환형 프레임 고정 수단(21)을 회전시켜 웨이퍼 유닛(6)을 자전시키면서, 회전하는 연삭 지석(36)으로 이면(1b)을 압박함으로써 행해진다.

이상으로 웨이퍼(1)에 대한 이면 연삭은 완료되고, 이어서, 턴 테이블(13)이 회전함으로써 웨이퍼 유닛(6)은 반입반출 위치에 위치 부여되며, 또한, 부압 생성 수단(22)에 의한 유지 테이블(20)의 흡인 유지가 해제된다. 이 후, 웨이퍼 유닛(6)은 전술한 바와 같이 세정 장치(55)에서의 수세, 건조가 행해진 후, 회수 카세트(56) 내에 수용된다.

연삭 장치(10)는, 1장의 웨이퍼(1)에 대하여 이면 연삭하는 상기 사이클을 연속적으로 반복하여 행하고, 공급 카세트(51) 내의 모든 웨이퍼(1)에 대하여 처리가 끝나면, 웨이퍼(1)는 회수 카세트(56)마다 다음 공정으로 옮겨진다.

(4) 연삭 방법의 작용 효과

상기 일 실시형태의 연삭 방법에 따르면, 간격 형성 단계를 행하여 칩(9) 사이에 칩(9)을 이격시키는 간격(9a)을 형성한 후, 재유지 단계를 행함으로써, 칩(9)으로 분할된 상태의 웨이퍼(1)를 유지 테이블(20)에 재차 흡인 유지하고, 이 상태로부터, 웨이퍼(1)(칩(9))를 최종적으로 마무리 두께까지 연삭하는 마무리 연삭 단계를 행하여 마무리 두께의 칩(9)을 얻는다. 이 때문에, 마무리 연삭 시에는 칩(9)끼리 접촉하여 칩(9)의 외주에 깨짐을 발생시켜 버린다고 하는 우려를 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 간격 형성 단계 전이 조연삭, 후가 마무리 연삭으로서 나누어져 있지만, 연삭의 정도를 어디에 배분할지는 임의적이며, 예컨대, 간격 형성 단계 후에 재차 조연삭을 행하고 나서, 마무리 연삭을 행하는 등의 순서로 연삭하여도 좋다.

또한, 분할 기점으로서 개질층(1c)이나 개질층(1c)으로부터 신장되는 크랙(1d)을 형성하는 경우에는, 분할 기점 형성 단계를 실시하기 전에, 피가공물 유닛 형성 단계를 실시하여, 웨이퍼 유닛(6)의 상태에서 웨이퍼(1)에 개질층(1c)을 형성하는 레이저 가공을 행하여도 좋다.

1…웨이퍼(피가공물) 1a…웨이퍼(1)의 표면
1b…웨이퍼(1)의 이면 1c…개질층(분할 기점)
1d…크랙(분할 기점) 2…디바이스
3…분할 예정 라인 4…익스팬드 테이프
5…환형 프레임 6…웨이퍼 유닛(피가공물 유닛)
9…칩 9a…칩 사이의 간격
10…연삭 장치 20…유지 테이블
204…유지면 21…환형 프레임 고정 수단
211…환형 프레임 배치면 22…부압 생성 수단
23…실린더 장치(이동 수단) 30…연삭 수단
36…연삭 지석 40…연삭 이송 수단

Claims (4)

1. 피가공물과, 상기 피가공물에 점착된 익스팬드성을 갖는 테이프와, 상기 테이프의 외주가 점착되는 환형 프레임을 포함하는 피가공물 유닛의 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 장치로서,
   상기 피가공물 유닛의 상기 피가공물을 상기 테이프를 통해 회전 가능하게 유지하는 유지면을 갖는 유지 테이블과,
   상기 유지면에 흡인력을 작용시키는 부압 생성 수단과,
   상기 유지 테이블의 외주에서 상기 환형 프레임이 배치되는 환형 프레임 배치면을 가지고 상기 환형 프레임을 고정하며 상기 유지 테이블과 함께 회전하는 환형 프레임 고정 수단과,
   상기 환형 프레임 고정 수단과 상기 유지 테이블을 상대 이동시켜 상기 환형 프레임 배치면에 대하여 상기 유지면을 돌출시키는 이동 수단을 포함하는 유지 수단과,
   상기 유지 테이블에서 유지된 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 지석을 갖는 연삭 수단과,
   상기 연삭 수단을 상기 유지 테이블에서 유지된 상기 피가공물에 대하여 상대적으로 근접 이격 이동시키는 연삭 이송 수단과,
   상기 유지 수단을 소정의 반입반출 위치에서 상기 연삭 수단에 의한 상기 피가공물의 연삭 위치의 사이로 반송하는 반송 수단
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동 수단은,
   상기 환형 프레임 배치면의 높이 위치와 상기 유지면의 높이 위치가 동일한 제1 상태와,
   상기 유지 테이블에 유지된 상기 피가공물 유닛의 상기 환형 프레임의 상면이 상기 피가공물의 상면보다 아래가 되는 제2 상태와,
   상기 제2 상태보다 상기 유지면이 상기 환형 프레임 배치면에 대하여 위쪽으로 돌출된 제3 상태로,
   상기 환형 프레임 고정 수단과 상기 유지 테이블을 상대 이동시키는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
3. 제1항에 기재된 연삭 장치로 상기 피가공물 유닛을 연삭하는 연삭 방법으로서,
   교차하는 복수의 분할 예정 라인을 갖는 피가공물의 상기 분할 예정 라인을 따라 피가공물의 표면측으로부터 적어도 마무리 두께에 이르는 분할 기점을 형성하는 분할 기점 형성 단계와,
   상기 분할 기점 형성 단계를 실시한 후, 피가공물의 표면에 익스팬드성을 갖는 테이프를 점착하며 상기 테이프의 외주를 환형 프레임에 점착하여 피가공물 유닛을 형성하는 피가공물 유닛 형성 단계와,
   상기 피가공물 유닛 형성 단계를 실시한 후, 상기 반입반출 위치에서 상기 유지 수단의 상기 유지 테이블에 상기 피가공물 유닛의 상기 피가공물을 배치하며 상기 환형 프레임 고정 수단의 상기 환형 프레임 배치면에 상기 환형 프레임을 배치하는 배치 단계와,
   상기 부압 생성 수단을 작동시켜 상기 피가공물 유닛이 배치된 상기 유지 테이블의 상기 유지면에 흡인력을 작용시켜, 상기 테이프를 통해 상기 피가공물을 상기 유지 테이블에서 흡인 유지하며, 상기 환형 프레임 고정 수단으로 상기 환형 프레임을 고정하는 유지 단계와,
   상기 유지 단계를 실시한 후, 상기 피가공물 유닛에 유지된 상기 유지 수단을 상기 반송 수단에 의해 상기 연삭 위치에 반송하는 반송 단계와,
   상기 반송 단계를 실시한 후, 상기 유지 테이블과 상기 환형 프레임 고정 수단을 회전시키면서 상기 연삭 이송 수단으로 상기 연삭 수단을 연삭 이송하여 상기 피가공물을 상기 마무리 두께에 이르지 않는 정해진 두께로 연삭하는 연삭 단계와,
   상기 연삭 단계를 실시한 후, 상기 부압 생성 수단을 정지시켜 상기 유지 테이블의 흡인 유지를 해제시키는 흡인 해제 단계와,
   상기 흡인 해제 단계를 실시한 후, 상기 이동 수단으로 상기 유지 테이블의 상기 유지면을 상기 환형 프레임 고정 수단의 상기 환형 프레임 배치면에 대하여 돌출시킴으로써, 상기 피가공물을 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하여 형성된 복수의 칩 사이에 간격을 형성하는 간격 형성 단계와,
   상기 간격 형성 단계를 실시한 후, 상기 부압 생성 수단을 작동시켜 상기 피가공물을 상기 테이프를 통해 상기 유지 테이블에서 흡인 유지하는 재유지 단계와,
   상기 재유지 단계를 실시한 후, 상기 피가공물을 상기 유지 테이블에서 상기 마무리 두께까지 연삭하는 마무리 연삭 단계를 포함하고,
   상기 피가공물 유닛은 상기 배치 단계를 실시한 후 상기 연삭 단계를 종료할 때까지 상기 유지 수단에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연삭 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 배치 단계는, 상기 환형 프레임 배치면의 높이 위치와 상기 유지면의 높이 위치가 동일한 제1 상태이며,
   상기 연삭 단계는, 상기 유지 테이블에 유지된 상기 피가공물 유닛의 상기 환형 프레임의 상면이 상기 피가공물의 상면보다 아래가 되는 제2 상태이며,
   상기 간격 형성 단계, 상기 재유지 단계 및 상기 마무리 연삭 단계는, 상기 제2 상태보다 상기 유지면이 상기 환형 프레임 배치면에 대해 위쪽으로 돌출된 제3 상태인 것을 특징으로 하는 연삭 방법.

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