KR102329992B1 - 반도체 웨이퍼 절삭 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 절삭 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 절삭 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 절삭 장치는, 웨이퍼가 안착되며 회전이 가능한 스테이지 유닛; 상기 웨이퍼를 절삭하기 위한 한 쌍의 절삭 유닛을 갖는 이중 절삭 유닛부; 상기 이중 절삭 유닛에 대하여 구동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 구동유닛과 연결되어 상기 이중 절삭 유닛에에 상기 구동력을 전달하는 샤프트 유닛; 및 상기 이중 절삭 유닛을 사이에 두고 상기 스테이지 유닛과 이격되며, 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 이중 절삭 유닛을 향하는 모니터링 디바이스를 포함하고, 상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링하는 모니터링 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼 절삭 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 절삭 방법{WAFER CUTTING APPARATUS AND CUTTING METHOD FOR WAFER USING THEREWITH}
본 발명은 반도체 웨이퍼 절삭 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 절삭 방법에 관한 것이다.
예컨대 반도체 디바이스의 웨이퍼 절삭 장치는, 실리콘이나 갈륨비소 등의 반도체 재료로 이루어진 웨이퍼의 표면에, 격자형의 분할 예정 라인이 설정되고, 이 분할 예정 라인으로 둘러싸인 다수의 직사각 형상 영역에, IC나 LSI 등의 전자 회로를 갖는 디바이스가 형성된다. 그리고 이 웨이퍼는, 이면이 연삭되어 설정 두께로 박화되는 등의 정해진 공정을 거치고 나서, 분할 예정 라인을 따라 절단됨으로써, 다수의 칩형의 디바이스로 분할된다. 이때, 반도체 칩 또는 반도체 패키지는 다이싱(dicing) 공정을 통해 웨이퍼 또는 스트립으로부터 개별적으로 분할된다. 이러한 다이싱 공정은 절삭 장치에 의해 이루어진다. 절삭 장치는 레이저 빔(laser beam)을 이용하는 경우도 있으나, 통상적으로 블레이드(blade)를 이용한다.
그런데, 이와 같은 종래기술에 따른 절삭 장치는 단일 블레이드로 단일 블레이드의 상부 또는 하부의 어느 한 쪽에 위치하는 단일 다이싱 장치이기 때문에, 반도체 절삭 공정의 생산성 및 품질이 저하되는 문제가 발생된다.
한국특허등록 제10-1739943호(2017.05.19)
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼의 절삭 품질을 향상시킬 수 있는 이중 블레이드를 이용한 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 보다 정밀한 커팅이 가능하며, 신뢰성이 향상되는 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 실시간으로 절삭 과정을 모니터링하여 보다 정확하고 효율적으로 절삭이 가능한 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 반도체 웨이퍼 절삭 장치는, 웨이퍼가 안착되며 회전이 가능한 스테이지 유닛; 상기 웨이퍼를 절삭하기 위한 한 쌍의 절삭 유닛을 갖는 이중 절삭 유닛부; 상기 이중 절삭 유닛에 대하여 구동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 구동유닛과 연결되어 상기 이중 절삭 유닛에에 상기 구동력을 전달하는 샤프트 유닛; 및 상기 이중 절삭 유닛을 사이에 두고 상기 스테이지 유닛과 이격되며, 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 이중 절삭 유닛을 향하는 모니터링 디바이스를 포함하고, 상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링하는 모니터링 유닛을 포함한다.
또한, 상기 이중 절삭 유닛부는, 상호 간에 이격되며 외주에 블레이드부를 갖는 제1 절삭 유닛 및 제2 절삭유닛을 포함한다.
또한, 상기 샤프트 유닛에 의해 상기 제1 절삭유닛은 제1 방향으로 회전 구동하고, 상기 제2 절삭유닛은 상기 제 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전 구동한다.
또한, 상기 샤프트 유닛은, 일단이 상기 구동 유닛과 연결되어 상기 제1 방향으로 회전 가능한 제1 샤프트부와, 일단이 상기 구동 유닛과 연결되어 상기 제2 방향으로 회전 가능한 제2 샤프트부를 포함하고, 상기 제1 샤프트부의 타단은 상기 제1 절삭 유닛과 연결되며, 상기 제2 샤프트부의 타단은 상기 제2 절삭 유닛과 연결되도록 배치된다.
또한, 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부는 상호 독립적으로 회전 가능하게 마련되며, 상기 제2 샤프트부는 상기 제1 샤프트부에 대하여 인입 또는 인출 가능하게 마련된다.
또한, 상기 구동 유닛은, 상기 제1 샤프트부에는 상기 제1 방향으로의 구동력을 제공하고, 상기 제2 샤프트부에는 상기 제2 방향으로의 구동력을 제공하며, 상기 구동유닛은, 상기 제2 샤프트를 상기 제1 샤프트에 대하여 상대적으로 이동시켜, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛 사이의 간격을 조정한다.
또한, 상기 제1 샤프트부는 상기 제2 샤프트부의 일부 외주면을 감싸며, 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부 사이에는 복수의 베어링 유닛이 마련된다.
또한, 상기 블레이드부는, 상기 절삭 유닛의 중심에서 원주를 향하는 방향으로 두께가 감소되는 절삭부 및 상기 절삭부의 단부에 형성되는 절삭팁을 포함하고, 상기 절삭부는, 두께가 비선형으로 감소되는 제1 절삭부 및 일측은 상기 제1 절삭부와 연결되며 타측은 상기 절삭팁과 연결되며 두께가 선형으로 감소되는 제2 절삭부를 포함한다.
또한, 상기 제1 절삭부의 외면은 상기 절삭팁을 향하여 라운드 지는 형상으로 형성되며, 상기 제1 절삭부의 외면의 기울기는 상기 제2 절삭부 측으로 갈수록 증가된다.
또한, 상기 제1 절삭부의 높이는 상기 제2 절삭부의 높이와 다르며, 상기 제2 절삭부의 폭의 최대값은 상기 제1 절삭부의 폭의 최대값의 50% 이하이다.
또한, 상기 웨이퍼가 안착되는 상기 스테이지 유닛의 일면 에는 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간은 상기 스테이지 유닛의 일면에서 상기 스테이지 유닛의 하방을 향하여 함몰되며, 상기 웨이퍼의 직경보다 작은 직경으로 형성되어, 상기 웨이퍼가 상기 스테유지 유닛에 안착된 상태에서 상기 웨이퍼는 상기 수용공간을 완전히 덮는다.
또한, 상기 웨이퍼가 절삭되는 과정에서, 상기 절삭 유닛의 외주면에 형성되는 절삭팁은 상기 수용공간에 위치된다.
또한, 상기 모니터링 유닛은, 상기 모니터링 디바이스와 연결되며 상하 방향으로 이동가능한 모니터링 유닛 몸체부를 더 포함하고, 상기 모니터링 디바이스는 상기 이중 절삭 유닛부의 제1 절삭 유닛 및 제2 절삭 유닛의 사이 공간을 향하는 렌즈유닛과, 상기 렌즈유닛으로부터 이미지를 전달받는 이미지 센서 유닛을 포함하고, 상기 모니터링 디바이스는, 상기 웨이퍼의 절삭 과정에서, 상기 제1 절삭 유닛 및 제2 절삭 유닛의 절삭팁의 상태와, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛 사이 간격의 유지 상태와, 상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링한다.
또한, 상기 모니터링 유닛은, 상기 이중 절삭 유닛부의 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛의 사이 간격이 커지면 상기 모니터링 디바이스를 상기 이중 절삭 유닛부와 멀어지는 방향으로 이동시키고, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛 사이의 간격이 작아지면 상기 모니터링 디바이스를 상기 이중 절삭 유닛부와 가까워지는 방향으로 이동시킨다.
또한, 상기 웨이퍼의 절삭 과정에서, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛 사이의 간격이 기설정된 간격과 다른 경우, 상기 구동 유닛은 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛의 사이 간격을 상기 기설정된 간격으로 조정한다.
본 발명의 실시예의 다른 측면에 따른 웨이퍼 절삭 장치를 이용한 웨이퍼 절삭 방법은, 상기 웨이퍼를 상기 스테이지 유닛 상에 안착시키는 상기 웨이퍼 안착단계; 안착된 상기 웨이퍼 상에 이중 절삭 유닛부의 절삭 유닛들을 정렬시키는 절삭 유닛 정렬 단계; 상기 절삭 유닛들 사이의 간격을 조정하는 절삭 유닛 간격 조정 단계; 상기 절삭 유닛들을 회전시키면서 하방으로 이동시켜, 상기 웨이퍼를 절삭하는 웨이퍼 절삭 단계; 및 상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링하는 웨이퍼 절삭 상태 모니터링 단계;를 포함한다.
또한, 상기 웨이퍼 절삭 상태 모니터링 방법은, 상기 절삭 유닛의 간격이 유지되는 지 여부를 판단하는 절삭 유닛 간격 유지 단계;를 포함하고, 상기 절삭 유닛의 간격이 기설정된 간격과 다른 경우, 웨이퍼 절삭을 멈추고, 상기 절삭 유닛 간격 조정 단계를 수행한 다음, 상기 웨이퍼 절삭 단계를 재개할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 절삭 상태 모니터링 방법은, 상기 웨이퍼의 절삭 품질이 유지되는 지 여부를 판단하는 절삭 유닛 간격 유지 단계;를 더 포함하고, 상기 웨이퍼의 절삭팁이 손상되었거나, 절삭되는 상기 웨이퍼가 손상되는 경우, 에러 발생을 보고하고 웨이퍼 절삭을 종료하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 이중 절삭 유닛부는, 상호 간에 이격되며 외주에 블레이드부를 갖는 제1 절삭 유닛 및 제2 절삭유닛을 포함하고, 상기 웨이퍼 절삭 단계에서, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛은 서로 반대 방향으로 회전될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 보다 정확하게 웨이퍼를 절삭 가능하며, 반도체 웨이퍼의 절삭 품질이 향상되는 웨이퍼 절삭 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 보다 정밀하고 정확한 반도체 웨이퍼 절삭 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치의 이중 절삭 유닛부의 단면을 보여주는 도면이다.
도 3은 도1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치의 스테이지 유닛부의 단면을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치의 절삭부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치의 모니터링 디바이스부 측면을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 이용한 절삭 방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서 "~상에"라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
일반적으로 반도체 웨이퍼 컷팅 장치는, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 절삭하기 위한 블레이드를 갖는 절삭 수단을 포함한다. 그리고 상기 절삭 수단은 웨이퍼에 외력을 부여하여, 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 공정을 구비한다.
한국특허등록 제10-1739943호 등과 같이, 반도체 웨이퍼를 다이스하기 위한 블레이드를 포함한 구조가 제시되고 있으나, 웨이퍼 절삭 과정에서 일정한 간격을 유지하는 과정을 확인할 수 없어 신뢰성이 저하되는 문제가 발생된다.
이에 본 발명에 따른 실시예는, 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼가 안착되며 회전이 가능한 스테이지 유닛; 상기 웨이퍼를 절삭하기 위한 한 쌍의 절삭 유닛을 갖는 이중 절삭 유닛부; 상기 이중 절삭 유닛에 대하여 구동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 구동유닛과 연결되어 상기 이중 절삭 유닛에에 상기 구동력을 전달하는 샤프트 유닛; 및 상기 이중 절삭 유닛을 사이에 두고 상기 스테이지 유닛과 이격되며, 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 이중 절삭 유닛을 향하는 모니터링 디바이스를 포함하고, 상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링하는 모니터링 유닛을 포함하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 제공한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 상세히 설명한다.
도 1은 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치의 이중 절삭 유닛부의 단면을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 3은 도1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치의 스테이지 유닛부의 단면을 보여주는 도면이며, 도 4는 도 1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치의 절삭부를 확대하여 보여주는 도면이다. 도 5는 도 1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치의 모니터링 디바이스부 측면을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중날 구조를 갖는 반도체 웨이퍼 절삭 장치(1)는, 스테이지 유닛(100), 웨이퍼(200), 이중 절삭 유닛부(300), 샤프트 유닛(400), 구동 유닛(500), 모니터링 디바이스(600)를 포함한다.
보다 상세히, 스테이지 유닛(100)은 상부면에 웨이퍼(200)가 안착되며, 안착된 웨이퍼(200)가 움직이지 않도록 고정시킨다. 또한, 웨이퍼(200)에 형성된 스크라이브 레인(scribe lane)(도시되지 않음)을 따라 이중 절삭 유닛부(300)가 웨이퍼(200)를 절단할 수 있도록 웨이퍼(200)를 회전시키며 ㎛ 스케일로 거리를 정밀하게 조절하여 위치를 가변할 수 있다.
이중 절삭 유닛부(300)는 웨이퍼(200)의 상부에서 고속으로 회전하며 스크라이브 레인(SL)을 따라 웨이퍼(200)를 절단한다. 또한, 이중 절삭 유닛부(300)는 상호 간에 이격되며 외주에 블레이드부를 포함하여 구성한다.
샤프트 유닛(400)은 구동 유닛(500)과 연결되며, 회전축(S)을 중심으로 하여 이중 절삭 유닛부(300)를 회전시킨다. 구동 유닛(500)은 일단이 샤프트 유닛(400)에 연결되어 샤프트 유닛(400)에 구동력을 전달한다.
모니터링 디바이스(600)는 이중 절삭 유닛부(300)를 사이에 두고 스테이지 유닛(100)과 이격되며, 상하 방향으로 이동 가능하다. 또한, 이중 절삭 유닛부(300)를 향하여 배치되어 이중 절삭 유닛부(300)의 웨이퍼(200) 절삭 과정을 실시간으로 감시할 수 있어 절삭 품질을 향상시키는 효과가 있다.
이중 절삭 유닛부(300)는 상호 간에 이격되며 외주에 블레이드부(315)를 갖는 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)을 포함하여 구성된다. 이러한 이중 절삭 유닛부(300)의 블레이드부(315)는 높은 내구성을 필요로 하기 때문에, 다이아몬드 블레이드(diamond blade)가 주로 사용된다.
이때, 샤프트 유닛(400)에 의해 제1 절삭 유닛(310)은 제1 방향으로 회전 구동하고, 제2 절삭 유닛(320)은 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전 구동할 수 있도록 구성된다. 예시적으로, 제1 절삭 유닛(310)이 시계 방향으로 회전하는 경우, 제2 절삭 유닛(320)은 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 절삭 장치(1)에 의하면, 이중 절삭날인 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)이 서로 다른 방향으로 회전됨으로써, 반도체 웨이퍼의 한 쪽 방향에만 절삭에 의하여 발생되는 파티클이 누적되는 현상을 방지하면, 상기 반도체 웨이퍼의 표면에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
샤프트 유닛(400)은 제1 샤프트부(410)와 제2 샤프트부(420)가 포함한다. 제1 샤프트부(410)는 일단이 구동 유닛(500)과 연결되어 상기 제1 방향으로 회전하고, 제2 샤프트부(420)는 일단이 구동 유닛(500)과 연결되어 상기 제2 방향으로 회전시킨다. 이때, 제1 샤프트부(410)의 타단은 제1 절삭 유닛(310)과 연결되며, 제2 샤프트부(420)의 타단은 제2 절삭 유닛(320)과 연결된다. 즉, 제1 샤프트부(410)와 제2 샤프트부(420)는 상호 독립적으로 회전 가능하도록 구동되며, 제2 샤프트부(420)는 제1 샤프트부(410)에 대하여 인입 또는 인출 가능하게 구성된다.
한편, 구동 유닛(500)은, 제1 샤프트부(410)에 상기 제1 방향으로의 구동력을 제공하고, 제2 샤프트부(420)에는 상기 제2 방향으로의 구동력을 제공한다. 이때, 제2 샤프트부(420)가 제1 샤프트부(410)에 대하여 상대적으로 이동됨으로써 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 간격이 조정될 수 있다.
또한, 제1 샤프트부(410)는 제2 샤프트부(420)의 일부 외주면을 감싸도록 형성되며, 제1 샤프트부(410)와 제2 샤프트부(420) 사이에 복수의 베어링 유닛(430)이 배치된다. 복수의 베어링 유닛(430)은 제1 샤프트부(410)의 내면에서 제2 샤프트부(420)를 회전 가능하게 지지하며, 제1 샤프트부(410)와 제2 샤프트부(420)가 구동시 마찰을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 베어링 유닛(430)은 예시적으로 볼 베어링(Ball Bearing)으로 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 구성일 뿐, 다른 형태의 베어링으로 형성되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.
블레이드부(315)는, 이중 절삭 유닛부(300)의 중심에서 원주를 향하는 방향으로 두께가 감소되는 절삭부(311) 및 절삭부(311)의 단부에 형성되는 절삭팁(314)을 포함한다.
그리고, 절삭부(311)는 제1 절삭부(312)와 제2 절삭부(313)를 포함한다.
보다 상세히, 절삭성을 향상시키기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 절삭 장치(1)의 제1 절삭부(312)는 두께가 비선형으로 감소되며, 제2 절삭부(313)는 일측이 제1 절삭부(312)와 연결되며 타측은 절삭팁(314)과 연결되며 두께가 선형으로 감소된다.
절삭팁(314)을 향하여 두께가 비선형으로 감소되었다가 선형으로 감소되는 제1 절삭부(312)와 제2 절삭부(313)의 형상은 미세 균열이 웨이퍼(200)의 스크라이브 레인(Scribe lane)을 따라 집중되어 발생되도록 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 절삭 장치(1)의 절삭팁(314)에 의하면, 상기 미세 균열이 원하는 위치 또는 방향으로 발생되도록 하여, 반도체 웨이퍼의 절삭 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 절삭부(312)의 외면은 절삭팁(314)을 향하여 라운드 지는 형상으로 형성되며, 제1 절삭부(312)의 외면의 기울기는 제2 절삭부(313) 측으로 갈수록 증가된다.
또한, 제1 절삭부(312)의 높이는 제2 절삭부(313)의 높이와 다르며, 제2 절삭부(313)의 폭의 최대값은 제1 절삭부(312)의 폭의 최대값의 50%이하로 형성된다.
이때, 제1 절삭부(312)의 외면은 절삭팁(314)을 향하여 라운드 지는 형상으로 형성되며, 제1 절삭부(312)의 외면의 기울기는 제2 절삭부(313) 측으로 갈수록 증가하도록 형성된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 절삭 장치(1)의 절삭부들(312, 314)의 서로 다른 형상은 단일 형상의 절삭부와 비교하여 동일한 절삭 조건에서 보다 낮은 파워로 정확한 절삭을 할 수 있다.
또한, 웨이퍼(200)의 절삭 작업시 두꺼운 웨이퍼(200)도 한 방향에서 손쉽게 절삭 작업이 가능하므로 웨이퍼 절삭을 위한 절삭 시간이 크게 단축되고 작업 능률을 높일 수 있게 하는 효과가 있다.
한편, 웨이퍼(200)가 안착되는 스테이지 유닛(100)의 일면에는 수용공간(S)이 형성되고, 수용공간(S)은 스테이지 유닛(100)의 일면에서 스테이지 유닛(100)의 하방으로 향하여 함몰된다. 또한, 웨이퍼(200)의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 웨이퍼(200)가 스테이지 유닛(100)에 안착된 상태에서 웨이퍼(200)는 수용공간(S)을 완전히 덮도록 형성된다.
즉, 웨이퍼(200)를 절삭하는 과정에서, 이중 절삭 유닛부(300)의 외주면에 형성되는 절삭팁(314)은 함몰된 수용공간(S)에 위치된다.
따라서, 절삭부(300)가 웨이퍼(200)를 절삭하는 과정에서 웨이퍼(200)를 안착한 스테이지 유닛(100)의 상부면이 절삭부(300)에 의해 마모되거나 손상되는 것을 방지할 수 있고, 절삭부(300) 및 스테이지 유닛(100)의 내구성을 유지하면서 파손 위험성을 낮추고 절삭 효율이 개선되는 장점이 있다.
한편, 모니터링 유닛(600)은, 모니터링 디바이스(610)와 연결되며 상하 방향으로 이동가능한 모니터링 유닛 몸체부(620)를 더 포함하고,
모니터링 디바이스(610)는 이중 절삭 유닛부(300)의 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 사이 공간을 향하는 렌즈유닛(630)과, 렌즈유닛(630)으로부터 이미지를 전달받는 이미지 센서 유닛(미도시)을 포함하고,
모니터링 디바이스(610)는, 웨이퍼(200)의 절삭 과정에서, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 절삭팁(314)의 상태와, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320) 사이 간격의 유지 상태와, 웨이퍼(200)의 절삭 상태를 모니터링 할 수 있다.
또한, 모니터링 유닛(600)은, 이중 절삭 유닛부(300)의 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 사이 간격이 커지면 모니터링 디바이스(610)를 이중 절삭 유닛부(300)와 멀어지는 방향으로 이동시키고, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320) 사이의 간격이 작아지면 모니터링 디바이스(610)를 이중 절삭 유닛부(300)와 가까워지는 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 모니터링 디바이스(610)의 감시 가능한 화각을 고려하여, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320) 사이의 간격에 따라 모니터링 유닛(600)이 상하 방향으로 이동될 수 있다. 본 실시예에서 모니터링 유닛(600)은 단렌즈를 포함하여, 모니터링 유닛(600) 자체가 상하 방향으로 이동되는 구성으로 설명되고 있으나, 모니터링 유닛(600)의 화각이 조절 가능한 줌렌즈를 포함하는 경우, 상기 줌렌즈의 조작을 통하여 상기 화각을 조정할 수 있다.
한편, 웨이퍼(200)의 절삭 과정에서, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320) 사이의 간격이 기설정된 간격과 다른 경우, 구동 유닛(500)은 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 사이 간격을 상기 기설정된 간격으로 조정한다.
즉, 본 실시예에서는, 이중 절삭 유닛부(300)의 제1 절삭 유닛(310)과 제2 절삭 유닛(320)의 간격에 따라 모니터링 디바이스(610)가 자동적으로 구동하게 되면서 조작이 편리하고, 구동 유닛(500)에 의해 이중 절삭 유닛부(300)의 간격을 정확하게 조정할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼를 절삭하는 과정을 상세하게 설명한다.
도 6은 도 1의 반도체 웨이퍼 절삭 장치를 이용한 절삭 방법을 보여주는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 웨이퍼(200)를 회전이 가능한 스테이지 유닛(100)의 일면에 배치시킨다(S110).
그 다음, 웨이퍼(200)를 절삭하기 위해 한 쌍의 절삭 유닛을 갖는 이중 절삭 유닛부(300)를 정렬시킨다. 이때, 제1 절삭 유닛(310)을 정렬시킨 후(S120), 제2 절삭 유닛(320)을 정렬시킨다.(S130)
그 다음, 구동 유닛(500)은, 제1 샤프트부(410)에 상기 제1 방향으로의 구동력을 제공하고, 제2 샤프트부(420)에는 상기 제2 방향으로의 구동력을 제공하여 제1 샤프트부(410)와 제2 샤프트부(420)가 서로 다른 방향으로 구동시킨다. 또한, 제2 샤프트부(420)를 제1 샤프트부(410)에 대하여 상대적으로 이동시켜, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 간격을 조정한다.(S140)
이때, 구동 유닛(500)은 제1 샤프트부(410)와 제2 샤프트부(420)가 서로 다른 방향으로 구동함으로써 절삭 효율이 높아지며, 제1 절삭 유닛(310)과 제2 절삭 유닛(320)의 간격을 정밀하게 조정할 수 있는 효과가 있다.
그 다음, 웨이퍼(200)를 절삭부(311)로 절삭한다(S150). 보다 상세히, 절삭부(311)는 제1 절삭부(312)와 제2 절삭부(313)로 구성되고, 1 절삭부(312)는 두께가 비선형으로 감소되며, 제2 절삭부(313)는 일측이 제1 절삭부(312)와 연결되며 타측은 절삭팁(314)과 연결되며 두께가 선형으로 감소되어 형성된다. 제1 절삭부(312)와 제2 절삭부(313)는 서로 다른 두께로 형성됨으로서 절삭팁(314)이 빠르고 정확하게 고속 회전하여 웨이퍼(200)의 절단면 주위에 생기는 요철을 방지하고 절단면의 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 모니터링 디바이스(610)는 웨이퍼(200)의 절삭 과정에서, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 절삭팁(314)의 상태와, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320) 사이 간격의 유지 상태와, 웨이퍼(200)의 절삭 상태를 모니터링한다(S160).
웨이퍼(200)의 절삭 상태 모니터링 단계에서(S160), 제1 절삭 유닛(310)과 제2 절삭 유닛(320)의 서로 이격된 거리와 웨이퍼(200)의 위치, 절삭 상태 등을 실시간으로 확인하고 절삭 동작을 수정하도록 지시함으로서 미세하고 정확한 절삭이 수행될 수 있다. 또한, 절삭 에러가 발생할 경우, 반도체 웨이퍼 절삭 장치(1)가 조작자에게 실시간으로 에러 상황을 보고하여 절삭 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.
보다 상세히, 웨이퍼(200) 절삭 상태 모니터링 단계(S160)는, 제1 절삭 유닛(310)과 제2 절삭 유닛(320)의 간격을 유지하는 동작을 모니터링 하는 단계(S161)와 웨이퍼(200) 절삭 품질을 유지하는 동작을 모니터링 하는 단계(S162)를 포함한다.
이때, 모니터링 디바이스(610)가 제1 절삭 유닛(310)과 제2 절삭 유닛(320)의 간격이 유지된다고 판단 할 경우, 웨이퍼(200) 절삭 품질을 유지하는 동작을 모니터링한다.(S162)
또한, 모니터링 디바이스(610)가 제1 절삭 유닛(310)과 제2 절삭 유닛(320)의 간격이 유지되지 않고 있다고 판단 될 경우, 웨이퍼(200) 절삭 동작을 멈춘다(S210). 그 다음, 구동 유닛(500)이 제2 샤프트부(420)를 제1 샤프트부(410)에 대하여 상대적으로 이동시켜, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 간격을 조정한다.(S140)
그리고, 웨이퍼(200) 절삭 품질을 유지하는 동작을 모니터링 하는 단계(S162)는, 웨이퍼(200) 절삭 품질이 유지되고 있지 않다고 판단 될 경우, 조작자에게 에러 발생 여부를 보고한다(S220). 그 다음, 구동 유닛(500)이 제2 샤프트부(420)를 제1 샤프트부(410)에 대하여 상대적으로 이동시켜, 제1 절삭 유닛(310) 및 제2 절삭 유닛(320)의 간격을 조정한다(S140).
한편, 웨이퍼(200) 절삭 품질이 유지되고 있다고 판단될 경우, 절삭을 계속하여 진행(S150)하고, 절삭이 종료된 경우(S190), 웨이퍼(200)의 절삭을 종료한다(S190).
제안되는 실시예들에 의하면, 보다 세밀하고 정확하게 웨이퍼(200)를 절삭하여, 신뢰성이 향상되는 반도체 웨이퍼 절삭 장치(1)가 제공될 수 있으며, 반도체 웨이퍼 절삭 장치(1)의 절삭 효율이 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 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.
1: 반도체 웨이퍼 절삭 장치

Claims (19)

  1. 반도체 웨이퍼 절삭 장치에 있어서,
    웨이퍼가 안착되며 회전이 가능한 스테이지 유닛;
    상기 웨이퍼를 절삭하기 위한 한 쌍의 절삭 유닛을 갖는 이중 절삭 유닛부;
    상기 이중 절삭 유닛에 대하여 구동력을 제공하는 구동 유닛;
    상기 구동유닛과 연결되어 상기 이중 절삭 유닛에에 상기 구동력을 전달하는 샤프트 유닛; 및
    상기 이중 절삭 유닛을 사이에 두고 상기 스테이지 유닛과 이격되며, 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 이중 절삭 유닛을 향하는 모니터링 디바이스를 포함하고,
    상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링하는 모니터링 유닛;을 포함하고,
    상기 모니터링 유닛은, 상기 모니터링 디바이스와 연결되며 상하 방향으로 이동가능한 모니터링 유닛 몸체부를 더 포함하고,
    상기 모니터링 디바이스는 상기 이중 절삭 유닛부의 제1 절삭 유닛 및 제2 절삭 유닛의 사이 공간을 향하는 렌즈유닛과, 상기 렌즈유닛으로부터 이미지를 전달받는 이미지 센서 유닛을 포함하고,
    상기 모니터링 디바이스는, 상기 웨이퍼의 절삭 과정에서, 상기 제1 절삭 유닛 및 제2 절삭 유닛의 절삭팁의 상태와, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛 사이 간격의 유지 상태와, 상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이중 절삭 유닛부는, 상호 간에 이격되며 외주에 블레이드부를 갖는 제1 절삭 유닛 및 제2 절삭유닛을 포함하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 샤프트 유닛에 의해 상기 제1 절삭유닛은 제1 방향으로 회전 구동하고, 상기 제2 절삭유닛은 상기 제 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 샤프트 유닛은, 일단이 상기 구동 유닛과 연결되어 상기 제1 방향으로 회전 가능한 제1 샤프트부와, 일단이 상기 구동 유닛과 연결되어 상기 제2 방향으로 회전 가능한 제2 샤프트부를 포함하고,
    상기 제1 샤프트부의 타단은 상기 제1 절삭 유닛과 연결되며,
    상기 제2 샤프트부의 타단은 상기 제2 절삭 유닛과 연결되는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부는 상호 독립적으로 회전 가능하게 마련되며,
    상기 제2 샤프트부는 상기 제1 샤프트부에 대하여 인입 또는 인출 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은, 상기 제1 샤프트부에는 상기 제1 방향으로의 구동력을 제공하고, 상기 제2 샤프트부에는 상기 제2 방향으로의 구동력을 제공하며,
    상기 구동유닛은, 상기 제2 샤프트를 상기 제1 샤프트에 대하여 상대적으로 이동시켜, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛 사이의 간격을 조정하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 샤프트부는 상기 제2 샤프트부의 일부 외주면을 감싸며,
    상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부 사이에는 복수의 베어링 유닛이 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 블레이드부는, 상기 절삭 유닛의 중심에서 원주를 향하는 방향으로 두께가 감소되는 절삭부 및 상기 절삭부의 단부에 형성되는 절삭팁을 포함하고,
    상기 절삭부는, 두께가 비선형으로 감소되는 제1 절삭부 및 일측은 상기 제1 절삭부와 연결되며 타측은 상기 절삭팁과 연결되며 두께가 선형으로 감소되는 제2 절삭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 절삭부의 외면은 상기 절삭팁을 향하여 라운드 지는 형상으로 형성되며,
    상기 제1 절삭부의 외면의 기울기는 상기 제2 절삭부 측으로 갈수록 증가되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 절삭부의 높이는 상기 제2 절삭부의 높이와 다르며,
    상기 제2 절삭부의 폭의 최대값은 상기 제1 절삭부의 폭의 최대값의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 안착되는 상기 스테이지 유닛의 일면에는 수용공간이 형성되고,
    상기 수용공간은 상기 스테이지 유닛의 일면에서 상기 스테이지 유닛의 하방을 향하여 함몰되며, 상기 웨이퍼의 직경보다 작은 직경으로 형성되어, 상기 웨이퍼가 상기 스테이지 유닛에 안착된 상태에서 상기 웨이퍼는 상기 수용공간을 완전히 덮는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 절삭되는 과정에서, 상기 절삭 유닛의 외주면에 형성되는 절삭팁은 상기 수용공간에 위치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛은, 상기 이중 절삭 유닛부의 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛의 사이 간격이 커지면 상기 모니터링 디바이스를 상기 이중 절삭 유닛부와 멀어지는 방향으로 이동시키고,
    상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛 사이의 간격이 작아지면 상기 모니터링 디바이스를 상기 이중 절삭 유닛부와 가까워지는 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 절삭 과정에서, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛 사이의 간격이 기설정된 간격과 다른 경우, 상기 구동 유닛은 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛의 사이 간격을 상기 기설정된 간격으로 조정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 장치.
  16. 웨이퍼가 안착되며 회전이 가능한 스테이지 유닛;
    상기 웨이퍼를 절삭하기 위한 한 쌍의 절삭 유닛을 갖는 이중 절삭 유닛부;
    상기 이중 절삭 유닛에 대하여 구동력을 제공하는 구동 유닛;
    상기 구동유닛과 연결되어 상기 이중 절삭 유닛에에 상기 구동력을 전달하는 샤프트 유닛; 및
    상기 이중 절삭 유닛을 사이에 두고 상기 스테이지 유닛과 이격되며, 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 이중 절삭 유닛을 향하는 모니터링 디바이스를 포함하고,
    상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링하는 모니터링 유닛;을 포함하는 웨이퍼 절삭 장치를 이용한 웨이퍼 절삭 방법에 있어서,
    웨이퍼를 스테이지 유닛 상에 안착시키는 웨이퍼 안착단계;
    안착된 상기 웨이퍼 상에 이중 절삭 유닛부의 절삭 유닛들을 정렬시키는 절삭 유닛 정렬 단계;
    상기 절삭 유닛들 사이의 간격을 조정하는 절삭 유닛 간격 조정 단계;
    상기 절삭 유닛들을 회전시키면서 하방으로 이동시켜, 상기 웨이퍼를 절삭하는 웨이퍼 절삭 단계; 및
    상기 웨이퍼의 절삭 상태를 모니터링하는 웨이퍼 절삭 상태 모니터링 단계;를 포함하고,
    상기 웨이퍼 절삭 상태 모니터링 단계는, 상기 절삭 유닛의 간격이 유지되는지 여부를 판단하는 절삭 유닛 간격 유지 단계;를 포함하고,
    상기 절삭 유닛의 간격이 기설정된 간격과 다른 경우, 웨이퍼 절삭을 멈추고, 상기 절삭 유닛 간격 조정 단계를 수행한 다음, 상기 웨이퍼 절삭 단계를 재개하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 방법.
  17. 삭제
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 절삭 상태 모니터링 단계는, 상기 웨이퍼의 절삭 품질이 유지되는지 여부를 판단하는 절삭 품질 모니터링 단계;를 더 포함하고,
    상기 웨이퍼의 절삭팁이 손상되었거나, 절삭되는 상기 웨이퍼가 손상되는 경우, 에러 발생을 보고하고 웨이퍼 절삭을 종료하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 방법.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 이중 절삭 유닛부는, 상호 간에 이격되며 외주에 블레이드부를 갖는 제1 절삭 유닛 및 제2 절삭유닛을 포함하고,
    상기 웨이퍼 절삭 단계에서, 상기 제1 절삭 유닛 및 상기 제2 절삭 유닛은 서로 반대 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 절삭 방법.
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