KR20040036253A - 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 제조 공정에 의해 제조된 웨이퍼를 초음파를 이용하여 단위 반도체 칩으로 분리시키는 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법에 관한 것으로서, 반도체 웨이퍼에 집적회로를 형성하는 웨이퍼 제조 공정에서 스크라이브 라인 내에 불순물을 주입하는 단계와, 웨이퍼 제조 공정에서 제공되는 상기 반도체 웨이퍼에 대하여 패키지 조립 공정에서 반도체 웨이퍼 배면에 테이프를 접착하는 테이프 마운팅 단계, 및 테이프 마운팅 단계가 완료된 웨이퍼에 초음파를 인가하여 단위 반도체 칩으로 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 작업시간을 크게 줄일 수 있으며 비용을 절감할 수 있다. 또한, 웨이퍼 패턴 정렬 오류로 인한 불량을 배제시킬 수 있다. 더욱이, 다이 어태치 장치에서 다이 이젝트 핀 어셈블리의 설치가 불필요하여 매우 효율적인 다이 어태치 장치를 구성할 수 있다.

Description

초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법{Separating method for semiconductor chip using ultrasonic waves}
본 발명은 반도체 칩 분리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 제조 공정에 의해 집적회로가 형성된 반도체 웨이퍼를 초음파를 이용하여 단위 반도체 칩으로 분리시키는 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법에 관한 것이다.
일련의 반도체 웨이퍼 제조 공정(fabrication process)을 거쳐 집적회로가 형성된 반도체 웨이퍼는 반도체 칩 분리 공정을 거쳐 단위 반도체 칩으로 분리된다. 보통 이러한 반도체 칩 분리 공정은 패키지 조립 공정(assembly process)에서 테이프 마운팅(tape mounting) 공정이 진행된 후에 진행된다. 반도체 칩 분리에는 레이저빔을 이용하는 경우도 있지만 보통 다이아몬드 휠 블레이드(wheel blade)를 이용하는 웨이퍼 소잉(sawing) 장치가 사용되는 것이 일반적이다.
도 1은 종래 웨이퍼 소잉 장치에 의해 반도체 칩 분리 공정이 진행되고 있는 상태를 나타낸 측면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 반도체 칩 분리 공정을 진행하기 위한 웨이퍼 소잉 장치(101)는 고속, 예컨대 10000~60000rpm으로 회전되는 스핀들 모터(spindlemotor;103)에 다이아몬드 휠 블레이드(105)가 장착되어 있고, 그 다이아몬드 휠 블레이드(105)와 반도체 웨이퍼(10)와의 접촉 부분을 향하여 초순수(DI water;113)를 분사하는 센터 노즐(center nozzle; 109)과 사이드 노즐(side nozzle; 111)이 휠 커버(wheel cover; 107)에 설치되어 있는 구조이다.
반도체 칩 분리 과정을 살펴보면, 먼저 테이프 마운팅 공정이 진행되어 반도체 웨이퍼(10) 배면(背面)에 다이싱(dicing)용 자외선 테이프(UV tape; 15)가 부착된 후 웨이퍼 소잉 장치(101)의 테이블(121)에 탑재된다. 고속으로 회전하는 스핀들 모터(103)에 회전되는 다이아몬드 휠 블레이드(105)에 의해 테이블(121) 위에 놓여진 반도체 웨이퍼(10)는 설정된 스크라이브 라인(scribe line;13)이 절단되어 단위 반도체 칩(11)으로의 분리가 이루어진다.
웨이퍼 소잉이 진행되는 과정 중에 다이아몬드 휠 블레이드(105)의 냉각과 윤활제, 실리콘 더스트(dust)의 감소 목적으로 센터 노즐(109)과 사이드 노즐(111)로부터 초순수(113)가 분사된다.
그러나, 이와 같은 웨이퍼 소잉에 의한 종래의 반도체 칩 분리는 웨이퍼 소잉 장치가 고속으로 회전되는 스핀들 모터를 냉각시키기 위해 냉각수가 필요하고, 다이아몬드 휠 블레이드의 절삭유로 초순수가 요구되며, 또한 공기와 질소 및 배수 장치와 더스트 덕트(dust duct) 등 많은 유틸리티(utility)를 필요로 한다.
그리고, 다이아몬드 휠 블레이드에 의해 웨이퍼를 절단하는 구조이기 때문에 절단 후 칩핑(chipping), 칩 아웃(chip out)이 발생될 수 있고, 실리콘 더스트에 기인하는 불량이 발생될 수 있는 등 생산 공정에서의 불량 발생 요소를 내포하고있다. 또한, 패턴 정렬 오류에 의한 불량은 대량 불량을 발생시킬 수 있다. 생산성 측면에서 보면 다이아몬드 휠 블레이드가 직접 반도체 웨이퍼에 닿기 때문에 작업 속도 향상에 있어서 한계를 가지고 있다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 소잉에 의한 반도체 칩 분리 공정을 진행할 때 발생될 수 있는 불량 발생 요인을 제거하고 생산비용 절감과 작업 속도 향상을 도모할 수 있는 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법을 제공하는 데에 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 칩 분리가 이루어지고 있는 상태를 나타낸 측면도이고,
도 2는 본 발명에 의한 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법에 따른 공정 블록도이며,
도 3내지 도 7은 본 발명에 의한 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법에 따른 공정도로서,
도 3은 불순물 주입 단계가 진행되는 상태를 나타낸 단면도이고,
도 4는 불순물 주입이 완료된 상태를 나타낸 단면도이며,
도 5는 테이프 마운팅 공정이 완료된 상태를 나타낸 단면도이고,
도 6과 도 7은 초음파를 인가하는 단계가 진행되는 상태를 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10; 반도체 웨이퍼11; 반도체 칩
13; 스크라이브 라인15; 다이싱용 자외선 테이프
21; 초음파 발생기27; 다이 이젝트 핀 어셈블리
29; 픽 엔 플레이스 장치101; 웨이퍼 소잉 장치
103; 스핀들 모터105; 다이아몬드 휠 블레이드
107; 휠 커버109; 센터 노즐
111; 사이드 노즐113; 초순수
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법은, 반도체 웨이퍼에 집적회로를 형성하는 웨이퍼 제조 공정에서 스크라이브 라인 내에 이온 주입에 의해 불순물을 주입하는 단계와, 패키지 조립 공정에서 그 반도체 웨이퍼에 스크라이브 라인 내에 주입된 불순물의 고유진동수와 공진을 일으키는 주파수를 갖는 초음파를 인가하여 단위 반도체 칩으로 분리하는 칩 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 칩 분리 방법은 반도체 웨이퍼 배면에 다이싱용 자외선 테이프를 부착시키는 테이프 마운팅 단계를 칩 분리 단계에 선행되어 진행되도록 할 수 있다.
불순물 주입 깊이는 배면 연마(back grinding)를 고려하여 반도체 웨이퍼 두께와 웨이퍼 배면 연마 두께 차이 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 초음파를 인가하여 단위 반도체 칩으로 분리하는 칩 분리 단계는 반도체 칩을 실장 기판에 실장시키는 다이 어태치 단계에 포함되도록 하는 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 의한 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법에 따른 공정 블록도이고, 도 3내지 도 7은 본 발명에 의한 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법에 따른 공정도로서, 도 3은 불순물 주입 단계가 진행되는 상태를 나타낸 단면도이고, 도 4는 불순물 주입이 완료된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 5는 테이프 마운팅 공정이 완료된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 6과 도 7은 초음파를 인가하는 단계가 진행되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2내지 도 7을 참조하면, 먼저 도 3에서와 같이 반도체 웨이퍼(10)에 집적회로를 형성하는 웨이퍼 제조 공정에서 스크라이브 라인(13) 내에 이온 주입에 의해 불순물을 주입하는 단계가 진행된다(S1). 스크라이브 라인(13)이 마스크(mask; 31)로부터 노출되도록 한 상태에서 불순물 원자의 이온을 스크라이브 라인(13) 내에 주입한다. 이때 주입되는 불순물은 고유진동수가 초음파와 공진을 일으킬 수 있는 불순물 중에서 반도체 웨이퍼에 형성된 집적회로 내에서 사용되지 않는 물질로 구성하며, 집적회로 내에서 사용되지 않더라도 고유진동수가 같지 않은 불순물로 구성한다.
도 4를 참조하면, 불순물 주입 깊이 dp는 웨이퍼 배면까지 충분히 깊어야 하지만, 최소한 웨이퍼 배면 연마(wafer back grinding)한 후의 웨이퍼 두께만큼은되어야 한다. 즉, 웨이퍼 두께 dwafer와 웨이퍼 배면 연마 두께 dbg의 차이 이상으로 불순물 주입을 한다.
다음으로, 도 5에서와 같이 웨이퍼 제조 공정에서 제공되는 스크라이브 라인(13)에 불순물이 주입된 반도체 웨이퍼(10)에 대하여 패키지 조립 공정에서 반도체 웨이퍼 배면에 다이싱용 자외선 테이프(15)를 부착시키는 테이프 마운팅 단계가 진행된다(S2). 테이프(15)를 반도체 웨이퍼(10)의 배면에 부착함으로써 스크라이브 라인(13)을 따라 절단이 이루어져 각각의 반도체 칩(11)이 분리될 때 분리된 각 반도체 칩(11)들이 고정될 수 있다. 이때 사용되는 테이프(15)로는 다이싱용 자외선 테이프가 사용된다.
테이프 마운팅 단계가 완료된 후에는 도 6에서와 같이 반도체 웨이퍼(10)에 초음파를 인가하여 단위 반도체 칩(11)으로 분리하는 칩 분리 단계가 진행된다(S3). 초음파의 인가는 초음파 발생기(21)에 의해 초음파를 웨이퍼(10) 배면이나 표면에서 발진시킨다. 이 초음파는 웨이퍼 제조 공정에서 스크라이브 라인(13) 내에 주입한 불순물의 고유진동수와 공진을 일으킬 수 있는 주파수를 가진다. 초음파를 반도체 웨이퍼(10)에 발진시키면 스크라이브 라인(13) 내에 주입된 불순물의 고유진동수와 공진을 일으켜 진동이 증폭되어 특정 시간 후에 반도체 웨이퍼(10)로부터 반도체 칩(11)이 동시에 개별로 분리될 수 있다. 분리된 반도체 칩(11)은 이젝트 핀 어셈블리(27)와 픽 엔 플레이스(pick & place) 장치(29)에 의해 다이 어태치가 이루어진다.
반도체 웨이퍼(10)에 초음파를 인가하여 개별 반도체 칩(11)으로 분리하는 칩 분리 단계는 테이프 마운팅 단계에서 테이프 마운팅 장치에 초음파 발생기(21)를 설치하여 이루어지도록 하거나 또는 후속 공정인 다이 어태치 단계에서 다이 어태치 장치에 초음파 발생기(21)를 설치하여 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 테이프 마운팅 단계를 진행하지 않고 도 7에서와 같이 다이 어태치 장치에 웨이퍼 제조 공정에서 제공되는 스크라이브 라인(13) 내에 불순물 주입이 완료된 반도체 웨이퍼(10)가 직접 공급되어 테이블(41) 위에 탑재되도록 하고 다이 어태치 장치에 초음파 발생기(21)를 설치하여 초음파를 인가함으로써 다이 어태치 직전에 개별 반도체 칩(11)으로 분리되도록 할 수 있다. 이와 같은 경우 다이 어태치 장치에 사용되고 있는 다이 이젝트 핀 어셈블리를 사용하지 않아도 되어 매우 효율적인 시스템을 구성할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의한 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법에 따르면, 종래 웨이퍼 소잉에 의한 반도체 칩 분리 방법이 다이아몬드 휠 블레이드를 사용하기 때문에 반도체 칩의 크기만큼 X-Y 테이블이 구동되어야 하므로 시간이 많이 소요되고, 웨이퍼 패턴 정렬 오류로 인한 대량 불량이 발생할 가능성이 높은 반면에, 반도체 웨이퍼에 있는 반도체 칩을 동시에 분리시킬 수 있으므로 종래에 비하여 작업시간을 크게 줄일 수 있으며 비용을 절감할 수 있다. 또한, 웨이퍼 패턴 정렬이 불필요하여 웨이퍼 패턴 정렬 오류로 인한 불량을 배제시킬 수 있다. 더욱이, 다이 어태치 단계에서 초음파가 인가되도록 하여 별도의 테이프 마운팅 단계가 필요없게 되며 다이 어태치 장치에서 다이 이젝트 핀 어셈블리의 설치가 불필요하여 매우 효율적인 다이 어태치 장치를 구성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼에 집적회로를 형성하는 웨이퍼 제조 공정에서 스크라이브 라인 내에 불순물을 주입하는 단계와;
    상기 웨이퍼 제조 공정에서 제공되는 반도체 웨이퍼에 대하여 패키지 조립 공정에서 반도체 웨이퍼 배면에 테이프를 접착하는 테이프 마운팅 단계; 및
    상기 테이프 마운팅 단계가 완료된 웨이퍼에 불순물의 고유진동수와 공진을 일으키는 초음파를 인가하여 단위 반도체 칩으로 분리하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 불순물 주입 깊이는 웨이퍼 두께와 웨이퍼 배면 연마 두께의 차이인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 초음파를 인가하여 단위 반도체 칩으로 분리하는 단계는 반도체 칩을 실장 기판에 실장시키는 다이 어태치 단계에 포함되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 반도체 칩 분리 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200453536Y1 (ko) * 2009-04-30 2011-05-17 (주)아모레퍼시픽 유동그립수단을 갖는 립스틱 화장품용 상부케이스 그립퍼

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KR200453536Y1 (ko) * 2009-04-30 2011-05-17 (주)아모레퍼시픽 유동그립수단을 갖는 립스틱 화장품용 상부케이스 그립퍼

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