KR20040060559A - 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치 및 방법에 관한 것으로, 반도체 제조공정 후 웨이퍼의 후면을 일정한 두께로 연마하기 위하여 기계적 그라인딩과 습식에칭을 통해 제거함으로서 상기 웨이퍼의 파손, 크랙등을 방지할 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치 및 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 반도체의 패키징 작업을 위해 웨이퍼의 후면을 그라인딩하는 웨이퍼를 고속으로 회전시키는 척과, 상기 척의 상면에 설치되어 웨이퍼를 고정시키는 핀과, 상기 웨이퍼의 후면에 캐미컬을 분사하는 노즐로 이루어진 그라인딩 장치에 있어서, 상기 웨이퍼의 전면은 상기 척 내부에 형성된 통로를 따라 질소 가스가 공급되어 블로잉과 회전에 의해 보호되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치 및 방법{Grinding apparatus and method of semiconductor wafer}
본 발명은 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조공정 후 웨이퍼의 후면을 일정한 두께로 연마하기 위하여 기계적 그라인딩과 습식에칭을 통해 제거함으로서 상기 웨이퍼의 파손, 크랙등을 방지할 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 고도의 정밀성을 가지고 다수의 집적화된 소자를 웨이퍼 기판의 좁은 면적에 고도로 집적시키면서 다수의 칩을 형성한다.
이와 같이 소자 형성이 끝나게 되면 웨이퍼는 개개의 작은 칩으로 분리되어 패키징 작업을 거쳐 필요한 용도로 사용되는데 패키징 작업을 위해 웨이퍼의 후면이 그대로 남아 있게 되면 칩의 사이즈가 커지게 되고 불필요한 공간이 생기게 된다. 이러한 이유로 패키징을 하기 위해서는 웨이퍼 후면이 필요가 없게 되어 상당부분 제거하게 되는데, 이러한 제거방법으로 종래에는 먼저 다소 거친 표면을 가지는 휠을 사용하여 두께를 남기고자 하는 목표치에서 약 20~50㎛ 정도를 남긴 상태까지 후면을 제거하고, 두번째 단계로 목표치에서 남아있는 두께를 보다 치밀한 표면을 가지는 휠을 이용하여 남아있는 후면을 제거한다.
그러나, 상기한 두 공정을 사용할 경우 그라인딩에 사용되는 휠의 다이아몬드 레진으로 이루어진 패드에서 공정이 진행될수록 즉 누적 처리 웨이퍼 장수가 늘어날수록 패드의 표면 입자가 떨어져 나가고 새롭게 돌출된 부분의 입자가 그라인딩을 담당하게 되어 패드의 표면이 부분적인 단차를 가지게 됨으로서 웨이퍼 후면에 깊은 스크래치가 남게되고 공정중 외부 충격에 의해 웨이퍼가 파손되는 경우가 발생하며, 특히 두번째 그라인딩 단계에서 상기 웨이퍼 두께가 얇아질수록 다량의 열이 발생하여 열변형에 의한 웨이퍼 뒤틀림 현상이 발생할 수 있고, 다이아몬드 미립자에 의한 스크래치 또한 웨이퍼 소잉공정에서 칩에 직접적인 데미지를 가하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 두 단계로 이루어진 기계적 연마에 의한 웨이퍼 그라인딩에서 두번째 그라인딩 방법을 질산, 황산, 인산, 불산, 초순수가 혼합되어 있는 혼합액을 사용하여 습식 에칭을 함으로써 웨이퍼의 손상없이 상기 웨이퍼 후편의 균일도를 유지하고 상기 웨이퍼의 두께 목표치를 달성할 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치 및 방법을 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 습식 장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 방법을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 회전 척 12 : 고정 핀
13 : 노즐 15 : 웨이퍼
17 : 통로 19 : 질산 쿠션(N₂Cushion)
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 습식 장치를 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 반도체의 패키징 작업을 위해 웨이퍼의 후면을 그라인딩하는 장치의 구성은 웨이퍼(15)를 고속으로 회전시키는 회전척(10)과, 상기 척(10)의 상면에 설치되어 웨이퍼(15)를 고정시키는 핀(12)과, 상기 웨이퍼(15)의 후면에 캐미컬을 분사하는 노즐(13)로 이루어지며, 상기 웨이퍼(15)의 전면은 상기 회전척(10) 내부 형성된 통로(17)를 따라 질소(N₂)가스가 공급되어 블로잉과 회전에 의해 보호된다.
또한, 상기 캐미컬 분사 노즐(13)은 상기 웨이퍼(15)의 기준점(0,0)을 기준으로 -20㎜~80㎜ 범위에 분사되도록 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 회전척(10)은 회전속도를 1000~2000rpm으로 하여 웨이퍼(15)의 후면을 가공하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 반도체의 패키징 작업을 위해 웨이퍼의 후면을 그라인딩하는 방법은 상기 웨이퍼의 후면을 다소 거친 표면을 가지는 휠을 사용하여 목표하는 두께의 20~50㎛까지 기계적으로 연마하는 단계(S20)와, 상기 기계적으로 연마된 웨이퍼 후면에 습식 에칭을 위한 캐미컬을 분사하고 고속으로 회전하는 단계(S21)를 포함하여 이루어지며, 상기 습식 에칭을 위한 캐미컬은 질산 40~60%, 황산 5~15%, 인산 5~10%, 불산 5~10%, 초순수를 혼합한 혼합용액을 사용하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
반도체 웨이퍼의 공정이 완료되고 소자 형성이 끝나게 되면 웨이퍼는 개개의 작은 칩으로 분리되어 패키징 작업을 거쳐 필요한 용도로 사용되는데 패키징 작업을 위해 웨이퍼의 후면이 그대로 남아 있게 되면 칩의 사이즈가 커지게 되고 불필요한 공간이 생기게 되어 웨이퍼의 후면을 연마하는 공정을 하게 되는데, 먼저 첫번째 단계로 웨이퍼를 기계적인 방법으로 연마하기 위해 다소 거친 표면을 가지는 휠을 사용하여 상기 웨이퍼 후면의 두께를 남기고자 하는 목표치에서 약 20~50㎛정도를 남긴 상태까지 후면을 제거하고, 다음 두번째 단계로 웨이퍼를 습식 식각으로 연마하기 위해 상기 웨이퍼를 회전 척 위에 올려놓는다.
여기서, 상기 웨이퍼의 후면은 노즐과 마주보게 놓이고 상면은 상기 회전 척을 마주보고 놓이게 된다.
그리하면, 습식 장비의 회전 척은 회전속도를 1000~2000rpm으로 하여 웨이퍼를 회전시키고 노즐은 상기 웨이퍼의 후면을 습식 에칭하기 위하여 질산, 황산, 불산, 초수순가 혼합된 용액을 웨이퍼 후면에 골고루 분사하여 습식의 연마를 하게 되며, 상기 회전 척 위에 놓여진 웨이퍼의 상면은 상기 척 내부의 통로를 통해 분사되는 질소가스에 의해 블로잉되고 회전 척의 고속회전에 의해 상기 웨이퍼의 후면에 분사되는 캐미컬로부터 보호되는 것이다.
이때, 상기 웨이퍼내 균일도를 유지하기 위하여 캐미컬의 분사 범위를 기준점(0,0)을 중심으로 -20mm~80mm에 이르는 범위로 분당 1.0~2.0liter를 분사한다.
이에 따라, 그라인딩 습식 에칭에 의해 두께 목표치를 달성할 수 있고, 기계적 연마에 의해 발생하는 웨이퍼의 변형과 웨이퍼 파손, 크랙을 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 기계적 연마에 필요한 그라인딩 패드의 소모량도 줄여 웨이퍼 가공에 사용되는 범용 캐미칼을 사용하여 비용 절감 및 생산성 향상에 기할 수 있는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웨이퍼의 후면을 캐미컬에 의한 습식 식각으로 연마함으로써 기계적 그라인딩의 정밀 그라인딩시 그라인딩에서 발생하였던 파티클등에 의해 웨이퍼가 파손되거나 크랙이 발생하는 문제 및 그라인딩을 실시하면서 발생하는 열에 의한 웨이퍼 변형, 파손을 방지하는 효과가 있고, 상기 기계적 연마로 발생하였던 주기적인 패드의 교환 빈도를 줄여 비용절감의 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 반도체의 패키징 작업을 위해 웨이퍼의 후면을 그라인딩하는 웨이퍼를 고속으로 회전시키는 척과, 상기 척의 상면에 설치되어 웨이퍼를 고정시키는 핀과, 상기 웨이퍼의 후면에 캐미컬을 분사하는 노즐로 이루어진 그라인딩 장치에 있어서, 상기 웨이퍼의 전면은 상기 척 내부에 형성된 통로를 따라 질소 가스가 공급되어 블로잉과 회전에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치
  2. 제 1항에 있어서, 상기 캐미컬 분사 노즐은
    상기 웨이퍼의 기준점(0,0)을 기준으로 -20㎜~80㎜ 범위에 분사되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치
  3. 제 1항에 있어서, 상기 척은
    회전속도를 1000~2000rpm으로 하여 웨이퍼의 후면을 가공하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 장치
  4. 반도체의 패키징 작업을 위해 웨이퍼의 후면을 그라인딩하는 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼의 후면을 다소 거친 표면을 가지는 휠을 사용하여 목표하는 두께의 20~50㎛까지 기계적으로 연마하는 단계와, 상기 기계적으로 연마된 웨이퍼 후면에 습식 에칭을 위한 캐미컬을 분사하고 고속으로 회전하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 방법
  5. 제 4항에 있어서, 상기 습식 에칭을 위한 캐미컬은
    질산 40~60%, 황산 5~15%, 인산 5~10%, 불산 5~10%, 초순수를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 그라인딩 방법
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008111729A1 (en) * 2007-03-09 2008-09-18 Innoroot Co., Ltd. Method of thinning substrate, apparatus for thinning substrate and system having the same
US9421662B2 (en) 2013-09-25 2016-08-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Polishing apparatus

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