KR20050042511A - 웨이퍼 백그라인딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 백그라인딩 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 웨이퍼를 순서대로 백그라인딩하던 기존의 장치와 달리, 여러개의 웨이퍼에 대한 백그라인딩(backgrinding) 및 폴리싱(Polishing)을 동시에 수행할 수 있도록 함으로써, 단위 시간당 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 백그라인딩 장치의 효율적 운용으로 작업자의 수를 감소시켜 제조비를 절감할 수 있도록 한 웨이퍼 백그라인딩 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 인덱싱 테이블에 고정 설치되는 여러개의 척 테이블을 포함하는 웨이퍼 백그라인딩 장치에 있어서, 상기 척 테이블의 크기를 증대시키는 동시에 이 척 테이블에 웨이퍼가 안착되어 진공흡착으로 고정되는 웨이퍼 안착면을 여러개 형성시킨 구조를 특징으로 하는 웨이퍼 백그라인딩 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 백그라인딩 장치{Device for backgrinding wafer}

본 발명은 웨이퍼 백그라인딩 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 웨이퍼를 순서대로 백그라인딩하던 기존의 장치와 달리, 여러개의 웨이퍼에 대한 백그라인딩(backgrinding) 및 폴리싱(Polishing)을 동시에 수행할 수 있도록 함으로써, 단위 시간당 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 백그라인딩 장치의 효율적 운용으로 작업자의 수를 감소시켜 제조비를 절감할 수 있도록 한 웨이퍼 백그라인딩 장치에 관한 것이다.

반도체 분야에서 사용되고 있는 웨이퍼는 반도체의 재료가 되는 얇은 원판으로서, 실리콘이나 갈륨비소 등 단결정(單結晶) 막대기를 얇게 썬 둥근 판을 말하며, 이 웨이퍼(Wafer)는 개개의 칩(Chip)으로 소잉된 후, 다단계 공정에 의하여 반도체 패키지를 제조하는데 사용된다.

현재 웨이퍼를 매우 얇은 상태로 하여 웨이퍼 레벨에서 패키징하는 기술로 백그라인딩(back grinding) 기술이 알려져 있다.

상기 백그라인딩은 통상 웨이퍼의 뒷면, 즉 패턴이 형성되지 않은 면을 레이저, 에칭 또는 기계적 그라인딩 방법 등에 의해 일정 부분을 깍아 내어 매우 얇은 상태로 만들어주는 기술이다.

이러한 백그라인딩이 이루어진 웨이퍼를 이용하여, 일례로 웨이퍼 레벨 패키징의 나머지 제조 공정인 기판에 대한 칩부착, 전기적 접속을 위한 와이어 본딩, 수지재의 몰딩 및 입출력단자 형성 및 소잉(sawing) 공정 등을 실시할 수 있다.

첨부한 도 2는 종래에 웨이퍼 백그라인딩 장치를 나타내는 개략도이다.

여기서, 종래의 백그라인딩 장치의 주요 구성 및 작동상태를 도 2를 참조로 살펴보면 다음과 같다.

종래의 백그라인딩 장치의 주요 구성은:

1) 다수의 웨이퍼(10)가 저장된 로딩용 웨이퍼 카세트(wafer cassette)(12)와;

2) 상기 로딩용 웨이퍼 카세트(12)로부터 웨이퍼를 하나씩 들어올려서 이송시키는 포크(fork)형의 로봇암(robot arm)(14)과;

3) 상기 웨이퍼(10)의 노치(notch) 또는 프랫(flat) 등을 감지하는 센싱수단(미도시됨)에 의하여 상기 웨이퍼(10)를 해당 좌표와 정확한 위치로 조절해줄 수 있도록 한 얼라이닝 영역(aligning station)(16)과;

4) 척 테이블(chuck table)의 크리닝이 이루어지기 전까지, 상기 웨이퍼를 붙잡아 대기시키는 스탠바이 영역(stanby station)(18)과;

5) 상기 스탠바이 영역(18)으로부터 웨이퍼(백면이 위로 향함)가 올려지기 전에 크리닝수단에 의하여 크리닝이 이루어지는 척 테이블(20b)과;

6) 상기 척 테이블(20b)에 올려진 웨이퍼 백면에 대하여 거친(rough) 그라인딩을 실시하게 되는 1차 그라인딩(1st grinding)영역(22)과;

7) 상기 척 테이블(20b)에 올려진 웨이퍼 백면에 대하여 미세(fine) 그라인딩을 실시하게 되는 2차 그라인딩(1st grinding)영역(24)과;

8) 상기 2차 그라인딩 후, 상기 척 테이블(20b)에 올려진 웨이퍼 백면에 대하여 연마(polishing)을 실시하게 되는 연마영역(26);

9) 상기 연마 후, 웨이퍼 백면에 대한 세척 및 건조가 이루어지는 크리닝 영역(28)과;

10) 세척 및 건조가 종료된 웨이퍼를 언로딩하여 재저장시키는 언로딩용 웨이퍼 카세트(30)로 구성되어 있다.

특히, 상기 척 테이블(20b)은 회전 구동수단에 의하여 소정의 속도로 회전하는 인덱스 테이블(32)에 고정 설치되며, 각 척 테이블(20b)에는 진공흡착수단(미도시됨)이 연결되어 웨이퍼(10)를 진공흡착으로 고정시켜주게 된다.

이때, 상기 인덱스 테이블(32)에는 4개의 척 테이블(20b)이 균등한 간격으로 고정 설치되어 있고, 각 척 테이블(20b)에는 하나의 웨이퍼만이 올려질 수 있는 웨이퍼 안착면(34)이 형성되어 있다.

이러한 구성으로 이루어진 종래의 백그라인딩 장치에 대한 작동 관계를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 다수의 웨이퍼(10)가 저장된 웨이퍼 카세트(wafer cassette)(12)로부터 포크형 로봇암(14)이 웨이퍼(10)를 들어 올려서 얼라이닝 영역(16)으로 이송하게 된다.

다음으로, 상기 얼라이닝 영역(16)에서는 웨이퍼의 노치(notch) 또는 프랫(flat) 등을 감지하는 센싱수단(미도시됨)에 의하여 상기 웨이퍼(10)를 해당 좌표와 정확한 위치로 조절하게 된다.

이어서, 정확한 좌표와 위치로 조절된 웨이퍼(10)는 상기 스탠바이 영역(18)에 대기하는 상태로 고정되고, 이러한 대기상태중에 척 크리너(미도시됨)에 의하여 상기 척 테이블(20b)의 크리닝이 이루어지게 된다.

다음으로, 상기 스탠바이 영역(18)으로부터 웨이퍼(백면이 위로 향함)가 척 테이블(20b)의 웨이퍼 안착면(20b)에 올려짐과 함께 진공흡착으로 고정된 다음, 상기 1차 그라인딩 영역(22)으로 이송된다.

이때, 상기 인덱싱 테이블(32)의 회전 구동에 의하여 상기 척 테이블(20b)이 1차 그라인딩 영역(22)으로 이송되는 것이다.

이어서, 상기 1차 그라인딩 영역(22)상에 배치되어 있는 1차 그라인딩 수단(36)에 의하여 상기 척 테이블(20b)에 올려진 웨이퍼 백면에 대한 거친(rough) 그라인딩이 실시되고, 1차 그라인딩이 종료된 후, 상기 인덱싱 테이블(32)의 회전 구동에 의하여 상기 척 테이블(20b)이 2차 그라인딩 영역(24)으로 이송된다.

다음으로, 상기 2차 그라인딩 영역(24)상에 배치되어 있는 2차 그라인딩 수단(38)에 의하여 상기 척 테이블(20b)에 올려진 웨이퍼 백면에 대하여 미세(fine) 그라인딩이 실시된다.

이렇게 1차 및 2차 그라인딩으로 웨이퍼의 백면 그라인딩이 일단 종료되며, 마무리를 위한 다음 공정으로 웨이퍼 백면에 대한 연마(삭) 공정을 실시하게 되는 바, 이에 인덱싱 테이블(32)의 회전 구동으로 상기 척 테이블(20b)이 연마영역(26)으로 이송되어, 척 테이블(20b)에 올려진 웨이퍼 백면에 대한 연마(polishing)단계가 진행된다.

상기 연마단계 후, 웨이퍼 백면은 크리닝 영역(28)으로 로딩되어 DI 워터에 의한 세척 및 에어 블로잉(air blowing)에 의한 건조가 진행된다.

이렇게 세척 및 건조 단계를 마지막으로 웨이퍼는 상기한 언로딩용 웨이퍼 카세트(30)로 재저장되어진다.

그러나, 이상에서 본 바와 같은 종래의 웨이퍼 그라인딩 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 4개의 척 테이블에는 웨이퍼가 올려진 상태로서, 척 테이블에 웨이퍼가 최초 제공되는 단계와, 1차 그라인딩 단계와, 2차 그라인딩 단계와, 연마단계는 동시에 진행되며, 이러한 순서를 반복적으로 진행하게 된다.

각 척 테이블에는 하나의 웨이퍼만이 올려진 상태이므로, 각 단계를 반복적으로 진행하더라도 다수의 웨이퍼에 대한 그라인딩 작업 시간이 너무 오래 걸리는 문제점이 있다.

이는, 각 척 테이블에 하나의 웨이퍼만이 올려질 수 밖에 없는 이유가 가장 큰 이유이며, 그라인딩 작업 시간이 오래 걸림에 따라 단위 시간당 생산성이 저하되는 원인이 되고, 생산성을 증대시키기 위해서는 그라인딩 장비를 더 추가로 설치하여야 하지만 설비에 대한 비용이 그 만큼 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 연구 개발된 것으로서, 웨이퍼 그라인딩 장치의 척 테이블 구조를 여러개의 웨이퍼를 동시에 올려놓을 수 있는 구조로 개선하여, 여러개의 웨이퍼에 대한 1차 및 2차의 백그라인딩(backgrinding) 공정 및 폴리싱(Polishing)공정을 동시에 수행할 수 있도록 함으로써, 단위 시간당 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 백그라인딩 장치의 효율적 운용으로 작업자의 수를 감소시켜 제조비를 절감할 수 있으며, 백그라인딩 장치의 추가 설치비를 절감할 수 있도록 한 웨이퍼 백그라인딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인덱싱 테이블에 고정 설치되는 여러개의 척 테이블을 포함하는 웨이퍼 백그라인딩 장치에 있어서, 상기 척 테이블의 크기를 증대시키는 동시에 이 척 테이블에 웨이퍼가 안착되어 진공흡착으로 고정되는 웨이퍼 안착면을 여러개 형성시킨 구조를 특징으로 하는 웨이퍼 백그라인딩 장치를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 척 테이블에는 진공흡착홀을 갖는 4개의 웨이퍼 안착면이 등간격의 사각 배열을 이루며 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 웨이퍼의 최초 저장소인 로딩용 웨이퍼 카세트를 한 쌍으로 배열되고, 그라인딩 및 연마를 마친 웨이퍼의 재저장 장소인 언로딩용 웨이퍼 카세트도 한 쌍으로 배열된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 백그라인딩 장치를 나타내는 개략도이다.

상술한 바와 같이, 웨이퍼 백그라인딩 장치의 작동 시작과 함께, 로딩용 웨이퍼 카세트(12)로부터 포크(fork)형의 로봇암(14)이 웨이퍼(10)를 하나씩 들어올려서 얼라이닝 영역(16)으로 이송하는 단계와, 웨이퍼의 노치(notch) 또는 프랫(flat) 등을 센싱수단에서 감지하여 웨이퍼(10)를 정확한 위치로 조절해주는 단계 등을 포함하는 웨이퍼 백그라인딩을 위한 준비/제공단계가 진행된다.

이러한 웨이퍼 백그라인딩을 위한 준비/제공단계 후, 웨이퍼(10)를 척 테이블(20a)에 로딩시키게 되는데, 본 발명에 따른 척 테이블(20a)에는 여러개, 바람직하게는 4개의 웨이퍼 안착면(34)이 형성된다.

보다 상세하게는, 상기 척 테이블(20a)의 크기(직경)를 기존에 비하여 증대시키는 동시에 이 증대된 척 테이블(20a)에 4개의 웨이퍼 안착면(34)을 사각 배열의 등간격이 되도록 형성하게 된다.

특히, 상기 각 척 테이블(20a)에는 웨이퍼(10)를 진공으로 흡착하기 위한 진공흡착홀(미도시됨)이 형성된다.

이렇게 구비된 웨이퍼 스탠바이 영역과 인접한 척 테이블(20a)의 각 웨이퍼 안착면(34)에 4개의 웨이퍼(백면이 위로 향함)를 동시에 안착시켜 진공흡착으로 고정시키게 된다.

이때, 상기 웨이퍼(10)의 최초 저장소인 로딩용 웨이퍼 카세트(12)를 한 쌍으로 배열하여 웨이퍼(10)를 상기 척 테이블(20a)로 로딩할 수 있는 포트가 두 군데가 되도록 한다.

다음으로, 상기 4개의 웨이퍼(10)가 안착된 척 테이블(20a)은 상기 인덱싱 테이블(32)의 회전 구동과 함께 1차 그라인딩 영역(22)으로 이송된 다음, 1차 그라인딩 수단(36)의 일종인 #325 다이아몬드 휠에 의하여 상기 4개의 웨이퍼 백면에 대한 거친(rough) 그라인딩이 동시에 이루어진다.

이러한 1차 그라인딩 후, 상기 4개의 웨이퍼(10)가 안착된 척 테이블(20a)은 상기 인덱싱 테이블(32)의 회전 구동과 함께 2차 그라인딩 영역(38)으로 이송된 다음, 2차 그라인딩 수단(38)의 일종인 #2000 다이아몬드 휠에 의하여 상기 4개의 웨이퍼 백면에 대한 미세(fine) 그라인딩이 동시에 이루어진다.

웨이퍼 백면에 대한 1차 및 2차 그라인딩이 이루어진 후, 상기 4개의 웨이퍼가 안착된 척 테이블(20a)은 상기 인덱싱 테이블(10)의 회전 구동과 함께 연마 영역(26)으로 이송되어, 폴리싱 패드(polishing pad)와 슬러리(slurry)에 의하여 상기 4개의 웨이퍼 백면에 대한 연마단계가 동시에 진행된다.

상기 연마단계 후, 각각의 웨이퍼(10)를 크리닝 영역(28)으로 로딩하여 DI 워터에 의한 세척 및 에어 블로잉(air blowing)에 의한 건조 단계를 진행한 다음, 상기 각 웨이퍼(10)를 디스크 타입의 흡입 패드를 갖는 로봇 암(14)에 의하여 상기 언로딩용 웨이퍼 카세트(30)로 재저장되게 언로딩함으로써, 웨이퍼 백면에 대한 그라인딩이 종료된다.

한편, 상기와 같이 그라인딩 및 연마를 마친 웨이퍼(10)의 재저장 장소인 언로딩용 웨이퍼 카세트(30)도 한 쌍으로 배열하여, 4개의 웨이퍼(10)를 언로딩 웨이퍼 카세트(30)로 신속하고 용이하게 언로딩할 수 있다.

이와 같이, 척 테이블에 웨이퍼 안착면을 여러개 형성하여, 여러개의 웨이퍼가 동시에 그라인딩 및 연마되도록 함으로써, 웨이퍼 백그라인딩의 단위 시간당 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 백그라인딩 장치에 의하면 인덱싱 테이블에 고정된 척 테이블에 4개의 웨이퍼 안착면을 형성하여, 4개의 웨이퍼 백면에 대한 그라인딩 및 연마 등의 공정을 동시에 진행함으로써, 기존에 비하여 웨이퍼 백그라인딩에 대한 단위 시간당 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 백그라인딩 장치의 효율적 운용으로 작업자의 수를 감소시켜 제조비를 절감할 수 있다.

또한, 웨이퍼 백그라인딩 장치의 추가 설치비를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 백그라인딩 장치를 나타내는 개략도,

도 2는 종래의 웨이퍼 백그라인딩 장치를 나타내는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 웨이퍼 12 : 로딩용 웨이퍼 카세트

14 : 로봇암 16 : 얼라이닝 영역

18 : 스탠바이 영역 20a,20b : 척 테이블

22 : 1차 그라인딩 영역 24 : 2차 그라인딩 영역

26 : 연마영역 28 : 그리닝 영역

30 : 언로딩용 웨이퍼 카세트 32 : 인덱싱 테이블

34 : 웨이퍼 안착면 36 : 1차 그라인딩 수단

38 : 2차 그라인딩 수단

Claims (3)

1. 인덱싱 테이블에 고정 설치되는 여러개의 척 테이블을 포함하는 웨이퍼 백그라인딩 장치에 있어서,

   상기 척 테이블의 크기를 증대시키는 동시에 이 척 테이블에 웨이퍼가 안착되어 진공흡착으로 고정되는 웨이퍼 안착면을 여러개 형성시킨 구조의 웨이퍼 백그라인딩 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 척 테이블에는 진공흡착홀을 갖는 4개의 웨이퍼 안착면이 등간격의 사각 배열을 이루며 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 백그라인딩 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 웨이퍼의 최초 저장소인 로딩용 웨이퍼 카세트를 한 쌍으로 배열되고, 그라인딩 및 연마를 마친 웨이퍼의 재저장 장소인 언로딩용 웨이퍼 카세트도 한 쌍으로 배열된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 백그라인딩 장치.