KR20060125006A - 반도체 기판의 연마 시스템 및 그 방법 - Google Patents

반도체 기판의 연마 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 기판의 연마 품질을 높이고 수율을 높일 수 있는 반도체 기판의 연마 시스템 및 연마 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 반도체 기판의 연마 시스템은 반도체 기판을 정렬시키기 위한 얼라이너와, 정렬된 반도체 기판을 세정하기 위한 세정 장치와, 세정된 반도체 기판이 안착되는 척 테이블과, 반도체 기판을 연마하기 위한 연마 휠과, 그리고 반도체 기판을 운송할 수 있는 이송 장치를 포함하고 있다. 이에 따르면, 반도체 기판의 연마 전에 반도체 기판 상의 이물질을 효율적으로 제거할 수 있고, 그 결과 연마 공정 중에 반도체 기판의 칩핑 또는 깨짐을 막을 수 있다.

Description

반도체 기판의 연마 시스템 및 그 방법{Apparatus and Method for grinding semiconductor substrate}
도 1 및 도 2는 전면에 테이프가 부착된 반도체 기판을 보여주는 평면도 및 단면도이고;
도 3은 종래 반도체 기판의 연마 장치를 보여주는 단면도이고;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 기판의 연마 시스템을 보여주는 블럭도이고;
도 5는 도 4의 척 테이블 및 연마 휠을 보여주는 사시도이고;
도 6은 도 4의 세정 장치를 보여주는 사시도이고; 그리고
도 7은 도 4의 제 1 스피너를 보여주는 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
210...척 테이블 220...연마 휠
240...얼라이너 250...세정 장치
260...제 1 스피너 280...제 2 스피너
230...로더 암 270...언로더 암
본 발명은 반도체 제조 장치 및 제조 공정에 관한 것으로서, 특히 반도체 기판 연마(grinding) 시스템 및 그 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정 중에 반도체 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)의 핸들링 시에는 반도체 기판의 파손 또는 표면 손상이 발생하지 않도록 반도체 기판이 충분한 두께를 가져야 한다. 그러나, 반도체 칩 부품 구매자의 요구와 고집적화, 반도체 기판 후면의 이물질 제거를 위해서는 반도체 기판을 패키지하기 전에 얇게 하는 것이 필요하다. 따라서, 패키지하기 전에 반도체 기판 연마 장치로 반도체 기판의 이면을 연마하여 그 두께를 감소시키는 이면 그라인딩(back-grinding) 또는 이면 연마 공정을 실시하고 있다. 또한, 연마 장치를 이용하여 반도체 기판의 전면에 형성된 박막을 연마하는 경우도 있다.
반도체 기판의 이면 연마 공정 중에 반도체 기판의 전면 소자 패턴을 보호할 필요가 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 기판(50)의 전면에는 테이프(55)가 부착될 수 있다. 테이프(55)는 반도체 기판(50)의 전면에 형성된 소자 패턴을 보호하는 역할을 한다. 하지만, 테이프(55) 부착 과정 또는 테이프(55) 부착 후에 이물질(particle, 70)이 테이프(55) 상에 붙을 수 있다.
도 3을 참조하면, 척 테이블(80) 상의 반도체 기판(50)의 연마를 위해 연마 휠(90)이 반도체 기판(50)의 이면에 압력과 마찰력을 가한다. 이 경우, 테이프(55) 상의 이물질(70)에 의해 반도체 기판(50)에 불균일한 압력과 마찰력이 가해진다. 따라서, 반도체 기판(50)의 국소 부분이 과도하게 연마되거나, 심한 경우는 손상을 받을 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(50)에 칩핑(chipping) 또는 크랙(crack)이 발생하거나, 또는 깨짐이 발생할 수 있다. 이러한 반도체 기판(50)의 과도 연마 또는 손상은 품질 불량 문제를 야기하고, 그 결과 수율 저하를 초래할 수 있다. 특히, 이러한 품질 불량, 수율 저하 문제는 한 장의 반도체 기판(50)으로 끝나지 않고 연속하여 여러 장의 반도체 기판(50)에서 발생할 수 있다.
반도체 기판(50)과 척 테이블(80) 사이의 이물질(70)은 테이프(55) 표면에 부착된 것일 수 있으나, 척 테이블(80) 표면에 남아있는 것일 수도 있다. 척 테이블(80)에 남아 있는 이물질(70)은 연마 공정 전에 세정을 통해서 제거할 수 있다. 하지만, 종래 연마 공정 및 장치에서는 반도체 기판(50) 상에 붙어 있는 이물질(70)은 제거되지 않고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 기판 상의 이물질을 연마 공정 전에 제거하여 연마 공정의 품질을 향상시킬 수 있는 반도체 기판의 연마 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 반도체 기판 상의 이물질을 연마 공정 전에 제거하여 연마 공정의 품질을 향상시킬 수 있는 반도체 기판의 연마 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 태양에 따르면, 반도체 기판을 정렬시키기 위한 얼라이너; 정렬된 상기 반도체 기판의 적어도 전면을 세정하기 위한 세정 장치; 세정된 상기 반도체 기판이 안착되는 척 테이블; 상기 척 테이블 상에 안착된 상기 반도체 기판을 연마하기 위한 연마 휠; 및 상기 얼라이너, 세정 장치 및 척 테이블 사이에서 상기 반도체 기판을 운송할 수 있는 이송 장치를 포함하는 반도체 기판의 연마 시스템이 제공된다.
상기 본 발명의 태양의 일 측면에 따르면, 상기 세정 장치는 상기 반도체 기판을 수납할 수 있는 수납부, 상기 수납부에 수납된 상기 반도체 기판의 적어도 전면을 기계적으로 세정하기 위한 브러쉬를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 태양의 다른 측면에 따르면, 상기 세정 장치는 상기 브러쉬 및 상기 수납부에 수납된 상기 반도체 기판에 물 및 공기를 각각 공급하기 위한 물 노즐 및 공기 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 태양의 또 다른 측면에 따르면, 상기 연마 장치는, 상기 세정 장치에서 세정된 상기 반도체 기판을 상부에 안착하고 원심력을 이용하여 상기 반도체 기판을 회전시킴으로써 세정할 수 있는 제 1 스피너(spinner)를 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 연마 장치는, 연마된 상기 반도체 기판을 상부에 안착하고 원심력을 이용하여 상기 반도체 기판을 회전시킴으로써 세정할 수 있는 제 2 스피너(spinner)를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, 다음의 단계들을 포함하는 반도체 기판의 적어도 한 면을 연마시키는 반도체 기판의 연 마 방법이 제공된다. 상기 반도체 기판을 정렬시킨다. 정렬된 상기 반도체 기판을 세정한다. 세정된 상기 반도체 기판의 적어도 한 면을 연마한다.
상기 본 발명의 태양의 일 측면에 따르면, 상기 세정 단계는 상기 반도체 기판의 적어도 한 면을 브러쉬를 이용하여 닦아내는 제 1 단계와 상기 반도체 기판을 회전시키면서 물 또는 공기를 이용하여 세정하는 제 2 단계를 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장되어 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 기판의 연마 시스템(200) 및 연마 방법을 설명한다.
도 4를 참조하면, 연마 시스템(200)은 얼라이너(240), 세정 장치(250), 제 1 스피너(260), 척 테이블(210), 연마 휠(220), 제 2 스피너(280), 로더 암(230) 및 언로더 암(270)을 포함할 수 있다. 연마 시스템(200)은 로더 및 언로더(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
로더 암(230)은 반도체 기판(도 1의 50)을 얼라이너(240)에서 세정 장치(25), 제 1 스피너(260)를 거쳐서 척 테이블(210)로 이송하는 역할을 한다. 언로더 암(270)은 연마된 반도체 기판(50)을 척 테이블(210)에서 제 2 스피너(280)로 이송시키는 역할을 한다. 또한, 로더 암(230) 및 언로더 암(270)은 반도체 기판(50)의 얼라이너(240)로의 로딩 또는 제 2 스피너(280)로부터의 언로딩 동작을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 로더 암(230)은 로봇 암일 수 있다. 로봇 암은 전진, 후진, 회전 및 상하 이동을 할 수도 있다. 로봇 암의 구조는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
얼라이너(240)는 반도체 기판(50)을 정렬시키는 역할을 한다. 예를 들어, 얼라이너(240)는 반도체 기판(50)의 플랫 존 또는 노치를 인식하여 이를 기준으로 반도체 기판(50)을 정렬시킬 수 있다. 얼라이너(240)의 구조는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5를 참조하여, 척 테이블(210) 및 연마 휠(220)을 설명한다. 연마 공정 중에 반도체 기판(50)은 척 테이블(210) 상에 안치된다. 척 테이블(210)은 단일 반도체 기판(50)을 안치할 수도 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 반도체 기판(50)들을 동시에 안치하는 것도 가능하다. 연마 휠(220)은 반도체 기판(50)에 압력과 마찰력을 부가하여 반도체 기판(50)을 연마하기 위한 것이다. 예를 들어, 연마 휠(220)의 하단에는 고 강도의 다이아몬드 휠이 부착되어 있다. 연마 휠(220)은 하나의 척 테이블(210)에 복수개가 배치될 수 있다. 척 테이블(210) 또는 연마 휠(220)은 회전이 가능하도록 모터(미도시)가 부착될 수 있다.
도 6을 참조하여, 세정 장치(250)를 설명한다. 세정 장치(250)는 반도체 기판(50) 또는 반도체 기판(50)의 적어도 한 면을 세정하기 위한 것이다. 예를 들어, 반도체 기판(50) 상의 이물질(도 1의 70)이 세정될 수 있다. 수납부(252)는 반도체 기판(50)을 수납하기 위한 것으로서, 세정 장치(250)의 내부에 수직으로 형성된 홀 또는 슬롯이 될 수 있다. 브러쉬(254)는 수납부(252)에 수납된 반도체 기판(50)을 닦아내는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 브러쉬(254)가 반도체 기판(50)의 한 면 상을 가로질러 이동함으로써 반도체 기판(50) 상의 이물질(70)을 털어낼 수 있다. 이물질(70)을 보다 효율적으로 제거하기 위해, 브러쉬(254)는 상하 이동뿐만 아니라, 동시에 회전할 수도 있다.
세정 장치(250)는 물 및 공기를 각각 분사할 수 있는 물 노즐(258) 및 공기 노즐(256)을 더 포함할 수 있다. 물 노즐(258)은 브러쉬(254) 및 반도체 기판(50) 상에 물을 뿌려서 브러쉬(254)에 의한 세정을 도와주는 역할을 한다. 공기 노들(256)은 반도체 기판(50) 상에 고속의 공기를 분사하여 이물질(70)이 보다 쉽게 떨어져 나가도록 할 수 있다. 따라서, 세정 장치(250)는 브러쉬(254), 물 노즐(258) 및 공기 노즐(256)을 이용하여 보다 효율적으로 연마 전의 반도체 기판(50)의 이물질(70)을 제거할 수 있다.
이에 따라, 연마 공정 중에 척 테이블(210)과 반도체 기판(50) 사이에 이물질(70)이 남아 있지 않게 되어, 반도체 기판(50) 상에 압력과 마찰력이 균일하게 분포될 수 있다. 따라서, 반도체 기판(50)이 연마 중에 깨지거나, 반도체 기판(50)에 크랙 또는 칩핑이 생기는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 연마 품질이 향상되고 수율이 향상될 수 있다.
도 7을 참조하여, 제 1 스피너(260)를 설명한다. 제 1 스피너(260)는 세정 장치(250)를 거친 반도체 기판(50)을 부가적으로 재차 세정하는 역할을 한다. 따라서, 세정 장치(250)에서 이물질(70)이 모두 제거되는 경우에는 제 1 스피너(260)를 생략할 수도 있다. 제 1 스피너(260)는 상부에 반도체 기판(50)을 안착하고 원심력을 이용하여 회전시킴으로써 세정 작업을 수행할 수 있다. 원심력에 의해 반도체 기판(50) 상의 이물질(70)이 밖으로 떨어져 나갈 수 있다. 제 1 스피너(26)는 커버(262) 내에 물 및 공기를 공급할 수 있는 물 노즐(266) 및 공기 노즐(264)을 더 포함할 수 있다. 물 노즐(266) 및 공기 노즐(264)은 반도체 기판(50)이 회전하는 동안 반도체 기판(50)에 물 및 공기를 분사하여, 세정 효율을 높이는 역할을 할 수 있다. 제 2 스피너(280)는 제 1 스피너(260)와 유사할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연마 시스템(200)에 의하면, 세정 장치(250) 또는 부가적으로 제 1 스피너(260)를 이용하여 반도체 기판(50) 상의 이물질(70)을 연마 공정 전에 효율적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 반도체 기판(50)이 척 테이블(210) 상에 균형 있게 안착될 수 있고, 연마 휠(220)에 의한 마찰력과 압력이 반도체 기판(50)에 균일하게 가해질 수 있다. 그 결과, 연마 공정 중에 반도체 기판(50)의 깨짐, 칩핑 또는 크랙을 막을 수 있어, 연마 공정의 품질 및 수율이 향상될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 기판의 연마 방법을 설명한다. 연마 방법은 도 4 내지 도7의 연마 시스템(200)을 참조하여 보다 상세하게 설명할 수 있다.
먼저, 반도체 기판(50)을 정렬시킨다. 예를 들어, 얼라이너(240)를 이용하여 반도체 기판(50)을 플랫존 또는 노치를 기준으로 정렬시킬 수 있다.
이어서, 정렬된 반도체 기판(50)을 세정한다. 예를 들어, 세정 단계는 세정 장치(250)를 이용할 수 있으며, 또는 부가적으로 제 1 스피너(260)를 이용할 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 세정 단계는 반도체 기판(50)의 적어도 한 면을 브러쉬(254)를 이용하여 닦아내는 제 1 단계와 반도체 기판(50)을 회전시키면서 물 또는 공기를 이용하여 세정하는 제 2 단계를 포함할 수 있다. 제 1 단계는 브러쉬(254)를 이용하여 반도체 기판(50)을 닦으면서, 동시에 반도체 기판(50)에 물 또는 공기를 뿌리는 것을 포함할 수 있다. 물 또는 공기는 물 노즐들(258, 266) 또는 공기 노즐(256, 264)을 이용하여 분사할 수 있다.
이어서, 세정된 반도체 기판(50)의 적어도 한 면을 연마한다. 예를 들어, 연마는 척 테이블(210) 상에 반도체 기판(50)을 안착시킨 후, 연마 휠(220)을 이용하여 반도체 기판(50)에 압력과 마찰력을 가함으로써 수행할 수 있다.
이어서, 연마 단계 후, 반도체 기판(50)을 회전시키면서 세정하는 단계를 더 수행할 수 있다. 예를 들어, 제 2 스피너(280)를 이용하여 연마된 반도체 기판(50)을 세정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 기판(50)의 연마 방법에 따르면, 반도체 기판(50)의 연마 전에 반도체 기판(50)의 이물질(70)을 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 연마 품질으로 높이고 수율을 높일 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
본 발명에 따른 연마 시스템(200) 및 연마 방법에 의하면, 세정 장치(250) 또는 부가적으로 제 1 스피너(260)를 이용하여 반도체 기판(50) 상의 이물질(70)을 연마 공정 전에 효율적으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 반도체 기판(50)이 척 테이블(210) 상에 균형 있게 안착될 수 있고, 연마 휠(220)에 의한 마찰력과 압력이 반도체 기판(50)에 균일하게 가해질 수 있다.
그 결과, 연마 공정 중에 반도체 기판(50)의 깨짐, 칩핑 또는 크랙을 막을 수 있어, 연마 공정의 품질 및 수율이 향상될 수 있다.

Claims (10)

  1. 반도체 기판을 정렬시키기 위한 얼라이너;
    정렬된 상기 반도체 기판의 적어도 전면을 세정하기 위한 세정 장치;
    세정된 상기 반도체 기판이 안착되는 척 테이블;
    상기 척 테이블 상에 안착된 상기 반도체 기판을 연마하기 위한 연마 휠; 및
    상기 얼라이너, 세정 장치 및 척 테이블 사이에서 상기 반도체 기판을 운송할 수 있는 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 세정 장치는 상기 반도체 기판을 수납할 수 있는 수납부, 상기 수납부에 수납된 상기 반도체 기판의 적어도 전면을 기계적으로 세정하기 위한 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 세정 장치는 상기 브러쉬 및 상기 수납부에 수납된 상기 반도체 기판에 물 및 공기를 각각 공급하기 위한 물 노즐 및 공기 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연마 장치는, 상기 세정 장치에서 세정된 상기 반도체 기판을 상부에 안착하고 원심력을 이용하여 상기 반도체 기판을 회전시킴으로써 세정할 수 있는 제 1 스피너(spinner)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 스피너는 상기 반도체 기판에 물 및 공기를 공급할 수 있는 물 노즐 및 공기 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 연마 장치는, 연마된 상기 반도체 기판을 상부에 안착하고 원심력을 이용하여 상기 반도체 기판을 회전시킴으로써 세정할 수 있는 제 2 스피너(spinner)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 시스템.
  7. 반도체 기판의 적어도 한 면을 연마시키는 방법으로서,
    상기 반도체 기판을 정렬시키는 단계;
    정렬된 상기 반도체 기판을 세정하는 단계; 및
    세정된 상기 반도체 기판의 적어도 한 면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 세정 단계는 상기 반도체 기판의 적어도 한 면을 브러쉬를 이용하여 닦아내는 제 1 단계와 상기 반도체 기판을 회전시키면서 물 또는 공기를 이용하여 세정하는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 단계는 상기 브러쉬를 이용하여 상기 반도체 기판을 닦으면서, 동시에 상기 반도체 기판에 물 또는 공기를 뿌리는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 연마 단계 후 상기 반도체 기판을 회전시키면서 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 연마 방법.
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