KR20070017256A - 연마 공정이 끝난 웨이퍼를 크리닝하는 스피너 장치 - Google Patents

연마 공정이 끝난 웨이퍼를 크리닝하는 스피너 장치 Download PDF

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KR20070017256A
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Abstract

본 발명은 연마 공정이 끝난 웨이퍼를 크리닝하는 스피너 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상부에 웨이퍼의 이면이 위로 향하도록 장착되며 크리닝 동작시 회전 동작을 수행하는 웨이퍼 척, 및 상기 웨이퍼 척이 회전할 때 상기 웨이퍼의 이면과 전면에 접촉되어 상기 웨이퍼에 붙어있는 이물질을 제거하는 상부 브러시와 하부 브러시를 갖는 크리너 장치를 포함함으로써, 연마가 끝난 웨이퍼의 이면과 전면의 가장자리에 붙어있는 이물질이 완전히 제거된다.

Description

연마 공정이 끝난 웨이퍼를 크리닝하는 스피너 장치{Spinner for cleaning wafer grinded}
도 1은 웨이퍼의 이면을 연마하는 종래의 연마 장비에 웨이퍼가 장착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 연마가 끝난 웨이퍼의 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스피너 장치의 주요부를 보여주는 단면도이다.
도 4a는 도 3에 도시된 상부 브러시의 단면도이다.
도 4b는 도 3에 도시된 상부 브러시의 정면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 스피너 장치가 웨이퍼를 클리닝하는 상태를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
211; 이물질, 301; 스피너 장치
311; 웨이퍼 척, 321; 에어 드라이 장치
325; 에어 노즐, 331; 크리너 장치
332; 상부 브러시, 333; 상부 회전축
334; 하부 브러시, 335; 하부 회전축
336; 조인트, 337; 지지체
338; 몸체, 339; 회전 조절부
341; 스토퍼, 411; 상부 브러시의 털들
451; 워터 노즐, 511; 웨이퍼
515; 웨이퍼의 보호막
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 웨이퍼 연마 장비에 의해 웨이퍼의 이면이 연마된 후에 웨이퍼의 가장자리에 남아있는 이물질을 제거하는 스피너 장치에 관한 것이다.
웨이퍼에 집적회로를 형성하기 위해서는 확산, 사진, 식각, 이온 주입 등 여러 단계의 반도체 제조 공정을 거치게 된다. 최근에는 반도체 패키지 또는 반도체 모듈의 크기가 소형화되고 있으며, 이를 위해 웨이퍼에 형성되는 반도체 칩들의 크기도 점차 작아지고 그 두께도 점차 얇아지고 있다. 이를 위해, 반도체 제조 및 테스트 공정 중에는 웨이퍼의 두께를 원래의 두께대로 유지하다가, 반도체를 패키징(packaging)하기 위하여 웨이퍼를 각 칩별로 절단하기 전에 웨이퍼의 이면(소자가 형성된 면의 반대면)을 연마하여 웨이퍼의 두께를 얇게 만드는 공정을 별도로 수행하고 있다.
도 1은 웨이퍼의 이면을 연마하는 종래의 연마 장비에 웨이퍼가 장착된 상태 를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼 연마 장비(101)는 웨이퍼 척(111), 연마 헤드(121) 및 스핀들(131)을 구비한다.
웨이퍼가 연마되기 위해서는 웨이퍼 척(111)에 웨이퍼(141)가 장착된다. 웨이퍼(141)의 전면에는 웨이퍼(141)의 전면에 형성된 집적회로를 보호하기 위해 보호막(145)이 피복되어 있으며, 보호막(145)이 웨이퍼 척(111)을 향하도록 하고, 웨이퍼(141)의 이면이 위를 향하도록 웨이퍼(141)가 장착된다.
이 상태에서, 위쪽으로부터 연마 헤드(121)가 내려와 웨이퍼(141)의 이면을 가압한다. 연마 헤드(121)에는 스핀들(131)이 연결되어 있으며, 스핀들(131)은 모터축(미도시)에 연결되어 회전한다. 스핀들(131)이 회전함에 따라 연마 헤드(121)가 회전하면서 웨이퍼(141)의 이면을 연마한다. 이 때, 웨이퍼 척(111)도 함께 회전하면서 웨이퍼(141)의 이면이 연마되어 그 두께가 얇아진다.
연마 장비(101)는 2개의 연마 헤드(121)들을 포함하기도 한다. 예컨대, 거친 표면을 갖는 제1 연마 헤드와, 제1 연마 헤드보다 고운 표면을 갖는 제2 연마 헤드를 포함한다. 이와 같이, 연마 장비(101)가 2개의 연마 헤드(121)들을 가질 경우에는 먼저, 제1 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼(141)의 두께를 상당부분 감소시키고, 제2 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼(141)의 이면에 형성되어 있는 미세한 크랙을 제거한다. 여기서, 제1 연마 헤드에 의해 연마되는 것을 황삭이라 하고, 제2 연마 헤드에 의해 연마되는 것을 연삭이라 한다.
도 2는 연마가 끝난 웨이퍼(141)의 상태를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 연마가 끝난 웨이퍼(141)의 이면과 전면의 가장자리에는 이물질(211), 예 컨대 실리콘 더스트가 붙어있는 경우가 많다. 이러한 실리콘 더스트는 웨이퍼(141)가 실리콘으로 구성되어 있기 때문에 연마 과정에서 발생된다.
이와 같이, 연마가 끝난 웨이퍼(141)의 이면과 전면에 붙어있는 이물질은 후 공정에서 반도체 칩들을 불량하게 만드는 요인이 되기도 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연마가 끝난 웨이퍼의 이면과 전면의 가장자리에 붙어있는 이물질을 제거하기 위한 스피너 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
상부에 웨이퍼의 이면이 위로 향하도록 장착되며 크리닝 동작시 회전 동작을 수행하는 웨이퍼 척, 및 상기 웨이퍼 척이 회전할 때 상기 웨이퍼의 이면과 전면에 접촉되어 상기 웨이퍼에 붙어있는 이물질을 제거하는 상부 브러시와 하부 브러시를 갖는 크리너 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피너 장치를 제공한다.
여기서, 상기 크리너 장치는 상기 상부 브러시에 연결되며 소정 반경 내에서 회전하는 상부 회전축과, 상기 하부 브러시에 연결되며 소정 반경 내에서 회전하는 하부 회전축과, 상기 상부 회전축과 상기 하부 회전축을 지지하는 지지체와, 상기 상부 회전축과 상기 하부 회전축을 상기 지지체에 체결시키는 조인트, 및 상기 지지체가 결합된 몸체를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 스피너 장치에 의해 연마가 끝난 웨이퍼의 이면과 전면의 가 장자리에 붙어있는 이물질이 완전히 제거된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스피너 장치의 주요부를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 스피너 장치(301)는 웨이퍼 척(311), 에어 드라이 장치(321), 크리너 장치(331), 스토퍼(stopper)(341)를 구비한다.
웨이퍼 척(311)에는 연마가 끝나고 클리닝되기 위한 웨이퍼(도 5의 511)가 장착된다. 웨이퍼 척(311)은 모터(미도시)에 연결되어 회전할 수 있도록 구성된다. 웨이퍼 척(311)의 상부의 지름은 웨이퍼(도 5의 511)의 지름보다 짧게 구성되는 것이 바람직하다.
에어 드라이 장치(321)는 에어 노즐(325)과 지지체(327)를 구비하며, 에어 노즐(325)을 통하여 에어를 분사한다. 즉, 웨이퍼 척(311)에 장착되는 웨이퍼(도 5의 511)에 묻어있는 물기를 제거할 때, 에어 노즐(325)로부터 에어가 분사되며, 이에 따라 웨이퍼(도 5의 511)의 이면이 건조된다.
크리너 장치(331)는 상부 브러시(332), 상부 회전축(333), 하부 브러시(334), 하부 회전축(335), 조인트(336), 지지체(337), 몸체(338) 및 회전 조절부(339)를 구비한다.
상부 브러시(332)는 웨이퍼(도 5의 511)를 크리닝할 때 웨이퍼(도 5의 511) 의 이면에 접촉된다. 상부 브러시(332)는 상부 회전축(333)에 결합되며, 상부 회전축(333)에 의해 소정 반경 내에서 상하로 회전한다. 즉, 상부 브러시(332)는 평시에는 위로 들려져 있다가 웨이퍼(도 5의 511)를 크리닝할 때 아래로 내려와서 웨이퍼(도 5의 511)의 이면에 접촉하게 된다.
하부 브러시(334)는 웨이퍼(도 5의 511)를 크리닝할 때 웨이퍼(도 5의 511)의 전면의 보호막(도 5의 515)에 접촉된다. 하부 브러시(334)는 하부 회전축(335)에 결합되며, 하부 회전축(335)에 의해 소정 반경 내에서 상하로 회전한다. 즉, 하부 브러시(334)는 평시에는 아래로 내려져 있다가 웨이퍼(도 5의 511)를 크리닝할 때 위로 들려져서 웨이퍼(도 5의 511)의 전면의 보호막(도 5의 515)에 접촉하게 된다. 필요에 따라 하부 회전축(335)은 회전하지 않고 고정되게 구성될 수도 있다. 이 때, 하부 브러시(334)는 웨이퍼 척(311)의 하부면과 평행하도록 수평으로 유지되어야 한다. 그래야만 웨이퍼 척(311)에 장착된 웨이퍼(도 5의 511)의 전면을 크리닝할 수가 있다.
상부 회전축(333)과 하부 회전축(335)은 조인트(336)에 의해 지지체(337)에 체결된다. 지지체(337)는 몸체(338)에 연결되며, 전후로 이동할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 지지체(337)는 평시에는 웨이퍼 척(311)에서 멀리 떨어져 위치하고 있으며, 웨이퍼(도 5의 511)를 크리닝할 때는 웨이퍼 척(311)에 가까이 근접하도록 이동한다. 지지체(337)를 몸체(338)에 연결하는 방법은 통상적인 기술을 이용한다. 경우에 따라서는 지지체(337)를 몸체(338)에 고정시키고, 몸체(338)를 웨이퍼 척(311) 근처에 설치하여 사용할 수도 있다.
몸체(338)는 바닥에 고정된다.
회전 조절부(339)는 조인트(336)에 의해 상부 회전축(333)과 연결된다.
스토퍼(341)는 웨이퍼 척(311)에 장착된 웨이퍼(도 5의 511)를 크리닝하기 위해 크리너 장치(331)가 웨이퍼 척(311) 근처로 이동할 때 크리너 장치(331)가 적정한 곳에 위치하도록 지지체(337)의 이동을 중지시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 회전 조절부(339)로 하여금 상부 회전축(333)을 아래로 회전시키는 역할도 한다. 스토퍼(341)는 웨이퍼 척(311)에 고정 설치된다. 그러나, 스토퍼(341)는 독립적으로 설치될 수도 있고, 몸체(338)에 설치될 수도 있다.
도 4a는 도 3에 도시된 상부 브러시의 단면도이다. 도 4a를 참조하면, 상부 브러시(332)에 부착된 털들(411) 중 일부 털들(421)은 나머지 털들(431)보다 돌출되어 있다. 즉, 상부 브러시(332)에 부착된 털들(411) 중 (1/5) 정도의 털들(421)은 (4/5) 정도의 털들(431)에 비해 밖으로 더 돌출되도록 구성되며, (4/5) 정도의 털들(431)은 모두 동일한 높이로 구성되어 상기 돌출된 털들(421)을 지지함으로써 돌출된 털들(421)이 휘거나 굽지 못하게 한다.
이와 같이 상부 브러시(332)의 털들(411) 중 일부의 털들(421)을 나머지의 털들(431)에 비해 더 돌출되도록 구성함으로써 웨이퍼(도 5의 511)를 크리닝할 때, 웨이퍼(도 5의 511)에 붙어있는 이물질(도 2의 211)이 완전히 제거된다.
하부 브러시(도 3의 334)도 상부 브러시(32)와 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이에 따라 그 효과도 동일하게 된다.
도 4b는 도 3에 도시된 상부 브러시의 정면도이다. 도 4b를 참조하면, 상부 브러시(332)에 부착된 털들(411) 옆에 물을 분사하는 워터 노즐(451)이 설치되어 있다. 워터 노즐(451)은 웨이퍼(도 5의 511)의 이면을 크리닝할 때 물을 분사한다.
이와 같이, 상부 브러시(332)에 워터 노즐(451)이 구비됨으로써 웨이퍼(도 5의 511)를 크리닝할 때 웨이퍼(도 5의 511)의 이면에 붙어있는 이물질(도 2의 211)이 보다 더 완벽하게 제거될 수가 있다.
하부 브러시(도 3의 334)도 상부 브러시(332)와 동일한 모양으로 구성될 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 스피너 장치가 웨이퍼를 클리닝하는 상태를 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 웨이퍼 척(311) 위에 이면의 연마가 완료된 웨이퍼(511)가 장착되며, 크리너 장치(331)가 웨이퍼 척(311)에 근접해 있으며, 상부 브러시(332)와 하부 브러시(334)가 각각 웨이퍼(511)의 이면과 전면의 보호막(515)에 접촉되어 있다. 웨이퍼(511)가 웨이퍼 척(311) 위에 장착되면, 웨이퍼(511)는 에어 흡압 방법에 의해 웨이퍼 척(311)에 흡착된다.
도 3 내지 도 5에 도시된 구성을 갖는 스피너 장치(301)를 이용하여 웨이퍼(511)를 크리닝하는 방법은 다음과 같다.
웨이퍼(511)에 집적회로를 형성하는 반도체 제조 공정이 완료되면, 웨이퍼(511)의 전면에 보호막(515)을 피복한 후 연마 장비(도 1의 101)로 이송한다. 연마 장비(도 1의 101)에 의해 웨이퍼(511)의 이면이 설계된 두께만큼 연마되면 웨이퍼(511)의 크리닝을 위해 스피너 장치(301)로 이송된다. 일반적으로 여러 장의 웨 이퍼(511)들이 웨이퍼 카세트(미도시)에 적재되어 운반된다. 따라서, 상기 웨이퍼 카세트에서 한 장의 웨이퍼(511)가 꺼내어져서 웨이퍼 척(511) 위로 올려진다. 이 때, 웨이퍼(511)는 작업자에 의해 웨이퍼 척(311) 위에 올려질 수도 있고, 로봇(미도시)에 의해 웨이퍼 척(311) 위로 올려질 수도 있다. 여기서, 웨이퍼 척(311) 위에 놓여진 웨이퍼(511)는 그 이면 즉, 보호막(515)이 피복된 면의 반대면이 위를 향하도록 놓여진다.
이어서, 크리너 장치(301)의 지지체(337)가 웨이퍼 척(311) 가까이로 이동한다. 이 때, 지지체(337)는 스토퍼(341)에 닿는 위치에서 중지한다. 그러면, 상부 브러시(332)가 아래로 회전하여 웨이퍼(511)의 이면에 접촉되고, 동시에 하부 브러시(334)도 위로 회전하여 웨이퍼(511)의 전면의 보호막(515)에 접촉된다.
이 상태에서, 웨이퍼 척(311)이 회전한다. 웨이퍼 척(311)이 회전할 때 워터 노즐(451)로부터 물이 분사된다. 따라서, 상부 브러시(332)와 하부 브러시(334)에 의해 웨이퍼(511)의 가장자리에 붙어있는 이물질(도 2의 211)이 웨이퍼(511)로부터 제거된다.
상기 동작을 소정 시간 동안 수행한 후에 상부 브러시(332)는 위로 회전하고, 하부 브러시(334)는 아래로 회전하여 웨이퍼(511)로부터 떨어지며, 지지체(337)는 웨이퍼 척(311)으로부터 멀리 이동한다.
이 상태에서 에어 노즐(325)로부터 에어가 분사되면서 웨이퍼(511)의 이면에 묻어있는 물기를 제거한다. 웨이퍼(511)의 직경이 긴 경우에는 에어 노즐(325)을 전후로 움직이게 한다. 이에 따라 웨이퍼(511)의 이면에 남아있는 물기를 완전히 제거하여 웨이퍼(511)를 드라이시킬 수가 있다. 필요할 경우, 에어 드라이 장치(321)를 웨이퍼 척(311)의 하부에 하나 더 설치하거나 에어 노즐(325)을 웨이퍼 척(311)의 하부로 이동시켜서 웨이퍼(511)의 전면을 드라이함으로써 웨이퍼(511)에 남아있는 물기를 전체적으로 완전히 제거할 수가 있다.
웨이퍼(511)가 완전히 드라이되면 웨이퍼 척(311) 위의 웨이퍼(511)는 상기 웨이퍼 카세트로 이송된다. 이 때, 크리닝이 완료된 웨이퍼(511)는 작업자에 의해 웨이퍼 척(311) 위에서 상기 웨이퍼 카세트로 이송될 수도 있고, 상기 로봇에 의해 이송될 수도 있다.
본 실시예에 따른 스피너 장치(301)는 다른 방법으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 연마 장비(도 1의 101)에 설치되어 연마가 끝나자마자 바로 크리닝됨으로써 작업 시간이 단축되거나 작업 효율이 향상될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따라 상부 브러시(332)와 하부 브러시(334)를 구비하여 웨이퍼(511)의 이면과 전면을 동시에 크리닝함으로써 연마 공정이 끝난 웨이퍼(511)의 가장자리에 붙어있는 이물질(211)을 완전히 제거할 수가 있다.
또, 상부 브러시(332)의 털들(421) 중 일부의 털들(421)을 나머지 털들(431)보다 더 돌출되도록 구성함으로써 웨이퍼(511)의 이면의 가장자리에 남아있는 이물 질(211)을 보다 완전하게 제거할 수가 있다.
또한, 웨이퍼(511)를 크리닝할 때 에어 노즐(325)과 워터 노즐(451)을 사용함으로써 웨이퍼(511)에는 조그마한 이물질이라도 완전히 제거될 수가 있다.

Claims (5)

  1. 상부에 웨이퍼의 이면이 위로 향하도록 장착되며, 크리닝 동작시 회전 동작을 수행하는 웨이퍼 척; 및
    상기 웨이퍼 척이 회전할 때 상기 웨이퍼의 이면과 전면에 접촉되어 상기 웨이퍼에 붙어있는 이물질을 제거하는 상부 브러시와 하부 브러시를 갖는 크리너 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피너 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 크리너 장치는
    상기 상부 브러시에 연결되며, 소정 반경 내에서 회전하는 상부 회전축;
    상기 하부 브러시에 연결되며, 소정 반경 내에서 회전하는 하부 회전축;
    상기 상부 회전축과 상기 하부 회전축을 지지하는 지지체;
    상기 상부 회전축과 상기 하부 회전축을 상기 지지체에 체결시키는 조인트; 및
    상기 지지체가 결합된 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 스피너 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 척 위에 장착된 웨이퍼에 에어를 분사하여 상기 웨이퍼에 묻어있는 물기를 제거하는 에어 드라이 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스피너 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상부 브러시에 부착되며, 상기 웨이퍼를 크리닝할 때 물을 분사하는 워터 노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스피너 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부 브러시의 털들 중 일부의 털들은 다른 털들에 비해 밖으로 더 돌출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 스피너 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101340769B1 (ko) * 2007-11-21 2013-12-11 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 세정 장치 및 세정 방법
CN107591347A (zh) * 2017-08-16 2018-01-16 长江存储科技有限责任公司 用于晶圆的清洁装置及清洁方法

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