KR20080098018A - 웨이퍼 개별화용의 지지체 - Google Patents

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Abstract

지지 기판 또는 척(20)은 웨이퍼(10)의 다이싱 동안 및 웨이퍼의 다이싱 후의 웨이퍼의 다이(11)를 지지한다. 지지 기판은 아일랜드(21)의 어레이를 포함하며, 아일랜드의 상면은, 웨이퍼 상의 다이의 어레이 또는 웨이퍼로부터 개별화된 다이의 어레이와의 정렬을 위해 지지 기판의 주면 위에 돌출된다. 아일랜드 간의 간격은 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 레이저의 커프(kerf) 또는 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 블레이드(blade)의 폭보다 작지 않다. 레이저 다이싱을 위해, 아일랜드의 상면은, 지지 기판을 실질적으로 가공하지 않고서도, 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 레이저 빔(30)의 에너지가 아일랜드 사이의 채널 내에서 소산되도록, 주면으로부터 충분한 높이를 갖는다.
웨이퍼, 다이, 다이싱, 진공 척, 아일랜드, 웨이퍼 스트리트

Description

웨이퍼 개별화용의 지지체{SUPPORT FOR WAFER SINGULATION}
본 발명은 기판을 다이(die)로 분할하는 동안의 기판용 지지체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 웨이퍼 기판을 특히 레이저를 사용하여 개별적인 집적회로로 개별화(singulation)하는 동안의 반도체 웨이퍼 기판용 지지체에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼를 웨이퍼 소우(wafer saw)를 사용하여 개별적인 다이로 분리하기 위한 공지의 웨이퍼 개별화 공정에서, 웨이퍼는 먼저 다이싱 프레임에 의해 지지된 다이싱 테이프(dicing tape)(통상적으로, 접착제층에 의해 웨이퍼에 고착되는 PVC 또는 폴리올레핀 물질) 상에 탑재되고, 유사하게 탑재된 웨이퍼의 적층체에 추가된다. 그리고나서, 탑재된 웨이퍼는 다이싱 소우 장치 내의 핸들링 시스템에 의해 유사하게 탑재된 웨이퍼의 적층체로부터 취출되고, 다이싱 동안의 지지를 위한 플랫 척(flat chuck)에 이송된다. 웨이퍼의 다이 사이의 웨이퍼 스트리트(wafer street)와 다이싱 소우 블레이드(dicing saw blade)의 자동 확인 정렬 또는 조작자 기반 정렬(operator-based alignment)에 후속하여, 블레이드는 x 및 y 양방향에서 웨이퍼 스트리트를 따라 웨이퍼의 일측면에서 웨이퍼의 반대 측면으로 통과하여, 웨이퍼를 절단하지만 다이싱 테이프는 절단하지 않는다. 이로써, 테이 프 프레임에 의해 지지된 탑재 테이프에 개별 다이가 접착제에 의해 고착되는 개별 다이의 어레이가 형성된다.
개별화된 다이를 갖는 이러한 테이프 프레임은 다이 픽커(die picker)에 통과되며, 열 또는 UV에 의해 접착제를 제거한 후, 개별 다이가 다이 픽커에 의해 픽업되도록 테이프로부터 다이를 밀어내기 위해 다이 핀이 사용된다.
최근에, 이러한 방식으로 웨이퍼를 개별화하기 위해 기계식 웨이퍼 소우 대신에 레이저가 사용되고 있으며, 이 때의 레이저 다이싱 공정은 예컨대 폴리올레핀 테이프 등의 일부 유형의 테이프와 호환될 수 있다.
이러한 공지의 공정은 몇몇 문제점을 가지고 있다. 테이프 및 테이프 프레임을 사용함으로써 개별화의 공정에 대한 비용이 추가된다. 박막 웨이퍼(즉, 두께가 100㎛ 미만인 웨이퍼)는 부서지기가 극히 쉬우며, 웨이퍼 탑재에서부터 다이 분리까지의 취급 공정은 웨이퍼 및 개별 다이에 상당한 스트레스 및 스트레인을 준다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 적어도 개선하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 특히 레이저 기반 다이싱 등의 다이싱 공정 동안 테이프에 대한 필요성을 제거하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 웨이퍼의 다이싱 동안 및 웨이퍼의 다이싱 후의 상기 웨이퍼의 다이를 지지하기 위한 지지 기판에 있어서, 상기 지지 기판은 아일랜드의 어레이를 포함하며, 상기 아일랜드의 상면은, 상기 웨이퍼 상의 다이의 어레이 또는 상기 웨이퍼로부터 개별화된 다이의 어레이와의 정렬을 위해 상기 지지 기판의 주면 위에 돌출되며, 상기 아일랜드 간의 간격은 상기 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 레이저의 커프(kerf) 또는 상기 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 블레이드(blade)의 폭보다 작지 않으며, 상기 아일랜드의 상기 상면은, 상기 지지 기판을 실질적으로 가공하지 않고서도, 상기 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 레이저 빔의 에너지가 상기 아일랜드 사이의 채널 내에서 소산되도록, 상기 주면으로부터의 충분한 높이를 갖는다.
바람직하게는, 상기 주면 위의 상기 아일랜드의 상기 상면의 높이는, 상기 레이저 빔의 포커스의 깊이보다 크다.
바람직하게는, 상기 지지 기판은 상기 다이가 부분 진공에 의해 상기 지지 기판 상에 유지될 수 있도록 하는 진공 척(vacuum chuck)이다.
바람직하게는, 상기 다이는 후속 공정을 위해 다이싱 후에 상기 부분 진공에 의해 상기 지지 기판 상에 유지될 수 있다.
또한, 상기 지지 기판은 상기 웨이퍼의 액티브 면이 상기 지지 기판을 향하도록 반도체 웨이퍼를 지지하기 위해 공동(hollow)의 상태를 갖는다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 웨이퍼를 다이싱하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 레이저 빔을 제공하는 단계와, 아일랜드의 상면이 상기 웨이퍼 상의 다이의 어레이와의 정렬을 위해 지지 기판의 주면 위에 돌출되어 있는, 상기 아일랜드의 어레이를 포함하는 상기 지지 기판을 제공하는 단계와, 상기 다이의 어레이를 상기 아일랜드의 어레이와 정렬시켜 상기 웨이퍼를 상기 지지 기판 상에 탑재하는 단계와, 상기 지지 기판을 실질적으로 가공하지 않고서도, 상기 레이저 빔의 에너지가 상기 웨이퍼를 통과한 후에 상기 아일랜드 사이의 채널 내에서 소산되도록, 상기 레이저 빔으로 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 개별화하면서 각각의 상기 아일랜드 상의 상기 다이를 지지하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 지지 기판을 제공하는 단계는 진공 척을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 웨이퍼를 상기 지지 기판 상에 탑재하는 단계는, 상기 웨이퍼를 부분 진공에 의해 상기 지지 기판 상에 유지하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 개별화된 다이는, 개별화 후의 추가의 처리를 위해 상기 부분 진공에 의해 상기 지지 기판 상에 유지된다.
바람직하게는, 상기 개별화된 다이는, 세척, 습식 에칭, 건식 에칭, 크세논 디플루오르화물 에칭, 다이 테스팅, 및 다이 픽킹 중의 하나 이상을 위해 상기 지지 기판 상에 유지된다.
또한, 상기 지지 기판은 공동(hollow)의 상태이며, 상기 웨이퍼는 액티브 면이 상기 지지 기판을 향하도록 상기 지지 기판에 탑재되며, 상기 웨이퍼는 상기 액티브 면의 반대측인 배면에서부터 다이싱된다.
도 1은 본 발명에 사용하기에 적합한 웨이퍼의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 지지 기판 또는 척(chuck)의 평면도이다.
도 3은 도 2의 3-3 라인을 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 4는 도 2의 지지 기판 또는 척의 측면도이다.
이하에서는 본 발명을 예시를 목적으로 하는 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 지칭한다.
도 1을 참조하면, 직경 D의 웨이퍼(10)는 수직 다이(11)의 직사각 어레이가 그 위에 형성되며, 이 다이는 도 1 및 표 1의 첫 번째 열에 나타낸 바와 같이 dx × dy의 치수 및 x와 y의 피치를 갖는다. 다이는 폭이 sx인 y 방향의 스트리트(12) 및 폭이 sy인 x 방향의 스트리트(13)에 의해 이격되어 있다. 도시를 명확하게 하기 위해, 웨이퍼(10) 상의 다이(11) 전부가 동일한 크기로 도시되어 있지만, 본 발명은 이러한 동일 크기의 다이, 직사각 형상의 다이, 또는 규칙적인 어레이로 한정되지 않는다.
Figure 112008055402840-PCT00001
표 1 : 웨이퍼 및 척 파라미터의 정의
도 2 내지 도 4를 참조하면, 도 2에는 웨이퍼(10)를 지지하기 위한 본 발명에 따른 척(20)의 평면도가 예시되어 있다. 도 3에는 도 2의 3-3 라인을 따라 절취한 y 방향의 수직 단면도이다. 척(20)은 웨이퍼(10)의 직경 D와 유사한 직경 C를 갖는 원형 디스크이며, 그 상위측 주면에 웨이퍼(10) 상의 다이(11)의 어레이에 대응하여 정렬 배치된 직사각형의 돌출 아일랜드(21)가 제공되어 있다. 아일랜드(21)는 도 2 및 표 1의 두 번째 열에 도시된 바와 같이 각각 Wx × Wy의 치수와 Px 및 Py의 피치를 갖는다. 아일랜드(21)는 폭이 kx인 y 방향의 채널(22) 및 폭이 ky인 x 방향의 채널(23)에 의해 이격되어 있다.
아일랜드(21)의 용도는 다이싱 동안 및 다이싱 후에 개별 다이(11)를 지지하기 위한 것이다. 도 4를 참조하면, 레이저 다이싱 동안 척(20)을 사용함으로써, 레이저 빔(30)이 다이(11) 사이를 통과하게 되고, 다이싱 공정 동안 척 아일랜드(21) 사이의 채널(22, 23) 내의 에너지를 소산시킨다.
척(20)의 설계 시에 다음의 요소가 관련된다.
1. 아일랜드 크기
다이(11)를 지지하면서 레이저 빔(30)이 아일랜드(21) 사이를 통과하도록 하기 위해서는, 아일랜드 치수 Wx 및 Wy는 일반적으로 각각 다이 직경 dx 및 dy 정도의 크기이어야 한다.
그러나, 일부 경우에는, 레이저의 매칭에 따라서는 커프(kerf)를 감소시킬 수 있다. 이 때, 웨이퍼 스트리트(12, 13)의 폭이 이러한 감소된 커프를 이용하도록 감소되지 못하는 곳에서는, 아일랜드 크기는 다이 크기보다는 클 수도 있지만 다이 크기에 웨이퍼 스트리트(12, 13)와 레이저에 의해 형성된 커프 간의 차이의 절반을 더한 것보다는 크지 않도록 될 것이다.
일반적으로, 아일랜드 크기는 다이 크기 미만이어야 한다.
Wx ＜ dx 및 Wy ＜ dy
2. 아일랜드 커프
아일랜드 크기 Wx 및 Wy에 대한 조건에 추종하여, 아일랜드 커프 kx 및 ky, 즉 특정 축에서의 2개의 아일랜드의 최인접 에지 간의 거리는 적어도 각각의 웨이퍼 스트리트 sx 및 sy 만큼 커야한다. 어떠한 경우에는, 아일랜드 간격은 적어도 레이저 커프 또는 소우 블레이드 폭만큼 커야한다. 이로써, 레이저 다이싱에서, 레이저 빔이 다이싱 공정 또는 커팅 공정 동안 아일랜드(21) 사이의 채널(22, 23)의 베이스 내로 소산되거나, 또는 소우 블레이드가 사용될 시에 소우 블레이드가 아일랜드를 침범하지 않게 된다.
아일랜드 커프는 웨이퍼 스트리트와 동일하거나 더 커야한다.
Px - Wx = kx ≥ sx 및 Py - Wy = ky ≥ sy
3. 아일랜드 높이
아일랜드(21) 사이의 채널(22, 23) 또는 트렌치의 깊이, 즉 아일랜드의 높이는 "가공의 깊이(depth of machining)", 즉 빔 포커스의 평면 또는 허리부(waist)로부터의 거리 d에서의 레이저 빔(30)의 강도가 척(20)을 구성하는 재료를 가공하기 위한 강도 미만으로 감소되는 포커스의 깊이보다 커야 한다. 이것은 도 4에 예시되어 있다. 포커스의 깊이 dof는 아일랜드 21의 높이보다 작은 것이 바람직하다.
전술한 조건 외에, 척(20)은 다이싱 기기로부터 제거될 때에도 진공을 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 더욱이, 척(20)은, 하나 이상의 다이(11)가 척(20)으로부터 제거될 때에, 예컨대 다이 픽커(die picker)에 의해 제거될 때까지 척 상의 잔류 다이를 유지하기에 충분한 부분적인 진공이 여전히 척(20) 상에 탑재된 모든 다른 다이(11) 상에 머무르도록 하는 공기 흐름이 충분하도록, 설계되는 것이 바람직하다.
일실시예에서, 척(20)은 다이싱된 웨이퍼(10)를 예컨대 세척 단계 내로 리프트하는 것과 같이 후속 공정을 위해 다이싱 공정 후에 리프트되도록 함으로써 후속 공정을 용이하게 한다. 세척 후에, 개별 다이(11)는 테이프가 필요없이 척(20)으로부터 직접 픽킹(picking)된다. 다이싱 후의 대표적인 공정은 세척, 에칭(습식 에칭, 건식 에칭, 크세논 디플루오르화물 에칭), 다이 테스팅, 및 다이 피킹을 포함한다.
추가의 실시예에서, 웨이퍼(10)는 척 상에 아래를 향하여 탑재되고, 웨이퍼의 배면으로부터 다이싱될 것이다. 예컨대, 웨이퍼(10)를 공동의 척(hollow chuck) 상에 아래를 향하여 위치시킴으로써, 웨이퍼의 하향 패터닝 면(downward-facing, patterned side of the wafer)으로부터, 이미 알고 있는 특징부의 위치를 확인하기 위해 카메라를 기반으로 하는 촬영 시스템을 이용한 정렬이 가능하게 된다. 이러한 정렬에 후속하여, 지지 척은 웨이퍼와 커팅 시스템 간의 정밀한 맞춤(registration)을 유지하면서 웨이퍼의 액티브 면 상에 위치될 수 있다. 그러므로, 간략하면, 처음에 공동의 척이 사용된다면, 카메라가 패턴을 확인할 수 있고, 그리고나서 "정렬된" 웨이퍼 앞면 상에 "아일랜드" 척을 위치시킴으로써 시스템이 작동한다. 본 실시예에서, 다이싱은 웨이퍼의 배면에서부터 가능하다.
지지 기판(20) 또는 척의 기본적인 원리는, 각각의 다이(11)에 지지 "아일랜드"(21)를 제공하여, 이 지지 아일랜드가 개별화 공정 동안 및 개별화 공정 후에 개별 다이(11)를 정위치에 유지하고, 또한 "다이 픽(die pick)" 기기 내에 위치될 때에는 척(20)으로부터의 개별 다이(11)의 픽킹이 가능하게 한다는 것이다. 척 설계는, 레이저 빔이 다이 사이를 가공할 때에, 다이를 개별화하기 위해 사용된 레이저 빔(30)의 에너지가 지지 척(20) 내로 소산하도록 하는 아일랜드(21) 사이의 채널(22, 23)을 포함한다. 채널 깊이 h는 빔 강도를 척 재료를 가공하지 않는 레벨로 감소시키도록 레이저 빔(30)을 확대시키기에 충분하다.
본 발명의 장점은 다이싱 공정에서 다이싱 테이프 및 다이싱 프레임을 필요로 하지 않는다는 점이다. 비용을 감소시킬뿐만 아니라 다이 픽킹으로 인해 발생할 수도 있는 다이 손상 또는 스트레스를 감소시킴으로써, 다이 사이의 마모(inter die abration)가 감소된다. 75㎛ 두께의 웨이퍼를 감안하면, 레이저 개별화에 후속하여, 레이저에 의해 형성된 커프는 통상적으로 폭이 25㎛에 근접하게 된다. 이것은 3:1의 종횡비(깊이 대 폭)를 형성한다. 테이프 상의 웨이퍼의 이동은 다이를 서로 맞닿게 할 수 있으며, 잠재적으로는 다이싱된 웨이퍼 상의 일정 레벨의 깎임(chipping)을 초래할 수 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 해소한다.

Claims (10)

  1. 웨이퍼의 다이싱 동안 및 웨이퍼의 다이싱 후의 상기 웨이퍼의 다이를 지지하기 위한 지지 기판에 있어서,
    아일랜드의 어레이를 포함하며,
    상기 아일랜드의 상면은, 상기 웨이퍼 상의 다이의 어레이 또는 상기 웨이퍼로부터 개별화된 다이의 어레이와의 정렬을 위해 상기 지지 기판의 주면 위에 돌출되며,
    상기 아일랜드 간의 간격은 상기 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 레이저의 커프(kerf) 또는 상기 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 블레이드(blade)의 폭보다 작지 않으며,
    상기 아일랜드의 상기 상면은, 상기 지지 기판을 실질적으로 가공하지 않고서도, 상기 웨이퍼를 다이싱하기 위해 사용된 레이저 빔의 에너지가 상기 아일랜드 사이의 채널 내에서 소산되도록, 상기 주면으로부터의 충분한 높이를 갖는,
    다이 지지용 지지 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주면 위의 상기 아일랜드의 상기 상면의 높이는, 상기 레이저 빔의 포커스의 깊이보다 큰, 다이 지지용 지지 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 기판은 상기 다이가 부분 진공(partial vacuum)에 의해 상기 지지 기판 상에 유지될 수 있도록 하는 진공 척(vacuum chuck)인, 다이 지지용 지지 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이는 후속 공정을 위해 다이싱 후에 상기 부분 진공에 의해 상기 지지 기판 상에 유지될 수 있는, 다이 지지용 지지 기판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 기판은, 상기 웨이퍼의 액티브 면이 상기 지지 기판을 향하도록 상기 반도체 웨이퍼를 지지하기 위해 공동(hollow)의 상태를 갖는, 다이 지지용 지지 기판.
  6. 웨이퍼를 다이싱하는 방법에 있어서,
    a. 레이저 빔을 제공하는 단계;
    b. 아일랜드의 상면이 상기 웨이퍼 상의 다이의 어레이와의 정렬을 위해 지지 기판의 주면 위에 돌출되어 있는, 상기 아일랜드의 어레이를 포함하는 상기 지지 기판을 제공하는 단계;
    c. 상기 다이의 어레이를 상기 아일랜드의 어레이와 정렬시켜 상기 웨이퍼를 상기 지지 기판 상에 탑재하는 단계; 및
    d. 상기 지지 기판을 실질적으로 가공하지 않고서도, 상기 레이저 빔의 에너지가 상기 웨이퍼를 통과한 후에 상기 아일랜드 사이의 채널 내에서 소산되도록, 상기 레이저 빔으로 상기 웨이퍼로부터 상기 다이를 개별화하면서 각각의 상기 아일랜드 상의 상기 다이를 지지하는 단계
    를 포함하는 웨이퍼 다이싱 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지 기판을 제공하는 단계는 진공 척을 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 웨이퍼를 상기 지지 기판 상에 탑재하는 단계는, 상기 웨이퍼를 부분 진공에 의해 상기 지지 기판 상에 유지하는 단계를 포함하는,
    웨이퍼 다이싱 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개별화된 다이는, 개별화 후의 추가의 처리를 위해 상기 부분 진공에 의해 상기 지지 기판 상에 유지되는, 웨이퍼 다이싱 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 개별화된 다이는, 세척, 습식 에칭, 건식 에칭, 크세논 디플루오르화물 에칭, 다이 테스팅, 및 다이 픽킹 중의 하나 이상을 위해 상기 지지 기판 상에 유 지되는, 웨이퍼 다이싱 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 기판은 공동(hollow)의 상태이며, 상기 웨이퍼는 액티브 면이 상기 지지 기판을 향하도록 상기 지지 기판에 탑재되며, 상기 웨이퍼는 상기 액티브 면의 반대측인 배면에서부터 다이싱되는, 웨이퍼 다이싱 방법.
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