KR20090083845A - 범프들이 형성되어 있는 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리 방법 - Google Patents

범프들이 형성되어 있는 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리 방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼의 정면(21) 위에 범프들(B)이 형성되어 있는 웨이퍼(20)를 처리하기 위한 웨이퍼 처리 방법은, 범프들이 형성되어 있는 웨이퍼의 범프 영역(25)에만 정합하는 외곽 형상을 갖고 있는 범프 영역-정합 부재(40)를 테이블(51) 위에 유지하는 단계와; 상기 범프 영역-정합 부재 주위에 상기 범프 영역-정합 부재의 두께와 동일하거나 그 두께보다 크게 수지를 도포함으로써 수지 층(29)을 형성하는 단계와; 상기 수지 층과 함께 상기 범프 영역-정합 부재를 사전에 미리 결정된 두께로 연삭하는 단계와; 상기 수지 층 내에 요부(45)를 형성하기 위해, 상기 테이블로부터 상기 범프 영역-정합 부재를 제거하는 단계와; 상기 웨이퍼의 정면 위에 필름(11)을 부착하는 단계와; 상기 웨이퍼를 상기 수지 층의 상기 요부 내에 배치하고, 상기 웨이퍼의 배면(22)이 위쪽을 향하도록 상기 웨이퍼를 상기 테이블 위에서 유지하는 단계를 포함한다. 그런 다음, 웨이퍼의 배면이 연삭될 수 있다. 그 결과, 틈을 형성하지 않으면서도 범프들의 크기 변화가 용이하게 수용될 수 있다.
웨이퍼 처리 방법, 배면 연삭, 범프, 범프 영역-정합 부재

Description

범프들이 형성되어 있는 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리 방법{WAFER PROCESSING METHOD FOR PROCESSING WAFER HAVING BUMPS FORMED THEREON}
본 발명은 웨이퍼 정면 위에 형성되어 있는 복수의 범프들을 구비하는 웨이퍼를 처리하기 위한 웨이퍼 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 분야에서, 웨이퍼들은 해마다 대형화 되고 있으며, 패킹 밀도를 증가시키기 위해 두께도 감소하고 있다. 반도체 웨이퍼를 보다 얇게 만들기 위해, 웨이퍼의 배면(back surface)을 연삭하는 배면 연삭(backgrinding) 공정이 수행된다. 배면 연삭 중에, 웨이퍼의 정면 위에 형성되어 있는 칩들을 보호하기 위해 웨이퍼의 정면에는 표면 보호 필름이 부착되어 있다.
배면 연삭 공정이 종료된 후에, 다이싱 필름 부착 장치가 웨이퍼의 배면에 다이싱 필름을 부착하여서, 웨이퍼가 마운트 프레임에 일체화된다. 그런 다음, 웨이퍼의 정면에 부착되어 있던 표면 보호 필름이 제거되고, 웨이퍼가 칩들로 다이싱된다. 다이싱 공정에 의해 형성된 각 칩들이 픽업되어 리드 프레임 위에 장착된다.
도 8은 종래 기술에 있어서, 배면 연삭 공정 전의 웨이퍼의 단면을 도시하고 있다. 도 8에 도시하고 있는 바와 같이, 웨이퍼의 정면 위의 각 칩(C) 바로 위에는 전기 콘택들로서 범프들(B)이 형성되어 있다. 칩들(C)과 범프들(B)이 웨이퍼의 정면 위에 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼(20)의 정면(21)은 평탄하지 않다. 도 8로부터 알 수 있듯이, 표면 보호 필름(110)이 웨이퍼(20)의 정면(21)에 부착되어 있을 때에, 웨이퍼(20)의 중앙 영역은 웨이퍼의 가장자리 영역보다도 융기되어 있다. 다시 말하면, 표면 보호 필름(110) 위에는 단차(step)가 형성되어 있다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼(20)의 배면(22)을 연삭하기 위해, 웨이퍼(20)의 상부가 아래쪽을 향하도록 전도되어서 테이블(51) 위에 장착된다. 테이블(51)에는 웨이퍼(20)의 외곽 형상보다 약간 작은 흡입 섹션(suction section)(52)이 마련되어 있다. 표면 보호 필름(110)이 중앙 영역에서 융기되어 있기 때문에, 가장자리 영역에서 흡입 섹션(52)과는 접촉하고 있지는 않는다. 따라서, 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 가장자리 영역에서, 표면 보호 필름(110)과 흡입 섹션(52) 사이에는 환상의 틈(annular clearance)이 형성된다.
이 상태에서, 웨이퍼(20)의 배면(22)이 연삭될 때에, 웨이퍼(20)의 중앙 영역에 응력이 집중될 수 있으며, 그 결과로 중앙 영역 및/또는 웨이퍼(20) 자체에 위치하고 있는 범프들(B)이 손상될 수도 있다. 또한, 웨이퍼(20)의 가장자리 영역이 흡입 섹션(52)에 의해 흡입되어 있지 않기 때문에, 배면 연삭 공정 중에 웨이퍼(20)의 에지들이 파손될 수도 있다. 또한, 배면 연삭 공정 중에, 연삭된 부스러기들이 흡입 섹션(52)에 의해 환상의 틈을 통해 흡입되어서, 흡입 섹션(52)이 막힐 수도 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해, 일본 특허 공개 공보 제2005-109433호는, 웨이퍼의 가장자리 영역에 부착되는 가장자리 부착부가 제공되어 있는 컵-형상의 보호 부재에 의해, 웨이퍼의 정면을 덮는 기술을 개시하고 있다. 그러한 보호 부재가 사용될 때에, 배면 연삭 공정 중의 응력이 웨이퍼 전체로 분산되어서, 상술한 문제들은 방지될 수 있다.
그러나, 일본 특허 공개 공보 제2005-109433호에 개시되어 있는 보호 부재는 특정 크기의 범프들에만 정합하는 특별-목적 제품(special-purpose product)이기 때문에, 매우 고가이어서 최종 반도체 칩의 가격을 증가시킨다. 상기 보호 부재는 배면 연삭 공정 중에만 사용되고 종래에는 폐기된다는 사실을 고려하면, 가능하다면 보호 부재의 비용을 감소시키는 것이 바람직하다.
또한, 보호 부재는 특별-목적 제품이기 때문에, 범프들의 높이가 단지 조금만 변경되더라도 상기 보호 부재는 그 범프들을 제대로 보호할 수 없게 된다. 이러한 경우에, 보호 부재를 개조하지 않고서 사용한다면, 웨이퍼 에지의 파손과 흡입 섹션의 막힘과 같은 웨이퍼 및/또는 범프들에 대한 손상 문제들이 다시 일어날 수 있다.
본 발명은 이러한 환경에서 고안된 것으로, 본 발명의 목적은, 웨이퍼와 테이블 사이에 틈을 형성하지 않으면서 범프들의 크기 변화를 용이하게 수용할 수 있는 저렴한 웨이퍼 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 태양에 따르면, 범프들이 형성되어 있는 웨이퍼의 범프 영역에만 정합하는 외곽 형상을 갖고 있는 범프 영역-정합 부재(bump region-conforming member)를 테이블 위에 유지하는 단계와; 상기 범프 영역-정합 부재 주위에 상기 범프 영역-정합 부재의 두께와 동일하거나 그 두께보다 크게 수지를 도포함으로써 수지 층을 형성하는 단계와; 상기 수지 층과 함께 상기 범프 영역-정합 부재를 사전에 미리 결정된 두께로 연삭하는 단계와; 상기 수지 층 내에 요부(concave part)를 형성하기 위해, 상기 테이블로부터 상기 범프 영역-정합 부재를 제거하는 단계와; 상기 웨이퍼의 정면 위에 필름을 부착하는 단계와; 상기 웨이퍼를 상기 수지 층의 상기 요부 내에 배치하고, 상기 웨이퍼의 배면이 위쪽을 향하도록 상기 웨이퍼를 상기 테이블 위에서 유지하는 단계를 포함하는, 웨이퍼의 정면 위에 범프들이 형성되어 있는 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리 방법이 제공된다.
이에 따라, 제1 태양에서, 웨이퍼가 상기 테이블 위에서 유지될 때에, 웨이퍼의 가장자리 영역은 수지 층 위에 장착되어 있다. 따라서, 웨이퍼와 테이블 사이 에는 틈(clearance)이 형성되지 않는다. 또한, 범프들의 높이에 따라, 수지 층과 범프 영역-정합 부재 모두의 연삭 양을 변경함으로써, 범프들 크기의 변화를 용이하게 수용할 수 있다. 따라서, 특별-목적 보호 부재를 준비할 필요성이 없게 된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 제1 태양에 있어서, 상기 사전에 미리 결정된 두께가 상기 웨이퍼의 정면과 상기 범프들의 상단부 사이의 거리와 동일하다.
이에 따라서, 제2 태양에서, 테이블 위에 웨이퍼가 장착될 때에 생성될 수 있는 틈이 실질적으로 완전하게 제거될 수 있다.
제3 태양에 따르면, 제1 태양 또는 제2 태양에 있어서, 추가로 상기 웨이퍼의 배면이 연삭된다.
이에 따라서, 제3 태양에서, 배면 연삭 공정 중에, 웨이퍼 및/또는 범프들의 손상, 웨이퍼 에지의 파손 및 흡입 섹션의 막힘이 방지될 수 있다.
제4 태양에 따르면, 제1 태양 내지 제3 태양 중 어느 하나의 태양에 있어서, 상기 범프 영역-정합 부재가 상기 웨이퍼의 크기와 동일한 크기의 다른 웨이퍼로 제작된다.
이에 따라서, 제4 태양에서, 웨이퍼 처리 비용이 저렴하게 절감될 수 있다.
첨부된 도면에 설명되어 있는 본 발명의 전형적인 실시예의 상세한 설명으로부터 본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들이 보다 명확해질 것이다.
본 발명에서, 더미 부재(40)를 만들기 위해 특별-목적 제품을 준비할 필요가 없으며, 이에 따라서 반도체 칩 제조 비용이 절감될 수 있다.
또한, 피가공 웨이퍼(20) 내의 범프들(B)의 크기가 변할 때에도, 범프들(B)의 크기에 따라 더미 부재(40)와 수지 층(29)의 연삭 양을 변경하는 것만으로도 충분하다. 따라서, 본 발명에서, 디자인 교체에 의해 범프들(B)의 크기가 변경되는 경우에도, 그러한 변경에 용이하게 대처할 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 기재한다. 복수의 도면들에서, 유사한 구성요소들은 유사한 도면 부호로 표시된다. 이해를 용이하게 하기 위해, 이들 도면들은 적절하게 변경된 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 웨이퍼 처리 방법을 수행하기 위한 웨이퍼 처리 장치의 개략도이다. 실리콘 웨이퍼(20)가 도 1에 도시되어 있는 웨이퍼 처리 장치(30)에 공급되며, 복수의 칩들(C) 각각이 실리콘 웨이퍼(20)의 정면(21) 위에 형성되어 있는 범프들(B)을 포함하고 있는 것으로 가정한다(이하의 도 2b 참조). 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 처리 장치(30)는 주로, 웨이퍼(20) 위에 표면 보호 필름(11)을 부착하는 필름 부착 섹션(31)과; 웨이퍼(20)의 배면(22)을 연삭하는 배면 연삭 섹션(32)을 포함한다.
배면 연삭 섹션(32)은, 테이블(51) 위에 더미 부재(dummy member)(40)를 배치하는 더미 부재 배치 유닛(33)과; 수지 층(29)을 형성하기 위해 더미 부재(40) 주위에 수지를 도포하는 수지 도포 유닛(resin application unit)(34)과; 더미 부재(40)와 수지 층(29)을 사전에 미리 결정된 두께로 연삭하는 더미 부재 연삭 유닛(35)과; 연삭된 더미 부재(40)를 제거하는 더미 부재 제거 유닛(36)과; 웨이 퍼(20)의 배면(22)을 연삭하는 배면 연삭 유닛(37)을 포함한다.
도 2a와 도 2b는 각각 웨이퍼의 평면도와 단면도이다. 간결함을 위해, 도 2a에는 범프들(B)을 도시하지 않았다. 이들 도면들로부터 알 수 있듯이, 복수의 칩들(C)이 웨이퍼(20)의 정면(21)의 중앙 영역(25)에만 형성되어 있으며, 각 칩들(C)에는 범프들(B)이 형성되어 있다. 그런 다음, 이들 칩들(C)과 범프들(B)은 웨이퍼(20)의 가장자리 영역(26)에는 형성되지 않는다. 이에 따라, 이하에서는 중앙 영역(25)을 범프 영역(25)으로 호칭한다.
먼저, 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 필름 부착 섹션(31)에서 표면 보호 필름(11)이 웨이퍼(20)의 정면(21) 전체에 부착된다. 상기 표면 보호 필름(11)은, 아래에서 기술하는 배면 연삭 공정 중에, 정면(21) 위의 칩들(C)과 범프들(B)을 보호한다. 도 2b로부터 알 수 있는 바와 같이, 표면 보호 필름(11)이 부착된 후에, 범프 영역(25)과 가장자리 영역(26) 사이에는 단차가 형성된다. 여기서, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 실제에는 범프들(B) 사이에서 표면 보호 필름(11)이 약간 오목하게 될 수 있다는 것을 알아야 한다.
도 3a 내지 도 6a와 도 3b 내지 도 6b는 각각 배면 연삭 섹션(32) 내의 테이블(51)의 평면도와 단면도이다. 이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 테이블(51)은 주로, 테이블 가장자리 섹션(53)과; 그 테이블 가장자리 섹션(53)에 포함되어 있는 흡입 섹션(52)을 구비하고 있다. 테이블 가장자리 섹션(53)의 외경은 웨이퍼(20)의 직경보다도 약간 크다. 또한 흡입 섹션(52)은 진공원(도면에는 도시되어 있지 않음)에 연결되어 있으며, 그 외경은 웨이퍼(20)의 외경보다 약간 작다.
더미 부재 배치 유닛(33)을 사용하여 더미 부재(40)를 흡입 섹션(52)과 동심으로 되도록 배치한다(도 3a 및 도 3b 참조). 도 2a와 도 3a를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 더미 부재(40)의 외곽 형상은 웨이퍼(20)의 범프 영역(25)의 외곽 형상보다도 약간 크다. 더미 부재(40)는, 숫돌(32a)로 연삭될 수 있는, 후술하는 것과 같은 예를 들면 실리콘 또는 플라스틱으로 제작된다.
일 실시예에서, 더미 부재(40)가 웨이퍼(20)와 동일한 형상의 웨이퍼를 레이저로 절단(cutting out)하여 형성된다. 그런 경우, 후술하는 처리 웨이퍼(20)의 비용이 절감될 수 있다는 이점이 있다.
그런 다음, 수지 도포 유닛(34)을 사용하여, 예를 들어 열경화성 수지를 더미 부재(40) 주위에 도포한다. 도 4a 및 도 4b로부터 알 수 있는 바와 같이, 테이블 가장자리 섹션(53)의 가장자리 표면(53a)과 더미 부재(40)의 상부 표면 양쪽이 같은 높이가 되도록 수지가 도포된다.
이 때, 테이블 가장자리 섹션(53)을 둘러싸는 프레임과 유사한 것들(도면에는 도시되어 있지 않음)이 사용될 수 있으며, 또는 더미 부재(40) 주위에 흡입 섹션(52) 위에 시트가 배치될 수도 있다. 또한, 수지가 테이블 가장자리 섹션(53)의 가장자리 표면(53a)을 지나쳐서 도포될 수 있으며, 또는 수지가 더미 부재(40)의 상부 표면을 지나쳐서 도포될 수도 있다. 선택적으로는, 수지의 일부분이 더미 부재(40)의 상부 표면 위에 도포될 수 있다. 수지가 도포된 후에, 자연 건조 또는 열 처리에 의해 경화된다. 그 결과, 수지 층(29) 또는 다시 말하면, 링-형상의 수지로 된 부재가 더미 부재(40) 주위에 형성된다.
그런 다음, 흡입 섹션(52)이 기동하여서, 테이블(51) 위의 더미 부재(40)와 수지 층(29)을 흡입한다. 그리고 나서, 더미 부재 연삭 유닛(35)의 숫돌(35a)이 더미 부재(40)의 상부 표면을 연삭한다(도 5a 및 도 5b 참조). 이 때, 수지 층(29)이 함께 연삭되어서 더미 부재(40)와 수지 층(29)이 사전에 미리 결정된 두께로 연삭된다. 상기 사전에 미리 결정된 두께는 웨이퍼(20)의 정면(21)과 범프들(B)의 상단부 사이의 거리와 거의 동일하다. 다시 말하면, 상기 사전에 미리 결정된 두께는 범프 영역(25)과 웨이퍼(20)의 가장자리 영역(26) 사이의 표면 보호 필름(11) 내의 단차와 거의 동일하다.
그런 다음, 흡입 섹션(52)의 흡입 기능이 작동을 멈춘다. 그런 다음, 더미 부재 제거 유닛(36)을 사용하여, 수지 층(29)으로부터 연삭된 더미 부재(40)를 제거한다(도 6a 및 도 6b 참조). 그 결과, 수지 층(29)의 내부 표면에는 요부(concave part)(45)가 포함되며, 흡입 섹션(52)의 상부 표면이 링-형상의 수지 층(29) 내부에 형성된다. 실제로, 요부(45)의 외곽 형상은 웨이퍼(20)의 범프 영역(25)에 대응한다.
그런 다음, 표면 보호 필름(11)이 부착되어 있는 웨이퍼(20)가 로봇팔(39)에 의해 필름 부착 섹션(31)으로부터 배면 연삭 섹션(32)으로 운송된 후, 테이블(51) 위에 유지된다(도 1 참조). 도 7은 배면 연삭 섹션(32) 내의 테이블(51) 위에 배치되어 있는 웨이퍼의 단면도이다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 배면 연삭 섹션(32) 내에서 테이블(51) 위에 웨이퍼(20)가 배치되어서, 웨이퍼의 배면(22)이 위쪽을 향하며, 흡입 섹션(52)에 의해 흡입된다.
상술한 바와 같이, 수지 층(29)은 테이블(51) 위에 형성되어 있다. 따라서, 도 7에서도 도시한 바와 같이, 테이블(51) 위에 웨이퍼(20)가 배치될 때에, 상기 수지 층(29)은 웨이퍼(20)의 가장자리 영역(26)과 흡입 섹션(52) 사이에 배치된다. 이 때, 웨이퍼(20)의 범프 영역(25)이 흡입 섹션(52)에 의해 흡입되며, 웨이퍼(20)의 가장자리 영역(26)이 수지 층(29) 위에 장착된다. 따라서, 본 발명에서, 웨이퍼(20)의 가장자리 영역(26)과 흡입 섹션(52) 사이에는 환상의 틈이 형성되지 않는다.
그런 다음, 배면 연삭 섹션(32)의 숫돌(32a)을 사용하여 웨이퍼(20)의 배면(22)을 연삭한다. 본 발명에서, 웨이퍼(20)의 가장자리 영역(26)은 수지 층(29)에 의해 지지되어서, 웨이퍼(20)의 범프 영역(25) 위에 응력이 집중되지 않으며, 이에 따라 범프들(B)과 이와 유사한 것들 및/또는 웨이퍼(20)가 손상되는 것이 방지된다. 또한, 본 발명에서, 환상의 틈이 형성되지 않기 때문에, 배면 연삭 중에 웨이퍼(20)의 에지가 파손되지 않으며, 배면 연삭에 의해 생성된 부스러기에 의해 흡입 섹션(52)이 막히지 않게 된다.
이들은 링-형상의 수지 층(29)을 형성함으로서 달성될 수 있다. 그러므로, 수지 층(29)은 열에 의해 경화될 수 있는 임의의 수지로 제작될 수 있다. 또한, 더미 부재(40)는 전형적인 웨이퍼(20)로 제작될 수 있다.
특정의 실시예를 참조하여 본 발명을 개시하였지만, 본 발명의 범위를 일탈하지 않으면서도 많은 변형, 생략 또는 부가가 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게는 자명한 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 웨이퍼 처리 방법을 수행하는 웨이퍼 처리 장치의 개략도이다.
도 2a는 웨이퍼의 평면도이다.
도 2b는 웨이퍼의 단면도이다.
도 3a는 테이블의 제1 평면도이다.
도 3b는 테이블의 제1 단면도이다.
도 4a는 테이블의 제2 평면도이다.
도 4b는 테이블의 제2 단면도이다.
도 5a는 테이블의 제3 평면도이다.
도 5b는 테이블의 제3 단면도이다.
도 6a는 테이블의 제4 평면도이다.
도 6b는 테이블의 제4 단면도이다.
도 7은 테이블 위에 배치되어 있는 웨이퍼의 단면도이다.
도 8은 종래 기술에 있어서의, 웨이퍼의 단면도이다.
도 9는 종래 기술에 있어서의, 테이블 위에 배치되어 있는 웨이퍼의 단면도이다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼의 정면 위에 범프들이 형성되어 있는 웨이퍼를 처리하기 위한 웨이퍼 처리 방법으로서,
    범프들이 형성되어 있는 웨이퍼의 범프 영역에만 정합하는 외곽 형상을 갖고 있는 범프 영역-정합 부재를 테이블 위에 유지하는 단계와;
    상기 범프 영역-정합 부재 주위에 상기 범프 영역-정합 부재의 두께와 동일하거나 그 두께보다 크게 수지를 도포함으로써 수지 층을 형성하는 단계와;
    상기 수지 층과 함께 상기 범프 영역-정합 부재를 사전에 미리 결정된 두께로 연삭하는 단계와;
    상기 수지 층 내에 요부(concave part)를 형성하기 위해, 상기 테이블로부터 상기 범프 영역-정합 부재를 제거하는 단계와;
    상기 웨이퍼의 정면 위에 필름을 부착하는 단계와
    상기 웨이퍼를 상기 수지 층의 상기 요부 내에 배치하고, 상기 웨이퍼의 배면이 위쪽을 향하도록 상기 웨이퍼를 상기 테이블 위에서 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사전에 미리 결정된 두께가 상기 웨이퍼의 정면과 상기 범프들의 상단부 사이의 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 배면을 연삭하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 범프 영역-정합 부재가 상기 웨이퍼의 크기와 동일한 크기의 다른 웨이퍼로 제작되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.
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