KR20090104653A - 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법 및 그 방법에 사용되는 반도체 웨이퍼 배면 연마용 연마 장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법 및 그 방법에 사용되는 반도체 웨이퍼 배면 연마용 연마 장치 Download PDF

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KR20090104653A
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시게하루 아리사
토시유키 오자와
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도쿄 세이미츄 코퍼레이션 리미티드
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Abstract

웨이퍼 적층체의 배면 연마 과정에서, 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부의 두께를 각기 측정하는 단계와, 외연부 두께와 내연부 두께와의 사이의 두께 차이를 산정하는 단계와, 산정된 두께 차이가 감소되도록 임의 방향으로 소정의 각도만큼 연마 휠의 축을 기울이는 단계를 포함하는, 웨이퍼 적층체 배면의 인피드 연마를 수행하는 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법.
웨이퍼 적층체, 웨이퍼 배면, 연마 장치, 두께, 연마 휠

Description

반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법 및 그 방법에 사용되는 반도체 웨이퍼 배면 연마용 연마 장치{GRINDING METHOD FOR GRINDING BACK-SURFACE OF SEMICONDUCTOR WAFER AND GRINDING APPARATUS FOR GRINDING BACK-SURFACE OF SEMICONDUCTOR WAFER USED IN SAME}
본 발명은 반도체 웨이퍼 배면 연마 방법과, 그 방법에 사용되는 반도체 웨이퍼 배면 연마용 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유리나 수지 등으로 형성된 지지 기재(support base material)가 반도체 웨이퍼의 전면에 부착되고 또한 반도체 웨이퍼가 상기 기재를 통해서 턴테이블의 진공 척에 고정되어 웨이퍼 배면이 연마되는 반도체 웨이퍼의 두께를 줄이기 위한 처리 방법이 공지되어 있다. 본 방법에서는 예를 들어, 턴테이블의 상면으로부터 웨이퍼 적층체의 배면까지의 거리가 인-프로세스 게이지(in-process gauge)와 같은 접촉식 센서에 의하여 측정되고, 연마와 인-프로세스 측정이 웨이퍼 두께가 소정의 치수에 도달할 때까지 웨이퍼 적층체를 턴테이블로부터 제거하지 않고서도 동시에 수행된다.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법과 관련된 관련 기술의 예로는, 일본 특허 공개 공보 제2005-205543호에 개시된 방법이 있다. 일본 특허 공개 공보 제2005-205543호의 단락 [0005]에서는 "...웨이퍼를 연마하기 위하여, 웨이퍼를 연마하기 위한 다수의 연마 방법들이 존재하는데, 그 방법들 중에 주요한 두 가지 방법들은, 웨이퍼가 쌍을 이루는 두 개의 실린더형 연마 휠들 사이를 통과함으로써 연마되는 크리프 피드(creep feed) 연마 방법과, 컵 형태의 연마 휠이 사용되어 컵 형태의 연마 휠과 웨이퍼가 모두 웨이퍼의 중심을 가로질러 연마 휠을 통과하도록 회전되는 인피드 연마 방법이다. 특히 인피드식의 연마 방법이 반도체 웨이퍼의 연마에서 종종 사용되는데, 그 이유는 크리프 피드식의 연마 방법을 사용하는 경우보다 높은 표면 평탄도가 손쉽게 달성될 수 있기 때문이다."와 같은 기술 내용을 포함하고 있다.
또한, 상기 일본 특허 공개 공보의 단락 [0006]에서는, "그와 같은 인피드식 연마는 예를 들어, 도 8에 도시된 것과 같은 연마 장치(21)를 사용해서 수행된다. 이러한 연마 장치(21)는 진공 흡착에 의해 웨이퍼를 고정하기 위한 척 테이블(23)과, 연마 휠(24)이 고정되는 연마 헤드(25)를 구비한 컵형의 연마 휠(26)을 구비하고, 반도체 웨이퍼의 일면은 예를 들어서, 연마 헤드(25)가 회전축(27)을 중심으로 회전되고 연마 휠(24)을 웨이퍼(22)에 대해 압착하게 하면서 연마될 반도체 웨이퍼(22)를 척 테이블(23)로 흡착되게 하고 웨이퍼를 회전시킴으로써 연마될 수 있다."와 같이 지재하고 있다.
본 발명의 문제점과 관련된 문제로서, 일본 특허 공개 공보 제2005-205543호의 단락 [0005]에는 "연마된 웨이퍼의 표면상에는 특정의 주기성을 가지는 연마 줄 무늬가 연마 휠의 궤적으로서 형성될 수 있고 또는 오목한 형상을 가지는 요부(concave portion)가 웨이퍼의 중심 부분에 형성될 수 있다"와 같은 기재가 있다. 웨이퍼 표면상의 연마 줄무늬가 후공정으로서의 이후의 폴리싱 공정에 의하여 제거될 수 있지만, 폴리싱 처리된 웨이퍼의 양이 폴리싱 공정에서 증가되는 경우 웨이퍼의 평탄도가 열화될 수 있고 생산성이 저하될 수 있는 또 다른 문제점이 있다.
웨이퍼 중심 부분에 요부가 형성될 수 있는 문제점은, 연마 장치, 연마 휠, 웨이퍼 적층체용 지지 구조물, 연마 조건, 연마 방법 등과 같은 여러 인자들의 복잡한 상호작용으로부터 발생하는 것으로 생각된다. 웨이퍼의 중심 부분에 철부(convex portion)가 형성되는 경우는 위와 동일한 방식으로 발생하는 것으로 생각된다. 따라서 연마 휠과 웨이퍼의 상대 운동에 의해 형성된 웨이퍼의 배면은 여러 인자들의 복잡한 상호 작용의 결과물이며, 그러므로 소정의 정확도로 평탄도를 얻을 수 있도록 웨이퍼 배면을 완성하는 것은 어려운 것으로 평가된다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼 중심부에 요부나 철부가 형성되는 것을 억제할 수 있고 원하는 평탄도로 웨이퍼 배면을 완성할 수 있는 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법과, 그러한 연마 방법에 사용되는 반도체 웨이퍼 배면 연마용 연마 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 회로 패턴을 보호하기 위하여 웨이퍼 전면에 지지 기재가 부착된 웨이퍼 적층체가 전면이 아래를 향하고 연마되는 배면이 위를 향하도록 테이블에 고정되고, 이 상태에서 웨이퍼 적층체가 수평면에서 회전되고 연마 휠이 그 축에 대해서 회전되면서 연마 휠이 소정의 주입 속도로 수직 방향으로 이동되어서 웨이퍼 적층체의 배면을 연마하게 되는 반도체 웨이퍼의 배면 연마 방법이 제공되는데, 상기 연마 방법은 웨이퍼 적층체의 배면을 연마하면서 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부의 두께를 측정하는 단계와, 외연부와 내연부 두께의 두께 차이를 산정하는 단계와, 산정된 두께 차이가 감소되도록 연마 휠의 축을 기울이는 단계를 포함한다.
반도체 웨이퍼의 배면을 연마하기 위한 연마 방법에서, 연마 휠과 웨이퍼 적층체와의 사이의 접촉면에서 면내 압력 분포(in-plane pressure distribution)가 균등해지도록 연마 휠의 축을 기울이는 것도 또한 가능하다.
반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법에서, 웨이퍼 적층체의 외연부의 두께가 웨이퍼 적층체의 내연부의 두께보다 작은 경우, 웨이퍼 적층체의 외연부의 면내 압력이 웨이퍼 적층체의 내연부의 면내 압력에 필적하거나 또는 이보다 작도록 연마 휠의 축을 기울이는 것도 또한 가능하다.
상술한 바와 같은 반도체 웨이퍼의 배면을 연마하기 위한 연마 방법에 있어서, 웨이퍼 적층체 배면의 인피드 연마가 수행되는 공정 중에 측정된 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부의 두께에 기초해서 연마 휠의 축을 기울임으로써, 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부 사이의 두께의 두께 차이를 감소시킬 수 있다. 따라서 웨 이퍼의 중심부에 요부 또는 철부가 형성되는 것을 억제하고 원하는 평탄도로 웨이퍼를 완성할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 상술한 바와 같은 반도체 웨이퍼의 배면을 연마하기 위한 연마 방법에 사용되는 반도체 웨이퍼의 배면을 연마하기 위한 연마 장치가 제공되는데, 상기 장치는 웨이퍼 적층체의 배면에 대향되게 배열된 연마면이 마련된 연마 휠을 축들에 대해서 회전 가능하게 지지하는 스핀들 헤드와, 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부의 두께를 측정하는 측정 수단과, 수직 방향에 대해서 연마 휠의 축을 기울이기 위한 각도 정밀 조정 수단과, 측정 수단으로부터의 입력 신호를 수신하고 외연부와 내연부 사이의 두께의 두께 차이를 산정함으로써 그 두께 차이가 감소되도록 각도 정밀 조정 수단을 제어하는 제어기를 포함한다.
상술한 바와 같은 반도체 웨이퍼의 배면을 연마하기 위한 연마 장치에 있어서, 공정 중에 측정된 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부의 두께에 기초해서 연마 휠의 축을 기울임으로써, 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부 사이의 두께의 두께 차이를 감소시키는 것이 가능하다. 따라서 웨이퍼의 중심부에 요부 또는 철부가 형성되는 것을 억제하고 원하는 평탄도로 웨이퍼를 완성할 수 있다.
웨이퍼의 중심부에 요부 또는 철부가 형성되는 것을 억제하고 원하는 평탄도로 웨이퍼를 완성할 수 있다.
상기와 같은 것 등의 본 발명의 목적, 특징 및 장점들은 첨부한 도면을 참조 한 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 배면을 연마하기 위한 연마 방법과 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 연마 방법에 사용되는 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 장치를 도면들을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 장치의 대표적 형태를 도시하고 있지만, 본 발명은 이러한 실시예로 제한되지는 않는다. 이 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 배면을 연마하기 위한 연마 장치(1)는 장치 주 몸체(1a), 지지 기재(13)가 부착되게 되는 웨이퍼 적층체(10)의 전면측의 척(3)으로 진공 흡착함으로써 웨이퍼 적층체(10)를 유지하기 위한 턴테이블(2), 연마 휠(15)을 회전 가능하게 지지하기 위한 스핀들 헤드(4)를 포함한다. 예시적 형태로서 스핀들 헤드(4)는 수직 방향으로 연마 휠(15)을 상하로 움직이기 위한 선형 이동 주입 기구와, 연마 휠(15)을 수직 축(R2)을 중심으로 회전시키기 위한 회전 기구를 구비할 수 있다. 본 예에서, 볼 스크루 주입 기구(ball screw feed mechanism)가 선형 이동 주입 기구로서 적용될 수 있고, 서보 모터가 회전 기구로서 적용될 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 척(3)으로 진공 흡착(vacuum suction)에 의해서 고정되는 각각의 웨이퍼 적층체(10)는, 유리 기재(지지 기재)(13)가 회로 패턴이 형성되어 있는 전면(12a)으로 보호 필름(도시되지 않음)에 의해서 부착되어 있는 상태에서 척(3)에 의해서 탈착식으로 고정될 수 있지만, 본 발명은 이러한 실시예로 제한되지 않는다. 일예로서, 연마 전의 반도체 웨이퍼(11)의 두께는 약 750㎛, 보호 필름의 두께는 약 100㎛, 또한 유리 기재의 두께는 약 1 mm이다. 반도에 웨이퍼(11)는 소정의 두께, 예를 들어 약 30㎛정도로 얇은 두께까지 단일 웨이퍼의 두께로부터 산정된 연마 공차에 기초해서 연마된다.
배면 연마를 위한 연마 장치(1)는 인피드 연마를 수행하는 데 사용되도록 구성된다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 인피드 연마는, 연마 휠(15)과 웨이퍼 적층체(10)가 모두 동시에 회전될 때 수행된다. 따라서 스핀들 헤드(4)에 장착된 연마 휠(15)은 웨이퍼 적층체(10)에 대향되게 수평면(X-Y 평면)에 대해 소정의 위치에 배치되고, 척(3)과 함께 웨이퍼 적층체(10)는 축(R1)을 중심으로 회전되고, 한편으로는 연마 휠(15)이 웨이퍼 적층체(10)와 동일한 방향으로 축(R2)을 중심으로 회전되며, 이 상태에서 연마 휠(15)이 수직 방향으로 하향 이동되어서 웨이퍼(11)의 배면(12b)을 연마면(16a)에 의해 F의 힘으로 압착함으로써 웨이퍼(11) 배면(12b)의 연마를 수행한다. 도 2에서, 연마 휠(15)의 회전 방향과 웨이퍼 적층체(10)의 회전 방향은 동일하지만, 연마 휠(15)의 회전 방향과 웨이퍼 적층체(10)의 회전 방향이 서로 상이할 수 있다. 연마 휠(15)의 회전 방향과 웨이퍼 적층체(10)의 회전 방향이 서로 동일한 경우, 연마 저항이 작아지고 웨이퍼(11) 가공 정확도가 향상될 수 있고, 연마 휠(15)의 회전 방향과 웨이퍼 적층체(10)의 회전 방향이 서로 상이한 경우에는 연마 효율성이 향상될 수 있다.
본 실시예에 따른 배면 연마용 연마 장치(1)는 여러 고유한 특징들을 가지고 있다. 본 실시예에 따른 배면 연마용 연마 장치(1)는, 웨이퍼 배면(12b)을 연마하는 중에 웨이퍼 적층체(10)의 외연부와 내연부의 두께를 동시에 측정하기 위한 인-프로세스 게이지(5, 6)들(도 3 참조)과, 수직 방향에 대해서 연마 휠(15)의 축(R2) 을 기울이기 위한 각도 정밀 조정 수단(12)과, 인프로세스 게이지(5, 6)들로부터 입력 신호를 수신하고 외연부와 내연부의 두께 사이의 두께 차이를 산정하며 산정된 두께 차이가 감소되도록 각도 정밀 조정 수단(12)의 서보 모터를 산정된 두께 차이를 기초로 해서 제어하는 제어기(16)를 추가적으로 포함한다. 제어기는 작동 부분(operation section)과 자동 각도 조정 부분을 구비하고 있다. 작동 부분에서는, 제어기가 접촉식 센서로부터 입력 신호를 수신해서 외연부와 내연부의 두께 사이의 두께 차이를 산정한다. 자동 각도 조정 부분에서는, 제어기는 산정된 두께 차이와 연마 휠(15)의 축(R2)의 각도 사이의 소정의 관계를 기초로 각도 정밀 조정 수단(12)의 서보 모터를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 배면 연마를 위한 연마 장치(1)의 구성 요소들 각각을 이하에서 설명한다.
측정 수단의 대표적 형태로서의 인프로세스 게이지(5, 6)들 각각은, 접촉기(contactor)로서의 프로브(5a, 5b)의 변화가 차동 트랜스(differential transformer)에 의해서 전압 신호로 변환되고, 변환된 전압 신호에 기초해서 턴테이블(2)의 상면과 웨이퍼의 배면(12b) 사이의 거리, 즉 웨이퍼 적층체(10)의 δ의 두께가 공정 중에 모니터링 되는 측정 도구이다(도 3 참조). δ의 두께는 개별 웨이퍼 적층체(10)에 따라 변화되나, δ의 두께에서 연마 공차를 차감해서 얻어진 위치까지 연마가 수행되기 때문에 개별 반도체 웨이퍼(11)는 지지 기재(13) 또는 보호 필름의 허용 오차에 영향을 받지 않고서 항상 동일한 두께로 연마될 수 있다.
본 발명에 따른 배면 연마용 연마 장치는 세 개의 인프로세스 게이지(5, 6, 7)들을 구비한다. 인프로세스 게이지(7)는 턴테이블(2) 상면의 위치를 측정하는 데 사용되고, 두 개의 인프로세스 게이지(5, 6)들은 각각, 웨이퍼 적층체(10)의 외연부와 내연부의 두께를 측정하는 데 사용된다. 두 개의 인프로세스 게이지(5, 6)들을 제공함으로써 웨이퍼 적층체(10)의 외연부와 내연부의 두께가 공정 중에 동시에 측정될 수 있어서, 연마 휠(15)과 웨이퍼 적층체(10)의 접촉면에서의 연마 압력의 불균일한 분포가 산정될 있다. 웨이퍼 적층체(10)의 두께를 측정하기 위한 인프로세스 게이지의 개수가 본 발명에서 두 개로 제한되는 것은 아니며 3 개 또는 그 이상의 인프로세스 게이지들이 상기 목적을 위해서 제공될 수 있다.
턴테이블(2)은 디스크(disc) 형태로 형성되고 네 개의 회전식 척(3)들이 마련된다. 개개의 척(3)은 웨이퍼 적층체(10)에 부착된 진공 압력 유리 기재(13)로 흡착하도록 구성된다. 따라서 웨이퍼 적층체(10)는 척(3)에 고정된다. 배면 연마가 완료된 이후에, 웨이퍼 적층체(10)가 척(3)으로부터 신속하게 제거될 수 있도록 공기가 척(3)에 공급된다. 척(3) 각각의 하면상에는 모터(20)의 출력축이 척(3)의 중심축과 동축으로 부착된다. 척(3) 각각은 모터(20)의 구동력에 의하여 시계 방향으로 회전되도록 구성된다.
연마 휠(15)은 턴테이블(2)에 흡착 고정된 반도체 웨이퍼(10)의 배면(12b)을 연마하기 위하여 사용되고, 예를 들어 접합제(binder)로 액체 접합을 사용하는 다이아몬드 연마 휠이 사용될 수 있다. 결합제로서 액체 결합을 사용함으로써, 연마 휠(15)이 탄력성이 있게 되어 연마 휠이 웨이퍼 적층체(10)에 접촉하는 순간의 충격에 의한 힘이 완화되고, 웨이퍼 배면(12b)을 높은 정밀도로 가공할 수 있다.
연마 휠(15)은 축(R2)이 모터(도시되지 않음)의 출력축과 동축으로 정렬되게 스핀들 헤드(4)에 부착되고, 모터의 구동력에 의해서 반시계 방향으로 회전된다. 연마 휠(15)의 교정(truing)은 연마 장치상에서 행해지고, 웨이퍼 배면(12b)에 대향하는 연마면(16a)이 평탄하게 형성된다. 날카로움이 저하된 연마 휠(15)의 표면상에서 새로운 예리한 에지를 다시 생성하기 위하여 드레싱(dressing)이 수행되다.
스핀들 헤드(4)는 연마 휠(15)이 장착되는 스핀들(9)과, 연마 휠(15)을 상하로 수직 방향으로 이동하는 선형 이동 주입 기구로서 볼 스크루 주입 기구와, 연마 휠(15)을 축(R2)을 중심으로 회전시키는 서보 모터와, 연마 휠(15)의 축(R2)을 수직 방향에 대해서 기울이는 각도 정밀 조정 수단(12)을 구비한다. 연마 휠(15)을 반도체 웨이퍼(11)로 근접하는 방향으로 이동시킴으로써, 연마 휠(15)은 반도체 웨이퍼(11)의 배면(12b)에 맞대게 되고, 소정의 표면 압력(F)이 웨이퍼의 배면(12b)을 연마하기 위하여 인가될 수 있다(도 2 참조).
도 5a와 도 5b는 연마 휠(15)의 축(R2)이 공정 중에 각도 정밀 조정 수단(12)에 의해서 수직 방향에 대해서 기울려진 상태의 도면들이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 적층체(10)의 외연부의 두께가 내연부의 두께보다 작은 경우, 즉 요부(도시되지 않음)가 반도체의 단일 웨이퍼(11)의 중심 부분에 형성된 경우(단일 반도체 웨이퍼의 외연부가 내연부의 두께보다 큰 두께로 형성된 경우), 연마 휠(15)과 스핀들(9)의 축(R2)은 두께 차이에 따라서 θ1의 각도만큼 반시계방향으로 기울여져서는 웨이퍼 적층체(10)의 외연부상의 연마 압력(면내 압력)이 웨이퍼 적층체(10)의 내연부상의 연마 압력에 필적하거나 그 미만이다. 이와 같은 구성에 의해서, 웨이퍼 적층체(10)의 외연부와 내연부 사이의 두께 차이는 영(0)에 이르거나 영(0)에 거의 가깝게 되고, 연마 휠(15)과 웨이퍼 적층체(10)의 접촉면에서의 연마 압력이 고르게 되고, 웨이퍼 배면(12b)이 평탄하게 형성될 수 있다.
반대로, 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 적층체(10)의 외연부의 두께가 내연부의 두께보다 큰 경우, 즉 철부가 단일 반도체 웨이퍼(11)의 중심부에 형성된 경우(단일 반도체 웨이퍼의 외연부가 내연부의 두께보다 작은 두께로 형성된 경우), 연마 휠(15)과 스핀들(9)의 축(R2)은 두께 차이에 따라서 θ2의 각도만큼 시계방향으로 기울여져서는 웨이퍼 적층체(10)의 외연부상의 연마 압력(면내 압력)이 웨이퍼 적층체(10)의 내연부상의 연마 압력에 필적하거나 이를 초과하게 된다. 이와 같은 구성에 의해서, 웨이퍼 적층체(10)의 외연부와 내연부 사이의 두께 차이는 영(0)이 되거나 영(0)에 거의 가깝게 되고, 연마 휠(15)과 웨이퍼 적층체(10)의 접촉면에서의 연마 압력이 고르게 되고, 웨이퍼 배면(12b)이 평탄하게 형성될 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 배면 연마용 연마 장치(1)를 사용해서 반도체 웨이퍼의 배면을 연마하기 위한 연마 방법을 설명한다. 첫째로, 단계 S1에서, 웨이퍼 적층체(10)는 웨이퍼 적층체(10)의 전면이 아래를 향하고 웨이퍼 적층체(10)의 배면이 위를 향하도록 해서 척(3)에 흡착되게 된다. 단계 S2에서, 유리 기재(13)와 일체화된 웨이퍼 적층체(10)의 δ의 두께를 연마 장치의 인프로세스 게이지 또는 적외선 센서를 사용하여 측정하고, 연마 공차는 웨이퍼 적층체(10)의 δ의 두께에서 웨이퍼(11)의 최종 두께를 차감함으로써 얻어진다. 연마 공차를 제어기에 입력 해서는 연마 공차에 대해서 배면 연마용 연마 장치(1)를 제어하도록 한다.
그리고, 단계 S3에서, 턴테이블(2)이 회전되고, 웨이퍼 적층체(10)와 연마 휠(15)이 서로 대향되도록 웨이퍼 적층체(10)를 위치시킨다. 다음으로, 단계 S4에서, 웨이퍼 적층체(10)가 모터(20)에 의해서 회전되고, 스핀들 헤드(4)에 부착된 연마 휠(15)이 모터에 의해서 회전되는 동안, 볼 스크루가 구동되어 연마 휠(15)을 아래로 이동시키고 연마면(16a)이 반도체 웨이퍼(11)의 배면과 압착 접촉하도록 해서는 웨이퍼 배면(12b)을 연마한다.
단계 S5에서, 웨이퍼 배면이 연마되는 동안, 웨이퍼 적층체(10)의 외연부와 내연부의 두께는, 웨이퍼 적층체(10)가 연마 휠(15)과 접촉하지 않게 되는 영역에서 인프로세스 게이지(5, 6)들을 사용하여 측정된다. 웨이퍼 적층체(10)의 외연부와 내연부 두께 사이의 두께 차이가 도시되지 않은 제어기의 작동 부분에서 단계 S6에서 산정된 후에, 연마 휠(15)과 스핀들(9)의 축(R2)이 임의 방향으로 소정의 각도만큼 기울여져서는 산정된 두께 차이를 단계 S7에서 줄일 수 있도록 한다.
최종적으로, 단계 S8에서 연마 휠(15)과 스핀들(9)의 축(R2)이 상술한 바와 같이 기울어져서는, 웨이퍼의 배면(12b)이 소정의 연마 공차로 가공되고 배면의 가공이 완료된다.
연마가 완료된 이후에, 웨이퍼 적층체(10)가 척(3)에 고정된 상태에서, 연마에 의해 손상된 층(layer)을 제거하기 위하여 도시되지 않은 폴리싱 기구(polishing device)를 사용하여 폴리싱(polishing)을 수행한다. 따라서 웨이퍼(11)의 의도하지 않은 균열들과 같은 손상들을 방지할 수 있다. 폴리싱이 완료된 이후에, 웨이퍼 적층체(10)는 척(3)으로부터 제거되어 다음 가공 단계로 이송되며, 코팅 또는 다이싱(dicing) 단계가 수행된다.
따라서 반도체 웨이퍼의 배면 연마를 위한 연마 방법과 상기 방법에서 사용되는 반도체 웨이퍼의 배면 연마를 위한 연마 장치에 의해서, 웨이퍼 적층체(10)가 연마되는 동안에, 연마 휠(15)과 스핀들(9)의 축(R2)이 공정 중에 측정된 웨이퍼 적층체(10)의 외연부와 내연부의 두께에 기초해서 소정의 각도만큼 임의의 방향으로 기울여질 수 있어서 연마 휠(15)과 웨이퍼 적층체(10)와의 접촉면에서의 연마 압력이 균등하게 되고, 웨이퍼 배면(12b)이 평탄하게 형성될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예로 제한되지 않고 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않는다면 다양하게 수정하여 실시될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 웨이퍼 적층체(10)는 반도체 웨이퍼(11), 보호 필름 및 유리 기재(13)로 구성되어 있지만, 다른 실시예로서 웨이퍼 적층체가 반도체 웨이퍼, 보호 필름 및 수지 기재로 구성될 수도 있다. 반도체 웨이퍼(11)와 기재(13)를 서로 부착시키기 위하여 액체 접착제가 보호 필름 대신에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예의 연마 장치(1)는 인프로세스 게이지(5, 6)들을 구비하고 있지만, 턴테이블(2)에 고정된 웨이퍼 적층체(10)의 두께가 측정될 수 있는 한 다른 측정 수단이 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 배면을 연마하기 위한 연마 장치의 사시도.
도 2는 인피드 연마를 설명하기 위한 도면.
도 3은 인프로세스 게이지를 사용하여 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부의 동시 측정 상태를 설명하기 위한 도면.
도 4는 반도체 웨이퍼 배면을 연마하기 위한 연마 장치의 측면도.
도 5a는 반시계 방향으로 기울여진 연마 휠 축의 상태를 설명하기 위한 도면.
도 5b는 시계 방향으로 기울여진 연마 휠 축의 상태를 설명하기 위한 도면.
도 6은 반도체 웨이퍼 배면을 연마하기 위한 연마 방법의 흐름도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
1: 연마 장치 1a: 주 몸체
2: 턴테이블 3: 척
4: 스핀들 헤드 5, 6, 7: 인프로세스 게이지
9: 스핀들 10: 웨이퍼 적층체
11: 웨이퍼 12: 각도 정밀 조정 수단
12b: 배면 13: 기재
15: 연마 휠 20: 모터

Claims (4)

  1. 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법으로서,
    상기 반도체 웨이퍼의 전면에 형성된 회로 패턴을 보호하기 위하여 그 전면에 지지 기재가 부착된 웨이퍼 적층체가 전면이 아래를 향하고 연마되는 배면이 위를 향하도록 테이블에 고정되고,
    상기 웨이퍼 적층체가 수평면에서 회전되고 연마 휠이 그 연마 휠의 축을 중심으로 회전되는 동안에, 상기 연마 휠은 수직 방향으로 소정의 주입 속도로 이동되어서 상기 웨이퍼 적층체의 상기 배면을 연마하도록 구성되고,
    상기 웨이퍼 적층체의 상기 배면의 연마 과정에서,
    상기 웨이퍼 적층체의 외연부와 내연부의 두께를 각각 측정하는 단계와,
    상기 외연부의 상기 두께와 상기 내연부의 상기 두께 사이의 두께 차이를 산정하는 단계와,
    산정된 두께 차이를 감소시키기 위하여 상기 연마 휠의 상기 축을 기울이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마 휠의 상기 축은, 상기 연마 휠과 상기 웨이퍼 적층체의 접촉면에서의 면내 압력 분포가 균등해지도록 기울어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 적층체의 상기 외연부의 상기 두께가 상기 웨이퍼 적층체의 상기 내연부의 상기 두께보다 작은 경우, 상기 웨이퍼 적층체의 상기 외연부에서의 상기 면내 압력이 상기 웨이퍼 적층체의 상기 내연부에서의 상기 면내 압력에 필적하거나 이보다 작도록 상기 연마 휠의 상기 축이 기울어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 배면 연마를 위한 연마 방법.
  4. 웨이퍼 적층체의 배면에 대향되게 배열된 연마면이 마련된 연마 휠을 그 연마 휠의 축을 중심으로 회전 가능하게 지지하기 위한 스핀들 헤드와,
    상기 웨이퍼 적층체의 외연부의 두께와 내연부의 두께를 각기 측정하기 위한 측정 수단과,
    수직 방향에 대해서 상기 연마 휠의 상기 축을 기울이기 위한 각도 정밀 조정 수단과,
    상기 측정 수단으로부터의 입력 신호를 수신하고, 상기 외연부의 상기 두께와 상기 내연부의 상기 두께와의 사이의 두께 차이를 산정하고, 상기 두께 차이가 감소되도록 상기 각도 정밀 조정 수단을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 배면 연마용 연마 장치.
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