KR20100070159A - 웨이퍼 가공방법 - Google Patents

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KR20100070159A
KR20100070159A KR1020080128773A KR20080128773A KR20100070159A KR 20100070159 A KR20100070159 A KR 20100070159A KR 1020080128773 A KR1020080128773 A KR 1020080128773A KR 20080128773 A KR20080128773 A KR 20080128773A KR 20100070159 A KR20100070159 A KR 20100070159A
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cutting
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진호태
오선주
임수빈
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삼성전자주식회사
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Abstract

공정 시간을 단축하고 웨이퍼의 손실을 개선할 수 있는 웨이퍼 가공 방법을 개시한다. 이를 위해 실시예에 의한 웨이퍼 가공방법에 의하면, 먼저 레이저 발생기의 레이저 주사 방향 위치에 웨이퍼를 위치시킬 수 있다. 그리고 웨이퍼의 제 1 면과 평행한 절단면에 레이저를 조사함으로써 크랙들을 형성할 수 있다. 이어서, 절단면을 기준으로 웨이퍼를 절단할 수 있다.
웨이퍼 연마. 레이저.

Description

웨이퍼 가공방법{Th1e fabricating Meth1od of Wafer}
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 공정의 시간을 단축시키고 제조비용을 절감할 수 있는 웨이퍼 가공방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 웨이퍼 상에 반도체 소자의 특성에 따른 패턴(Pattern)을 형성시키는 패브리케이션(Fabrication) 공정과 웨이퍼 상에 형성시킨 패턴의 전기적 특성을 검사하는 EDS(Electrical Die Sorting) 공정 및 웨이퍼 상의 각각의 칩(Ch1ip)을 분리하여 조립하는 어셈블리(Assembly) 공정 등을 수행함으로써 제조된다. 이러한 반도체 소자의 제조 공정은 어셈블리 공정의 수행에 앞서 일반적으로 웨이퍼의 두께를 줄이기 위하여 패턴이 형성되지 않은 웨이퍼의 비활성면을 기계적으로 연마하여 두께를 감소시키는 웨이퍼 연마 공정을 시행한다.
이러한 연마 공정은 반도체 기판으로 될 영역을 제외하고는 웨이퍼를 제거하여 웨이퍼의 낭비를 초래하고 공정시간이 오래 걸릴 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 웨이퍼에 반도체 소자를 형성한 이후에 웨이퍼의 두께를 줄이는 과정에서 웨이퍼의 손실을 방지하는 웨이퍼 가공방법을 제공하는 데에 있다.
또 다른 본 발명의 목적은 웨이퍼 연마 공정시에 공정 시간이 오래 걸리는 것을 개선할 수 있는 웨이퍼 가공방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 웨이퍼 가공방법에 의하면 먼저 레이저 발생기의 레이저 주사 방향 위치에 웨이퍼를 위치시킬 수 있다. 그리고 웨이퍼의 제 1 면과 평행한 절단면에 레이저를 조사함으로써 크랙들을 형성할 수 있다. 이어서, 절단면을 기준으로 웨이퍼를 절단할 수 있다.
절단면에 크랙들을 형성하기 위해서 먼저 절단면에 포함되는 임의의 제 1 직선에 크랙들을 형성할 수 있다. 그리고, 제 1 직선과 평행하는 제 2 직선에 크랙들을 형성할 수 있다. 제 1 및 제 2 직선들과 평행하고 절단면에 포함되는 다른 직선들에 크랙들을 형성할 수 있다.
절단면에 포함되는 직선들에 크랙들을 형성하기 위해서 절단면의 직경을 포함하는 직선에 형성되는 크랙들의 수에 대응하는 레이저 발생기를 이용할 수 있다.
절단면에 포함되는 직선들에 크랙들을 형성하는 것은 소정의 간격을 두고 일차적으로 다수의 크랙들을 형성하고, 소정의 간격 상에서 크랙들 간의 인접하는 크 랙들을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
레이저는 1ns 내지 1㎲ 범위에서 레이저가 조사되는 펄스폭으로 설정되고, 파장은 900nm 내지 1200nm 범위인 것을 사용할 수 있다.
레이저 발생기의 레이저 주사 방향 위치에 웨이퍼를 위치시키기 위해서 웨이퍼의 제 1 면에 보호필름을 합착하고, 보호필름이 안착대에 대면하도록 위치시킬 수 있다. 그리고 레이저가 웨이퍼의 제 1 면의 배면인 제 2 면을 투과하도록 안착대를 수평이동할 수 있다.
안착대의 위치를 조절하는 것은 레이저의 초점이 제 1 면에서 절단면의 높이가 반도체 기판의 높이로 설정되도록 안착대를 수직이동하는 것을 더 포함할 수 있다.
절단면을 기준으로 웨이퍼를 절단하는 방법은 웨이퍼의 절단면과 평행한 방향으로 가해지는 물리적인 힘을 이용할 수 있다.
절단면을 기준으로 웨이퍼를 절단하는 방법은 초임계유체를 이용할 수 있다.
절단면을 기준으로 웨이퍼를 절단하는 방법은 초음파를 이용할 수 있다.
그리고 상기 절단된 웨이퍼는 연마 공정을 시행하고, 웨이퍼에 대한 세정공정을 시행하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 두께를 줄이기 위해서 연마 공정 대신에 레이저를 이용하여 웨이퍼를 절단하기 때문에 웨이퍼의 손실을 초래하는 것을 개선할 수 있다. 또한 연마 공정시에 공정의 시간이 오래 걸리는 것을 개선할 수 있다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 웨이퍼의 가공방법을 나타내는 도면들이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼(10)의 제 1 면(10a)에 보호필름(20)을 합착할 수 있다. 웨이퍼(10)의 제 1 면(10a)은 각각의 소자 패턴(미도시)이 형성된 활성면일 수 있다. 이처럼 활성면인 제 1 면(10a)에 합착되는 보호필름(20)은 반도체 소자들을 보호하기 위한 것일 수 있다.
웨이퍼(10)의 제 1 면(10a)에 보호필름(20)을 합착한 다음에는 웨이퍼(10)를 제 1 면과 평행한 절단면(12)을 따라서 절단할 수 있다. 절단면(12)은 활성면으로부터 반도체 소자의 기판으로 형성될 영역의 높이에 따라 설정될 수 있다. 예컨대 반도체 소자의 두께가 90㎛ 라고 할 때, 제 1 면(10a)에서부터 절단면(12)이 형성 되는 높이(h1)는 이에 대응하여 90㎛ 로 설정될 수 있다. 또는 절단면()을 기준으로 웨이퍼(10)를 분리한 다음에 연마 공정을 고려하여 이보다는 높게 설정될 수 있다.
이러한 웨이퍼(10)의 절단 공정은 레이저를 이용할 수 있다. 웨이퍼의 절단을 위한 레이저 가공장치는 도 2와 같이 도식화 될 수 있다.
도 2를 참조하면, 레이저 가공장치(100)는 레이저 발생기(141) 및 레이저 가공장치(100)의 전반적인 동작 제어를 위한 제어부(110)를 포함할 수 있다.
레이저 발생기(141)는 레이저 광원(140)과 레이저의 초점을 맞추기 위한 포커스 렌즈()를 포함할 수 있다.
레이저 광원(140)은 레이저 광을 생성할 수 있다. 레이저 광원(140)에서 생성되는 레이저 광(L)은 펄스폭은 1㎲ 이하로 레이저 광(L)을 조사하는 것으로 설정될 수 있다. 바람직하게는 펄스폭은 1ns 내지 200ns 범위에서 레이저 광(L)을 조사하는 것으로 설정될 수 있다. 또한, 레이저 광(L)의 파장은 800nm 내지 1200nm 일 수 있다. 실리콘 기판인 웨이퍼(10)에 크랙을 형성하기 위한 상술안 레이저 광의 설정은 -레이저 열 가공 연구회 논문집(1998년 12월)-에 기재된 기술에 의해 뒷받침 될 수 있다. 즉, 이러한 조건의 레이저 광(L)은 웨이퍼(10) 표면에 손상을 주지 않으면서 웨이퍼(10)의 절단면(12)에만 크랙(11)을 형성할 수 있다.
또한, 레이저 발생기(141)는 레이저 광원(140)에서 조사된 레이저(L)를 반사시켜서 포커스 렌즈(120)를 경유시키도록 다이크로익 미러(124)를 더 포함할 수 있다. 포커스 렌즈(120)를 경유하는 레이저(L)는 웨이퍼(10)의 절단면에 초점이 형 성될 수 있다.
그리고 레이저 가공 장치(100)는 웨이퍼(10)를 조명하기 위한 관찰용 광원(130)을 포함할 수 있다. 그리고 관찰용 광원(130)으로부터 생성된 가시광선은 빔 스플리터(spilter,126)에 의해 반사되어 웨이퍼(10)에 조명될 수 있다. 이때 가시광선은 빔 스플리터(126)와 동일한 광축상에 형성된 다이크로익 미러(124) 및 포커스 렌즈(120)를 경유하여 웨이퍼를 조명할 수 있다.
그리고 빔 스플리터(126), 다이크로익 미러(124) 및 포커스 렌즈(120)가 형성되는 광축상에는 촬상 소자(172) 및 결상 렌즈(122)가 배치될 수 있다. 촬상 소자(172)는 관찰용 광원(130)에서 생성되어 웨이퍼(10)에 조명된 가시광선의 반사광을 촬상할 수 있다. 이러한 촬상 소자(172)는 CCD(ch1arge-coupled device)를 이용할 수 있다.
촬상 데이터 처리부(170)는 촬상 소자(172)로부터 출력된 촬상 데이터를 가시광의 초점을 웨이퍼(10)에 맞추기 위한 초점 데이터를 연산할 수 있다. 이러한 초점 데이터를 기초로 하여 제어부(110)는 스테이지(162)를 수직 이동시키도록 제어할 수 있다. 또한 촬상 데이터 처리부(170)는 촬상 데이터를 기초로 하여 웨이퍼(10)의 확대 화상 등의 화상 데이터를 연산할 수 있다. 그리고 표시부(180)는 이러한 화상 데이터를 육안으로 확인 가능하도록 표시할 수 있다.
보호필름(20)이 합착된 웨이퍼(10)는 레이저 가공장치(100)의 안착대(160)에 배치될 수 있다. 이때 웨이퍼(10)는 보호필름(20)이 안착대(160)에 대면하도록 배치될 수 있다. 즉, 웨이퍼(10)는 레이저(L)가 활성면에 대응하는 제 2 면(10b)을 투과하도록 안착될 수 있다. 안착대(160)는 웨이퍼(10)를 흡착시키기 위한 진공홀(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 진공홀에 의해 웨이퍼(10)는 안착대(160)에서 이탈이 방지될 수 있다.
그리고, 안착대(160)는 스테이지(162)에 의해 지지될 수 있다. 스테이지(162)는 웨이퍼(10)의 표면과 수직인 방향 및 수평방향으로 이동할 수 있다. 즉, 레이저(L)의 초점을 맞추기 위해서 수직이동을 할 수 있고, 웨이퍼(10) 절단면에서의 작업 위치를 변경하기 위해서 수평이동을 할 수 있다.
이러한 레이저 가공장치를 이용하여 웨이퍼를 절단하는 과정을 도 3 내지 도 10을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
레이저 가공장치(100)의 안착대(160)에 배치된 웨이퍼(10)는 도 3에서 보는 바와 같이 보호필름(20)이 합착된 활성면에서부터 일정 높이에 해당하는 절단면(12)에 크랙(11)들을 형성할 수 있다. 활성면인 제 1 면(10a)에서 절단면(12)까지의 높이(h1)는 활성면에서부터 기판의 두께가 될 수 있는 웨이퍼의 높이로 설정될 수 있다. 이를 위해 웨이퍼(10)는 제 1 면(10a)이 안착대(160)에 대면하도록 배치되고, 레이저(L)가 제 2 면(10b)을 투과하도록 배치될 수 있다. 그리고, 안착대(160)는 레이저(L)의 초점은 제 2 면(10b)을 경유하여 절단면(12)에 형성되도록 수직이동할 수 있다.
웨이퍼(10)에 크랙을 형성하는 것을 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 즉, 웨이퍼(10) 내부에 다광자 흡수를 발생시킬 수 있는 레이저를 이용하여 웨이퍼(10)의 실리콘 결합을 파괴시킴으로써 크랙을 형성할 수 있다. 이를 위해 실시 예에 사용되는 레이저 가공장치(100)는 다광자(multiple ph1oton) 흡수에 의해 개질 영역을 형성할 수 있는 것일 수 있다. 다시 말해 강도가 큰 레이저 광을 사용하여 광자의 에너지가 재료에 흡수될 수 있는 레이저를 이용할 수 있다. 이때 웨이퍼(10)의 제 2 면(10b)에서부터 절단면(12)까지 레이저(L)가 경유하는 웨이퍼(10)의 영역(h2)에서는 레이저 광(L)이 거의 흡수되지 않기 때문에 다른 변화가 일어나지 않을 수 있다.
하나의 레이저 광원을 이용하여 한 차례의 시행으로는 하나의 크랙을 형성할 수 있다. 따라서, 하나의 레이저 광원을 이용하여 절단면(12) 전체에 크랙을 형성하기 위해서는 스테이지(162)를 수평이동하면서 크랙들을 형성할 수 있다. 절단면(12)에 전체적으로 크랙들을 형성하기 위해 시간을 단축시키기 위해서는 복수 개의 레이저 광원들을 이용할 수 있다.
복수 개의 레이저 광원(140)들을 이용하여 절단면에 크랙(11)들을 형성하는 방법에 대한 제 1 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
레이저 가공장치(100)는 절단면(12)의 직경에 해당하는 임의의 제 1 직선(14) 상에 걸쳐서 전체적으로 크랙(11)들을 동시에 형성할 수 있을 정도의 레이저 광원(140)들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 도 5에서와 같이 절단면(12)에 포함되는 임의의 제 1 직선(14) 상에 전체적으로 동시에 크랙(11)들을 형성할 수 있다. 크랙(11)들을 연속적으로 형성한다는 것은 물리적으로 크랙(11)들이 접하는 것을 요구하는 것은 아닐 수 있다. 크랙(11)을 형성한 다음에 웨이퍼의 분리 공정을 통해서 크랙(11)이 형성된 절단면(12)을 기준으로 웨이퍼(10)를 분리할 수 있을 정도로 절단면(12)의 실리콘 결합을 개질시킬 수 있을 정도면 충분할 수 있다.
이어서 도 6에서와 같이 스테이지(162)가 수평이동하여 도 5의 과정에서 크랙(11)들을 형성한 제 1 직선(14)과 평행한 제 2 직선(14')에 레이저 광원(140)들의 초점이 배치되도록 웨이퍼(10)를 위치시킬 수 있다. 그리고, 절단면(12)의 제 2 직선(14') 상에 크랙(11)들을 형성할 수 있다.
이러한 과정을 반복하여 절단면(12)에 전체적으로 크랙들을 형성할 수 있다. 제 1 실시예와 같은 방법은 단일 레이저 광원을 이용하는 방법보다 많은 시간을 단축할 수 있다. 하지만 절단면(12)의 직경에 해당하는 직선에 동시에 크랙들을 형성하기 위해서 필요한 상당히 많은 수의 레이저 광원이 필요할 수 있다. 이는 웨이퍼의 직경이 8인치 또는 12인치인 것에 반해 크랙(11)들의 크기는 약 1㎛ 정도일 수 있기 때문이다.
복수 개의 레이저 광원(140)을 이용하는 방법 중에서 레이저 광원의 수를 줄일 수 있는 제 2 실시예에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 7을 참조하면, 웨이퍼(10)의 절단면(12)에 포함되는 임의의 제 3 직선(14a) 상에 소정의 간격(d)을 두고 동시에 크랙(11)들을 형성할 수 있다. 동시에 형성되는 크랙(11)들 간의 간격(d)은 레이저 광원(140)의 수에 의해 결정될 수 있다. 즉, 레이저 광원(140)의 수가 많아질수록 크랙(11)들 간의 간격(d)은 줄어들 수 있다. 레이저 광원(140)의 수를 많이 하면 전체 절단면(12)에 걸쳐서 크랙(11)들을 형성하는 시간은 단축될 수 있지만 레이저 가공장치(100)의 비용 및 부피가 커질 수 있다.
이처럼 제 3 직선(14a) 상에 소정의 간격(d)을 두고 크랙(11)들을 형성한 이후에는 웨이퍼(10)를 제 3 직선(14a)의 방향으로 이동시키면서 크랙(11)들을 형성할 수 있다. 이때 웨이퍼(10)는 일차적으로 형성된 크랙이 동시에 형성된 인접된 크랙과 인접할때까지 이동될 수 있다. 웨이퍼(10)의 이동을 위한 스테이지(162)의 동작은 제어부 (110)를 통해서 수행될 수 있다. 이에 따라 도 8에서 보는 것처럼, 이에 따라 제 3 직선(14a) 상에 전체적으로 크랙(11)들을 형성할 수 있다.
그리고, 절단면(12)의 제 3 직선(14a)과 평행한 제 4 직선(4a') 상에 소정의 간격(d)을 두고 크랙(11)들을 형성할 수 있다. 제 4 직선(4a')은 제 3 직선(14a)과 인접한 직선일 수 있다. 그리고 전술한 과정과 마찬가지로 웨이퍼(10)를 이동시키면서 크랙(11)을 형성할 수 있다. 이에 따라 제 4 직선(4a') 상에 전체적으로 크랙(11)들을 형성할 수 있다. 이처럼 최초 임의의 직선 상에 전체적으로 크랙(11)들을 형성하고, 임의의 직선과 인접하는 다른 직선 상에 크랙(11)들을 형성하는 과정을 반복함으로써 절단면(12)에 전체적으로 크랙(11)들을 형성할 수 있다.
한편 절단면에 크랙들을 형성하는 것은 전술한 실시예들에 한정되지 않고 레이저 가공장치의 레이저 광원의 수 및 초점의 위치에 따라서 다양한 방법으로 구현될 수 있을 것이다.
웨이퍼(10)의 절단면(12)에 크랙들을 형성한 이후에는 절단면(12)에 따라 웨이퍼(10)를 절단할 수 있다.
웨이퍼(10)를 절단면(12)에 따라서 제 1 면(10a)을 포함하는 반도체 소자용 웨이퍼(10')로 분리하는 것은 물리적인 방법을 이용할 수 있다.
이에 대한 제 1 실시예는 도 9 에서와 같이 웨이퍼(10)의 양끝면을 고정시키고 웨이퍼(10)를 회전시키는 방법을 이용할 수 있다. 즉, 보호필름(20)이 합착된 웨이퍼의 제 1 면(10a)을 제 1 고정부(210)에 안착시키고, 웨이퍼(10)의 제 2 면(10b)을 제 2 고정부(220)에 합착시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 고정부(210,220)는 진공홀(미도시)을 포함할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼(10)를 고정시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 고정부(210,220)에 의해 웨이퍼(10)가 고정되면, 제 1 및 제 2 고정부(210,220) 중 어느 하나 이상의 고정부가 웨이퍼(10)의 평행한 면과 수직한 축을 중심축으로 하여 회전할 수 있다. 제 1 및 제 2 고정부(210,220)가 둘 다 회전할 경우는 각각의 고정부의 회전 방향은 반대일 수 있다. 즉, 이처럼 웨이퍼(10)의 절단면(12)과 평행한 방향으로 가해지는 회전력에 의해 절단면(12)을 기준으로 웨이퍼(10)를 절단할 수 있다.
웨이퍼를 분리하기 위한 제 2 실시예로는 초음파를 이용할 수 있다.
도 10을 참조하면, 웨이퍼(10)는 초순수(De-Ionized Water,340)가 포함된 챔버(310) 내의 안착부(330)에 배치될 수 있다. 안착부(330)는 진공홀(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼(10)는 안착부(330)에 고정될 수 있다. 안착부(330)의 하부에는 초음파 생성부(320)가 배치될 수 있다. 초음파 생성부(320)는 초음파를 생성하기 위한 것으로, 챔버(310)의 하면이 아닌 다른 곳에 위치할 수도 있다.
초음파 생성부(320)에서 생성된 초음파는 웨이퍼(10)에 진동을 전달할 수 있다. 그리고 초순수(340)도 초음파에 의해 미세한 진동을 일으킬 수 있다. 이에 따라 웨이퍼(10)에 크랙이 발생한 절단면(12)에 물리적 충격이 가해져서 웨이퍼(10)를 절단면(12)에 따라서 분리할 수 있다.
제 3 실시예에 의한 웨이퍼를 분리하는 방법으로는 초임계유체를 이용할 수 있다. 즉, 화합물이 임계점 이상의 온도와 압력하에서 액체외 기체의 특성이 혼합되어 나타나는 특성을 이용할 수 있다. 초임계 유체는 기체와 같은 낮은 표면장력을 가지고 있어서 세공구조에도 쉽게 침투할 수 있다. 즉, 완전히 절단되지 않고 크랙이 형성된 상태의 절단면(12)에 초임계유체를 침투시켜서 절단면(12)에서 약하게 형성되고 있는 결합 상태를 끊을 수 있다. 초임계유체로는 초임계수나 초임계 이산화탄소를 이용할 수 있다.
이러한 웨이퍼의 분리 방법에 대한 실시예들은 두 가지 이상의 방법을 동시에 시행하거나 순차적으로 시행할 수도 있다.
예컨대 초음파 진동을 이용할 경우 챔버 내부에 증류수 대신에 초임계유체를 이용할 수도 있다. 이러할 경우에는 초음파 진동에 의한 효과 뿐만 아니라, 초임계유체가 절단면(12)에 용이하게 침투하여 진동에 의한 충격을 효과적으로 전달할 수도 있다.
또는 이에 덧붙여서 웨이퍼에 회전력을 가하여 웨이퍼를 분리하는 공정을 수월하게 할 수도 있을 것이다.
상술한 방법들에 의해 웨이퍼(10)를 절단면에 의해 분리한 다음에는 절단된 웨이퍼(10')의 절단면(12)에 대한 연마 공정을 수행할 수 있다.
웨이퍼(10')의 연마 공정은 화학기계적 연마장치를 이용할 수 있고, 이를 살 펴보면 다음과 같다.
도 11을 참조하면, 절단면(12)에 따라 웨이퍼(10')를 분리한 다음에는 'h1'의 두께로 분리된 제 1 면(10a)을 포함하는 절단된 웨이퍼(10')를 화학기계적 연마장치의 웨이퍼 홀더(404)에 합착시킬 수 있다. 이때, 웨이퍼(10')의 제 1 면(10a)이 웨이퍼 홀더(404)에 합착되도록 할 수 있다. 웨이퍼 홀더(404)는 웨이퍼(10')를 진공흡착 방식으로 고정시킬 수 있다.
연마 패드(408)는 패드 베커(406)의 하단에 고정 탑재될 수 있다. 그리고, 패드 베커(406)는 회전축(402)과 연결된 폴리싱 볼(420)의 하단에 배치될 수 있다. 폴리싱 볼(420)에는 연마 공정 중에 연마 패드(408)로 슬러리(slurry)를 공급하기 위한 슬러리 공급관(409)이 연결될 수 있다.
웨이퍼 홀더(404)에 웨이퍼(10')가 고정되면, 웨이퍼 홀더(404)가 수직하강하여 웨이퍼(10)가 연마 패드(408)와 접촉하도록 밀착시킬 수 있다. 그리고, 회전축(402)이 회전함으로써 연마 패드(408)를 회전시켜서 웨이퍼(10')의 절단면을 폴리싱(polishing)할 수 있다.
이처럼 웨이퍼(10')의 절단면(12)에 대한 연마공정을 시행한 다음에는 웨이퍼(10')에 대한 세정공정을 시행할 수 있다. 세정공정은 웨이퍼가 투입될 수 있는 베스를 포함하는 세정장치(미도시)를 이용할 수 있다. 베스의 상/하부 각각에는 샤워 파이프들이 배치될 수 있다. 샤워 파이프들에는 다수의 노즐이 형성될 수 있다. 그리고 다수의 노즐을 통해 분출되는 초순수(De-Ionized Water)를 이용하여 웨이퍼를 세정할 수 있다.
이처럼 절단된 웨이퍼(10')에 대해서 연마 공정과 세정 공정을 시행하고, 웨이퍼(10')의 활성면에 합착된 보호필름(20)을 제거함으로써 도 13과 같이 활성면인 제 1 면(10a)에서부터 기판의 두께인 'h1'에 해당하는 두께를 갖는 웨이퍼(10')를 형성할 수 있다.
실시예에 의한 웨이퍼 가공방법에 의하면 웨이퍼에 반도체 소자를 제작한 이후에 행해지는 백랩(back-lap) 공정을 레이저를 이용한 절단 방법으로 대체할 수 있다. 백랩 공정시 웨이퍼를 연마하기 위해서는 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 반도체 소자의 기판에 해당하는 영역을 제외하고는 나머지 웨이퍼를 모두 소비할 수 밖에 없어서 제조비용의 낭비를 초래할 수 밖에 없다. 하지만, 실시예에서와 같이 웨이퍼를 연마하는 것이 아니라 레이저를 이용하여 절단할 경우에는 웨이퍼의 낭비가 없이 절단된 웨이퍼의 재사용이 가능할 수 있다. 이를 좀 더 살펴보면 일반적으로 반도체 소자를 형성하는 과정에서 사용되는 웨이퍼의 두께는 1mm 정도일 수 있다. 그에 반해 실질적으로 반도체 소자에 실리콘 기판의 역할을 하는 웨이퍼의 두께는 100㎛ 이하로 설정될 수 있다. 즉, 최초 사용된 웨이퍼에서 90% 이상은 불필요하게 소모될 수 밖에 없었다. 이에 반해 본 발명의 실시예에서는 웨이퍼를 연마하는 것이 아니라 절단함으로써 잔존하는 웨이퍼가 재사용이 가능할 수 있다. 이에 따라 반도체 소자의 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한 연마 공정에서 발생할 수 있는 파티클(particle)을 최소화할 수 있기 때문에 불순물로 인한 반도체 소자의 불량을 방지할 수도 있다. 또한 레이저 광원의 수 및 크랙 형성에 따라서 웨이퍼 분리 공정의 시간을 조절 및 단축시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 예들에 한정되지 않고 본 발명의 사상 내에서 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있다.
도 1은 웨이퍼에 보호필름을 합착하는 것을 나타내는 도면.
도 2는 실시예에 의한 레이저 가공장치를 나타내는 도면.
도 3 내지 도 12는 실시예에 의한 웨이퍼 가공방법을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10 : 웨이퍼 20 : 보호필름
12 : 절단면 11 : 크랙

Claims (11)

  1. 레이저 발생기의 레이저 주사 방향 위치에 웨이퍼를 위치시키고,
    상기 웨이퍼의 제 1 면과 평행한 절단면에 레이저를 조사함으로써 크랙들을 형성하고,
    상기 절단면을 기준으로 상기 웨이퍼를 절단하는 것을 포함하는 웨이퍼 가공방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단면에 크랙들을 형성하는 것은
    상기 절단면에 포함되는 임의의 제 1 직선에 크랙들을 형성하고,
    상기 제 1 직선과 평행하는 제 2 직선에 크랙들을 형성하고,
    상기 제 1 및 제 2 직선들과 평행하고 상기 절단면에 포함되는 다른 직선들에 크랙들을 형성하는 것을 포함하는 웨이퍼 가공방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절단면에 포함되는 상기 직선들에 크랙들을 형성하는 것은 상기 절단면의 직경을 포함하는 직선에 형성되는 크랙들의 수에 대응하는 레이저 발생기를 이용하는 웨이퍼 가공방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 절단면에 포함되는 상기 직선들에 크랙들을 형성하는 것은
    소정의 간격을 두고 일차적으로 다수의 크랙들을 형성하고,
    상기 소정의 간격 상에서 상기 크랙들 간의 인접하는 크랙들을 형성하는 것을 포함하는 웨이퍼 가공방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 1ns 내지 1㎲ 범위에서 레이저가 조사되는 펄스폭으로 설정되고, 파장은 900nm 내지 1200nm 범위인 것을 사용하는 웨이퍼 가공방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    레이저 발생기의 레이저 주사 방향 위치에 웨이퍼를 위치시키는 것은
    상기 웨이퍼의 제 1 면에 보호필름을 합착하고,
    상기 보호필름이 안착대에 대면하도록 위치시키고,
    레이저가 상기 웨이퍼의 제 1 면의 배면인 제 2 면을 투과하도록 상기 안착대를 수평이동하는 것을 더 포함하는 웨이퍼 가공방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 안착대의 위치를 조절하는 것은 상기 레이저의 초점이 상기 제 1 면에서 상기 절단면의 높이가 반도체 기판의 높이로 설정되도록 상기 안착대를 수직이 동하는 것을 더 포함하는 웨이퍼 가공방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단면을 기준으로 웨이퍼를 절단하는 방법은 상기 웨이퍼의 절단면과 평행한 방향으로 가해지는 물리적인 힘을 이용하는 웨이퍼 가공방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단면을 기준으로 웨이퍼를 절단하는 방법은 초임계유체를 이용하는 반도체 웨이퍼 가공방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절단면을 기준으로 웨이퍼를 절단하는 방법은 초음파를 이용하는 반도체 웨이퍼 가공방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 절단된 웨이퍼를 상기 절단면에 대해서 연마 공정을 시행하고,
    상기 웨이퍼에 대한 세정공정을 시행하고,
    상기 보호필름을 분리하는 것을 더 포함하는 웨이퍼 가공방법.
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