KR20130039308A - 웨이퍼의 연삭 방법 - Google Patents

Abstract

표면에 요철을 갖는 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하는 경우에 있어서, 이면의 평탄도를 향상시킨다.
범프(11)가 매몰되도록 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 수지(2)를 도포하고, 그 수지(2)를 반경화시킨 후에, 범프(11)에 도달하지 않는 깊이를 절삭하여 수지(2)의 표면을 평탄화함으로써, 범프(11)에 대응하는 요철이 수지의 표면에 나타나는 일이 없도록 한다. 그리고, 평탄화된 수지의 표면에 지지 기판을 점착하여, 평탄한 지지 기판측이 지지된 상태로 웨이퍼 이면의 연삭을 행함으로써, 웨이퍼 표면의 요철의 영향을 받지 않고, 연삭 후의 웨이퍼 이면을 고정밀도로 평탄화한다.

Description

웨이퍼의 연삭 방법{METHOD OF GRINDING WAFER}

본 발명은, 표면에 범프가 형성된 웨이퍼의 이면을 연삭하는 연삭 방법에 관한 것이다.

최근, 새로운 3차원 실장 기술로서, 복수의 반도체 칩을 적층하고, 적층된 반도체 칩을 관통하는 관통 전극을 형성하여 반도체 칩끼리를 접속하는 적층 기술이나, 복수의 반도체 웨이퍼를 적층하고, 적층된 반도체 웨이퍼를 관통하는 관통 전극을 형성하여 반도체 웨이퍼끼리를 접속하는 적층 기술(TSV: Through Silicon Via)이 개발되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

일반적으로, 3차원 실장에 이용하는 반도체 웨이퍼는, 두께가 50 ㎛ 이하로 얇아질 때까지 연삭하기 때문에, 만곡하여 버려, 그 후의 핸들링이 곤란해진다고 하는 문제가 있다. 그 때문에, 반도체 웨이퍼의 만곡을 방지하기 위해, 반도체 웨이퍼의 표면에, 수지, 왁스 등을 통하여 하드 플레이트로 이루어지는 서포트 플레이트를 접합하여 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2004-241479호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-207606호 공보

그러나, 3차원 실장에 이용하는 반도체 웨이퍼는, 표면에 범프 등이 형성되며 요철이 있기 때문에, 웨이퍼의 표면 전체를 덮도록 수지를 도포하고, 서포트 플레이트를 수지 표면에 압착하여 수지를 경화시키면, 범프의 요철에 대응한 요철이 수지 표면에 표출된 상태로 서포트 플레이트가 점착되어 버린다.

그리고, 수지 표면에 요철이 표출된 상태로 점착된 서포트 플레이트에 지지된 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하면, 잔류한 요철의 영향에 의해 연삭 후의 반도체 웨이퍼 이면의 평탄도가 악화하여 버린다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 표면에 요철을 갖는 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하는 경우에 있어서, 그 이면의 평탄도를 향상시키는 것에 있다.

본 발명은, 표면에 범프가 형성된 웨이퍼의 이면측을 연삭하는 연삭 방법에 관한 것으로, 이하의 각 단계에 의해 구성된다.

(1) 웨이퍼의 표면측으로부터, 범프가 매몰되도록, 외적 자극을 받아 경화하는 수지를 웨이퍼의 표면에 도포하는 수지 도포 단계,

(2) 외적 자극을 받아 경화하는 수지를, 접착성이 남은 반경화 상태로 만드는 수지 반경화 단계,

(3) 수지 반경화 단계 후에, 외적 자극을 받아 경화하는 수지의 표면측으로부터 범프에 도달하지 않는 깊이를 절삭하여, 외적 자극을 받아 경화하는 수지의 표면을 평탄화시키는 수지 표면 평탄화 단계,

(4) 외적 자극을 받아 경화하는 평탄화된 수지의 표면에 지지 기판을 압착하며 외적 자극을 받아 경화하는 수지를 완전 경화시키고, 외적 자극을 받아 경화하는 수지를 통하여 지지 기판을 웨이퍼 표면에 점착하는 지지 기판 점착 단계,

(5) 지지 기판에 점착한 웨이퍼의 이면측으로부터 웨이퍼의 박화 연삭을 행하는 연삭 단계.

본 발명은, 범프가 매몰되도록 웨이퍼 표면에 수지를 도포하고, 그 수지를 반경화시킨 후에, 범프에 도달하지 않는 깊이를 절삭하여 수지의 표면을 평탄화하기 때문에, 범프에 대응하는 요철이 수지의 표면에 나타나는 일이 없다. 그리고, 평탄화된 수지의 표면에 지지 기판을 점착하여, 평탄한 지지 기판측이 지지된 상태로 웨이퍼 이면의 연삭을 행하기 때문에, 웨이퍼 표면의 요철의 영향을 받지 않고, 연삭 후의 웨이퍼 이면을 고정밀도로 평탄화할 수 있다.

도 1은 범프가 형성된 반도체 웨이퍼의 일례를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 2는 범프가 매몰되도록 표면에 수지가 도포된 반도체 웨이퍼를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 3은 수지를 반경화시키는 상태를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 4는 수지를 절삭하여 평탄화하는 상태를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 5는 평탄화된 수지에 지지 기판을 점착하는 상태를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 6은 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하는 상태를 나타내는 일부 확대 단면도이다.

도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(1)는, 그 내부의 표면(1a)측에 전극(10)이 매립되어 구성되어 있고, 각 전극(10)에는, 표면(1a)으로부터 돌출 형성된 범프(11)가 접속되어 있다. 이하에서는, 이 반도체 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 연삭하여 박화하는 방법에 대해서 설명한다.

(1) 수지 도포 단계

도 2에 나타내는 바와 같이, 최초에, 범프(11)가 형성된 표면(1a)에 수지(2)를 도포한다. 이 수지(2)는, 범프(11)가 수지(2) 중에 매몰되도록, 범프(11)의 높이보다 두껍게 도포한다.

수지(2)는, 외적 자극을 받음으로써 경화하여 접착성이 저하하는 타입의 것이며, 예컨대, 가열에 의해 경화하는 열경화성 수지, 자외선의 조사를 받아 경화하는 자외선 경화성 수지 등을 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것이 아니다. 이하에서는, 수지(2)로서 열경화성 수지를 사용하는 경우에 대해서 설명한다.

(2) 수지 반경화 단계

수지 도포 단계 후, 수지(2)에 대하여 외적 자극의 일종인 열을 부가하여 가열함으로써, 수지(2)를 반경화 상태(B 스테이지 상태)로 한다. 예컨대, 도 3에 나타내는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 히터(3a)의 위에 배치하며, 수지(2)의 상방에 히터(3b)를 근접시킴으로써, 수지(2)의 양면측으로부터 가열을 행한다. 수지(2)를 반경화 상태로 하기 위해, 전(全)경화 상태로 하는 경우보다 히터(3a, 3b)의 온도를 낮게 설정한다. 이와 같이 하여 수지(2)를 가열하여 반경화 상태로 한다.

(3) 수지 표면 평탄화 단계

수지 반경화 단계 후, 예컨대 도 4에 나타내는 바이트 절삭 장치(4)를 이용하여 수지(2)의 표면(2a)측을 절삭한다. 바이트 절삭 장치(4)는, 회전축(40)의 하단부의 휠(41)의 하면에 바이트(42)가 고정되고, 전체로서 승강 가능하게 구성되어 있다. 바이트(42)는, 초강 합금 등의 하단에 다이아몬드 등으로 형성된 절삭날이 형성되어 구성되어 있다. 또한, 바이트 절삭 장치(4)는, 피가공물을 유지하는 유지 테이블(43)을 구비하고 있다. 또한, 바이트 절삭 장치(4)로서는, 예컨대 일본 특허 공개 제2005-340592호 공보에 기재된 구성의 것을 사용할 수 있다.

수지(2)의 절삭 시는, 반도체 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 유지 테이블(43)에서 유지하고, 반도체 웨이퍼(1)를 바이트(42)의 측방에 위치시켜 둔다. 그리고, 바이트(42)의 하단이 범프(11)의 상단보다 위에 위치하도록 설정하고, 그 상태로, 휠(41)을 도 4에 있어서의 화살표(A) 방향으로 회전시키며, 반도체 웨이퍼(1)를 바이트(42)에 근접시키는 방향(화살표(B) 방향)으로 이동시켜 간다. 그렇게 하면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 수지(2)는, 범프(11)에 도달하지 않는 깊이가 절삭되고, 수지(2)의 표면(2a)이 깍이고 평탄화되어 평탄면(2b)이 형성된다. 수지(2)는 반경화 상태로 되어 있기 때문에, 절삭에 의한 평탄화가 가능하며, 이후의 지지 기판 점착 단계에 있어서 지지 기판을 점착할 수 있는 상태로 되어 있다.

(4) 지지 기판 점착 단계

수지 표면 평탄화 단계 후, 도 5에 나타내는 바와 같이, 수지(2)의 평탄면(2b)에 지지 기판(5)을 압착한다. 지지 기판(5)으로서는, 예컨대 유리와 같은 강성이 높은 재료로 형성된 평판을 이용한다. 수지(2)는 반경화 상태이며 접착성이 남겨져 있기 때문에, 압착에 의해 지지 기판(5)과 반도체 웨이퍼(1)를 일체화시키는 것이 가능하다. 또한, 수지(2)로서 자외선 경화성 수지를 사용한 경우는, 수지(2)에 대하여 이후에 자외선을 조사하기 위해, 지지 기판(5)으로서 투명 또는 반투명의 것을 사용한다.

지지 기판(5)을 수지(2)에 압착한 후, 수지(2)를 가열함으로써 수지(2)를 완전 경화시키고, 수지(2)를 통하여 지지 기판(5)을 반도체 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 점착하여 고정한다. 또한, 수지(2)의 가열은, 예컨대, 수지 반경화 단계와 마찬가지로, 히터를 이용하여 수지(2)의 양면측으로부터 가열을 행한다.

수지 표면 평탄화 단계에 있어서 수지(2)를 절삭하여 평탄면(2b)을 형성하였기 때문에, 범프(11)의 요철이 수지(2)의 표면에 나타나는 일이 없다. 따라서, 지지 기판(5)의 전체면을 확실하게 수지(2)의 평탄면(2b)에 점착할 수 있다.

(5) 연삭 단계

지지 기판 점착 단계 후, 도 6에 나타내는 바와 같이, 예컨대 연삭 장치(6)를 사용하여 반도체 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 연삭한다. 연삭 장치(6)는, 회전축(60)의 하단부의 휠(61)의 하면에 지석(62)이 원환형으로 고착되어 구성되어 있고, 전체로서 승강 가능하게 되어 있다. 또한, 연삭 장치(6)에는, 피가공물을 유지하는 유지 테이블(63)을 구비하고 있다.

반도체 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 위를 향하게 한 상태로, 지지 기판(5)측을 유지 테이블(63)에서 유지한다. 그리고, 유지 테이블(63)을 도 6에 있어서의 화살표(D) 방향으로 회전시키면서, 휠(61)을 화살표(C) 방향으로 회전시켜 하강시키고, 회전하는 지석(62)을 반도체 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 접촉시켜 압박함으로써 이면(1b)을 연삭한다.

이때, 수지 표면 평탄화 단계에 있어서 수지(2)를 절삭하여 평탄면(2b)을 형성하였기 때문에, 반도체 웨이퍼(1)의 표면(1a)으로부터 돌출한 범프(11)의 요철의 영향을 받는 일없이 연삭을 행할 수 있다. 따라서, 연삭면을 고정밀도로 평탄면으로 할 수 있다. 또한, 수지(2)가 완전 경화되어 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(1)가 안정적으로 지지된 상태로 연삭을 행할 수 있다.

이와 같이 하여 박화 연삭을 행하여, 전극(10)이 노출하여 반도체 웨이퍼(W)가 원하는 두께로 형성되면, 휠(61)을 상승시켜 연삭을 종료한다. 연삭 종료 후는, 반도체 웨이퍼(1)의 표면(1a)으로부터 수지(2)를 박리함으로써, 이면측으로부터 전극(10)이 노출하여 표면으로부터 범프가 돌출 형성된 반도체 웨이퍼가 형성된다.

1: 반도체 웨이퍼 1a: 표면 1b: 이면
10: 전극 11: 범프
2: 수지 2a: 표면 2b: 수지면 3a, 3b: 히터
4: 바이트 절삭 장치 40: 회전축
41: 휠 42: 바이트
43: 유지 테이블 5: 지지 기판
6: 연삭 장치 60: 회전축
61: 휠 62: 지석
63: 유지 테이블

Claims (1)

1. 표면에 범프가 형성된 웨이퍼의 이면측을 연삭하는 연삭 방법으로서,
   상기 웨이퍼의 표면측으로부터, 상기 범프가 매몰되도록, 외적 자극을 받아 경화하는 수지를 상기 웨이퍼의 표면에 도포하는 수지 도포 단계와,
   상기 외적 자극을 받아 경화하는 수지를, 접착성이 남은 반경화 상태로 만드는 수지 반경화 단계와,
   상기 수지 반경화 단계 후에, 상기 외적 자극을 받아 경화하는 수지의 표면측으로부터 상기 범프에 도달하지 않는 깊이를 절삭하여, 상기 외적 자극을 받아 경화하는 수지의 표면을 평탄화시키는 수지 표면 평탄화 단계와,
   상기 외적 자극을 받아 경화하는 평탄화된 수지의 표면에 지지 기판을 압착하며 상기 외적 자극을 받아 경화하는 수지를 완전 경화시키고, 상기 외적 자극을 받아 경화하는 수지를 통하여 상기 지지 기판을 상기 웨이퍼 표면에 점착하는 지지 기판 점착 단계와,
   상기 지지 기판에 점착된 상기 웨이퍼의 이면측으로부터 상기 웨이퍼의 박화 연삭을 행하는 연삭 단계
   를 포함하는 웨이퍼의 연삭 방법.

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