KR20170003934A - 기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법 - Google Patents

기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법 Download PDF

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Abstract

기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법이 개시되고, 이러한 방법은 다음 단계들, 즉 1. 절단될 웨이퍼의 앞면 상에 절단 보호막의 층을 코팅하는 단계; 2. 상기 절단 보호막으로 코팅된 상기 웨이퍼를 상기 기계식 절단 도구를 사용하여 상기 웨이퍼를 절단하도록 웨이퍼 절단 기계에 놓는 단계; 및 3. 웨이퍼가 절단된 후 담김 또는 분무에 의해 상기 절단 보호막을 제거하는 단계를 포함한다. 레이저 절단에 비해, 전술한 방법을 사용하는 비용은 상당히 낮아지고, 만약 기계식 절단 도구에 의해 절단된다면 웨이퍼가 쉽게 손상될 수 있는 본래 문제점이 또한 회피된다. 게다가, 그러한 절단 보호막을 사용할 때에는, 간단하고 편리한, 직접적인 분무 또는 담김에 의해 막이 제거될 수 있고, 최초 웨이퍼 상의 칩들에 어떠한 손상도 일으키지 않게 된다.

Description

기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법{METHOD FOR CUTTING WAFER USING MECHANICAL CUTTING TOOL}
본 발명은 마이크로일렉트로닉스 기술 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는 기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법에 관한 것이다.
오늘날, 칩 패키징(chip packaging) 공정은 기능성 웨이퍼를 개별 칩들로 먼저 절단한 다음, 그 칩들을 반도체 구성 요소로 패키지화하는 것을 포함한다. 웨이퍼 절단 공정은 매우 중요하고, 종래 기술에서는 종종 2가지 상이한 방법으로 행해진다. 한 가지 방법은 웨이퍼를 기계적으로 절단하기 위한 절단 도구를 사용하는 것이다. 이러한 기계식 다이싱(dicing) 공정은 비용면에서 저렴하지만, 특히 웨이퍼가 얇고 부서지기 쉬울 때에는 웨이퍼 다이싱 스트리트(dicing street)를 조각내기가 쉽고, 웨이퍼 무결성(integrity)을 손상시킨다. 절단 후, 실리콘 먼지가 웨이퍼 표면을 오염시킬 수 있고, 웨이퍼 다이싱 스트리트를 따라 큰 크기의(large-sized) 깎아낸 부스러기가 발생할 수 있다. 다른 웨이퍼 다이싱 방법은 다이싱 라인들을 따라 웨이퍼를 제거하기 위해 레이저를 사용하는 것이다. 레이저 다이싱은 흔히 기계식 절단과 연관된 위 결점들을 감소시키지만 비용이 훨씬 더 많이 들어, 그것의 넓은 적용을 가로막는다.
본 발명에서 기술적 문제점은, 기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법을 제공하여 해결되고, 이는 종래 기술에서의 결점들을 극복한다. 이러한 방법은 웨이퍼를 절단하기 위한 저렴한 비용의 해결책을 제공하고, 이러한 해결책은 웨이퍼 다이싱 스트리트에 손상을 주지 않으며, 또한 웨이퍼 표면에서의 실리콘 먼지 오염을 방지한다.
위의 기술적 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법을 제안하고, 이러한 방법은 다음 단계들, 즉
S1) 절단될 웨이퍼의 앞면 상에 절단 보호막의 층을 코팅하는 단계;
S2) 기계식 절단 도구에 의해 웨이퍼를 절단하도록, 코팅된 웨이퍼를 기계식 웨이퍼 절단 기계에 놓는 단계; 및
S3) 절단 후 웨이퍼 앞면에 담김(soaking) 또는 분무(spraying)에 의해 절단 보호막을 제거하는 단계를 포함한다.
이러한 절단 보호막은 투명하고, 방수가 되며, 수성(aqueous) 세정액에 녹을 수 있다. 단계 S3에서는, 수성 세정액을 웨이퍼 앞면을 수성 세정액에 담기게 하거나 웨이퍼 앞면에 수성 세정액을 분무하여 절단 보호막을 제거한다.
절단 보호막은 하기 중량 백분율의 재료, 즉
열경화제 1~5%
실리카겔 30~55%
응고 충전재 화합물 30~70%
열적 커플링제 1~5%
로부터 만들어진다.
상기 재료들의 중량 백분율의 합은 100%와 같다.
수성 세정액은 하기 중량 백분율의 재료, 즉
탈이온수 80~90%
계면 활성제 1~5%
박리제 5~10%
알칼리성(alkalescency) 액체 혼합물 3~5%
로부터 만들어진다. 상기 재료들의 중량 백분율의 합은 100%와 같다.
절단 보호막은 절단될 웨이퍼의 앞면 상에 액체 용액을 스핀 코팅 또는 형판(stencil) 프린팅한 다음, 그러한 액체를 웨이퍼의 앞면에 부착하는 막이 되게 구움으로써 형성될 수 있다.
위와 같은 방법으로, 본 발명은 다음과 같은 장점이 있다. 즉, 본 발명은 양호한 방수성과 수성 세정액에 녹을 수 있는 절단 보호막을 가지고, 이러한 절단 보호막은 웨이퍼 상의 기능성 다이(die)들을 덮는 웨이퍼의 앞면 상에 코팅되며, 절단 중인 웨이퍼가 향상된 강도를 가지도록 웨이퍼를 절단하고, 절단 후 웨이퍼의 절단면은 어떠한 먼지도 발생하지 않으면서 매우 매끄럽게 되어 있다. 절단 후, 웨이퍼는 수성 세정액 내에 직접 적셔질 수 있거나, 수성 세정액으로 뿌려질 수 있다. 이러한 수성 세정액은 웨이퍼의 앞면 상의 절단 보호막을 녹여서, 웨이퍼를 절단함으로써 완성된 제품(product)를 얻는다. 레이저 절단과 비교하여, 위 방법은 비용이 훨씬 덜 들고, 기계적 절단 도구에 의해 절단되면 웨이퍼가 쉽게 손상될 수 있는, 종래 기술과 연관된 문제점이 회피될 수 있다. 또한, 절단 보호막을 사용할 때에는, 그 막이 직접적인 분무나 담김에 의해 제거될 수 있고, 간단하며 편리하고, 최초 웨이퍼 상의 칩들에 어떠한 손상도 일으키지 않게 된다.
이제 전형적인 실시예와 함께 본 발명이 더 상세히 설명된다.
본 발명은 기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법을 제공하고, 이러한 방법은 다음 단계, 즉
S1) 절단될 웨이퍼의 앞면 상에 절단 보호막의 층을 코팅하는 단계를 포함하고, 이 경우 절단 보호막은 방수이고, 수성 세정액에 녹을 수 있다.
이러한 절단 보호막은 하기 중량 백분율의 재료, 즉
열경화제 1~5%
실리카겔 30~55%
응고 충전재 화합물 30~70%
열적 커플링제 1~5%
로부터 만들어진다.
위 재료들의 중량 백분율의 합은 100%와 같다.
상기 열경화제는 지방족 아민, 지방족 고리 아민 및 폴리아미드 등과 같은 하나 이상의 경화제를 포함한다. 상기 응고 충전재 화합물은 나노 SiO2 충진재(filler), 운모 분말, 석영 분말, 또는 실리카 분말 혼합물을 포함한다. 상기 열적 커플링제는 일반적으로 KH550, KH560, KH792 또는 DL171과 같은 실란 커플링제를 포함한다. 상기 실리카겔은 일반적으로, 예를 들면 20% 내지 40%의 실록산을 포함하는 개질된 실리콘 수지를 포함한다. 절단 보호 재료는 스핑 코팅이나 형판(stncil) 프린팅을 적용하고, 그 후 60℃ 내지 150℃의 온도에서 10 내지 30분간 뜨거운 플레이트(plate) 또는 오븐에서 굽는 것(baking)에 의해 웨이퍼 표면상에 적용될 수 있다. 구운 후, 재료는 역시 투명하고 방수가 되는, 점착성의(tacky) 자유막(free film)의 층으로 응고된다.
S2) 상기 웨이퍼를 절단하도록 절단 보호막으로 코팅된 웨이퍼를 웨이퍼 절단 기계에 놓는 단계로서, 절단(singulation) 및 구멍 뚫기(drilling)를 포함하여, 이러한 절단 도구는 웨이퍼를 절단하도록 웨이퍼의 앞면으로부터 잘라낸다.
S3) 주사위 모양으로 절단된 웨이퍼 상의 보호막에 대해 수성 세정액에 적시거나 수성 세정액을 뿌림으로써, 절단 보호막을 제거하는 단계.
수성 세정액은 하기 중량 백분율의 재료, 즉
탈이온수 80~90%
계면 활성제 1~5%
박리제 5~10%
알칼리성 액체 혼합물 3~5%
로부터 만들어진다.
위 재료들의 중량 백분율의 합은 100%와 같다.
상기 계면 활성제는 지방족 술폰산염, 알킬-아릴-술폰산염, 및 알킬-나프틸-술폰산염 중 하나를 포함한다. NaOH 또는 KOH로 알칼리성 액체 혼합물이 마련된다. 상기 박리제는 개질된 유기 실란의 염기성 염을 포함한다. 개질된 유기 실란의 염기성 염은, 폴리에테르 개질된 유기 실란의 4차 암모늄의 염, 폴리에테르 개질된 폴리실록산 황산염의 염, 및 폴리에테르 개질된 폴리실록산 인산염의 염 중 하나 이상을 포함한다.
상기 절단 보호막은 절단될 웨이퍼의 앞면으로 액체를 스핀-코팅 또는 형판-프린팅한 다음, 웨이퍼의 앞면에 부착된 막 안으로 상기 액체를 구움으로써 형성될 수 있다.
위 방법을 가지고, 본 발명에는 다음과 같은 장점이 있다. 즉, 본 발명은 양호한 방수성과 수성 세정액에 녹을 수 있는 절단 보호막을 가지고, 이러한 절단 보호막은 웨이퍼 상의 기능성 장치들을 덮는 웨이퍼의 앞면 상에 코팅되며, 절단 중인 웨이퍼가 향상된 강도를 가지도록 웨이퍼를 절단하고, 절단 후 웨이퍼의 다이싱 스트리트는 어떠한 먼지도 발생하지 않으면서 매우 매끄럽게 되어 있다. 절단 후, 웨이퍼는 수성 세정액 내에 직접 적셔질 수 있거나, 수성 세정액으로 뿌려질 수 있다. 이러한 수성 세정액은 웨이퍼의 앞면 상의 절단 보호막을 녹인 다음, 웨이퍼 절단 후 결점(defect)들과 표면 오염 없이 완성된 제품이 얻어진다.
이제 실험 데이터와 연계된 설명이 이루어진다. 즉, 표 1은 절단 보호막의 제1 실시예와 그것의 시험 데이터를 보여준다. 절단 보호막은 웨이퍼의 앞면에 스핀 코팅된 다음, 오븐에서 15분간 65℃의 온도로 구워져, 웨이퍼의 앞면에 부착된 투명한 막을 형성한다. 막의 방수성은 아래에 도시된 시간 기간 동안 90℃의 뜨거운 물에 담금으로써 테스트된다. 절단 보호막을 갖는 웨이퍼의 무게는 담그기 전후에 측정되어 다음의 데이터를 얻는다.
절단 보호막의 제재 1
폴리아미드 3.50%


개질된 실리콘 53%
나노 SiO2 42%
KH792 1.50%
90℃의 뜨거운 물 담김 테스트
웨이퍼의 무게(g)
담김 시간 담기기 전 담긴 후 방수 효과
5분 24.9802 24.9802 OK
10분 24.9802 24.9802 OK
15분 24.9802 24.9803 OK
20분 24.9802 24.9803 OK
20분 동안 90℃의 뜨거운 물에 담근 후, 웨이퍼의 무게는 변경되지 않음을 알 수 있고, 이는 절단 보호막이 물에 녹지 않는다는 점을 가리킨다.
표 2는 절단 보호막의 제2 실시예와 그것의 시험 데이터를 보여준다. 절단 보호막은 웨이퍼의 앞면에 스핀 코팅된 다음, 오븐에서 10분간 100℃의 온도로 구워져, 웨이퍼의 앞면에 부착된 투명한 막을 형성한다. 막의 방수성은 아래에 도시된 시간 기간 동안 90℃의 뜨거운 물에 담금으로써 테스트된다. 절단 보호막을 갖는 웨이퍼의 무게는 담그기 전후에 측정되어 다음의 데이터를 얻는다.
절단 보호막의 제재 2
폴리아미드 4.50%


개질된 실리콘 55%
나노 SiO2 38%
KH792 2.50%
90℃의 뜨거운 물 담김 테스트
웨이퍼의 무게(g)
담김 시간 담기기 전 담긴 후 방수 효과
5분 24.9799 24.9799 OK
10분 24.9799 24.98 OK
15분 24.9799 24.9801 OK
20분 24.9799 24.9801 OK
20분 동안 90℃의 뜨거운 물에 담근 후, 웨이퍼의 무게는 변경되지 않음을 알 수 있고, 이는 절단 보호막이 물에 녹지 않고 양호한 방수성을 가지며, 웨이퍼 등을 절단하는 동안 기계식 절단 도구를 냉각시키기 위한 물뿌리기에 관한 필요성을 충족시킨다는 점을 가리킨다.
수성 세정액의 제재 1은,
탈이온수 83%
도데실 술폰산염 나트륨(SDS) 4%
폴리에테르 개질된 폴리실록산 황산 나트륨 9%
NaOH 4%
를 포함한다.
테스트는 제1 실시예의 절단 보호막이 담김에 의해 완전히 제거될 수 있고, 제2 실시예의 절단 보호막은 분무에 의해 완전히 제거될 수 있음을 보여준다.
수성 세정액의 제재 2는,
탈이온수 85%
도데실 술폰산염 칼륨 3%
폴리에테르 개질된 폴리실록산 황산 캄륨 7%
KOH 5%
를 포함한다.
테스트는 제1 실시예의 절단 보호막이 담김에 의해 완전히 제거될 수 있고, 제2 실시예의 절단 보호막은 분무에 의해 완전히 제거될 수 있음을 보여준다.

Claims (8)

  1. 기계식 절단 도구를 사용하여 웨이퍼를 절단하는 방법으로서,
    S1) 절단될 웨이퍼의 앞면 상에 절단 보호막의 층을 코팅하는 단계;
    S2) 상기 절단 보호막으로 코팅된 상기 웨이퍼를 상기 기계식 절단 도구를 사용하여 상기 웨이퍼를 절단하도록 웨이퍼 절단 기계에 놓는 단계; 및
    S3) 절단 후, 담김(soaking) 세정법 또는 분무(spraying) 세정법에 의해 상기 절단 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 절단 보호막은 방수이고, 수성 세정액에 녹을 수 있으며, 상기 절단 보호막은 상기 단계 S3의 상기 수성 세정액에 의해 담김 세척 또는 분무 세척에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 절단 보호막은 하기 중량 백분율의 재료, 즉
    열경화제 1~5%
    실리카겔 30~55%
    응고 충전재 화합물 30~70%
    열적 커플링제 1~5%
    로부터 만들어지고, 상기 재료들의 중량 백분율의 합은 100%인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 열경화제는 지방족 아민, 지방족 고리 아민 및 폴리아미드와 같은 하나 이상의 경화제를 포함하고, 상기 응고 충전재 화합물은 SiO2 나노입자, 운모 분말, 석영 분말, 또는 실리카 분말을 포함하며, 상기 열적 커플링제는 실란 커플링제를 포함하고, 상기 실리카겔은 20% 내지 40%의 실록산을 포함하는 개질된 실리콘 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 수성 세정액은 하기 중량 백분율의 재료, 즉
    탈이온수 80~90%
    계면 활성제 1~5%
    박리제 5~10%
    알칼리성 액체 혼합물 3~5%
    로부터 만들어지고, 상기 재료들의 중량 백분율의 합은 100%인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 계면 활성제는 지방족 술폰산염, 알킬-아릴-술폰산염, 및 알킬-나프틸-술폰산염 중 하나를 포함하고, NaOH 또는 KOH로 잿물이 마련되며, 상기 박리제는 개질된 유기 실란의 염기성 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 개질된 유기 실란의 염기성 염은, 폴리에테르 개질된 유기 실란의 4차 암모늄 염, 폴리에테르 개질된 폴리실록산 황산염의 염, 및 폴리에테르 개질된 폴리실록산 인산염의 염 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 절단 보호막은 절단될 웨이퍼의 앞면 상에 액체를 스핀-코팅 또는 스크린-프린팅하는 단계 다음, 웨이퍼의 앞면에 부착된 막이 되게 상기 액체를 굽는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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