KR20170086310A - 기판 씨닝 장치, 이를 이용한 기판의 씨닝 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 지지할 수 있는 척 테이블; 상기 척 테이블에 지지되는 기판을 연삭할 수 있는 휠 팁(wheel tip)을 구비하는 회전 가능한 연삭 장치; 상기 연삭 장치가 회전하는 동안 상기 휠 팁을 동기 클리닝할 수 있도록 구성된 클리닝 장치를 포함하는 기판 씨닝 장치를 제공한다. 본 발명의 기판 씨닝 장치를 이용하면, 극히 얇은 반도체 소자도 높은 신뢰성으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

기판 씨닝 장치, 이를 이용한 기판의 씨닝 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법 {Substrate thinning apparatus, method of thinning a substrate using the same, and method of manufacturing a semiconductor package}
본 발명은 기판 씨닝 장치, 이를 이용한 기판의 씨닝 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 극히 얇은 반도체 소자도 높은 신뢰성으로 제조할 수 있는 기판 씨닝 장치, 이를 이용한 기판의 씨닝 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제품의 사이즈가 줄어들고 경박단소화가 지속적으로 요구됨에 따라 이를 만족하기 위한 여러 공정들이 시도 및 적용되고 있다. 반도체 기판을 씨닝함으로써 두께를 감소시키는 공정은 반도체 기판의 배면을 그라인딩하는 공정을 포함하게 되는데, 반도체 기판의 타겟 두께가 작아짐에 따라 반도체 소자의 신뢰도를 유지하는 일이 점점 더 어려워지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 극히 얇은 반도체 소자도 높은 신뢰성으로 제조할 수 있는 기판 씨닝 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 극히 얇은 반도체 소자도 높은 신뢰성으로 제조할 수 있는 기판의 씨닝 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 얇으면서도 높은 신뢰성을 갖는 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를이루기 위하여 기판을 지지할 수 있는 척 테이블; 상기 척 테이블에 지지되는 기판을 연삭할 수 있는 휠 팁(wheel tip)을 구비하는 회전 가능한 연삭 장치; 상기 연삭 장치가 회전하는 동안 상기 휠 팁을 동기(同期) 클리닝(synchronized cleaning)할 수 있도록 구성된 클리닝 장치를 포함하는 기판 씨닝 장치를 제공한다.
상기 클리닝 장치는, 상기 클리닝에 사용되는 클리닝 유체를 가압하는 가압 장치; 및 상기 클리닝 유체를 분사(噴射)(jet)할 수 있는 노즐을 포함할 수 있다. 상기 클리닝 유체는 공기, 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 물, 암모니아, 알코올, 및 이들의 혼합물들 중의 1종 이상일 수 있다. 특히, 상기 클리닝 유체는 물일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 클리닝 유체는 공기와 물을 포함하는 혼합물일 수 있다. 이 때, 상기 노즐은 상기 공기에 의하여 상기 물을 어토마이즈(atomize)하도록 구성될 수 있다.
상기 노즐은 상기 휠 팁을 조준하도록 배치될 수 있다. 또, 상기 노즐은 제 1 부노즐(sub-nozzle) 및 제 2 부노즐을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 노즐 및 상기 제 2 노즐은 각각 상기 휠 팁의 상이한 부분을 조준하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 상기 제 1 노즐 및 상기 제 2 노즐은 각각 상기 휠 팁의 동일한 부분을 조준하도록 구성될 수 있다.
상기 연삭 장치는 상기 기판을 연삭하는 동안 휠 팁이 적어도 부분적으로 상기 기판의 연삭되는 면과 오버랩되지 않도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 노즐은 상기 연삭되는 면과 오버랩되지 않는 부분의 상기 휠 팁을 조준하도록 구성될 수 있다.
상기 척 테이블은 중심을 정점으로 하여 외주를 향해 낮아지며 경사진 원추형 지지면을 가질 수 있다.
상기 척 테이블은 상기 기판의 중심에 대하여 회전 가능하도록 구성되고, 상기 기판의 중심과 상기 연삭 장치의 회전 중심이 불일치할 수 있다. 상기 연삭 장치는 상기 기판의 두께를 적어도 약 400㎛ 내지 약 760㎛만큼 감소시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 클리닝 장치는 적어도 상기 연삭 장치가 동작하는 동안 연속적으로 동작 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 척 테이블 상에 기판을 고정시키는 단계; 휠 팁을 구비한 연삭 장치를 회전시킴으로써 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계; 및 상기 휠 팁을 동기 클리닝하는 단계를 포함하는 기판의 씨닝(thinning) 방법을 제공한다.
상기 기판의 씨닝 방법은 상기 기판을 고정시키는 단계 이전에, 상기 기판의 스크라이브 레인을 따라 부분 다이싱하는 단계; 및 상기 기판의 활성면 상에 보호 필름을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또, 상기 클리닝하는 단계는 상기 휠 팁을 향하여 클리닝 유체를 분사(jetting)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 클리닝하는 단계는 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계가 수행되는 동안 수행될 수 있다. 선택적으로, 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계는 상기 클리닝하는 단계가 수행되는 동안 수행될 수 있다.
상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계는 상기 연삭 장치의 휠 팁이 상기 기판의 중심 및 상기 중심에 대하여 상기 기판의 제 1 방향의 가장자리의 사이에서 정의된 기판의 영역에 대하여 수행될 수 있다. 이 때, 상기 연삭 장치는 상기 회전에 의하여 상기 기판의 중심으로부터 상기 제 1 방향의 가장자리를 향하는 방향으로 상기 기판과 접촉할 수 있다. 선택적으로, 상기 연삭 장치는 상기 회전에 의하여 상기 제 1 방향의 가장자리로부터 상기 기판의 중심을 향하는 방향으로 상기 기판과 접촉할 수 있다.
상기 클리닝 유체는 상기 가장자리에 근접한 위치의 휠 팁을 향하여 분사될 수 있다.
본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를이루기 위하여 기판의 활성면 상에 반도체 소자를 형성하는 단계; 상기 기판의 활성면 상에 보호 필름을 부착하는 단계; 척 테이블 상에 상기 기판의 활성면이 상기 척 테이블을 마주하도록 상기 기판을 고정시키는 단계; 휠 팁을 구비한 연삭 장치를 회전시킴으로써 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계; 상기 휠 팁을 동기 클리닝하는 단계; 연삭된 상기 기판으로부터 개별(individual) 반도체 다이들을 개별화하는 단계; 상기 개별화된(individualized) 반도체 다이들을 실장하여 반도체 패키지를 제조하는 단계를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법을 제공한다.
상기 클리닝하는 단계는, 적어도 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계가 수행되는 동안 연속하여 수행될 수 있다. 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계에 의하여 감소하는 상기 기판의 두께는 약 400㎛ 내지 약 760㎛일 수 있다.
상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계는 상기 척 테이블 및 상기 연삭 장치를 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 연삭 장치의 분당 회전 속도(revolution per minute, rpm)는 상기 척 테이블의 분당 회전 속도의 약 5배 내지 약 20배일 수 있다.
상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계의 시작 시간은 상기 클리닝하는 단계의 시작 시간보다 앞서고, 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계의 종료 시간은 상기 클리닝하는 단계의 종료 시간과 동일할 수 있다.
본 발명의 기판 씨닝 장치를 이용하면, 극히 얇은 반도체 소자도 높은 신뢰성으로 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 씨닝 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 기판이 씨닝되는 방법을 보다 구체적으로 나타낸 도면들로서, 도 2a는 휠 팁들에 의하여 기판이 씨닝되는 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2b는 이를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 3은 연삭 직후의 휠 팁의 표면 모습을 확대한 이미지이다.
도 4는 연삭 휠이 기판을 연삭할 때 이들의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 5는 지지면이 평면이 아닌 척 테이블과 연삭 휠의 위치관계를 개념적으로 나타내는 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 상기 클리닝 장치가 둘 이상의 노즐을 포함하는 실시예를 나타낸 측면도 및 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 상기 클리닝 장치가 둘 이상의 노즐을 포함하는 다른 실시예를 나타낸 측면도 및 평면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예들에 따른, 기판을 연삭하는 단계와 휠 팁을 동기 클리닝하는 단계의 수행 시점을 나타낸 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따라 연삭한 기판의 두께 변화를 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11 내지 도 16은 상기 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 도면들이다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 전자 소자의 블록 다이어그램이다.
도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 전자 시스템의 블록 다이어그램이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 "기판"은 기판 그 자체, 또는 기판과 그 표면에 형성된 소정의 층 또는 막 등을 포함하는 적층 구조체를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "기판의 표면"이라 함은 기판 그 자체의 노출 표면, 또는 기판 위에 형성된 소정의 층 또는 막 등의 외측 표면을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 씨닝(thinning) 장치(100)를 나타낸 사시도이다. 본 발명의 실시예들에 따른 기판 씨닝 장치는 연삭 가공 전용의 장치 구성에 한정되지 않고, 예를 들면 연마 가공, 다른 연삭 가공, 세정 가공 등의 일련의 가공이 연속적으로 실시되는 가공 장치의 일부분일 수도 있다.
도 1을 참조하면, 상기 기판 씨닝 장치(100)의 기대(基臺)(120)의 상면에는 X축 방향으로 연장되는 직사각형의 개구부가 형성될 수 있다. 상기 직사각형의 개구부는 척 테이블(130)과 함께 이동 가능한 이동판(131) 및 방수 커버(132)에 의하여 덮일 수 있다. 상기 방수 커버(132)의 하방에는 상기 척테이블(130)을 X축 방향, Y축 방향, 및/또는 Z축 방향으로 이동시키는 이동 기구가 제공될 수 있다.
상기 척 테이블(130)의 표면에는 다공질의 다공질판에 의하여 기판(W)을 흡착 지지하는 지지면(133)이 형성될 수 있다. 상기 지지면(133)은 척 테이블(130) 내의 유로를 통하여 흡인원(suction source)에 접속되어 있을 수 있으며, 상기 지지면(133)에 발생하는 음압(陰壓)에 의하여 상기 기판(W)이 흡인 지지될 수 있다.
상기 기대(120)의 개구부의 후방에는 칼럼부(121)가 제공될 수 있다. 상기 칼럼부(121)에는 연삭 장치(140)를 상하 이동시킬 수 있는 이동 기구(150)가 제공될 수 있다. 상기 이동 기구(150)에는 칼럼부(121)에 배치된 Z축 방향으로 평행한 한 쌍의 가이드레일(151) 및 상기 한 쌍의 가이드레일(151)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Z축 테이블(152)이 제공될 수 있다.
상기 Z축 테이블(152)의 배면측에는 너트부가 형성되고 이들 너트부에 볼 나사(153)가 나사 결합될 수 있다. 또한 상기 볼 나사(153)의 일단부에 연결된 구동 모터(154)에 의해 상기 볼 나사(153)가 회전 구동됨으로써 연삭 장치(140)가 가이드레일(151)을 따라 Z축 방향으로 이동될 수 있다.
상기 연삭 장치(140)는 하우징(141)을 통해 상기 Z축 테이블(152)의 전면에 설치되어 있을 수 있고, 원통형 스핀들(142)의 하단에 마운트(143)를 설치하는 구성을 가질 수 있다. 상기 스핀들(142)에는 지름 방향으로 퍼지는 플랜지(144)가 설치되고, 상기 플랜지(144)를 통해 하우징(141)에 연삭 장치(140)의 다른 부분들이 지지될 수 있다. 상기 마운트(143)의 하면에는 복수의 휠 팁들(145)이 원형으로 배치된 연삭 휠(146)이 장착될 수 있다. 상기 복수의 휠 팁들(145)은 예를 들면 다이아몬드 연마용 입자를 비트리파이드 본드(vitrified bond), 금속 본드, 수지(resin) 본드 등의 바인더로 결합시켜 굳힌 다이아몬드 숫돌일 수 있다.
상기 연삭 장치(140)의 일측에는 상기 기판(W)의 상면 높이를 측정하는 측정 수단(160)이 제공될 수 있다. 상기 측정 수단(160)은 접촉식 또는 비접촉식의 하이트(height) 게이지일 수 있다. 예를 들면, 발광부 및 상기 발광부에서 방사되어 기판(W)에 의하여 반사된 반사광을 수광하는 수광부를 갖고, 이에 기초하여 기판의 상면 높이를 측정하는 비접촉식 하이트 게이지일 수 있다.
상기 연삭 장치(140)의 다른 일측에는 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝할 수 있도록 구성된 클리닝 장치(111)가 제공될 수 있다. 여기서 상기 휠 팁들(145)을 '동기 클리닝'한다는 것은 연삭 장치(140)의 휠 팁들(145)이 연삭을 수행하면서 동시에 휠 팁들(145)에 대한 클리닝이 수행됨을 의미한다.
상기 클리닝 장치(111)는 예를 들면 유체를 분사(jetting)할 수 있는 노즐일 수 있다. 상기 클리닝 장치(111)가 유체를 분사하는 경우, 분사된 상기 유체가 휠 팁들(145)과 직접 접촉하도록 방향이 조절될 수 있다. 또한 상기 클리닝 장치(111)에서 분사되는 유체가 충분한 세기로 휠 팁들(145)과 접촉 가능하도록 가압하는 가압 장치(113)가 더 제공될 수 있다. 상기 가압 장치(113)는, 예를 들면 펌프일 수 있으며 상기 클리닝 장치(111)와 연결되어 있을 수 있다.
상기 기판 씨닝 장치(100)에는 상기 장치의 각 부분들을 총괄하여 제어하는 컨트롤러(170)가 제공될 수 있다. 상기 컨트롤러(170)는 각종 처리를 실행하는 프로세서와 메모리 등에 의하여 구성될 수 있다. 메모리는 용도에 따라 롬(read only memory, ROM), 램(random access memory, RAM) 등의 하나 또는 복수의 기억 매체로 구성될 수 있다.
상기 기판 씨닝 장치(100)에서 스핀들(142)에 의하여 연삭 휠(146)이 Z축 둘레로 회전하면서 연삭 장치(140)가 척 테이블(130)에 접근할 수 있다. 기판(W)에 연삭수가 공급되고 휠 팁들(145)이 기판(W)에 회전 접촉됨으로써 기판(W)의 씨닝이 이루어질 수 있다. 상기 연삭수는 연삭이 진행되는 동안 연삭 휠(146)을 냉각시키고, 휠 팁(145)과 기판(W) 사이를 윤활시키는 목적으로 공급되는 액체로서, 휠 팁(145)에 직접 공급되는 것이 아니므로 후술되는 클리닝 장치(111)에서 분사되는 유체와는 공급 목적, 공급되는 방식, 공급되는 장치의 구성 등에 있어서 현저히 상이하다.
상기 연삭이 수행되는 동안 계속하여 상기 휠 팁들(145)은 상기 클리닝 장치(111)에 의하여 세정됨으로써 기판(W) 표면에 스크래치를 형성할 수 있는 이물질들을 제거할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 기판(W)이 씨닝되는 방법을 보다 구체적으로 나타낸 도면들로서, 도 2a는 휠 팁들(145)에 의하여 기판(W)이 씨닝되는 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2b는 이를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 척 테이블(130)의 지지면(133)에 기판(W)을 고정할 수 있다. 상기 기판(W)은 반도체 소자들이 형성된 활성면이 상기 지지면(133)을 향하도록 배치될 수 있다. 그 결과 상기 기판(W)의 배면(Wr)이 연삭 장치(140)를 향하게 된다.
또한, 상기 활성면 상에는 보호 필름(WF)이 부착되어 있을 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 상기 지지면(133)은 척 테이블(130) 내의 유로를 통하여 흡인원(suction source)에 접속되어 있을 수 있으며, 상기 기판(W)은 상기 지지면(133)에 발생하는 음압에 의하여 흡인 고정될 수 있다.
상기 기판(W)을 지지하는 척 테이블(130)은 화살표 A 방향으로 약 200 rpm 내지 약 400 rpm의 회전 속도로 회전될 수 있다. 이와 동시에 연삭 장치(140)의 연삭 휠(146)은 화살표 B 방향으로 약 1500rpm 내지 약 7200rpm의 회전 속도로 회전될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 연삭 휠(146)의 분당 회전 속도는 상기 척 테이블(130)의 분당 회전 속도의 약 5 배 내지 약 20배일 수 있다.
연삭 휠(146)이 회전하는 동안 연삭 휠(146)의 휠 팁(145)은 피가공면인 기판(W)의 배면(Wr)과 접촉하며, 특히 상기 연삭 휠(146)이 화살표 C 방향으로 예를 들면 약 1㎛/초의 전진 속도로 하방으로 이동할 수 있다. 상기 연삭 휠(146)의 전진은 상기 기판(W)이 원하는 두께, 예컨대 약 10㎛ 내지 약 200㎛ 범위의 어느 한 두께를 갖는 시점까지 계속될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연삭에 의하여 상기 기판(W)은 개별 반도체 다이들(102)로 분리될 수도 있다. 분리된 상기 개별 반도체 다이들(102)의 활성면 쪽에는 보호 필름(WF)이 부착되어 있으므로 개별 반도체 다이들(102)은 무질서하게 흩어지지 않고 당초의 위치에서 그대로 유지될 수 있다.
상기 연삭 휠(146)의 일측 하방에는 클리닝 장치(111)가 제공될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 클리닝 장치(111)로부터 분사(jettting)된 유체에 의하여 휠 팁(145)에 존재하는 불순물들이 제거될 수 있다.
도 3은 연삭 직후의 휠 팁(145)의 표면 모습을 확대한 이미지이다. 도 3을 참조하면, 연삭에 의하여 발생한 이물질들이 휠 팁(145)의 표면에 존재하는 다수의 기공(pore)들을 부분적으로 메우고 있는 것이 관찰된다(화살표가 가리키는 기공 내의 점선으로 표시된 부분 참조).
이러한 이물질들은 기판(W)의 배면을 연삭하여 발생한 기판(W)의 슬러지(sludge) 종류일 수도 있고, 휠 팁(145)에서 탈락한 물질, 예컨대 탈락된 다이아몬드 미립자, 비트리파이드 본드와 같은 바인더일 수도 있다. 이러한 이물질들이 기공(pore) 내에 누적되면, 휠 팁(145)이 기판(W)을 연삭할 때 스크래치를 형성함으로써 반도체 소자에 손상을 일으킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 클리닝 장치(111)는 휠 팁(145)을 클리닝하여 이와 같은 이물질들을 제거하고, 그에 의하여 기판 연삭시 기판에 발생할 수 있는 스크래치를 방지할 수 있다.
상기 유체는 액체일 수도 있고 기체일 수도 있으며, 이들의 혼합물일 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 유체는, 공기, 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 물, 암모니아, 알코올, 및 이들의 혼합물들 중의 1종 이상일 수 있다. 이 때, 상기 물, 알코올, 암모니아와 같은 액체들은 계면 활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 유체가 액체와 기체의 혼합물인 경우 상기 액체는 상기 기체에 의하여 어토마이즈(atomize)되어 분사될 수도 있다. 즉, 높은 선속도를 갖는 상기 기체의 흐름을 형성한 후 여기에 상기 액체를 노출시키면 액체가 신속하게 어토마이즈되면서 액적(droplet)과 기체의 혼합물이 형성될 수 있다. 또한 상기 액적과 기체의 혼합물이 휠 팁(145)의 표면을 타격하여 작용함으로써 이물질들이 용이하게 제거될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 어토마이즈되는 액체는 물이고, 어토마이즈시키는 데 이용되는 기체는 공기일 수 있다.
또한 상기 클리닝 장치(111)가 유체를 분사하는 경우, 분사되는 상기 유체가 휠 팁(145)을 향할 수 있도록 상기 클리닝 장치(111)의 방향이 조절될 수 있다. 이와 같이 하는 경우 화살표 D 및 E로 표시된 경로를 따라 유체가 휠 팁(145)을 클리닝할 수 있다.
도 4는 연삭 휠(146)이 기판(W)을 연삭할 때 이들의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 기판(W)은 O를 중심으로 회전하고 연삭 휠(146)은 O'를 중심으로 회전하는 것으로 도시되었다. 기판(W)은 척 테이블(130)에 고정되어 회전하기 때문에 기판(W)의 회전 중심과 척 테이블(130)의 회전 중심은 동일할 수 있다. 여기서, 기판(W)은 반시계 방향으로 회전하는 것으로 도시되었지만 시계 방향으로 회전하는 것도 가능하다.
기판(W)의 회전 중심 O와 연삭 휠(146)의 회전 중심 O'는 서로 불일치할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이 연삭 휠(146)의 회전 중심 O'는 기판(W)의 외부에 위치할 수 있다.
도 4에서 연삭 휠(146)의 외주를 따라 음영이 표시된 부분은 휠 팁 자취(wheel tip trace)(145t)로서 상기 연삭 휠(146)의 회전에 따라 휠 팁들(145, 도 2a 및 도 2b 참조)이 지나가는 경로를 나타낸다. 상기 휠 팁 자취(145t)와 상기 기판(W)이 오버랩되는 부분 전체가 상기 기판(W)의 연삭에 사용되는 것이 아닐 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 휠 팁 자취(145t) 중 상기 기판(W)의 중심 O와 제 1 방향의 가장자리(M)에 의하여 정의되는 연삭 영역(145z)에서만 실제로 연삭이 수행될 수 있다. 이와 같이 상기 기판(W)과 오버랩되는 상기 휠 팁 자취(145t) 중 일부인 연삭 영역(145z)에서만 연삭이 수행되도록 하기 위하여 상기 기판(W)을 지지하는 지지면(133, 도 1 참조)이 완전히 평면이 아닐 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 척 테이블(130)의 상기 지지면(133)은 중심을 정점으로 하여 외주를 향해 낮아지며 경사진 원추 모양의 형태를 가질 수 있다.
도 5는 지지면(133)이 평면이 아닌 척 테이블(130)과 연삭 휠(146)의 위치관계를 개념적으로 나타내는 측면도이다.
도 5를 참조하면, 척 테이블(130)의 상부 표면인 지지면(133)은 원추 형태를 가질 수 있다. 도 5에서 보는 바와 같이 상기 지지면(133)은 중심 O를 정점으로 하여 외주를 향하여 갈수록 낮아지며 경사진 원추 모양의 형태를 갖는다. 도 5에서의 원추 형태는 용이한 이해를 위하여 과장되게 도시되었음에 유의하여야 한다.
기판(W)의 중심 O와 제 1 방향의 가장자리 M 사이의 연삭 영역(145z)이 휠 팁들(145)의 하부면이 이루는 평면과 평행하도록 척 테이블(130)의 기울기가 조정될 수 있다. 이와 같이 구성하면 도 4에서와 같이 휠 팁 자취(145t)와 상기 기판(W)이 오버랩되는 부분 중 연삭 영역(145z)에 대해서만 연삭이 수행될 수 있다.
기판(W)의 중심(O)과 상기 연삭 영역(145z)의 반대쪽에 위치하는 가장자리(N) 사이에서는 기판(W)과 휠 팁(145) 사이에 간격이 발생하기 때문에 이 영역에서는 연삭이 수행되지 않을 수 있다. 기판(W)과 휠 팁(145) 사이의 간격의 최대값(H)은 수십㎛, 예컨대 약 15㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 연삭을 위해 휠 팁(145)이 회전하는 동안 휠 팁들(145)의 적어도 일부는 연삭되는 기판(W)의 표면과 겹쳐지지 않도록 구성될 수 있다. 바꾸어 말하면, 휠 팁 자취(145t)는 기판(W)과 오버랩되는 부분도 있지만 오버랩되지 않는 부분도 있을 수 있다.
이를 위하여, 앞서 설명한 바와 같이 기판(W)의 중심 O와 연삭 휠(146)의 중심 O'가 불일치하도록 할 수 있다. 나아가, 상기 연삭 휠(146)의 반경이 상기 기판(W)의 반경보다 더 크도록 구성할 수 있다. 특히 상기 휠 팁 자취(145t)가 상기 기판(W)의 중심 O를 지나가도록 기판(W)과 상기 연삭 휠(146)의 위치가 조정될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 연삭 휠(146)의 회전 방향은 시계 방향일 수도 있고, 반시계 방향일 수도 있다. 상기 연삭 휠(146)이 시계 방향으로 회전하는 경우 상기 연삭 휠(146)은 기판(W)의 제 1 방향의 가장자리(M)으로부터 기판(W)의 중심 O를 향하는 방향으로 상기 기판(W)과 접촉하게 된다. 상기 연삭 휠(146)이 반시계 방향으로 회전하는 경우 상기 연삭 휠(146)은 기판(W)의 중심 O로부터 기판(W)의 제 1 방향의 가장자리(M)를 향하는 방향으로 상기 기판(W)과 접촉하게 된다.
도 1, 도 2a, 및 도 2b에서는 클리닝 장치(111)가 하나의 노즐을 포함하는 것이 도시되었지만, 상기 노즐은 둘 이상이 포함될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 각각 상기 클리닝 장치(111)가 둘 이상의 노즐을 포함하는 실시예를 나타낸 측면도 및 평면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 클리닝 장치(111)는 제 1 부노즐(sub-nozzle)(111a) 및 제 2 부노즐(111b)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 부노즐(111a)과 상기 제 2 부노즐(111b)은 각각 휠 팁(145)의 P1 위치 및 P2 위치를 조준하도록 방향이 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 부노즐(111a)과 제 2 부노즐(111b)을 통해서 동일한 유체가 분사될 수 있다. 휠 팁들(145)이 P1 위치와 P2 위치를 순차적으로 통과하면서 2회에 걸쳐 클리닝될 수 있기 때문에 보다 완벽하게 클리닝될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 부노즐(111a)과 제 2 부노즐(111b)을 통해서 상이한 유체가 분사될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 부노즐(111a)을 통해서는 기체가 분사되고 상기 제 2 부노즐(111b)을 통해서는 액체가 분사되도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 제 1 부노즐(111a)을 통해서는 액체가 분사되고 상기 제 2 부노즐(111b)을 통해서는 기체가 분사되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 부노즐(111a)과 제 2 부노즐(111b)을 통해서 분사되는 유체가 동일한 상(相, phase)으로서 성분 및/또는 조성이 상이할 수 있다.
제 1 부노즐(111a)에서 분사되는 유체가 클리닝하는 P1 위치는 제 2 부노즐(111b)에서 분사되는 유체가 클리닝하는 P2 위치에 비하여 전방에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 부노즐(111a)을 통해서는 계면활성제가 포함된 물, 암모니아 또는 알코올과 같은 극성 용매가 분사되고, 상기 제 2 부노즐(111b)을 통해서는 순수한 물이 분사되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성하는 경우 휠 팁들(145)이 P1 위치에서 극성 용매에 의하여 클리닝된 후 P2 위치에서 린스될 수 있기 때문에 보다 효율적인 클리닝이 이루어질 수 있다.
도 6a 및 도 6b에서는 유체가 클리닝하는 P1 위치 및 P2 위치가 연삭 영역(145z)으로 진입하는 쪽의, 예컨대 상기 제 1 방향의 가장자리(M)에 근접하여 휠 팁 자취(145t) 상에 존재하는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에 있어서, 유체가 클리닝하는 P1 위치 및 P2 위치는 연삭 영역(145z)으로부터 진출하는 쪽의 휠 팁 자취(145t) 상에 존재할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 각각 상기 클리닝 장치(111)가 둘 이상의 노즐을 포함하는 다른 실시예를 나타낸 측면도 및 평면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제 1 부노즐(111a)과 제 2 부노즐(111b)이 동일한 위치 P를 조준하도록 방향이 조절된 점에서 도 6a 및 도 6b에 도시한 실시예와 차이가 있다.
상기 제 1 부노즐(111a)과 제 2 부노즐(111b)을 통해서 분사될 수 있는 유체의 종류는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한 바와 동일하다. 하지만 본 실시예에서는 동일한 위치 P에 대하여 유체가 분사되기 때문에 보다 강력한 클리닝 효과를 구현하게 될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예들에 따른, 기판(W)을 연삭하는 단계와 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 수행 시점을 나타낸 다이어그램이다. 기판(W)을 연삭하는 단계와 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계는 시간적으로 오버랩되도록 수행될 수 있다. 이는, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 것은 휠 팁들(145)이 연삭을 수행하면서 동시에 휠 팁들(145)에 대한 클리닝이 수행됨을 의미하는 데 따른 것이다.
도 8a를 참조하면, 기판(W)을 연삭하는 단계와 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 시작 시간 t1과 종료 시간 t2가 완전히 일치할 수 있다.
이 경우 시작 시간 t1에서 기판(W)을 연삭하는 작용이 이루어짐과 동시에 상기 기판(W)을 연삭하는 휠 팁들(145)에 대한 세정도 동시에 수행될 수 있다. 또, 종료 시간 t2에서 기판(W)을 연삭하는 작용이 종료됨과 동시에 상기 기판(W)을 연삭하는 휠 팁들(145)에 대한 세정도 동시에 종료될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 기판(W)을 연삭하는 단계와 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 각 시작 시간들과 종료 시간들이 상이할 수 있다. 특히, 기판(W)을 연삭하는 단계는 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계가 수행되는 동안 수행될 수 있다.
이 경우 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 시작 시간 t0는 상기 기판(W)을 연삭하는 단계의 시작 시간 t1에 앞설 수 있다. 또, 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 종료 시간 t3는 상기 기판(W)을 연삭하는 단계의 종료 시간 t2에 뒤질 수 있다.
이 경우 적어도 상기 기판(W)을 연삭하는 단계가 수행되는 동안에는 계속하여 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계가 수행되므로 휠 팁들(145)의 오염으로 인한 스크래치가 크게 감소 및/또는 예방될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 기판(W)을 연삭하는 단계와 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 각 시작 시간들과 종료 시간들이 상이하며, 특히, 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계는 상기 기판(W)을 연삭하는 단계가 수행되는 동안 수행될 수 있다.
이 경우 상기 기판(W)을 연삭하는 단계의 시작 시간 t1은 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 시작 시간 t1'에 앞설 수 있다. 또, 상기 기판(W)을 연삭하는 단계의 종료 시간 t2는 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 종료 시간 t2'에 뒤질 수 있다.
이 경우 상기 기판(W)을 연삭하는 단계의 종료 시점 t2 근처에서 연삭 휠(146)이 보다 안정적으로 동작 가능하기 때문에 연삭 두께의 정밀한 제어에 도움이 될 수 있다.
도 8d를 참조하면, 기판(W)을 연삭하는 단계와 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 시작 시간이 서로 상이하고 종료 시간은 서로 동일할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기판(W)을 연삭하는 단계의 시작 시간 t1은 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계의 시작 시간 t1'에 앞설 수 있다. 또, 상기 기판(W)을 연삭하는 단계는 상기 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계와 동시에 종료 시간 t2에 종료될 수 있다.
상기 기판(W)을 연삭하는 단계가 수행되는 시간 t1과 시간 t2의 사이에서 초기의 일부 시간 동안에는 기판(W)의 두께가 아직 두껍고 앞으로 연삭하여야 할 양이 많이 남아 있기 때문에 비록 기판(W)의 표면에 스크래치가 발생하여도 활성면 상의 소자까지 손상되지 않을 수 있다. 즉, 상기 기판(W)이 어느 정도 연삭된 후인 시간 t1'부터 클리닝을 개시하여도 활성면의 반도체 소자의 신뢰성에 큰 영향이 없을 수 있다.
또한, 상기 기판(W)이 시간 t1'부터 클리닝을 개시하면, 이 시점으로부터 연삭이 종료할 때까지 휠 팁들(145)이 계속하여 클리닝될 수 있으므로 연삭면 상의 스크래치가 방지될 수 있고 반도체 소자의 신뢰성은 그대로 높게 유지될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따라 연삭한 기판(W)의 두께 변화를 나타낸 개념도이다.
도 9를 참조하면, 휠 팁들(145)을 갖는 연삭 휠(146)을 이용하여, 척 테이블(130) 상에 고정된 기판(W)을 씨닝한다. 도 9의 오른쪽은 씨닝 전후의 두께 변화를 개념적으로 도시한다.
연삭 전 상기 기판(W)의 두께는 약 400㎛ 내지 약 850㎛일 수 있다. 상기 연삭이 수행된 후의 상기 기판(W)의 두께는 약 10㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다. 상기 씨닝에 의하여 감소하는 기판(W)의 두께 변화(Δt)는 약 400㎛ 내지 약 760㎛일 수 있으며, 또는 약 500㎛ 내지 약 650㎛일 수 있다.
이러한 두께를 정밀하게 제어하기 위하여 연삭 휠(146)은 하방(즉, 기판(W)을 향하는 방향)으로 예를 들면 약 1㎛/초의 전진 속도로 하방으로 이동할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지(1)의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 11 내지 도 16은 상기 실시예에 따른 반도체 패키지(1)의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 도면들이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 기판(W)의 활성면 상에 반도체 소자들을 형성할 수 있다(S1).
상기 기판(W)은 반도체 기판으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(W)은 Si 또는 Ge과 같은 반도체로 이루어질 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 상기 기판(W)은 SiGe, SiC, GaAs, InAs, 또는 InP와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 또 다른 일부 실시예들에서, 상기 기판(W)은 SOI (silicon on insulator) 구조를 가질 수 있다.
상기 기판(W)의 활성면(Wf)에는 다수의 반도체 소자들을 포함하고 추후에 서로 분리되어 각각 반도체 다이가 될 예정인 반도체 다이 영역(DA)들이 다수 형성될 수 있다.
반도체 다이 영역(DA)에는 다양한 종류의 복수의 개별 소자 (individual devices)를 포함하는 반도체 소자가 형성될 수 있다. 상기 복수의 개별 소자는 다양한 미세 전자 소자 (microelectronic devices), 예를 들면 CMOS 트랜지스터 (complementary metal-insulator-semiconductor transistor) 등과 같은 MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor), 시스템 LSI (large scale integration), CIS (CMOS imaging sensor) 등과 같은 이미지 센서, MEMS (micro-electro-mechanical system), 능동 소자, 수동 소자 등을 포함할 수 있다. 상기 복수의 개별 소자는 반도체 다이 영역(DA) 내에서 상기 기판(W)의 도전 영역에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반도체 소자는 상기 복수의 개별 소자 중 적어도 2개, 또는 상기 복수의 개별 소자와 반도체 다이 영역(DA) 내의 기판(W)의 상기 도전 영역을 전기적으로 연결하는 도전성 배선 또는 도전성 플러그를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 개별 소자는 각각 절연막에 의하여 이웃하는 다른 개별 소자들과 전기적으로 분리될 수 있다.
상기 반도체 다이 영역들(DA)이 분리되어 형성하는 반도체 다이는 예를 들면, 메모리 반도체 칩일 수 있다. 메모리 반도체 칩은 예를 들면, DRAM(Dynamic Random Access Memory) 또는 SRAM(Static Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 반도체 칩이거나, PRAM(Phase-change Random Access Memory), MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory), FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 또는 RRAM(ResistiveRandom Access Memory)과 같은 비휘발성 메모리 반도체 칩일 수 있다.
상기 기판(W)의 두께는 약 400㎛ 내지 약 850㎛일 수 있다. 상기 반도체 다이 영역들(DA)은 복수의 스크라이브 레인(SL)에 의하여 상호 구분될 수 있다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 기판(W)의 스크라이브 레인(SL)을 따라 상기 기판(W)을 부분 다이싱할 수 있다(S2).
상기 기판(W)을 부분 다이싱하기 위하여 소잉 휠을 이용하여 상기 기판(W)의 소정 깊이(T2)까지 부분 다이싱을 수행한다. 상기 깊이(T2)는 상기 기판(W) 두께의 약 10% 내지 약 60%일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 깊이(T2)는 반도체 소자들이 형성되는 깊이(T1)에 비하여 더 깊을 수 있다. 반도체 소자들이 형성되는 깊이(T1)는 수 ㎛ 내지 수십 ㎛일 수 있으며, 예를 들면 약 5㎛ 내지 약 99㎛일 수 있다.
상기 소잉 휠은 초경합금이나 소결 다이아몬드 등 공구 특성이 우수한 재료로 형성될 수 있으며, 가공되는 재료의 두께, 종류 등을 고려하여 선택될 수 있다. 상기 소잉 휠이 회전하면서 스크라이브 레인(SL)을 따라 전진함으로써 부분 다이싱을 수행할 수 있다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 기판(W)의 활성면(Wf) 상에 보호 필름(WF)을 부착할 수 있다(S4). 상기 보호 필름(WF)은 예를 들면 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC) 계의 폴리머 시트일 수 있으며, 아크릴 수지계의 접착제에 의하여 상기 활성면(Wf) 상에 부착될 수 있다. 상기 아크릴 수지계의 접착제는 약 2 ㎛ 내지 약 10㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 보호 필름(WF)은 약 60㎛ 내지 약 200㎛의 두께를 가질 수 있다.
도 12 및 도 13에서는 기판(W)의 표면에 대하여 부분 다이싱을 수행한 후 보호 필름(WF)을 부착하는 실시예를 도시하였다. 그러나, 보호 필름(WF)을 먼저 부착하고 그 후에 레이저를 이용하여 부분 다이싱을 수행할 수 있다. 도 14는 보호 필름(WF)을 부착한 후 레이저를 이용하여 부분 다이싱을 수행하는 방법을 나타낸 사시도이다.
도 14를 참조하면, 기판(W)의 활성면(Wf) 상에 보호 필름(WF)을 형성한 후, 상기 기판(W)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 내부에 집광점을 위치결정하여 스크라이브 레인(SL)을 따라 조사할 수 있다. 이와 같이 레이저 광선을 조사하면 상기 기판(W)의 내부에 스크라이브 레인(SL)을 따라 개질층(modified layer)이 형성될 수 있다. 이러한 개질층의 형성은 도 14에 나타낸 레이저 조사 장치(320)를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 레이저 조사 장치(320)는 기판(W)을 지지하는 척 테이블(321), 상기 척 테이블(321) 상에 지지된 기판(W)에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(322), 및 척 테이블(321) 상에 지지된 기판(W)을 촬상하는 촬상 수단(323)을 포함할 수 있다. 상기 척 테이블(321)은 기판(W)을 흡인 지지하고, X축 방향 및/또는 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(322)은 실질적으로 수평으로 배치된 원통 형상의 케이싱(322a)의 선단에 장착된 집광기(322b)에서 펄스 레이저 광선을 조사하도록 구성될 수 있다. 또, 상기 레이저 광선 조사 수단(322)을 구성하는 케이싱(322a)의 선단부에 장착된 촬상 수단(323)은 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 CCD 촬상 소자, 또는 기판(W)에 적외선을 조사하는 적외선 조사 수단 및 상기 적외선 조사 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계를 갖고 상기 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하는 적외선 CCD 촬상 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(322)은 레이저 광선 조사 위치에 정렬된 후 레이저를 조사한다. 상기 레이저는 집광점이 상기 기판(W)의 두께 방향 중간부에 위치하도록 조절될 수 있다. 또한 상기 집광기(322b)에서 상기 기판(W)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블(321)과 집광기(322b)가 적절한 속도로 상대적인 이동을 하도록 할 수 있다.
도 10 및 도 15를 참조하면, 부분 다이싱된 상기 기판(W)을 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 방법에 의하여 씨닝(thinning)한다(S5).
도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이 상기 기판(W)의 씨닝은 기판(W)을 부분적으로 연삭하는 단계(S51) 및 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계(S52)를 포함할 수 있다. 상기 기판(W)을 부분적으로 연삭하는 단계(S51) 및 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계(S52)는 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 설명한 바와 같이 다양한 방식으로 시간적으로 오버랩되면서 수행될 수 있다.
상기 기판(W)을 부분적으로 연삭하는 단계(S51) 및 휠 팁들(145)을 동기 클리닝하는 단계(S52)는 도 1 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명하였으므로 여기서는 중복되는 설명을 생략한다.
상기 씨닝에 의하여 반도체 다이들(SD1, SD2)은 서로 분리될 수 있다. 상기 씨닝에 의하여 기판(W)의 당초 배면(Wr)으로부터 부분 다이싱을 수행한 깊이를 지나서까지 기판(W)의 부분들이 두께 방향으로 제거될 수 있다. 즉, 상기 씨닝에 의하여 제거되는 두께가 부분 다이싱을 수행한 깊이를 지나기 때문에 반도체 다이들(SD1, SD2)이 서로 분리되어 개별화(individualization)될 수 있다. 다만, 상기 반도체 다이들(SD1, SD2)은 보호 필름(WF)에 부착되어 있기 때문에 무질서하게 흩어지지 않고 당초의 위치에서 그대로 유지될 수 있다.
도 10 및 도 16을 참조하면, 개별화된 상기 반도체 다이를 실장하여 반도체 패키지(1)을 제조할 수 있다.
상기 반도체 패키지(1)는 패키지 베이스 기판(200) 및 반도체 다이(SD)를 포함할 수 있다. 상기 패키지 베이스 기판(200)은 예를 들면, 인쇄회로기판, 세라믹 기판 또는 인터포저(interposer)일 수 있다.
패키지 베이스 기판(200)이 인쇄회로기판인 경우, 패키지 베이스 기판(200)은 기판 베이스(202), 그리고 상면 및 하면에 각각 형성된 본딩 패드(210) 및 연결 패드(216)를 포함할 수 있다. 본딩 패드(210) 및 연결 패드(216)는 각각 기판 베이스(202)의 상면 및 하면을 덮는 솔더레지스트층(도시 생략)에 의하여 노출될 수 있다. 기판 베이스(202)는 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 기판 베이스(202)는 FR4, 사관능성 에폭시(tetrafunctional epoxy), 폴레페닐렌 에테르(polyphenylene ether), 에폭시/폴리페닐렌 옥사이드(epoxy/polyphenylene oxide), 비스말레이미드 트리아진(bismaleimide triazine, BT), 써마운트(Thermount), 시아네이트 에스테르(cyanate ester), 폴리이미드(polyimide) 및 액정 고분자(liquid crystal polymer) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 본딩 패드(210) 및 연결 패드(216)는 구리, 니켈, 스테인레스 스틸 또는 베릴륨구리(beryllium copper)로 이루어질 수 있다. 기판 베이스(202)에는 본딩 패드(210) 사이 및/또는 본딩 패드(210)와 연결 패드(216)를 전기적으로 연결되는 내부 배선(224)이 형성될 수 있다. 내부 배선(224)은 기판 베이스(202) 내에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 기판 베이스(202)의 상면 및/또는 하면에 형성되어 상기 솔더레지스트층에 의하여 덮일 수도 있다. 본딩 패드(210) 및 연결 패드(216)는 기판 베이스(202)의 상면 및 하면에 동박(Cu foil)을 입힌 후 패터닝된 회로 배선 중 각각 상기 솔더레지스트층에 의하여 노출된 부분일 수 있다.
패키지 베이스 기판(200)이 인터포저인 경우, 기판 베이스(202)는 예를 들면, 실리콘 웨이퍼로부터 형성될 수 있다.
패키지 베이스 기판(200)의 하면에는 연결 단자(230)가 부착될 수 있다. 연결 단자(230)는 예를 들면, 연결 패드(216) 상에 부착될 수 있다. 연결 단자(230)는 예를 들면, 솔더볼 또는 범프일 수 있다. 연결 단자(230)는 반도체 패키지(1)와 외부 장치 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
반도체 다이(SD)는 상면에 복수의 칩 패드들(20)을 가질 수 있다. 상기 복수의 칩 패드들(20)은 대응되는 복수의 본딩 패드들(210)과 본딩 와이어(30)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 칩 패드(20)는 제 1 칩 패드(22)와 제 2 칩 패드(24)를 포함할 수 있다. 본딩 패드(210)는 제 1 본딩 패드(212)와 제 2 본딩 패드(214)를 포함할 수 있다.
본딩 와이어(30)는 제 1 칩 패드(22)와 제 1 본딩 패드(212) 사이를 연결하는 제 1 본딩 와이어(32)와 제 2 칩 패드(24)와 제 2 본딩 패드(214) 사이를 연결하는 제 2 본딩 와이어(34)를 포함할 수 있다.
패키지 베이스 기판(200)에 형성되는 내부 배선(224)은 제 2 본딩 패드(214)와 연결 패드(216) 사이를 연결할 수 있다.
반도체 패키지(1)는 패키지 베이스 기판(200) 상에 형성되어 패키지 베이스 기판(200)의 상면, 반도체 다이(SD) 및 본딩 와이어(30)를 감싸는 몰딩층(50)을 더 포함할 수 있다. 몰딩층(50)은 예를 들면, EMC(Epoxy Mold Compound)로 이루어질 수 있다.
반도체 다이(SD)는 다이 접착 필름(40)에 의하여 패키지 베이스 기판(200) 상에 부착될 수 있다. 반도체 다이(SD)는 활성면이 패키지 베이스 기판(200)의 반대측을 향하도록, 즉, 비활성면이 패키지 베이스 기판(200)을 향하도록 패키지 베이스 기판(200) 상에 부착될 수 있다. 다이 접착 필름(40)은 바인더 성분 및 경화 성분을 포함할 수 있다. 상기 바인더 성분은 예를 들면, 아크릴계 고분자 수지 및/또는 에폭시 수지로 이루어질 수 있다. 상기 경화 성분은 예를 들면, 에폭시 수지, 페놀계 경화수지 또는 페녹시 수지로 이루어질 수 있다. 또는 상기 경화 성분이 상기 바인더 성분의 역할을 동시에 수행할 수도 있다. 다이 접착 필름(40)은 경화촉매 또는 실란 케플링제와 같은 첨가제와 충진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉매는 예를 들면, 포스핀계, 이미다졸계 또는 아민계 경화촉매일 수 있다. 상기 실란 케플링제는 예를 들면, 머켑토 실란 커플링제 또는 에폭시 실란 커플링제일 수 있다. 상기 충진제는 예를 들면 실리카일 수 있다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 전자 소자의 블록 다이어그램이다.
도 17을 참조하면, 전자 소자(1000)는 로직 영역(1010) 및 메모리 영역(1020)을 포함한다.
상기 로직 영역(1010)은 카운터(counter), 버퍼 (buffer) 등과 같은 원하는 논리적 기능을 수행하는 표준 셀 (standard cells)로서, 트랜지스터, 레지스터 등과 같은 복수의 회로 소자 (circuit elements)를 포함하는 다양한 종류의 논리 셀을 포함할 수 있다. 상기 논리 셀은 예를 들면, AND, NAND, OR, NOR, XOR (exclusive OR), XNOR (exclusive NOR), INV (inverter), ADD (adder), BUF (buffer), DLY (delay), FILL (filter), 멀티플렉서 (MXT/MXIT). OAI (OR/AND/INVERTER), AO (AND/OR), AOI (AND/OR/INVERTER), D 플립플롭, 리셋 플립플롭, 마스터-슬레이브 플립플롭(master-slave flip-flop), 래치(latch) 등을 구성할 수 있다. 그러나, 상기 예시한 셀들은 단지 예시에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상에 따른 논리 셀이 위에서 예시된 셀에만 한정되는 것은 아니다.
상기 메모리 영역(1020)은 SRAM, DRAM, MRAM, RRAM, 및 PRAM 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 로직 영역(1010) 및 메모리 영역(1020)은 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 방법에 의해 얻어진 집적회로 소자들과, 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형 및 변경된 다양한 구조를 가지는 집적회로 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 전자 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 18을 참조하면, 상기 전자 시스템(2000)은 콘트롤러(2010), 입출력 장치 (I/O)(2020), 메모리(2030), 및 인터페이스(2040)를 포함하며, 이들은 각각 버스(2050)를 통해 상호 연결되어 있다.
상기 콘트롤러(2010)는 마이크로프로세서 (microprocessor), 디지탈 신호 프로세서, 또는 이들과 유사한 처리 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 입출력 장치(2020)는 키패드 (keypad), 키보드 (keyboard), 또는 디스플레이 (display) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 메모리(2030)는 콘트롤러(2010)에 의해 실행된 명령을 저장하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 메모리(2030)는 유저 데이타 (user data)를 저장하는 데 사용될 수 있다.
상기 전자 시스템(2000)은 무선 통신 장치, 또는 무선 환경 하에서 정보를 전송 및/또는 수신할 수 있는 장치를 구성할 수 있다. 상기 전자 시스템(2000)에서 무선 커뮤니케이션 네트워크를 통해 데이타를 전송/수신하기 위하여 상기 인터페이스(2040)는 무선 인터페이스로 구성될 수 있다. 상기 인터페이스(2040)는 안테나 및/또는 무선 트랜시버 (wireless transceiver)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 전자 시스템(2000)은 제3 세대 통신 시스템, 예를 들면, CDMA (code division multiple access), GSM (global system for mobile communications), NADC (north American digital cellular), E-TDMA (extended-time division multiple access), 및/또는 WCDMA (wide band code division multiple access)와 같은 제3 세대 통신 시스템의 통신 인터페이스 프로토콜에 사용될 수 있다. 상기 전자 시스템(2000)은 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 방법에 의해 얻어진 집적회로 소자들과, 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형 및 변경된 다양한 구조를 가지는 집적회로 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
1: 반도체 패키지 100: 기판 씨닝 장치
111: 클리닝 장치 113: 가압 장치
120: 기대 130, 321: 척 테이블
133: 지지면 140: 연삭 장치
141: 하우징 142: 스핀들
143: 마운트 144: 플랜지
145: 휠 팁 145t: 휠 팁 자취
145z: 연삭 영역 146: 연삭 휠
150: 이동 기구 151: 가이드레일
152: Z축 테이블 160: 측정 수단
170: 컨트롤러 200: 패키지 베이스 기판
202: 기판 베이스 210: 본딩 패드
216: 연결 패드 224: 내부 배선
230: 연결 단자 320: 레이저 조사 장치
322: 레이저 광선 조사 수단 322a: 케이싱
322b: 집광기 323: 촬상 수단
W: 기판 Wf: 활성면
WF: 보호 필름 Wr: 배면

Claims (20)

  1. 기판을 지지할 수 있는 척 테이블;
    상기 척 테이블에 지지되는 기판을 연삭할 수 있는 휠 팁(wheel tip)을 구비하는 회전 가능한 연삭 장치;
    상기 연삭 장치가 회전하는 동안 상기 휠 팁을 동기(同期) 클리닝(synchronized cleaning)할 수 있도록 구성된 클리닝 장치;
    를 포함하는 기판 씨닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클리닝 장치는,
    상기 클리닝에 사용되는 클리닝 유체를 가압하는 가압 장치; 및
    상기 클리닝 유체를 분사(噴射)(jet)할 수 있는 노즐;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 클리닝 유체는 공기, 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 물, 암모니아, 알코올, 및 이들의 혼합물들 중의 1종 이상인 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 클리닝 유체는 물인 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 클리닝 유체는 공기와 물을 포함하는 혼합물이고,
    상기 노즐은 상기 공기에 의하여 상기 물을 어토마이즈(atomize)하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 휠 팁을 조준하도록 배치된 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 노즐은 제 1 부노즐(sub-nozzle) 및 제 2 부노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐 및 상기 제 2 노즐은 각각 상기 휠 팁의 상이한 부분을 조준하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연삭 장치는 상기 기판의 두께를 약 400㎛ 내지 약 760㎛만큼 감소시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 클리닝 장치는 적어도 상기 연삭 장치가 동작하는 동안 연속적으로 동작 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 씨닝 장치.
  11. 척 테이블 상에 기판을 고정시키는 단계;
    휠 팁을 구비한 연삭 장치를 회전시킴으로써 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계; 및
    상기 휠 팁을 동기(同期) 클리닝하는 단계;
    를 포함하는 기판의 씨닝(thinning) 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판을 고정시키는 단계 이전에,
    상기 기판의 스크라이브 레인을 따라 부분 다이싱하는 단계; 및
    상기 기판의 활성면 상에 보호 필름을 부착하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 씨닝 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 클리닝하는 단계는 상기 휠 팁을 향하여 클리닝 유체를 분사(jetting)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 씨닝 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 클리닝하는 단계는 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계가 수행되는 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 씨닝 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계는 상기 클리닝하는 단계가 수행되는 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 씨닝 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계는 상기 연삭 장치의 휠 팁이 상기 기판의 중심 및 상기 중심에 대하여 상기 기판의 제 1 방향의 가장자리의 사이에서 정의된 기판의 영역에 대하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 씨닝 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연삭 장치는 상기 회전에 의하여 상기 기판의 중심으로부터 상기 제 1 방향의 가장자리를 향하는 방향으로 상기 기판과 접촉하는 것을 특징으로 하는 기판의 씨닝 방법.
  18. 기판의 활성면 상에 반도체 소자를 형성하는 단계;
    상기 기판의 활성면 상에 보호 필름을 부착하는 단계;
    척 테이블 상에 상기 기판의 활성면이 상기 척 테이블을 마주하도록 상기 기판을 고정시키는 단계;
    휠 팁을 구비한 연삭 장치를 회전시킴으로써 상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계;
    상기 휠 팁을 동기(同期) 클리닝하는 단계;
    연삭된 상기 기판으로부터 개별(individual) 반도체 다이들을 개별화하는 단계;
    상기 개별화된(individualized) 반도체 다이들을 실장하여 반도체 패키지를 제조하는 단계;
    를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계는 상기 척 테이블 및 상기 연삭 장치를 회전시키는 단계를 포함하고,
    상기 연삭 장치의 분당 회전 속도(revolution per minute, rpm)는 상기 척 테이블의 분당 회전 속도의 약 5배 내지 약 20배인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계의 시작 시간은 상기 클리닝하는 단계의 시작 시간보다 앞서고,
    상기 기판을 부분적으로 연삭하는 단계의 종료 시간은 상기 클리닝하는 단계의 종료 시간과 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.
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