KR20170142722A - 반도체 웨이퍼 그라인더 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼 그라인더에 관한 것으로, 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 연삭유닛, 반도체 웨이퍼를 고정하고 세정하는 진공척 유닛, 반도체 스트립을 상기 진공척 유닛에 순차적으로 로딩하는 제1 피커, 상기 연삭유닛에 의해 연삭된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조유닛 및 상기 연삭유닛에서 연삭된 반도체 웨이퍼를 상기 건조유닛으로 로딩하는 제1 피커를 포함하여 상기 진공척 유닛을 중심으로 일측에 상기 제1 적재부가 설치되고 타측에 상기 건조유닛, 검사모듈 및 제2 적재부가 설치되어 반도체 웨이퍼를 직선상에서 순차적으로 이동시키면서 각각의 작업이 수행되는 구성을 마련하여, 반도체 웨이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 제거하여 반도체 웨이퍼의 전체 두께를 얇게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

반도체 웨이퍼 그라인더{SEMICONDUCTOR WAFER GRINDER WITH THE SAME}
본 발명은 반도체 웨이퍼 그라인더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베이스 기판의 상부면에 반도체 칩이 실장되어 패키징된 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭하여 웨이퍼의 두께를 감소시키는 반도체 웨이퍼 그라인더에 관한 것이다.
웨이퍼(Wafer)는 반도체 집적회로(semiconductor integated circuit)를 만드는 중요한 재료로, 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 얻은 단결정 기둥, 즉 잉곳(Ingot)을 적당한 지름으로 얇게 썬 원판 모양의 기판이다.
이러한 웨이퍼는 노광 공정시 표면에 소자를 형성할 수 있도록 연마액과 연마 장비(Polishing machine)를 이용한 연마 공정, 오염물질이나 화학물질로 생성되는 불순물로부터 표면을 보호하도록 고온 환경에서 표면에 얇고 균일한 실리콘 산화막(SiO2)을 형성시키는 산화(Oxidation) 공정, 표면에 감광액(PR, Photo Resist)을 도포하고 빛을 사용하여 설계된 회로 패턴이 담긴 마스크 상을 비춰 회로 패턴을 형성하는 포토(Photo) 공정, 액체 또는 기체의 에천트(etchant)를 이용해서 불필요한 부분을 선택적으로 제거해서 반도체 회로 패턴을 형성하는 식각(Etching) 공정, 원하는 분자 또는 원자 단위의 물질을 박막(thin film)의 두께로 입혀 전기적 특성을 제공하는 증착(Deposition) 공정, 형성하고자 하는 회로 패턴에 따라 슴속선을 연결하는 금속 배선(Metal Interconnect) 공정 및 웨이퍼에 형성된 반도체 칩을 외부 환경으로부터호기 위해 에폭시 수지로 몰딩하는 과정을 거쳐 제조된다.
몰딩 공정이 완성된 형태를 반도체 웨이퍼라 하며, 반도체 웨이퍼는 복수 개의 반도체 패키지들을 포함한다. 그래서 반도체 웨이퍼에서 각각의 반도체 패키지를 분리하기 위해서는 절단 공정이 수행된다.
그리고 절단 공정 후, 복수 개의 반도체 패키지는 세척과 건조와 같은 후속 공정이 수행되고, 세척과 건조가 이루어진 복수 개의 반도체 패키지는 턴 테이블에서 반도체 패키지의 비전 검사(vision inspection)가 수행되며, 검사가 완료된 반도체 패키지는 검사 결과에 따라 분류된다.
하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 반도체 웨이퍼의 제조방법 기술과 웨이퍼 표면 연삭장치 기술이 개시되어 있다.
대한민국 특허 공개번호 제10-1999-0080900호(1999년 11월 15일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2005-0058853호(2005년 6월 17일 공개) 대한민국 특허 등록번호 제10-1531820호(2015년 6월 24일 공고)
상기한 바와 같이, 반도체 웨이퍼는 베이스 기판에 설치되는 각 단위기판을 보호하기 위해, 단위기판 외부 둘레에 보호 몰딩층을 형성하고, 상기 보호 몰딩층이 단위기판의 좌우, 전후뿐만 아니라 상부에도 형성되기 때문에, 반도체 웨이퍼의 전체 두께가 두꺼워지는 문제점이 있었다.
그러나 종래에는 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭할 수 있는 반도체 웨이퍼 그라인더가 없었기 때문에, 보호 몰딩층으로 인해 두께가 두꺼워진 반도체 웨이퍼를 그대로 사용하여야 하는 문제점이 있었다.
그리고 종래의 반도체 웨이퍼 연마 공정에서, 웨이퍼 지지 지그와 테이블을 회전시키고, 지지 지그 또는 테이블을 상하 이동시켜, 반도체 웨이퍼와 테이블의 연마면을 미끄럼 접촉시킴으로써 반도체 스트립 또는 웨이퍼의 연마를 실행한다.
이로 인해, 테이블의 회전을 위한 동력이 필요하고, 테이블의 회전에 따라 테이블에 장착된 반도체 웨이퍼의 정밀한 연삭이 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 종래의 반도체 웨이퍼의 가공을 위해 진공 척을 사용하나, 반도체 웨이퍼가 진공 척에 의해 정밀하게 흡착되지 않는 경우, 가공 품질이 저하되는 문제점도 있었다.
한편, 본 출원인은 상기의 특허문헌 3 등 다수에 베이스 기판의 상부면에 적어도 하나 이상의 반도체 칩이 실장되어 패키징된 다수의 단위기판이 좌우방향 및 전후방향으로 배열된 반도체 스트립의 보호 몰딩층을 연삭하여 반도체 스트립의 두께를 감소시키는 반도체 스트립 그라인더 기술을 개시하여 출원해서 등록받은 바 있다.
그리고 웨이퍼 백그라인딩 기술 분야에서는 연삭숫돌을 수직 방향으로 설치되는 회전축에 설치해서 연삭숫돌의 하면을 이용해서 웨이퍼를 그라인딩하는 기술이 적용되고 있다.
따라서 상기한 웨이퍼 백그라인딩 기술을 활용하여 수직 방향으로 설치된 회전축에 연삭숫돌을 설치해서 반도체 스트립의 전체 면을 1회의 연삭작업으로 그라인딩함으로써, 작업성 및 작업속도를 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
따라서 특허문헌 3에 개시된 반도체 스트립 그라인더 기술과 웨이퍼 백그라인딩 기술을 응용해서 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 제거하는 반도체 웨이퍼 그라인더 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 웨이퍼의 상부에 형성된 보호 몰딩층을 제어하여 반도체 웨이퍼의 전체 두께를 얇게 할 수 있는 반도체 웨이퍼 그라인더를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수직 방향으로 설치된 회전축에 연삭숫돌을 수평 방향으로 설치해서 반도체 웨이퍼 상부의 보호 몰딩층을 제거할 수 있는 반도체 웨이퍼 그라인더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연삭숫돌이 설치는 휠 마운트에 절삭유가 공급되는 경로와 분사구을 형성해서 절삭유가 분사되는 면적을 증가시키고, 절삭유의 비산 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 그라인더를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 그라인더는 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 연삭유닛, 반도체 웨이퍼를 고정하고 세정하는 진공척 유닛, 반도체 스트립을 상기 진공척 유닛에 순차적으로 로딩하는 제1 피커, 상기 연삭유닛에 의해 연삭된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조유닛 및 상기 연삭유닛에서 연삭된 반도체 웨이퍼를 상기 건조유닛으로 로딩하는 제1 피커를 포함하여 상기 진공척 유닛을 중심으로 일측에 상기 제1 적재부가 설치되고 타측에 상기 건조유닛, 검사모듈 및 제2 적재부가 설치되어 반도체 웨이퍼를 직선상에서 순차적으로 이동시키면서 각각의 작업이 수행되고, 상기 연삭유닛은 구동력을 발생하는 구동모터, 상기 구동모터의 회전에 의해 반도체 스트립을 연삭하는 연삭숫돌 및 수직 방향을 따라 설치되고 상기 구동모터의 회전력을 상기 연삭숫돌에 전달하는 구동축을 포함하고, 상기 연삭숫돌은 수평 방향으로 설치되며 하면을 이용해서 상기 반도체 웽이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 그라인더에 의하면, 반도체 웨이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 제거하여 반도체 웨이퍼의 전체 두께를 얇게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 진공척 유닛을 중심으로 양측에 각각 제1 적재부와 건조유닛, 검사모듈, 제2 적재부를 설치하고, 공급모듈과 제1 및 제2 피커를 이용해서 반도체 웨이퍼를 하나의 직선을 따라 순차적으로 이동시키면서 각각의 공정을 수행하도록 구성됨에 따라, 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 제거하는 전체 작업 과정의 이동거리를 최소화해서 작업속도를 향상시킬 수 있고, 전체 장치 내부의 구성을 간단하게 함으로써, 공간 활용도를 극대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.
특히, 본 발명에 의하면, 복수의 진공척 유닛을 마련해서 순차적으로 연삭, 세정 작업을 수행함으로써, 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼의 공급 및 적재 시 피딩 방식으로 반도체 웨이퍼를 이동시킴에 따라, 이동 과정에서 발생할 수 있는 반도체 웨이퍼 손상이나 파손을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼를 미리 설정된 진공압으로 픽업함으로써, 피커에 의한 픽업 과정에서 발생하는 반도체 웨이퍼의 손상이나 파손을 방지할 수 있고, 피커를 구동하는 프로그램 상에서 기존에 설정된 진공압만을 변경함으로써, 피커를 교체할 필요없이 두께가 다른 반도체 웨이퍼를 용이하게 로딩해서 연삭 가공할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 구동축을 수직 방향으로 설치하고, 연삭숫돌을 구동축의 하단에 수평 방향으로 설치해서 연삭숫돌의 하단면을 이용해서 반도체 웨이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 연삭해서 제거할 수 있다는 효과가 얻어진다.
특히, 본 발명에 의하면, 종래에 연삭숫돌을 수직 방향으로 설치하고, 척 테이블을 왕복 이동시켜 연삭하는 방법에 비해, 척 테이블의 이동 횟수 및 시간을 감소시켜 반도체 웨이퍼의 연삭 작업시간을 단축할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 연삭숫돌이 설치되는 하우징부에 절삭유를 공급하는 유로 및 전달공을 형성해서 연삭숫돌과 반도체 웨이퍼의 연삭면 전체에 절삭유를 골고루 비산시킴으로써, 비산 성능, 냉각 효율 및 절분 제거 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
이와 함께, 본 발명에 의하면, 연삭숫돌이 아닌 하우징부에 절삭유의 이동 유로를 형성함에 따라, 연삭숫돌 제조시 작업 공수를 감소시킬 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 각도 조절부에 마련된 회전판의 회전각도를 조절해서 구동축의 경사 각도를 조절함으로써, 연삭숫돌과 반도체 웨이퍼를 연삭숫돌 하단면의 폭에 대응되는 면 접촉시켜 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭하여 제거할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 연삭숫돌의 후단측에 의한 연삭라인의 발생을 미연에 예방할 수 있고, 두께가 두꺼운 반도체 웨이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 효과적으로 연삭해서 제거할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 웨이퍼 그라인더의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 반도체 웨이퍼 그라인더의 하우징을 제거한 평면도,
도 3은 척 테이블의 사시도,
도 4는 연삭유닛의 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 연삭유닛의 분해 사시도,
도 6은 도 4에 도시된 연삭유닛의 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 웨이퍼 그라인더를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 웨이퍼 그라인더의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반도체 웨이퍼 그라인더의 하우징을 제거한 평면도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 웨이퍼 그라인더(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 진공척 유닛(20), 반도체 웨이퍼를 진공척 유닛(20)에 순차적으로 로딩하는 제1 피커(30), 진공척 유닛(20)에 로딩된 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 연삭유닛(40), 연삭유닛(40)에 의해 연삭된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조유닛(50) 및 연삭유닛(40)에서 연삭된 반도체 웨이퍼를 건조유닛(50)으로 로딩하는 제2 피커(70)를 포함할 수 있다.
이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연삭유닛이 적용된 반도체 웨이퍼 그라인더(10)는 연삭 작업이 수행될 반도체 웨이퍼가 적재된 복수의 매거진(111)이 적재되는 적재공간이 마련되는 제1 적재부(110), 각 매거진(111)에 적재된 반도체 웨이퍼를 하나씩 연삭유닛(40)에 순차적으로 공급하는 공급모듈(120), 연삭 작업이 완료된 반도체 웨이퍼의 정밀도를 검사하는 검사모듈(130) 및 검사가 완료된 반도체 웨이퍼를 적재하는 제2 적재부(140)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 연삭, 세정, 건조, 검사 등 각각의 공정을 수행하는 각 장비 및 각각의 공정에 필요한 절삭유, 세정수 또는 진공압을 제공하기 위한 탱크와 펌프 등을 하나의 하우징(11) 내부에 설치할 수 있다.
하우징(11)의 전면에는 각 장비의 동작상태를 표시하는 표시패널과 각 장비의 동작을 설정하고 동작을 제어하기 위한 조작패널이 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 진공척 유닛을 중심으로 양측에 각각 제1 적재부와 건조유닛, 검사모듈, 제2 적재부를 설치하고, 공급모듈과 제1 및 제2 피커를 이용해서 반도체 웨이퍼를 하나의 직선을 따라 순차적으로 이동시키면서 각각의 공정을 수행하도록 구성된다.
이에 따라, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 제거하는 전체 과정의 이동거리를 최소화해서 작업속도를 향상시킬 수 있고, 전체 장치 내부의 구성을 간단하게 함으로써, 공간 활용도를 극대화할 수 있다.
본 실시 예에서는 반도체 웨이퍼가 하나의 직선(X축 방향)을 따라 순차적으로 이동하는 방향을 '반도체 웨이퍼 이송 방향'이라 한다.
제1 적재부(110)에는 반도체 웨이퍼가 적재된 매거진(111)을 미리 설정된 위치로 이동시키고 매거진(111)에 적재된 반도체 웨이퍼가 연삭유닛(40) 측으로 공급됨에 따라 매거진(111)을 상방 또는 하방으로 이동시키는 매거진 이동로봇(112)이 마련될 수 있다.
검사모듈(130)은 연삭 작업이 완료된 반도체 웨이퍼의 두께를 검사하는 두께 검사로봇, 제2 피커(70)로부터 연삭 작업이 완료된 반도체 웨이퍼를 전달받아 제2 적재부(140) 측으로 이송하는 비전레일(131)과 비전레일(131)을 따라 이송되는 반도체 웨이퍼를 촬영하여 비전 검사를 수행하는 비전로봇(132)을 포함할 수 있다.
제2 적재부(140)에는 검사 작업까지 완료된 반도체 웨이퍼를 적재하고자 하는 빈 매거진(111) 내부에 반도체 웨이퍼가 적재되도록 매거진(111)을 상방 또는 하방으로 이동시키고 적재가 완료된 매거진(111)을 적재공간으로 이동시키는 적재로봇(141)이 마련될 수 있다.
진공척 유닛(20)은 반도체 웨이퍼를 고정해서 연삭유닛(40)의 하부로 이동시켜 연삭 작업, 세정 작업 및 두께 검사 작업 시 반도체 웨이퍼를 미리 설정된 방향 및 간격만큼 이동시키는 기능을 한다.
이를 위해, 진공척 유닛(20)은 진공을 형성해서 흡착 방식으로 반도체 웨이퍼를 고정하는 척 테이블(21), 척 테이블(21)을 반도체 웨이퍼의 이송 방향과 직각 방향으로 이동시키는 Y축 로봇(22), 척 테이블(21)에 연결되고 흡입력을 발생하도록 진공을 형성하는 진공펌프 및 척 테이블(21)에 세정수를 공급하는 세정수펌프(도면 미도시)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 3은 척 테이블의 사시도이다.
척 테이블(21)은 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 사각 형상으로 형성되는 바디(23)로 마련되고, 바디(230의 상면에는 반도체 웨이퍼가 흡착되는 흡착면(24)이 형성될 수 있다.
여기서, 흡착면(24)은 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하고자 하는 반도체 웨이퍼의 직경에 따라 다양한 직경으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 흡착면(24) 작업을 수행할 반도체 웨이퍼 중에서 직경이 최대인 반도체 웨이퍼의 직경에 대응되거나, 상기 반도체 웨이퍼의 직경보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다.
도 3에서 바디(23)는 하면이 대략 사각 형상인 직육면체 형상으로 도시되어 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 반도체 웨이퍼의 직경보다 큰 직경을 갖는 원판 형상으로 형성될 수 있다.
흡착면(24)은 바디(23)의 상면에 안착된 반도체 웨이퍼를 진공을 이용해서 흡착하는 부분으로, 흡착면(24)에는 다수의 흡입구(25)가 상하 방향을 따라 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 그라인더(10)는 도 1 및 도 2에 기재된 구성에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.
예를 들어, 본 실시 예에서는 한 쌍의 진공척 유닛(20)과 연삭유닛(40)이 마련되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 진공척 유닛(20)과 연삭유닛(40)을 각각 하나 또는 셋 이상 구비하도록 변경될 수 있다.
다음, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연삭유닛과 척테이블의 구성을 상세하게 설명한다.
도 4는 연삭유닛의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 연삭유닛의 분해 사시도이며, 도 6은 도 4에 도시된 연삭유닛의 단면도이다.
연삭유닛(40)은 반도체 웨이퍼의 상부면을 연삭해서 보호 몰딩층을 제거함으로써, 반도체 웨이퍼의 두께를 최소화한다.
이를 위해, 본 실시 예에서 연삭유닛(40)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 구동력을 발생하는 구동모터(41), 구동모터(41)의 회전에 의해 반도체 웨이퍼를 연삭하는 연삭숫돌(42) 및 수직 방향을 따라 설치되고 구동모터(41)의 회전력을 연삭숫돌(42)에 전달하는 구동축(43)을 포함한다.
그리고 연삭유닛(40)은 내부에 설치되는 연삭숫돌(42)을 보호하는 하우징부(44), 연삭유닛(40)을 각각 X축 및 Z축 방향으로 이동시키는 X축 로봇(45)과 Z축 로봇(46)(도 2 참조), 구동축(43)의 외부에 설치되는 축 하우징에 결합되는 제1 브래킷(47), 제1 브래킷(47)과 Z축 로봇(46)을 연결하는 제2 브래킷(48) 및 연삭숫돌(42)과 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 감지하는 거리감지센서(49)를 더 포함할 수 있다.
구동모터(41)는 제어부(도면 미도시)의 제어신호에 따라 구동되어 연삭숫돌(42)을 회전시키도록 구동력을 발생할 수 있다.
구동축(43)은 구동모터(41)의 구동력을 연삭숫돌(42)에 전달하는 스핀들(spindle)의 기능을 하고, 연삭숫돌(42)은 구동축(43)의 하단에 수평 방향으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
연삭숫돌(42)은 아래에서 설명한 하우징부(44)의 휠 마운트(443) 하단에 결합되어 회전하는 연삭 휠(421) 및 연삭 휠(421)의 하면 가장자리를 따라 장착되어 반도체 웨이퍼를 연삭하는 연삭부(422)를 포함할 수 있다.
연삭 휠(421)은 알루미늄과 같이 비교적 가벼운 금속재질을 이용해서 연삭하고자 하는 반도체 웨이퍼의 폭과 동일하거나 반도체 웨이퍼의 폭보다 큰 직경으로 제조될 수 있다.
연삭부(422)는 연삭 휠(421)의 하면 가장자리를 따라 링 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 연삭부(422)는 레진 다이아몬드 또는 메탈 다이아몬드와 같이 강도와 경도를 갖는 재질로 제조될 수 있다.
연삭부(422)의 마모 시 연삭 휠(421)과 연삭부(422)를 일체로 교환하거나, 연삭부(422)만을 교체하는 것에 의해, 연삭의 정밀도를 높이면서 연삭숫돌(42)의 교체를 용이하게 실현할 수 있다.
연삭숫돌(42)의 회전속도는 구동모터(41)의 구동력에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 본 실시 예에서 연삭숫돌(42)의 회전속도는 평균 약 3,000rpm이고, 최대 약 9,000rpm까지 변경될 수 있다.
이러한 연삭숫돌(42)의 직경은 1회의 연삭작업에 의해 전체 보호 몰딩층을 제거할 수 있도록, 반도체 웨이퍼의 직경과 동일하거나, 반도체 웨이퍼의 직경보다 크게 설정될 수 있다.
물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 대형 반도체 웨이퍼를 가공하는 경우에는 반도체 웨이퍼의 직경보다 작은 직경의 연삭숫돌을 적용하고, X축 로봇을 이용해서 연삭숫돌을 X축 방향으로 이동시키면서 Y축 방향으로 이동하는 반도체 웨이퍼에 대한 연삭작업을 복수회 수행해서 전체 보호 몰딩층을 제거할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 구동축을 수직 방향으로 설치하고, 연삭숫돌을 수평 방향으로 설치해서 연삭숫돌의 하면을 이용해서 반도체 웨이퍼의 단위기판 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 한 번의 연삭작업에 의해 제거할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 종래에 연삭숫돌을 수직 방향으로 설치하고, 척 테이블을 왕복 이동시켜 연삭하는 방법에 비해, 척 테이블의 이동 횟수 및 시간을 감소시켜 작업시간을 단축할 수 있다.
하우징부(44)는 내부에 연삭숫돌(42)이 설치되는 공간이 마련되고 하면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 휠 하우징(441), 구동축(43)의 하단부에 결합되는 결합 플랜지(442), 중앙에 결합 플랜지(442)가 결합되고 하면 가장자리에 연삭숫돌(42)이 장착되는 휠 마운트(443) 및 휠 마운트(443)의 하면에 결합되는 고정 플랜지(444)를 포함할 수 있다.
결합 플랜지(442)는 중앙부에 구동축(43)의 하단부가 삽입되도록 삽입공간이 형성되어 대략 원통 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 구동축(43)의 하단부는 하방으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼지게 형성되고, 결합 플랜지(442)의 삽입공간은 구동축(43)의 하단부 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 구동축(43)과 결합 플랜지(442)는 서로 결합하는 과정에서 동일 축 상에 중심이 배치될 수 있다.
휠 마운트(443)는 대략 원판 형상으로 형성되고, 휠 마운트(443)의 중앙부에는 결합 플랜지(442)가 결합되는 결합공간이 형성될 수 있다.
고정 플랜지(444)는 휠 마운트(443)의 하면에 결합되고, 구동축(43)과 결합 플랜지(442) 및 휠 마운트(443)를 통해 공급된 절삭유를 연삭숫돌(42)로 전달하는 기능을 한다.
이를 위해, 구동축(43)의 중앙부에는 절삭유를 공급하는 공급유로(431)가 형성되고, 구동축(43)의 하단부에는 외주면을 향해 절삭유를 이동시키는 복수의 이동유로(432)가 형성될 수 있다.
그리고 결합 플랜지(442)에는 이동유로(432)를 통해 이동된 절삭유를 휠 마운트(443)로 전달하는 복수의 전달공(445)이 형성되고, 휠 마운트(443)에는 절삭유를 연삭숫돌(42) 측으로 전달하는 복수의 전달유로(446)가 형성될 수 있다.
또, 결합 플랜지(442)의 하단에는 결합 플랜지(442)의 외주면에 휠 마운트(443)와 고정 플랜지(444)가 결합된 상태로 고정하는 고정부재(447)가 결합될 수 있다.
또한, 연삭 휠(421)의 내주면 하단부는 외측 하방을 향해 경사지게 형성되고, 고정 플랜지(444)의 외주면은 연삭 휠(421)의 내주면 하단부와 일정 간격만큼 이격된 상태에서 외측 하방을 향해 경사지게 형성될 수 있다.
여기서, 각 이동유로(432), 전달공(445) 및 전달유로(446)는 연삭숫돌(42)로 전달되는 절삭유의 유량을 증대하고, 연삭숫돌(42) 내부면 전체에 골고루 절삭유를 공급할 수 있도록 방사상으로 형성될 수 있다.
그래서 절삭유는 구동축(43)에 형성된 공급유로(431) 및 복수의 이동유로(432), 결합 플랜지(442)에 형성된 복수의 전달공(445), 휠 마운트(443)에 형성된 복수의 전달유로(446) 및 연삭 휠(421)과 고정 플랜지(444) 사이 공간을 통해 연삭숫돌(42)에 골고루 전달되고, 연삭숫돌(42)의 회전에 의해 연삭부(422)의 하면과 반도체 웨이퍼의 상면에 효과적으로 비산될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 하우징부에 절삭유를 공급하는 유로와 전달공을 형성하고, 연삭 휠과 고정 플랜지 사이 공간을 통해 연삭숫돌 전체에 골고루 절삭유를 비산시켜 비산 성능, 냉각 효율 및 절분 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 연삭숫돌이 아닌 하우징부에 절삭유의 이동 유로를 형성함에 따라, 연삭숫돌 제조시 절삭유가 이동하는 유로 형성작업을 제거해서 작업 공수를 감소시킬 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
제1 브래킷(47)은 측면에서 보았을 때, 단면이 대략 'ㄷ' 형상으로 형성되고, 제1 브래킷(47)의 상단과 하단에 형성된 상단벽 및 하단벽에는 구동축(43)의 축 하우징이 결합되는 결합공이 관통 형성될 수 있다.
제2 브래킷(48)은 상단에서 보았을 때, 단면이 대략 'ㄴ' 형상으로 형성되고, 제2 브래킷(48)의 전면벽에는 제1 브래킷(47)의 후면과 접촉된 상태에서 결합되고, 제2 브래킷(48)의 측면벽은 Z축 로봇(46)에 고정될 수 있다.
거리감지센서(49)는 연삭숫돌(41)과 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 감지하도록 하우징부(42)에 설치될 수 있다.
거리감지센서(49)는 연삭유닛(40)에 최초 장착 시, 거리감지센서(49)의 분리 시, 연삭유닛(40)의 교체 시, 척 테이블(21)의 교체 시 연삭유닛(40)의 높이를 감지하고, 거리감지센서(49)의 감지신호는 제어부로 전송된다.
이에 따라, 상기 제어부는 거리감지센서(49)에서 감지된 신호를 이용해서 X축 및 Z축 로봇유닛(45,46)의 구동을 제어하여 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 정밀하게 연삭하도록 제어할 수 있다.
여기서, 제어부는 연삭의 정밀도를 Z축을 기준으로 약 ±0.01㎜로 유지한 상태에서 연삭유닛(40)에 의한 순차 연마 방식으로 연삭 작업을 수행하도록 제어할 수 있다.
한편, 연삭숫돌(42)이 수평 방향으로 설치되는 경우, 반도체 웨이퍼의 상부면을 연삭하는 과정에서 연삭숫돌(42)의 전단측, 즉 도 6에서 보았을 때 연삭숫돌(42)의 좌측단에 의해 연삭된 후 연삭숫돌(42)의 후단측, 즉 우측단에 의해 다시 연삭됨에 따라 반도체 웨이퍼의 상부면에 연삭 라인이 남는 문제점이 발생할 수 있다.
그래서 본 실시 예에서 구동축(43)은 연삭숫돌(42)의 후단측이 전단측에 비해 미리 설정된 설정높이(h)만큼 높은 위치에 배치되도록, 경사지게 설치될 수 있다.
상기 설정높이는 약 2 내지 10㎛ 정도로 미세하게 설정될 수 있다.
그래서 구동축(43)은 연삭숫돌(42)의 하단면과 반도체 웨이퍼의 상면이 서로 미리 설정된 설정각도(α)만큼 경사지도록, Z축에 대해 상기 설정각도(α)만큼 후측 하방을 향해 경사지게 설치될 수 있다.
상기 설정각도는 상기 설정높이에 대응되도록 설정될 수 있다.
이를 위해, 연삭유닛(40)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 브래킷(48)에 결합된 제1 브래킷(47)을 회전시켜 구동축(43)과 연삭숫돌(42)의 경사각도를 조절하는 각도 조절부(60)를 더 포함할 수 있다.
각도 조절부(60)는 제1 브래킷(47)의 후면에 결합되고 제2 브래킷(48)에 회전 가능하게 설치되는 회전판(61) 및 회전판(61)의 회전 각도를 조절한 상태에서 회전판(61)을 제2 브래킷(48)에 고정하는 고정플레이트(62)를 포함할 수 있다.
회전판(61)은 대략 원판 형상으로 형성되고, 제2 브래킷(48)에 형성된 설치공(481)에 회전 가능하게 설치되고, 제1 브래킷(47)의 후면에 형성된 삽입홈에 삽입되어 고정될 수 있다.
고정플레이트(62)는 대략 원판 형상으로 형성되고, 고정볼트(65)에 의해 제2 브래킷(48)의 후면에 고정될 수 있다.
이를 위해, 제1 브래킷(47)과 회전판(61) 및 고정플레이트(62)에는 각각 서로 대응되는 위치에 체결볼트가 체결되는 복수의 체결공이 형성될 수 있다.
그리고 회전판(61)의 중앙부에는 토크 렌치와 같은 공구를 이용해서 회전판(61) 및 제1 브래킷(47)의 각도를 조절할 수 있도록 조절공(63)이 형성될 수 있다.
또한, 고정플레이트(62)의 중앙부에는 상기 공구가 삽입 가능하도록 관통공(64)이 형성되고, 고정플레이트(62)의 체결공 외측에는 고정볼트가 체결되는 복수의 고정공(65)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 각도 조절부에 마련된 회전판의 회전각도를 조절해서 구동축을 경사 각도를 조절함으로써, 연삭숫돌과 반도체 웨이퍼를 연삭숫돌 하단면의 폭에 대응되는 면 접촉시켜 반도체 웨이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 연삭하여 제거할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 연삭숫돌의 후단측에 의한 연삭라인의 발생을 미연에 예방할 수 있다.
여기서, 반도체 웨이퍼의 두께가 커질수록 반도체 웨이퍼를 고정하는 진공척 유닛의 진공압을 상승시켜야 하나, 진공압의 한계로 인해 반도체 웨이퍼를 안정적으로 고정하기 어려운 문제점이 있었다.
반면, 본 발명은 구동축과 연삭숫돌의 회전각도를 조절해서 두께가 두꺼운 반도체 웨이퍼 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 효과적으로 연삭해서 제거할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 제1 브래킷에 결합된 회전판을 회전시켜 구동축과 연삭숫돌의 회전각도를 수동 방식으로 조절하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명은 제2 브래킷에 회전판을 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동수단을 설치하고, 제어부에서 반도체 웨이퍼의 두께, 크기, 곡면 반도체 웨이퍼의 곡률 등에 따라 회전각도를 산출하고, 산출된 회전각도만큼 구동수단을 구동시키도록 제어신호를 발생하여 자동 방식으로 회전판을 회전시키도록 변경될 수도 있다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 구동축을 수직 방향으로 설치하고, 연삭숫돌을 구동축의 하단에 수평 방향으로 설치해서 연삭숫돌의 하단면을 이용해서 반도체 웨이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 연삭해서 제거할 수 있다.
그리고 본 발명은 연삭숫돌이 설치되는 하우징부에 절삭유를 공급하는 유로 및 전달공을 형성해서 연삭숫돌과 반도체 웨이퍼의 연삭면 전체에 절삭유를 골고루 비산시킬 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
즉, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 그라인더는 도 1 및 도 2에 기재된 구성에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.
예를 들어, 본 발명은 진공척 유닛과 연삭장치를 각각 하나 또는 셋 이상 구비하도록 변경될 수 있다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 반도체 웨이퍼 그라인더 기술에 적용된다.
10: 반도체 웨이퍼 그라인더 11: 하우징
12: 베이스 20: 진공척 유닛
21: 척 테이블 22: Y축 로봇
30: 제1 피커 40: 연삭유닛
41: 구동모터 42: 연삭숫돌
421: 연삭 휠 422: 연삭부
43: 구동축 431: 공급유로
432: 이동유로 44: 하우징부
441: 휠 하우징 442: 결합 플랜지
443: 휠 마운트 444: 고정 플랜지
445: 전달공 446: 전달유로
447: 고정부재
45,46: X축, Z축 로봇 47,48: 제1,제2 브래킷
481: 설치공 49: 거리감지센서
50: 건조유닛 60: 각도 조절부
61: 회전판 62: 고정플레이트
63: 조절공 64: 관통공
65: 고정공 70: 제2 피커
110: 제1 적재부 111: 매거진
112: 매거진 이동로봇 120: 공급모듈
130: 검사모듈 131: 비전레일
132: 비전로봇 140: 제2 적재부
141: 적재로봇

Claims (8)

  1. 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 연삭유닛,
    반도체 웨이퍼를 고정하고 세정하는 진공척 유닛,
    반도체 스트립을 상기 진공척 유닛에 순차적으로 로딩하는 제1 피커,
    상기 연삭유닛에 의해 연삭된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조유닛 및
    상기 연삭유닛에서 연삭된 반도체 웨이퍼를 상기 건조유닛으로 로딩하는 제1 피커를 포함하여
    상기 진공척 유닛을 중심으로 일측에 상기 제1 적재부가 설치되고 타측에 상기 건조유닛, 검사모듈 및 제2 적재부가 설치되어 반도체 웨이퍼를 직선상에서 순차적으로 이동시키면서 각각의 작업이 수행되고,
    상기 연삭유닛은 구동력을 발생하는 구동모터,
    상기 구동모터의 회전에 의해 반도체 스트립을 연삭하는 연삭숫돌 및
    수직 방향을 따라 설치되고 상기 구동모터의 회전력을 상기 연삭숫돌에 전달하는 구동축을 포함하고,
    상기 연삭숫돌은 수평 방향으로 설치되며 하면을 이용해서 상기 반도체 웽이퍼의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그라인더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공척 유닛은 진공을 형성해서 흡착 방식으로 반도체 웨이퍼를 고정하는 척 테이블,
    상기 척 테이블을 반도체 웨이퍼의 이송 방향과 직각 방향으로 이동시키는 Y축 로봇,
    상기 척 테이블에 연결되고 흡입력을 발생하도록 진공을 형성하는 진공펌프 및
    상기 척 테이블에 세정수를 공급하는 세정수펌프를 포함하고,
    상기 연삭유닛은 내부에 설치되는 상기 연삭숫돌을 보호하는 하우징부,
    상기 연삭유닛을 각각 X축 및 Z축 방향으로 이동시키는 X축 로봇과 Z축 로봇,
    상기 구동축의 외부에 설치되는 축 하우징에 결합되는 제1 브래킷,
    상기 제1 브래킷과 Z축 로봇을 연결하는 제2 브래킷 및
    상기 연삭숫돌과 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 감지하는 거리감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그라인더.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하우징부는
    내부에 상기 연삭숫돌이 설치되는 공간이 마련되고 하면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 휠 하우징,
    상기 구동축의 하단부에 결합되는 결합 플랜지,
    중앙에 상기 결합 플랜지가 결합되고 하면 가장자리에 상기 연삭숫돌이 장착되는 휠 마운트 및
    상기 휠 마운트의 하면에 결합되는 고정 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그라인더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동축의 중앙부에는 절삭유를 공급하는 공급유로가 형성되고,
    상기 구동축의 하단부에는 외주면을 향해 절삭유를 이동시키는 복수의 이동유로가 형성되며,
    상기 결합 플랜지에는 상기 이동유로를 통해 이동된 절삭유를 상기 휠 마운트로 전달하는 복수의 전달공이 형성되고,
    상기 휠 마운트에는 절삭유를 상기 연삭숫돌 측으로 전달하는 복수의 전달유로가 형성되며,
    상기 연삭숫돌의 연삭 휠 내주면과 고정 플랜지의 외주면은 절삭유를 상기 연삭숫돌과 반도체 웨이퍼의 연삭면에 분사하도록, 미리 설정된 간격만큼 이격된 상태에서 서로 동일 방향을 향해 경사지게 형성되고,
    상기 연삭숫돌은 회전운동에 의해 분사된 절삭유를 반도체 웨이퍼의 연삭면 전체에 비산시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그라인더.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 브래킷을 회전시켜 상기 구동축과 연삭숫돌의 경사각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하고,
    상기 각도 조절부는 상기 제1 브래킷의 후면에 결합되고 상기 제2 브래킷에 회전 가능하게 설치되는 회전판 및
    상기 회전판의 회전 각도를 조절한 상태에서 상기 회전판을 상기 제2 브래킷에 고정하는 고정플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그라인더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각도 조절부는 상기 회전판을 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동수단을 더 포함하고,
    상기 구동수단은 제어부에 의해 반도체 웨이퍼의 두께 및 크기 정보에 기초해서 산출된 회전각도만큼 회전하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그라인더.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 척 테이블은 판 형상으로 형성되고,
    상기 척 테이블의 상면에는 반도체 웨이퍼가 흡착되는 흡착면이 형성되며,
    상기 척 테이블에는 상하 방향을 따라 다수의 흡입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그라인더.
  8. 제1항에 있어서,
    연삭 작업이 수행될 반도체 웨이퍼가 적재된 복수의 매거진이 적재되는 적재공간이 마련되는 제1 적재부,
    각 매거진에 적재된 반도체 웨이퍼를 상기 연삭유닛에 순차적으로 공급하는 공급모듈,
    연삭 작업이 완료된 반도체 웨이퍼의 정밀도를 검사하는 검사모듈 및
    검사가 완료된 반도체 웨이퍼를 적재하는 제2 적재부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그라인더.
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