KR20180072073A - 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법 - Google Patents

박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법에 관한 것으로서, 그 반도체 웨이퍼 다이싱 방법은 복수의 집적회로 칩을 포함하고 스크라이브(scribe) 라인 영역이 형성된 반도체 웨이퍼 상에 접착제를 이용하여 임시기판을 부착하는 단계; 상기 임시기판이 부착된 반도체 웨이퍼를 뒤집어서 상부에 위치한 상기 반도체 웨이퍼의 두께를 얇게(thinning) 하는 단계; 상기 두께가 얇아진 반도체 웨이퍼 상에 상기 스크라이브 라인 영역을 식각하기 위한 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 스크라이브 라인 영역을 식각하는 단계; 상기 스크라이브 라인 영역이 식각된 반도체 웨이퍼 상에 있는 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 마스크 패턴이 제거된 반도체 웨이퍼를 뒤집어서 상기 임시기판과 접착제를 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 웨이퍼에 존재하는 칩의 수가 증가하더라도 다이싱 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

Description

박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법{Method for dicing semiconductor wafer using etching after thinning}
본 발명은 반도체 웨이퍼(wafer) 다이싱(dicing)에 관한 것으로서, 특히 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 웨이퍼를 보인 사시도로서, 도시된 바와 같이, 웨이퍼(100)의 칩(1)사이로 다이싱 라인(dicing line : street)이 형성되어 있다. 상기와 같이 구성되어 있는 웨이퍼(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 하면에 테이프(3)를 부착한 상태에서 척에 고정하고, 커터(4)를 이용하여 다이싱라인(2)을 따라 절단하여 개개의 칩(1)으로 분리하는 것이다.
다이싱 방법에는 크게 스크라이빙(scribing)한 후 브레이킹(breaking)하는 방법, 다이아몬드 블레이드로 다이싱하는 방법, 레이저로 다이싱 하는 방법 등으로 나눌 수 있고, 그 외에도 고압수를 분사(water-jet)하거나 열적 스트레스를 가하여 절단하는 방법 등이 쓰이고 있다.
하지만, 이러한 다이싱 방법은 웨이퍼에 존재하는 칩의 수가 증가함에 따라 다이싱 하는 데 많은 시간이 소요되고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 웨이퍼에 존재하는 칩의 수가 증가하더라도 다이싱 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있는, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법은, 복수의 집적회로 칩을 포함하고 스크라이브(scribe) 라인 영역이 형성된 반도체 웨이퍼 상에 접착제를 이용하여 임시기판을 부착하는 단계; 상기 임시기판이 부착된 반도체 웨이퍼를 뒤집어서 상부에 위치한 상기 반도체 웨이퍼의 두께를 얇게(thinning) 하는 단계; 상기 두께가 얇아진 반도체 웨이퍼 상에 상기 스크라이브 라인 영역을 식각하기 위한 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 스크라이브 라인 영역을 식각하는 단계; 상기 스크라이브 라인 영역이 식각된 반도체 웨이퍼 상에 있는 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 마스크 패턴이 제거된 반도체 웨이퍼를 뒤집어서 상기 임시기판과 접착제를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 임시기판으로는 글래스(glass)가 사용될 수 있다. 상기 얇게(thinning) 하는 공정은 그라인딩(grinding) 또는 식각에 의해 이루어질 수 있다. 상기 마스크 패턴은 포토 레지스트(PR) 패턴인 것이 바람직하다. 상기 상기 스크라이브 라인 영역 식각은 건식 식각이고, 상기 건식 식각은 Deep Reactive Ion Etching(DRIE)를 이용한 플라즈마 식각인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법에 의하면, 웨이퍼에 존재하는 칩의 수가 증가하더라도 다이싱 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 일반적인 웨이퍼를 보인 사시도이다.
도 2는 종래 웨이퍼를 절단하는 상태를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 다이싱될 반도체 웨이퍼의 상부 평면도를 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 각 단계들을 나타낸 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
그리고, 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
그리고, 도면에서 여러 층(또는 막) 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 관점에서 설명하였고, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 다이싱될 반도체 웨이퍼의 상부 평면도를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 반도체 웨이퍼(300)는 집적 회로들을 포함하는 복수의 영역(302)을 갖는다. 영역들(302)은 스크라이브 라인 영역으로서, 수직 스크라이브 영역들(304) 및 수평 스크라이브 영역들(306)에 의해 분리된다. 스크라이브 영역들(304 및 306)은 집적 회로들을 포함하지 않는 반도체 웨이퍼의 영역들이고, 웨이퍼가 다이싱될 위치들로서 설계된다.
본 발명에서 사용될 수 있는 웨이퍼는 Si 웨이퍼, GaAs 웨이퍼, GaN 웨이퍼, GaP 웨이퍼, InAs 웨이퍼, InP 웨이퍼, SiC 웨이퍼, SiN 웨이퍼, LT(리튬 탄탈레이트) 웨이퍼, LN(리튬 니오베이트) 웨이퍼 등일 수 있다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 각 단계들을 설명하기 위한 것으로서, 각 단계에 따른 반도체 웨이퍼 다이싱 공정의 단면을 나타낸 것이다. 본 발명에 의한 일실시예는 TBDB(Temporary Bonding De-Bonding) 공정과 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 공정을 이용하여 웨이퍼를 다이싱(dicing)하는 공정으로서, 웨이퍼를 Thinning 한 후에 Dicing한다. (Dicing after Thinning)
도 4a 내지 도 4h 를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 각 단계들을 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼는 복수의 집적회로 칩(IC chip)을 포함하고 스크라이브 라인(scribe line) 영역이 형성되어 있으며, 실리콘(Silicon) 웨이퍼가 사용될 수 있다. 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 제1단계를 보여준다. 그리고 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 제2단계를 보여준다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 반도체 웨이퍼, 예를 들어 실리콘 웨이퍼(400) 상에 접착제(410)를 이용하여 임시기판(420)을 부착한다. 상기 임시기판(420)은 글래스(glass)가 사용될 수 있다. 또한 실리콘 웨이퍼(400)에 접착제(410)를 이용하여 임시기판(420)을 부착하는 공정은 TBDB(Temporary Wafer to Wafer Bonder & De-Bonder) 장비를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 TBDB 장비는 실리콘 웨이퍼를 Thinning 하고 후속 공정을 하기 위해 지지역할을 하는 임시기판(carrier wafer)을 임시적으로 웨이퍼 앞면에 붙였다가(Bonding) 후속공정이 모두 끝나면 임시기판을 분리시키는(De-bonding) 장비이다.
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 제3단계를 보여준다. 도 4c를 참조하면, 상기 임시기판(420)이 부착된 반도체 웨이퍼를 뒤집어서 상부에 위치한 상기 반도체 웨이퍼의 두께를 얇게(thinning) 한다. 상기 제3단계에서 실리콘(400)을 얇게(thinning) 하는 공정은 그라인딩(grinding) 또는 식각에 의해 이루어질 수 있다.
도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 제4단계를 보여준다. 도 4d를 참조하면, 상기 제3단계에서 상기 두께가 얇아진 반도체 웨이퍼(402) 상에 상기 스크라이브 라인 영역(45)을 식각하기 위해 마스크 패턴(430)을 형성한다. 상기 마스크 패턴은 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 포토 레지스트(Photo Resist, PR) 패턴이 사용될 수 있다.
도 4e는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 제5단계를 보여준다. 도 4e를 참조하면, 상기 제4단계에서 형성된 상기 마스크 패턴(430)을 이용하여 상기 스크라이브 라인 영역(45)을 식각한다. 상기 스크라이브 라인 영역(45) 식각은 건식 식각이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 건식 식각은 Deep Reactive Ion Etching(DRIE)를 이용한 플라즈마 식각인 것이 바람직하다. 상기 플라즈마 식각은 플라즈마를 이용하여 분해된 이온이나 가스를 이용하여 식각하는 것으로서 이방성 식각의 형태가 얻어질 수 있다.
도 4f는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 제6단계를 보여준다. 도 4f를 참조하면, 상기 스크라이브 라인 영역(45)이 식각된 반도체 웨이퍼(404) 상에 있는 마스크 패턴(430), 예를 들어 포토레지스트(PR) 패턴을 제거한다.
도 4g는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 제7단계를 보여준다. 도 4g를 참조하면, 상기 제6단계에서 마스크 패턴(430)이 제거된 반도체 웨이퍼(404)를 뒤집어 테이프 부재(440) 위에 마운트(mount) 한다. 테이프 부재(440)는 접착 테이프로서 실리콘 웨이퍼에서 다이싱된 칩을 점착하고 보호하는 역할을 한다.
도 4h는 본 발명의 일실시예에 따른, 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법의 제8단계를 보여준다. 도 4h를 참조하면, 제7단계에서 테이프 부재(440)위에 뒤집어진 반도체 웨이퍼(404)로부터 임시기판(420)과 접착제(410)를 제거한다. 상기 임시기판(420)의 제거(De-bonding)는 TBDB(Temporary Wafer to Wafer Bonder & De-Bonder) 장비를 이용하여 수행될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
300 : 반도체 웨이퍼 302 : 집적회로 칩
304 : 수직 스크라이브 라인 영역 306 : 수평 스크라이브 라인 영역
400 : 실리콘 웨이퍼 410 : 접착제
420 : 글래스 402 : thinning 된 실리콘 웨이퍼
430 : 마스크 패턴 404 : 식각된 실리콘 웨이퍼
440 : 테이프 부재 45 : 스크라이브 라인 영역
40 : 집적회로 칩 영역

Claims (6)

  1. 복수의 집적회로 칩을 포함하고 스크라이브(scribe) 라인 영역이 형성된 반도체 웨이퍼 상에 접착제를 이용하여 임시기판을 부착하는 단계;
    상기 임시기판이 부착된 반도체 웨이퍼를 뒤집어서 상부에 위치한 상기 반도체 웨이퍼의 두께를 얇게(thinning) 하는 단계;
    상기 두께가 얇아진 반도체 웨이퍼 상에 상기 스크라이브 라인 영역을 식각하기 위한 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 스크라이브 라인 영역을 식각하는 단계;
    상기 스크라이브 라인 영역이 식각된 반도체 웨이퍼 상에 있는 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 마스크 패턴이 제거된 반도체 웨이퍼를 뒤집어서 상기 임시기판과 접착제를 제거하는 단계를 포함하는 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 임시기판은
    글래스(glass)인 것을 특징으로 하는 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 얇게(thinning) 하는 공정은
    그라인딩(grinding) 또는 식각에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법.
  4. 제1항에 있어서, 마스크 패턴은
    포토 레지스트(PR) 패턴인 것을 특징으로 하는 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상기 스크라이브 라인 영역 식각은
    건식 식각인 것을 특징으로 하는 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 건식 식각은
    Deep Reactive Ion Etching(DRIE)를 이용한 플라즈마 식각인 것을 특징으로 하는 박막화 후 식각을 이용한 반도체 웨이퍼 다이싱 방법.
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