KR20200021887A - 반도체 장치의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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에이치 야마모토
타카히코 미츠이
츠바사 반도
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가부시키가이샤 오카모도 코사쿠 기카이 세이사쿠쇼
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Abstract

반도체 장치의 제조 방법은, 반도체 디바이스 웨이퍼를 그 디바이스면을 아래로 하여 척 기구의 상면에 장착하는 척킹과, 상기 척킹 후에 실시되는 엣지 트리밍을 포함하고, 상기 엣지 트리밍은 상기 척 기구에 의해 상기 반도체 디바이스 웨이퍼를 수평 회전시키는 것, 초음파를 인가한 세로형 스핀들에 의해 회전 블레이드를 수평 회전시키는 것, 및 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 상기 회전 블레이드로 트리밍하는 것을 포함한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법 및 제조 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시의 실시형태는, 반도체 장치의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
본원은 2018년 8월 21일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2018-154786호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체 장치의 제조에서는, 반도체 디바이스 웨이퍼를 보다 얇게 패키징하는 것이 요구되고 있다. 구체적으로는, 반도체 디바이스 웨이퍼의 두께는, 50㎛ 이하인 것이 요망된다. 최첨단 기술로는, 두께 10㎛의 반도체 디바이스 웨이퍼도 실현되고 있다.
반도체 디바이스 웨이퍼의 박층화는, 고정 연마 입자 숫돌을 사용한 연삭 기술에 의해 행해진다. 반도체 디바이스 웨이퍼를 박층화할 때, 그 웨이퍼 엣지에 치핑이 발생하면 반도체 디바이스 칩의 수율이 저하된다.
웨이퍼 엣지에 치핑이 발생하는 주요인은, 박층화 공정에 있어서 연삭 숫돌이 반도체 디바이스 웨이퍼의 나이프 엣지에 충돌함에 있다. 이에, 종래 반도체 디바이스 웨이퍼의 치핑을 억제하기 위해, 박층화를 위한 연삭 전에 웨이퍼 엣지의 트리밍(모따기)을 행하는 것이 알려져 있다.
예를 들면, 일본 공개특허공보 2009-39808호에는, 컵휠형 다이아몬드 연삭 숫돌을 사용하여 반도체 기판의 엣지 연삭 가공(모따기 가공)을 행하는 것이 개시되어 있다. 동 문헌의 엣지 연삭 가공에서는, 수평 회전하고 있는 반도체 기판에 대해 수평 회전하는 다이아몬드 연삭 숫돌을 이용하고 있다. 구체적으로는, 반도체 기판의 외주연부의 수직면에 대해 다이아몬드 연삭 숫돌의 외주연부의 수직면이 서로 겹치도록 수평 회전하는 다이아몬드 연삭 숫돌을 상방으로부터 하강시켜, 반도체 기판의 엣지면에 대한 연삭 절입을 행한다.
또한, 일본 공개특허공보 2011-142201호에는, 수평축을 중심으로 수직 회전하는 다이아몬드제 엣지 연삭 숫돌차를 사용한 반도체 기판의 엣지 연삭 공정이 개시되어 있다. 동 문헌의 엣지 연삭 공정에서는, 수직 회전하는 엣지 연삭 숫돌차를 수평 회전하는 반도체 기판의 외주연을 향하여 하강시킨다. 이에 의해, 반도체 기판의 외주연의 두께를 원하는 두께까지 감소시킨다.
또한, 일본 공개특허공보 평9-216152호에는, 단부 연삭 장치가 개시되어 있다. 이 단부 연삭 장치에서는, Y축 방향(수평 방향)에 따라 배치된 스핀들에 의해 다이아몬드 휠을 수직 회전시킨다. 수직 회전하고 있는 다이아몬드 휠의 외주면을 수평 회전하는 반도체 웨이퍼의 외주 부분에 당접시킴으로써 반도체 웨이퍼의 외주 부분을 연삭한다.
또한, 종래 반도체 디바이스 웨이퍼의 디바이스면에 연삭 보호층으로서 BG 테이프(Back Grind Tape)를 첩부하는 것 및 반도체 디바이스 웨이퍼의 디바이스면에 수지를 개재하여 서포트 웨이퍼를 형성하는 방식인 WSS(Wafer Support System)가 알려져 있다.
종래의 트리밍 공정은, 일반적으로는 반도체 디바이스 웨이퍼의 디바이스면의 엣지 부분의 일부를 다이아몬드 블레이드로 삭제하는 방법으로 행해진다. 이어서, 반도체 디바이스 웨이퍼의 디바이스면에 BG 테이프가 첩부되거나, 혹은 WSS에 의한 서포트 웨이퍼가 형성된다. 그 후에 반도체 디바이스 웨이퍼의 이면을 연삭에 의해 제거한다. 이와 같이 하여, 반도체 디바이스 웨이퍼의 박층화가 행해진다.
상술한 바와 같이, 반도체 장치의 분야에서는 반도체 디바이스 웨이퍼의 추가적인 박층화가 요구되고 있다. 이를 실현하기 위해, 반도체 디바이스 웨이퍼의 치핑을 억제하기 위한 고정밀의 트리밍 기술이 요구되고 있다.
그러나, 상기한 종래 기술에서는 반도체 디바이스 웨이퍼의 결함을 억제하는 고정밀이며 또한 고효율인 엣지 트리밍 공정을 실현하는 것은 곤란하다.
구체적으로는, 상기한 종래 기술의 하나인 컵휠형 다이아몬드 연삭 숫돌에 의해 엣지를 트리밍하는 방법은 가공 속도가 느리고 생산성이 부족하다. 또한, 컵휠형 다이아몬드 연삭 숫돌이 마모함으로써 트리밍 바닥면의 수직성이 무너져 트리밍 바닥면이 테이퍼 형상이 된다.
또한, 수직 회전하는 다이아몬드 블레이드를 수평 회전하는 반도체 디바이스 웨이퍼의 엣지부로 밀착함으로써 트리밍을 행하는 방법에서는, 다이아몬드 블레이드와 반도체 디바이스 웨이퍼가 선 접촉한다. 이 때문에, 반도체 디바이스 웨이퍼에 대한 전단 응력이 크다.
이 때문에, WSS에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼의 디바이스면에 수지를 개재하여 서포트 웨이퍼를 형성하는 방식에서는, WSS의 첩합이 완전하지 않으면 다이아몬드 블레이드에 의한 전단 응력에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼 및/또는 WSS에 새로운 결함이 발생하는 경우가 있었다.
또한, 반도체 디바이스 웨이퍼의 디바이스면의 엣지부를 다이아몬드 블레이드로 제거하는 방법에서는, 디바이스면의 외주에 단차가 형성된 상태에서 BG 테이프의 첩부, 혹은 WSS에 의한 서포트 웨이퍼의 형성이 행해진다. 이 때문에, 박층화 공정시에 반도체 디바이스 웨이퍼의 두께의 편차가 발생하기 쉽다.
또한, 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 디바이스면을 트리밍하는 방법에서는, 가공하기 어려운 금속 및 절연막을 개재하여 그 하방에 있는 실리콘(Si) 등의 반도체 웨이퍼를 제거해야 한다. 이 때문에, 다이아몬드 블레이드의 마모가 커진다.
또한, 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 디바이스면을 트리밍하는 방법에서는, 디바이스면에 비산한 먼지 및 오염물이 부착하기 쉽다. 이 때문에, 정밀 세정이 필요해지는 등, 프로세스 비용이 증대한다.
본 개시에 있어서의 하나의 목적은 반도체 디바이스 웨이퍼의 치핑을 억제할 수 있는 고정밀이며 또한 효율적인 트리밍 가공이 가능한 생산성이 높은 반도체 장치의 제조 방법 및 제조 장치를 제공함에 있다.
반도체 장치의 제조 방법은 반도체 디바이스 웨이퍼를 그 디바이스면을 아래로 하여 척 기구의 상면에 장착하는 척킹과, 상기 척킹 후에 실시되는 엣지 트리밍을 포함하고, 상기 엣지 트리밍은 상기 척 기구에 의해 상기 반도체 디바이스 웨이퍼를 수평 회전시키는 것, 초음파를 인가한 세로형 스핀들에 의해 회전 블레이드를 수평 회전시키는 것, 및 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 상기 회전 블레이드로 트리밍하는 것을 포함한다.
본 개시의 일 양태에 따른 반도체 장치의 제조 방법(본 제조 방법)은, 반도체 디바이스 웨이퍼를 그 디바이스면을 아래로 하여 척 기구의 상면에 장착하는 척킹과, 상기 척킹 후에 실시되는 엣지 트리밍을 포함하고, 상기 엣지 트리밍은 상기 척 기구에 의해 상기 반도체 디바이스 웨이퍼를 수평 회전시키는 것, 초음파를 인가한 세로형 스핀들에 의해 회전 블레이드를 수평 회전시키는 것, 및 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 상기 회전 블레이드로 트리밍하는 것을 포함한다.
또한, 본 개시의 다른 양태에 따른 반도체 장치의 제조 장치(본 제조 장치)는, 반도체 디바이스 웨이퍼를 그 디바이스면을 아래로 하여 흡착하고, 수평 회전시키는 척 기구와, 세로형 스핀들에 의해 수평 회전됨으로써 상기 척 기구에 흡착되어 수평 회전하고 있는 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 트리밍하는 회전 블레이드와, 상기 세로형 스핀들에 초음파를 인가하는 초음파 진동 장치를 구비한다.
본 제조 방법에 의하면, 반도체 디바이스 웨이퍼를 그 디바이스면을 아래로 하여 척 기구의 상면에 장착하는 척킹을 행한 후에 엣지 트리밍을 행한다. 엣지 트리밍은 척 기구에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼를 수평 회전시키는 것, 세로형 스핀들에 의해 회전 블레이드를 수평 회전시키는 것, 및 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 회전 블레이드로 트리밍하는 것을 포함한다. 이에 의해, 디바이스면의 표면에 형성된 금속막 및 절연막 등의 각종 피막에 의한 영향을 억제한 상태에서 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 트리밍할 수 있다.
특히, 본 제조 방법의 엣지 트리밍에서는, 초음파를 인가한 세로형 스핀들에 의해 회전 블레이드를 수평 회전시킨다. 이에 의해 본 제조 방법의 엣지 트리밍에 의하면, 종래 기술의 컵휠형 다이아몬드 연삭 숫돌 등에 의한 트리밍에 비하여, 고속도이며 또한 고정밀의 트리밍이 가능하다. 또한, 회전 블레이드의 마모가 적어지므로, 트리밍된 주측면의 근방의 붕괴를 억제할 수 있다.
또한, 반도체 디바이스 웨이퍼는 디바이스면을 아래로 하여 척 기구에 장착된 상태에서 수평 회전하는 초음파가 인가된 회전 블레이드로 트리밍된다. 이 때문에, 반도체 디바이스 웨이퍼에 있어서의 디바이스면이 오염되기 어렵다. 이에 의해 정밀 세정이 불필요해지므로, 반도체 장치의 저비용화가 실현된다.
또한, 본 제조 방법은 엣지 트리밍 후에 실행되는 컵 숫돌을 사용한 연삭법에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼의 이면을 가공하여, 반도체 디바이스 웨이퍼를 박층화하는 것을 포함해도 된다. 이에 의해 두께의 편차가 작은 박층화를 실행하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 고평탄의 박층화된 반도체 디바이스 웨이퍼가 얻어진다.
또한, 척 기구로서 BG 테이프의 첩부, 또는 WSS에 의한 수지를 개재한 서포트 웨이퍼의 첩부에 의해 디바이스면을 유지하는 구성을 이용할 수 있다. 이 때문에, 박층화 공정에 있어서, 반도체 디바이스 웨이퍼의 두께의 편차가 발생하기 어렵다. 또한, BG 테이프 혹은 WSS 서포트 웨이퍼에 의해 디바이스면이 보호되고 있다. 이 때문에, 디바이스면이 오염되기 어려움과 함께 디바이스면에 먼지가 부착하기 어렵다.
또한, 본 제조 방법에 의하면, 엣지 트리밍에 사용되는 회전 블레이드의 외주 숫돌면 근방은 반도체 디바이스 웨이퍼보다 얇아도 된다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면에 회전 방향으로 연재하는 오목부를 형성할 수 있다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼의 이면의 오염도 줄일 수 있다. 따라서, 정밀 박층화가 가능해진다.
또한, 본 제조 장치는, 반도체 디바이스 웨이퍼를 그 디바이스면을 아래로 하여 흡착하고, 수평 회전시키는 척 기구와, 세로형 스핀들에 의해 수평 회전됨으로써 척 기구에 흡착되어 수평 회전하고 있는 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 트리밍하는 회전 블레이드와, 세로형 스핀들에 초음파를 인가하는 초음파 진동 장치를 구비한다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼의 고정밀이며 또한 효율적인 트리밍 가공이 가능해진다. 이 때문에, 치핑을 억제하고 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 제조 장치에 의하면, 척 기구의 상방에 회전 블레이드로 트리밍된 반도체 디바이스 웨이퍼의 이면을 가공하여 박층화하는 컵 숫돌이 형성되어 있어도 된다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼의 이면을 고정밀로 평탄화할 수 있다. 따라서, 반도체 디바이스 웨이퍼에 있어서의 추가적인 박층화를 도모할 수 있다.
또한, 본 제조 장치에 의하면, 세로형 스핀들은 회전 블레이드의 상방 및 하방에 있어서 축 지지되어 있어도 된다. 이에 의해, 회전 블레이드의 편차가 억제된다. 그 결과, 회전 블레이드의 회전 정밀도가 향상하므로, 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면에 있어서의 매우 정확한 위치에 대해 트리밍을 행할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 엣지 트리밍 장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 개시의 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3a∼3d는 본 개시의 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 도 3a는, 척킹 공정에서 반도체 디바이스 웨이퍼가 준비되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 3b는, 엣지 트리밍 공정에서 트리밍이 행해지고 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 3c는, 엣지 트리밍 공정이 완료된 상태를 나타내는 도면이다. 도 3d는, 박층화 공정에서 박층화가 행해진 상태를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 개시의 실시형태에 따른 트리밍면의 근방을 나타내는 도면이다. 도 4a는, 엣지 트리밍 공정이 완료된 상태를 나타내는 도면이다. 도 4b는, 박층화 공정에서 박층화가 행해진 상태를 나타내는 도면이다.
도 5a∼5d는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 도 5a는, 척킹 공정에서 반도체 디바이스 웨이퍼가 준비되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 5b는, 엣지 트리밍 공정에서 트리밍이 행해지고 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 5c는, 엣지 트리밍 공정이 완료된 상태를 나타내는 도면이다. 도 5d는, 박층화 공정에서 박층화가 행해진 상태를 나타내는 도면이다.
이하의 상세한 설명에서는, 개시된 실시형태의 전반적인 이해를 제공하기 위해 많은 세부사항이 구체적으로 설명된다. 그러나, 이들 구체적인 세부사항이 없이도 하나 이상의 실시형태가 실시될 수 있음은 명백하다. 다른 예에서는, 도면을 단순화하기 위해 주지의 구조와 장치를 모식적으로 나타낸다.
이하, 본 개시의 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법 및 제조 장치를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 개략도이며, 엣지 트리밍 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 정면도이다. 도 1을 참조하여, 엣지 트리밍 장치(10)는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)을 트리밍하는 장치이다.
엣지 트리밍 장치(10)는 진공 척(11)과, 세로형 스핀들(15)과, 회전 블레이드(17)와, 초음파 발진 장치(16)를 갖는다. 진공 척(11)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 지지하여 수평 회전시킨다. 회전 블레이드(17)는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)을 연삭한다. 세로형 스핀들(15)은 회전 블레이드(17)를 지지한다. 초음파 발진 장치(16)는 세로형 스핀들(15)에 초음파를 인가한다. 초음파 발진 장치(16)는 초음파 진동 장치의 일례에 상당한다.
진공 척(11)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 척킹하는 척 기구를 구성한다. 진공 척(11)은 그 회전축이 대략 수직이 되도록 수평 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 진공 척(11)의 상면에는, 지지 기판(13) 등에 의해 형성되는 유지층을 개재하여 반도체 디바이스 웨이퍼(30)가 장착된다. 진공 척(11)에 장착된 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 진공 척(11) 등의 척 기구와 함께 수평 회전한다.
회전 블레이드(17)는 예를 들면, 비트리파이드 본드로 고정된 다이아몬드 숫돌을 포함하는 다이아몬드 숫돌 블레이드이다. 회전 블레이드(17)는 그 중심부가 세로형 스핀들(15)에 의해 지지되어 있으므로, 수평 회전하는 것이 가능하다. 또한, 회전 블레이드(17)는 그 외주부가 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)에 당접 가능한 위치에 설치되어 있다.
세로형 스핀들(15)은 회전 블레이드(17)를 지지하는 회전축이다. 세로형 스핀들(15)의 회전축은 수직 방향으로 연재하고 있다. 이 때문에, 세로형 스핀들(15)은 수평 회전 가능하게 설치되어 있다. 세로형 스핀들(15)은 도시하지 않은 구동 장치에 의해 회전 구동되고, 그에 의해 회전 블레이드(17)가 수평 회전한다.
세로형 스핀들(15) 및 회전 블레이드(17)는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 향하여 수평 방향으로 이동이 자유롭게 설치되어 있다. 이에 의해, 진공 척(11)에 유지되어 수평 회전하는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)에 대해 수평 회전하는 회전 블레이드(17)를 접근시켜 회전 블레이드(17)의 외주 숫돌면을 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)으로 밀착시킬 수 있다. 또한, 회전 블레이드(17)의 외주 숫돌면에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)을 고정밀로 연삭하여 원하는 깊이의 트리밍면(35)을 형성할 수 있다.
한편, 상기와 같이 수평 회전하는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)에 수평 회전하는 회전 블레이드(17)의 외주 숫돌면을 밀착함으로써 트리밍을 행하기 위해, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 유지하는 진공 척(11)이 수평 방향으로 이동 가능해도 된다.
또한, 회전 블레이드(17) 또는 진공 척(11)은 상하 방향으로 이동이 자유로워도 된다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)에 대한 회전 블레이드(17)의 상하 방향의 위치를 바꾸면서, 트리밍을 반복 실행할 수 있다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)에 있어서의 상하 방향의 원하는 범위에 트리밍면(35)을 형성할 수 있다.
또한, 세로형 스핀들(15)은 회전 블레이드(17)의 상방 및 하방에 있어서, 베어링(18)에 의해 축 지지되어 있다. 이와 같이, 세로형 스핀들(15)이 상하의 2개소에서 축 지지되어 있음으로써 회전 블레이드(17)의 회전 편차가 억제된다. 그 결과, 회전 블레이드(17)의 회전 정밀도가 향상하므로, 정밀도가 양호한 정밀 트리밍 가공이 가능해진다.
초음파 발진 장치(16)는 세로형 스핀들(15)에 초음파를 인가하는 장치이다. 초음파 발진 장치(16)에 의해 세로형 스핀들(15)에 초음파가 인가됨으로써, 회전 블레이드(17)에 초음파가 인가되고, 회전 블레이드(17)가 회전 반경 방향으로 초음파 진동한다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)을 고속도이며 또한 고정밀로 트리밍하는 것이 가능해진다. 또한, 회전 블레이드(17)에 초음파가 인가됨으로써 회전 블레이드(17)의 마모가 적어진다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 트리밍된 주측면(33)의 근방의 붕괴를 억제할 수 있다.
도 2는, 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 평면도이며, 엣지 트리밍 장치(10)가 조립된 전자동 연삭 장치(1)의 개략 구성을 나타내고 있다. 도 2를 참조하여, 전자동 연삭 장치(1)는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)(도 1 참조)의 척킹 공정, 엣지 트리밍 공정, 박층화 공정 및 세정 공정까지의 일련의 공정을 자동으로 행하는 장치이다.
전자동 연삭 장치(1)는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 반송하는 반송 로봇(21), 각 공정을 실행하는 스탠바이 테이블(22), 초음파 트리밍 테이블(23), 조연삭 테이블(25), 마무리 연삭 테이블(27) 및 세정 유닛(29)을 갖는다.
그리고, 전자동 연삭 장치(1)는 각 테이블(22, 23, 25 및 27)을 재치한 90도 분할 테이블(20)을 갖는다. 90도 분할 테이블(20)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 스탠바이 테이블(22), 초음파 트리밍 테이블(23), 조연삭 테이블(25) 및 마무리 연삭 테이블(27)에 90도 인덱스한다. 예를 들면, 90도 분할 테이블(20)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)(반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 재치한 스탠바이 테이블(22))를 90도씩 회전 이동(공전)시킨다(인덱스 이송한다). 이에 의해, 90도 분할 테이블(20)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 재치한 테이블을 스탠바이 테이블(22), 초음파 트리밍 테이블(23), 조연삭 테이블(25) 및 마무리 연삭 테이블(27)로서 기능시킨다.
스탠바이 테이블(22)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 척킹 공정을 실행하기 위한 테이블이다. 가공 대상인 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 먼저, 반송 로봇(21)에 의해 스탠바이 테이블(22)에 반송된다. 그리고, 스탠바이 테이블(22)에서 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 척킹 공정이 실행된다.
초음파 트리밍 테이블(23)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 엣지 트리밍 공정을 실행하기 위한 테이블이다. 스탠바이 테이블(22)에 있어서의 척킹 공정 후, 90도 분할 테이블(20)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 시계 방향으로 90도, 인덱스 이송한다. 이에 의해, 초음파 트리밍 테이블(23)에서 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 엣지 트리밍 공정이 실행된다. 구체적으로는, 초음파가 인가된 상태에서 수평 회전하는 엣지 트리밍 장치(10)의 회전 블레이드(17)에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)의 일부가 연삭된다.
또한, 전자동 연삭 장치(1)는 트리밍 형상 평가 유닛(24)을 구비하고 있다. 트리밍 형상 평가 유닛(24)은, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 트리밍 형상을 정확하게 검출하여 평가한다. 이에 의해, 고정밀의 트리밍이 실현된다.
조연삭 테이블(25) 및 마무리 연삭 테이블(27)은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 박층화 공정을 실행하기 위한 테이블이다. 조연삭 테이블(25)의 상방에는, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 상면을 조연삭하는 조연삭 헤드(26)가 설치되어 있다. 또한, 마무리 연삭 테이블(27)의 상면에는, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 상면을 마무리 연삭하는 마무리 연삭 헤드(28)가 설치되어 있다.
초음파 트리밍 테이블(23)에서 엣지 트리밍 공정이 완료된 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 90도 분할 테이블(20)에 의해 추가로 90도, 시계 방향으로 인덱스 이송된다. 그리고, 조연삭 테이블(25)에서 조연삭 헤드(26)에 의한 박층화의 조연삭이 행해진다.
그리고, 조연삭 테이블(25)에서 조연삭된 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는, 90도 분할 테이블(20)에 의해 마무리 연삭 테이블(27)에 인덱스 이송된다. 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 마무리 연삭 헤드(28)에 의해 최종 두께로 마무리 연삭된다.
마무리 연삭 테이블(27)에서 박층화된 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는, 90도 분할 테이블(20)에서 스탠바이 테이블(22)로 되돌려진다. 그 후, 반송 로봇(21)에 의해 세정 유닛(29)으로 보내진다. 그리고, 세정 유닛(29)에서는, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)를 세정하는 세정 공정이 행해진다.
한편, 도 2에 나타낸 전자동 연삭 장치(1)는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 일례에 지나지 않는다. 예를 들면, 엣지 트리밍 장치(10)를 전자동 연삭 장치(1)로부터 분리하여 단독의 전자동 트리밍 장치를 실현할 수도 있다.
또한, 도 2에 나타낸 세정 유닛(29)이 배치되어 있는 부분에 엣지 트리밍 장치(10)를 설치해도 된다. 이에 의해, 조연삭 테이블(25) 및 마무리 연삭 테이블(27)의 연삭 스테이지와 분리된 엣지 트리밍 장치(10)를 갖는 엣지 트리밍 장치(10)가 형성된 자동 연삭 장치를 얻을 수 있다.
이어서, 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3a∼3d는, 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 도 3a는, 척킹 공정에서 반도체 디바이스 웨이퍼(30)가 준비되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 3b는, 엣지 트리밍 공정에서 트리밍이 행해지고 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 3c는, 엣지 트리밍 공정이 완료된 상태를 나타내는 도면이다. 도 3d는, 박층화 공정에서 박층화가 행해진 상태를 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하여, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 반도체 디바이스층(31)이 형성된 실리콘 웨이퍼이다. 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 예를 들면, 300㎜의 직경 및 775㎛의 두께를 갖는다.
척킹 공정에서는, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 디바이스면(32)에 WSS의 방식에 의해 실리콘계 수지로부터 형성되는 첩합 수지층(12)을 개재하여 실리콘계 서포트 웨이퍼인 지지 기판(13)이 첩합된다. 첩합 수지층(12)의 두께는 예를 들면 40㎛이며, 지지 기판(13)의 두께는 예를 들면 750㎛이다.
이어서, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 디바이스면(32)을 아래로 하고, 첩합 수지층(12) 및 지지 기판(13)을 개재하여 진공 척(11)에 유지된다.
그리고, 초음파 트리밍 테이블(23)(도 2 참조)에 있어서, 엣지 트리밍 공정이 실행된다. 엣지 트리밍 공정에서는, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 진공 척(11)에 의해 수평 회전된다. 또한, 동일하게 수평 회전하는 초음파가 인가된 회전 블레이드(17)의 외주 숫돌면이 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)으로 밀착된다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)이 트리밍된다.
한편, 회전 블레이드(17)에 의해 주측면(33)과 함께, 첩합 수지층(12)의 상부가 연삭되어도 된다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 치핑을 억제하는 효과를 높일 수 있다.
여기서, 회전 블레이드(17)는 예를 들면, 100㎜의 직경 및 0.15㎜의 외주 숫돌면 두께를 갖는다. 회전 블레이드(17)의 다이아몬드 숫돌의 입도는, 바람직하게는 ＃240∼＃8000이며, 더욱 바람직하게는 ＃1000∼＃3000이며, 가장 바람직하게는 ＃2000이다.
또한, 엣지 트리밍 공정에 있어서의 회전 블레이드(17)의 회전수는, 8000∼12000min-1인 것이 바람직하다. 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 회전수는, 250∼350min-1인 것이 바람직하다. 세로형 스핀들(15)의 수평 이동 속도는, 0.3∼0.7㎜/min인 것이 바람직하다.
예를 들면, 회전 블레이드(17)의 회전수를 10000min-1로 하고, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 회전수를 300min-1로 하며, 세로형 스핀들(15)의 수평 이동 속도를 0.5㎜/min로 한 3분간의 트리밍을 행함으로써 주측면(33)에서 1.5㎜의 깊이까지 트리밍면(35)의 가공을 행한다. 상기 조건의 트리밍에 의해 표면 조도 15∼20㎚(Ra)의 반도체 디바이스 웨이퍼(30)가 얻어진다.
상술한 바와 같이, 엣지 트리밍 공정에서는, 초음파가 인가된 세로형 스핀들(15)에 의해 회전 블레이드(17)를 수평 회전시키기 때문에, 종래 기술의 컵휠형 다이아몬드 연삭 숫돌 등에 의한 트리밍에 비하여, 고속도이며 또한 고정밀의 트리밍이 행해진다. 또한, 수평 회전하는 회전 블레이드(17)에 초음파가 인가됨으로써 회전 블레이드(17)의 마모가 적어진다. 이에 의해, 트리밍된 주측면(33)의 근방의 붕괴를 억제할 수 있다.
여기서, 초음파 발진 장치(16)로부터 세로형 스핀들(15)에 인가되는 초음파의 주파수는, 바람직하게는 16∼1000kHz이며, 더욱 바람직하게는 20∼100kHz이며, 가장 바람직하게는 40kHz이다. 이에 의해, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)에 적합한 트리밍 성능이 얻어진다.
또한, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 디바이스면(32)을 아래로 하여 진공 척(11)에 유지된 상태에서 수평 회전하는 초음파가 인가된 회전 블레이드(17)로 트리밍된다. 이 때문에, 디바이스면(32)이 오염되기 어렵다. 이에 의해, 정밀 세정이 불필요해지므로, 반도체 장치의 저비용화가 실현된다. 또한, 디바이스면(32)의 표면에 형성된 금속막 및 절연막 등의 각종 피막에 의한 영향을 억제한 상태에서 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)을 트리밍할 수 있다.
엣지 트리밍 공정에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)에는, 트리밍면(35)이 형성된다. 구체적으로는, 회전 블레이드(17)의 외주 숫돌면 근방은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)보다 얇다. 이 때문에, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 트리밍면(35)은 주측면(33)으로부터 오목해져, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 회전 방향으로 연재하는 원주 형상의 오목부를 형성한다.
엣지 트리밍 공정에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 주측면(33)에 오목 형상의 트리밍면(35)이 형성됨으로써, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 이면(34)의 오염도 줄일 수 있다. 따라서, 다음의 박층화 공정에 있어서, 정밀 박층화 가공이 가능해진다.
엣지 트리밍 공정이 실행된 후, 조연삭 테이블(25)(도 2 참조) 및 마무리 연삭 테이블(27)(도 2 참조)에 있어서, 순차적으로 박층화 공정이 실행된다. 박층화 공정에서는, 도시하지 않은 컵 숫돌을 사용한 연삭법에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 이면(34)이 연삭된다. 그 결과, 도 3d에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)가 박층화된다.
박층화 공정에서 사용되는 컵 숫돌은 예를 들면, 입도 ＃240∼＃8000의 다이아몬드 연마 입자를 갖는 컵휠형 숫돌이다. 조연삭에서는 컵 숫돌의 연마 입자를 크게, 회전수를 낮게 해도 된다. 한편, 마무리 연삭에서는 컵 숫돌의 연마 입자를 작게, 회전수를 높게 해도 된다.
엣지 트리밍 공정 후에 박층화 공정을 실행함으로써 두께의 편차가 작은 박층화를 실행하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 고평탄의 박층화된 반도체 디바이스 웨이퍼(30)가 얻어진다. 또한, 척 기구로서 첩합 수지층(12)을 개재한 지지 기판(13)의 첩부에 의해 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 디바이스면(32)을 유지하는 구성을 이용할 수 있다. 이 때문에, 박층화 공정에 있어서, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 두께 편차가 발생하기 어렵다. 또한, 지지 기판(13)에 의해 디바이스면(32)이 보호되고 있다. 이 때문에, 디바이스면(32)이 오염되기 어려움과 함께 디바이스면(32)에 먼지가 부착하기 어렵다.
도 4a 및 4b는, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 트리밍면(35)의 근방을 나타내는 도면이다. 도 4a는, 엣지 트리밍 공정이 완료된 상태를 나타내는 도면이다. 도 4b는, 박층화 공정에서 박층화가 행해진 상태를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 주측면(33)에 형성되는 오목 형상의 트리밍면(35)은, 상부의 직경이 하부의 직경보다 작은 대략 원뿔대 형상으로 형성되어도 된다. 구체적으로는, 디바이스면(32)과 경사한 트리밍면(35)이 이루는 각은, 70∼90도이며, 바람직하게는 약 80도이다. 이와 같이, 상부의 직경이 작아지도록 경사한 트리밍면(35)이 형성됨으로써 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 치핑을 더욱 줄일 수 있다.
도 5a∼5d는, 반도체 장치의 제조 방법의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 5a는, 척킹 공정에서 반도체 디바이스 웨이퍼(30)가 준비되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 5b는, 엣지 트리밍 공정에서 트리밍이 행해지고 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 5c는, 엣지 트리밍 공정이 완료된 상태를 나타내는 도면이다. 도 5d는, 박층화 공정에서 박층화가 행해진 상태를 나타내는 도면이다. 한편, 이미 설명한 실시형태와 동일 혹은 동일한 작용 및 효과를 나타내는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.
도 5a를 참조하여, 척킹 공정에서는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)의 디바이스면(32)에는, BG 테이프인 보호 테이프(14)가 첩부된다. 보호 테이프(14)로는 예를 들면, 린텍 주식회사 제조의 UV 테이프 E8180, 두께 180㎛가 사용된다.
그리고, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 디바이스면(32)을 아래로 하고, 보호 테이프(14)를 개재하여 진공 척(11)에 유지된다.
이어서, 트리밍 공정에서는 반도체 디바이스 웨이퍼(30)는 초음파가 인가되어 수평 회전하는 회전 블레이드(17)에 의해 트리밍된다. 주측면(33)에는, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 트리밍면(35)에 의한 오목부가 형성된다.
엣지 트리밍 공정이 실행된 후에는, 이면(34)을 연삭하는 박층화 공정이 실행된다. 이에 의해, 도 5d에 나타내는 바와 같이, 고평탄의 박층화된 두께 편차가 적은 반도체 디바이스 웨이퍼(30)가 얻어진다.
한편, 본 개시의 실시 양태는 상기 실시형태로 한정되지 않고, 본 개시의 기술 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경 실시되는 것이 가능하다.
한편, 상술한 상세한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시된 것이다. 상기 개시 범위에서 다양한 변형과 변화가 가능하다. 상기 개시된 구체적인 형태로 본 발명을 망라하거나 제한하는 것은 아니다. 본 발명은 구조적인 특징 및/또는 방법적인 행위에 대한 용어로 기재되어 있지만, 첨부된 청구범위에 따른 본 발명은 상술한 구체적인 특징 또는 행위로 전혀 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 오히려, 상술한 구체적인 특징 또는 행위는 상기 첨부된 청구범위를 실시하기 위한 예시로서 개시되어 있는 것이다.
1 전자동 연삭 장치
10 엣지 트리밍 장치
11 진공 척
12 첩합 수지층
13 지지 기판
14 보호 테이프
15 세로형 스핀들
16 초음파 발진 장치
17 회전 블레이드
18 베어링
30 반도체 디바이스 웨이퍼
31 반도체 디바이스층
32 디바이스면
33 주측면
34 이면
35 트리밍면

Claims (6)

  1. 반도체 디바이스 웨이퍼를 그 디바이스면을 아래로 하여 척 기구의 상면에 장착하는 척킹과,
    상기 척킹 후에 실시되는 엣지 트리밍을 포함하고,
    상기 엣지 트리밍은,
    상기 척 기구에 의해 상기 반도체 디바이스 웨이퍼를 수평 회전시키는 것,
    초음파를 인가한 세로형 스핀들에 의해 회전 블레이드를 수평 회전시키는 것, 및
    상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 상기 회전 블레이드로 트리밍하는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엣지 트리밍 후에 실행되는 컵 숫돌을 사용한 연삭법에 의해 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 이면을 가공하여, 상기 반도체 디바이스 웨이퍼를 박층화하는 것을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 엣지 트리밍에 있어서 사용되는 상기 회전 블레이드의 외주 숫돌면 근방은 상기 반도체 디바이스 웨이퍼보다 얇은 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 반도체 디바이스 웨이퍼를 그 디바이스면을 아래로 하여 흡착하고, 수평 회전시키는 척 기구와,
    세로형 스핀들에 의해 수평 회전됨으로써 상기 척 기구에 흡착되어 수평 회전하고 있는 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 주측면을 트리밍하는 회전 블레이드와,
    상기 세로형 스핀들에 초음파를 인가하는 초음파 진동 장치를 구비하는 반도체 장치의 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 척 기구의 상방에는, 상기 회전 블레이드로 트리밍된 상기 반도체 디바이스 웨이퍼의 이면을 가공하여 박층화하는 컵 숫돌이 형성되어 있는 반도체 장치의 제조 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 세로형 스핀들은, 상기 회전 블레이드의 상방 및 하방에 있어서 축 지지되어 있는 반도체 장치의 제조 장치.
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