KR20220047507A - 웨이퍼의 제조 방법 - Google Patents

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KR20220047507A
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마사아키 스즈키
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 연삭력이 높은 연삭 지석을 사용하지 않아도 디바이스 웨이퍼로부터 디바이스를 제거하여 새로운 웨이퍼를 제조할 수 있는 웨이퍼의 제조 방법을 제공한다.
(해결수단) 웨이퍼의 제조 방법에 있어서, 거친 연삭 단계와, 마무리 연삭 단계를 포함한다. 거친 연삭 단계는, 제1 연삭 휠을 제1 모터로 회전시키면서, 디바이스 웨이퍼와 제1 연삭 휠을 거친 연삭 이송 방향으로 상대적으로 이동시키는 연삭 이송 단계와, 제1 모터의 부하 전류치가 임계치를 초과한 경우에, 제1 연삭 지석을 디바이스 웨이퍼로부터 이간시키는 퇴피 단계와, 퇴피 단계 후에, 디바이스 웨이퍼와 제1 연삭 휠을 거친 연삭 이송 방향으로 다시 상대적으로 이동시키는 재연삭 이송 단계를 더 포함한다. 거친 연삭 단계에서는, 퇴피 단계와 재연삭 이송 단계를, 디바이스 웨이퍼로부터 디바이스가 제거될 때까지 반복한다.

Description

웨이퍼의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING WAFER}
본 발명은, 표면측에 디바이스가 설치된 디바이스 웨이퍼로부터 디바이스를 제거하여 새로운 웨이퍼를 제조하는 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대 전화기나 퍼스널 컴퓨터로 대표되는 전자 기기에서는, 각종 기능을 갖는 디바이스를 구비한 디바이스 칩이 필수적인 구성 요소로 되어 있다. 디바이스 칩은, 예를 들면, 실리콘이나 사파이어 등의 재료로 이루어지는 웨이퍼의 표면을 분할 예정 라인(스트리트)으로 복수의 영역으로 구획하고, 각 영역에 디바이스를 형성한 후에, 이 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼를 분할함으로써 얻어진다.
그런데, 상술한 디바이스는, 미세하고 치밀하게 설계되어 있으므로, 제품에 요구되는 품질을 갖는 디바이스를 얻기 위해서는, 이 디바이스의 형성과 시험을 반복하여, 디바이스의 형성에 관한 여러 조건을 충분히 조정해야 한다. 그 때문에, 제품으로서의 디바이스를 형성할 수 있게 될 때까지는, 필요한 품질을 갖지 않는 디바이스를 포함하는 많은 디바이스 웨이퍼가 제조되게 된다.
일반적으로, 이와 같이 하여 제조되는 디바이스 웨이퍼는, 제품으로 가공되지 않고 폐기되고 있다. 한편, 상술한 디바이스의 두께는, 예를 들어 10 ㎛이하로 얇다. 따라서, 디바이스를 포함하는 영역을 연삭 등의 방법에 의해 디바이스 웨이퍼로부터 제거하면, 제품이 되지 않는 많은 디바이스 웨이퍼를 폐기하지 않고 새로운 웨이퍼로서 재이용할 수 있다고 생각된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 제2000-269174호
그러나, 상술한 디바이스에는, 통상, 연삭에 적합하지 않은 금속이나 수지 등의 재료가 포함되어 있다. 따라서, 이 디바이스를 제거하기 위해서는, 지립의 입도가 #320∼#400 정도인 연삭력이 높은 연삭 지석을 사용할 필요가 있었다. 한편, 연삭력이 높은 연삭 지석이 사용되면, 연삭 지석에 의해 디바이스 웨이퍼가 파쇄되어 이루어지는 파쇄층이 두꺼워져, 최종적으로 얻어지는 웨이퍼의 두께가 부족하기 쉽다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 연삭력이 높은 연삭 지석을 사용하지 않아도 디바이스 웨이퍼로부터 디바이스를 제거하여 새로운 웨이퍼를 제조할 수 있는 웨이퍼의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 웨이퍼의 제조 방법에 있어서, 표면측에 디바이스를 갖는 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측이 노출되도록 상기 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측과는 반대의 이면측을 유지하는 유지 단계와, 지립이 본드로 고정되어 이루어지는 제1 연삭 지석을 구비한 제1 연삭 휠을 제1 모터로 회전시키면서, 상기 디바이스 웨이퍼에 대해 상기 제1 연삭 지석이 가압되도록 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제1 연삭 휠을 거친 연삭 이송 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측을 연삭하여 상기 디바이스를 제거하는 거친 연삭 단계와, 상기 제1 연삭 지석에 비해 입도가 높은 지립이 본드로 고정되어 이루어지는 제2 연삭 지석을 구비한 제2 연삭 휠을 제2 모터로 회전시키면서, 상기 디바이스 웨이퍼에 대해 상기 제2 연삭 지석이 가압되도록 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제2 연삭 휠을 마무리 연삭 이송 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 디바이스가 제거된 상기 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측을 추가로 연삭하고, 상기 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측에 잔류하는 파쇄층의 일부 또는 전부를 제거하여 새로운 웨이퍼를 제조하는 마무리 연삭 단계를 포함하고, 상기 거친 연삭 단계는, 상기 제1 연삭 휠을 상기 제1 모터로 회전시키면서, 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제1 연삭 휠을 상기 거친 연삭 이송 방향으로 상대적으로 이동시키는 연삭 이송 단계와, 상기 제1 모터의 부하 전류치가 임계치를 초과한 경우에, 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제1 연삭 휠을 상기 거친 연삭 이송 방향과는 반대의 퇴피 방향으로 상대적으로 이동시켜, 상기 제1 연삭 지석을 상기 디바이스 웨이퍼로부터 이간시키는 퇴피 단계와, 상기 퇴피 단계 후에, 상기 제1 연삭 휠을 상기 제1 모터로 회전시키면서, 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제1 연삭 휠을 상기 거친 연삭 이송 방향으로 다시 상대적으로 이동시키는 재연삭 이송 단계를 더 포함하고, 상기 거친 연삭 단계에서는, 상기 퇴피 단계와 상기 재연삭 이송 단계를, 상기 디바이스 웨이퍼로부터 상기 디바이스가 제거될 때까지 반복하는 웨이퍼의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 제1 연삭 지석에 포함되는 지립의 입도는 #600∼#1000인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일측면에 있어서, 상기 거친 연삭 단계에서 제거되는 상기 디바이스 웨이퍼의 두께와, 상기 마무리 연삭 단계에서 제거되는 상기 디바이스 웨이퍼의 두께의 합은, 15 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 관련된 웨이퍼의 제조 방법에서는, 거친 연삭 단계에 있어서, 제1 모터의 부하 전류치가 임계치를 초과한 경우에 제1 연삭 지석을 디바이스 웨이퍼로부터 이간시키는 퇴피 단계와, 디바이스 웨이퍼와 제1 연삭 휠을 거친 연삭 이송 방향으로 다시 상대적으로 이동시키는 재연삭 이송 단계를 반복하므로, 연삭에 적합하지 않은 재료에 의한 제1 연삭 지석의 클로깅 등이 억제되어, 연삭력이 높은 연삭 지석을 사용하지 않아도 디바이스 웨이퍼로부터 디바이스를 제거하여 새로운 웨이퍼를 제조할 수 있다. 요컨대, 연삭력이 높은 연삭 지석을 사용할 필요가 없기 때문에, 거친 연삭 단계에 있어서 발생하는 파쇄층을 얇게 하여 충분한 두께의 웨이퍼를 제조할 수 있게 된다.
도 1은 연삭 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는, 거친 연삭 단계를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 거친 연삭 단계를 나타내는 플로우차트이다.
도 4는, 마무리 연삭 단계를 도시하는 사시도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 은, 본 실시형태에 관련된 웨이퍼의 제조 방법에서 사용되는 연삭 장치(2)를 나타내는 사시도이다. 또한, 이하의 설명에 있어서 사용되는 X축 방향(전후 방향), Y축 방향(좌우 방향) 및 Z축 방향(연직 방향)은 서로 수직이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연삭 장치(2)는, 이 연삭 장치(2)를 구성하는 각종의 구성 요소를 지지하는 베이스(4)를 구비하고 있다. 베이스(4)의 상면 전단측에는, 개구(4a)가 형성되어 있고, 개구(4a) 내에는, 피가공물로서의 디바이스 웨이퍼(11)를 반송하기 위한 반송 기구(6)가 설치되어 있다.
디바이스 웨이퍼(11)는, 예를 들면, 실리콘이나 사파이어 등의 재료를 이용하여 원반형으로 형성되어 있다. 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측은, 서로 교차하는 복수의 스트리트(13)(도 2 참조)로 복수의 소영역으로 구획되어 있고, 각 소영역에는, IC(Integrated Circuit)나 LED(Light Emitting Diode) 등의 디바이스(15)(도 2 참조)가 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 실리콘이나 사파이어 등의 재료를 이용하여 형성되는 원반형의 디바이스 웨이퍼(11)를 나타내고 있지만, 디바이스 웨이퍼(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예를 들면, 다른 반도체, 세라믹스, 수지, 금속 등의 재료를 이용하여 형성되는 디바이스 웨이퍼(11)가 가공되는 경우도 있다.
마찬가지로, 디바이스(15)의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에도 제한은 없다. 예를 들면, 본 실시형태의 디바이스(15)에는, 제품으로서 충분한 품질을 구비하지 않은 것이 포함될 수 있다. 또한, 스트리트(13)는, 일반적으로, 분할 예정 라인 등으로 불리는 경우도 있지만, 본 실시형태에서는, 이 스트리트(13)를 따라 디바이스 웨이퍼(11)가 분할되지 않는다. 즉, 스트리트(13)는, 분할 예정 라인으로서의 기능을 갖지 않는다.
또한, 이 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)과는 반대의 이면(11b)측에는, 수지 등의 재료를 이용하여 형성되는 보호 부재가 첩부되어도 좋다. 디바이스 웨이퍼(11)의 이면(11b)측에 보호 부재를 첩부함으로써, 표면(11a)측을 연삭할 때에 이면(11b)측에 가해지는 충격을 완화하여 디바이스 웨이퍼(11)를 보호할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 개구(4a)의 전방에는, 복수의 디바이스 웨이퍼(11)를 수용할 수 있는 카세트(8a,8b)가 재치되는 카세트 테이블(10a,10b)이 설치되어 있다. 개구(4a)의 비스듬한 후방에는, 디바이스 웨이퍼(11)의 위치를 조정하기 위한 위치 조정 기구(12)가 설치되어 있다.
위치 조정 기구(12)는, 예를 들면, 원반 형상의 테이블과, 복수의 핀을 구비하고 있다. 테이블의 직경 방향을 따라 복수의 핀이 이동함으로써, 예를 들면, 카세트(8a)로부터 반송 기구(6)에 의해 반출되어 테이블에 재치된 디바이스 웨이퍼(11)의 중심이 소정의 위치에 맞춰진다.
위치 조정 기구(12)에 인접하는 위치에는, 디바이스 웨이퍼(11)를 유지하여 후방으로 반송하는 반입 기구(14)가 설치되어 있다. 반입 기구(14)는, 디바이스 웨이퍼(11)의 상면(본 실시형태에서는, 표면(11a))측을 흡인하여 유지하는 유지 패드와, 유지 패드에 접속된 암을 구비하고, 이 암을 움직여 유지 패드를 이동시킴으로써, 위치 조정 기구(12)로 위치가 조정된 디바이스 웨이퍼(11)를 후방으로 반송한다. 반입 기구(14)의 후방에는, 턴테이블(16)이 설치되어 있다.
턴테이블(16)은, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)에 접속되어 있고, Z축 방향에 대하여 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전한다. 턴테이블(16)의 상면에는, 디바이스 웨이퍼(11)를 유지하기 위한 3개의 척 테이블(18)이 대략 동일한 각도의 간격으로 설치되어 있다. 또한, 턴테이블(16) 상에 설치되는 척 테이블(18)의 수 등에 제한은 없다.
반입 기구(14)는, 유지 패드로 유지한 디바이스 웨이퍼(11)를, 반입 기구(14)에 인접하는 반입 반출 위치에 배치된 척 테이블(18)에 반입한다. 턴테이블(16)은, 예를 들면, 도 1의 화살표로 나타내는 방향으로 회전하고, 각 척 테이블(18)을, 반입 반출 위치, 거친 연삭 위치(제1 가공 위치), 마무리 연삭 위치(제2 가공 위치)의 순으로 이동시킨다.
각 척 테이블(18)은, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)에 접속되어 있고, Z축 방향에 대하여 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전한다. 각 척 테이블(18)의 상면의 일부는, 예를 들면, 다공질재에 의해 구성되어 있고, 디바이스 웨이퍼(11)의 하면(본 실시형태에서는, 이면(11b))측을 유지하는 유지면(18a)으로서 기능한다.
이 유지면(18a)은, 척 테이블(18)의 내부에 형성된 흡인로(도시하지 않음) 등을 통해 진공 펌프 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 척 테이블(18)에 반입된 디바이스 웨이퍼(11)는, 유지면(18a)에 작용하는 흡인원의 부압에 의해 하면측이 흡인된다.
거친 연삭 위치 및 마무리 연삭 위치의 후방(턴테이블(16)의 후방)에는, 각각, 기둥 형상의 지지 구조(20)가 설치되어 있다. 각 지지 구조(20)의 전면측에는, Z축 이동 기구(22)가 설치되어 있다. 각 Z축 이동 기구(22)는, Z축 방향으로 대략 평행한 한 쌍의 가이드 레일(24)을 구비하고 있고, 가이드 레일(24)에는, 이동 플레이트(26)를 슬라이드할 수 있는 양태로 장착되어 있다.
각 이동 플레이트(26)의 후면측(이면측)에는, 볼 나사를 구성하는 너트(도시하지 않음)가 고정되어 있고, 이 너트에는, 가이드 레일(24)에 대하여 대략 평행한 나사축(28)을 회전할 수 있는 양태로 연결되어 있다. 나사축(28)의 일단부에는, 모터(30)가 접속되어 있다. 모터(30)에 의해 나사축(28)을 회전시킴으로써, 이동 플레이트(26)는 가이드 레일(24)을 따라 Z축 방향으로 이동한다.
각 이동 플레이트(26)의 전면(표면)에는, 고정구(32)가 설치되어 있다. 각 고정구(32)에는, 디바이스 웨이퍼(11)를 연삭(가공)하기 위한 연삭 유닛(가공 유닛)(34)이 지지되어 있다. 각 연삭 유닛(34)은, 고정구(32)에 고정되는 스핀들 하우징(36)을 구비하고 있다.
각 스핀들 하우징(36)에는, Z축 방향에 대하여 대략 평행한 회전축이 되는 스핀들(38)을 회전할 수 있는 양태로 수용되어 있다. 각 스핀들(38)의 하단부는, 스핀들 하우징(36)의 하단면으로부터 노출되어 있다. 이 스핀들(38)의 하단부에는, 원반형의 마운트(40)가 고정되어 있다.
거친 연삭 위치측의 연삭 유닛(34)의 마운트(40)의 하면에는, 거친 연삭용의 제1 연삭 휠(42a)이 장착되어 있다. 거친 연삭용의 제1 연삭 휠(42a)은, 스테인리스강이나 알루미늄 등의 금속으로 마운트(40)와 대략 동일한 직경으로 형성된 휠 베이스(44a)(도 2 참조)를 구비하고 있다.
휠 베이스(44a)의 하면에는, 거친 연삭에 적합한 다이아몬드 등의 지립이 비트리파이드나 레지노이드 등의 본드로 고정되어 이루어지는 복수의 제1 연삭 지석(46a)(도 2 참조)이 고정되어 있다. 또한, 거친 연삭 위치측의 연삭 유닛(34)의 스핀들 하우징(36)에는, 스핀들(38)의 상단측에 접속되는 제1 모터(도시하지 않음)가 수용되어 있다. 이 제1 모터의 동력에 의해, 스핀들(38)과 함께 제1 연삭 휠(42a)이 회전한다.
제1 연삭 휠(42a)의 근방에는, 디바이스 웨이퍼(11)와 제1 연삭 지석(46a)이 접촉하는 부분(가공점)에 순수 등의 액체(연삭액)를 공급할 수 있는 액체 공급용 노즐(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 다만, 이 액체 공급용 노즐 대신에, 또는, 액체 공급용 노즐과 함께, 액체의 공급에 사용되는 액체 공급구를 제1 연삭 휠(42a)에 설치해도 좋다. 또한, 제1 연삭 휠(42a)의 근방에는, 연삭 중인 디바이스 웨이퍼(11)의 두께를 측정할 수 있는 접촉식 또는 비접촉식의 두께 측정기(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
마찬가지로, 마무리 연삭 위치측의 연삭 유닛(34)의 마운트(40)의 하면에는, 마무리 연삭용의 제2 연삭 휠(42b)이 장착되어 있다. 마무리 연삭용의 제2 연삭 휠(42b)은, 스테인리스강이나 알루미늄 등의 금속으로 마운트(40)와 대략 동일한 직경으로 형성된 휠베이스(44b)(도 4 참조)를 구비하고 있다.
휠 베이스(44b)의 하면에는, 마무리 연삭에 적합한 다이아몬드 등의 지립이 비트리파이드나 레지노이드 등의 본드로 고정되어 이루어지는 복수의 제2 연삭 지석(46b)(도 4 참조)이 고정되어 있다. 또한, 마무리 연삭 위치측의 연삭 유닛(34)의 스핀들 하우징(36)에는, 스핀들(38)의 상단측에 접속되는 제2 모터(도시하지 않음)가 수용되어 있다. 이 제2 모터의 동력에 의해, 스핀들(38)과 함께 제2 연삭 휠(42b)이 회전한다.
제2 연삭 휠(42b)의 근방에는, 디바이스 웨이퍼(11)와 제2 연삭 지석(46b)이 접촉하는 부분(가공점)에 순수 등의 액체(연삭액)를 공급할 수 있는 액체 공급용 노즐(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 다만, 이 액체 공급용 노즐 대신에, 또는, 액체 공급용 노즐과 함께, 액체의 공급에 사용되는 액체 공급구를 제2 연삭 휠(42b)에 설치해도 좋다. 또한, 제2 연삭 휠(42b)의 근방에는, 연삭 중인 디바이스 웨이퍼(11)의 두께를 측정할 수 있는 접촉식 또는 비접촉식의 두께 측정기(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
상술한 제2 연삭 지석(46b)에 포함되는 지립의 입도는, 제1 연삭 지석(46a)에 포함되는 지립의 입도에 비해 높다. 요컨대, 제1 연삭 지석(46a)에 포함되는 지립의 입도는, 제2 연삭 지석(46b)에 포함되는 지립의 입도보다 낮다. 예를 들어, 제1 연삭 지석(46a)에 포함되는 지립의 입도는, JIS R 6001에 규정되는 정밀 연마용 미분의 #600∼#1000에 상당하고, 제2 연삭 지석(46b)에 포함되는 지립의 입도는, JIS R 6001에 규정되는 정밀 연마용 미분의 #1000∼#3000에 상당한다.
또한, 제1 연삭 지석(46a)에 포함되는 지립의 입도(#600∼#1000)는, 디바이스 웨이퍼(11)의 재생 처리에 사용되고 있던 종래의 거친 연삭용의 연삭 지석에 포함되는 지립의 입도에 비해 높다. 이와 같이, 거친 연삭용의 제1 연삭 지석(46a)에 포함되는 지립의 입도를 높임으로써, 거친 연삭 시에 형성되는 파쇄층이 얇아져, 최종적으로 얻어지는 웨이퍼(21)(도 4 참조)를 충분히 두껍게 할 수 있다. 다만, 제1 연삭 지석(46a) 및 제2 연삭 지석(46b)에 포함되는 지립의 입도는, 반드시 상술한 범위가 아니라도 좋다.
각 척 테이블(18)에 유지된 디바이스 웨이퍼(11)는, 이 2세트의 연삭 유닛(34)에 의해 순서대로 연삭된다. 구체적으로는, 거친 연삭 위치의 척 테이블(18)에 유지된 디바이스 웨이퍼(11)는, 거친 연삭 위치측의 연삭 유닛(34)으로 연삭되고, 마무리 연삭 위치의 척 테이블(18)에 유지된 디바이스 웨이퍼(11)는, 마무리 연삭 위치측의 연삭 유닛(34)으로 연삭된다.
반입 반출 위치의 전방, 또한, 반입 기구(14)의 측방의 위치에는, 연삭에 의해 얻어지는 새로운 웨이퍼(21)를 유지하여 전방으로 반송하는 반출 기구(48)가 설치되어 있다. 반출 기구(48)는, 웨이퍼(21)의 상면(21a)(도 4 참조)측을 흡인하여 유지하는 유지 패드와, 유지 패드에 접속된 암을 구비하고, 이 암을 움직여 유지 패드를 이동시킴으로써, 재생된 웨이퍼(21)를 척 테이블(18)로부터 전방으로 반송한다.
반출 기구(48)의 전방에는, 반출 기구(48)로 반출되는 웨이퍼(21)를 세정하는 세정 유닛(50)이 설치되어 있다. 세정 유닛(50)은, 예를 들면, 웨이퍼(21)의 하면(21b)(도 4 참조)측을 유지한 상태로 회전하는 스피너 테이블과, 스피너 테이블에 의해 유지된 웨이퍼(21)의 상면(21a)측에 세정용의 유체를 분사하는 노즐을 구비하고 있다. 이 세정 유닛(50)으로 세정된 웨이퍼(21)는, 반송 기구(6)로 반송되고, 예를 들면, 카세트(8b)에 반입된다.
연삭 장치(2)의 각 구성 요소에는, 제어 유닛(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 제어 유닛은, 예를 들면, 처리 장치와, 기억 장치와, 입력 장치를 포함하는 컴퓨터에 의해 구성되고, 디바이스 웨이퍼(11)를 적절하게 가공하여 웨이퍼(21)를 제조할 수 있도록 각 구성 요소의 동작 등을 제어한다. 처리 장치는, 대표적으로는, CPU(Central Processing Unit)이며, 상술한 구성 요소를 제어하기 위해 필요한 다양한 처리를 행한다.
기억 장치는, 예를 들면, DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 주기억 장치와, 하드디스크 드라이브나 플래시 메모리 등의 보조 기억 장치를 포함한다. 입력 장치는, 예를 들면, 터치 패널로서, 출력 장치(표시 장치)를 겸하고 있다. 또한, 키보드나 마우스 등을 입력 장치로 해도 된다. 이 제어 유닛의 기능은, 예를 들면, 기억 장치에 기억되는 소프트웨어에 따라 처리 장치가 동작함으로써 실현된다. 다만, 제어 유닛의 기능은, 하드웨어만에 의해 실현되어도 좋다.
다음에, 상술한 연삭 장치(2)를 사용하여 행해지는 웨이퍼의 제조 방법에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 제조 방법은, 연삭 장치(2)의 제어 유닛이 발하는 지령이나, 제어 유닛이 행하는 판정 등에 기초하여 자동으로 수행된다. 다만, 웨이퍼의 제조 방법 모두가 자동으로 수행될 필요는 없다.
본 실시형태에 따른 웨이퍼의 제조 방법에서는, 우선, 표면(11a)측이 상방으로 노출되도록, 디바이스 웨이퍼(11)의 이면(11b)측을 척 테이블(18)로 유지하는 유지 단계를 행한다. 구체적으로는, 예를 들면, 카세트(8a)에 수용되어 있는 디바이스 웨이퍼(11)를 반송 기구(6)로 반출하고, 위치 조정 기구(12)로 위치를 조정한 후에, 반입 기구(14)로 척 테이블(18)에 재치한다.
즉, 표면(11a)측을 상방으로 노출시키도록, 디바이스 웨이퍼(11)의 이면(11b)측(또는, 보호 부재)을 척 테이블(18)의 유지면(18a)에 접촉시킨다. 그 후, 유지면(18a)에 흡인원을 작용시킨다. 이에 의해, 디바이스 웨이퍼(11)는, 유지면(18a)에 작용하는 흡인원의 부압으로 이면(11b)측(보호 부재)이 흡인되어, 척 테이블(18)에 의해 유지된다.
디바이스 웨이퍼(11)를 유지하는 유지 단계 후에는, 제1 연삭 휠(42a)을 이용하여 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측을 연삭하여, 디바이스(15)를 제거하는 거친 연삭 단계를 행한다. 도 2는 거친 연삭 단계를 도시하는 사시도이고, 도 3은 거친 연삭 단계를 도시하는 흐름도이다.
거친 연삭 단계에서는, 우선, 턴테이블(16)을 회전시켜, 디바이스 웨이퍼(11)를 유지하고 있는 척 테이블(18)을, 반입 반출 위치로부터 거친 연삭 위치로 이동시킨다. 다음에, 척 테이블(18)과 제1 연삭 휠(42a)을 각각 회전시켜, 액체 공급용 노즐로부터 액체를 공급하면서 제1 연삭 휠(42a)(연삭 유닛(34))을 하강시키는 연삭 이송을 개시한다(연삭 이송 단계(ST1)).
즉, 제1 연삭 휠(42a)을 제1 모터로 회전시키면서, 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에 제1 연삭 지석(46a)이 가압되도록, 디바이스 웨이퍼(11)와 제1 연삭 휠(42a)을 제1 방향(거친 연삭 이송 방향)으로 상대적으로 이동시킨다. 이에 의해, 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에 제1 연삭 지석(46a)이 가압되고, 이 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측이 제1 연삭 지석(46a)에 의해 연삭된다.
연삭의 조건에 특별한 제한은 없지만, 예를 들면, 척 테이블(18)의 회전수를 200rpm~400rpm으로 설정하고, 제1 연삭 휠(42a)의 회전수를 1000rpm~3000rpm으로 설정하고, 연삭 이송의 속도를 0.1 ㎛/s~1.0 ㎛/s으로 설정하고, 액체의 공급량을 3.0L/min~5.0L/min으로 설정하면 좋다.
여기서, 회전시킨 제1 연삭 휠(42a)을 하강시키는 연삭 이송을 계속시키면, 제1 모터의 부하 전류치가 상승하기 쉽다. 이 현상은, 제1 연삭 지석(46a)에 포함되는 지립의 입도가 높고, 제1 연삭 지석(46a)의 연삭력이 낮게 억제되어 있는 것에서 기인한다고 짐작된다.
제1 연삭 지석(46a)의 연삭력이 낮게 억제되어 있는 상황에서는, 디바이스 웨이퍼(11)의 연삭에 의해 발생하는 열이 제1 연삭 지석(46a) 등에 축적되고, 디바이스(15)에 함유되는 금속 등의 재료로 제1 연삭 지석(46a)이 클로깅되기 쉬워진다. 제1 연삭 지석(46a)이 클로깅된 상태에서 더욱 연삭 이송을 계속하면, 디바이스 웨이퍼(11)와 제1 연삭 지석(46a)의 접촉에 가해지는 면적이 커져(면접촉), 제1 연삭 지석(46a)의 클로깅이 악화된다.
그 결과, 연삭의 부하가 커져, 제1 모터의 부하 전류치가 상승한다. 이러한 상황에서는, 디바이스 웨이퍼(11)의 내측의 영역에 비해 외측의 영역이 깎이기 어려워지기 때문에, 디바이스 웨이퍼(11)를 적절하게 연삭하여 디바이스(15)를 제거할 수 없다. 따라서, 본 실시형태의 거친 연삭 단계에서는, 제1 모터로부터 제공되는 부하 전류치의 정보에 기초하여, 이 부하 전류치가 소정의 임계치를 초과했는지의 여부를 판정한다(전류치 판정 단계(ST2)).
예를 들면, 연삭 장치(2)의 제어 유닛은, 제1 모터의 부하 전류치를 실시간으로 모니터링하여, 제1 모터의 부하 전류치가 미리 정해진 임계치를 넘었는지의 여부를 판정한다(전류치 판정 단계(ST2)). 또한, 이 판정에 이용되는 임계치는, 디바이스 웨이퍼(11)의 연삭이 적절히 진행되고 있다고 생각되는 부하 전류치의 상한의 값에 상당한다.
제1 모터의 부하 전류치가 소정의 임계치를 초과하였다고 판정된 경우에는(전류치 판정 단계(ST2)에서 YES), 제1 연삭 휠(42a)(연삭 유닛(34))을 상승시켜 제1 연삭 지석(46a)을 디바이스 웨이퍼(11)로부터 이간시킨다(퇴피 단계(ST3)). 즉, 디바이스 웨이퍼(11)와 제1 연삭 휠(42a)을, 제1 방향과는 반대인 제2 방향(퇴피 방향)으로 상대적으로 이동시킨다.
제1 연삭 지석(46a)을 디바이스 웨이퍼(11)로부터 이간시킨 후에는, 제1 연삭 휠(42a)(연삭 유닛(34))을 하강시키는 연삭 이송을 다시 개시한다(재연삭 이송 단계(ST4)). 즉, 제1 연삭 휠(42a)을 제1 모터로 회전시키면서, 디바이스 웨이퍼(11)와 제1 연삭 휠(42a)을 제1 방향으로 다시 상대적으로 이동시킨다. 그 결과, 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에 제1 연삭 지석(46a)이 가압되고, 디바이스 웨이퍼(11)의 연삭이 재개된다.
이와 같이, 제1 연삭 지석(46a)을 디바이스 웨이퍼(11)로부터 이간시킨 후에, 제1 연삭 휠(42a)을 다시 하강시켜 디바이스 웨이퍼(11)의 연삭을 재개하면, 디바이스 웨이퍼(11)에 가압되는 제1 연삭 지석(46a)의 자세 등이 정돈되어, 디바이스 웨이퍼(11)와 제1 연삭 지석(46a)이 접촉하는 가공점의 궤적이 선형이 되기 쉽다(선접촉).
그 결과, 새로운 지립이 노출되는 셀프 샤프닝 등으로 불리는 작용이 진행되기 쉬워져, 디바이스 웨이퍼(11)를 적절히 연삭할 수 있다. 연삭 이송이 다시 개시된 후에는, 마찬가지로, 제어 유닛은, 제1 모터로부터 제공되는 부하 전류치의 정보에 기초하여, 이 부하 전류치가 소정의 임계치를 초과했는지의 여부를 다시 판정한다(전류치 판정 단계(ST2)).
제1 모터의 부하 전류치가 미리 정해진 임계치를 초과하고 있지 않다고 판정된 경우에는(전류치 판정 단계(ST2)에서 NO), 제어 유닛은, 두께 측정기로부터 제공되는 정보에 기초하여, 디바이스 웨이퍼(11)가 목표 두께까지 연삭되었는지의 여부를 판정한다(두께 판정 단계(ST5)). 여기서, 목표의 두께란, 디바이스(15)가 완전히 제거되었다고 간주할 수 있는 디바이스 웨이퍼(11)의 두께이다. 즉, 디바이스 웨이퍼(11)로부터 디바이스(15)가 완전히 제거되었는지의 여부가 판정된다.
디바이스 웨이퍼(11)가 목표의 두께까지 연삭되어 있지 않다고 판정된 경우에는(두께 판정 단계(ST5)에서 NO), 제어 유닛은, 연삭 이송을 계속시킨다(연삭 이송 계속 단계(ST6)). 그 후, 제어 유닛은, 제1 모터로부터 제공되는 부하 전류치의 정보에 기초하여, 이 부하 전류치가 소정의 임계치를 초과했는지의 여부를 다시 판정한다(전류치 판정 단계(ST2)).
이에 대하여, 디바이스 웨이퍼(11)가 목표의 두께까지 연삭되었다고 판정된 경우에는(두께 판정 단계(ST5)에서 YES), 제어 유닛은, 제1 연삭 휠(42a)(연삭 유닛(34))을 상승시켜 제1 연삭 지석(46a)을 디바이스 웨이퍼(11)로부터 충분히 이간시키고(완전 퇴피 단계(ST7)), 거친 연삭 단계를 종료시킨다.
제1 연삭 휠(42a)을 이용하는 거친 연삭 단계 후에는, 제2 연삭 휠(42b)을 이용하여 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측을 연삭하고, 거친 연삭 단계에 의해 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에 생긴 파쇄층의 일부 또는 전부를 제거하는 마무리 연삭 단계를 행한다. 도 4는 마무리 연삭 단계를 도시하는 사시도이다.
마무리 연삭 단계에서는, 우선, 턴테이블(16)을 회전시켜, 디바이스(15)가 제거된 디바이스 웨이퍼(11)를 유지하고 있는 척 테이블(18)을, 거친 연삭 위치로부터 마무리 연삭 위치로 이동시킨다. 다음에, 척 테이블(18)과 제2 연삭 휠(42b)을 각각 회전시켜, 액체 공급용 노즐로부터 액체를 공급하면서 제2 연삭 휠(42b)(연삭 유닛(34))을 하강시키는 연삭 이송을 개시한다.
즉, 제2 연삭 휠(42b)을 제2 모터로 회전시키면서, 디바이스(15)가 제거된 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에 제2 연삭 지석(46b)이 가압되도록, 디바이스 웨이퍼(11)와 제2 연삭 휠(42b)을 제3 방향(마무리 연삭 이송 방향)으로 상대적으로 이동시킨다. 이에 의해, 디바이스(15)가 제거된 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에 제2 연삭 지석(46b)이 가압되어, 이 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측이 제2 연삭 지석(46b)에 의해 더 연삭된다.
연삭의 조건에 특별한 제한은 없지만, 예를 들면, 척 테이블(18)의 회전수를 200rpm~400rpm으로 설정하고, 제2 연삭 휠(42b)의 회전수를 1000rpm~2500rpm으로 설정하고, 연삭 이송의 속도를 0.1 ㎛/s~0.5 ㎛/s으로 설정하고, 액체의 공급량을 2.0L/min~4.0L/min으로 설정하면 좋다.
디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에 잔류하는 파쇄층의 일부 또는 전부가 제거되고, 도 4에 나타내는 바와 같은 새로운 웨이퍼(21)가 제조되면, 마무리 연삭 단계를 종료시킨다. 또한, 디바이스 웨이퍼(11)의 표면(11a)측이 웨이퍼(21)의 상면(21a)이 되고, 디바이스 웨이퍼(11)의 이면(11b)이, 그대로, 웨이퍼(21)의 하면(21b)이 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 제조 방법에서는, 거친 연삭 단계에 있어서, 제1 모터의 부하 전류치가 임계치를 넘은 경우에 제1 연삭 지석(46a)을 디바이스 웨이퍼(11)로부터 이간시키는 퇴피 단계(ST3)와, 디바이스 웨이퍼(11)와 제1 연삭 휠(42a)을 제1 방향(거친 연삭 이송 방향)으로 다시 상대적으로 이동시키는 재연삭 이송 단계(ST4)를 반복하기 때문에, 연삭에 적합하지 않은 재료에 의한 제1 연삭 지석(46a)의 클로깅 등이 억제되어, 연삭력이 높은 연삭 지석을 이용하지 않아도 디바이스 웨이퍼(11)로부터 디바이스(15)를 제거하여 새로운 웨이퍼(21)를 제조할 수 있다.
요컨대, 연삭력이 높은 연삭 지석을 사용할 필요가 없기 때문에, 거친 연삭 단계에 있어서 발생하는 파쇄층을 얇게 하여 충분한 두께의 웨이퍼(21)를 제조할 수 있게 된다. 예를 들어, 본 실시형태에 관련된 웨이퍼의 제조 방법에서는, 제1 연삭 지석(46a)에 포함되는 지립의 입도를, #600∼#1000으로 하고 있으므로, 거친 연삭 단계에 있어서 발생하는 파쇄층을 충분히 얇게 할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 거친 연삭 단계에서 제거되는 디바이스 웨이퍼(11)의 두께와, 마무리 연삭 단계에서 제거되는 디바이스 웨이퍼(11)의 두께의 합을, 15 ㎛ 이하로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은, 상술한 실시 형태의 기재에 제한되지 않고 다양하게 변경하여 실시될 수 있다. 예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 2세트의 연삭 유닛(34)을 구비하는 연삭 장치(2)를 사용하여 웨이퍼(21)를 제조하는 웨이퍼의 제조 방법에 대해서 설명하였지만, 본 발명에 따른 웨이퍼의 제조 방법은, 연삭 장치(2)와는 상이한 구조의 장치를 이용하여 행해져도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 거친 연삭 단계와, 마무리 연삭 단계에 의해 디바이스 웨이퍼(11)를 가공하여, 새로운 웨이퍼(21)를 제조하고 있지만, 마무리 연삭 단계 후에, 다른 단계를 부가하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 예를 들면, 마무리 연삭 단계 후에, 웨이퍼(21)의 상면(21a)을 에칭 처리하는 에칭 단계를 행하여도 좋다. 에칭 단계에 있어서의 에칭 처리로는, 약액을 사용하는 웨트 에칭 처리나, 반응성의 가스를 사용하는 드라이 에칭 처리 등이 적용될 수 있다.
또한, 마무리 연삭 단계 후에, 제2 연삭 지석(46b)에 포함되는 지립보다 입도가 높은 지립을 포함하는 연마용의 지석으로 웨이퍼(21)의 상면(21a)을 연마하는 연마 단계를 행하여도 좋다. 이 경우에는, 예를 들어 #6000 내지 #8000에 상당하는 입도의 지립을 비트리파이드로 고정한 연마용 지석을 포함하는 연삭 휠(연마용 연삭 휠)이 사용된다.
이 경우의 연삭(연마)의 조건에도 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 척 테이블(18)의 회전수를 200rpm~400rpm으로 설정하고, 연삭 휠(연마용 연삭 휠)의 회전수를 1000rpm~2500rpm으로 설정하고, 연삭 이송의 속도를 0.1 ㎛/s~0.5 ㎛/s로 설정하고, 액체의 공급량을 2.0L/min~4.0L/min으로 설정할 수 있다. 또한, 이 연마 단계 후에, 상술한 에칭 단계를 적용해도 된다.
또한, 마무리 연삭 단계에 있어서도, 거친 연삭 단계와 마찬가지로, 퇴피 단계와, 재연삭 이송 단계를 반복해도 좋다. 이 경우에는, 제2 모터의 부하 전류치가 임계치를 초과한 경우에, 디바이스 웨이퍼(11)와 제2 연삭 휠(42b)을, 제3 방향과는 반대인 제4 방향(퇴피 방향)으로 상대적으로 이동시켜, 제2 연삭 지석(46b)을 디바이스 웨이퍼(11)로부터 이간시킨다(퇴피 단계).
또한, 퇴피 단계 후에는, 디바이스 웨이퍼(11)와 제2 연삭 휠(42b)을 제3 방향(마무리 연삭 이송 방향)으로 다시 상대적으로 이동시킨다(재연삭 이송 단계). 이 경우의 연삭의 조건이나, 상세한 플로우 등은, 거친 연삭 단계의 경우와 동일해도 좋다. 또한, 이 마무리 연삭 단계 후에는, 상술한 연마 단계를 행하는 것이 바람직하다. 연마 단계 후에, 상술한 에칭 단계를 더 적용할 수도 있다.
그 밖에, 상술한 실시 형태 및 변형예에 관한 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
11: 디바이스 웨이퍼 11a: 표면
11b: 이면 13: 스트리트
15: 디바이스 21: 웨이퍼
21a: 상면 21b: 하면
2: 연삭 장치 4: 베이스
4a: 개구 6: 반송 기구
8a: 카세트 8b: 카세트
10a: 카세트 테이블 10b: 카세트 테이블
12: 위치 조정 기구 14: 반입 기구
16: 턴테이블 18: 척 테이블
18a : 유지면 20: 지지 구조
22: Z축 이동 기구 24: 가이드 레일
26: 이동 플레이트 28: 나사 축
30: 모터 32: 고정구
34: 연삭 유닛 36: 스핀들 하우징
38: 스핀들 40: 마운트
42a: 제1 연삭 휠 42b: 제2 연삭 휠
44a: 휠베이스 44b: 휠베이스
46a: 제1 연삭 지석 46b: 제2 연삭 지석
48: 반출 기구 50: 세정 유닛
ST1: 연삭 이송 단계 ST2: 전류치 판정 단계
ST3: 퇴피 단계 ST4: 재연삭 이송 단계
ST5: 두께 판정 단계 ST6: 연삭 이송 계속 단계
ST7: 완전 퇴피 단계

Claims (3)

  1. 웨이퍼의 제조 방법에 있어서,
    표면측에 디바이스를 갖는 디바이스 웨이퍼의 표면측이 노출되도록 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측과는 반대의 이면측을 유지하는 유지 단계와,
    지립이 본드로 고정되어 이루어지는 제1 연삭 지석을 구비한 제1 연삭 휠을 제1 모터로 회전시키면서, 상기 디바이스 웨이퍼에 대해 상기 제1 연삭 지석이 가압되도록 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제1 연삭 휠을 거친 연삭 이송 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측을 연삭하여 상기 디바이스를 제거하는 거친 연삭 단계와,
    상기 제1 연삭 지석에 비해 입도가 높은 지립이 본드로 고정되어 이루어지는 제2 연삭 지석을 구비한 제2 연삭 휠을 제2 모터로 회전시키면서, 상기 디바이스 웨이퍼에 대해 상기 제2 연삭 지석이 가압되도록 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제2 연삭 휠을 마무리 연삭 이송 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 디바이스가 제거된 상기 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측을 더 연삭하고, 상기 디바이스 웨이퍼의 상기 표면측에 잔류하는 파쇄층의 일부 또는 전부를 제거하여 새로운 웨이퍼를 제조하는 마무리 연삭 단계를 포함하고,
    상기 거친 연삭 단계는,
    상기 제1 연삭 휠을 상기 제1 모터로 회전시키면서, 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제1 연삭 휠을 상기 거친 연삭 이송 방향으로 상대적으로 이동시키는 연삭 이송 단계와,
    상기 제1 모터의 부하 전류치가 임계치를 초과한 경우에, 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제1 연삭 휠을 상기 거친 연삭 이송 방향과는 반대의 퇴피 방향으로 상대적으로 이동시켜, 상기 제1 연삭 지석을 상기 디바이스 웨이퍼로부터 이간시키는 퇴피 단계와,
    상기 퇴피 단계 후에, 상기 제1 연삭 휠을 상기 제1 모터로 회전시키면서, 상기 디바이스 웨이퍼와 상기 제1 연삭 휠을 상기 거친 연삭 이송 방향으로 다시 상대적으로 이동시키는 재연삭 이송 단계를 더 포함하고,
    상기 거친 연삭 단계에서는, 상기 퇴피 단계와 상기 재연삭 이송 단계를, 상기 디바이스 웨이퍼로부터 상기 디바이스가 제거될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연삭 지석에 포함되는 지립의 입도는, #600∼#1000인 것인, 웨이퍼의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 거친 연삭 단계에서 제거되는 상기 디바이스 웨이퍼의 두께와, 상기 마무리 연삭 단계에서 제거되는 상기 디바이스 웨이퍼의 두께의 합은, 15 ㎛ 이하인 것인 웨이퍼의 제조 방법
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