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KR102432506B1 - 웨이퍼 가공 방법 및 중간 부재 - Google Patents

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KR102432506B1
KR102432506B1 KR1020210076724A KR20210076724A KR102432506B1 KR 102432506 B1 KR102432506 B1 KR 102432506B1 KR 1020210076724 A KR1020210076724 A KR 1020210076724A KR 20210076724 A KR20210076724 A KR 20210076724A KR 102432506 B1 KR102432506 B1 KR 102432506B1
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

보호 부재 박리 시에 범프 사이에 풀이나 접착제를 잔존시키는 일없이, 보호 부재의 박리도 용이한 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.
각각 복수의 범프가 형성된 복수의 디바이스가 설치된 중앙 영역과 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 표면에 갖는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼의 상기 중앙 영역에 대응한 유연 부재와, 상기 유연 부재의 외주 가장자리에 설치된 접착 부재를 갖는 중간 부재를 준비하는 중간 부재 준비 단계와, 서포트 플레이트 상에 상기 중간 부재를 상기 접착 부재를 통해 점착하며, 상기 서포트 플레이트 상에 점착된 상기 중간 부재 상에, 웨이퍼의 상기 중앙 영역을 상기 유연 부재에 접촉시킨 상태로 상기 접착 부재를 통해 웨이퍼를 점착하는 점착 단계와, 상기 점착 단계를 실시한 후, 웨이퍼의 이면을 연삭하는 연삭 단계와, 상기 연삭 단계를 실시한 후, 상기 서포트 플레이트로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 가공 방법 및 중간 부재{WAFER PROCESSING METHOD AND INTERMEDIATE MEMBER}
본 발명은 각 디바이스가 복수의 범프를 갖는 웨이퍼의 가공 방법 및 상기 가공 방법에서 사용되는 중간 부재에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 수많은 디바이스가 표면에 형성되고, 또한 개개의 디바이스가 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인(스트리트)에 의해 구획된 반도체 웨이퍼는, 연삭 장치에 의해 이면이 연삭되어 미리 정해진 두께로 가공된 후, 절삭 장치(다이싱 장치)에 의해 분할 예정 라인을 절삭하여 개개의 디바이스로 분할되고, 분할된 디바이스는 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전자 기기에 널리 이용되고 있다.
웨이퍼의 이면을 연삭하는 연삭 장치는, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 연삭하는 연삭 지석을 갖는 연삭 휠이 회전 가능하게 장착된 연삭 수단을 구비하고 있어, 웨이퍼를 고정밀도로 원하는 두께로 연삭할 수 있다.
웨이퍼의 이면을 연삭하기 위해서는, 다수의 디바이스가 형성된 웨이퍼의 표면측을 척 테이블로 흡인 유지하지 않으면 안 되기 때문에, 디바이스를 상처 입히지 않도록 웨이퍼의 표면에는 통상 보호 테이프가 점착된다(예컨대, 일본 특허 공개 평성5-198542호 공보 참조).
최근, 전자 기기는 소형화, 박형화의 경향에 있으며, 삽입되는 반도체 디바이스도 소형화, 박형화가 요구되고 있다. 그런데, 웨이퍼의 이면을 연삭하여 예컨대 100 ㎛ 이하, 더욱 50 ㎛ 이하로 웨이퍼를 박화하면, 강성이 현저히 저하하기 때문에 그 후의 핸들링이 매우 곤란해진다. 또한, 경우에 따라서는 웨이퍼에 휘어짐이 생겨, 휘어짐에 의해 웨이퍼 자체가 파손되어 버린다고 하는 염려도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 웨이퍼 서포트 시스템(WSS)이 채용되어 있다. WSS에서는, 미리 강성이 있는 보호 부재에 접착제를 이용하여 웨이퍼의 표면측을 첩부한 후, 웨이퍼의 이면을 연삭하여 미리 정해진 두께로 박화한다(예컨대, 일본 특허 공개 제2004-207606호 공보 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성5-198542호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-207606호 공보
그러나, 웨이퍼를 보호 테이프나 WSS의 보호 부재로부터 파손시키는 일없이 박리하는 것은 어렵고, 특히 최근에는, 웨이퍼의 대구경화나 완성 두께가 박화의 경향에 있기 때문에, 웨이퍼를 파손시키는 일없이 보호 부재로부터 박리하는 것이 어려워져 있다. 또한, 웨이퍼를 보호 부재로부터 박리시킨 후, 디바이스의 표면에 풀이나 접착제가 잔존하여 버린다고 하는 문제도 있다.
특히, 각 디바이스 상에 복수의 범프가 형성된 웨이퍼에서는, 범프의 요철에 의해 보호 부재 상에 웨이퍼를 평탄하게 점착하는 것이 어려운 데다가, 범프 사이에 풀이나 접착제가 잔존하여 버린다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 보호 부재 박리 시에 범프 사이에 풀이나 접착제를 잔존시키는 일없이, 보호 부재의 박리도 용이한 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.
청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 각각 복수의 범프가 형성된 복수의 디바이스가 설치된 중앙 영역과 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 표면에 갖는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼의 상기 중앙 영역에 대응한 유연 부재와, 상기 유연 부재의 외주 가장자리에 설치된 접착 부재를 갖는 중간 부재를 준비하는 중간 부재 준비 단계와, 서포트 플레이트 상에 상기 중간 부재를 상기 접착 부재를 통해 점착하며, 상기 서포트 플레이트 상에 점착된 상기 중간 부재 상에, 웨이퍼의 상기 중앙 영역을 상기 유연 부재에 접촉시킨 상태로 상기 접착 부재를 통해 웨이퍼를 점착하는 점착 단계와, 상기 점착 단계를 실시한 후, 웨이퍼의 이면을 연삭하는 연삭 단계와, 상기 연삭 단계를 실시한 후, 상기 서포트 플레이트로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 단계를 포함하고, 상기 유연 부재는, 상기 접착 부재의 내측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
청구항 3에 기재된 발명에 따른면, 각각 복수의 범프가 형성된 복수의 디바이스가 설치된 중앙 영역과 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 표면에 갖는 웨이퍼의 가공 방법에서 이용되는 중간 부재로서, 웨이퍼의 상기 중앙 영역에 대응한 유연 부재와, 상기 유연 부재의 외주 가장자리에 설치된 웨이퍼의 상기 외주 잉여 영역에 대응한 접착 부재를 포함하고, 상기 유연 부재는, 상기 접착 부재의 내측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 중간 부재.
본 발명의 웨이퍼의 가공 방법에 따르면, 점착되는 웨이퍼의 중앙 영역에 대응한 유연 부재와, 유연 부재의 외주 가장자리에 설치된 접착 부재를 구비한 중간 부재를 통해 서포트 플레이트 상에 웨이퍼를 점착한다.
따라서, 웨이퍼의 중앙 영역에는 풀이나 접착제를 개재시키는 일없이 중간 부재를 통해 웨이퍼를 서포트 플레이트 상에 점착하기 때문에, 웨이퍼를 서포트 플레이트로부터 박리하였을 때에 범프 사이에 풀이나 접착제를 잔존시키는 일이 없다.
유연 부재의 외주 가장자리에 설치된 접착 부재로 웨이퍼는 서포트 플레이트 상에 접착되어 있기 때문에, 웨이퍼의 서포트 플레이트로부터의 박리도 용이하다. 또한, 웨이퍼의 중앙 영역에는 유연 부재가 접촉한 상태로 웨이퍼가 서포트 플레이트에 점착되기 때문에, 범프의 요철이 유연 부재로 흡수되어 웨이퍼의 이면이 평탄화된 상태로 서포트 플레이트에 점착된다.
도 1은 본 발명의 가공 방법을 실시하는 데 알맞은 웨이퍼의 사시도이다.
도 2는 점착 단계에서 점착되는 웨이퍼, 중간 부재 및 서포트 플레이트의 단면도이다.
도 3의 (A)는 유연 부재의 전체 둘레에 접착 부재가 설치된 중간 부재의 평면도이고, 도 3의 (B)는 유연 부재의 외주의 복수 부분에 접착 부재가 설치된 중간 부재의 평면도이다.
도 4는 점착 단계 실시 후의 웨이퍼, 중간 부재 및 서포트 플레이트의 단면도이다.
도 5의 (A)는 서포트 플레이트에 보호 테이프를 점착한 상태의 단면도이고, 도 5의 (B)는 바이트 절삭 장치로 보호 테이프를 절삭하여 평탄화하는 모습을 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 6은 연삭 단계를 나타내는 사시도이다.
도 7은 전사 단계를 나타내는 단면도이다.
도 8은 박리 단계의 제1 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 박리 단계의 제2 실시형태를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 가공 방법에 따라 가공하는 데 알맞은 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼라고 약칭하는 경우가 있음)(11)의 사시도가 나타나 있다.
반도체 웨이퍼(11)는 표면(11a) 및 이면(11b)을 가지고 있고, 표면(11a)에는 복수의 스트리트(분할 예정 라인)(13)가 직교하여 형성되어 있으며, 스트리트(13)에 의해 구획된 각 영역에 각각 디바이스(15)가 형성되어 있다. 반도체 웨이퍼(11)는, 예컨대 두께 700 ㎛의 실리콘 웨이퍼로 구성된다.
도 1의 확대도에 나타내는 바와 같이, 각 디바이스(15)의 사방에는 복수의 돌기형의 범프(17)가 형성되어 있다. 각 디바이스(15)의 사방에 범프(17)가 형성되어 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(11)는 범프(17)가 형성되어 있는 중앙 영역(범프 형성 영역)(19)과, 중앙 영역(19)을 둘러싸는 외주 잉여 영역(외주 범프 미형성 영역)(21)을 가지고 있다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼(11) 및 웨이퍼(11)의 표면(11a)에 점착되는 서포트 플레이트(12) 및 중간 부재(14)의 단면도가 나타나 있다. 서포트 플레이트(12)는, 예컨대 실리콘 웨이퍼 또는 유리 웨이퍼로 구성된다.
또한, 웨이퍼(11)의 외주부에는 표면으로부터 이면에 이르는 원호형의 모따기부(11e)가 형성되어 있고, 이후에 설명하는 연삭 단계에서 웨이퍼(11)의 이면(11b)을 연삭하여 웨이퍼(11)를 미리 정해진 두께로 형성하면, 모따기부(11e)의 일부에 의해 웨이퍼(11)의 외주부에 샤프 엣지가 형성되게 된다. 그 대책으로서, 적어도 연삭 단계를 실시할 때까지 웨이퍼(11)의 모따기부(11e)의 일부를 절삭 블레이드로 원형으로 제거하는 엣지 트리밍을 실시해 두는 것이 바람직하다.
중간 부재(14)는, 고무 또는 스펀지 고무 등으로 형성된 유연 부재(16)와, 유연 부재(16)의 외주에 설치된 접착 부재(18)로 구성된다. 접착 부재(18)의 두께(t1)는 1 ㎜∼5 ㎜, 보다 바람직하게는 2 ㎜∼3 ㎜ 정도이다. 접착 부재(18)는 예컨대 접착제로 형성되고, 이후에 설명하는 점착 단계 실시 후, 웨이퍼(11)에 열 처리를 행하는 경우에는, 접착 부재(18)로서 내열성을 갖는 것을 선택한다.
도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이, 중간 부재(14)는, 원형의 유연 부재(16)와, 유연 부재(16)의 전체 외주에 걸쳐 연속적으로 설치된 접착 부재(18)로 구성된다. 혹은, 도 3의 (B)에 나타내는 바와 같이, 중간 부재(14A)는, 원형의 유연 부재(16)와, 유연 부재(16)의 외주의 복수 부분에 설치된 접착 부재(18)로 구성된다.
본 발명의 웨이퍼의 가공 방법에서는, 중간 부재(14)를 준비한 후, 도 4에 나타내는 바와 같이, 서포트 플레이트(12) 상에 중간 부재(14)를 접착 부재(18)를 통해 점착하며, 서포트 플레이트(12) 상에 점착된 중간 부재(14) 상에 웨이퍼(11)의 중앙 영역(범프 형성 영역)(19)을 유연 부재(16)에 접촉시킨 상태로, 접착 부재(18)를 통해 웨이퍼(11)를 중간 부재(14)에 점착하는 점착 단계를 실시한다. 이 점착 단계를 실시함으로써, 웨이퍼(11)는 중간 부재(14)의 외주에 설치된 접착 부재(18)를 통해서만 서포트 플레이트(12)에 점착되어 있게 된다.
웨이퍼(11)의 이면(11b)을 연삭하는 연삭 단계를 실시하기 전에, 웨이퍼(11)의 이면(11b)의 정밀도를 내기 위해, 도 5의 (A)에 나타내는 바와 같이, 서포트 플레이트(12)에 기재와 풀층으로 이루어지는 테이프(20)를 점착하는 것이 바람직하다.
테이프 점착 후, 도 5의 (B)에 나타내는 바와 같이, 바이트 절삭 장치로 테이프(20)를 절삭하여 평탄화한다. 도 5의 (B)에 있어서, 도면 부호 22는 바이트 절삭 장치의 바이트 절삭 유닛이며, 회전 구동되는 스핀들(24)과, 스핀들(24)의 선단에 고정된 마운트(26)와, 마운트(26)에 착탈 가능하게 장착된 바이트 휠(28)을 포함하고 있다. 바이트 휠(28)에는, 선단에 다이아몬드로 이루어지는 절단날을 갖는 바이트 공구(30)가 착탈 가능하게 부착되어 있다.
테이프(20)의 평탄화 단계에서는, 바이트 절삭 장치의 척 테이블(32)로 웨이퍼(11)를 흡인 유지하여 테이프(20)를 노출시킨다. 그리고, 바이트 공구(30)를 테이프(20)에 미리 정해진 깊이 절입하는 높이 위치에 위치잡은 후, 바이트 휠(28)을 예컨대 약 2000 rpm으로 회전시키면서, 척 테이블(32)을 화살표(A) 방향으로 미리 정해진 이송 속도로 이동시키면서, 바이트 공구(30)로 테이프(20)를 선회 절삭한다.
이 선회 절삭 시에는, 척 테이블(32)은 회전시키지 않고 화살표(A) 방향으로 가공 이송한다. 테이프(20)의 평탄화 단계를 실시하면, 웨이퍼(11)의 이면(11b)과 테이프(20)의 표면 사이의 충분한 평행도가 얻어지게 된다.
그러나, 서포트 플레이트(12) 상에 중간 부재(14)를 통해 웨이퍼(11)를 점착하였을 때, 서포트 플레이트(12)의 지지면(하면)과 웨이퍼(11)의 이면(11b)의 평행도가 충분히 확보되어 있는 경우에는, 서포트 플레이트(12)에 테이프(20)를 반드시 점착할 필요는 없다.
도 4에 나타내는 점착 단계 실시 후, 혹은 도 5의 (B)에 나타내는 테이프 평탄화 단계 실시 후, 웨이퍼(11)의 이면(11b)을 연삭하는 연삭 단계를 실시한다. 연삭 단계에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 연삭 장치의 척 테이블(48)로 서포트 플레이트(12)를 흡인 유지하여, 웨이퍼(11)의 이면(11b)을 노출시킨다.
도 6에 있어서, 연삭 유닛(36)은, 회전 구동되는 스핀들(38)과, 스핀들(38)의 선단에 고정된 휠 마운트(40)와, 휠 마운트(40)에 복수의 나사(41)에 의해 착탈 가능하게 장착된 연삭 휠(42)을 포함하고 있다. 연삭 휠(42)은, 환형의 휠 베이스(44)와, 휠 베이스(44)의 하단 외주부에 환형으로 고착된 복수의 연삭 지석(46)으로 구성된다.
연삭 단계에서는, 척 테이블(48)을 화살표(a)로 나타내는 방향으로 예컨대 300 rpm으로 회전시키면서, 연삭 휠(42)을 화살표(b)로 나타내는 방향으로 예컨대 6000 rpm으로 회전시키며, 도시하지 않는 연삭 유닛 이송 기구를 구동시켜 연삭 휠(42)의 연삭 지석(46)을 웨이퍼(11)의 이면(11b)에 접촉시킨다.
그리고, 연삭 휠(42)을 미리 정해진 연삭 이송 속도로 하방으로 미리 정해진 양 연삭 이송한다. 접촉식 또는 비접촉식의 두께 측정 게이지로 웨이퍼(11)의 두께를 측정하면서, 웨이퍼(11)를 미리 정해진 두께(예컨대 100 ㎛)로 연삭한다.
또한, 이 연삭 단계는 도 6에 나타낸 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 웨이퍼(11)의 대략 반경 정도의 연삭 휠을 사용하여, 웨이퍼(11)의 중앙 영역(19)에 대응하는 이면(11b)을 연삭하여 원형 오목부를 형성하고, 외주 잉여 영역(21)에 대응하는 이면은 잔존시켜 원형 오목부를 둘러싸는 환형의 볼록부를 형성하도록 하여도 좋다.
연삭 단계 실시 후, 그 후의 핸들링성을 확보하기 위해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(11)의 이면(11b)을 외주부가 환형 프레임(F)에 점착된 다이싱 테이프(T)에 점착하는 전사 단계를 실시하는 것이 바람직하다.
전사 단계 실시 후, 서포트 플레이트(12)로부터 웨이퍼(11)를 박리하는 박리 단계를 실시한다. 이 박리 단계의 제1 실시형태에서는, 도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(11)를 다이싱 테이프(T)를 통해 도시하지 않는 척 테이블로 흡인 유지하면서, 절삭 유닛(50)으로 중간 부재(14)의 접착 부재(18)를 절삭하여 제거한다. 절삭 유닛(50)은, 연직 방향으로 설치된 스핀들(52)과, 스핀들(52)의 선단부에 장착된 절삭 블레이드(54)를 포함하고 있다.
박리 단계의 제1 실시형태에서는, 화살표(A) 방향으로 고속 회전하는 절삭 블레이드(54)를 측방으로부터 중간 부재(14)의 접착 부재(18)에 절입시켜, 도시하지 않는 척 테이블을 화살표(R1) 방향으로 저속으로 회전시킴으로써 접착 부재(18)를 절삭하여 제거한다. 절삭 부재(18) 제거 후, 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이, 다이싱 테이프(T)에 점착된 웨이퍼(11)로부터 서포트 플레이트(12)를 유연 부재(16)와 함께 박리한다.
다음에, 도 9를 참조하여, 박리 단계의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 박리 단계에서는, 수평 방향으로 신장하는 스핀들(52)을 갖는 통상의 절삭 유닛(50A)을 사용한다.
화살표(A) 방향으로 고속 회전하는 절삭 블레이드(54)를 서포트 플레이트(12)의 외주부에 접착 부재(18)의 하단부 근방까지 절입시켜, 도시하지 않은 척 테이블을 화살표(R1) 방향으로 저속으로 회전시킴으로써, 서포트 플레이트(12)의 외주부와 함께 접착 부재(18)를 절삭하여 제거한다.
이에 의해, 도 8의 (B)에 나타내는 것과 같이, 다이싱 테이프(T)에 점착된 웨이퍼(11)로부터 서포트 플레이트(12)를 유연 부재(16)와 함께 제거할 수 있다.
11 반도체 웨이퍼
12 서포트 플레이트
14 중간 부재
15 디바이스
16 유연 부재
17 범프
18 접착 부재
19 중앙 영역(범프 형성 영역)
20 테이프
21 외주 잉여 영역(범프 미형성 영역)
22 절삭 유닛
30 바이트 공구
36 연삭 유닛
42 연삭 휠
46 연삭 지석
50, 50A 절삭 유닛
54 절삭 블레이드

Claims (3)

  1. 각각 복수의 범프가 형성된 복수의 디바이스가 설치된 중앙 영역과 상기 중앙 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 표면에 갖는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    웨이퍼의 상기 중앙 영역에 대응한 비점착성의 유연 부재와, 상기 유연 부재의 외주 가장자리에 설치된 접착 부재를 갖는 중간 부재를 준비하는 중간 부재 준비 단계와,
    서포트 플레이트 상에 상기 중간 부재를 상기 접착 부재를 통해 점착하며, 상기 서포트 플레이트 상에 점착된 상기 중간 부재 상에, 웨이퍼의 상기 중앙 영역을 상기 유연 부재에 접촉시킨 상태로 상기 접착 부재를 통해 웨이퍼를 점착하는 점착 단계와,
    상기 점착 단계를 실시한 후, 웨이퍼의 이면을 연삭하는 연삭 단계와,
    상기 연삭 단계를 실시한 후, 상기 서포트 플레이트로부터 웨이퍼를 박리하는 박리 단계로서, 상기 서포트 플레이트의 외주부로부터 상기 접착 부재의 하단부까지 절삭 블레이드를 절입시켜 상기 서포트 플레이트의 외주부와 함께 상기 접착 부재를 절삭하는 단계를 포함하는 박리 단계
    를 포함하고,
    상기 유연 부재는, 상기 접착 부재의 내측에 설치되어 있고, 상기 복수의 범프가 상기 유연 부재 내로 흡수되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연삭 단계를 실시한 후 상기 박리 단계를 실시하기 전에, 웨이퍼를 외주부가 환형 프레임에 점착된 다이싱 테이프에 점착하는 전사 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 가공 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 외주부에는 표면으로부터 이면에 이르는 모따기부가 형성되어 있고,
    상기 연삭 단계의 실시 전에, 상기 웨이퍼의 모따기부의 일부를 절삭 블레이드로 원형으로 제거하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 가공 방법.
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