(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの前面が研磨チャックの表面と接触するようにローディングし、前記研磨チャックの吸着孔を通して前記ウェハの前面を真空吸着する段階と、
前記ウェハが真空吸着された研磨チャックを第１研削部に移動させ、このウェハ上に純水を供給するとともに、当該純水と反対方向に、研磨チャックの縁部に沿って形成されて前記ウェハの外周側に位置する吐出グルーブを通して純水を吐出しながら前記ウェハの後面を第１厚さで研磨する段階と、
前記第１厚さで研磨されたウェハを第２研削部に移動させ、このウェハ上に純水を供給するとともに、当該純水と反対方向に前記吐出グルーブを通して純水を吐出しながら前記第１厚さで研磨されたウェハの後面を第２厚さで研磨する段階と、
前記第２厚さで研磨されたウェハをアンローディングする段階とを含むことを特徴とするウェハ後面研磨方法。
【請求項２】
研磨工程が進行される工程チャンバと、
前記工程チャンバの内外側にわたって設置される研磨テーブルと、
前記研磨テーブルに装着されてウェハの前面を真空吸着する多数個の研磨チャックと、
前記真空吸着されたウェハ上に純水を供給する純水供給管と、
前記ウェハを第１厚さで研磨する第１研削部と、
前記第１厚さで研磨されたウェハを第２厚さで研磨する第２研削部とを備え、
前記研磨チャックは、所定の厚さをもち前記ウェハに対応する形状の本体と、前記本体の中央部に多数個の吸着孔がリング形状で形成されたポーラス部と、前記本体の縁部に沿って形成されて前記ウェハの外周側に位置することとなるリング形状の吐出グルーブとを有し、
前記研磨テーブル上に前記研磨チャックを各各収容する研磨チャック収容溝が形成され、前記研磨チャック収容溝内に前記ポーラス部に対応して吸排気グルーブが形成され、
前記吐出グルーブは、前記本体を貫通する吐出孔を通して流体供給管に連結され、前記流体供給管を通して前記吐出グルーブに供給された純水を、前記純水供給管から供給される純水と反対方向に吐出し、
前記吸排気グルーブは、前記研磨テーブルを貫通する吸排気孔を通して真空ポンプ及び送風機に連結されることを特徴とするウェハ研磨設備。
【請求項３】
前記研磨チャック収容溝の底面には連結管が突出されて前記流体供給管と吐出孔を結合させることを特徴とする請求項２記載のウェハ研磨設備。
【請求項４】
前記本体の底面には多数個の結合突起が形成され、前記研磨チャック収容溝の底面には前記結合突起に対応して結合溝が形成されることを特徴とする請求項２記載のウェハ研磨設備。
【請求項５】
前記ウェハの直径は、前記吐出グルーブの内側直径と同一であるか、または前記吐出グルーブの内側直径よりも大きいことを特徴とする請求項２記載のウェハ研磨設備。
【請求項６】
前記純水は、比抵抗が１６ＭΩｃｍであることを特徴とする請求項２記載のウェハ研磨設備。
【請求項７】
前記研磨チャックは、弾性係数が大きい軟質の物質からなることを特徴とする請求項２記載のウェハ研磨設備。
【請求項８】
前記物質は、ポリ四フッ化エチレンであることを特徴とする請求項７記載のウェハ研磨設備。
【請求項９】
前記物質は、ゴムであることを特徴とする請求項７記載のウェハ研磨設備。
【請求項１０】
前記第１及び第２研削部は、自転とともに前記研磨チャックを中心として公転することを特徴とする請求項２記載のウェハ研磨設備。
【請求項１１】
研磨工程が進行される工程チャンバと、
前記工程チャンバの内外側にわたって設置される研磨テーブルと、
前記研磨テーブルに装着されてウェハの前面を真空吸着する多数個の研磨チャックと、
前記真空吸着されたウェハの後面上に純水を供給する純水供給管と、
前記ウェハの後面を第１厚さで研磨する第１研削部と、
前記第１厚さで研磨されたウェハの後面を第２厚さで研磨する第２研削部と、
前記研削部が前記ウェハに対して作用できるように前記研磨チャックを囲むダムと、
前記純水供給管と対向する前記ダムの内部に前記研磨テーブルを貫通して形成される純水排出孔とを備え、
前記研磨チャックは、所定の厚さをもち前記ウェハに対応する形状の本体と、前記本体の中央部に多数個の吸着孔がリング形状で形成されたポーラス部とを有し、
前記研磨テーブル上に前記研磨チャックを各各収容する研磨チャック収容溝が形成され、前記研磨チャック収容溝内に前記ポーラス部に対応して吸排気グルーブが形成され、前記吸排気グルーブは前記研磨テーブルを貫通する吸排気孔を通して真空ポンプ及び送風機に連結されることを特徴とするウェハ研磨設備。
【請求項１２】
前記純水供給管の端部に、前記第１及び第２研削部に対応するウェハに各各純水を供給する第１及び第２分岐管が一体で形成されることを特徴とする請求項１１記載のウェハ研磨設備。
【請求項１３】
前記ダムの高さは、前記ウェハが真空吸着された研磨チャックより高いことを特徴とする請求項１１記載のウェハ研磨設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハ研磨設備及びウェハ後面研磨方法に係り、より詳細には、ウェハ前面の半導体素子を保護するため進行される紫外線テープの塗布工程を除去し、除去された紫外線テープにより半導体素子への異物質の流入と半導体素子の損傷を防止するためウェハ後面研磨設備を改善したウェハ研磨設備及びウェハ後面研磨方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にウェハ(wafer)後面研磨工程はウェハ前面に半導体素子を形成した後、研削機を利用してウェハの後面を研磨する。それはウェハの厚さを薄く加工して半導体パッケージ(package)の組立工程での半導体パッケージを薄形化するためである。
【０００３】
ウェハ後面を研磨するウェハ研磨設備は、工程チャンバ(chamber)と、所定領域が工程チャンバ内部に存在して他の所定領域が工程チャンバ外部に存在する研磨テーブル(table)と、研磨テーブルに装着されてウェハを真空吸着する多数個の研磨チャック(chuck)と、工程チャンバ内部に存在して研磨チャックに真空吸着されたウェハの後面を一定厚さで研磨する第１研削部と、一定厚さで研磨されたウェハの後面を再研磨して所望する厚さで加工する第２研削部と、研磨テーブルを貫通して形成されて研磨チャックに真空圧を形成するか空気を流出させる吸排気グルーブ(grove)と、ウェハを研磨する時発生する研削熱を冷やすため噴射する純水供給管とで構成される。
【０００４】
ここで、 研磨チャックの中央部には多数個の吸着孔になったポーラス部(porous)が形成され、ポーラス部は吸排気グルーブ管と対応するように設置されてウェハを研磨チャックに吸着させるか空気を流出してウェハを研磨チャックから分離させる。一方、研磨チャックは高硬度のセラミック(ceramic)材質で形成されて所定時間が経過した後に研磨チャックの上部面を研磨することにより研磨チャックの平坦度を常に一定に維持する。
【０００５】
一般的なウェハの後面研磨工程は、半導体素子が形成されたウェハの前面に紫外線テープ(紫外線に露出されると接着力が低下されるテープ)を付着する。ここで、紫外線テープはウェハ後面を研磨する間生成されたシリコンダスト(silicon dust)が純水とともにウェハ前面に流入されることを防止するコッション役割をして研磨による半導体素子の損傷を防止する。
【０００６】
ウェハの前面に紫外線テープが付着されると研磨チャックの表面とウェハの前面が接触するようにウェハをローディング(loading)させ、吸排気グルーブに真空圧を発生させてウェハを研磨チャックに真空吸着させる。
【０００７】
次に、研磨テーブルを工程チャンバ側に回転させてウェハが真空吸着された研磨チャックを第１研削部に移動させた後、ウェハ上に純水を供給する。以後、第１研削部を一定速度で回転させながらウェハが置かれている研磨チャック側に下降させ、ウェハの後面を研磨することによりウェハを所定厚さで加工する。ここで、第１研磨が完了されたウェハの後面は第１研削部が低速回転するから粗い。
【０００８】
次に、第１研削部により第１研磨が完了されたウェハを第２研削部に移動させるため研磨テーブルを回転させる。第１研磨が完了されたウェハが第２研削部と対応する位置に置かれると、第２研削部を第１研削部より高速回転させながら研磨チャック側に下降させてウェハの後面を研磨することによりウェハを所望する厚さで加工する。このとき、第２研削部の回転速度が第１研削部の回転速度より高速であるため、ウェハの後面は滑らかに研磨される。
【０００９】
このように２段階の研磨を通してウェハが所望する厚さで薄く加工されると、研磨チャック上部面に置かれたウェハをアンローディングさせた後、ウェハの前面を紫外線に露出させて紫外線テープの接着力を弱化させる。以後、紫外線テープの上部面に紫外線テープより接着力が強いリムーバーテープ(remover tape)を付着してウェハ前面に付着された紫外線テープを除去する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のようにウェハ前面に紫外線テープを付着した後研磨工程を進行する場合次のような問題が発生した。
【００１１】
(1) 半導体素子を保護するためウェハ前面に付着する紫外線テープが高価であるため原資材費用が上昇するという問題があった。
(2) ウェハ前面に紫外線テープを付着することにより、ウェハを紫外線に露出させる工程と紫外線テープの上部面にリムーバーテープを付着する工程と、リムーバーテープを利用して接着力が弱化された紫外線テープを除去する工程とが追加されて、ウェハ後面の研磨工程が複雑になり、作業時間が増加して生産性が低下するという問題があった。
(3) ウェハの後面を研磨する時発生する研削熱と研削熱を冷やすため、噴射される純水によりウェハ前面と接着性テープとの間に存在する空気が収縮と膨脹を反復することにより、接着性テープとウェハ表面に間隙が発生してその間隙にシリコンダストが包含された純水が流入されて半導体素子がシリコンダストにより汚染されるという問題があった。
(4) 紫外線テープの表面がビニル(vinyl)でコーディングされて他の物体と摩擦する場合、静電気を誘発することにより半導体素子を破壊させるという問題があった。
【００１２】
したがって、本発明はこのような問題点に着眼して案出されたもので、その目的は、半導体素子が形成されたウェハの前面に紫外線テープを付着する工程を除去することにより、原資材費用を切感して工程を単純化して静電気の誘発を防止することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、ウェハ後面研磨設備の材質及び構造を改善して紫外線テープの除去による半導体素子の汚染または損傷を防止することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための本発明によるウェハ後面研磨工程によると、ウェハの前面が研磨チャックの表面と接触するようにローディングした後、研磨チャックの吸着孔を通してウェハの前面を真空吸着し、ウェハが真空吸着された研磨チャックを第１研削部に移動させ、研削熱を冷やすためにウェハ上に純水を供給するとともに、当該純水と反対方向に、研磨チャックの縁部に沿って形成されて前記ウェハの外周側に位置する吐出グルーブを通して純水を吐出させながらウェハの後面を第１厚さで研磨し、第１厚さでウェハを研磨した後、ウェハを第２研削部に移動させ、研削熱を冷やすためにウェハ上に純水を供給するとともに、当該純水と反対方向に、研磨チャックの縁部に沿って形成された吐出グルーブを通して純水を吐出させながらウェハの後面を第２厚さで研磨した後、ウェハをアンローディングする段階を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、このような工程が進行されるウェハ研磨設備は、研磨工程が進行される工程チャンバと、工程チャンバの内外側にわたって設置される研磨テーブルと、研磨テーブルに装着されてウェハの前面を真空吸着する多数個の研磨チャックと、真空吸着されたウェハ上に純水を供給する純水供給管と、ウェハを第１厚さで研磨する第１研削部と、第１厚さで研磨されたウェハを第２厚さで研磨する第２研削部とを備え、研磨チャックは所定厚さをもちウェハと対応する形状の本体と、本体の中央部に多数個の吸着孔がリング形状で形成されたポーラス部と、本体の縁部に沿って形成されてウェハの外周側に位置することとなるリング形状の吐出グルーブとを有し、研磨テーブル上には研磨チャックを各各収容する研磨チャック収容溝が形成されて研磨チャック収容溝内にポーラス部に対応して吸排気グルーブが形成され、吐出グルーブは、本体を貫通する吐出孔を通して流体供給管に連結され、当該流体供給管を通して吐出グルーブに供給された純水を、純水供給管から供給される純水と反対方向に吐出し、吸排気グルーブは、研磨テーブルを貫通する吸排気孔を通して真空ポンプ及び送風機に連結されることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、研磨チャック収容溝の底面には連結管が突出されて流体供給管と吐出孔を結合させ、本体の底面には多数個の結合突起が形成され、研磨チャック収容溝の底面には結合突起に対応して結合溝が形成される。
【００１７】
好ましくは、ウェハの直径は前記吐出グルーブの内側直径と同一であるかそれよりも大きく、流体供給管を通して比抵抗が約１６ＭΩｃｍである純水が供給される。
【００１８】
また、研磨チャックは弾性係数が大きく軟質の物質であるポリ四フッ化エチレンまたはゴムで形成されることが好ましい。
【００１９】
一方、ウェハ後面研磨工程が進行される他のウェハ研磨設備は、工程が進行される工程チャンバと、工程チャンバの内外側にわたって設置される研磨テーブルと、研磨テーブルに装着されてウェハの前面を真空吸着する多数個の研磨チャックと、真空吸着されたウェハの後面上に純水を供給する純水供給管と、ウェハの後面を第１厚さで研磨する第１研削部と、第１厚さで研磨されたウェハの後面を第２厚さで研磨する第２研削部と、研削部がウェハに対して作用できるように研磨チャックを囲むダム（dam）と、純水供給管と対向するダムの内部に研磨テーブルを貫通して形成される純水排出孔とを備え、研磨チャックは所定の厚さをもちウェハに対応する形状の本体と、本体の中央部に多数個の吸着孔がリング形状で形成されたポーラス部とを有し、研磨テーブル上には研磨チャックを各各収容する研磨チャック収容溝が形成されて研磨チャック収容溝内にポーラス部と対応して吸排気グルーブが形成され、吸排気グルーブは研磨テーブルを貫通する吸排気孔を通して真空ポンプ及び送風機に連結されることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、純水供給管の端部に、第１及び第２研削部に対応するウェハに各各純水を供給する第１及び第１２分岐管が一体で形成される。
【００２１】
また、ダムの高さはウェハが真空吸着された研磨チャックより高い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添附図面を参照して本発明によるウェハ後面研磨設備及び方法について詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１実施例によるウェハ研磨設備の構造を概略的に示す概念図であり、図２は図１のＡ部分を詳細に示す分解斜視図であり、図３は図２を結合した後Ｂ−Ｂ’線に沿って切断した縦断面図である。
【００２４】
図１〜図３を参照して本発明の第１実施例によるウェハ研磨設備の構成及び作用について説明すると次のようである。
図示されるように、ウェハ研磨設備１００は、研磨工程が進行される工程チャンバ１１０と、工程チャンバ１１０の内側と外側にわたって設置されてモータ(図示せず)により所定方向に回転する研磨テーブル１２０と、研磨テーブル１２０に装着されてウェハ１０１を真空吸着する多数個の研磨チャック１３０と、ウェハ１０１の後面を研磨するとき発生した研削熱を冷やすため、真空吸着後のウェハ１０１上に純水を噴射する純水供給管１６０と、工程チャンバ１１０の内部に設置されて研磨チャック１３０に真空吸着されたウェハ１０１の後面を第１厚さで研磨する第１研削部１５０ａと、第１厚さで研磨されたウェハ１０１の後面を再研磨して所望する第２厚さで加工する第２研削部１５０ｂと、第１及び第２研削部１５０ａ、１５０ｂがウェハを研磨できるように研磨チャック１３０を囲んでいるダム１４０とで構成される。このとき、研磨テーブル１２０は円形であり、研磨テーブル１２０の中心点を基準として研磨テーブル１２０の１/２は常に工程チャンバ１１０の外側に位置して他の１/２は常に工程チャンバ１１０の内側に位置する。
【００２５】
ここで、研磨テーブル１２０には、図２に図示されるように、研磨チャック１３０を各各収容する研磨チャック収容溝１７１が研磨テーブル１２０の上部面と所定段差をもって形成され、研磨チャック収容溝１７１の底面には縁部に沿って研磨チャック１３０を固定するための多数個の結合溝１７７が形成される。また、研磨チャック収容溝１７１内の中央部分にはリング形状の吸排気グルーブ１７３が所定深さで形成され、吸排気グルーブ１７３には研磨テーブル１２０を貫通する吸排気孔１７４が形成される。
吸排気孔１７４には、図３に図示されるように、一端部が２個の管で分岐された吸排気管１７５が挿入され、吸排気管１７５から分岐された管の中でいずれかの一つは真空ポンプ１７９が連通される真空管１７６であり、他の一つは送風機１８０が連通された空気流出管１７８である。ここで、真空管１７６及び空気流出管１７８各各には開閉バルブ１７６’、１７８’が設置される。
【００２６】
前記研磨チャック１３０は、工程チャンバ１１０の外側に位置した研磨テーブル１１０にウェハ１０１をローディング及びアンローディングするため２個設置され、工程チャンバ１１０の内側に位置した研磨テーブル１２０に第１研磨工程と第２研磨工程を進行するため２個が設置される。
【００２７】
また、研磨チャック１３０は、所定厚さをもちウェハ１０１に対応する形状の本体１３１と、本体１３１の中央部分、即ち、吸排気グルーブ１７３と対応してウェハ１０１を真空吸着するか脱着するため、多数個の吸着孔１３５がリング形状で形成されたポーラス部１３３と、本体１３１の底面に結合溝１７７に対応して形成されて研磨チャック１３０を研磨チャック収容溝１７１に固定させる結合突起１３７からなる。ここで、研磨チャック１３０はウェハ１０１の前面に形成された半導体素子にスクラッチ(scratch)発生と第１及び第２研削部１５０ａ、１５０ｂの加圧力による半導体素子の押されることを防止するため、弾性係数が大きい軟質の物質で形成されている。好ましくは、弾性係数が大きい軟質の物質はポリ四フッ化エチレンまたはゴムである。
【００２８】
前記純水供給管１６０は、図２に図示されるように、 収縮と弛緩が容易なコルゲータ(corrugator)管で、ライン内に純水を供給する純水管(図示せず)に一端部が連通されて他端部は第１研削部１５０ａに対応するウェハ１０１に純水を供給する第１分岐管１６１と第２研削部１５０ｂに対応するウェハ１０１に純水を供給する第２分岐管１６５とで分岐される。好ましくは、研削熱を冷やすため噴射される純水は、ウェハ１０１に静電気が発生することを防止するため比抵抗が約１６ＭΩｃｍ以上である。
【００２９】
また、第１研削部１５０ａ及び第２研削部１５０ｂは、図１に図示されるように、外周が研磨チャック１３０の中心点に位置するように設置され、自転とともに研磨チャック１３０を中心として公転する。ここで、第１研削部１５０ａ及び第２研削部１５０ｂは、図２に図示されるように、下部面の外周に沿ってダイアモンドレジン１５３が一列で固定されてウェハ１０１の後面を研磨するグラインダ(grinder)１５１と、下部面にグラインダ１５１が結合されて上部面の中央にモータ(図示せず)の軸１５７が固定されてグラインダ１５１を回転させるホイール(wheel)１５５とで構成される。
【００３０】
ダム１４０は第１研削部１５０ａ及び第２研削部１５０ｂが研磨チャック１３０を公転するに妨害にならない範囲で研磨チャック１３０を所定高さで囲んでいる。また、純水供給管１６０と対向するダム１４０の内部にはシリコンダストが包含された純水をウェハ研磨設備１００の外部に排出させる純水排出孔１４５が研磨テーブル１２０を貫通して形成される。好ましくは、ダム１４０の高さは研磨チャック１３０に真空吸着されたウェハ１０１が沈むように研磨チャック１３０の高さより高い。
【００３１】
以下、このようなウェハ研磨設備が適用されるウェハ後面の研磨工程について説明する。
【００３２】
ウェハ後面工程を進行するため、まず、半導体素子の製造工程が完了されると、ウェハ１０１を工程チャンバ１１０の外側に位置した研磨チャック１３０にローディングさせ、半導体素子が形成されたウェハ１０１の前面が研磨チャック１３０の表面と接触するようにウェハ１０１をローディングさせる。
【００３３】
このように研磨チャック１３０にウェハ１０１がローディングされると、真空管１７６に設置された開閉バルブ１７６’を開放して吸排気孔１７４と吸排気グルーブ１７３を真空状態で形成する。吸排気グルーブ１７３が真空状態になると、吸排気グルーブ１７３と対応して設置されたポーラス部１３３の吸着孔１３５がウェハ１０１を研磨チャック１３０に真空吸着させる。
【００３４】
次に、ウェハ１０１が研磨チャック１３０に真空吸着されると、研磨テーブル１２０を時計方向に約９０°程度回転させてウェハ１０１が真空吸着された研磨チャック１３０を工程チャンバ１１０内部に設置された第１研削部１５０ａに移送させる。
【００３５】
次に、第１分岐管１６１に比抵抗が約１６ＭΩｃｍ以上である純水を流入させて研磨チャック１３０に真空吸着されたウェハ１０１が沈むようにダム１４０に純水を噴射させる。これはウェハ１０１後面の研磨工程から発生した研削熱を冷やしてシリコンダストがウェハ１０１前面に形成された半導体素子に流入されることを防止するためである。
【００３６】
以後、第１研削部１５０ａのモータを駆動させてグラインダ１５１と結合されたホイール１５５を約３００rpm程度で回転させた後第１研削部１５０ａをウェハ１０１が置かれている研磨チャック側に下降させる。このとき、グラインダ１５１のダイヤモンドレジン１５３はウェハ１０１の後面と接触し、シリコンより硬度が高いダイヤモンドは第１研削部１５０ａの加圧力とグラインダ１５１の回転力により厚さが約７２０μｍであるウェハ１０１の後面を約４２０μｍ程度になるまで継続的に研磨する。
【００３７】
このようなダイヤモンドレジン１５３がウェハ１０１の後面を研磨すると、シリコンダストが発生し、発生したシリコンダストはダム１４０に充填された純水に包含されて純水が流れる方向に移動する。ここで、純水は第１分岐管１６１が設置された領域から純水排出孔１４５が形成されている方向に流れて純水排出孔１４５に排水されることにより半導体素子が形成されたウェハ１０１の前面にシリコンダストが流入されることを防止する。
【００３８】
次に、第１厚さで研磨が完了されると、研磨テーブル１２０を時計方向に約９０°程度回転させて第１厚さで研磨されたウェハ１０１を第２研削部１５０ｂに移送させ、第２分岐管１６５に純水を流入させて研磨チャック１３０に真空吸着されたウェハ１０１が沈むまでダム１４０に純水を供給する。以後、第２研削部１５０ｂのモータを駆動させてグラインダ１５１と結合されたホイール１５５を約２０００rpm程度で回転させて第２研削部１５０ｂをウェハが置かれている研磨チャック１３０側に下降させる。このように第２研削部１５０ｂが下降するとグラインダ１５１のダイヤモンドレジン１５３はウェハ１０１の後面と接触してウェハ１０１の厚さが約３８０μｍ程度になるまで後面を研磨する。
【００３９】
以後、図３に図示されるように、研磨テーブル１２０を約９０°程度回転させて第２研磨が完了されたウェハ１０１を工程チャンバ１１０の外部に搬出させた後、真空管１７６に設置された開閉バルブ１７６’を閉鎖させて空気流出管１７８に形成されたバルブ１７８’を開放して吸排気管１７５側に空気を流出させる。このように空気が吸排気管１７５に流出されると研磨チャック１３０に吸着されたウェハ１０１がポーラス部１３３から流出される空気により研磨チャック１３０から脱着される。以後、ウェハ１０１後面の研磨工程が完了されたウェハ１０１をアンローディングさせる。
【００４０】
このとき、ウェハ後面研磨工程を一定時間進行する場合研磨チャック１３０の平坦度が低下されるから研磨チャック１３０を交替して平坦度を向上させる。これは研磨チャック１３０が軟質であるため、研磨チャック１３０の表面を第１研削部１５０ａ及び第２研削部１５０ｂで研磨して平坦度を向上させることができないためである。
【００４１】
次に、本発明による他の実施例について図４〜図６を参照して説明する。図４は本発明の第２実施例によるウェハ研磨設備の構造を概略的に示す概念図であり、図５は図４のC部分を詳細に示す斜視図であり、図６は図５をＤ−Ｄ’線に沿って切断した縦断面図である。
【００４２】
図４に図示されるように、本発明の第２実施例によるウェハ研磨設備２００は、研磨工程が進行される工程チャンバ１１０と、工程チャンバ１１０の内側と外側にわたって設置されてモータ(図示せず)により所定方向に回転する研磨テーブル１２０と、研磨テーブル１２０に装着されてウェハ１０１を真空吸着する多数個の研磨チャック１３０と、ウェハ１０１の後面を研磨するとき発生した研削熱を冷やすため、真空吸着されたウェハ１０１上に純水を噴射する純水供給管２３０と、工程チャンバ１１０の内部に設置されて研磨チャック１３０に真空吸着されたウェハ１０１の後面を第１厚さで研磨する第１研削部１５０ａと、第１厚さで研磨されたウェハ１０１の後面を再研磨して所望する第２厚さで加工する第２研削部１５０ｂとで構成される。
【００４３】
ここで、研磨テーブル１２０及び研磨チャック１３０の構造以外は第１実施例で説明したウェハ研磨設備１００とその構造が同一であるため研磨テーブル１２０及び研磨チャック１３０の構造についてだけ説明する。また、第１実施例で説明したウェハ研磨設備１００と同一な部材については同一符号を附与する。
【００４４】
前記研磨チャック１３０は、図５及び図６に図示されるように、所定厚さをもちウェハ１０１に対応する形状の本体１３１と、本体１３１の中央部分でウェハ１０１を研磨チャック１３０に真空吸着させるか脱着させるため、多数個の吸着孔１３５がリング形状で形成されたポーラス部１３３と、本体１３１の縁部に沿って形成されてウェハ１０１前面にシリコンダストが流入されることを防止するため、流体を吐出させるリング形状の吐出グルーブ２１０と、吐出グルーブ２１０の基底面に本体１３１を貫通して形成された吐出孔２１３と、 体本１３１の底面に研磨チャック１３０を研磨テーブル１２０に固定するため形成された結合突起１３７とからなる。
【００４５】
また、研磨チャック１３０はウェハ１０１の前面に形成された半導体素子にスクラッチの発生と第１及び第２研削部１５０ａ、１５０ｂの加圧力により半導体素子が押されることを防止するため、弾性係数が大きい軟質の物質で形成される。好ましくは、弾性係数が大きい軟質の物質はポリ四フッ化エチレンまたはゴムであり、吐出グルーブ２１０の内側直径はウェハの直径と同一であるかそれより僅かに大きく形成される。
【００４６】
前記研磨テーブル１２０には図５に図示されるように、研磨チャック１３０を各各収容する研磨チャック収容溝１７１が研磨テーブル１２０の上部面と所定段差をもって形成され、研磨チャック収容溝１７１の底面には結合突起１３７に対応して結合溝１７７が形成されている。
【００４７】
また、研磨チャック収容溝１７１内にはポーラス部１３３に対応して吸排気グルーブ１７３が所定深さで形成され、吸排気グルーブ１７３には研磨テーブル１２０を貫通する吸排気孔１７４が形成される。吸排気孔には図６に図示されるように、一端部が２個の管で分岐された吸排気管１７５が挿入される。吸排気管１７５から分岐された管の中で一つは真空ポンプ１７９が連通される真空管１７６であり、他の一つは送風機１８０が連通された空気流出管１７８である。ここで、真空管１７６及び空気流出管１７８各各には開閉バルブ１７６’、１７８’が設置される。
【００４８】
また、研磨チャック収容溝１７１内には吐出孔２１３と対応して流体供給管２２０が研磨テーブル１２０を貫通して形成され、研磨チャック収容溝１７１の基底面には流体供給管２２０と吐出孔２１３を連結するため、連結管２２１が突出される。ここで、吐出孔２１３が連通されなかった流体供給管２２０の他端はライン内に純水を供給する純水管２２３または送風機１８０と連通される。未説明符号２２５は流体供給管２２０を開放／閉鎖する開閉バルブである。好ましくは、流体供給管２２０に供給される流体は空気または純水である。
【００４９】
このようなウェハ研磨設備が適用されたウェハ後面の研磨過程について説明すると次のようである。
【００５０】
ウェハ後面研磨工程を進行するため、まず、半導体素子が形成されたウェハ１０１を工程チャンバ１１０の外部に露出された研磨テーブル１２０に設置された研磨チャック１３０にローディングさせる。このとき、半導体素子が形成されたウェハ１０１の前面が研磨チャック１３０の表面と接触するようにして、図６に図示されるように、ウェハ１０１の外周面の所定領域が吐出グルーブ２１０と重なるようにローディングさせる。
【００５１】
このように研磨チャック１３０にウェハ１０１がローディングされると真空管１７６に設置された開閉バルブ１７６’を開放して吸排気管１７５を真空状態に形成する。吸排気管１７５が真空状態になると吸排気グルーブ１７３と対応する領域に位置したポーラス部１３３の吸着孔１３５がウェハ１０１を研磨チャック１３０に真空吸着させる。
【００５２】
次に、ウェハ１０１が研磨チャック１３０に真空吸着されると、研磨テーブル１２０を時計方向に約９０°程度回転させて研磨チャック１３０を工程チャンバ１１０の内部に設置された第１研削部１５０ａに移送させる。
【００５３】
次に、研磨工程から発生する研削熱を冷やすために比抵抗が約１６ＭΩｃｍ以上である純水を純水供給管２３０からウェハ１０１の後面に噴射させ、研磨工程中発生したシリコンダストが純水供給管２３０でウェハ１０１後面に噴射された純水とともにウェハ１０１の前面に流入されることを防止するため流体供給管２２０を開閉する開閉バルブ２２５を開放する。このように、開閉バルブ２２５が開放されると流体、例えば、純水は流体供給管２２０に沿って吐出グルーブ２１０側に流入されて研削熱を冷やすため噴射された純水と反対方向に研磨チャック１３０の外部に吐出される。このとき、純水を流入させる水圧は研磨チャック１３０に真空吸着されたウェハ１０１が純水の水圧により研磨チャック１３０から離脱しない程度である。
【００５４】
以後、第１研削部１５０ａのモータを駆動させてグラインダ１５１と結合されたホイール１５５を約３００rpm程度で回転させた後第１研削部１５０ａをウェハ１０１が置かれている研磨チャック１３０側に下降させる。このとき、グラインダ１５１のダイヤモンドレジン１５３はウェハ１０１の後面と接触し、シリコンより硬度が高いダイヤモンドは第１研削部１５０ａの加圧力とグラインダ１５１の回転力により厚さが約７２０μｍであるウェハ１０１の後面を約４２０μｍ程度になるまで継続的に研磨する。このとき、グラインダ１５１が約３００rpm程度で低速回転するからウェハ１０１の後面は粗く研磨される。
【００５５】
このように、ダイヤモンドレジン１５３がウェハ１０１の後面を研磨するとシリコンダストが発生し、発生したシリコンダストは研削熱を冷やすため、噴射される純水に包含されてウェハ１０１の外周面に沿って流れる。ここで、ウェハ１０１の外周面に沿って流れたシリコンダストが包含された純水は吐出グルーブ２１０から吐出されてウェハ１０１の前面と側面との間で保護膜役割をし、純水供給管２３０から噴射された純水と反対方向に流れる純水により研磨テーブル１２０側に流れる。これにより、半導体素子が形成されたウェハ１０１の前面にシリコンダストが包含された純水が流入されない。一方、流体供給管２２０に空気が流入される場合シリコンダストが包含された純水は、吐出グルーブ２２０から研磨チャック１３０の上方に排出される空気によりウェハ１０１の上部側に押されるためシリコンダストが包含された純水がウェハ１０１の前面に流入されることを防止する。
【００５６】
次に、研磨チャックに真空吸着されたウェハ１０１が第１厚さで研磨されると、研磨テーブル１２０を時計方向に約９０°程度回転させて第１厚さで研磨されたウェハ１０１を第２研削部１５０ｂに移送させる。以後、第２研削部１５０ｂのモータを駆動させてグラインダ１５１と結合されたホイール１５５を約２０００rpm程度で回転させて第２研削部１５０ｂをウェハ１０１が置かれている研磨チャック１３０側に下降させる。このように、第２研削部１５０ｂが下降されるとグラインダ１５１のダイヤモンドレジン１５３はウェハ１０１の後面と接触してウェハ１０１の厚さが約３８０rpm程度になるまでウェハ１０１の後面を研磨する。このとき、グラインダ１５１が２０００rpm程度で高速回転するからウェハ１０１の後面は滑らかに研磨される。
【００５７】
次に、研磨テーブル１２０を約９０°程度回転させて第２研磨が完了されたウェハ１０１を工程チャンバ１１０の外部に搬出させた後、真空管１７６に設置された開閉バルブ１７６’を閉鎖させて空気流出管１７８に形成された開閉バルブ１７８’を開放して吸排気管１７５に空気を流出させる。このように空気が吸排気管１７５に流出されると、研磨チャック１３０に吸着されたウェハ１０１がポーラス部１３３から流出される空気により研磨チャック１３０から浮上する。以後、ウェハ研磨設備２００でウェハ１０１の後面研磨工程が完了されたウェハ１０１をアンローディングさせる。
【００５８】
第１及び第２実施例より説明したように、半導体素子が形成されたウェハの前面に紫外線テープを付着せずウェハの後面を研磨すると、研磨チャックが弾性係数が大きい軟質の物質で形成されて研削部がウェハを研磨するため加圧力を吸収するから、半導体素子が研削部の圧力により損傷されない。また、研磨チャックは滑らかであるため半導体素子にスクラッチが発生しない。
【００５９】
以上、本発明による好ましい実施形態について詳細に記述したが、本発明が属する技術分野において通常の知識をもつ者であれば、添附された請求範囲に定義された本発明の精神及び範囲を離脱しなく本発明を多様に変形または変更して実施できる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、半導体素子が形成されたウェハ前面に紫外線テープを付着せずウェハ後面の研磨工程を進行することにより、原資材費用が低減でき、工程が単純化され、静電気の発生による半導体素子の破損を防止する効果がある。
【００６１】
また、研磨チャックに流体を吐出させる吐出グルーブを形成して研磨チャックを弾性係数が大きい軟質の物質で製作することにより、半導体素子が形成されたウェハの前面へのシリコンダストが包含された純水の流入が防止でき、研削部の加圧力による半導体素子の損傷を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるウェハ研磨設備の構造を概略的に示す概念図である。
【図２】図１のＡ部分を詳細に示す分解斜視図である。
【図３】図２を結合した後、Ｂ−Ｂ’線に沿って切断した縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施例によるウェハ研磨設備の構造を概略的に示す概念図である。
【図５】図４のＣ部分を詳細に示す斜視図である。
【図６】図５をＤ−Ｄ’に沿って切断した縦断面図である。
【符号の説明】
１００、２００    ウェハ研磨設備
１０１   ウェハ
１１０   工程チャンバ
１２０   研磨テーブル
１３０   研磨チャック
１３１   本体
１３３   ポーラス部
１３５   吸着孔
１３７   結合突起
１４０   ダム
１４５   純水排出孔
１５０ａ 第１研削部
１５０ｂ 第２研削部
１５１   グラインダ
１５３   ダイヤモンドレジン
１５５   ホイール
１５７   軸
１６０   純水供給管
１６１   第１分岐管
１６５   第２分岐管
１７１   研磨チャック収容溝
１７３   吸排気グルーブ
１７４   吸排気孔
１７５   吸排気管
１７６   真空管
１７６’、１７８’ 開閉バルブ
１７７   結合溝
１７８   空気流出管
１７９   真空ポンプ
１８０   送風機
２１０   吐出グルーブ
２１３   吐出孔
２２０   流体供給管
２２１   連結管
２２５   開閉バルブ
２３０   純水供給管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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