KR100761820B1 - 슬러리 블록을 이용한 연마판의 제조방법과 그에 의해제작된 연마판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러리 블록을 이용한 연마판의 제조방법과 그에 의해 제작된 연마판에 관한 것으로, 슬러리 분말을 압축 및 소성하여 원기둥 형태의 연마블록을 제작한 후, 이를 베드 상에 등간격의 형태로 배열하고 나머지 부분을 에폭시 수지로 충진한 다음 상면을 평활하게 가공함으로써 각종 유리제품 및 웨이퍼의 표면을 정밀하고 신속하게 가공할 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 크게 세 공정을 통해 제작되는바, 슬러리 분말을 1000㎏/㎠의 압력으로 5분간 원기둥 형태로 가압한 후, 이를 1200℃의 온도로 10시간 동안 소성가공하여 슬러리 연마블록(10)을 제작하는 연마블록 성형공정(S1)과, 상기 제작된 연마블록(10)을 베드(20) 상에 등간격의 동심원 형태로 순차 배열하고 그 나머지 부분에는 에폭시 수지(30)로 충진하는 배열 및 충진공정(S2)과, 상기 충진된 에폭시 수지(30)를 건조시키고, 건조된 에폭시 수지(30)의 상면과 연마블록(10)의 상면이 일체로 평활하도록 가공하는 건조 및 표면 평활공정(S3)으로 구성되어, 전체적으로 원판형태의 연마판(40)이 제작되는 대략적인 구성을 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 슬러리 분말을 1000㎏/㎠의 압력으로 5분간 원기둥 형태로 가압한 후, 이를 1200℃의 온도로 10시간 동안 소성가공하여 슬러리 연마블록을 제작한 후, 이를 원판형태의 베드 상에 등간격의 형태로 배열하고 나머 지 부분을 에폭시 수지로 충진하여 경화시킨 후 상면을 평활하게 가공함으로써 각종 유리제품 및 웨이퍼의 표면을 신속하고 정밀하게 가공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고체형태의 슬러리 블록 상에서 가공대상물을 가압 회전시킴으로써 연마속도가 향상되어 제품의 생산능력이 증대되고, 고가의 슬러리 분말의 소모량이 현저하게 감소되어 원가를 절감시킬 수 있으며, 그로 인해 폐기물의 발생량을 줄일 수 있는 또 다른 효과가 있다.

슬러리 분말, 세리아, 연마, CMP, 웨이퍼, 유리, 연마블록

Description

슬러리 블록을 이용한 연마판의 제조방법과 그에 의해 제작된 연마판 { The manufacturing method of the polishing plate use slurry block and that polishing plate }

도 1은 종래 CMP 연마방식을 도시한 단면도

도 2는 본 발명의 공정 순서도

도 3은 본 발명의 각 공정별 단면도

도 4는 본 발명의 사시도

도 5는 본 발명의 평면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10: 연마블록 20: 베드

30: 에폭시 수지 40: 연마판

S1: 연마블록 성형공정 S2: 배열 및 충진공정

S3: 건조 및 표면 평활공정

본 발명은 연마판의 제조방법과 그에 의해 제작된 연마판에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 슬러리 분말을 압축 및 소성하여 원기둥 형태의 연마블록을 제작한 후, 이를 베드 상에 동심원의 형태로 배열하고 나머지 부분을 에폭시 수지로 충진한 다음 상면을 평활하게 가공함으로써 각종 유리제품 및 웨이퍼의 표면을 정밀하게 가공할 수 있도록 한 슬러리 블록을 이용한 연마판의 제조방법과 그에 의해 제작된 연마판에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 집적회로를 형성하기 위한 웨이퍼의 표면상의 비평탄 요철부를 평탄화하는 방법으로는, 주로 화학 기계 평탄화(chemical mechanical planarization, 이하 CMP라 함)가 이용된다.

CMP 방법은 그 안에 마모 입자가 슬러리 형태로 분산되어 있는 공정액을 이용하여, 그 공정액에 의한 화학적 작용과 마모 입자에 의한 기계적 작용의 조합에 의해 연마를 수행하는 방법을 포함한다.

그 대표적인 예가 도 1에 도시된 것과 같은 형태로 가공대상물의 평탄화를 실행하는 것으로, 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 가공대상물(3)을 지지하는 지지대(4)를 구비하고 있다.

연마 정반(2)과 지지대(4)는 각각 지지된 연마 패드(1)와 가공대상물(3)이 대향하도록 배치되며, 회전축(6, 7)을 중심으로 하여 회전 가능하게 구성되어 있다. 가공대상물(3)은 지지대(4)에 점착되며, 연마 시에는 가공대상물(3)을 연마 패드(1)에 가압 부착시키기 위한 가압 기구가 구비되어 있다. 연마제의 공급 기구(5)는 알칼리 용액에 실리카 입자 등의 연마제 입자가 분산되어 있는 연마액을 연마 정반(2) 상의 연마 패드(1) 상에 공급하는 것이다.

상기와 같이 구성된 통상의 CMP 방법은, 연마 시 필요로 하는 연마제가 과도하게 소요되어 가공비용이 증대되는 문제점을 내포하고 있었으며, 사용 후 버려지는 연마제를 재활용하여 사용할 경우에는 연마제에 포함된 가공대상물의 분말이 혼재하게 되어 가공능력이 저하되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, CMP방법에 의한 연마 단계에서, 가장 중요한 것은 얼마나 빨리 연마하느냐 인데, 상기와 같은 종래의 연마방법은 유동성이 있는 연마액 상에서 연마됨으로 인해 가공대상물이 고속으로 회전하지 못하여 연마속도가 떨어져 생산성이 저하되는 문제점을 내포하고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 슬러리 분말을 1000㎏/㎠의 압력으로 5분간 원기둥 형태로 가압한 후, 이를 1200℃의 온도로 10시간 동안 소성가공하여 슬러리 연마블록을 제작한 후, 이를 원판형태의 베드 상에 등간격의 형태로 배열하고 나머지 부분을 에폭시 수지로 충진하여 경화시킨 후 상면을 평활하게 가공함으로써 각종 유리제품 및 웨이퍼의 표면을 신속하고 정밀하게 가공할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

또한, 고체형태의 슬러리 블록 상에서 가공대상물을 가압 회전시킴으로써 연마속도가 향상되어 제품의 생산능력이 증대되고, 고가의 슬러리 분말의 소모량이 현저하게 감소되어 원가를 절감시킬 수 있으며, 그로 인해 폐기물의 발생량을 줄일 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 슬러리 블록을 이용한 연마판의 제조방법과 그에 의해 제작된 연마판에 관한 것으로, 슬러리 분말을 압축 및 소성하여 원기둥 형태의 연마블록을 제작한 후, 이를 베드 상에 등간격의 형태로 배열하고 나머지 부분을 에폭시 수지로 충진한 다음 상면을 평활하게 가공함으로써 각종 유리제품 및 웨이퍼의 표면을 정밀하고 신속하게 가공할 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 크게 세 공정을 통해 제작되는바, 슬러리 분말을 1000㎏/㎠의 압력으로 5분간 원기둥 형태로 가압한 후, 이를 1200℃의 온도로 10시간 동안 소성가공하여 슬러리 연마블록(10)을 제작하는 연마블록 성형공정(S1)과, 상기 제작된 연마블록(10)을 베드(20) 상에 등간격의 동심원 형태로 순차 배열하고 그 나머지 부분에는 에폭시 수지(30)로 충진하는 배열 및 충진공정(S2)과, 상기 충진된 에폭시 수지(30)를 건조시키고, 건조된 에폭시 수지(30)의 상면과 연마블록(10)의 상면이 일체로 평활하도록 가공하는 건조 및 표면 평활공정(S3)으로 구성되어, 전체적으로 원판형태의 연마판(40)이 제작되는 대략적인 구성을 갖는다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 공정 순서도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 각 공정별 단면도를 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 원판 형태의 베드(20) 상에 슬러리 분말로 압축 소성된 연마블록(10)을 순차 배열하고 그 나머지 공간에 에폭시 수지(30)를 충진 건조시킨 후 표면을 평활하게 가공함으로써 전체적인 형태가 원판형태의 연마판(1)을 얻을 수 있는 구성을 갖는다.

우선, 제 1공정은, 슬러리 분말을 고압으로 압축한 후 이를 고온으로 소성하는 연마블록 성형공정(S1)을 완료한다.

상기 사용되는 슬러리 분말은 통상의 화학 기계 평탄화 (chemical mechanical planarization, CMP)에 사용되는 슬러리 분말이면 어떠한 것을 사용하여도 무방하나, 기타의 슬러리 분말(SiO₂ 또는 Al₂O₃)보다 연마 선택비가 높은 세리아(CeO₂) 분말을 사용함으로써 보다 효과적인 화학 기계 평탄화를 이룰 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 성형공정(S1)의 실시 예를 살펴보면, 100% 세리아 분말을 1000㎏/㎠의 압력으로 5분간 가압한 다음, 이를 1200℃의 온도에서 10시간 동안 소성가공하여 원기둥의 형태의 세리아 연마블록(10)의 성형을 완료하는 구성을 갖는다.

그런 다음 행해지는 제 2공정은, 상기 제작된 연마블록(10)을 원판형태의 베드(20) 상에 배열한 다음 그 외 부분에 에폭시 수지(30)로 충진하는 배열 및 충진공정(S2)을 완료한다.

상기 연마블록(10)의 배열은 베드(20) 상에 등간격의 동심원 형태로 배열함으로써 가공대상물이 어떠한 위치에서도 동일한 공정 계수로 균일하게 가공될 수 있어서 가공대상물 표면의 평탄도가 높은 고품질의 결과물을 얻을 수 있는 구성을 갖는다.

그 후 행해지는 제 3공정은, 상기와 같이 충진이 완료된 에폭시 수지(30)를 충분히 건조시킨 후, 상면을 평활하게 절삭 연마하는 건조 및 표면 평활공정(S3)을 완료한다.

상기 배열 및 충진공정(S2)에서 얻어지는 연마판은 그 상면이 균일하지 않아 그 상면을 정밀하게 절삭 · 연마하여 상면이 완전하게 평활하도록 하는바, 배열된 연마블록(10)과 충진된 에폭시 수지(30)가 동일한 높이가 되도록 함으로써 연마 시 가공대상물의 연마능력이 향상되도록 구성된다.

상기와 같은 공정을 통해 제작된 본 발명은 도 4 및 도 5에 잘 도시된바, 원판 형태의 베드(20) 상에 원기둥 형태의 연마블록(10)이 등간격으로 배열되어 있으며, 연마블록(10)과 인접한 연마블록(10) 사이에는 에폭시 수지(30)가 충진되어 있어서 전체적으로 볼 때 직경이 넓고 높이가 낮은 원판 형태의 연마판(40)의 구성을 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 사용상태를 살펴보면, 연마판(40) 상에 가공대상물인 웨이퍼, LCD 패널, PDP패널, 휴대폰용 액정유리, 일반유리 및 차량유리 등을 재치하고, 가공대상물에 압력을 가하며 회전하는 CMP 헤드를 이용하여 가공대상물의 표면을 정밀하게 가공할 수 있도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 슬러리 분말을 1000㎏/㎠의 압력으로 5분간 원기둥 형태로 가압한 후, 이를 1200℃의 온도로 10시간 동안 소성가공하여 슬러리 연마블록을 제작한 후, 이를 원판형태의 베드 상에 등간격의 형태로 배열하고 나머지 부분을 에폭시 수지로 충진하여 경화시킨 후 상면을 평활하게 가공함으로써 각종 유리제품 및 웨이퍼의 표면을 신속하고 정밀하게 가공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고체형태의 슬러리 블록 상에서 가공대상물을 가압 회전시킴으로써 연마속도가 향상되어 제품의 생산능력이 증대되고, 고가의 슬러리 분말의 소모량이 현저하게 감소되어 원가를 절감시킬 수 있으며, 그로 인해 폐기물의 발생량을 줄일 수 있는 또 다른 효과가 있다.

Claims (3)

1. 슬러리 분말을 1000㎏/㎠의 압력으로 5분간 원기둥 형태로 가압한 후, 이를 1200℃의 온도로 10시간 동안 소성가공하여 슬러리 연마블록(10)을 제작하는 연마블록 성형공정(S1)과,

   상기 제작된 연마블록(10)을 베드(20) 상에 등간격의 동심원 형태로 순차 배열하고 그 나머지 부분에는 에폭시 수지(30)로 충진하는 배열 및 충진공정(S2)과,

   상기 충진된 에폭시 수지(30)를 건조시키고, 건조된 에폭시 수지(30)의 상면과 연마블록(10)의 상면이 일체로 평활하도록 가공하는 건조 및 표면 평활공정(S3)으로 구성됨을 특징으로 하는 슬러리 블록을 이용한 연마판의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   슬러리 분말은 세리아(CeO₂) 분말을 사용함을 특징으로 하는 슬러리 블록을 이용한 연마판의 제조방법.
3. 삭제

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