KR101021783B1

KR101021783B1 - 연마패드 제조장치 및 이를 이용한 연마패드 제조방법

Info

Publication number: KR101021783B1
Application number: KR1020090015748A
Authority: KR
Inventors: 문덕주; 전윤진; 배장호
Original assignee: 엠.씨.케이 (주)
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2011-03-17
Also published as: KR20100096718A

Abstract

본 발명은 연마패드 제조장치에 관한 것으로, 프레임(20); 프레임(20)에 회전 가능하게 설치되는 회전원통(30); 회전원통(30)의 내주면에 원통형으로 설치되며, 일정 패턴의 그루브(42)가 형성되어 있는 몰드시트(40); 회전원통(30)의 내부에 배치되어, 몰드시트(40)의 표면에 연마수지를 코팅하는 나이프코팅기(50); 프레임(20)에 설치되어, 회전원통(30)을 회전시키는 회전유닛(60); 프레임(20)에 설치되어, 회전유닛(60)의 동작을 제어하는 제어기(70)를 포함하여 구성된다. 이에 따라, 연마패드 제조장치의 기능성 및 사용성을 향상시킬 수 있다.

프레임, 회전원통, 몰드시트, 나이프코팅기, 회전유닛, 제어기

Description

연마패드 제조장치 및 이를 이용한 연마패드 제조방법 {POLISHING PAD MANUFACTURING DEVICE AND MANUFACTURING PROCESS USING IT}

본 발명은 연마패드 제조장치 및 이를 이용한 연마패드 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 표면 평탄화 작업에 사용되는 연마패드를 간편하고 효율적으로 제조할 수 있는 연마패드 제조장치 및 이를 이용한 연마패드 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼(Wafer)와 같은 반도체 소자는 표면의 평탄화 작업이 필수적으로 요구되며, 그 평탄화 작업에는 화학적·기계적 연마(CMP) 공정이 주로 사용된다.

특히 화학적·기계적 연마(CMP) 공정에 사용되는 연마패드는 연마대상물과의 표면마찰을 통해 연마를 유도하며, 표면에는 일정 패턴의 그루브(Groove)가 형성되어 있다.

종래의 연마패드는 블록(Block)을 발포하여 케이크(Cake)를 형성한 다음 밴 드나이프(Band knife)를 이용하여 케이크를 필요한 두께(0.5∼3.0㎜)로 슬라이싱(Slicing)한 후, 슬라이싱된 케이크를 일정의 크기로 자르고 양면테이프를 부착시킨 상태에서 양면테이프가 부착된 케이크의 표면에 그루브(Groove)를 형성하게 된다.

그러나 상기와 같이 제조되는 연마패드는 그 제조방법이 상대적으로 어렵고 복잡함은 물론이고 그에 따른 제조장치가 개별적으로 소요되어 작업성 및 경제성이 저하된다.

그리고 블록의 발포시 보이드(Void)라고 하는 불균일한 기포가 다수 발생되며, 케이크의 슬라이싱 작업시 두께 불균형 및/또는 좌우 편차가 빈번히 발생되는 문제점이 있다.

또한, 케이크의 표면에 그루브를 형성하는 데 상당한 시간이 소요됨은 물론이고 케이크의 그루브 상에 다수의 셀(Cell)이 형성되어 슬러리(Slurry)에 포함되어 있는 연마지립이 축적됨으로써 슬러리의 농도관리에 세심한 주의가 요구되는 단점이 있다.

이는 결국, 연마패드의 생산성은 물론이고 품질신뢰도를 저하시키는 결과를 초래한다.

본 발명은 연마패드를 간편하고 효율적으로 제조할 수 있을 뿐 아니라 그 품질신뢰도를 확보할 수 있는 연마패드 제조장치 및 이를 이용한 연마패드 제조방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 연마패드 제조장치는, 프레임; 상기 프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전원통; 상기 회전원통의 내주면에 원통형으로 설치되며, 일정 패턴의 그루브가 형성되어 있는 몰드시트; 상기 회전원통의 내부에 배치되어, 상기 몰드시트의 표면에 연마수지를 코팅하는 수지공급부를 갖는 나이프코팅기; 상기 프레임에 설치되어, 상기 회전원통을 회전시키는 회전유닛; 상기 프레임에 설치되어, 상기 회전유닛의 동작을 제어하는 제어기를 포함하여 구성되는 데 그 기술적 특징이 있다.

상기 수지공급부는 상기 몰드시트와 이격되게 상기 회전원통의 길이방향으로 위치하며,
상기 나이프코팅기는 상기 프레임에 설치되어, 상기 수지공급부의 양단을 지지하는 한 쌍의 지지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 회전유닛은, 모터부; 상기 모터부에 의해 회전되는 풀리부; 상기 풀리부 및 상기 회전원통의 외주면에 결합되는 벨트부로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 연마패드 제조장치를 이용한 연마패드 제조방법은, 회전원통의 내주면에 몰드시트를 원통형으로 설치하는 단계; 나이프코팅기를 통해 상기 몰드시트의 표면에 상기 연마수지를 공급하는 단계; 회전유닛에 의한 상기 회전원통의 회전을 통해 상기 몰드시트의 표면을 연마수지로 코팅하여 연마패드를 형성하는 단계; 상기 몰드시트를 상기 회전원통으로부터 분리하는 단계; 상기 연마패드에 양면테이프를 부착하는 단계; 상기 양면테이프가 부착된 상기 연마패드를 상기 몰드시트로부터 분리하는 단계를 포함하여 구성되는 데 그 기술적 특징이 있다.

상기 회전원통의 회전력을 조절하여 상기 연마수지의 기포를 탈포시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연마패드를 간편하고 효율적으로 제조할 수 있게 됨으로써 연마패드의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 그에 따른 경제적 비용을 절감할 수 있다.

그리고 연마패드 제조장치의 구조적 특징으로 인해 그루브 부위에 피막이 형성되어 슬러리의 흐름이 원활한 연마패드를 제조할 수 있다.

또한, 회전원통의 회전력에 의한 원심력을 통해 밀도가 높은 연마패드를 간편하게 제조할 수 있을 뿐 아니라 연마패드의 생산시 발생되는 기포를 효율적으로 제거할 수 있으며, 회전원통의 회전력을 적절히 조절하여 다양한 밀도의 연마패드를 생산할 수 있다.

그로 인해, 연마패드 제조장치의 기능성 및 사용성을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연마패드 제조장치는 프레임(20); 프레임(20)에 설치되는 회전원통(30); 회전원통(30)의 내주면에 설치되는 몰드시트(40); 회전원통(30)의 내부에 배치되는 나이프코팅기(50); 프레임(20)에 설치되는 회전유닛(60); 프레임(20)에 설치되는 제어기(70)를 포함하여 구성된다.

프레임(20)은 테이블 형상의 테이블부(22); 테이블부(22)의 상면에 설치되어, 회전원통(30)을 견고하고 안정적으로 지지하는 회전원통지지부(24)로 이루어진다.

테이블부(22) 및 회전원통지지부(24)의 재질은 내구성 등이 우수한 금속 재질로 이루어진다.

테이블부(22)의 상부에는 회전원통지지부(24)와 인접하여 회전유닛(60) 및 제어기(70)가 설치되며, 회전원통지지부(24)는 테이블부(22)의 상면에 착탈 가능하게 결합된다.

이와 같은 프레임(20) 구조를 통해 연마패드 제조장치의 외형을 컴팩트하게 구현할 수 있다.

회전원통(30)은 양측이 개방되어 있는 형태를 가지며, 프레임(20)의 회전원통지지부(24)에 회전 가능하게 설치된다.

회전원통(30)의 재질, 길이 및 직경 등을 필요에 따라 적절하게 변경 가능함은 물론이다.

몰드시트(40)는 연마패드(10)를 제조하기 위한 틀의 역할을 하며, 그 재질은 수지 특히 실리콘 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

몰드시트(40)는 회전원통(30)의 내주면을 완전히 커버할 수 있도록 원통형으로 밀착 설치되며, 이러한 몰드시트(40)는 통상적으로 10회 이상 재사용이 가능하다.

몰드시트(40)의 표면에는 연마패드(10)의 연마층을 형성할 수 있도록 일정 패턴의 그루브(Groove)(42)가 형성되어 있으며, 그루브(42)의 패턴은 적절하게 변경할 수 있다.

나이프코팅기(50)는 몰드시트(40)의 표면 전체에 일정의 두께로 연마수지를 코팅하여 몰드시트(40)와 대응되는 형상의 연마패드(10)를 형성하기 위한 것으로, 몰드시트(40)의 표면에 코팅된 일정 두께의 연마수지를 몰드시트(40)로부터 완전히 분리하게 되면 연마패드(10)가 된다. 이 때, 연마수지는 연마지립이 함유된 수지를 말한다.

나이프코팅기(50)는 몰드시트(40)와 이격되게 회전원통(30)의 내부에 길이방향으로 위치하여, 몰드시트(40)의 표면에 연마수지를 코팅하는 바형의 수지공급 부(52); 프레임(20)에 설치되어, 수지공급부(52)의 양단을 지지하는 한 쌍의 지지부(54a,54b)로 이루어진다.

한편, 나이프코팅기(50)로는 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.

회전유닛(60)은 회전원통(30)을 간편하고 효율적으로 회전시키는 역할을 수행한다.

회전유닛(60)은 프레임(20)의 테이블부(22)에 안착되는 모터부(62); 모터부(62)와 연결되어, 모터부(62)의 구동에 의해 회전되는 풀리부(64); 풀리부(64) 및 회전원통(30)의 외주면에 결합되는 루프형의 벨트부(66)로 이루어진다. 이와 같은 구성에 의해, 모터부(62)가 구동됨에 따라 풀리부(64)가 회전되고, 풀리부(64)의 회전과 연동하여 벨트부(66)가 회전됨으로써 회전원통(30)이 최종적으로 회전하게 된다.

제어기(70)는 회전유닛(60)의 동작을 제어하는 역할을 수행한다. 즉, 회전유닛(60)의 동작을 제어하여 회전원통(30)의 회전동작 및 회전속도를 제어하는 역할을 한다.

제어기(70)의 외부면 일측에는 작업자의 조작을 위한 조작패널(72)이 구비된다.

이상에서 설명한 연마패드 제조장치를 이용한 연마패드 제조방법을 도 7을 참조하여 설명하면 하기와 같다.

① 제1단계(S1) : 몰드시트(40) 설치 단계.

몰드시트(40)는 회전원통(30)의 내주면에 착탈 가능하게 원통형으로 밀착 설치된다.

② 제2단계(S2) : 연마수지 공급 단계.

연마수지는 회전원통(30) 내부의 나이프코팅기(50)를 통해 몰드시트(40)의 표면에 일정량 공급되며, 회전원통(30)은 나이프코팅기(50)를 통한 연마수지의 공급과 아울러 회전된다.

③ 제3단계(S3) : 연마패드(10) 형성 단계.

연마패드(10)는 회전유닛(60)에 의한 회전원통(30)의 회전동작을 통해 몰드시트(40)의 표면 전체를 연마수지로 코팅함으로써 형성된다. 이 때, 회전원통(300)의 회전력을 적절히 조절함으로써 연마수지에 포함되어 있는 기포를 탈포시킬 수 있다.

또한, 회전원통(30)의 회전력을 조절하여 다양한 밀도의 연마패드(10)를 생산할 수 있다.

예컨대, 회전원통(30)의 회전력을 빠르게 하면 원심력이 커져 밀도가 높은 연마패드(10)의 생산이 가능하다.

④ 제4단계(S4) : 몰드시트(40) 분리 단계.

이 때, 몰드시트(40)는 회전원통(30)으로부터 분리되며, 그 표면에는 연마패드(10)가 코팅되어 있다.

⑤ 제5단계(S5) : 양면테이프 부착 단계.

이 때, 양면테이프는 몰드시트(40)에 코팅되어 있는 상태의 연마패드(10)에 부착된다.

⑥ 제6단계(S6) : 연마패드(10) 분리 단계.

이 때, 연마패드(10)는 양면테이프가 부착된 상태에서 몰드시트(40)로부터 완전히 분리된다.

상기와 같은 총 6단계를 거침으로써 연마패드 제조장치를 이용한 연마패드 제조방법이 완료되며, 이러한 단계를 되풀이함으로써 다수의 연마패드를 신속하고 간편하게 생산할 수 있다.

한편, 몰드시트(40)로부터 분리된 연마패드(10)는 버핑(Buffing) 기계를 이용하여 표면 피막을 제거하면서 좌우의 두께편차를 미세하게 조절할 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 연마패드 제조장치의 전면을 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 연마패드 제조장치의 배면을 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 연마패드 제조장치의 몰드시트 설치상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 연마패드 제조장치의 몰드시트에 연마패드가 코팅되어 있는 상태를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 연마패드 제조장치의 나이프코팅기 설치상태를 도시한 확대사시도,

도 6은 본 발명에 따른 연마패드 제조장치의 회전유닛 구조를 도시한 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 연마패드 제조장치를 이용한 연마패드 제조방법을 도시한 블럭도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 프레임 30 : 회전원통

40 : 몰드시트 42 : 그루브

50 : 나이프코팅기 52 : 수지공급부

54 : 지지부 60 : 회전유닛

62 : 모터부 64 : 풀리부

66 : 벨트부 70 : 제어기

Claims

프레임;

상기 프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전원통;

상기 회전원통의 내주면에 원통형으로 설치되며, 일정 패턴의 그루브가 형성되어 있는 몰드시트;

상기 회전원통의 내부에 배치되어, 상기 몰드시트의 표면에 연마수지를 코팅하는 수지공급부를 갖는 나이프코팅기;

상기 프레임에 설치되어, 상기 회전원통을 회전시키는 회전유닛;

상기 프레임에 설치되어, 상기 회전유닛의 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 수지공급부는 상기 몰드시트와 이격되게 상기 회전원통의 길이방향으로 위치하며,

상기 나이프코팅기는 상기 프레임에 설치되어, 상기 수지공급부의 양단을 지지하는 한 쌍의 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 제조장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 회전유닛은,

모터부; 상기 모터부에 의해 회전되는 풀리부; 상기 풀리부 및 상기 회전원통의 외주면에 결합되는 벨트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 제조장치.
회전원통의 내주면에 몰드시트를 원통형으로 설치하는 단계;

나이프코팅기를 통해 상기 몰드시트의 표면에 연마수지를 공급하는 단계;

회전유닛에 의한 상기 회전원통의 회전을 통해 상기 몰드시트의 표면을 상기 연마수지로 코팅하여 연마패드를 형성하는 단계;

상기 몰드시트를 상기 회전원통으로부터 분리하는 단계;

상기 연마패드에 양면테이프를 부착하는 단계;

상기 양면테이프가 부착된 상기 연마패드를 상기 몰드시트로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 제조장치를 이용한 연마패드 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 회전원통의 회전력을 조절하여 상기 연마수지의 기포를 탈포시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 제조장치를 이용한 연마패드 제조방법.