KR101043983B1 - 수지재 캐리어 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

수지재 캐리어 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명은, 수지재 캐리어의 원자재를 절단하고, 절단된 원자재를 연마하여 두께를 가공하며, 두께 가공된 원자재의 표면 조도를 개선하는 단계를 통해 구현된다. 본 발명에 따르면, 두께 편차를 최소화하고 사용시의 마모를 최소화함으로써 긴 사용 수명을 가지는 수지재 캐리어가 제공된다.

Description

수지재 캐리어 및 그 제조방법{Resin Carrier and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 수지재 캐리어 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는두께 편차를 최소화하고 사용시의 마모를 최소화함으로써 긴 사용 수명을 가지는 수지재 캐리어 및 그 제조방법에 관한 것이다.

웨이퍼의 연마공정에 사용되는 캐리어(Carrier)는 그 용도에 따라 요구되는 두께로 제작하기 위해서, 래핑 공법으로 정밀 두께 가공을 하여 제작한다.

한편, 수지재 캐리어는 그 재료의 특성상 마모되는 속도가 빨라서 정밀한 두께 가공을 제어하는데 어려움이 있었다.

일반적으로 래퍼를 이용하여 수지재 캐리어의 윗면과 아랫면을 동시에 연마를 해서 두께 가공을 하게 되면 중력의 영향에 의해 수지재 캐리어의 윗면과 아랫면의 연마 속도 및 그에 따른 연마 정도의 차이가 발생하게 된다.

더욱이, 수지재 캐리어 원자재 자체도 윗면과 아랫면 간의 두께 편차를 가지고 있는 관계로, 윗면과 아랫면에서의 연마 정도의 차이에 따른 두께 편차는 더욱 심각해지게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 수지재 캐리어 제조방법에 의해 제조된 캐리어의 절단면을 나타내는 도면이다. 도 1에서와 같이, 종래 기술에 따른 수지재 캐리어 제조방법에 의해 두께 가공된 캐리어(10)는 필연적으로 컨케이브(Concave)와 컨벡스(Convex)를 형성하게 되며, 이로 인해 수지재 캐리어(10)에 두께 편차가 발생한다는 문제점이 있었다.

또한, 일반적으로 수지재 캐리어의 두께 연마 공정을 거쳐 완성된 캐리어는 캐리어를 이용한 웨이퍼 연마 과정에서 쉽게 마모가 진행되어 수지재 캐리어의 충분한 수명이 보장되지 못한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 두께 편차를 최소화하고 사용시의 마모를 최소화함으로써 긴 사용 수명을 가지는 수지재 캐리어 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수지재 캐리어 제조방법은, (a) 수지재 캐리어의 원자재를 절단하는 단계; (b) 상기 절단된 원자재를 연마하여 두께를 가공하는 단계; 및 (c) 상기 두께 가공된 원자재의 표면 조도를 개선하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 (c) 단계는, 0.3μm 내지 2μm의 입경을 갖는 폴리싱용 파우더를 이용하여 표면 조도를 개선하는 단계인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개선된 표면 조도의 최대높이 조도는 0.4μm 내지 2.2μm인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (b) 단계는, 상기 절단된 원자재를 가공하는 단계; 상기 가공된 원자재의 로딩 방향을 상하로 전환하는 단계; 및 상기 로딩 방향이 전환된 상태에서 상기 원자재를 재가공하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 (b) 단계 이후에, 상기 두께 가공된 원자재를 제품 규격에 따라 재절단하는 단계를 더 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 수지재 캐리어는, 상기 수지재 캐리어 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 수지재 캐리어는, 표면 조도의 최대 높이 조도가 0.4μm 내지 2.2μm인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 두께 편차를 최소화하고 사용시의 마모를 최소화함으로써 긴 사용 수명을 가지는 수지재 캐리어가 제공된다.

도 1은 종래 기술에 따른 수지재 캐리어 제조방법에 따른 문제점을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 수지재 캐리어 제조방법에 사용되는 제조장치의 구조를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 수지재 캐리어 제조방법을 설명하는 절차 흐름도, 및
도 4는 본 발명에 따른 수지재 캐리어 제조방법에 의해 제조된 수지재 캐리어에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 수지재 캐리어 제조방법에 사용되는 제조장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에서의 수지재 캐리어 제조장치는 상정반(130), 및 하정반(170)을 포함하며, 상정반(130)과 하정반(170) 사이에 위치한 수지재 캐리어는 슬러리 입자를 통해 연마된다.

도 3은 본 발명에 따른 수지재 캐리어 제조방법을 설명하는 절차 흐름도이다. 도 2, 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 수지재 캐리어 제조방법을 설명하면, 먼저, 작업자는 수지재 캐리어의 원자재(100)를 1차적으로 절단한다(S310).

여기서, 수지재 캐리어 원자재(100)의 1차 절단 공정은 최종적으로 제작되어야 할 제품의 규격보다 더 큰 규격으로 원자재(100)를 절단하는 것을 의미한다. 예를 들어, 직경 595mm 크기의 캐리어를 최종적으로 제작해야 하는 경우에, 1차 절단 공정에서는 직경 819mm 크기가 되도록 원자재(100)를 절단함으로써 더미 캐리어(Dummy Carrier)를 우선 제작하는 것이다.

이와 같이, 1차 절단된 원자재(100)를 도 2에서의 상정반(130)과 하정반(170) 사이에 로딩한 상태에서 원자재(100)의 두께를 1차 가공하게 된다(S320).

본 발명을 실시함에 있어서, 1차 두께 가공을 함에 있어 9.5μm 정도의 입경을 갖는 슬러리(Slurry) 입자로 연마 가공을 하는 것이 바람직할 것이다.

원자재(100)의 두께를 1차 가공함에 있어서는, 상정반(130)과 하정반(170) 사이에 투입된 슬러리 입자를 통해 수지재 캐리어 원자재(100)의 상하면을 동시에 가공하게 되는 데, 일정한 시간 간격으로 수지재 캐리어 원자재(100)의 로딩 방향을 작업자가 상하로 전환하는 것이 바람직하다.

즉, 1차 두께 가공 공정에 있어서, 소정의 시간이 경과한 후에 작업자는 캐리어 원자재(100)를 뒤집어 놓음으로써 원자재(100)의 로딩 방향을 전환하게 되고, 이와 같이 로딩 방향이 전환된 상태에서 다시 캐리어 원자재(100)의 상하면 동시 가공이 이루어진다.

1차 두께 가공 공정은 이와 같이 소정 주기에 따른 원자재(100)의 로딩 방향의 전환와 함께 이루어진다. 1차 두께 가공 공정이 완료된 후에는 2차 두께 가공 공정이 수행된다(S330).

본 발명을 실시함에 있어서, 2차 두께 가공 공정에서는 5.5μm 정도의 입경을 갖는 슬러리(Slurry) 입자로 연마 가공을 하는 것이 바람직할 것이다.

2차 두께 가공 공정이 완료된 후에는 캐리어 원자재(100)를 제조장치로부터 꺼내어 캐리어 원자재(100)를 제품별 요구되는 규격에 따라 절단하는 2차 절단 공정이 수행된다(S340).

전술한 S310 단계에서 최종적으로 제작되어야 할 크기보다 큰 더미 캐리어의 형태로 1차 절단을 하였으므로, 2차 절단 공정에서는 최종적으로 제작되어야 할 제품의 규격인 직경 595mm 크기의 캐리어가 되도록 캐리어 원자재(100)를 절단하게 된다.

최종 제품의 규격으로 절단된 캐리어 원자재(100)를 두께 가공하지 않고, 상술한 바와 같이, 더미 캐리어를 두께 가공한 후에 최종 제품의 규격으로 절단하게 되면, 도 1에서와 같은 컨벡스 및 컨케이브에 의한 두께 편차는 상당 부분 줄일 수 있게 된다.

한편, 전술한 1차 두께 가공 공정 및 2차 두께 가공 공정을 거치게 되면, 가공된 캐리어 원자재(100)의 표면에는 3μm 내지 5μm 크기의 요철이 발생하게 되는데, 이후 완성된 수지재 캐리어를 이용한 웨이퍼 연마 과정에서 캐리어 표면의 요철 부분에 압력이 집중되어 마모가 신속하게 진행되어 캐리어 전체의 두께가 낮아짐으로써 캐리어의 마모가 빠른 속도로 진행된다는 문제점을 발견하게 되었다.

따라서, 본 발명에서는 2차 절단 공정이 수행된 후에는 캐리어 원자재(100)의 표면 조도 개선 공정이 수행됨이 바람직하다(S350). 한편, 표면 조도를 개선함에 있어서는 0.3μm 내지 2μm의 입경을 가지는 폴리싱용 파우더를 이용하는 것이 바람직할 것이다.

이와 같은 폴리싱용 파우더를 이용한 표면 조도 개선 공정을 통해 전술한 두께 연마 공정에서 발생한 요철이 구비된 캐리어 표면의 평활화 작업이 가능하게 되며, 이에 따라 캐리어 표면의 표면 조도를 최대높이 조도 기준으로 0.4μm 내지 2.2μm까지 개선할 수 있게 된다. 본 명세서에서 최대높이 조도란 캐리어의 표면에 돌출된 요철의 최대 높이를 의미한다.

이와 같이 표면 조도가 개선된 수지재 캐리어는 하기의 표 1에서의 실험 데이터를 통해 그 사용 수명의 증가가 관찰되었다.

표 1의 기초가 된 수지재 캐리어 마모 실험의 조건은 상정반(130)의 회전속도는 23rpm, 하정반(170)의 회전속도는 45rpm이고, 상정반(130)과 하정반(170) 사이에 시료인 수지재 캐리어가 위치한 상태에서 무게가 12.95Kg인 상정반(130)을 4.2bar의 공압으로 가하였으며, 투입된 슬러리의 입경은 0.3μm이었다.

하기의 표 1에서 표면조도(Ry)는 돌출된 요철의 최대 높이값을 의미하며, 수명(Lifetime)은 수지재 캐리어의 평균 두께가 773μm에서 3μm 두께의 마모가 진행되어 770μm로 되는데 걸리는 시간을 의미한다.

시료번호	표면조도 (Ry)(μm)	수명(Lifetime) (분)	시료번호	표면조도 (Ry)(μm)	수명(Lifetime) (분)
1	0.4	53	18	2.89	37
2	0.68	53	19	3.01	42
3	0.92	52	20	3.34	32
4	1.08	51	21	3.6	24
5	1.32	51	22	3.73	15
6	1.5	49	23	3.8	13
7	1.66	48	24	3.88	15
8	1.72	50	25	3.89	20
9	1.74	48	26	4.02	30
10	1.77	48	27	4.07	17
11	1.82	43	28	4.09	17
12	1.91	48	29	4.11	17
13	1.93	43	30	4.21	20
14	2.1	38	31	4.27	11
15	2.13	50	32	4.47	9
16	2.33	43	33	4.62	5
17	2.36	47

상기의 표 1의 데이터에 기초한 그래프는 도 4에서 확인할 수 있다.

표 1 및 도 4에서와 같이 실험을 통해 표면 조도의 수치가 작아질수록 수지재 캐리어의 수명이 증가하는 현상을 확인하였으나, 표면 조도가 2.2μm 미만인 경우에는 표면 조도의 수치가 작아짐에 따른 수명의 증가분이 미미하다는 점을 확인하게 되었다.

한편, 표면조도가 0.68μm에서 0.4μm로 감소하였어도 수명의 증가는 확인되지 않았으므로, 표면 조도의 0.4μm이하로의 감소를 위한 추가의 조도 개선 공정은 실익이 없음을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 따른 수지재 캐리어의 표면 조도는 0.4μm 내지 2.2μm 인 것이 바람직할 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 캐리어 원자재, 130: 상정반,
170: 하정반.

Claims (7)

1. 삭제
2. (a) 수지재 캐리어의 원자재를 절단하는 단계;
   (b) 상기 절단된 원자재를 연마하여 두께를 가공하는 단계; 및
   (c) 상기 두께 가공된 원자재의 표면 조도를 개선하는 단계
   를 포함하며,
   상기 개선된 표면 조도의 최대높이 조도는 0.4μm 내지 2.2μm이고,
   상기 (c) 단계는,
   0.3μm 내지 2μm의 입경을 갖는 폴리싱용 파우더를 이용하여 표면 조도를 개선하는 단계인 것인 수지재 캐리어 제조방법.
   
3. 삭제
4. (a) 수지재 캐리어의 원자재를 절단하는 단계;
   (b) 상기 절단된 원자재를 연마하여 두께를 가공하는 단계; 및
   (c) 상기 두께 가공된 원자재의 표면 조도를 개선하는 단계
   를 포함하며,
   상기 개선된 표면 조도의 최대높이 조도는 0.4μm 내지 2.2μm이고,
   상기 (b) 단계는,
   상기 절단된 원자재를 가공하는 단계;
   상기 가공된 원자재의 로딩 방향을 상하로 전환하는 단계; 및
   상기 로딩 방향이 전환된 상태에서 상기 원자재를 재가공하는 단계
   를 포함하는 것인 수지재 캐리어 제조방법.
   
5. (a) 수지재 캐리어의 원자재를 절단하는 단계;
   (b) 상기 절단된 원자재를 연마하여 두께를 가공하는 단계; 및
   (c) 상기 두께 가공된 원자재의 표면 조도를 개선하는 단계
   를 포함하며,
   상기 개선된 표면 조도의 최대높이 조도는 0.4μm 내지 2.2μm이고,
   상기 (b) 단계 이후에,
   상기 두께 가공된 원자재를 제품 규격에 따라 재절단하는 단계를 더 포함하는 수지재 캐리어 제조방법.
   
6. 삭제
7. 삭제

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