KR102184526B1 - 드라이 폴리싱 휠 제조방법 - Google Patents

드라이 폴리싱 휠 제조방법 Download PDF

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KR102184526B1
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이수성
고영길
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Abstract

본 발명은 드라이 폴리싱 과정에서 발생하는 정전기를 효과적으로 제전할 수 있으면서도, 웨이퍼 표면에 존재하는 실리콘을 용이하게 산화시킬 수 있는 드라이 폴리싱 휠을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 드라이폴리싱 패드 제조방법은, 1) 친수성 그레인을 제조하는 단계; 2) 소수성 메트릭스를 제조하는 단계; 3) 상기 친수성 그레인과 소수성 메트릭스를 혼합하고, 건조 및 성형하여 드라이 폴리싱 휠을 제조하는 단계;를 포함한다.

Description

드라이 폴리싱 휠 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING THE PAD OR DRYPOLISHING}
본 발명은 드라이 폴리싱 휠 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드라이 폴리싱 과정에서 발생하는 정전기를 효과적으로 제전할 수 있으면서도, 웨이퍼 표면에 존재하는 실리콘을 용이하게 산화시킬 수 있는 드라이 폴리싱 휠을 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정에서는 우너판 형상인 실리콘 기판의 표면에 격자형상으로 배열된 스트리트로 불리는 분할 예정 라인에 의해 복수의 직사각형 영역을 구획하고, 상기 직사각형 영역의 각각에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다.
이와 같이 복수의 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼를 스크리트를 따라 분할함으로써, 각각의 반도체 소자를 형성한다. 반도체 소자의 소형화 및 경량화를 도모하기 위해 일반적으로 반도체 웨이퍼를 스트리트를 따라 절단해 각각의 직사각형 영역을 분할하는데 앞서, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭해 소정의 두께로 형성하고 있다.
그런데 전술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하면, 반도체 소자의 이면에 미세 균열로 구성되는 1 ㎛ 정도의 연삭 변형층이 생성되고, 반도체 웨이퍼의 두께가 100 ㎛ 이하로 얇아지면, 반도체 소자의 항절 강도가 저하되는 문제점이 있다.
이라한 문제점을 해소하고 위해, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭해 소정의 두께로 형성한 후, 반도체 웨이퍼의 이면에 폴리싱 가공, 습식 에칭 가공, 건식 에칭 가공 등을 실시해, 반도체 웨이퍼 이면에 생성된 연삭 변형층을 제거하고 반도체 소자의 항절 강도의 저하를 방지하고 있다.
그렇지만 DRAM이나 플래시 메모리 등과 같이 메모리 기능을 가지는 반도체 소자가 복수 형성된 반도체 웨이퍼에 있어서는, 이면 연삭 후에 폴리싱 가공, 습식 에칭 가공, 건식 에칭 가공 등에 의해 연삭 변형층을 제거하면, 메모리 기능이 저하하는 문제점이 있다.
이것은 반도체 소자 제조 공정에서 반도체 웨이퍼의 내부에 함유한 구리 등의 금속 이온이 이면의 연삭 변형층을 제거하기 전에는 게터링 효과에 의해 이면 측에 치우쳐 있었지만, 이면의 변형층이 제거되면 게터링 효과가 소실되어 반도체 웨이퍼의 내부에 함유한 구리 등의 금속 이온이 디바이스가 형성된 표면 측에 부유함으로써 전류 누설이 발생하기 때문이다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 반도체 웨이퍼의 이면에 0.2 ㎛ 이하의 두께를 가지는 미세 균열로 구성되는 연삭 변형층을 제거하기 위하여 폴리싱 가공 등을 수행한다. 그러나 이러한 종래의 방법에서는 슬러리 공급이나 폐액의 관리가 어려운 문제점이 있다.
따라서 슬러리를 공급할 필요가 없고, 폐액 처리 문제도 발생하지 않는 건식 연마 방법(Dry Polishing)이 제시되고 있으나, 이러한 건식 연마 방법에서는 연마 기재와 웨이퍼와의 마찰에 의해 발생하는 정전기를 제전할 수 없는 문제점이 있다. 정전기 발생은 연마면으로의 먼지 부착이나 디바이스로의 통전에 의한 디바이스의 파괴 등 지장을 초래할 우려가 있는 등 심각한 문제점을 초래한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 드라이 폴리싱 과정에서 발생하는 정전기를 효과적으로 제전할 수 있으면서도, 웨이퍼 표면에 존재하는 실리콘을 산화시킬 수 있는 드라이 폴리싱 휠을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 드라이폴리싱 패드 제조방법은, 1) 친수성 그레인을 제조하는 단계; 2) 소수성 메트릭스를 제조하는 단계; 3) 상기 친수성 그레인과 소수성 메트릭스를 혼합하고, 건조 및 성형하여 드라이 폴리싱 휠을 제조하는 단계;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 1) 단계는, a) 실리카 담체를 준비하는 단계; b) 상기 실리카 담체를 산화제 수용액에 담가 산화제를 상기 실리카 담체에 고착시키고 건조하는 단계; c) 전 단계에서 얻어지는 실리카 담체를 코팅용 고분자 용액으로 코팅하는 단계; d) 전 단계에서 얻어지는 실리카 담체에 친수성 계면제를 혼합하고 건조하는 단계;의 소단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 실리카 담체는 흄드 실리카(fumed silica) 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 산화제는 KMnO4 또는 NaAsO3 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 고분자 코팅 용액은, 에틸 셀룰로오스(Ethyl Cellulose) 또는 CMC-Na(Sodium Carbonyl methyl cellulose)를 용제에 용해하여 얻어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 2) 단계는, e) 고무 분말에 탄소 섬유를 분산하는 단계; f) 전 단계에서 얻어지는 물질에 소수성 계면제와 소수성 실리카를 혼합하여 소수성 매트릭스를 제조하는 단계;의 소단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 고무 분말은 아크닐니트릴-부타디엔 고무(NBR) 또는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)로 이루어지며, 직경이 10 ~ 300㎛인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 드라이폴리싱 패드 제조방법에서, 상기 소수성 메트릭스의 점도는 200 ~ 300 ISO VG 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 3) 단계에서는, 양성 계면제를 더 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명의 드라이폴리싱 패드 제조방법에 따라 제조된 드라이폴리싱 패드는, 드라이 폴리싱 과정에서 발생하는 정전기를 효과적으로 제전할 수 있으면서도, 웨이퍼 표면에 존재하는 실리콘을 용이하게 산화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이폴리싱 패드 제조방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 그레인 제조 단계의 세부 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수성 매트릭스 제조 단계의 세부 공정도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저 본 실시예에 따른 드라이폴리싱 패드 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 친수성 그레인을 제조하는 단계(S100)로 시작된다. 이 단계(S100)는 다시 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 소단계들로 나뉘어 진행된다.
우선 도 2에 도시된 바와 같이, 실리카 담체를 준비하는 단계(S110)가 진행된다. 이 단계(S110)에서 준비되는 상기 실리칸 담체는 흄드 실리카(fumed silica) 인 것이 바람직하며, 입자의 크기는 10 ~ 30㎛ 정도인 것이 바람직하다.
다음으로는 전 단계(S110)에서 준비된 상기 실리카 담체에 산화제를 고착시키는 단계(S120)가 진행된다. 이 단계(S120)는 먼저 상기 산화제를 물에 용해시킨 후, 상기 실리카 담체에 흡착시킨다. 그리고 나서 상기 실리카 담체 내의 모세관 속에 고형으로 고착시키고 건조시킨다.
상기 산화제는 드라이 폴리싱 과정에서 실리콘 웨이퍼 표면의 실리콘을 이산화실리콘으로 산화시키는 기능을 수행하며, 상온에서는 안정하지만 높은 온도에서 분해되는 산화제인 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예에서 상기 산화제는 KMnO4 또는 NaAsO3 인 것이 바람직하다.
다음으로는 전 단계(S120)에서 얻어지는 실리카 담체를 코팅용 고분자 용액으로 코팅하는 단계(S130)가 진행된다. 즉, 상기 산화제가 고착된 실리카 담체를 코팅용 고분자 용액에 담가서 코팅하는 것이다. 이때 상기 고분자 코팅 용액은, 에틸 셀룰로오스(Ethyl Cellulose) 또는 CMC-Na(Sodium Carbonyl methyl cellulose)를 용제에 용해하여 얻어지는 것이 바람직하다.
다음으로 전 단계(S130)에서 얻어지는 실리카 담체에 친수성 계면제를 혼합하고 건조하는 단계(S140)가 진행된다. 즉, 상기 고분자가 코팅된 실리카 담체에 친수성 계면제를 투입하고 균일하게 혼합한 후 건 드리이어(gun dryer)를 이용하여 건조한다.
다음으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 소수성 메트릭스를 제조하는 단계(S200)가 진행된다. 이 단계(S200)는 다시 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 소단계들로 나뉘어 진행된다.
먼저 고무 분말에 탄소 섬유를 분산하는 단계(S210)가 진행된다. 이 단계(S210)에서 상기 고무 분말은 분말 직경이 10 ~ 300㎛인 것이 바람직하며, 경화 고무인 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 고무 분말은 아크닐니트릴-부타디엔 고무(NBR) 또는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 탄소 섬유는 드라이폴리싱 과정에서 발생하는 정전기를 제전시키는 기능을 수행하며, 전도성이 우수한 나노 탄소 섬유(Nano Carbon Fiber)로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로는 도 2에 도시된 바와 같이, 전 단계(S210)에서 얻어지는 물질에 소수성 계면제와 소수성 실리카를 혼합하여 소수성 매트릭스를 제조하는 단계(S220)가 진행된다. 즉, 전 단계(S210)에서 얻어지는 고무 분말과 탄소 섬유의 분산 물질에 소수성 실리카와 소수성 계면제를 혼합하여 콜로이드 용액인 소수성 매트릭스를 만드는 것이다.
이때 상기 소수성 메트릭스의 점도는 200 ~ 300 ISO VG 인 것이 바람직하다.
다음으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 친수성 그레인과 소수성 메트릭스를 혼합하고, 건조 및 성형하여 드라이 폴리싱 휠을 제조하는 단계(S300)가 진행된다. 즉, 1) 단계에서 제조된 친수성 그레인과 2) 단계에서 만들어지는 콜리이드 용액인 소수성 매트릭스를 균일하게 혼합하고, 이를 건조 및 성형하여 드라이 폴리싱 휠을 만드는 것이다.
이때 상기 친수성 그레인과 소수성 메트릭스 혼합물에는 양자의 용이한 혼합 및 결합을 위하여 양성 계면제를 더 혼합하는 것이 바람직하다.

Claims (6)

1) 친수성 그레인을 제조하는 단계;
2) 소수성 메트릭스를 제조하는 단계;
3) 상기 친수성 그레인과 소수성 메트릭스를 혼합하고, 건조 및 성형하여 드라이 폴리싱 휠을 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 1) 단계는,
a) 흄드 실리카(fumed silica) 인 실리카 담체를 준비하는 단계;
b) 상기 실리카 담체를 산화제 수용액에 담가 산화제를 상기 실리카 담체에 고착시키고 건조하는 단계;
c) b) 단계에서 얻어지는 실리카 담체를 코팅용 고분자 용액으로 코팅하는 단계;
d) c) 단계에서 얻어지는 실리카 담체에 친수성 계면제를 혼합하고 건조하는 단계;의 소단계로 이루어지고,
상기 2) 단계는,
e) 고무 분말에 탄소 섬유를 분산하는 단계;
f) e) 단계에서 얻어지는 물질에 소수성 계면제와 소수성 실리카를 혼합하여 소수성 매트릭스를 제조하는 단계;의 소단계로 이루어지고,
상기 3) 단계에서는 상기 친수성 그레인과 소수성 메트릭스 혼합물에 양성 계면제를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 드라이폴리싱 패드 제조방법.
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제1항에 있어서, 상기 산화제는,
KMnO4 또는 NaAsO3 인 것을 특징으로 하는 드라이폴리싱 패드 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 코팅용 고분자 용액은,
에틸 셀룰로오스(Ethyl Cellulose) 또는 CMC-Na(Sodium Carbonyl methyl cellulose)를 용제에 용해하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 드라이폴리싱 패드 제조방법.
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