KR20010022464A - 반도체 웨이퍼 연마장치 - Google Patents

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KR20010022464A
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월터 두도비치
브라이언 롬바르도
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에이. 씨. 월워크
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Abstract

벨트형 연마기용 시임없는 연마표면을 갖는 집적된 무한 벨트는 지지 직물과 연마 표면으로 작용하는 폴리머층을 포함한다. 폴리머층은 대체로 다공성이며 기계 방향으로 존재하는 배출홈을 가지도록 형성된다. 지지 직물은 배향된 보강얀을 갖는 직물 또는 부직포 재료 또는 막을 포함한다. 또다른 구체예는 폴리머층을 갖는 직물 또는 부직포층을 지탱하는 나선형-링크 직물을 포함한다. 벨트는 다중 폴리머층 및 직물층을 가질 수 있으며 각각은 동일 또는 상이한 조성, 구조 및 배향을 가질 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼 연마장치{POLISHING SEMICONDUCTOR WAFERS}
실리콘 웨이퍼는 극소 전자공학 반도체 소자를 제조하는 선구물질로서 제조된다. 웨이퍼는 직경이 대략 20-30㎝인 얇은 디스크를 생성하도록 슬레이트 절단과 유사하게 원통형 실리콘 결정이 주변에 평행하게 절단된다. 결과의 웨이퍼는 표준 리소그래픽 및 엣칭기술에 의해 표면상에 전자소자를 배치시킬 평탄한 구조를 제공하여 집적된 칩 반도체 디바이스를 형성하도록 연마될 필요가 있다. 대체로 20㎝ 직경이 웨이퍼는 약 40개의 마이크로프로세서 칩을 생산한다.
이러한 집적된 칩의 설계된 크기는 꾸준히 감소하며 리소그래피에 의해 실리콘 표면상에 적용된 층의 수는 증가하여서 더욱 소형이며 더욱 복잡한 극소회로를 제조한다. 현재의 반도체는 3 또는 4개의 금속층을 대체로 포함하지만 미래에는 5개 이상의 층을 포함할 것이다. 회로크기의 감소와 적용된 층수의 증가는 칩 제작공정에서 실리콘 및 반도체 웨이퍼의 평탄함 및 매끈함에 대한 더욱 엄격한 조건을 요구하는데, 그 이유는 평탄하지 않은 표면은 불완전성 및 결함을 발생시켜 반도체가 협소한 곳에서 저항을, 배치된 전도체 층에 파열이 발생한 경우에 정전용량/비전도성 갭을, 절연장벽이 파괴된 경우에 단락을 가져와서 회로의 작동을 방해하기 때문이다.
현재 사용되는 표준 웨이퍼 연마 기술은 로보트팔을 수단으로 예컨대 10개의 웨이퍼로된 스택으로부터 하나의 웨이퍼를 제거하고 이 웨이퍼를 커다란 회전테이블상에 장착된 회전하는 평탄한 연마패드상의 위치에 이동시키는 것이다. 연마패드는 보통 폴리우레탄 발포물로 제조되며, 패드표면에 연마슬러리가 적용되고 회전패드 및 슬러리에 의해 연마되는 동안 웨이퍼는 오버헤드 플래이튼(platen)에 의해 제위치에 유지된다. 이것은 렌즈, 거울 및 기타 광학성분을 연마하는데 사용되는 광학연마기술의 변형이다. 연마가 완료되면 로보트팔은 웨이퍼를 제거해서 리소그래픽 침전 및 엣칭 단계를 위해 또다른 작업지대로 옮긴다.
OnTrak에 의해 개발된 선형 평탄화 기술(LPT)은 매우 상이한 방법으로서, 회전하는 평탄한 턴테이블 형태의 연마도구 대신에 무한이동식 벨트가 웨이퍼 연마에 사용된다. 이 방법에서 사용된 벨트는 EP-A-0696459에 발표되는데, 접착제에 의해 종래적인 평탄한 폴리우레탄 연마패드가 부착된 강철 또는 기타 고강도 재료로된 무한벨트를 포함한다. 이러한 2편 배열의 문제점은 연마패드를 적절히 장착하고, 유지시키고, 제거하기가 곤란하다는 것이다. 예컨대 부적절한 장착은 패드와 금속벨트간에 갇힌 공기에 의해 빈번한 물집이나 반점을 가져올 수 있으며, 빈약한 접착은 사용중 패드재료의 탈층을 가져올 수 있으며, 패드표면내 부적절하게 준비된 시임은 울툭불툭한 마모성 엣지를 가져올 수 있다. 적절한 장착을 하는데 시간이 많이 걸리며 부적절한 장착은 웨이퍼를 손상시키며 공정 중단을 가져올 수 있다. 2편 벨트 배열의 또다른 문제점은 지지 벨트에서 나오는 금속먼지와 접착제에서 나오는 마모성 입자가 웨이퍼 표면을 긁거나 오염시킬 수 있다는 것이다.
본 발명은 실리콘 또는 반도체 웨이퍼 연마장치에 관계한다.
도 1 은 본 발명에 따른 벨트를 포함한 실리콘 웨이퍼 연마용 연속 벨트형 장치의 다이아그램이다.
도 2 는 본 발명 연마 벨트의 기계방향을 가로질러 취한 확대 단면도이다.
도 3 은 도 2 와 유사한 또다른 구체예이다.
도 4 는 도 2 및 도 3 과 유사한 또다른 구체예이다.
도 5 는 본 발명에 따른 제 4 벨트이다.
도 6 은 본 발명에 따른 제 5 벨트이다.
도 7 은 본 발명에 따른 제 6 벨트이다.
도 8 은 본 발명에 따른 제 7 벨트이다.
도 9 는 본 발명에 따른 제 8 벨트이다.
도 10 은 본 발명에 따른 제 9 벨트이다.
도 11 는 본 발명에 따른 제 10 벨트이다.
* 부호설명
10 ... 플레이튼 11 ... 램
12 ... 실리콘웨이퍼 13 ... 벨트
14 ... 롤러 15 ... 롤러
16 ... 저장원 17 ... 공급기
20 ... 부직섬유배트 21 ... 층
22 ... 홈 30 ... 직물기질
31 ... 얀 32 ... 얀
33 ... 층 40 ... 부직포 기질
41 ... 얀 42 ... 매트릭스
43 ... 코팅 50 ... 기질
51 ... 힌지와이어 52 ... 코일
53 ... 보강배트 54 ... 층
60 ... 지지 기질 61 ... 상부층
62 ... 상부표면 63 ... 홈
64 ... 중간층 70 ... 지지 기질
71 ... 상부층 72 ... 상부표면
73 ... 홈 74 ... 중간층
80 ... 지지기질 81 ... 보강얀
82 ... 상부층 83 ... 중간층
90 ... 직물기질 91 ... 경질층
92 ... 상부층 101 ... 폴리우레탄층
102 ... 직물 103 ... 고형 폴리우레탄층
111 ... 다공성 폴리머층 112 ... 홈
113 ... 직물층 114 ... 연질 우레탄층
115 ... 직물층 116 ... 고형 폴리머층
본 발명의 목적은 실리콘 및 반도체 웨이퍼 연마를 위해서 시임이 없는 연마표면을 갖는 일편 벨트를 제공하는 것으로서, 평탄한 연마패드가 부착된 2편 금속판 벨트 사용과 관련된 문제가 극복된다.
본 발명은 실리콘 및 반도체 웨이퍼 연마에 사용하기 위해서 연마도구로서 일편 무한벨트를 제공하는 것인데, 벨트가 시임이 없는 연마표면을 형성하는 적당한 폴리머로 함침 또는 코팅된 지지 직물 또는 부직포로 되어있음을 특징으로 한다.
폴리우레탄이 선호되는 폴리머이다. 혹은, 폴리머가 충분한 신축성, 내마모성, 내수성 및 내약품성과 같은 필요한 성질을 갖는 열경화성 또는 열가소성 폴리머, 공중합체 또는 블렌드일 수 있다. 적당한 폴리머의 예로는 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 치환형 비닐 폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리케톤, 실리콘, 포화 및 불포화 폴리머형 탄화수소, 불소폴리머 및 에폭시 수지가 있다.
이들 폴리머는 고형체이거나 다공체 또는 발포될 수 있다. 다공체 또는 발포형 폴리머는 블로우잉, 프로씽(frothing), 리칭(leaching), 응고 또는 다공성 입자나 중공 입자나 미소입자의 포함에 의해 형성될 수 있다. 폴리머는 충전제, 마모제 또는 캡슐화된 물질을 함유할 수 있다. 폴리머는 필요한 경도 또는 강성 또는 기타 성질을 가질 수 있다. 폴리머는 고온 주조, 열성형 또는 소결에서 처럼 미세입자의 부분 융합에 의해 형성될 수 있다. 폴리머는 투명, 반투명 또는 불투명일 수 있다.
직물은 연마 벨트를 적절히 지탱하기에 적합한 조성 및 성질을 갖는 섬유 및 얀이 무한 형태로 직조된 기질일 수 있다. 대체로 고 인장강도 및 저 신장률의 얀이 예컨대 OnTrak에 의해 개발된 LPT 기계상에서 사용동안 안정성 및 내구성을 제공하기에 가장 적합하다.
무한 형태로 직조된 직물은 약한 시임 또는 스플라이스(splice)가 없어서, 벨트가 리플 또는 주름 형성을 방지하기 위해서 고 인장하에 보통 작동하므로 대단히 이득이 된다. 직물은 적당한 직조패턴을 가질 수 있다.
적당한 얀의 예로는 KEVLAR, NOMEX 또는 TWARON과 같은 메타- 또는 파라-아라미드; PBO 또는 그 유도체; 폴리에테르이미드; 폴리이미드; 폴리에테르케톤; PEEK; 겔-방사된 UHMW 폴리에틸렌(DYNEEMA 또는 SPECTRA와 같은); 폴리벤즈이미다졸; 또는 항공우주산업 부품 제조용 고성능 직물에 사용되는 기타 얀이 있다. 두 가지 이상의 얀의 혼합물 또는 블렌드가 사용될 수 있으며 목화, 나일론 또는 폴리에스테르와 같은 천연 또는 합성 유기 폴리머와 함께 현무암 또는 기타 암석 석유를 포함한 세라믹 얀, 금속섬유, 탄소섬유, 유리섬유 또는 이들 광물 섬유 혼합물이 사용될 수 있다. 유리, 세라믹 및 금속섬유는 폴리머에 의해 완전히 캡슐화되어서 연마되는 웨이퍼의 품질 또는 완전성에 위협을 부가하지 않는한 본 발명에서 사용할 수 있다. 저중량 및 고강도 때문에 아라미드 얀이 가장 선호된다. 그러나 더 낮은 강도와 더 높은 신장률을 가진 얀이 사용될 수도 있다. 단, 이러한 얀은 벨트 장착 인장이 더 낮은 분야에서만 적합하다.
직물 기질 대신에 부직포 기질이 사용될 수 있는데, 이러한 기질은 앞서 언급된 얀 또는 섬유중 하나 또는 혼합물 또는 블렌드로 형성된다. 하나 이상의 부직포 기질, 특히 2개의 부직포 기질이 수직으로 정렬되거나 서로에 대해 오프셋될 수 있다.
벨트 기질은 공통 방향으로 연장되고 간격이 떨어진 선형 얀과 각 얀을 상호연결하고 적어도 부분적으로 캡슐화하는 폴리머 매트릭스 재료를 추가로 포함한 부직포로 구성될 수 있다. 선형 얀은 벨트 이동 방향으로 배향되지만 GB-A-2202873에 발표된 대로 기계 가로방향, 즉 벨트에 대해 가로로 배향될 수도 있다. 기계방향으로 연장된 추가 보강얀이 제공될 수도 있다.
벨트 기질은 탈층 방지를 위해서 기질이 폴리머로 더 완전히 함침된 고 개방영역을 가질 수 있다. 평탄화된 나선코일을 맞물리게 하여서 연결된 기계가로방향 힌지 와이어 배열을 포함하는 나선형 링크 벨트가 큰 개방영역을 갖는 부직포로서 특히 선호된다. 이러한 기질은 적당한 폴리머로 코팅되거나 함침된 직물 또는 부직포를 지지할 수 있다.
벨트는 적절한 서열로 여러개의 폴리머 및 직물층을 포함할 수 있다. 다중 지지 직물층은 동일 또는 상이한 조성, 구조 및 배향을 가진다. 다중 폴리머층은 고형층과 다공층의 조합, 경질층과 연질층의 조합 및 충진된 층과 비충진된 층의 조합을 포함하여 다양한 조성, 구조 및 성질을 갖는다. 예컨대 벨트는 지지 직물층 위에 경도가 다른 2개 이상의 폴리머층을 포함할 수 있다. 상부층이 경질층이거나 하부층이 경질층일 수 있다. 상부층이나 하부층중 하나는 발포 폴리머를 포함하거나 폴리머층에 기공을 형성하는 중공 미세입자로 형성되거나 이를 포함할 수 있다. 벨트는 적어도 하나의 부분 융합된 폴리머 입자층이나 상이한 융점을 갖는 두 개 이상의 열가소성 폴리머 입자층을 포함할 수 있다. 연마재 입자 또는 섬유가 상부층에 첨가될 수 있다.
추가로 벨트의 연마 및 트래킹 표면은 마이크로 또는 마크로 조직, 홈 또는 불연속성을 가질 수 있다. 표면은 경질 및 연질 폴리머 영역을 가질 수 있으며, 투명 및 불투명 재료 영역을 가질 수 있고, 상승 및 하강된 영역을 가질 수 있다. 벨트는 상부표면에서 하부표면까지 연장되는 구멍을 가질 수 있다. 벨트의 표면에 연마공정동안 발생된 습한 슬러리 및 마모된 입자를 분배 및 제거하고 벨트 및 웨이퍼간 더욱 균일한 접촉을 위해서 미끄러지는 현상(hydroplanning)을 감소시키도록 벨트 이동 방향으로 연장된 홈이 형성될 수 있다. 슬러리는 하나 이상의 고압 물제트, 회전하는 미세 브러쉬 또는 경질 비금속(예, 세라믹) 철핀을 써서 벨트홈에서 제거될 수 있다.
도 1 은 실리콘 및 반도체 웨이퍼 연마 및 평탄화용 연속 벨트의 다이아그램이다. 유압식 또는 공압식 램(11)에 의해 작동되는 플레이튼(10)은 로보트팔(도시안된)과 같은 원격 제어되거나 자동화된 취급 시스템에 의해 웨이퍼가 제위치에 놓인후 실리콘 웨이퍼(12)를 연속벨트(13)의 표면상에 평탄하게 유지시킨다. 벨트(13)는 단부 롤러(14,15) 주위를 통과하고 도면상 화살표 방향으로 구동된다. 매우 미세한 연마재를 포함한 연마 슬러리가 공급기(17)를 통해 저장원(16)으로 부터 벨트 상부 표면상에 공급된다. 적절한 연마 슬러리의 예는 WO 96/16436(Advanced Micro Devices, Inc.)에 발표된다. 공급기(17)는 화학적-기계적 연마공정에 의해 연마될 웨이퍼(12)를 만나기 전에 슬러리를 벨트상에 분배시키는 공지 수단과 조합될 수 있다.
연마는 플레이튼(10) 및 램(11)으로 부터 압력하에서 웨이퍼 표면과 강제 접촉하여 연마될 웨이퍼(12) 표면과 접촉하는 벨트(13)의 이동에 의해 이루어진다. 본 발명에 따르면 벨트(13)는 적당한 폴리머 재료로 코팅된 지지 기질로 형성되며 가능한 구조가 다음 도면에서 도시된다.
도 2 에서 적당한 수지로 함침 및 보강된 부직 섬유 배트(20)의 연마될 웨이퍼와 접촉하는 상부 표면이 고형 폴리우레탄층(21)으로 코팅된다. 상부 표면에는 연마지점으로 부터 사용된 슬러리(연마재 입자, 액체 매체 및 웨이퍼 표면으로 부터 제거된 입자를 포함한) 배출을 위한 홈(22)이 기계 방향과 평행하게 여러개 형성된다.
도 3 의 직물 기질(30)은 기계방향 얀(31)과 상기 얀을 통해 직조된 기계가로방향 얀(32)을 포함한다. 가장 단순한 직조 패턴이 도시되지만 다중 MD얀(31)은 포함한 더 복잡한 직조 패턴이 사용되어 더 부피감이 있는 직물 기질을 수득할 수 있다. 직물기질(30)의 다중층은 포개지며 필요할 경우 바인더 또는 레진으로 함침된다. 얀(32)은 기계방향으로 연장된 얀(31)과 다르게 기계 가로방향이다. 기질(30)의 상부 표면은 폴리우레탄층(33)으로 코팅된다. 이것은 기질을 완전히 함침하여서 지지 직물의 모든 측부 및 엣지를 캡슐화 시킨다(도면에 명백히 도시되지는 않음).
도 4 의 부직 기질(40)은 기계방향으로 연장하며 폴리머 재료 매트릭스(42)에 캡슐화된 얀(41) 배열을 포함한다. 폴리우레탄 코팅(43)이 기질(40)의 연마 표면상에 제공된다. 이 기질은 GB-A-2202873에 발표된 종류일 수 있으며 기질을 통과하는 수직 통로를 포함할 수 있다.
도 5 의 기질(50)은 GB-A-2051154에 발표된 형태의 링크벨트를 포함한다. 이것은 기계 가로방향 힌지 와이어(51) 배열을 가지며, 각 쌍은 각 힌지 와이어 주위에서 인접 코일과 맞물리는 평탄화된 나선 코일(52)에 의해 연결된다. 기질(50)은 폴리머층(54)이 코팅된 부직포, 함침된 플라스틱 및 보강 배트(53)와 같은 섬유층으로 덮인다. 힌지 와이어(51) 및 나선 코일(52)은 적당한 폴리아미드 재료나 금속와이어 또는 다른 고강도 재료로 제조될 수 있다.
도 6 은 지지 기질(60)과 상이한 경로의 두 개의 층을 포함하는 또다른 벨트를 보여준다. 이것은 40-90 쇼어 D 경도를 갖는 폴리우레탄과 같은 경질재료로된 상부층(61)을 포함한다. 층(61)은 연마자리로 부터 사용된 슬러리를 배출시키기 위한 기계방향에 평행한 홈(63)이 형성된 상부 표면(62)을 제공한다. 경질 상부층(61)과 기질(60) 사이에 제 2 중간층(64)이 샌드위치되는데, 이 층은 10-80 쇼어 A 경도의 폴리우레탄과 같은 연질재료로 구성된다. 기질(60)은 도 2 에서 처럼 적당한 수지가 함침되어 보강된 부직 섬유 배트를 포함한다.
연질층 위로 경질 상부 표면재료를 중첩시키는 구조는 연질층(64)의 반발력과 경질 외부 표면(62)의 장점을 조합시켜 더 우월한 웨이퍼 평탄화를 가능하게 하며 단단한 상부층은 국지적 피크 및 골에 대해 저항성이며 압축성 하부층은 연마표면과 웨이퍼간의 훨씬 균일하고 평행한 접촉을 위해 더 넓은 스케일로 일치를 허용한다.
도 7 은 10-80 쇼어 A 경도 폴리우레탄과 같은 연질재료로된 상부층(71)을 지탱하며 배출홈(73)을 갖는 상부표면(72)을 제공하는 직조된 지지 기질(70)과 40-90 쇼어 D 경도 폴리우레탄과 같은 경질 재료로된 중간층(74)을 포함하는 또다른 벨트를 보여준다. 이러한 배열은 도 6 의 반대이지만 일부 연마 분야에서 필요한 유순한 상부표면과 벨트에 더 큰 스티프니스를 제공하는 경질 중간층을 제공한다.
도 8 은 기계방향 보강 얀(81)이 포함된 막형태로 지지 기질(80)을 포함하는 또다른 벨트를 보여준다. 막(80)은 도시되지는 않지만 천공될 수 있다. 막 기질(82)은 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 스티렌과 같은 발포 플라스틱 재료로된 상부층(82)을 지탱한다. 이러한 발포물은 강성 또는 신축성이며 슬러리 분배를 보조하며 벨트위로 웨이퍼가 미끄러지는 현상을 감소시키며 마모된 입자제거를 보조하는 표면 다공성을 제공한다. 웨이퍼를 제위치에 유지하는데 필요한 스티프니스는 40-90 쇼어 D 경도 폴리우레탄과 같은 더 단단한 중간층(83)에 의해 제공된다. 두 개의 폴리머층은 벨트의 의도하는 성질에 따라서 동일 또는 상이한 두께를 가질 수 있다.
도 9 는 40-90 쇼어 D 경도 폴리우레탄으로된 경질 중간층(91)을 지탱하며 발포물 코팅과 유사하게 연마 표면에 기공을 형성하는 중공 비이드를 포함한 폴리우레탄으로된 상부층(92)을 지탱하는 나선형 링크 직물 기질(90)을 포함한 또다른 벨트를 보여준다. 선호되는 비이드는 폴리우레탄 처럼 폴리머에 다공성을 첨가하도록 제조된 Expancel 551 DE (Akzo Nobel)와 같은 중공 플라스틱 구이다.
도 10 은 상부가 다공성을 생성하도록 중공 미세입자를 함유한 폴리우레탄층(101)으로 코팅되고 하부가 고형 폴리우레탄층(103)으로 코팅된 무한 지지 직물(102)을 갖는 홈이난 벨트를 보여준다. 지지 직경은 도면에 명백히 도시하지는 않을지라도 주변 폴리머층에 의해 일체로 결합 및 함침된다. 직물의 모든 면과 엣지는 폴리머층에 의해 완전히 캡슐화되어서 직물에서 나온 먼지 또는 입자가 연마 공정을 방해할 가능성을 감소시키고, 벨트를 약화시키거나 벨트 성능에 악영향을 미칠 수 있는 직물과 슬러리간 직접 접촉을 막는다. 폴리머층은 필요한 경도를 가진다. 경도가 높을수록 더 양호한 평탄화를 제공하며 재료가 연질일수록 제거율이 높아진다. 당해분야의 연마패드가 75 쇼어 D 경도까지 고형 비다공형으로 경화된 폴리우레탄으로 제조되지만 본 발명의 벨트는 적당한 경도의 폴리머 재료로 구성될 수 있다.
벨트 중앙에 직물을 갖는 구조는 롤러에 장착될 때 엣지에서 감기는 것을 막아주며 평탄하게 놓이게 한다. 벨트 엣지가 위로 또는 아래로 감기는 경향을 최소화 또는 제거하는 또다른 방법은 비교적 넓은 개방영역을 갖는 보강 기질을 사용하는 것이다.
도 11 은 상부에 다공성 폴리머층(111)을, 하부에 고형 폴리머층(116)을 갖는 홈(112)이 난 다층 벨트를 보여준다. 벨트의 중간층은 두 개의 직물층(113,115)을 가지며 그 사이에 연질 우레탄층(114)이 포함된다. 이러한 구조의 장점은 두 개의 직물층간에 쿠션층을 제공하면서 벨트의 총강도가 증가된다는 것이다. 이러한 벨트는 특히 트래킹을 조절하도록 롤러를 조정하는 동안 연마표면에 불균일한 응력을 전달함이 없이 더 높은 장착 장력을 사용할 수 있도록 한다.
상기 구체예들의 상부층은 부분 융합된 폴리머 입자로된 적어도 하나의 층을 포함하거나 상이한 융점을 갖는 두 가지 이상의 열가소성 폴리머를 포함할 수 있다. 소결된 층은 막, 직물 또는 부직포 또는 절단 섬유와 같은 직물재료에 의해 선택적으로 보강될 수 있다. 폴리머층은 다공성 표면을 제공하기 위해서 나중에 파괴될 수 있는 플라스틱, 유리 또는 가용성 재료(CMC 같은)로된 중공 마이크로비이드를 포함할 수 있다. 연마특성 때문에 유리 비이드가 사용될 수 있다. 중공 비이드는 윤활제, 연마재, pH 완충액, 지시약과 같은 추가 물질을 포함할 수 있다. 슬러리를 유지하거나 미세 입자 내부로 부터 물질을 방출시킬 수 있는 벨트 표면상에서 위치를 제공하는 연마에 의해서 경화된 벨트가 조절될 때 중공 비이드가 절단되어 개방될 수 있다.
TiO2, CeO2, SiC, Si3N4, Al2O3, 유리, 실리케이트, BaCO3, CaCO3, 다이아몬드 또는 탄소와 같은 연마 입자 또는 섬유가 투명 코팅으로 구성될 수 있는 상부층에 첨가될 수 있다.
상부층 표면에 기계가공, 레이저 절단(제거 또는 엑시머 레이저를 사용한), 또는 화학적 수단(상부층에 존재하는 당 또는 염과 같은 가용성 입자를 용해시켜)에 의해 극소 홈 또는 거칠기로 형성된 마이크로 조직 코팅이 제공될 수 있다.
설명된 다양한 기질은 단일층, 이중층 또는 다층구조로 사용될 수 있다.
상기 구체예들에서 직물 기질(20,30) 또는 커버층(53)은 스플라이스 또는 시임에 의해 부과된 연약함을 방지하기 위해서 무한 직물 재료로 구성될 수 있다. 직물은 고 인장강도 및 저 신장률을 갖는 KEVLAR, NOMEX 또는 TWARON 과 같은 메타- 또는 파라- 아라미드; PBO 또는 그 유도체; 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, PEEK, 겔-방사된 UHMW 폴리에틸렌(DYNEEMA 또는 SPECTRA); 또는 폴리벤즈이미다졸과 같은 얀으로 직조될 수 있다. 이러한 얀은 혼합 또는 블렌딩 될 수 있으며 천연 또는 합성 폴리머 얀과 블렌딩 또는 혼합될 수 있는 유리, 탄소 또는 암석 섬유(현무암)을 포함한 세라믹 얀과 같은 광물섬유나 금속이 사용될 수 있다. 아라미드가 저중량 및 고강도 때문에 선호된다. 그러나 각종 나일론, 폴리에스테르등의 섬유가 사용될 수도 있다. 적합성은 공정 장력과 적용분야에 달려있다.
폴리머 코팅은 내마모성, 경도 및 내습성과 같은 필요한 성질을 갖는 열경화성 또는 열가소성 재료, 공중합체, 혼합물 또는 블렌드로 구성된다. 가능한 재료는 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 치환형 비닐 폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리케톤, 실리콘, 포화 및 불포화 폴리머형 탄화수소, 불소 폴리머 및 에폭시 수지에서 선택된다.
직조된 금속망 및 천공된 금속 또는 벨트 기질이 사용될 수 있으며 벨트 간극은 리벳 또는 폴리머 충전제에 의해 점유되어서 폴리머와 금속간 결합강도를 향상시킨다. 연마동안 웨이퍼 오염을 방지하기 위해서 대체로 금속은 폴리머로 완전 캡슐화 된다.
본 발명에 따른 화학적-기계적 연마 벨트의 주요 장점은 사용하기 용이하며 시임이 없는 연마 표면을 갖는 일편 집적 벨트가 제공되어서 공정 효율 및 균일성을 향상시키고 반도체 웨이퍼 손상 가능성을 감소시킨다는 점이다. 본 발명은 연마 기질을 장착 및 변경시키는데 노력이 덜 필요하게 하며 부적절하게 장착된 패드, 울툭불툭한 시임 및 탈층으로 인한 웨이퍼 손상 가능성이 EP-A-0696495에 발표된 2편 배열에 비해서 감소된다.
본 벨트는 무한 벨트 내부 원주로 측정시 1.5-4미터 길이이며 0.1-0.6미터의 폭과 0.1-0.6㎝의 두께를 가진다. 코팅은 두께의 10-90%를 차지한다. 그러나 본 발명은 이러한 칫수에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 벨트는 반도체 제조시 다양한 연마단계에서 층을 연마하는데 사용될 수 있다. 연마될 대표적인 재료는 실리콘, 이산화실리콘, 구리, 텅스텐 및 알루미늄이다. 연마 벨트는 특정 물질을 연마하고 다른 물질은 연마하지 않도록 디자인될 수 있어서 상이한 재료를 유사한 속도로 연마하거나 특정 슬러리 및 용액을 써서 선택적으로 작업할 수 있다. 본 발명의 벨트는 광학거울을 연마 및 평탄화하는 다른 산업에서도 적용될 수 있다.

Claims (39)

  1. 연마공구로서 실리콘 및 반도체 웨이퍼를 연마하는데 사용되는 무한 벨트에 있어서,
    상기 벨트가 시임이 없는 연마 표면을 형성하도록 폴리머로 코팅된 직물 또는 부직포로 구성됨을 특징으로 하는 벨트.
  2. 제 1 항에 있어서, 벨트의 상부층이 다공성 또는 발포 폴리머를 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  3. 제 2 항에 있어서, 중공 극소 요소를 사용하여 다공성 구조가 획득됨을 특징으로 하는 벨트.
  4. 제 2 항에 있어서, 벨트 상부층이 다공성 폴리우레탄을 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  5. 제 4 항에 있어서, 고형, 비다공성 형태로 경화될 때 폴리우레탄의 쇼어 D 경도가 40-90임을 특징으로 하는 벨트.
  6. 제 1 항에 있어서, 지지 직물 위와 아래에 폴리머층이 존재함을 특징으로 하는 벨트.
  7. 제 6 항에 있어서, 직물 위의 상부층은 다공성이며 직물아래의 하부는 고형 또는 비다공성임을 특징으로 하는 벨트.
  8. 제 1 항에 있어서, 폴리머층이 높은 내마모성을 갖는 열경화성 또는 열가소성 폴리머, 공중합체 또는 블렌드로 구성됨을 특징으로 하는 벨트.
  9. 제 8 항에 있어서, 폴리머가 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 치환형 비닐 폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리케톤에서 선택됨을 특징으로 하는 벨트.
  10. 제 1 항에 있어서, 폴리머층이 높은 내약품성 및 내습성을 갖는 열경화성 또는 열가소성 폴리머, 공중합체 또는 블렌드를 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  11. 제 1 항에 있어서, 폴리머가 실리콘, 포화 및 불포화 폴리머형 탄화수소, 불소 폴리머 또는 에폭시 수지에서 선택됨을 특징으로 하는 벨트.
  12. 제 1 항에 있어서, 지지 직물위에 두 개의 폴리머층, 즉 상부층과 중간층이 존재함을 특징으로 하는 벨트.
  13. 제 12 항에 있어서, 상부 폴리머층이 중간층보다 경질임을 특징으로 하는 벨트.
  14. 제 12 항에 있어서, 상부 폴리머층이 중간층보다 연질임을 특징으로 하는 벨트.
  15. 제 12 항에 있어서, 상부 폴리머층은 다공성이고 중간층은 비다공성임을 특징으로 하는 벨트.
  16. 제 12 항에 있어서, 상부층과 중간층 둘다가 다공성임을 특징으로 하는 벨트.
  17. 제 1 항에 있어서, 상부층이 연마 입자 또는 섬유를 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  18. 제 1 항에 있어서, 벨트의 상부층이 표면상에 마이크로 또는 마크로 조직을 가짐을 특징으로 하는 벨트.
  19. 제 18 항에 있어서, 마이크로 또는 마크로 조직이 연마 벨트 작동중 화학적 또는 기계적 수단에 의해 연속으로 갱신됨을 특징으로 하는 벨트.
  20. 제 18 항에 있어서, 마크로 조직이 벨트 방향으로 홈을 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  21. 제 20 항에 있어서, 홈이 벨트 주변에 단일 연속 나선으로 형성됨을 특징으로 하는 벨트.
  22. 제 1 항에 있어서, 벨트 상부에서 하부로 관통하는 구멍이 존재함을 특징으로 하는 벨트.
  23. 제 1 항에 있어서, 연마공정동안 벨트를 통해 웨이퍼를 측정하기에 유용한 전자기파에 투명한 벨트 부위가 존재함을 특징으로 하는 벨트.
  24. 제 23 항에 있어서, 벨트의 일부가 가시광선, 자외선 또는 X-선에 대해 투명함을 특징으로 하는 벨트.
  25. 제 1 항에 있어서, 벨트 상부층이 상이한 경로를 갖는 하나 이상의 폴리머재료를 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 직물이 무한 형태로 직조되며 고인장강도 및 저 신장률의 얀을 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 고 인장강도 얀이 메타- 또는 파라-아라미드; 폴리에테르이미드; 폴리이미드; 폴리에테르케톤; PEEK; 겔-방사된 UHMW 폴리에틸렌; 또는 폴리벤즈이미다졸에서 선택됨을 특징으로 하는 벨트.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 고 인장강도 얀이 2가지 이상 얀의 혼합물 또는 블렌드를 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 얀이 유리섬유, 탄소 또는 세라믹 얀, 현무암 섬유, 암석 섬유나 천연 또는 합성 폴리머 얀과 광물 섬유의 혼합물로 구성됨을 특징으로 하는 벨트.
  30. 제 26 항에 있어서, 목화와 같은 천연얀이 벨트 폭을 가로질러 가로방향으로 직조됨을 특징으로 하는 벨트.
  31. 제 1 항에 있어서, 상기 직물이 하나 이상의 스태플 얀으로 형성된 부직포임을 특징으로 하는 벨트.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 얀 스태플이 메타- 또는 파라-아라미드; 폴리에테르이미드; 폴리이미드; 폴리에테르케톤; PEEK; 겔-방사된 UHMW 폴리에틸렌; 폴리벤즈이미다졸; 유리섬유; 탄소섬유; 세라믹 섬유; 현무암 섬유; 암석 섬유; 또는 금속 섬유에서 선택된 적어도 하나의 섬유를 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  33. 제 1 항에 있어서, 상기 직물이 공통방향으로 연장되며 간격이 떨어진 선형얀과 상기 얀을 상호연결하고 캡슐화하는 폴리머 매트릭스 재료를 포함하는 부직포를 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 선형얀이 벨트 이동 방향으로 배향됨을 특징으로 하는 벨트.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 선형얀이 벨트 가로방향으로 배향됨을 특징으로 하는 벨트.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 벨트 이동방향으로 연장되는 추가 보강얀이 제공됨을 특징으로 하는 벨트.
  37. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 기질이 넓은 개방 영역을 가짐을 특징으로 하는 벨트.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 벨트가 나선형 링크 지지 기질을 포함함을 특징으로 하는 벨트.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 나선형-링크 벨트가 폴리머로 코팅 또는 함침된 직물 또는 부직포층을 지지함을 특징으로 하는 벨트.
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