KR20020018642A - 반도체 연마용 벨트 - Google Patents

반도체 연마용 벨트 Download PDF

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KR20020018642A
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Abstract

본 발명은 설치면들사이의 간격에서 실질적으로 평평한 표면을 유지하도록 하는 반도체 웨이퍼의 기계적 연마를 위한 개선된 벨트를 제공한다. 본 발명의 벨트는 연마층을 포함하는 1개 이상의 중합체층 및 1개 이상의 제직 또는 부직 지지층을 갖는다. 벨트 모서리의 상향 커핑 또는 하향 커핑을 방지하기 위해 설치 롤러들사이의 간격에서 벨트상에 가해지는 하향 커핑 힘과 상향 커핑 힘사이의 균형을 달성하도록 벨트의 대칭 특성이 이루어진다.

Description

반도체 연마용 벨트 {Belt for Polishing Semiconductors}
본 발명의 목적은 벨트가 반도체 웨이퍼와 접촉하는 동안 상향 또는 하향 커핑(cupping)되지 않으면서 평평하게 유지되어 반도체 웨이퍼의 개선된 연마를 제공하는 이음매없는 복합 벨트를 제조하는 것이다.
반도체 웨이퍼의 화학 기계적 연마(CMP)는 집적 회로의 제조에 이용되는 비교적 새로운 기술이다. 통상적인 CMP 기술은 웨이퍼 면을 회전하는 회전대에 설치된 평평한 연마용 패드와 접촉시킨 상태로 유지하는 것을 포함한다. 이러한 배열은 통상적인 유리 연마 기술로부터 유래되었다. 최근에, 새로운 유형의 CMP 연마 도구가 온트라크 시스템스(Ontrak Systems)에 의해 발명된 후, 램 리서치(Lam Research)에 의해 획득되었다. 미국 특허 제5,692,947호에 기재된 새로운 도구는 지지용 순환 금속 벨트에 통상적인 평평한 연마 패드가 부착되어 있는 선형 연마용 부재를 사용한다. 현재로는, 반도체 웨이퍼를 연마하는데 사용하거나 램 리서치의 도구에 사용하기 위한 시판되는 원피스(one-piece) 벨트는 없다.
스카파 그룹(Scapa Group)의 한 지국은 램 리서치의 연마용 도구에 사용하기 위한 이음매없는 복합 벨트를 개발해 왔다. 충분한 강도 및 정밀 연마 표면이 모두 가능하면서 효율적으로 일관성있게 제조될 수 있는 그러한 벨트를 개발하는데는 많은 어려움과 제약이 있다. 특히, 한가지 예기치 않은 문제는 기본형의 벨트는평평한 표면을 유지하지 않는 경향이 있으며, 즉 벨트의 모서리가 설치 롤러들사이의 간격에서 위로 또는 아래로 구부러지는 경향이 있어서, 이는 반도체 웨이퍼 표면과의 불균일한 접촉때문에 불량한 연마 성능이 초래된다는 점이다. 본 발명은 이러한 중대한 문제를 극복한다.
<발명의 요약>
본 발명은 2개의 롤러사이의 간격에서 실질적으로 평평한 표면을 유지하도록 설계, 구성 또는 제조되는 이음매없는 복합 벨트를 포함한다. 본 발명의 벨트는 통상 연마층을 포함하는 1개 이상의 중합체층 및 1개 이상의 지지용 제직 또는 부직층을 갖는다. 본 발명은 하기 접근 방식중 하나 이상을 이용하여 하향 커핑(cupping) 및 상향 커핑 힘사이의 필요한 균형을 달성함으로써 수행된다: 1) 벨트의 상이한 중합체층 및 지지층의 상대 두께를 변화시키는 방식, 2) 벨트의 상이한 층들의 상대 경도 또는 강성을 변화시키는 방식, 3) 상이한 층들이 형성되는 온도를 변화시키는 방식, 4) 지지층의 조성을 변화시키는 방식, 및 5) 1개 이상의 복합층을 프리스트레싱(prestressing)하는 방식.
본 발명의 벨트는 특히 평평한 웨이퍼의 전체 표면과 균일한 접촉을 유지하는 것이 중요한 반도체 웨이퍼의 화학 기계적 연마에 유용하다. 이외에, 본 발명의 벨트는 예를 들어, 벨트와 제조공정상의 제품사이에 균일한 접촉이 필요한 다른 연마 용도, 인쇄 용도 및 재료 취급 용도를 포함하여 기타 용도에 유용할 것이다.
<발명의 간단한 설명>
본 발명의 이음매없는 복합 벨트는 통상 중합체층을 지지층상으로 주조, 압축 성형 또는 사출 성형함으로써 제조된다. 제조 방법은 통상 열가소성 물질을 용융 유동시키기 위해 또는 열경화성 물질을 합쳐서 경화시키기 위해 승온을 포함한다. 그러나, 중합체 물질은 임의의 적합한 온도 또는 바람직한 경우 일련의 상이한 온도 및 시간에서 경화될 수 있다. 중합체층은 임의의 적합한 물질 또는 물질의 배합물일 수 있다. 중합체층은 고체 또는 다공성일 수 있고, 임의의 유형의 충전제 및 활성 또는 불활성 성분 또는 이들의 배합물을 함유할 수 있다. 통상, 실질적으로 원통형 금형이 대칭 특성을 가지면서 접착부 또는 이음매없는 벨트를 제조하는데 사용된다. 금형은 정적이거나 원심 주조에서와 같이 회전될 수 있다. 대칭 특성을 갖는 벨트를 형성하기 위한 또다른 선택은 회전 원통형 코어 또는 롤러상에 벨트를 형성하는 것을 포함한다. 벨트는 중합체층을 관형 지지 재료상으로 연속 압출시킨 후 목적하는 폭의 벨트로 얇게 절단함으로써 제조될 수 있다.
통상, 2개 이상의 상이한 층들의 복합 벨트가 벨트의 정밀 연마 표면 및 필수 기계 강도를 제공하는데 필요하다. 연마층은 평탄하거나 텍스쳐(texture)를 낼 수 있고, 성형되거나 기계가공 또는 다른 2차 조작에 의해 달성되는 홈, 함몰부 또는 상승된 특징의 임의의 적합한 패턴을 가질 수 있다. 지지층은 천연 또는 합성 유기 또는 무기 물질로 제조된 임의의 유형의 제직 또는 부직물일 수 있다.
그러나, 복합 구조물은 벨트가 정지되고 장력하에 롤러상에 설치되어 있는 경우 불균일한 내부 응력을 초래할 수 있고, 이는 종종 설치 롤러들사이의 간격에서 벨트 모서리의 상향 또는 하향 커핑을 초래한다. 종종, 불균일한 내부 응력은 상이한 열적 또는 분자 수축 속도, 또는 상이한 인장, 전단 및 압축 특성을 갖는재료를 사용함으로써 초래된다. 이러한 벨트 커핑의 잠재적 원인을 이해한 경우, 상이한 재료의 특성을 조화시키거나 연마 및 기계적 강도를 모두 제공하는 단일 재료를 찾음으로써 불균일한 내부 응력을 완전히 제거하는 방법을 찾는 것이 논리적인 것으로 보일 것이다. 그러나, 이음매가 없으며 실질적으로 원통형으로 형성된 단일 성분 벨트, 예를 들어 고체 고무 또는 우레탄 벨트는 설치 롤러들사이의 간격에서 완전히 평평한 상태로 있지 않으며, 사실상 모서리는 하향으로 커핑될 것이다. 본 발명의 놀라운 특징은 웨이퍼가 접촉하는 간격에서 평평한 표면을 제공하는 이음매없는 연마 벨트를 제공하도록 벨트가 복합 구조물로 이루어져야 한다는 것이다.
벨트가 설치 롤러들 사이에 걸쳐 있는 경우 벨트중의 상향 커핑 힘과 하향 커핑 힘의 올바른 균형을 제공하기 위해 복합 구조물이 필연적이다. 상향 커핑 힘과 하향 커핑 힘의 균형 조절은 하기 접근 방식중 하나 또는 이들의 조합에 의해 달성될 수 있다: 1) 벨트의 상이한 중합체 및 지지층의 상대 두께를 변화시키는 방식, 2) 벨트의 상이한 층들의 상대 경도 또는 강성을 변화시키는 방식, 3) 상이한 층들이 형성되는 온도를 변화시키는 방식, 4) 지지층의 조성을 변화시키는 방식, 및 5) 1개 이상의 복합층을 프리스트레싱하는 방식. 이외에, 상반되는 커핑 경향의 교호 구획을 벨트의 길이둘레에 갖는 벨트를 형성함으로써 상향 커핑과 하향 커핑사이에 적합한 균형을 생성할 수 있다. 교호하는 상향 커핑 및 하향 커핑 구획은 서로 상쇄되어 벨트가 설치 롤러들사이의 간격 전체에서 실질적으로 평평하게 놓여있도록 하는 경향이 있다.
평평하게 놓여 있도록 상향 커핑과 하향 커핑의 목적하는 균형을 갖는 벨트 구조물의 예는 다음을 포함한다:
1) 제직물의 양면상에 고온 주조(hot cast) 폴리우레탄이 코팅되어 있고 우레탄의 상부층이 하부층보다 두꺼운 3층 벨트.
2) 느슨하게 제직된 그물망 직물이 고온 주조 폴리우레탄에 의해 외부 또는 상부에 코팅된 2층 벨트.
3) 고온 주조 폴리우레탄층이 권취된 강화용 코드로 형성된 2층 벨트.
4) 고온 주조 폴리우레탄층이 성형 공정동안 장력하에 유지되는 프리스트레싱된 직물상에 형성되는 2층 벨트.
5) 직물층이 폴리우레탄층으로 코팅되어 고온에서 경화 사이클이 완료되기 전에 실온에서 고화되는 2층 벨트.
6) 상부층과 하부층이 동일한 두께를 가지면서 상부층이 하부층보다 강성인 물질로 제조되는 것인 3층 벨트.
7) 상부층이 균일한 두께를 가지면서 하부층이 사인곡선으로 두께 변화함으로써 약간의 상향 커핑 경향과 약간의 하향 커핑 경향이 있는 교호 구획을 생성하는 것인 3층 벨트.
8) 상부층이 발포체이고 하부층이 고체 물질인 3층 벨트.

Claims (16)

  1. 연마층을 포함하는 1개 이상의 중합체층 및 1개 이상의 지지용 제직 또는 부직층을 포함하며, 2개의 이격된 설치면들사이의 간격에서 벨트상에 작용하는 하향 커핑(cupping) 힘과 상향 커핑 힘사이의 균형을 달성하는 대칭 특성을 가짐으로써 벨트 모서리가 상향 또는 하향으로 커핑되는 것을 방지하는, 설치면들사이의 간격에서 실질적으로 평평한 표면을 유지하는 이음매없는 복합 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 중합체층이 상이한 두께를 갖는 것인 벨트.
  3. 제1항에 있어서, 중합체층이 상이한 경도 또는 강성을 갖는 것인 벨트.
  4. 제1항에 있어서, 중합체층이 상이한 온도에서 형성되는 것인 벨트.
  5. 제1항에 있어서, 중합체층이 상이한 조성을 갖는 것인 벨트.
  6. 제1항에 있어서, 1개 이상의 중합체층 및 지지층이 프리스트레싱된 벨트.
  7. 제1항에 있어서, 벨트가 상반되는 커핑 경향의 교호 구획을 갖는 것인 벨트.
  8. 제1항에 있어서, 벨트가 실질적으로 원통형 형태인 벨트.
  9. 제1항에 있어서, 벨트가 제직물의 양면상에 고온 주조 폴리우레탄이 코팅되어 있으며 우레탄의 상부층이 하부층보다 두꺼운 3층 벨트인 벨트.
  10. 제1항에 있어서, 벨트가 고온 주조 폴리우레탄에 의해 외부 또는 상부에 코팅된 느슨하게 제직된 그물망 직물을 갖는 2층 벨트인 벨트.
  11. 제1항에 있어서, 벨트가 권취된 강화용 코드로 형성된 고온 주조 폴리우레탄층을 갖는 2층 벨트인 벨트.
  12. 제1항에 있어서, 벨트가 성형 공정동안 장력하에 유지되는 프리스트레싱된 직물상에 형성된 고온 주조 폴리우레탄층을 갖는 2층 벨트인 벨트.
  13. 제1항에 있어서, 벨트가 폴리우레탄층으로 코팅되어 고온에서 경화 사이클이 완료되기 전에 실온에서 고화된 직물층을 갖는 2층 벨트인 벨트.
  14. 제1항에 있어서, 벨트가 지지층의 한쪽 면에 동일한 두께의 상부 및 하부 중합체층을 가지며 상부층이 하부층보다 강성인 물질로 제조되는 3층 벨트인 벨트.
  15. 제1항에 있어서, 벨트가 지지층 위에 균일한 두께의 상부 중합체층을 가지며 지지층 밑에 두께가 사인곡선으로 변하는 하부 중합체층을 가짐으로써 약간의 상향 커핑 경향과 약간의 하향 커핑 경향을 갖는 교호 구획을 생성하는 3층 벨트인 벨트.
  16. 제1항에 있어서, 벨트가 지지층 위에 발포체의 상부층을 가지며 지지층 밑에 고체 물질의 하부층을 갖는 3층 벨트인 벨트.
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