KR20200004557A - Surface coating layer making method for magneto-rheological fluids’s magnetic particle and Flat surface grinding apparatus same the using - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법 및 이를 이용한 평면 연마 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면에 코팅층이 형성되도록 하고, 이를 회전하는 연마휠의 상부면으로 연마 슬러리와 함께 공급하여, 웨이퍼의 표면을 평면으로 연마할 수 있는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법 및 이를 이용한 평면 연마 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a surface coating layer of magnetic material particles included in a magnetic rheological fluid and a planar polishing apparatus using the same, and more particularly, to form a coating layer on the surface of magnetic material particles containing magnetic rheological fluid. The present invention relates to a method for forming a surface coating layer of magnetic material particles contained in a magnetic rheology fluid capable of supplying the polishing slurry to the upper surface of a rotating polishing wheel and polishing the surface of the wafer in a plane, and a planar polishing apparatus using the same.
반도체 제조시 기판이 되는 웨이퍼는 단결정성장(Single crystal growing), 절단(Slicing), 연마(Lapping), 식각(Etching), 연마(Polishing), 세정(Cleaning) 등의 여러 공정을 거쳐 제조된다.Wafers serving as substrates in semiconductor manufacturing are manufactured through various processes such as single crystal growing, slicing, lapping, etching, polishing, and cleaning.
연마 공정에서는 이전 공정에서 생성된 표면이나 표면 이하(Subsurface)의 결함 즉 긁힘, 갈라짐, 입자변형(Grain distortion), 표면 거칠기, 표면의 지형(Topography)의 결함을 제거하여 웨이퍼로 가공하게 된다.In the polishing process, the surface or subsurface defects generated in the previous process, such as scratches, cracks, grain distortion, surface roughness, and surface topography, are removed and processed into wafers.
이러한 연마 공정은 연마용 슬러리를 공급하여 연마포와의 마찰에 의한 회전 및 직선운동으로 웨이퍼 표면 을 화학적 및 기계적으로 연마하므로 CMP(Chemical Mechanical Polishing)라고 한다. 그리고 CMP 공정에서 사용되는 연마용 슬러리를 CMP 슬러리라고 한다.This polishing process is called CMP (Chemical Mechanical Polishing) because the polishing surface is chemically and mechanically polished by rotating and linear movement by friction with the polishing cloth by supplying a polishing slurry. The polishing slurry used in the CMP process is called a CMP slurry.
상술한 바와 같은, 웨이퍼 연마 공정에서 우수한 표면 거칠기 획득 및 높은 재료제거율을 위하여 CMP(Chemical Mechanical Polishing : 화학 기계적 연마) 기술이 적용되고 있다.As described above, CMP (Chemical Mechanical Polishing) technology is applied to obtain excellent surface roughness and high material removal rate in the wafer polishing process.
CMP 기술은 고집적 반도체 소자 제조공정에서 웨이퍼의 평탄화를 얻기 위하여 사용되는 기술로서, 화학적인 제거가공과 기계적인 제거가공을 하나의 가공방법으로 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱 패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(Slurry)를 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼 등의 피가공물 표면을 평탄화시키는 방식이다.CMP technology is used to obtain wafer planarization in the process of manufacturing highly integrated semiconductor devices. Chemical removal processing and mechanical removal processing are carried out in one processing method. A slurry containing a material is injected between the wafer and the polishing pad to planarize a workpiece surface such as a wafer.
도 1은 종래 기술에 따른 CMP 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a CMP apparatus according to the prior art.
도 1을 참조하면, CMP 장치는 본체(10)의 소정 위치에 연마휠(11)이 배치되고, 일측 상부로는 슬러리 공급노즐(12)이 배치된다.Referring to FIG. 1, in the CMP apparatus, a
연마휠(11)의 상면에는 웨이퍼(W) 등의 표면이 밀착되어 연마가 진행되고, 하측에 모터(미도시)에 기계적으로 연결되어 모터의 회전력을 제공받는 회전축(122)이 형성된다.The upper surface of the
이로 인해, 연마휠(11)은 웨이퍼(W) 등의 연마 시 모터의 구동에 의하여 회전하게 된다. 또한, 연마 작업 시, 웨이퍼(W)도 소정의 구동 수단에 의해 회전한다. For this reason, the
CMP 장치는 웨이퍼(W)가 회전함으로 인해 연마를 위해 공급되는 슬러리가 외부로 이탈하는 문제점이 있다.CMP apparatus has a problem that the slurry supplied for polishing due to the rotation of the wafer (W) is released to the outside.
이를 해결하기 위하여, 자기장에 의해 점성이 가변하는 자기 유변 유체와 연마제를 함께 공급하는 기술이 개시되었다. In order to solve this problem, a technique of supplying an abrasive with a magnetic rheological fluid whose viscosity varies by a magnetic field has been disclosed.
자기 유변 유체와 연마제를 함께 이용하는 연마장치의 일예가 공개특허 2011-136206호에 개시되어 있다. An example of a polishing apparatus using a magnetic rheological fluid and an abrasive is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2011-136206.
한편, 공개특허 2008-59609호를 참조하면, CMP 공정을 위해 과산화수소와 같은 산화제가 슬러리에 포함됨을 알 수 있다. 상기한 기술과 같이, CMP 공정 수행 시, 연마 슬러리에는 다양한 화학물질이 포함될 수 있다. Meanwhile, referring to Patent Publication No. 2008-59609, it can be seen that an oxidant such as hydrogen peroxide is included in the slurry for the CMP process. As described above, when performing the CMP process, the polishing slurry may contain various chemicals.
여기서, 자기 유변 유체는 카르보닐철(CI; Carbonyl Iron) 입자를 주성분으로 포함하고 있다. Here, the magnetorheological fluid contains carbonyl iron (CI) particles as a main component.
CMP 공정 수행 시, 균일한 공정 수행을 위해 자기 유변 유체가 포함하는 카르보닐철 입자는 슬러리에 포함된 화학 물질에 반응하지 않도록 하여 자기 유변 유체의 물성이 유지되도록 할 필요가 있다. In performing the CMP process, the carbonyl iron particles included in the magnetic rheology fluid need not to react with the chemicals contained in the slurry so as to maintain the physical properties of the magnetic rheology fluid.
특히, 연마를 위해 공급되는 자기 유변 유체는 사용 후 재사용되는 것이 일반적이므로, 자기 유변 유체의 재사용 중에도 자기 유변 유체의 물성은 항상 균일하게 유지하여야 할 필요가 있다. In particular, since the magnetorheological fluid supplied for polishing is generally reused after use, the physical properties of the magnetorheological fluid need to be kept uniform even during reuse of the magnetorheological fluid.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자기 유변 유체가 포함하는 자성 물질인 카르보닐철 입자 표면에 코팅층이 형성되도록 하여 자기 유변 유체의 물성이 균일하게 유지되도록 하는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and includes a magnetic rheological fluid to maintain a uniform physical properties of the magnetic rheological fluid by forming a coating layer on the surface of the carbonyl iron particles of the magnetic material contained in the magnetic rheological fluid. An object of the present invention is to provide a method for forming a surface coating layer of magnetic material particles.
본 발명은, CMP 공정에 따른 웨이퍼의 연마 작업 시, 회전하는 연마휠의 상부면으로 연마 슬러리와 표면이 코팅 처리된 입자를 포함하는 자기 유변 유체를 공급하고 이를 이용하여 웨이퍼의 표면을 평면으로 연마할 수 있는 평면 연마 장치에 관한 것이다.The present invention, when polishing the wafer according to the CMP process, supply a magnetorheological fluid including the polishing slurry and the surface-coated particles to the upper surface of the rotating polishing wheel and using this to polish the surface of the wafer in a plane It is related with the flat grinding | polishing apparatus which can be performed.
또한, 본 발명은, 연마 슬러리와 표면이 코팅 처리된 입자를 포함하는 자기 유변 유체를 공급하며 CMP 공정에 따른 웨이퍼의 평면 연마 작업 중, 자기 유변 유체가 포함하는 자성 물질 입자가 연마 슬러리에 포함된 화학 물질에 반응하지 않고 안정된 상태가 유지되어 균일한 연마가 진행될 수 있는 평면 연마 장치에 관한 것이다.In addition, the present invention provides a magnetic rheology fluid including a polishing slurry and a surface-coated particles, the magnetic slurry of the magnetic rheology fluid contained in the polishing slurry during the planar polishing operation of the wafer according to the CMP process The present invention relates to a planar polishing apparatus in which a stable state is maintained without reacting to chemicals and uniform polishing can proceed.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법으로서, 자기 유변 유체를 준비하는 단계; 상기 자기 유변 유체를 에탄올에 분사된 메타크릴산 용액에 첨가한 후 음파처리를 수행하는 제1 음파 처리 단계; VTMOS(Vinyltrimethoxysilane)를 상기 에탄홀에 분산시키고, 상기 VTMOS(Vinyltrimethoxysilane)를 상기 제1 음파 처리를 수행한 상기 메타크릴산 용액에 첨가한 후, 음파처리를 수행하는 제2 음파 처리 단계; 상기 자성물질입자 표면에 실란기능기가 도입되도록 상기 에탄올로 세척하는 제1 세척 단계; TEOS(tetraethoxysilane)을 50mL 에탄올에 분산시킨 후 표면에 실란기능기가 도입된 상기 자성물질입자를 넣어 교반하는 제1 교반단계; 상기 TEOS(tetraethoxysilane)가 실리카로 변환되도록 하는 졸겔 변환단계; 상기 졸겔 변환단계가 완료된 후, 상기 TEOS(tetraethoxysilane)를 교반하는 제2 교반단계; 및 상기 실리카가 코팅된 상기 자성물질입자를 건조시키는 건조 단계를 포함하는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a surface coating layer of magnetic material particles included in a magnetic rheological fluid, comprising: preparing a magnetic rheological fluid; Adding a magnetic rheology fluid to the methacrylic acid solution sprayed on ethanol and then performing a sonication; A second sound wave treatment step of dispersing VTMOS (Vinyltrimethoxysilane) in the ethane hole, adding VTMOS (Vinyltrimethoxysilane) to the methacrylic acid solution subjected to the first sound wave treatment, and then performing a sound wave treatment; A first washing step of washing with ethanol such that a silane functional group is introduced into the surface of the magnetic material particle; A first stirring step of dispersing TEOS (tetraethoxysilane) in 50 mL ethanol and then stirring the magnetic material particles into which a silane functional group is introduced; A sol-gel conversion step of converting the TEOS (tetraethoxysilane) into silica; A second stirring step of stirring the tetraethoxysilane (TEOS) after the sol-gel conversion step is completed; And it provides a method of forming a surface coating layer of magnetic material particles comprising a magnetic rheology fluid comprising a drying step of drying the magnetic material particles coated with silica.
상기 제2 교반단계에서 미반응된 상기 자성물질입자를 상기 에탄올에 의해 세척하는 제2 세척 단계를 더 포함할 수 있다.A second washing step of washing the magnetic material particles unreacted in the second stirring step by the ethanol may be further included.
상기 자성물질입자는, 카르보닐 철을 포함할 수 있다.The magnetic material particles may include carbonyl iron.
상기 제1 음파 처리 단계와 상기 제2 음파 처리 단계는, 각각 30분간 이루어질 수 있다.The first sound wave processing step and the second sound wave processing step may be performed for 30 minutes each.
상기 제1 교반 단계는, 300 내지 500 rpm으로 동작하는 교반기에 의해 이루어질 수 있다.The first stirring step may be performed by an agitator operating at 300 to 500 rpm.
상기 졸겔 변환 단계는, 축합반응 및 가수분해를 포함할 수 있다.The sol-gel conversion step may include condensation reaction and hydrolysis.
상기 제2 교반 단계는, 24시간 동안 수행되는 자기 유변 유체가 포함할 수 있다.The second stirring step may include a magnetic rheology fluid performed for 24 hours.
또한, 본 발명은, 연마 대상물의 표면을 평면으로 연마하는 장치로서, 원반 형상으로, 수직으로 배치되는 중심축을 기준으로 회전 가능하게 구성되는 연마휠; 상기 연마휠의 상부면으로 코팅층이 표면에 형성된 자성물질입자를 포함하는 자기 유변 유체를 공급하는 유체 공급부; 상기 연마휠의 하부에 배치되어 상기 연마휠의 상부면으로 공급된 상기 자기 유변 유체에 대하여 자력을 인가하는 복수개의 단위 자석편을 포함하는 자기 공급부; 상기 연마휠의 상부면에 공급된 상기 자기 유변 유체를 회수하는 유체 회수부; 및 상기 연마 대상물을 상기 연마휠의 상부면으로 이동시키고, 상기 연마휠의 상부면 상에서 상기 연마 대상물을 회전 및 일정 거리만큼 왕복 이동시키는 공작물 이동부; 를 포함하는 평면 연마 장치를 제공한다.In addition, the present invention is an apparatus for polishing the surface of the polishing object in a plane, a disk-shaped, polishing wheel configured to be rotatable about a central axis disposed vertically; A fluid supply unit supplying a magnetic rheology fluid including magnetic material particles having a coating layer formed on a surface thereof to an upper surface of the polishing wheel; A magnetic supply unit disposed under the polishing wheel and including a plurality of unit magnet pieces applying magnetic force to the magnetic rheological fluid supplied to the upper surface of the polishing wheel; A fluid recovery unit for recovering the magnetorheological fluid supplied to the upper surface of the polishing wheel; And a workpiece moving part which moves the polishing object to the upper surface of the polishing wheel and rotates and reciprocates the polishing object by a predetermined distance on the upper surface of the polishing wheel. It provides a planar polishing apparatus comprising a.
상기 코팅층은, 상기 자기 유변 유체에 코팅제를 공급한 후, 상기 코팅제를 음파처리(sonication)에 의해 분산시킨 상태에서 일정 시간 동안 유지하여 형성될 수 있다.The coating layer may be formed by supplying a coating agent to the magnetic rheological fluid and then maintaining the coating agent for a predetermined time in a state in which the coating agent is dispersed by sonication.
상기 유체 공급부는, 자기 유변 유체를 저장하는 자기 유변 유체 저장탱크와, 상기 자기 유변 유체를 상기 연마휠의 상부면으로 공급하는 공급 노즐을 포함할 수 있다.The fluid supply unit may include a magnetorheological fluid storage tank for storing magnetic rheological fluid, and a supply nozzle for supplying the magnetorheological fluid to an upper surface of the polishing wheel.
상기 유체 공급부는, 연마 슬러리를 저장하는 연마 슬러리 저장탱크와, 상기 자기 유변 유체와 상기 연마 슬러리를 혼합한 연마 유체를 상기 공급 노즐로 공급하는 믹서를 더 포함할 수 있다. The fluid supply unit may further include a polishing slurry storage tank for storing the polishing slurry, and a mixer for supplying the polishing fluid obtained by mixing the magnetic rheological fluid and the polishing slurry to the supply nozzle.
상기 공급 노즐은, 상기 연마휠의 중심축에서 상기 연마휠의 외주측까지 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체를 공급하도록 평행하게 배치되는 복수의 단위 공급 노즐을 포함할 수 있다.The supply nozzle may include a plurality of unit supply nozzles arranged in parallel to supply the magnetorheological fluid or the polishing fluid from a central axis of the polishing wheel to an outer peripheral side of the polishing wheel.
복수의 상기 단위 공급 노즐은, 상기 연마휠의 중심축에서 상기 연마휠의 외주측으로 갈수록 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체의 공급량이 증가할 수 있다.The plurality of unit supply nozzles may increase the supply amount of the magnetorheological fluid or the polishing fluid toward the outer peripheral side of the polishing wheel from the central axis of the polishing wheel.
상기 복수개의 단위 자석편은, 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.The plurality of unit magnet pieces may be arranged in a matrix form.
상기 복수개의 단위 자석편의 배치 폭은, 상기 공급 노즐을 통한 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체의 공급폭에 대응할 수 있다.An arrangement width of the plurality of unit magnet pieces may correspond to a supply width of the magnetorheological fluid or the polishing fluid through the supply nozzle.
상기 복수개의 단위 자석편 중, 상기 연마휠의 외주측으로 배치되는 상기 단위 자석편의 자력은 상기 연마휠의 내측으로 배치되는 상기 단위 자석편의 자력보다 클 수 있다.Among the plurality of unit magnet pieces, a magnetic force of the unit magnet piece disposed on the outer circumferential side of the polishing wheel may be greater than a magnetic force of the unit magnet piece disposed inside the polishing wheel.
상기 유체 회수부는, 상기 연마면 상에서 연마에 사용된 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체를 흡입하는 흡입 노즐과, 상기 흡입 노즐로 흡입력을 제공하는 흡입 펌프와, 상기 흡입 노즐을 통해 흡입된 상기 연마 유체에서 평면 연마 중 분쇄된 상기 연마 슬러리를 분리한 후, 상기 연마 유체를 상기 유체 공급부로 공급하는 컨디셔너(conditioner)를 포함할 수 있다.The fluid recovery unit includes a suction nozzle for sucking the magnetorheological fluid or the polishing fluid used for polishing on the polishing surface, a suction pump for providing a suction force to the suction nozzle, and the polishing fluid sucked through the suction nozzle. After separating the polishing slurry pulverized during planar polishing in a, it may include a conditioner (conditioner) for supplying the polishing fluid to the fluid supply.
상기 유체 공급부로 공급되는 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체를 임시 보관하는 임시 보관 탱크를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a temporary storage tank configured to temporarily store the magnetic rheological fluid or the polishing fluid supplied to the fluid supply unit.
상기 흡입 노즐의 폭은, 상기 공급 노즐의 폭에 대응할 수 있다.The width of the suction nozzle may correspond to the width of the supply nozzle.
상기 공작물 이동부는, 상기 연마 대상물을 고정하는 고정 유닛과, 상기 고정 유닛을 회전시키는 회전 유닛과, 상기 연마 대상물을 상기 연마휠로 이동시키거나 상기 연마휠에서 이격시키는 제1 이동 유닛과, 상기 연마휠 상에서 상기 연마 대상물을 일정 범위 내에서 왕복 이동시키는 제2 이동 유닛을 포함할 수 있다.The work moving part may include: a fixed unit for fixing the polishing object, a rotating unit for rotating the fixed unit, a first moving unit for moving the polishing object with the polishing wheel or spaced from the polishing wheel, and the polishing It may include a second moving unit for reciprocating the polishing object on a wheel within a certain range.
상기 제2 이동 유닛의 왕복 이동 경로는, 상기 연마휠의 중심축과 교차하는 직선으로 이루어질 수 있다.The reciprocating movement path of the second moving unit may be formed in a straight line crossing the central axis of the polishing wheel.
상기 제2 이동 유닛의 왕복 이동 경로의 길이는, 상기 연마휠로 공급된 상기 연마 유체의 공급폭에 대응할 수 있다.The length of the reciprocating movement path of the second moving unit may correspond to the supply width of the polishing fluid supplied to the polishing wheel.
상기와 같은 본 발명은, 자기융변유체가 포함하는 자성 물질인 카르보닐철 입자 표면에 코팅층이 형성되도록 하여 자기 유변 유체의 물성이 균일하게 유지되도록 할 수 있다.The present invention as described above, the coating layer is formed on the surface of the carbonyl iron particles of the magnetic material contained in the magnetic flux fluid may be to maintain the physical properties of the magnetic rheology fluid uniformly.
또한, 본 발명은, 회전하는 연마휠의 상부면으로 연마 슬러리와 표면이 코팅 처리된 입자를 포함하는 자기 유변 유체를 공급하고 이를 이용하여 연마 대상물의 표면을 평면으로 연마할 수 있다.In addition, the present invention, by supplying a magnetorheological fluid containing a polishing slurry and the surface-coated particles to the upper surface of the rotating polishing wheel, it can be used to polish the surface of the polishing object in a plane.
또한, 본 발명은, 연마 슬러리와 표면이 코팅 처리된 자기 유변 유체를 공급하며 CMP 공정에 따른 웨이퍼의 평면 연마 작업 중, 자기 유변 유체가 포함하는 자성 물질 입자가 연마 슬러리에 포함된 화학 물질에 반응하지 않고 안정된 상태가 유지되어 균일한 연마가 진행될 수 있다.In addition, the present invention provides a polishing slurry and a magnetic rheology fluid coated with a surface, and magnetic material particles contained in the magnetic rheology fluid react to chemical substances included in the polishing slurry during a planar polishing operation of a wafer according to the CMP process. In this case, a stable state may be maintained and uniform polishing may proceed.
도 1은 종래 기술에 따른 CMP 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 연마 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 연마 장치의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법의 구성을 나타내는 순서도이다.
도 5는 준비된 자기 유변 유체가 포함하는 카르보닐철의 형태를 나타내는 사진이다.
도 6은 코팅 공정이 수행된 자기 유변 유체가 포함하는 카르보닐 철의 형태를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 연마 장치를 이용한 연마 작업을 설명하는 도면이다.1 is a view schematically showing a CMP apparatus according to the prior art.
2 is a view showing the configuration of a planar polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view showing the configuration of a planar polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing the configuration of the surface coating layer forming method of the magnetic material particles contained in the magnetic rheological fluid according to the present invention.
5 is a photograph showing the form of carbonyl iron included in the prepared magnetic rheological fluid.
Figure 6 is a photograph showing the form of carbonyl iron contained in the magnetic rheology fluid subjected to the coating process.
7 is a view for explaining a polishing operation using a planar polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 연마 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 연마 장치의 구성을 나타내는 측면도이다. 2 is a view showing the configuration of a planar polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a side view showing the configuration of a planar polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 연마 장치(100)는 연마휠(110), 자기 공급부(120), 유체 공급부(130), 유체 회수부(140) 및 공작물 이동부(150)를 포함한다. 2 and 3, the
연마휠(110)은 소정의 직경과 두께를 갖는 원반 형태로 이루어진다. 연마휠(110)은 중심축을 기준으로 회전하며, 연마 대상물에 대한 연마 작업을 수행한다. 이때, 연마휠(110)의 중심축은 소정의 작업 위치에 수직으로 배치된다. 따라서, 연마휠(110)은 수평으로 배치되어, 연마휠(110)의 양면 중 일면은 상부를 향하고, 다른 일면은 하부를 향하여 배치된다.
여기서, 연마 대상물은 금속, 웨이퍼 등 다양한 소재를 포함할 수 있으나, 본 실시예에서는 연마 대상물을 소정의 크기를 갖는 웨이퍼(wafer; W)로 상정하기로 한다. Here, the object to be polished may include various materials such as a metal and a wafer. In this embodiment, the object to be polished is assumed to be a wafer (W) having a predetermined size.
연마 대상물인 웨이퍼(W)에 대한 연마 작업은 연마휠(110)의 일면 중, 상부를 향하는 일면 상에서 이루어진다. 이후의 설명에서는 연마휠(110)에서 평면 연마 작업이 이루어지는 상부를 향하는 일면은 연마면이라 칭하기로 한다. The polishing operation on the wafer W, which is the polishing object, is performed on one surface of the
연마휠(110)의 중심축으로는 소정의 구동 수단(미도시)이 연결되어, 연마휠(110)은 소정의 회전 속도로 회전하며 연마면 상에서 연마 대상물에 대한 연마가 이루어질 수 있다. A predetermined driving means (not shown) is connected to the central axis of the
자기 공급부(120)는 연마휠(110)의 하부로 배치되고, 소정의 자력을 연마휠(110)의 연마면으로 공급된 후술하는 자기 유변 유체로 인가한다. 여기서, 자기 공급부(120)는 연마휠(110)의 중심축 일측으로 배치될 수 있다. The
여기서, 자기 공급부(120)는 복수개의 단위 자석편(122)을 포함한다. Here, the
단위 자석편(122)은 소정의 직경과 길이를 갖는 로드 형태로서, 복수개가 매트릭스(matrix) 형태로 배치된다. 도면에서, 단위 자석편(122)은 3x3의 매트릭스 형태로 배치되지만, 사용자의 필요에 따라 단위 자석편(122)의 개수, 배치 형태 및 배치 간격은 변경될 수 있다. 단위 자석편(122)은 사용자의 필요에 따라 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. The
그리고, 매트릭스 형태로 배치된 복수개의 단위 자석편(122)은 배치폭은 연마면 상에서의 후술하는 자기 유변 유체의 폭에 대응하는 것이 바람직하다. And, it is preferable that the arrangement width of the plurality of
한편, 연마휠의 외주측에 근접하여 공급되는 자기 유변 유체는 연마휠(110)의 회전에 의한 원심력에 의해 연마휠(110)의 외주 방향을 향하여 확산될 수 있으므로, 연마면 상에서의 자기 유변 유체의 확산 방지를 위해 매트릭스 형태로 배치된 복수개의 단위 자석편(122) 중, 연마휠(110)의 외주측으로 배치되는 단위 자석편(112)의 자력은 연마휠(110)의 중심측으로 배치되는 단위 자석편(122)의 자력보다 큰 것이 바람직하다. On the other hand, the magnetorheological fluid supplied in close proximity to the outer circumferential side of the polishing wheel may be diffused toward the outer circumferential direction of the
유체 공급부(130)는 연마면에 대하여 자기 유변 유체 또는 자기 유변 유체와 연마 슬러리를 공급한다. The
유체 공급부(130)는 자기 유변 유체 저장탱크(132), 연마 슬러리 저장탱크(133), 믹서(134), 공급 노즐(136)을 포함한다. The
자기 유변 유체 저장탱크(132)는 소정량의 자기 유변 유체를 저장한다.The magnetic rheological
자기 유변 유체(magneto-rheological fluid ; MR fluid)는 자력을 인가하면 점도가 변화는 특성이 있다. The magneto-rheological fluid (MR fluid) has a characteristic that the viscosity changes when magnetic force is applied.
자기 유변 유체는 일반적으로 기름이나 물과 같은 비자성 유체에 카르보닐 철(CI; Carbonyl Iron)과 같은 자력에 민감한 미세크기의 자성물질이 혼합되어 있는 유체이다. Magnetic rheology fluids are generally fluids in which nonmagnetic fluids, such as oil or water, are mixed with magnetically sensitive microsized materials such as carbonyl iron (CI).
자기 유변 유체에 포함되는 자성물질의 직경은 수 마이크로미터 정도이고, 30 내지 40 퍼센트의 부피 비율로 포함되어 있다. 이러한 자기 유변 유체에 자력이 부가되면 유동특성이 실시간으로 제어되고, 적절한 자력이 형성되면 뉴톤 유체(Newtonian fluid) 상태로부터 강한 반고체 상태로 급속하게 변하게 되어 점성과 항복응력이 수 배 정도 상승하게 된다.The diameter of the magnetic material contained in the magnetic rheology fluid is about several micrometers, and is contained in a volume ratio of 30 to 40 percent. When the magnetic force is added to the magnetic rheological fluid, the flow characteristics are controlled in real time, and when an appropriate magnetic force is formed, the viscosity changes rapidly from the Newtonian fluid state to the strong semi-solid state, thereby increasing the viscosity and yield stress several times.
여기서, 자기 유변 유체는 주성분인 카르보닐 철(CI; Carbonyl Iron) 입자에 대하여 다음과 같은 코팅 처리가 수행된다. Here, the magnetic rheology fluid is subjected to the following coating treatment on the carbonyl iron (CI) particles as a main component.
도 4는 본 발명에 따른 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법의 구성을 나타내는 순서도이다. Figure 4 is a flow chart showing the configuration of the surface coating layer forming method of the magnetic material particles contained in the magnetic rheological fluid according to the present invention.
도 4를 참조하면, 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법은, 준비 단계(ST110), 제1 음파 처리 단계(ST120), 제2 음파 처리 단계(ST130), 제1 세척 단계(ST140), 제1 교반단계(ST150), 변환단계(ST160), 제2 교반단계(ST170), 건조 단계(ST190)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the method for forming the surface coating layer of the magnetic material particles included in the magnetic rheological fluid may include a preparation step (ST110), a first sound wave treatment step (ST120), a second sound wave treatment step (ST130), and a first washing step. (ST140), the first stirring step (ST150), the conversion step (ST160), the second stirring step (ST170), drying step (ST190).
준비 단계(ST110)는 카르보닐 철이 주성분으로 포함되는 자기 유변 유체를 소정량으로 준비하는 단계이다. The preparation step (ST110) is a step of preparing a magnetorheological fluid containing carbonyl iron as a main component in a predetermined amount.
여기서, 자기 유변 유체는 소정의 입자 크기를 갖는 카르보닐 철을 주성분으로 포함할 수 있다. Here, the magnetorheological fluid may include carbonyl iron having a predetermined particle size as a main component.
도 5는 준비된 자기 유변 유체가 포함하는 카르보닐철의 형태를 나타내는 사진이다.5 is a photograph showing the form of carbonyl iron included in the prepared magnetic rheological fluid.
도 5를 참조하면, 카르보닐 철은 소정의 입자 크기를 갖고 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be seen that carbonyl iron has a predetermined particle size.
준비된 자기 유변 유체에 대하여는 다음의 공정이 차례대로 진행된다.With respect to the prepared magnetorheological fluid, the following process proceeds in order.
제1 음파 처리 단계(ST120)는 준비된 카르보닐 철에 대하여 음파 처리를 수행하는 단계이다. The first sound wave treatment step ST120 is a step of performing sound wave treatment on the prepared carbonyl iron.
사용자는 약 10g의 소정량으로 준비된 카르보닐 철을 3g의 메타아크릴산(Methacrylic Acid; MAA)에 분산시킨다. 이때, 메타아크릴산(Methacrylic Acid; MAA)에 분산은 50ml의 에탄올에 분산된 상태이다. The user disperses the prepared carbonyl iron in an amount of about 10 g in 3 g methacrylic acid (MAA). At this time, the dispersion in methacrylic acid (MAA) is dispersed in 50ml of ethanol.
그리고 사용자는 500W의 출력을 갖는 음파 처리기를 사용하는 카르보닐 철이 분산되어 있는 메타아크릴산(Methacrylic Acid; MAA)에 음파 처리(sonification)를 30분간 진행한다. The user performs a sonication (sonification) on methacrylic acid (MAA) in which carbonyl iron is dispersed using a sonic processor having a power of 500 W for 30 minutes.
음파 처리기와 이를 이용한 음파 처리는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. Since the sound processor and the sound wave processing using the same are well known technologies, detailed descriptions thereof will be omitted.
제2 음파 처리 단계(ST130)는 제1 음파 처리 단계(ST120)를 수행한 카르보닐 철이 분산되어 있는 메타아크릴산(Methacrylic Acid; MAA) 용액에 VTMOS(vinyltrimethoxysilane)를 첨가한 후, 음파 처리를 수행하는 단계이다. In the second sound wave treatment step ST130, after adding VTMOS (vinyltrimethoxysilane) to a methacrylic acid (MAA) solution in which carbonyl iron is dispersed, the sound wave treatment is performed. Step.
여기서, 첨가되는 VTMOS(vinyltrimethoxysilane)는 50ml의 에탄올에 분사된 상태이다. Here, the added VTMOS (vinyltrimethoxysilane) is in a state sprayed on 50ml of ethanol.
그리고, 음파 처리는 제1 음파 처리 단계(ST120)에서 사용된 음파 처리기와 동일한 음파 처리기를 사용하여 30분간 진행된다. The sound wave processing is performed for 30 minutes using the same sound wave processor as the sound wave processor used in the first sound wave processing step ST120.
세척 단계(ST140)는 제2 음파 처리 단계(ST130)가 수행된 메타아크릴산(Methacrylic Acid; MAA) 용액에 에탄올을 통해 세척을 진행하는 단계이다.The washing step (ST140) is a step of washing through ethanol in a methacrylic acid (MAA) solution in which the second sonication step (ST130) is performed.
세척 단계(ST140)가 완료되면, 사용자는 실란기능기가 표면에 도입된 카르보닐 철을 얻을 수 있다. When the washing step (ST140) is completed, the user can obtain carbonyl iron with the silane functional group introduced to the surface.
제1 교반단계(ST150)는 tetraethoxysilane(TEOS)에 카르보닐 철을 투입한 후, 교반하는 단계이다. 여기서, tetraethoxysilane(TEOS)는 후술하는 코팅제로 사용되는 실리카 합성의 대표적인 전구체이다. 이때, tetraethoxysilane (TEOS)는 50ml의 에탄올에 분산된 상태이다. 또한, 교반을 수행하는 교반기는 약 400rpm의 속도로 동작할 수 있다. In the first stirring step (ST150), carbonyl iron is added to tetraethoxysilane (TEOS), followed by stirring. Here, tetraethoxysilane (TEOS) is a representative precursor of silica synthesis used as a coating agent to be described later. At this time, tetraethoxysilane (TEOS) is dispersed in 50ml of ethanol. In addition, the stirrer to perform the stirring may be operated at a speed of about 400rpm.
변환단계(ST160)는 전구체인 TEOS(tetraethoxysilane)가 실리카로 변화되도록 하는 단계이다. 변환단계(ST160)는 제1 교반단계(ST150)가 완료된 후, TEOS(tetraethoxysilane)에 대하여 5M 농도의 암모니아 용액 86.85g을 첨가하여, 축합반응과 가수분해가 이루어지도록 한다. 여기서, 축합반응과 가수분해는 전구체가 3차원 가교의 무기산화물이 저온에서 확보되도록 하는 졸-겔(sol-gel)법의 공정이다. The conversion step ST160 is a step of converting the precursor tetraethoxysilane (TEOS) into silica. After the first stirring step ST150 is completed, the conversion step ST160 adds 86.85 g of ammonia solution at a concentration of 5 M to TEOS (tetraethoxysilane) to allow condensation reaction and hydrolysis. Here, the condensation reaction and the hydrolysis are processes of the sol-gel method in which the precursor ensures the inorganic oxide of the three-dimensional crosslinking at low temperature.
축합반응과 가수분해에 의해 TEOS(tetraethoxysilane)는 실리카로 변환될 수 있다. By condensation reaction and hydrolysis, TEOS (tetraethoxysilane) can be converted to silica.
제2 교반단계(ST170)는 제1 교반단계(ST150)에서 사용된 교반기와 동일한 교반기를 사용하여 24시간 동안 진행된다. 제2 교반단계(ST170)의 수행에 의해 실리카가 표면에 코팅된 카르보닐 철 입자를 얻을 수 있다. The second stirring step ST170 is performed for 24 hours using the same stirrer as the stirrer used in the first stirring step ST150. Carbonyl iron particles coated on the surface of silica may be obtained by performing the second stirring step ST170.
건조 단계(ST190)는 소정 온도의 진공 오븐에 24시간 카르보닐 철을 유지시켜 표면에 코팅층이 형성된 카르보닐 철입자를 얻는 단계이다. The drying step (ST190) is a step of obtaining carbonyl iron particles having a coating layer formed on the surface by maintaining carbonyl iron for 24 hours in a vacuum oven at a predetermined temperature.
여기서, 사용자는 건조 단계(ST190)의 수행 이전에 에탄올을 이용하여 제2 교반단계(ST170)에서 얻어진 카르보닐 철 입자를 세척하는 제2 세척 단계(ST180)를 추가로 수행할 수 있다. Here, the user may further perform a second washing step (ST180) for washing the carbonyl iron particles obtained in the second stirring step (ST170) using ethanol before the drying step (ST190).
상기한 바와 같이, 자기 유변 유체의 주성분인 카르보닐 철 입자의 표면에는 실리카로 이루어진 표면 코팅층이 형성됨을 알 수 있다. As described above, it can be seen that the surface coating layer made of silica is formed on the surface of the carbonyl iron particles which are the main components of the magnetic rheological fluid.
여기서, 카르보닐 철 입자 표면의 표면 코팅층은 실리카(SiO2)를 포함하는 것으로 설명하고 있으나, 사용자의 필요에 따라 카르보닐 철 입자 표면의 표면 코팅층은 PMMA(폴리메타크릴산 메틸[poly(methylmethacrylate)], Xanthan gum(잔탄검) 및 알루미나를 포함할 수 있다.Here, the surface coating layer of the carbonyl iron particle surface has been described as containing silica (SiO2), but according to the user's needs, the surface coating layer of the carbonyl iron particle surface is PMMA (poly (methylmethacrylate)] , Xanthan gum and alumina.
도 6은 코팅 공정이 수행된 자기 유변 유체가 포함하는 카르보닐 철의 형태를 나타내는 사진이다.Figure 6 is a photograph showing the form of carbonyl iron contained in the magnetic rheology fluid subjected to the coating process.
도 6을 참조하면, 표면에 코팅이 된 카르보닐 철 입자는 코팅 이전보다 직경이 증가했음을 알 수 있다. Referring to Figure 6, it can be seen that the carbonyl iron particles coated on the surface is increased in diameter than before the coating.
연마 슬러리 저장탱크(133)는 소정량의 연마 슬러리를 저장한다.The polishing
연마 슬러리는 일반적으로 연마 장치에 사용되는 연마 입자를 포함할 수 있다. 여기서, 연마 입자는, 미세연마공정에서 재료제거율 및 연마성능을 향상시키기 위해 세륨 옥사이드(Cerium oxide), 다이아몬드분말(Diamond powder), Al2O3 입자 같은 비자성 연마제를 포함할 수 있다. The polishing slurry may comprise abrasive particles generally used in polishing apparatus. Here, the abrasive particles may include nonmagnetic abrasives such as cerium oxide, diamond powder, and Al 2 O 3 particles to improve material removal rate and polishing performance in the micropolishing process.
또한, 연마 슬러리는 과산화수소와 같은 산화제 등, CMP 공정 수행을 위한 다양한 화학물질이 포함될 수 있다. In addition, the polishing slurry may include various chemicals for performing the CMP process, such as an oxidant such as hydrogen peroxide.
믹서(134)는 자기 유변 유체 저장탱크(132)의 자기 유변 유체와 연마 슬러리 저장탱크(133)는 연마 슬러리를 균일하게 혼합하여, 후술하는 공급 노즐(136)로 공급한다.The
또한, 믹서(134)는 후술하는 컨디셔너(144)에서 연마 슬러리 일부가 배출된 연마 유체에 대하여, 배출된 연마 슬러리의 양에 대응하는 연마 슬러리를 혼합한 후, 후술하는 공급 노즐(136)로 공급할 수 있다. In addition, the
공급 노즐(136)은 연마면 상으로 자기 유변 유체와 연마슬러리가 혼합된 연마 유체를 공급한다. 여기서, 사용자의 필요에 따라서는 자기 유변 유체만을 공급할 수 있지만, 연마 효율 향상을 위해 자기 유변 유체와 연마 슬러리를 혼합하여 공급하는 것이 바람직하다. The
본 실시예에서는 자기 유변 유체와 연마 슬러리를 혼합하여 공급하지만, 필요에 따라서는 자기 유변 유체만을 공급하고, 연마 슬러리는 별도로 공급할 수도 있다. In this embodiment, the magnetorheological fluid and the polishing slurry are mixed and supplied, but only the magnetorheological fluid is supplied, and the polishing slurry may be separately supplied as necessary.
이후의 설명에서는, 설명의 편의를 위해 혼합된 자기 유변 유체와 연마슬러리를 연마 유체라 칭하고, 연마면 상으로는 연마 유체가 공급되는 것으로 상정하고 설명하기로 한다. In the following description, it is assumed that the mixed magnetic rheological fluid and the polishing slurry are referred to as polishing fluids, and that polishing fluids are supplied onto the polishing surfaces for convenience of description.
공급 노즐(136)은 연마 유체를 연마면 상으로 공급한다. 이때, 연마 유체는 소정의 폭을 갖고 연마면 상에 공급된다. 연마 유체의 공급폭은 연마휠(110)의 반지름에 대응할 수 있지만, 사용자의 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다. The
공급된 연마 유체(1)는 연마휠(110)의 회전에 의해 연마면 상에서 소정의 원호를 이룬다. The supplied polishing
여기서, 연마면 상에서 연마 유체의 균일한 분포를 위해 공급 노즐(136)은 복수의 단위 공급 노즐(137)을 포함할 수 있다.Here, the
본 실시예에서, 단위 공급 노즐(137)은 3개를 포함하는 것으로 설명하고 있으나, 단위 공급 노즐의 개수는 필요에 따라 증감될 수 있다. In the present embodiment, the
복수의 단위 공급 노즐(137)은 서로 평행하게 배치되어, 연마면으로 연마 유체를 공급할 수 있다.The plurality of
여기서, 연마휠(110)의 외주측으로 갈수록 연마 유체 공급량은 증가할 수 있다, 즉, 연마면은 중심에서 외주측으로 갈수록 원주의 길이가 증가되므로, 연마면 전반에 걸쳐 연마 유체의 공급이 균일하게 이루어지면, 연마면의 외주로 갈수록 연마 유체의 밀도가 감소될 수 있으므로, 연마휠(110)의 외주측으로 연마 유체를 공급하는 단위 공급 노즐(137)의 연마 유체 공급량은 연마휠(110)의 중심측으로 연마 유체를 공급하는 단위 공급 노즐(137)의 연마 유체 공급량보다 많은 것이 바람직하다. Here, the polishing fluid supply amount may increase toward the outer circumferential side of the
연마휠(110)의 중심 부위에서 외주측으로 갈수록 연마 유체 공급량이 증가하도록 하여, 연마면 상에서 연마 유체가 균일하게 분포되도록 하는 것이 바람직하다. It is preferable that the amount of the polishing fluid supplied increases from the center portion of the
유체 회수부(140)는 연마면으로 공급된 후, 웨이퍼의 평면 연마에 사용된 연마 유체(1)를 회수한다. After the
유체 회수부(140)는 흡입 노즐(142), 흡입 펌프(P) 및 컨디셔너(conditioner)(144)를 포함한다. The
흡입 노즐(142)은 연마면상에서 연마 유체(1)를 흡입하여 회수한다. 연마면 상의 연마 유체 흡입을 용이하게 하기 위해, 흡입 노즐(142)의 폭은 공급 노즐(136)의 폭에 대응하는 것이 바람직하다.The
흡입 펌프(P)는 연마 유체의 흡입을 위한 흡입력을 흡입 노즐(142)로 제공한다.The suction pump P provides a suction force for suction of the polishing fluid to the
컨디셔너(144)는 회수된 연마 유체(1)의 물성을 개선하여, 유체 공급부(130)로 공급한다.The
이에 대해서 설명하기로 한다. This will be described.
회수된 연마 유체(1)가 포함하는 연마 슬러리 중 일부는 웨이퍼(W)에 대한 연마 작업을 수행하며 분쇄되어, 연마를 위해 초기에 공급되는 연마 슬러리보다 작은 크기를 갖는다. 원활한 연마 작업을 위해서는 분쇄된 연마 슬러리를 분리하여 배출하고, 배출된 양에 해당하는 연마 슬러리를 보충할 필요가 있다. Some of the polishing slurry contained in the recovered polishing
컨디셔너(144)는 회수된 연마 유체(1)가 포함하는 연마 슬러리에서 연마작업 중 분쇄된 연마 슬러리를 분리하여, 연마 유체의 물성을 개선할 수 있다. The
이후, 개선 작업이 수행된 연마 유체(1)는 믹서(134)에서 연마 슬러리가 보충된 후, 공급 노즐(136)을 통해 공급될 수 있다. Thereafter, the polishing
컨디셔너(144)에서 개선 작업이 수행된 연마 유체(1)는 유체 공급부(130)로 공급되기 전에 임시 보관 탱크(146)에 저장될 수 있다.The polishing
공작물 이동부(150)는 연마 대상물인 웨이퍼(W)를 연마면으로 이동시키거나, 연마면에서 이격시킬 수 있다. 또한, 공작물 이동부(150)는 연마면 상에서 웨이퍼(W)를 일정 범위 내에서 이동시키거나, 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다.The
공작물 이동부(150)는 고정 유닛(152), 회전 유닛(154), 제1 이동 유닛(156), 제2 이동 유닛(158)을 포함한다.The
고정 유닛(152)은 웨이퍼(W)를 고정한다. The fixing
고정 유닛(152)은 웨이퍼(W)를 진공 흡착에 의해 고정하는 진공 흡착기일 수 있다. The fixing
또한, 고정 유닛(152)은 웨이퍼(W)를 양측에서 고정하는 고정암을 포함할 수 있다. In addition, the fixing
본 실시예에서, 고정 유닛(152)은 고정암을 포함하는 것으로 도시되고 있으나, 웨이퍼(W)의 고정을 위해 사용자의 필요에 따라 다양한 방법이 사용될 수 있다.In the present embodiment, the fixing
회전 유닛(154)은 고정 유닛(152)을 소정의 속도로 회전시킬 수 있다. 따라서, 회전 유닛(154)은 고정 유닛(152)에 고정된 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다. 회전 유닛(154)은 소정의 회전수로 회전하는 모터를 포함할 수 있고, 모터와 고정 유닛(152) 사이에는 소정의 기어박스가 개재될 수 있다.The
제1 이동 유닛(156)은 고정 유닛(152)에 고정된 웨이퍼(W)를 연마휠(110)의 연마면으로 이동시키거나, 연마휠(110)에서 이격시킬 수 있다. The first moving
제2 이동 유닛(158)은 연마면에서 연마되는 웨이퍼(W)를 연마면에 접하는 상태에서 일정 범위 내에서 왕복이동 시킬 수 있다. 여기서, 제2 이동 유닛(158)의 왕복 이동 범위는 연마면 상에의 연마 유체의 공급폭과 자기 공급부(120)의 자기력 공급 범위에 대응한다. 또한, 제2 이동 유닛(158)의 왕복 이동 경로는 연마휠(110)의 중심축과 교차하는 직선으로 이루어질 수 있다.The second moving
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 살펴보기로 한다.An operation of the present invention configured as described above will be described.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 연마 장치를 이용한 연마 작업을 설명하는 도면이다.7 is a view for explaining a polishing operation using a planar polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하여 본 발명의 동작을 설명하기로 한다. An operation of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
사용자는 웨이퍼에 대한 평면 연마 작업을 위해, 연마휠(110)의 동작이 개시되도록 하고, 유체 공급부(130)를 동작시켜 연마면 상으로 연마 유체를 공급하도록 한다. 그리고, 유체 회수부(140)를 동작시켜 연마면 상으로 공급된 연마 유체를 회수하도록 한다.The user causes the operation of the
여기서, 연마 유체는 자기 유변 유체와 연마슬러리가 소정 비율로 혼합된다. 그리고, 자기 유변 유체가 포함하는 자성 입자는 코팅 처리되어 있다. Here, in the polishing fluid, the magnetic rheological fluid and the polishing slurry are mixed at a predetermined ratio. The magnetic particles contained in the magnetic rheological fluid are coated.
그리고, 자기 공급부(120)가 포함하는 단위 자석편(122)을 동작시켜 연마면 상의 연마 유체로 자력이 인가되도록 한다. 자력의 인가에 의해, 연마 유체가 포함하는 자기 유변 유체는 연마면 상에서 소정의 경도를 갖는 소정의 연마 영역(2)을 형성한다. 이후의 설명에서는 웨이퍼(W)의 연마를 위한 연마 유체에 대한 접촉은 연마 영역(2) 내에서 이루어지는 것으로 인식되어야 한다. Then, the
이후, 사용자는 연마 대상물인 웨이퍼(W)를 고정 유닛(152)의 단부에 고정하고, 제1 이동 유닛(156)을 이용하여, 웨이퍼(W)의 연마 대상면이 연마 유체(1)에 접하도록 한다.Thereafter, the user fixes the wafer W, which is the object to be polished, to the end of the fixing
웨이퍼(W)의 연마 대상면은 연마 유체(1)에 접하며 연마가 이루어진다. 최초 공급된 연마 유체의 표면은 자기 유변 유체의 표면 장력에 의해 소정의 평면을 이루고, 이후 인가되는 자력에 의해 평면이 유지되므로, 웨이퍼(W)의 연마 대상면은 평면으로 연마될 수 있다.The polishing target surface of the wafer W is in contact with the polishing
한편, 웨이퍼(W)의 연마 대상면 상에 연마흔 또는 스크래치(scratch)가 발생되는 등, 불균일한 연마가 이루어질 수 있다. On the other hand, nonuniform polishing may be performed, such as polishing traces or scratches occurring on the polishing target surface of the wafer W. FIG.
이를 방지하기 위하여, 연마 작업의 진행은 다음과 같이 이루어진다.In order to prevent this, the progress of the polishing operation is performed as follows.
웨이퍼(W)가 고정되어 있는 고정 유닛(152)은 회전 유닛(154)의 단부에 연결되어 있으므로, 회전 유닛(154)을 동작시켜 고정 유닛(152)을 회전시킨다. 고정 유닛(152)의 회전에 의해 웨이퍼(W)는 연마 유체(1) 상에서 회전할 수 있다.Since the fixing
그리고, 제2 이동 유닛(158)을 동작시켜, 제2 이동 유닛(158)에 연결된 회전 유닛(154)이 동작하는 동시에 연마 유체(1) 상에서 웨이퍼(W)가 일정 경로를 따라 왕복 이동하도록 한다. Then, the second moving
이때, 웨이퍼(W)의 왕복 이동은 연마 영역(2) 내에서 이루어진다. At this time, the reciprocating movement of the wafer W is made in the polishing
웨이퍼(W)는 연마휠(110)의 중심에서 외주를 향하는 일직선상에서 왕복 이동과 동시에 회전하므로 웨이퍼(W) 표면에서의 연마흔 또는 스크래치(scratch)가 방지될 수 있다.Since the wafer W rotates simultaneously with the reciprocating movement in a straight line from the center of the
본 발명은, 회전하는 연마휠의 표면에 대하여 자기 유변 유체와 연마 슬러지를 혼합하여 공급한 후, 연마휠에 웨이퍼의 표면을 접촉시켜 평면으로 연마할 수 있고, 자기 유변 유체를 이용한 평면 연마 작업 중, 자기 유변 유체가 포함하는 자성 물질 입자가 화학 용액에 반응하지 않고 안정된 상태가 유지되어 균일한 연마가 진행될 수 있다.According to the present invention, after the magnetorheological fluid and the polishing sludge are mixed and supplied to the surface of the rotating polishing wheel, the surface of the wafer is brought into contact with the polishing wheel to be polished in a plane. In addition, the magnetic particles contained in the magnetic rheological fluid do not react to the chemical solution and remain stable, and uniform polishing may proceed.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
100: 평면 연마 장치 110: 연마휠
120: 자기 공급부 130: 유체 공급부
140: 유체 회수부 150: 공작물 이동부
W: 웨이퍼100: plane polishing apparatus 110: polishing wheel
120: magnetic supply portion 130: fluid supply portion
140: fluid recovery part 150: workpiece moving part
W: wafer
Claims (21)
자기 유변 유체를 준비하는 단계;
상기 자기 유변 유체를 에탄올에 분사된 메타크릴산 용액에 첨가한 후 음파처리를 수행하는 제1 음파 처리 단계;
VTMOS(Vinyltrimethoxysilane)를 상기 에탄홀에 분산시키고, 상기 VTMOS(Vinyltrimethoxysilane)를 상기 제1 음파 처리를 수행한 상기 메타크릴산 용액에 첨가한 후, 음파처리를 수행하는 제2 음파 처리 단계;
상기 자성물질입자 표면에 실란기능기가 도입되도록 상기 에탄올로 세척하는 제1 세척 단계;
TEOS(tetraethoxysilane)을 50mL 에탄올에 분산시킨 후 표면에 실란기능기가 도입된 상기 자성물질입자를 넣어 교반하는 제1 교반단계;
상기 TEOS(tetraethoxysilane)가 실리카로 변환되도록 하는 졸겔 변환단계;
상기 졸겔 변환단계가 완료된 후, 상기 TEOS(tetraethoxysilane)를 교반하는 제2 교반단계; 및
상기 실리카가 코팅된 상기 자성물질입자를 건조시키는 건조 단계를 포함하는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법.A method of forming a surface coating layer of magnetic material particles contained in a magnetic rheology fluid,
Preparing a magnetic rheological fluid;
Adding a magnetic rheology fluid to the methacrylic acid solution sprayed on ethanol and then performing a sonication;
A second sound wave treatment step of dispersing VTMOS (Vinyltrimethoxysilane) in the ethane hole, adding VTMOS (Vinyltrimethoxysilane) to the methacrylic acid solution subjected to the first sound wave treatment, and then performing a sound wave treatment;
A first washing step of washing with ethanol such that a silane functional group is introduced into the surface of the magnetic material particle;
A first stirring step of dispersing TEOS (tetraethoxysilane) in 50 mL ethanol and then stirring the magnetic material particles into which a silane functional group is introduced;
A sol-gel conversion step of converting the TEOS (tetraethoxysilane) into silica;
A second stirring step of stirring the tetraethoxysilane (TEOS) after the sol-gel conversion step is completed; And
Method for forming a surface coating layer of magnetic material particles comprising a magnetic rheology fluid comprising a drying step of drying the magnetic material particles coated with silica.
상기 제2 교반단계에서 미반응된 상기 자성물질입자를 상기 에탄올에 의해 세척하는 제2 세척 단계를 더 포함하는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법.The method of claim 1,
Method for forming a surface coating layer of magnetic material particles comprising a magnetic rheology fluid further comprises a second washing step of washing the magnetic material particles unreacted in the second stirring step by the ethanol.
상기 자성물질입자는,
카르보닐 철을 포함하는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법.The method of claim 2,
The magnetic material particles,
Method of forming a surface coating layer of magnetic material particles contained in a magnetic rheology fluid containing carbonyl iron.
상기 제1 음파 처리 단계와 상기 제2 음파 처리 단계는,
각각 30분간 이루어지는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법.The method of claim 1,
The first sound wave processing step and the second sound wave processing step,
Method for forming a surface coating layer of magnetic material particles contained in a magnetic rheological fluid made for 30 minutes each.
상기 제1 교반 단계는,
300 내지 500 rpm으로 동작하는 교반기에 의해 이루어지는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법.The method of claim 1,
The first stirring step,
Method for forming a surface coating layer of magnetic material particles contained in the magnetic rheological fluid made by a stirrer operating at 300 to 500 rpm.
상기 졸겔 변환 단계는,
축합반응 및 가수분해를 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법.The method of claim 1,
The sol-gel conversion step,
Method of forming a surface coating layer of magnetic material particles, including condensation reaction and hydrolysis.
상기 제2 교반 단계는,
24시간 동안 수행되는 자기 유변 유체가 포함하는 자성물질입자의 표면 코팅층 형성방법.The method of claim 5,
The second stirring step,
Method for forming a surface coating layer of magnetic material particles contained in a magnetic rheological fluid performed for 24 hours.
원반 형상으로, 수직으로 배치되는 중심축을 기준으로 회전 가능하게 구성되는 연마휠;
상기 연마휠의 상부면으로 상기 제1항에 의해 제조된 코팅층이 표면에 형성된 자성물질입자를 포함하는 자기 유변 유체를 공급하는 유체 공급부;
상기 연마휠의 하부에 배치되어 상기 연마휠의 상부면으로 공급된 상기 자기 유변 유체에 대하여 자력을 인가하는 복수개의 단위 자석편을 포함하는 자기 공급부;
상기 연마휠의 상부면에 공급된 상기 자기 유변 유체를 회수하는 유체 회수부; 및
상기 연마 대상물을 상기 연마휠의 상부면으로 이동시키고, 상기 연마휠의 상부면 상에서 상기 연마 대상물을 회전 및 일정 거리만큼 왕복 이동시키는 공작물 이동부;
를 포함하는 평면 연마 장치.An apparatus for polishing a surface of an object to be polished in a plane,
A disk-shaped, grinding wheel configured to be rotatable about a central axis disposed vertically;
A fluid supply unit supplying a magnetic rheology fluid including magnetic material particles having a surface of the coating layer prepared according to claim 1 to a top surface of the polishing wheel;
A magnetic supply unit disposed under the polishing wheel and including a plurality of unit magnet pieces applying magnetic force to the magnetic rheological fluid supplied to the upper surface of the polishing wheel;
A fluid recovery unit for recovering the magnetorheological fluid supplied to the upper surface of the polishing wheel; And
A workpiece moving part which moves the polishing object to an upper surface of the polishing wheel and rotates and reciprocates the polishing object by a predetermined distance on the upper surface of the polishing wheel;
Planar polishing apparatus comprising a.
상기 유체 공급부는,
상기 자기 유변 유체를 저장하는 자기유변유체 저장탱크와,
상기 자기 유변 유체를 상기 연마휠의 상부면으로 공급하는 공급 노즐을 포함하는 평면 연마 장치.The method of claim 8,
The fluid supply unit,
A magnetorheological fluid storage tank for storing the magnetorheological fluid;
And a supply nozzle for supplying the magnetic rheological fluid to an upper surface of the polishing wheel.
상기 유체 공급부는,
연마 슬러리를 저장하는 연마 슬러리 저장탱크와,
상기 자기 유변 유체와 상기 연마 슬러리를 혼합한 연마 유체를 상기 공급 노즐로 공급하는 믹서를 더 포함하는 평면 연마 장치.The method of claim 9,
The fluid supply unit,
A polishing slurry storage tank for storing the polishing slurry,
And a mixer for supplying a polishing fluid obtained by mixing the magnetic rheological fluid and the polishing slurry to the supply nozzle.
상기 공급 노즐은,
상기 연마휠의 중심축에서 상기 연마휠의 외주측까지 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체를 공급하도록 평행하게 배치되는 복수의 단위 공급 노즐을 포함하는 평면 연마 장치.The method of claim 10,
The supply nozzle,
And a plurality of unit supply nozzles arranged in parallel to supply the magnetorheological fluid or the polishing fluid from a central axis of the polishing wheel to an outer circumferential side of the polishing wheel.
복수의 상기 단위 공급 노즐은,
상기 연마휠의 중심축에서 상기 연마휠의 외주측으로 갈수록 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체의 공급량이 증가하는 평면 연마 장치.The method of claim 11,
A plurality of unit supply nozzles,
And a supply amount of the magnetorheological fluid or the polishing fluid increases from the central axis of the polishing wheel toward the outer circumferential side of the polishing wheel.
상기 복수개의 단위 자석편은,
매트릭스 형태로 배치되는 평면 연마 장치.The method of claim 11,
The plurality of unit magnet pieces,
Planar polishing apparatus disposed in the form of a matrix.
상기 복수개의 단위 자석편의 배치 폭은,
상기 공급 노즐을 통한 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체의 공급폭에 대응하는 평면 연마 장치.The method of claim 13,
The arrangement width of the plurality of unit magnet pieces is,
And a supply width of the magnetorheological fluid or the polishing fluid through the supply nozzle.
상기 복수개의 단위 자석편 중,
상기 연마휠의 외주측으로 배치되는 상기 단위 자석편의 자력은 상기 연마휠의 내측으로 배치되는 상기 단위 자석편의 자력보다 큰 평면 연마 장치.The method of claim 13,
Of the plurality of unit magnet pieces,
And a magnetic force of the unit magnet piece arranged to the outer circumferential side of the polishing wheel is greater than a magnetic force of the unit magnet piece arranged to the inside of the polishing wheel.
상기 유체 회수부는,
상기 연마면 상에서 연마에 사용된 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체를 흡입하는 흡입 노즐과,
상기 흡입 노즐로 흡입력을 제공하는 흡입 펌프와,
상기 흡입 노즐을 통해 흡입된 상기 연마 유체에서 평면 연마 중 분쇄된 상기 연마 슬러리를 분리한 후, 상기 연마 유체를 상기 유체 공급부로 공급하는 컨디셔너(conditioner)를 포함하는 평면 연마 장치. The method of claim 9,
The fluid recovery unit,
A suction nozzle for sucking the magnetorheological fluid or the polishing fluid used for polishing on the polishing surface;
A suction pump providing suction force to the suction nozzle;
And a conditioner for separating the polishing slurry pulverized during planar polishing from the polishing fluid sucked through the suction nozzle, and then supplying the polishing fluid to the fluid supply unit.
상기 유체 공급부로 공급되는 상기 자기 유변 유체 또는 상기 연마 유체를 임시 보관하는 임시 보관 탱크를 더 포함하는 평면 연마 장치. The method of claim 16,
And a temporary storage tank for temporarily storing the magnetorheological fluid or the polishing fluid supplied to the fluid supply unit.
상기 흡입 노즐의 폭은,
상기 공급 노즐의 폭에 대응하는 평면 연마 장치. The method of claim 16,
Width of the suction nozzle,
And a planar polishing apparatus corresponding to the width of the supply nozzle.
상기 공작물 이동부는,
상기 연마 대상물을 고정하는 고정 유닛과,
상기 고정 유닛을 회전시키는 회전 유닛과,
상기 연마 대상물을 상기 연마휠로 이동시키거나 상기 연마휠에서 이격시키는 제1 이동 유닛과,
상기 연마휠 상에서 상기 연마 대상물을 일정 범위 내에서 왕복 이동시키는 제2 이동 유닛을 포함하는 평면 연마 장치.The method of claim 8,
The workpiece moving unit,
A fixed unit for fixing the polishing object;
A rotating unit for rotating the fixed unit,
A first moving unit for moving the polishing object to the polishing wheel or spaced apart from the polishing wheel;
And a second moving unit for reciprocating the polishing object on the polishing wheel within a predetermined range.
상기 제2 이동 유닛의 왕복 이동 경로는,
상기 연마휠의 중심축과 교차하는 직선으로 이루어지는 평면 연마 장치.The method of claim 19,
The reciprocating movement path of the second mobile unit,
Planar polishing apparatus comprising a straight line that intersects the central axis of the polishing wheel.
상기 제2 이동 유닛의 왕복 이동 경로의 길이는,
상기 연마휠로 공급된 상기 연마 유체의 공급폭에 대응하는 평면 연마 장치.The method of claim 20,
The length of the reciprocating movement path of the second mobile unit,
And a plane polishing device corresponding to a supply width of the polishing fluid supplied to the polishing wheel.
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