KR20200052115A - 사파이어 웨이퍼 폴리싱용 50g 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 세라믹 블록의 제조방법에 있어서, 사파이어 웨이퍼의 손상을 주지 않도록 알루미나 파우더와 바인더를 혼합하여 제조하려는 세라믹 블록의 형상에 따른 오목 또는 볼록 형태의 그린가공을 하되, 소성 시 500℃에서 바인더를 제거하고, 1100℃에서 1차수축을 수행하며, 1650℃에서 2차수축이 되도록 하여, 형상 부위별 소성 시 소결 수축율을 고려하여 그린가공 후 소성하고, 상기 소성된 세라믹 블록을 형상을 황삭 또는 정삭 형태로 형상을 가공하며, 상기 가공된 세라믹 블록을 랩핑, 폴리싱 가공을 통해 세라믹 블록의 평탄도와 표면조도값이 균일해질 수 있게 정밀가공함으로써, 세라믹 블록은 50G 사이즈 대응 세라믹 블록 개발을 통해 수입대체 효과를 가지고, 성형 공정 최적화를 통한 그린 가공 공정 단축이 되며, 소성에 따른 수축율 데이터베이스 구축을 통한 형상 및 정밀 가공 공정 단축이 되고, 가공 공정 단축을 통한 원가 절감이 되며, 원가 절감에 따른 제품 납품 단가 경쟁력 확보가 가능한 유용한 발명인 것이다.

Description

사파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법{Manufacturing method of ceramic block for 50G equipment for sapphire wafer policy}

본 발명은 사파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 세라믹 블록을 알루미나계 파우더를 소재로 하여 최적의 조건으로 소결하되, 소결 시 수축률을 계산하고 소결 공정의 최적화를 이루어 소결 후 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량 최소화하여 생산수율을 높일 수가 있는 사파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법에 관한 기술이다.

통상적으로 세라믹 블록은 반도체 왁스 마운팅 공정에 사용되는 구성으써, 상기 마운팅 공정에서 사파이어 웨이퍼를 고정시켜 단면을 폴리싱하기 위해 사용된다. 이렇게 사파이어 웨이퍼가 세라믹 블록에 왁스 마운팅이 되면 DMP 및 CMP 공정에서 세라믹블록으로 폴리싱이 이루어지면서 이동된다.

이때, 마운팅 공정에서 세라믹 블록에 사파이어 웨이퍼가 접착제 등에 의해 본딩되기 때문에 세라믹블록은 접착성을 높이기 위해 일정한 표면조도값을 가져야 한다.

세라믹 블록의 표면조도값이 크면 사파이어 웨이퍼 접착 시 들뜸 현상이 일어나고, 표면 조도값이 작으면 접착성이 떨어져 폴리싱 공정에서 사파이어 웨이퍼가 떨어져 나가는 문제점을 가지고 있으며, 세라믹 블록의 전체 면적에 동일한 표면 조도값이 이루어져야 한다.

마운트 공정을 거쳐 사파이어 웨이퍼가 접착된 세라믹 블록은 DMP 및 CMP 공정을 거치게 된다. DMP 공정은 슬러리를 다이아몬드 입자와 오일을 CMP 공정은 슬러리로 화학액(Compol)을 사용하여 사파이어 웨이퍼의 고평탄화를 만드는 공정이다.

DMP 및 CMP 공정에서 하부 정반의 형태 및 가공 조건에 따라 세라믹 블록은 오목(Concave) 또는 볼록(Convex)형상을 요구하게 된다. 이는 회전 및 하종에 의한 가공을 하기 때문에 웨이퍼 전체의 평탄도를 맞추기 위해서 세라믹 블록 또는 형상을 달리하는 이유이다. 현재 사용되고 있는 DMP 및 CMP 장비는 하정반의 크기에 따라 36G(

910), 50G(

1270)로 나뉜다.

한편, 국내에서는 SSLM, 일진, 한솔테크닉스, LG이노텍, 루비콘, 모노크리스탈 등은 사파이어 웨이퍼를 생산하는 업체이다. 이들 업체에서는 생산성 향상과 제품 단가를 낮추기 위해 사파이어 웨이퍼 대면적화를 진행하고 있다. 하지만 대면적화에 따른 장비 구축 및 부대비용 등의 문제로 대대적인 개편보다는 점진적인 개편을 하고 있는 실정이다. 그 중 사파이어 웨이퍼의 고평탄화를 위한 DMP와 CMP 공정에서 사용되는 세라믹 블록의 대형화를 요구하고 있다.

하지만 현재 36G 장비에 사용되고 있는 세라믹 블록은 국내 세라믹 블록 제작 업체에서 일부 납품을 받고 있지만 50G 장비에서는 사용되는 세라믹 블록은 교세라(일본)로부터 납품 받고 있어 빠른 대응이 이루어지지 않고 가격 측면에서 부담을 느끼고 있는 실정이다.

여기서, 국내에서 세라믹 블록을 제조하는 업체는 월덱스, 쿠어스텍 SK솔믹스 등이 있으며, 이들 업체 모두 36G 장비에 사용되는 세라믹 블록을 일부 제작하여 납품하고 있다. 각각 다른 사파이어 웨이퍼 제작사와 거래를 하고 있기 때문에 형상은 다소간의 차이를 보이고 있다. 하지만 이들 업체 모두 50G 장비에 사용되는 세라믹 블록은 면적이 커짐에 따라 소결 시 불량률이 큰 폭으로 증가, 평탄도, 표면조도, 그리고 형상(오목 또는 볼록)을 사파이어 제작사의 기준에 맞추지 못하여 납품을 하고 있지 않다. 그리고 이들 업체는 기술력 부족과 세라믹 블록 사이즈를 키워 제작한다는 것에 대한 부담감을 가지고 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 세라믹블록을 형성하기 위하여 알루미나 파우더를 소재로 하여 오목 또는 볼록한 형상으로 형상을 설계한 후, 그린가공, 소성, 정밀가공 및 최종 가공하되, 상기 정밀가공 전, 세라믹 블록의 사파이어 웨이퍼가 부착되는 표면에 전체적으로 표면조도값을 균일하게 하여 사파이어 웨이퍼를 부착 시 불량률 및 공정의 최적화를 통해 소결 후 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량 최소화를 통한 생산 수율을 높일 수 있도록 하는 사파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 세라믹 블록의 제조방법에 있어서, 사파이어 웨이퍼의 손상을 주지 않도록 알루미나 파우더와 바인더를 혼합하여 제조하려는 세라믹 블록의 형상에 따른 오목 또는 볼록 형태의 그린가공을 하되, 소성 시 500℃에서 바인더를 제거하고, 1100℃에서 1차수축을 수행하며, 1650℃에서 2차수축이 되도록 하여, 형상 부위별 소성 시 소결 수축율을 고려하여 그린가공 후 소성하고, 상기 소성된 세라믹 블록을 형상을 황삭 또는 정삭 형태로 형상을 가공하며, 상기 가공된 세라믹 블록을 랩핑, 폴리싱 가공을 통해 세라믹 블록의 평탄도와 표면조도값이 균일해질 수 있게 정밀가공 하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법에 의하면, 세라믹 블록의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에 50G 사이즈 대응 세라믹 블록 개발을 통해 수입대체 효과를 가지고, 성형 공정 최적화를 통한 그린 가공 공정 단축이 되며, 소성에 따른 수축율 데이터베이스 구축을 통한 형상 및 정밀 가공 공정 단축이 되고, 가공 공정 단축을 통한 원가 절감이 되며, 원가 절감에 따른 제품 납품 단가 경쟁력 확보가 가능한 유용한 발명인 것이다.

본 발명은 사파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 세라믹 블록을 알루미나계 파우더를 소재로 하여 최적의 조건으로 소결하되, 소결 시 수축률을 계산하고 소결 공정의 최적화를 이루어 소결 후 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량 최소화하여 생산수율을 높일 수가 있는 사파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법에 관한 기술이다.

세라믹 블록의 제조방법에 있어서, 사파이어 웨이퍼의 손상을 주지 않도록 알루미나 파우더와 바인더를 혼합하여 제조하려는 세라믹 블록의 형상에 따른 오목 또는 볼록 형태의 그린가공을 하되, 소성 시 500℃에서 바인더를 제거하고, 1100℃에서 1차수축을 수행하며, 1650℃에서 2차수축이 되도록 하여, 형상 부위별 소성 시 소결 수축율을 고려하여 그린가공 후 소성하고, 상기 소성된 세라믹 블록을 형상을 황삭 또는 정삭 형태로 형상을 가공하며, 상기 가공된 세라믹 블록을 랩핑, 폴리싱 가공을 통해 세라믹 블록의 평탄도와 표면조도값이 균일해질 수 있게 정밀가공 한다.

Alumina Powder

먼저, 표 1에 나타내는 바와 같이 사파이어 웨이퍼의 손상을 주지 않도록 알루미나 파우더와 바인더를 혼합한다.

소재 믹싱 및 성형

상기 혼합의 경우 통상의 혼합장비를 이용하여 알루미나 파우더와 바인더를 믹싱 및 성형하도록 한다.

그린 가공 및 소성

상기 표 3에 나타내는 바와 같이 제조하려는 세라믹 블록의 형상에 따른 오목 또는 볼록 형태의 그린가공을 한다.

종래

본 발명

이때, 표 4에 나타내는 바와 같이 소성 시 500℃에서 바인더를 제거하고, 1100℃에서 1차수축을 수행하며, 1650℃에서 2차수축이 되도록 하여, 형상 부위별 소성 시 소결 수축율을 고려하여 소성하게 된다.(종래 3단계, 본 발명은 7단계로 불량 최소화).

세라믹 블록 형상 가공(평면, 원통, 로타리)

상기 소성 후, 표 5에 나타내는 바와 같이 상기 소성된 세라믹 블록을 형상을 황삭 또는 정삭 형태로 형상을 가공한다.

세라믹 블록 정밀 가공(랩핑, 폴리싱)

그 후, 표 6에 나타내는 바와 같이 상기 가공된 세라믹 블록을 랩핑, 폴리싱 가공을 통해 세라믹 블록의 평탄도와 표면조도값이 균일해질 수 있게 정밀가공 한다.

세라믹 블록 시제품 검증(U/V형광 검사기, 3차원 측정기)

상기 세라믹 블록의 최종적인 정밀가공 후에는 UV 형광검사기 또는 잉크 검사를 통한 크랙 유무 등을 확인하는 외관검사를 수행하게 되고, 3차원측정기 및 표면조도기를 통한 치수, 평탄도, 표면조도를 측정하여 불량 유무를 판단하게 된다.

본 발명에 따른 파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법에 의하면, 세라믹 블록의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에 50G 사이즈 대응 세라믹 블록 개발을 통해 수입대체 효과를 가지고, 성형 공정 최적화를 통한 그린 가공 공정 단축이 되며, 소성에 따른 수축율 데이터베이스 구축을 통한 형상 및 정밀 가공 공정 단축이 되고, 가공 공정 단축을 통한 원가 절감이 되며, 원가 절감에 따른 제품 납품 단가 경쟁력 확보가 가능한 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 세라믹 블록의 제조방법에 있어서,
   사파이어 웨이퍼의 손상을 주지 않도록 알루미나 파우더와 바인더를 혼합하여 제조하려는 세라믹 블록의 형상에 따른 오목 또는 볼록 형태의 그린가공을 하되, 소성 시 500℃에서 바인더를 제거하고, 1100℃에서 1차수축을 수행하며, 1650℃에서 2차수축이 되도록 하여, 형상 부위별 소성 시 소결 수축율을 고려하여 그린가공 후 소성하고,
   상기 소성된 세라믹 블록을 형상을 황삭 또는 정삭 형태로 형상을 가공하며,
   상기 가공된 세라믹 블록을 랩핑, 폴리싱 가공을 통해 세라믹 블록의 평탄도와 표면조도값이 균일해질 수 있게 정밀가공 하는 것을 특징으로 하는 사파이어 웨이퍼 폴리시용 50G 장비 대응 세라믹 블록의 제조방법