KR20230028109A - 반도체 소자 가공용 절삭첨가제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제에 관한 것으로서, 총 중량에 대하여 55 내지 70 중량%로 함유되는 초순수와, 총 중량에 대하여 15 내지 20 중량%로 함유되는 트리에탄올아민과, 총 중량에 대하여 15 내지 20 중량%로 함유되는 프로판다이올과, 총 중량에 대하여 3.0 내지 5.0 중량%로 함유되는 탄산수소나트륨을 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 관한 것으로서, 상세하게는 반도체 소자(웨이퍼, 패키지 등)의 절삭 작업시 초순수 및 기타 첨가물을 포함하는 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 관한 것이다.
일반적으로 현재 반도체 소자의 다이아몬드 절단(diamond sawing) 공정 시에 초순수(DI Water)만을 사용하여 절단하는 작업을 진행하고 있다.
다이아몬드 절단 공정 중 초순수를 사용하게 되면 가공면의 세척, 냉각 측면으로의 효과만 얻을 수 있으며, 절단 공정의 생산성의 증대, 절단 공정에서 사용되는 공구의 수명 향상 등의 추가적인 효과는 얻을 수 없는 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무기질이나 불순물 등이 없는 고순도 초순수를 기본으로 하여 다양한 첨가제를 투입하여 생산함으로써, 가공속도와 가공표면의 품질향상, 공구 수명의 향상, 우수한 세정력을 확보할 수 있는 반도체 소자 가공용 절삭첨가제를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체 소자 가공용 절삭첨가제는, 총 중량에 대하여 55 내지 70 중량%로 함유되는 초순수; 총 중량에 대하여 15 내지 20 중량%로 함유되는 트리에탄올아민; 총 중량에 대하여 15 내지 20 중량%로 함유되는 프로판다이올; 및 총 중량에 대하여 3.0 내지 5.0 중량%로 함유되는 탄산수소나트륨;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 있어서, 상기 초순수는, 수돗물을 역삼투압 멤브레인 필터를 통해 필터링하여 비저항값이 18.3 Mohm·cm 이하로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 있어서, 상기 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제의 pH는 7.5 내지 9.5일 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 있어서, 상기 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제의 점도는 5.5 mN/m 내지 8.0 mN/m일 수 있다.
본 발명의 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 따르면, 일반적으로 초순수만 사용되는 다이아몬드 절단 공정과 대비하여, 절삭 첨가제를 투입하여 사용하게 되면, 가공속도와 가공표면의 품질향상, 공구 수명의 향상, 우수한 세정력을 얻을 수 있다.
본 발명의 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 따르면, 일반적인 초순수만을 사용하는 경우와 비교하여, 경도가 높은 난삭재인 소자들의 가공 시에 월등하게 가공 효과가 향상된 결과를 얻을 수 있다.
도 1은 절단 가공 전 다이아몬드 와이어의 초기 상태를 보여주는 사진이고,
도 2는 초순수만을 이용하여 SiC Wafer(경도가 약 9.9)를 절단 가공한 후의 다이아몬드 와이어의 상태를 보여주는 사진이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제를 이용하여 SiC Wafer(경도가 약 9.9)를 절단 가공한 후의 다이아몬드 와이어의 상태를 보여주는 사진이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 함유되는 초순수를 생성하는 장치의 전체 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2는 초순수만을 이용하여 SiC Wafer(경도가 약 9.9)를 절단 가공한 후의 다이아몬드 와이어의 상태를 보여주는 사진이고,
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도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제에 함유되는 초순수를 생성하는 장치의 전체 구성을 보여주는 개략도이다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제는 도 4에 도시된 바와 같은 장치를 이용하여 생성된 초순수를 이용하므로 무기질이나 불순물 등이 없는 고순도 초순수를 기본으로 사용하게 되며, 다양한 첨가제를 투입하여 반도체 소자 가공용 절삭첨가제를 생산하게 된다.
이하, 이러한 구성에 관하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제는, 아래의 [표 1]과 같은 성분으로 이루어진다. 이때, 수돗물을 기반으로 하여 초순수를 만들게 되며, 나머지 성분들은 절삭 가공성과 세정력을 향상을 위한 첨가물들로서 함께 첨가 및 교반을 한다.
| 구분 |
함량 |
| 초순수 |
55 내지 70 중량% |
| 트리에탄올아민 |
15 내지 20 중량% |
| 프로판다이올 |
15 내지 20 중량% |
| 탄산수소나트륨 |
3.0 내지 5.0 중량% |
가. 초순수
초순수는 도 4와 같이 역삼투압 멤브레인 필터(RO Membrane Filter)(12)를 통해 수돗물을 필터링하여 비저항값이 18.3 Mohm·cm이하인 고순도의 초순수를 제조할 수 있다.
여기서 초순수의 제조기술은 셀루로오스 아세테이트(Cellulose acetate) 또는 폴리아미드(Polyamide) 계열의 반투막 필터(11)를 사용하여 원수로 사용하는 수돗물 속에 포함되어 있는 무기이온, 유기물, 발열원(pyrogen), 1 um 이상의 콜로이드 또는 미립자 등의 오염물을 분리 제거한다.
원수는 10 kg/cm2 ~ 42 kg/cm2으로 가압되어 반투막 필터(11)를 통과하지만 반투막의 작은 기공을 통과하는 과정에서 오염물(무기이온, 유기물, 입자, 미생물, 발열원 등)은 분리되어 순수한 물만 통과하게 되며, 분리된 오염물은 배수와 더불어 방출된다.
또한 역삼투압(Reverse Osmosis, RO) 방식으로 만들어져 탱크(13)에 저장되는 초순수는 무기이온의 85~98%, 유기물의 99% 이상이 제거되며, 역삼투압 방식은 박테리아 및 그 밖의 미생물을 제거하는데 매우 효과적인 방법이 된다.
이때, 초순수의 비저항값이 18.3 Mohm·cm를 초과되면, 절삭첨가제는 안정적인 상태가 유지되지 못할 수 있다.
본 발명은 비저항값이 18.3 Mohm·cm 이하인 고순도의 초순수를 기반으로 다양한 첨가제를 적정비율로 혼합하여 제조되는 절삭첨가제 기술이며, 안정적으로 사용가능하며 가공력의 향상과 함께 우수한 세정력을 얻을 수 있다.
나. 트리에탄올아민(Triethanolamine)
트리에탄올아민(Triethanolamine)은 강알칼리성 물질로 세정력이 우수하여 계면활성제와 유화제 원료로 사용하는 통상의 기술로 제작한 것을 사용한다. 특히, 액상 상태로 존재하므로, 지방산을 중성화하여 기름 성분을 용해하는 성질이 있다.
이 외에도, 트리에탄올아민은 다음과 같은 효과가 있는 것으로 알려졌다.
트리에탄올아민은 친수기와 친유기 성분을 가져 유화제로도 사용하므로, (-)이온이 기름때를 둘러싸서 작게 분리하여 기름때를 유화(Emulsion)할 수 있다. 또한, 트리에탄올아민은 중화제로 알킬아민이나 알칼리금속의 대용으로 사용하여 분산작용을 통해 세정 효과를 높일 수 있다.
트리에탄올아민(Triethanolamine)은 강알칼리성 물질로 세정력이 우수하여 계면활성제와 유화제 원료로 사용하는 통상의 기술로 제작한 것을 사용한다. 특히, 액상 상태로 존재하므로, 지방산을 중성화하여 기름 성분을 용해하는 성질이 있다.
트리에탄올아민은 부식성을 낮추는 부식 방지제로 사용할 수 있고, 이에 절삭첨가제의 부식성이 낮아지게 한다. 또한, 트리에탄올아민 용액은 국부화상약에 사용할 수 있으므로, 피부를 보호할 수 있다.
본 발명의 절삭첨가제는 트리에탄올아민을 15 내지 20 중량% 함유함으로써, 가공된 반도체 소자의 표면에 잔유물이 발생하지 않고 표면 조도가 우수한 효과를 얻을 수 있다.
다. 프로판다이올
프로판다이올(Propanediol)은 옥수수를 발효 추출하여 얻는 천연 성분으로, 피부컨디셔닝, 보습제, 유화 안정제, 점도 조절제, 그리고 방부제 기능 등을 가진 것으로 잘 알려졌다. 이러한 프로판다이올은 보습과 유화 방부 기능을 얻을 수 있다.
본 발명의 절삭첨가제는 프로판다이올을 15 내기 20 중량% 함유함으로써, 가공상태와 가공속도가 우수하여 생산성이 증대되는 효과를 얻을 수 있다.
라. 탄산수소나트륨
탄산수소나트륨(NaHCO3)은 친환경 알칼리성 소재로, 팽창제와 완충제로 많이 사용하는 것으로 알려졌다. 이러한 탄산수소나트륨은 물에 쉽게 녹아 가수분해되고 특히, 식품 첨가물로 사용할 만큼 독성이 없을 뿐만 아니라 연마와 흡착 작용을 활용하여 냄새제거와 오염물질을 흡착하는 성질이 있어 세제 대용으로도 많이 사용한다.
특히, 탄산수소나트륨은 소금을 전기분해한 다음 이산화탄소를 결합하거나 트로나광석을 채굴, 정제하여 얻음으로써 친환경적으로 제작하여 사용할 수 있다.
본 발명의 절삭첨가제는 탄산수소나트륨을 3.5 내지 5.0 중량% 함유함으로써, 잔유물이 발생하지 않고 세정력이 우수한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제는 pH가 7.5 내지 9.5일 수 있다. 만약, 절삭첨가제의 pH가 7.5 미만일 경우 가공된 반도체 소자에 스케일(scale)이 발생하거나 불순물이 생산될 수 있고, pH가 9.5 초과될 경우 가공된 반도체에 변형이 발생될 수 있다. 따라서, 절삭첨가제가 7.5 내지 9.5 pH를 가짐으로써, 절삭첨가제가 안정적으로 유지되며 반도체의 가공상태가 우수한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제는 점성이 5.5 mN/m 내지 8.0 mN/m일 수 있다. 만약, 절삭첨가제의 점성이 5.5 mN/m 미만일 경우 윤활성의 부족으로 반도체 소자의 가공상태가 불량할 수 있고, 점성이 8.0 mN/m 초과될 경우 점성의 증대로 가공속도가 저하될 수 있다. 따라서, 절삭첨가제가 5.5 mN/m 내지 8.0 mN/m의 점성을 가짐으로써, 가공상태와 가공속도가 우수한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제는, 도 4에 도시된 바와 같은 역삼투압 멤브레인 필터(RO Membrane Filter)를 통해 수돗물을 필터링하여 만든 초순수에 트리에탄올아민, 프로판다이올, 탄산수소나트륨 등의 첨가물을 상술한 [표 1]과 같은 비율로 혼합하여 얻은 용액이다. 이러한 절삭첨가제는 절삭 효과 상승을 위해 사용한 후 초순수(DI Water)와 함께 방류될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제를 이용한 절단 가공과, 일반적으로 사용하고 있는 초순수만을 이용한 절단 가공을 비교하면, 다음의 [표 2]와 같은 차이가 있다.
| 구분 |
본 발명의 반도체 소자 가공용 절삭첨가제 |
Only 초순수 |
| 메인 성분 |
고순도 초순수 |
초순수 |
| 가공 성능 |
절삭효과 우수 |
효과 없음 |
| 세척력 |
세척력 우수 |
특별한 효과 없음 |
| 가공 속도 |
우수 |
특별한 효과 없음 |
아래의 실시예 2 내지 7은 본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 절삭첨가제인 실시예 1의 비교예로서, 절삭첨가제를 제조하기 위한 트리에탄올아민, 프로판디올 및 탄산수소나트륨의 중량비를 달리 하여 [표 3]에 나타내었다.
| 구분 |
초순수 |
트리에탄올아민 |
프로판디올 |
탄산수소나트륨 |
중량(%) |
| 실시예 1 |
60% |
18% |
18% |
4% |
100 |
| 실시예 2 |
70% |
5% |
20% |
5% |
100 |
| 실시예 3 |
55% |
25% |
15% |
5% |
100 |
| 실시예 4 |
70% |
20% |
5% |
5% |
100 |
| 실시예 5 |
55% |
15% |
25% |
5% |
100 |
| 실시예 6 |
60% |
20% |
20% |
0% |
100 |
| 실시예 7 |
60% |
15% |
15% |
10% |
100 |
아울러 실시예 1 내지 7 모두 초순수의 비저항값은 18.3 Mohm·cm 이하로 제조되었다.
먼저, 실시예 1과 실시예 2를 비교하면, 실시예 1에 비해 실시예 2로 가공된 반도체 소자의 가공상태가 불량한 것으로 확인되었다. 이는 트리에탄올아민이 적정 범위 미만으로 함유될 경우 반도체 소자의 가공상태에 영향을 끼치는 것으로 볼 수 있다.
실시예 1과 실시예 3을 비교하면, 실시예 1에 비해 실시예 3으로 가공된 반도체 소자는 표면 조도가 불량하고 잔유물이 발생되는 것으로 확인되었다. 이는 트리에탄올아민이 적정범위 초과로 함유될 경우 반도체 소자의 표면 조도 상태와 잔유물의 유무에 영향을 끼치는 것으로 볼 수 있다.
실시예 1과 실시예 4를 비교하면, 실시예 1에 비해 실시예 4로 반도체 소자를 가공할 경우 가공속도가 저하되는 것으로 확인되었다. 이는 프로판디올이 적정범위 미만으로 함유될 경우 가공속도에 영향을 끼치는 것으로 볼 수 있다.
실시예 1과 실시예 5를 비교하면, 실시예 1에 비해 실시예 5로 가공된 반도체 소자의 가공품질이 불량한 것으로 확인되었다. 이는 프로판디올이 적정범위 초과로 함유될 경우 반도체 소자의 가공품질에 영향을 끼치는 것으로 볼 수 있다.
실시예 1과 실시예 6을 비교하면, 실시예 1에 비해 실시예 6으로 가공된 반도체 소자는 세정력이 저하되는 것으로 확인되었다. 이는 탄산수소나트륨이 적정범위 미만으로 함유될 경우 반도체 소자의 세정력에 영향을 끼치는 것으로 볼 수 있다.
실시예 1과 실시예 7을 비교하면, 실시예 1에 비해 실시예 7로 가공된 반도체 소자는 잔유물이 발생되는 것으로 확인되었다. 이는 탄산수소나트륨이 적정범위 초과로 함유될 경우 반도체 소자의 잔유물 유뮤에 영향을 끼치는 것으로 볼 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
Claims (4)
- 총 중량에 대하여 55 내지 70 중량%로 함유되는 초순수;
총 중량에 대하여 15 내지 20 중량%로 함유되는 트리에탄올아민;
총 중량에 대하여 15 내지 20 중량%로 함유되는 프로판다이올; 및
총 중량에 대하여 3.0 내지 5.0 중량%로 함유되는 탄산수소나트륨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제. - 제1항에 있어서,
상기 초순수는, 수돗물을 역삼투압 멤브레인 필터를 통해 필터링하여 비저항값이 18.3 Mohm·cm 이하로 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제. - 제1항에 있어서,
상기 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제의 pH는 7.5 내지 9.5인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제. - 제1항에 있어서,
상기 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제의 점성은 5.5 mN/m 내지 8.0 mN/m인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 가공용 절삭 첨가제.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20210110229 | 2021-08-20 | ||
| KR1020210110229 | 2021-08-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230028109A true KR20230028109A (ko) | 2023-02-28 |
Family
ID=85327016
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220013402A KR20230028109A (ko) | 2021-08-20 | 2022-01-28 | 반도체 소자 가공용 절삭첨가제 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230028109A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180131977A (ko) | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 영창케미칼 주식회사 | 절삭유 조성물 |
-
2022
- 2022-01-28 KR KR1020220013402A patent/KR20230028109A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180131977A (ko) | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 영창케미칼 주식회사 | 절삭유 조성물 |
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