KR100424667B1 - The grind equipment and method manufacture ceramic pad retaining ring of grind for wafer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 상의 플랫 표면을 만들기 위한 연마 장치의 세라믹 리테이너 링 패드에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic retainer ring pad of a polishing apparatus for making a flat surface on a semiconductor wafer.

더욱 상세하게는 복합 지르코니아 세라믹 분말을 물과 혼합하는 반죽공정과; 상기 복합 지르코니아 세라믹 분말을 스프레이 방식으로 80℃의 챔버내에 구상화하는 공정과; 상기 세라믹을 패드의 연마부재 형상의 프레스 금형으로 성형하는 공정과; 상기 성형된 연마부재를 소성 후 서서히 냉각하는 소결 공정과; 상기 소결된 리테이너 링 연마부재를 연마, 세척, 제품 검사하는 공정거쳐 패드의 세라믹 연마부재로 성형하여 리테이너 링을 이루는 스텐레스 링 저면 홈에 부착함으로서 웨이퍼 연마시 정반 위에 깔린 융패드를 보호함과 동시에 연마시 분진이 발생되지 않으므로 긁힘을 방지하고 광택을 잘 낼 수 있도록 하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있도록 연마 장치를 제공할 수 있도록 된 것이다.More specifically, the kneading process of mixing the composite zirconia ceramic powder with water; Spheroidizing the composite zirconia ceramic powder in a chamber at 80 ° C. by a spray method; Molding the ceramic into a press mold in the shape of an abrasive member of a pad; A sintering step of gradually cooling the molded abrasive member after firing; The sintered retainer ring polishing member is subjected to a process of polishing, cleaning, and inspecting the product, and then formed into a ceramic polishing member of the pad and attached to the stainless ring bottom groove forming the retainer ring, thereby protecting the polishing pad on the surface plate while polishing the wafer. Since no dust is generated, it is possible to provide a polishing device to prevent scratches and improve gloss, thereby improving product quality.

Description

웨이퍼 연마용 리테이너 링 세라믹 패드 제조 방법 및 연마 장치{The grind equipment and method manufacture ceramic pad retaining ring of grind for wafer}The grind equipment and method manufacture ceramic pad retaining ring of grind for wafer

본 발명은 반도체 웨이퍼상의 플랫 표면을 만들기 위한 연마 장치의 세라믹 리테이너 링에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하부 정반의 표면과 정반에 따라 역회전되는 리테이너 링 패드를 세라믹재로 형성하되 리테이너 링 패드는 여러 조각으로된 세라믹 연마부재로 형성하여 스텐레스 금속링 홈에 고정시켜 사용시 미세한 분자가 달라붙는 것을 방지하고, 연마시 긁힘을 방지하는 동시에 웨이퍼의 표면에 광택을 발생시켜 고품질의 웨이퍼를 생산할 수 있도록 된 웨이퍼 연마용 세라믹 리테이너 링 연마창치 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic retainer ring of a polishing apparatus for making a flat surface on a semiconductor wafer. More specifically, the retainer ring pad, which is rotated in reverse according to the surface and the surface of the lower surface plate, is formed of ceramic material, but the retainer ring pad is formed of ceramic pieces of several pieces and fixed in stainless steel ring grooves. The present invention relates to a ceramic retainer ring polishing window and a manufacturing method for polishing a wafer, which prevents sticking, prevents scratches during polishing, and at the same time generates gloss on the surface of the wafer to produce high quality wafers.

기존의 웨이퍼 연마장치는, 웨이퍼의 외주부를 포위하는 리테이너 링을 구비하고, 이 리테어너 링을 웨이퍼와 함께 연마정반에 가압하여 웨이퍼를 연마하는 연마장치가 개시되어 있었으나 이러한 리테이너 링은 정반위에서 회전시 미세한 분말이 발생되어 웨이퍼 표면에 긁힘이 발생되어 제품불량이 발생될 뿐만 아니라 정반에 깔려있는 융패드가 파손되고 연마시 광택에 문제가 있었다.Conventional wafer polishing apparatuses have a retainer ring surrounding the outer circumference of the wafer, and a polishing apparatus for polishing a wafer by pressing the retainer ring together with the wafer to a polishing plate is disclosed. When the fine powder is generated, scratches are generated on the surface of the wafer, resulting in product defects, as well as damage to the surface of the surface of the surface of the surface of the surface of the wafer.

또한, 다른 웨이퍼 연마장치로는 리테이너링과 웨이퍼유지 헤드와의 사이에 원환형상의 튜브를 설치하고, 이 튜브의 내부 에어압력을 조정함으로써 리테이너 링의 가압력을 조정하는 방법 및 다이어프램을 사용하여 상기 가압력을 조정하는 방법이 개시되어 있다.In addition, as another wafer polishing apparatus, an annular tube is provided between the retainer ring and the wafer holding head, and the pressing force of the retainer ring is adjusted by adjusting the internal air pressure of the tube and the pressing force using a diaphragm. A method of adjusting is disclosed.

이러한 웨이퍼 연마장치는 튜브에 에어를 공급하면, 약한 부분이 보다 많이 팽창하고, 결과로 리테이너 링을 그 전체 둘레에 걸쳐 균일하게 가압할 수 없다고 하는 결점이 있다. 이와 같이 가압력이 불균일하게 되면, 웨이퍼에 걸리는 연마 압력도 불균일하게 되므로 웨이퍼를 균일하게 연마할 수가 없다.Such a wafer polishing apparatus has a drawback that when air is supplied to a tube, the weak portion expands more, and as a result, the retainer ring cannot be uniformly pressed over its entire circumference. In this way, if the pressing force is nonuniform, the polishing pressure applied to the wafer is also nonuniform, so that the wafer cannot be uniformly polished.

또, 다이어프램으로 리테이너 링의 가압력을 조정하는 방법은, 리테이너 링의 변위량을 크게 취할 수 없으므로 필요한 가압력을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.In addition, the method of adjusting the pressing force of the retainer ring with a diaphragm has a problem that the necessary pressing force cannot be obtained because the displacement amount of the retainer ring cannot be largely taken.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 복합 지르코니아 세라믹 분말을 물과 혼합하는 반죽공정과; 상기 복합 지르코니아 세라믹분말을 스프레이 방식으로 80℃의 챔버내에서 구상화하는 공정과; 상기 복합 지르코니아 세라믹을 리테이너 링 연마부재 형상의 프레스 금형으로 성형하는 공정과; 상기 성형된 패드조각를 소성 후 서서히 냉각하는 소결 공정으로 성형한 리테이너 링의 세라믹 연마부재와; 상기 소결된 리테이너 링 세라믹 연마부재를 연마, 세척, 제품 검사하는 공정으로 세라믹 연마부재로 된 세라믹 패드를 성형하여 스텐레스 금속링 홈에 부착함으로서 웨이퍼 연마시 정반 위에 깔린 융패드를 보호함과 동시에 연마시 분진이 발생되지 않으므로 긁힘을 방지 하고 광택을 잘 낼 수 있도록 하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있도록으로 발명한 것이다.The present invention has been invented in view of the above problems, and a kneading process of mixing the composite zirconia ceramic powder with water; Spheroidizing the composite zirconia ceramic powder in a chamber at 80 DEG C by a spray method; Molding the composite zirconia ceramic into a press die in the shape of a retainer ring polishing member; A ceramic polishing member of a retainer ring formed by a sintering process of gradually cooling the molded pad piece after firing; In the process of polishing, cleaning, and inspecting the sintered retainer ring ceramic polishing member, the ceramic pad made of the ceramic polishing member is molded and attached to the stainless metal ring groove to protect the fusion pad on the surface plate during polishing. Since dust is not generated, it is invented to improve the quality of the product by preventing scratches and giving a good gloss.

도1은 본 발명에 따른 리테이너 링 패드 제조 방법의 블럭도.1 is a block diagram of a retainer ring pad manufacturing method according to the present invention.

도2는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치의 구성도.2 is a block diagram of a wafer polishing apparatus according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 리테이너 링과 정반의 주요부분 발취 구성도.Figure 3 is a main part extraction configuration of the retainer ring and the surface plate according to the present invention.

도4는 본 발명에 따른 리테이너 링과 정반의 동작상태 예시도.Figure 4 is an illustration of the operating state of the retainer ring and the surface plate according to the present invention.

도5는 본 발명에 따른 세라믹 연마부재가 각각 성형되어 스텐레스 지지링에 끼워진 상태의 일부 분리 사시도.Figure 5 is a partially separated perspective view of the ceramic polishing members according to the present invention are molded and fitted to the stainless support ring, respectively.

도6은 본 발명에 따른 리테이너 링이 지지관의 저부 고정 플랜지에 볼트고정된 상태의 결합된 상태의 예시도.Figure 6 is an illustration of the coupled state of the retainer ring bolted to the bottom fixing flange of the support tube according to the present invention.

도7은 본 발명의 세라믹 연마부재가 스텐레스 지지링에 끼워진 상태의 리테이너 링 패드 배열구성도.7 is a configuration diagram of a retainer ring pad in a state where the ceramic polishing member of the present invention is fitted to a stainless support ring.

도8은 본 발명의 패드를 이루는 세라믹 연마부재가 끼워져 고정되는 스텐레스 지지링의 단면 구성도.Figure 8 is a cross-sectional configuration of the stainless support ring is fixed to the ceramic polishing member forming the pad of the present invention.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

1:함체 2: 정반 구동부1: Enclosure 2: Table Drive

3:구동축 4:정반3: drive shaft 4: surface plate

5:콘트롤박스 6:리테이너 링 구동부5: Control box 6: Retainer ring drive

7:지지관 8:리테이너 링7: support tube 8: retainer ring

9:세라믹 패드 9':세라믹 연마부재9: ceramic pad 9 ': ceramic abrasive

10:웨이퍼 11:가압판10: Wafer 11: Pressure plate

11':가압봉 12:융 패드11 ': Pressure bar 12: Melting pad

14:스텐레스 금속링 14': 홈14: stainless steel ring 14 ': groove

15:배수공15: drainage

이하 첨부 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

세라믹 소재를 선정하여 구비된 복합 지르코니아 세라믹 분말을 물과 혼합하는 반죽공정과;Kneading process of mixing the composite zirconia ceramic powder provided by selecting a ceramic material with water;

상기 물과 혼합된 복합 지르코니아 세라믹을 스프레이 방식으로 80℃의 챔버내에 구상화하는 공정과;Spheroidizing the composite zirconia ceramic mixed with water in a chamber at 80 ° C. by spray;

상기 혼합 반죽된 복합 지르코니아 세라믹을 리테이너 링 연마부재 형상의 프레스 금형에 넣고 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 성형하는 공정과;Putting the mixed kneaded composite zirconia ceramic into a press mold shaped like a retainer ring polishing member, and molding at a pressure of 1ton / cm 2 to 2ton / cm 2;

상기 프레스 성형공정 후 소결로에서 온도 1200℃∼2000℃의 온도에서 약6∼16시간 동안 소성이루어진 다음 서서히 냉각하는 소결 공정과;A sintering process which is calcined for about 6 to 16 hours at a temperature of 1200 ° C. to 2000 ° C. in the sintering furnace after the press molding step, and then gradually cooled;

상기 소결된 리테이너 링의 세라믹 연마부재를 연마, 세척, 제품 검사하는 공정으로 웨이퍼 연마용 세라믹 리테이너 링 패드 제조방법으로 이루어진다.In the process of polishing, cleaning, and inspecting the ceramic polishing member of the sintered retainer ring, the ceramic retaining ring pad for wafer polishing is manufactured.

상기 공정에서 사용되는 복합 지르코니아 세라믹은 지르코니아(ZrO2) 89.16∼91.9%, 이투륨(Y2O3) 4.95∼5.35%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼4.5%, 알루미나(Al2O3)0.15∼0.35, 산화규소(SiO2) 0.2%, 산화철(Fe2O3) 0.01%, 산화나트륨(Na2O) 0.04%의 조성물로 혼합된 것이다.Composite zirconia ceramics used in the above process are zirconia (ZrO 2 ) 89.16 to 99.1%, yttrium (Y 2 O 3 ) 4.95 to 5.35%, titanium nitride (TiN) 3.5 to 4.5%, alumina (Al 2 O 3 ) 0.15 0.35, 0.2% of silicon oxide (SiO 2 ), 0.01% of iron oxide (Fe 2 O 3 ), and 0.04% of sodium oxide (Na 2 O).

상기 웨이퍼 연마용 세라믹 리테이너 링 패드 제조방법으로 이루어진 웨이퍼 연마장치를 설명하면 다음과 같다.Referring to the wafer polishing apparatus made of the method for manufacturing a wafer retainer ceramic retainer ring pad is as follows.

함체(1) 내부의 구동부(2)와 연결된 구동축(3)에 의하여 회전되는 정반(4)과;A platen 4 which is rotated by a drive shaft 3 connected to the drive unit 2 inside the enclosure 1;

상기 정반(4) 상부에 콘트롤 박스(5)가 구비되고 내부에 다수 설치된 리테이너 링 구동부(6)와;A retainer ring driver (6) provided with a control box (5) on the upper surface of the surface plate (4);

상기 구동부(6)와 연결된 지지관(7) 저단에 정역회전 될 수 있도록 설치된 원형의 리테이너 링(8)과;A circular retainer ring (8) installed at the lower end of the support tube (7) connected to the drive unit (6) so as to be rotated forward and backward;

상기 리테이너 링(8) 저면에 마모 및 분진을 예방할 수 있도록 조각으로 부착된 세라믹패드(9)와;Ceramic pads (9) attached to the lower surface of the retainer ring (8) in pieces to prevent wear and dust;

상기 지지관(7) 내부로 관통되어 웨이퍼(10)를 지지할 수 있도록 삽입된 가압봉(11') 저단에 고정된 가압판(11)으로 웨이퍼 연마창치의 구성과,A configuration of the wafer polishing window with a pressure plate 11 fixed to a lower end of the pressure rod 11 'inserted through the support tube 7 to support the wafer 10;

상기 리테이너링(8)은 다수의 홈(14')을 갖는 스텐레스 금속링(14)과 세라믹 패드(9)로 결합되고, 세라믹 패드(9)는 다수의 세라믹 연마부재(9')로 이루어져 스텐레스 금속링(14)의 홈(14')에 끼워져 접착고정되고, 스텐레스 금속링(14) 홈(14')에 끼워진 세라믹 패드(9)의 세라믹 연마부재(9')와 세라믹 연마부재(9') 사이에는 다수의 배수공(15)이 형성된 구성이다.The retainer ring 8 is joined by a stainless metal ring 14 having a plurality of grooves 14 'and a ceramic pad 9, and the ceramic pad 9 is made of a plurality of ceramic polishing members 9'. The ceramic polishing member 9 'and the ceramic polishing member 9' of the ceramic pad 9 fitted into the groove 14 'of the metal ring 14 and bonded and fixed to the groove 14' of the stainless metal ring 14, respectively. ) Is a configuration in which a plurality of drain holes 15 are formed.

이와 같이 된 본 발명은 지르코니아(ZrO2) 89.16∼91.9%, 이투륨(Y2O3) 4.95∼5.35%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼4.5%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼0.35, 산화규소(SiO2) 0.2%, 산화철(Fe2O3) 0.01%, 산화나트륨(Na2O) 0.04%의 조성물로 혼합된 지르코니아 세라믹 분말을 볼밀( ball Mill)방법(분말내부에 볼을 넣고 회전시켜 각각의 조성물이 골고루 혼합하게 됨)으로 혼합한 복합 지르코니아 세라믹분말 1: 물 6으로 혼합하여 80℃로 스프레이 드라이(Spray Dry)하여 얻어진 구상화된 세라믹분말을 리테이너 링 패드의 연마부재 형상으로된 프레스 금형에 채우고 프레스 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 압축한다.The present invention thus obtained is zirconia (ZrO 2 ) 89.16 to 99.1%, iturium (Y 2 O 3 ) 4.95 to 5.35%, titanium nitride (TiN) 3.5 to 4.5%, alumina (Al 2 O 3 ) 0.15 to 0.35, Zirconia ceramic powder mixed with 0.2% silicon oxide (SiO 2 ), 0.01% iron oxide (Fe 2 O 3 ), and 0.04% sodium oxide (Na 2 O) was ball milled (put a ball into the powder. Composite zirconia ceramic powder 1: mixed with water 6 and spherical ceramic powder obtained by spray drying at 80 ° C. in the shape of an abrasive member of a retainer ring pad. It is filled in a press die and compressed to a press pressure of 1ton / cm 2 to 2ton / cm 2.

상기 압축된 리테이너 링 패드의 연마부재를 1,750℃에서 2시간 1,950℃에서 4시간 동안 소성한 다음 서서히 냉각하는 소결 공정을 거친다.The compressed retaining member of the retainer ring pad is calcined at 1,750 ° C. for 2 hours at 1,950 ° C. for 4 hours, and then subjected to a sintering process of gradually cooling.

상기 프레스에서 압축한 세라믹 연마부재는 강도를 갖기 위해 소결로에서 표1의 그래프 같이 온도 1,750℃에서 2시간 1,950℃에서 4시간 동안 소성한 다음 서서히 냉각하는 소결 공정으로 진행된다.In order to have strength, the ceramic polishing member compressed in the press is sintered in a sintering furnace, and then sintered at a temperature of 1,750 ° C. for 2 hours at 1,950 ° C. for 4 hours and then gradually cooled.

상기 표1에서도 알 수 있듯이 소결로에서 소결시 리테이너 링 패드의 세라믹 연마부재는 처음 4시간 동안은 서서히 온도가 상승하여 1750℃에서 2시간 동안 소강상태를 이루다 다시 2시간 동안 서서히 상승하여 1950℃에서 약4시간 동안 소강상태를 유지하다 서서히 하강하여 냉각시키도록 한다.As can be seen from Table 1, the ceramic abrasive member of the retainer ring pad during the sintering in the sintering furnace gradually rises in temperature for the first 4 hours to form a annealed state for 2 hours at 1750 ° C, and then gradually rises for 2 hours at 1950 ° C. Hold the steel for about 4 hours and slowly cool it down.

이때 리테이너 링 패드의 세라믹 연마부재는 일측에서 부터 타측면까지 일체형으로 이루어져 내면의 강도와 외면의 강도가 균일하다.At this time, the ceramic polishing member of the retainer ring pad is integrally formed from one side to the other side, and the strength of the inner surface and the strength of the outer surface are uniform.

본 발명에서 사용되는 지르코니아 소결은 대개 1200℃ 이상에서 이루어지므로 소성온도를 1,250℃에서 1,400℃까지 변화시켜 밀도와 수축율 등의 특성변화를 조사하여 최적의 제조공정조건을 도출시키도록 하였다.Zirconia sintering used in the present invention is usually made at more than 1200 ℃ to change the firing temperature from 1,250 ℃ to 1,400 ℃ to investigate the characteristic changes such as density and shrinkage to derive the optimum manufacturing process conditions.

또한 아래의 표2는 소성온도와 성형압에 따른 외경 수축율을 측정한 것이며,표3은 소성온도와 성형압에 따른 내경 수축율이며, 표4는 소성온도와 성형압에 따른 두께 수축율이며, 표5는 소결온도와 일축성형압에 따른 밀도의 특성을 나타낸 것이며, 표6은 소결온도와 정수압(CIP)에 따른 밀도의 특성을 나타낸 것이다.In addition, Table 2 below is a measurement of the outer diameter shrinkage according to the firing temperature and the molding pressure, Table 3 is the inner diameter shrinkage according to the firing temperature and the molding pressure, Table 4 is the thickness shrinkage according to the firing temperature and the molding pressure, Table 5 Shows the density characteristics according to the sintering temperature and uniaxial molding pressure, and Table 6 shows the density characteristics according to the sintering temperature and hydrostatic pressure (CIP).

상기의 표에서 알 수 있듯이 소결 온도가 높을 수록 지르코니아 리테이너 링 세라믹 연마부재의 소결 밀도는 증가하였는데 소성온도는 1,250∼1,300℃ 였으며, 밀도는 5.92∼6.12g/㎤로 폭넓은 값이 얻어졌다.As can be seen from the above table, as the sintering temperature was increased, the sintering density of the zirconia retainer ring ceramic abrasive member was increased, the firing temperature was 1,250-1,300 ° C, and the density was 5.92∼6.12 g / cm3.

상기 성형압은 저온에서 수축율에 영향을 많이 주었으며 1,250℃에서는 소성온도가 중요한 인자로 작용하였다.The molding pressure greatly affected the shrinkage rate at low temperatures, and the firing temperature was an important factor at 1,250 ° C.

상기 표5와 표6에서 살펴보면, 일축성형과 정수압성형간의 차이는 1,250℃의 저온 소결 영역에서만 압력의 영향을 받았다. 이때 정수압성형에서는 밀도가 5.91∼6.07g/㎤의 값으로 일축성형시 보다 변화 폭이 적게 얻어졌다.Referring to Tables 5 and 6, the difference between uniaxial molding and hydrostatic pressure molding was influenced only by the pressure in the low temperature sintering region of 1,250 ° C. In hydrostatic molding, the density was 5.91 to 6.07 g / cm 3, and the variation was smaller than that in uniaxial molding.

이렇게 된 본 발명에서 사용하는 각종 세라믹 재료와 리테이너 링으로는 사용하지 않지만 스텐레스 재료의 물리, 화학적성질을 살펴보면 다음의 표7과 같다.Although not used as various ceramic materials and retainer rings used in the present invention as described above, the physical and chemical properties of stainless materials are shown in Table 7 below.

상기 표7에서와 같이 본 발명의 세라믹 리테이너 링 연마부재는 세라믹의 종류에 따라서 밀도, 경도, 굽힘강도, 영율, 비열, 열팽창율, 열충격성, 열전도율, 안전성, 내식성, 용도 등의 특성이 다소 차이가 있지만 기존의 스텐레스재 및 플라스틱재에 비하여 월등한 효과를 갖는 것을 알 수 있습니다.As shown in Table 7, the ceramic retainer ring polishing member of the present invention is somewhat different in characteristics such as density, hardness, bending strength, Young's modulus, specific heat, thermal expansion rate, thermal shock, thermal conductivity, safety, corrosion resistance, use, etc. However, it can be seen that it has a superior effect compared to the existing stainless steel and plastic materials.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 세라믹 리테이너 링 패드 제조공정을 간단히 요약하여 살펴보면, 선택된 복합 지르코니아 세라믹(Seramics)분말을 원료준비→원료와 물혼합→구상화→프레스로1차 성형→소결→연마→검사→완제품 포장의 공정으로 리테이너 링 연마 부재를 성형하도록 된 것이다.Briefly summarized the manufacturing process of the ceramic retainer ring pad of the present invention made as described above, the selected composite zirconia ceramics (Seramics) powder is prepared from raw material → raw material and water mixing → spheroidization → primary molding → sintering → polishing → inspection → The retainer ring polishing member is molded by the process of packaging the finished product.

상기와 같이 성형된 리테이너 링 세라믹 연마부재는 연마장치의 정반(4) 상에서 정반(4)의 회전과 같은 방향 또는 역방향으로 회전하는 다수의 리테이너 링(8) 세라믹 패드(9)소 사용되는 데, 이의 리테이너 링(8)은 스텐레스 금속링(14)에 다수 형성된 홈(14')에 세라믹 연마부재(9')를 접착제를 도포시킨 후 각각 삽입 고정하여 리테이너 링 세라믹 패드(9)를 형성하게 된다.The retainer ring ceramic abrasive member formed as described above is used in a plurality of retainer ring 8 ceramic pads 9 rotating in the same direction or in the opposite direction as the rotation of the surface plate 4 on the surface plate 4 of the polishing apparatus. The retainer ring 8 is formed of a retainer ring ceramic pad 9 by inserting and fixing the ceramic polishing member 9 'to the grooves 14' formed in the stainless metal ring 14, respectively. .

즉, 웨이퍼(10)를 연마하기 위해서는 리테이너 링(8)과 대응되는 함체(1) 내부의 구동부(2)와 연결되어 구동축(3)에 의하여 회전되는 정반(4)위에 반가공된 웨이퍼(10)를 올려 리테이너 링(8)저부에 위치시킨다.That is, in order to polish the wafer 10, the wafer 10 semi-finished on the surface plate 4, which is connected to the driving unit 2 inside the housing 1 corresponding to the retainer ring 8 and rotated by the drive shaft 3, is processed. ) And place it on the bottom of the retainer ring (8).

상기 정반에 올려진 웨이퍼(10)는 리테이너 링(8)을 지지하는 가압봉(11')의 상단 실린더를 하강시켜 웨이퍼가 리테이너 링(8) 내부에 위치하도록 하고 리테이너 링 저면의 실리콘 패드(9)가 정반 표면과 밀착되도록 한다.The wafer 10 placed on the surface plate lowers the upper cylinder of the pressure rod 11 ′ supporting the retainer ring 8 so that the wafer is positioned inside the retainer ring 8 and the silicon pad 9 at the bottom of the retainer ring 8 is placed. ) Is in close contact with the surface of the surface.

상기와 같이 정반(4)과 리테이너 링(8)을 대응 시킨 후에는 함체(1) 일측에 구비된 구동부(2)와 상부 리테이너 링(8) 구동부(2)의 스위치를 "온"시켜 전원을 인가하면 정반(4)이 일측으로 회전하는 동시에 상기 구동부(6)에 의하여 회전하는 지지관(7)이 리테이너 링(8)을 역방향으로 회전하게 되므로 리테이너 링(8) 내부에 위치한 웨이퍼(10)가 정반(4)에 의하여 연마된다.After the platen 4 and the retainer ring 8 correspond to each other as described above, the power supply is turned on by turning on the switch of the drive unit 2 and the upper retainer ring 8 drive unit 2 provided on one side of the housing 1. When applied, the platen 4 rotates to one side and the support tube 7 rotated by the drive unit 6 rotates the retainer ring 8 in the reverse direction, so that the wafer 10 located inside the retainer ring 8 is applied. Is polished by the surface plate 4.

상기 리테이너 링(8) 저면에 부착된 세라믹 패드(9)는 웨이퍼(10)를 연마시 정반(4) 위에 깔려 있는 융 패드(12)를 보호하게 되고, 연마시 긁힘 현상이 발생하지 않아 분진이 발생하지 않게된다.The ceramic pad 9 attached to the bottom surface of the retainer ring 8 protects the molten pad 12 that is laid on the surface plate 4 when polishing the wafer 10, and does not cause scratches during polishing. Will not occur.

본 발명의 리테이너 링 세라믹 패드의 수명(life time)은 90∼100시간 이상 사용후에도 기존과 같이 교체할 필요 없이 장기간 사용할 수 있도록 된 것임은 물론 세라믹 패드를 재 사용할 수 있는 특징을 갖는 것이다.The life time of the retainer ring ceramic pad of the present invention is that it can be used for a long time without having to replace it as before, even after using 90 to 100 hours or more, and has a feature of reusing the ceramic pad.

상기와 같이 이루어지는 연마장치의 리테이너 링(8)은 다수의 홈(14')을 갖는 스텐레스 금속링(14)과 세라믹 패드(9)로 결합되어 이루어진다.The retainer ring 8 of the polishing apparatus as described above is made of a stainless metal ring 14 having a plurality of grooves 14 'and a ceramic pad 9.

상기 세라믹 패드(9)는 다수의 조각으로 형성된 세라믹 연마부재(9')로 이루어져 스텐레스 금속링(14)의 홈(14')에 끼워져 접착고정된다.The ceramic pad 9 is made of a ceramic polishing member 9 'formed of a plurality of pieces and fitted into the groove 14' of the stainless metal ring 14 to be adhesively fixed.

상기 스텐레스 링(14)의 홈(14')에 끼워지는 세라믹 연마부재(9')의 고정은 접착제로 이루어지며 접착는 특별히 한정하는 것은 아니다.The fixing of the ceramic polishing member 9 'fitted into the groove 14' of the stainless ring 14 is made of an adhesive, and the adhesion is not particularly limited.

상기 스텐레스 금속링(14)의 홈(14')에 끼워진 세라믹 패드(9)의 세라믹 연마부재(9')와 세라믹 연마부재(9') 사이에는 다수의 배수공(15)이 형성된다.A plurality of drain holes 15 are formed between the ceramic polishing member 9 'and the ceramic polishing member 9' of the ceramic pad 9 fitted in the groove 14 'of the stainless metal ring 14.

상기 세라믹 패드(9)의 배수공(15)은 웨이퍼를 연마하기 위한 연마제 또는 연마액을 배출하기 위한 것으로 배수공(15)은 와류 배출되도록 꽈베기 형상으로 배열 형성된 것이다.The drain hole 15 of the ceramic pad 9 is for discharging the abrasive or the polishing liquid for polishing the wafer, and the drain hole 15 is formed in the shape of a saw to discharge the vortex.

또한 본 발명의 다른 실시예로서 세라믹 패드(9)의 배수공(15)을 방사형으로 혈성하여 연마액을 배출 할 수도 있다.In addition, as another embodiment of the present invention, the drain hole 15 of the ceramic pad 9 may be radially discharged to discharge the polishing liquid.

상기 세라믹 패드에 다수 형성된 배출공은 특별한 형상에 국한 시키는 것이아니라 연매액을 배출시킬 수 있도록 된 배출공이면 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.A plurality of discharge holes formed in the ceramic pad is not limited to a particular shape, but if the discharge hole is to discharge the liquid liquor will be within the scope of the present invention.

상기 리테이너 링(8)의 스텐리스 금속링(14)상에는 다수의 볼트공이 형성되어 지지관의 하부 프랜지에 볼트 고정할 수 있도록 된 것이다.A plurality of bolt holes are formed on the stainless steel ring 14 of the retainer ring 8 to fix the bolt to the lower flange of the support tube.

이렇게된 본 발명은 리테이너 링의 패드를 제작시 링타입의 패드 전부를 세라믹재으로 성형할 필요 없이 각각의 연마부로 형성하여 스텐레스 링에 부착하여 패드를 형성함으로 제작공정이 간단하고 재료를 절할 수 있도록 한 것이다.In the present invention, when manufacturing the pad of the retainer ring, all the pads of the ring type are formed by the respective polishing portions without forming the ceramic material, and are attached to the stainless ring to form the pad so that the manufacturing process is simple and the material can be cut. It is.

이와 같이 된 본 발명은 리테이너 링 저면에 복합 지르코니아 세라믹 연마부재로된 세라믹 패드를 부착하여 웨이퍼를 연마시 웨이퍼의 가이드 링 역할을 함으로써 정반 위에 깔린 융패드의 파손을 방지할 수 있는 동시에 마모에 의한 분진 발생이 없어 웨이퍼 연마시 긁힘이 발생하지 않고 광택의 효과를 높일 수 있도록 함과 동시에 패드를 여러 조각으로 결합되도록 함으로 원가를 절감할 수 있도록 된 효과를 갖게된 것이다.According to the present invention, a ceramic pad made of a composite zirconia ceramic polishing member is attached to the bottom of the retainer ring to serve as a guide ring for the wafer when polishing the wafer, thereby preventing breakage of the melt pad on the surface plate, and at the same time, dust caused by wear. Since there is no occurrence of scratches during wafer polishing, the effect of gloss can be increased and the pads can be combined into several pieces, thereby reducing the cost.

Claims (7)

세라믹 소재를 선정하여 구비된 세라믹 분말을 물과 혼합하여 반죽공정과;Kneading process by mixing the ceramic powder provided by selecting a ceramic material with water; 상기 물과 혼합된 복합 실리콘나이트라이드 세라믹을 스프레이 방식으로 80℃의 챔버내에 구상화하는 공정과;Spheroidizing the composite silicon nitride ceramic mixed with water in a chamber at 80 ° C. by spray; 상기 혼합 반죽된 세라믹을 리테이너 링 패드의 세라믹 연마재 형상의 프레스 금형에 넣고 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 성형하는 공정과;Inserting the mixed kneaded ceramic into a ceramic abrasive-shaped press mold of a retainer ring pad and molding at a pressure of 1ton / cm 2 to 2ton / cm 2; 상기 프레스 성형공정 후 소결로에서 온도 1200℃∼2000℃의 온도에서 약6∼16시간 동안 소성이루어진 다음 서서히 냉각하는 소결 공정과;A sintering process which is calcined for about 6 to 16 hours at a temperature of 1200 ° C. to 2000 ° C. in the sintering furnace after the press molding step, and then gradually cooled; 상기 소결된 세라믹 연마제를 연마, 세척, 제품 검사하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 리테이너 링 세라믹 패드 제조방법.A method of manufacturing a retainer ring ceramic pad for polishing a wafer, comprising the steps of polishing, washing and inspecting the sintered ceramic abrasive. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복합 지르코니아 세라믹은 지르코니아(ZrO2) 89.16∼91.9%, 이투륨(Y2O3) 4.95∼5.35%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼4.5%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼0.35, 산화규소(SiO2) 0.2%, 산화철(Fe2O3) 0.01%, 산화나트륨(Na2O) 0.04%의 조성물로 혼합된 복합 지르코니아 세라믹 리테이너 패드를 성형할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 리테이너 링 세라믹 패드 제조방법.The composite zirconia ceramics are zirconia (ZrO 2 ) 89.16 to 99.1%, yttrium (Y 2 O 3 ) 4.95 to 5.35%, titanium nitride (TiN) 3.5 to 4.5%, alumina (Al 2 O 3 ) 0.15 to 0.35, oxidation Wafer polishing, characterized in that to form a composite zirconia ceramic retainer pad mixed with a composition of silicon (SiO 2 ) 0.2%, iron oxide (Fe 2 O 3 ) 0.01%, sodium oxide (Na 2 O) 0.04% Method for manufacturing retainer ring ceramic pads. 함체(1) 내부의 구동부(2)와 연결된 구동축(3)에 의하여 회전되는 정반(4)과;A platen 4 which is rotated by a drive shaft 3 connected to the drive unit 2 inside the enclosure 1; 상기 정반(4) 상부에 콘트롤 박스(5)가 구비되고 내부에 다수 설치된 리테이너 링 구동부(6)와;A retainer ring driver (6) provided with a control box (5) on the upper surface of the surface plate (4); 상기 구동부(6)와 연결된 지지관(7) 저단에 정역회전 될 수 있도록 설치된 원형의 리테이너 링(8)과;A circular retainer ring (8) installed at the lower end of the support tube (7) connected to the drive unit (6) so as to be rotated forward and backward; 상기 리테이너 링(8)을 이루는 스텐레스 금속링(14) 저면에 마모 및 분진을 예방할 수 있도록 조각으로 부착된 세라믹 패드(9)와;A ceramic pad 9 attached to the bottom of the stainless metal ring 14 forming the retainer ring 8 to prevent abrasion and dust; 상기 지지관(7) 내부로 관통되어 웨이퍼(10)를 지지할 수 있도록 가압봉(11')저단에 고정된 가압판(11)으로 웨이퍼 연마창치가 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 연마장치.Wafer polishing device, characterized in that the wafer polishing window is composed of a pressure plate (11) fixed to the bottom of the pressure rod (11 ') so as to penetrate into the support tube (7) to support the wafer (10). 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 리테이너링(8)은 다수의 홈(14')을 갖는 스텐레스 금속링(14)과 세라믹 패드(9)로 결합되고, 세라믹 패드(9)는 다수의 세라믹 연마부재(9')로 이루어져 스텐레스 금속링(14)의 홈(14')에 끼워져 접착고정된 구성을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 연마장치.The retainer ring 8 is joined by a stainless metal ring 14 having a plurality of grooves 14 'and a ceramic pad 9, and the ceramic pad 9 is made of a plurality of ceramic polishing members 9'. A polishing apparatus for a wafer polishing, characterized in that it is fitted into a groove (14 ') of the metal ring (14) to be adhesively fixed. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 리테이너 링(8)은 세라믹 패드(9)를 이루는 다수의 세라믹 연마부재(9')와 세라믹 연마부재(9') 사이에는 연마액이 와류 배출되도록 꽈베기 형상으로 배수공(15)을 배열 형성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 연마장치.The retainer ring 8 has a plurality of ceramic polishing members 9 'constituting the ceramic pad 9 and the ceramic polishing member 9' formed with drain holes 15 in the shape of a tuft so that the polishing liquid is vortex discharged. Wafer polishing polishing apparatus, characterized in that. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 세라믹 패드(9)를 이루는 세라믹 연마부재(9')와 세라믹 연마부재(9') 사이에 형성된 다수의 배출공(15)이 방사형으로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 연마장치.And a plurality of discharge holes (15) formed between the ceramic polishing member (9 ') and the ceramic polishing member (9') forming the ceramic pad (9 ') radially. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 리테이너 링(8)의 세라믹 패드(9)는 다수의 조각 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 연마장치.The ceramic pad (9) of the retainer ring (8) is a wafer polishing polishing device, characterized in that consisting of a plurality of pieces.
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