KR100836752B1

KR100836752B1 - 씨엠피 장치용 리테이너 링

Info

Publication number: KR100836752B1
Application number: KR1020070102703A
Authority: KR
Inventors: 조상만
Original assignee: (주)삼천
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2008-06-10
Also published as: WO2009048234A3; WO2009048234A2

Abstract

본 발명은 씨엠피 장치용 리테이너 링에 관한 것으로, 링형상으로 이루어져 씨엠피 장치의 헤드에 조립 부착되는 상부 리테이닝부재와, 그 상부 리테이닝부재의 하부에 일체로 구비되어 웨이퍼와 함께 연마되는 하부 리테이닝부재로 이루어지는 씨엠피 장치용 리테이너 링에 있어서, 상기 하부 리테이닝부재는 상기 상부 리테이닝부재의 하부면에 밀착되어 접착제가 본딩되는 갭이 형성되도록 상향 돌출되는 지지턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 리테이너 링을 구성하는 상하부 리테이닝부재의 접착력을 향상시켜 엔지니어링 플라스틱 재질로 이루어지는 하부 리테이닝부재의 이탈현상을 미연에 방지하는 효과가 있다.

CMP, 리테이너 링

Description

씨엠피 장치용 리테이너 링 { retainer ring of CMP machine }

도 1은 일반적인 씨엠피 장치를 설명하기 위해 도시한 평면도.

도 2는 도 1에 따른 씨엠피 장치의 정면을 부분적으로 도시한 도면.

도 3은 도 1의 리테이너 링의 단면 상태를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 분해 사시도.

도 5는 도 4에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 일측 결합 단면도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 다른 실시예에 따른 일측 단면도.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 또 다른 실시예에 따른 일측 단면도.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 또 다른 실시예에 따른 일측 단면도.

삭제

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

100: 리테이너 링 110: 상부 리테이닝부재

112: 하부면 112a: 제1샌딩부

116: 지지홈 120: 하부 리테이닝부재

122: 상부면 122a: 제2샌딩부

124: 지지턱 126: 걸림턱

130: 접착제

본 발명은 씨엠피 장치용 리테이너 링에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)에 사용되어 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하며 지지하되 그 접착력이 향상되는 리테이너 링에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해 웨이퍼(wafer) 상에 사진공정, 식각공정, 확산공정, 화학기상증착공정, 금속증착공정 등을 선택적으로 수행하게 된다.

이때 웨이퍼의 가공중 표면에 형성된 요철을 제거하는 평탄화 공정과 기존의 건식 식각방법으로 패턴 형성이 어려운 물질을 패터닝하기 위한 공정으로 연마제에 의한 기계적인 연마효과에 산 또는 염기 용액에 의한 화학적 반응효과를 결합한 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 'CMP'라 한다.) 공정을 수행하게 된다.

이와 같은 CMP공정은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 씨엠피 장치를 이용하게 된다.

이는 중심축을 중심으로 회전하는 정반(1)위에 연마패드(1a)가 부착되어 회전되고, 일측의 연마제공급노즐(6)에서 연마제인 슬러리(Slurry)가 공급되며, 상기 연마패드(1a)의 상부에 놓여진 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 역할을 하는 리테이너 링(2)이 고정되며 승강가능한 헤드(5)가 아래로 움직이며 웨이퍼(W)와 함께 연마된다.

이때, 연마가 진행되면서 연마패드(1a)의 일측표면에는 연마제와 용액이 도포된 연마패드(1a)의 표면을 평탄하고 청결하게 유지되도록 하는 디스크(3)가 단부에 구비되는 디스크지지대(4)가 스윙동작을 하도록 설치된다.

따라서, 상기 디스크(3)가 디스크지지대(4)의 선단부에 설치되어 연마패드(1a)의 표면에 접촉되어 움직이면서 연마재 및 리테이너 링, 웨이퍼의 잔재를 제거해주는 역할을 하게 된다.

이때, 리테이너 링(2)은 리테이너 링(2)이 고정되는 헤드(5)에서 작용하는 압력의 힘, 회전에 의한 힘, 좌/우로 움직이는 힘, 연마패드(1a)의 회전력에 의한 힘 등 웨이퍼(W)의 연마시에 많은 힘을 받게 된다.

이와 같이, 웨이퍼(W)의 이탈현상을 방지하는 리테이너 링(2)은 도 3에 도시한 바와 같이 헤드(5)에 조립 부착되는 상부 리테이닝부재(2a)와, 그 상부 리테이닝부재(2a)의 하부에 구비되어 웨이퍼와 함께 연마되는 하부 리테이닝부재(2b)로 구성된다.

따라서, 상기 웨이퍼(W)와 같이 연마되는 하부 리테이닝부재(2b)는 엔지니어링플라스틱이라는 고분자 화합물을 사용하게 되며, 헤드(5)와 조립되는 상부 리테이닝부재(2a)는 스텐레스스틸(STS)가 사용되며, 상기 상부 리테이닝부재(2a)와 하부 리테이닝부재(2b)는 접착제로 본딩(bonding)되는 구조를 갖게 된다.

이때, 상기 상부 리테이닝부재(2a)와 하부 리테이닝부재(2b)의 본딩부(2c)는 서로 평탄한 면과 면 사이에 접착제를 부착한 단순 구조를 이루고 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 리테이너 링(2)의 상/하부 리테이닝부재(2a,2b)의 접착방식은 화학적 기계적 연마를 함에 있어서 다음과 같은 문제점을 안고 있다.

즉, 반도체 소자의 고집적화, 고효율성을 위해 웨이퍼(W)를 생산시 웨이퍼(W)의 크기가 200mm(8")에서 300mm(12")로 커짐에 따라 CMP장치도 규모가 대형화됨에 따라 리테이너 링(2)의 크기도 커지게 되었다.

이에 따라 300mm(12") 웨이퍼를 생산할 때에는 기존 200mm(8")에서 보다 리테이너 링에 보다 큰 고속회전에 따른 회전력과 압력이 생기게 되는데 이에 기존 접착방식은 본드의 단순 평면경화 방식으로 본드의 성능에 의존도가 높고 생산환경 및 사용환경의 변화에 따라 엔지니어링플라스틱으로 이루어지는 하부 리테이닝부재(2b)와 스텐레스로 이루어지는 상부 리테이닝부재(2a) 간의 이탈 현상이 빈번히 발생하는 문제점을 가지고 있었다.

또한 웨이퍼(W)의 생산환경이 갈수록 급속히 변화함에 따라 더욱더 리테이너 링의 사용환경이 열악해진다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 씨엠피 장치에 사용되는 상/하부 리테이닝부재간의 접착력을 극대화시키는 구조의 씨엠피 장치용 리테이너 링을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

링형상으로 이루어져 씨엠피 장치의 헤드에 조립 부착되는 상부 리테이닝부재와, 그 상부 리테이닝부재의 하부에 일체로 구비되어 웨이퍼와 함께 연마되는 하부 리테이닝부재로 이루어지는 씨엠피 장치용 리테이너 링에 있어서,

상기 상부 리테이닝부재의 하부면에는 표면이 거친 제1샌딩부를 형성하고, 상기 하부 리테이닝부재의 상부면에는 표면이 거친 제2샌딩부를 형성하고, 상기 제1 및 제2샌딩부에 접착제로 본딩한 것을 특징으로 한다.

삭제

또한 본 발명은;

상기 상부 리테이닝부재의 하부면에 지지홈이 형성되고, 하부 리테이닝부재의 상부면에는 상기 지지홈에 끼워져 이탈이 방지되는 걸림턱이 형성되어 접착제로 본딩되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은;

상기 상부 리테이닝부재의 하부면에 걸림턱이 형성되고, 하부 리테이닝부재의 상부면에는 상기 지지홈에 끼워져 이탈이 방지되는 지지홈이 형성되어 접착제로 본딩되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 리테이닝부재의 하부면에는 표면이 거친 제1샌딩부를 형성하고, 상기 하부 리테이닝부재의 상부면에는 표면이 거친 제2샌딩부를 형성하고, 상기 제1 및 제2샌딩부에 접착제로 본딩한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지지홈은 그 단면이 '

'형상으로 이루어지며, 상기 걸림턱은 그 단면이 '

'형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 지지홈은 그 단면이 '

'형상으로 이루어지며, 상기 걸림턱은 그 단면이 '

'형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지홈은 그 단면이 '

'형상으로 이루어지며, 상기 걸림턱은 그 단면이 '

'형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 하부 리테이닝부재는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 상부 리테이닝부재는 그 재질이 철금속 또는 비철금속인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이때, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 일측 결합 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 다른 실시예에 따른 일측 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 또 다른 실시예에 따른 일측 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 또 다른 실시예에 따른 일측 단면도이다.

도 4 및 도 5에 의하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이 너 링(100)은 링형상으로 이루어져 씨엠피 장치의 헤드에 조립 부착되는 상부 리테이닝부재(110)와, 그 상부 리테이닝부재(110)의 하부에 구비되어 웨이퍼와 함께 연마되는 하부 리테이닝부재(120)로 구성되며, 접착제를 이용하여 상기 상부 리테이닝부재(110)와 하부 리테이닝부재(120)를 일체로 부착하여 주게 된다.

이때, 웨이퍼(Wafer)의 이탈현상을 방지하는 리테이너 링은 웨이퍼와 같이 연마가 되는 하부 리테이닝부재(120)는 PI(Polyimide), PE(Poly-ethylene), PP(Poly-prophylene), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PEEK(Poly Ether Ether Ketone) 등과 고분자화합물인 엔지니어링 플라스틱을 사용하게 된다.

또한, 상기 씨엠피 장치의 헤드와 조립되는 상부 리테이닝부재(110)는 비철금속인 스텐레스 재질을 사용하게 된다.

물론, 상기 상부 리테이닝부재(110)는 SS330이나 SS440 또는 SS490 등의 철금속을 사용하거나, STS304이나 310S 또는 316 등의 비철금속 등을 사용함도 가능하다.

이와 같은 상부 리테이닝부재(110)와 하부 리테이닝부재(120)는 각각 링(ring) 형상으로 이루어진다.

이때, 상기 상부 리테이닝부재(110)는 그 단면형상에서 알 수 있는 바와 같이 그 하부면(112)이 평탄하고, 상기 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)에는 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)의 일측을 따라 상향 돌출되는 지지턱(124)이 형성된다.

따라서, 상기 하부 리테이닝부재(120)의 지지턱(124)이 상기 상부 리테이닝 부재(110)의 하부면(112)에 밀착되면, 지지턱(124)의 높이에 의해 갭(gap)이 형성되고, 그 갭에 접착제(130)로 본딩하고 경화시켜 주게 된다.

이와 같은 구조에 의해 하부 리테이닝부재(120)가 상부 리테이닝부재(110)에 견고히 지지되고 그 접착제(130)의 본딩(bonding) 두께가 일정하게 유지되는 장점을 가지게 된다.

그리고, 상기 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)과, 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)에 고압의 공기와 돌가루 또는 유리가루를 분사하는 샌딩 공정을 통해 그 표면을 거칠게 샌딩하게 된다.

이와 같은 샌딩작업을 통해 상기 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)에 제1샌딩부(112a)를 형성하고, 상기 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)에 제2샌딩부(122a)를 형성하고, 접착제(130)를 도포시켜 줌으로써 본딩하게 된다.

이와 같은 제1 및 제2샌딩부(112a,122a)를 형성함으로 인해 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)과 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)의 접촉면적의 증가로 인해 접착력이 향상된다.

한편, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링(100)을 도시한 도면으로서, 접착제의 종류 및 성능, 생산환경 및 사용환경에 상관없이 리테이너 링(100)을 구성하는 상부 리테이닝부재(110)와 하부 리테이닝부재(120) 간의 이탈 현상을 없애기 위해 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)에 지지홈(116)을 형성하고, 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)에 걸림턱(126)을 형성 하게 된다.

이와 같은 구조에 의해 상기 상부 리테이닝부재(110)의 지지홈(116)에 하부 리테이닝부재(120)의 걸림턱(126)이 끼워져 이탈이 방지되며 그 틈새(132)에 접착제가 도포되어 본딩된다.

이때, 상기 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)에 형성되는 지지홈(116)은 그 단면이 '

'형상으로 이루어지며, 상기 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)에 형성되는 걸림턱(126)은 그 단면이 '

'형상으로 이루어져 접착제가 도포될 수 있는 틈새(132)를 형성하게 된다.

즉, 일종의 고리모양으로 이루어지는 하부 리테이닝부재(120)의 걸림턱(126)에 의해 접착제(130)가 틈새(132)에서 경화되어 경화된 본드의 간섭으로 하부 리테이닝부재(120)의 걸림턱(126)이 상부 리테이닝부재(110)의 지지홈(116)에서 이탈이 방지된다.

이와 같은 구조에 의해 상부 리테이닝부재(110)와 하부 리테이닝부재(120)의 접착력이 크게 향상되어, 경화되는 본드의 종류 및 엔지니어링 플라스틱의 종류에 관계없이 사용될 수 있다.

그리고, 상기와 같이 하부 리테이닝부재(120)에 형성된 걸림턱(126)의 돌출부(126a)가 내측으로 서로 마주보도록 형성된 구성만이 아니고, 외측으로 형성되는 구성이나 일측은 내측을 향하고 타측은 외측을 향하게 형성함도 가능하며, 모두 본 발명의 기술적 범주내의 것으로 이해해야 한다.

또한, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링(100)을 도시한 도면으로서, 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)에 형성되는 지지홈(116)은 '

'형상으로 이루어지며, 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)에 형성되는 걸림턱(126)은 '

'형상으로 이루어져 접착제가 도포될 수 있는 틈새(132)를 더 많이 형성하게 된다. 따라서, 상기 제2 실시예에 비해 더욱 큰 접착력을 가지게 된다.

그리고, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링(100)을 도시한 도면으로서, 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)에 지지홈(116)을 형성하고 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)에 걸림턱(126)을 형성하되, 접착제가 도포될 수 있는 틈새(132)를 더욱더 많이 형성하게 된다.

따라서, 상기 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)에 형성되는 지지홈(116)은 그 단면이 '

'형상으로 이루어져 접착제가 도포될 수 있는 틈새(132)를 더 많이 형성하게 된다. 따라서, 상기 제2 또는 제3 실시 예들에 비해 더욱 큰 접착력을 가지게 된다.

한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링(100)은 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링(100) 중 상부 리테이닝부재(110)와 하부 리테이닝부재(120)의 구성이 뒤바뀐 것으로, 보다 상세히 설명하면, 상부 리테이닝부재(110)는 그 하부면(112)에 지지턱(124)이 형성되고, 하부 리테이닝부재(120)는 그 상부면(122)을 평탄하게 형성함으로써, 상기 상부 리테이닝부재(110)의 하부면(112)에 형성된 지지턱(124)이 상기 하부 리테이닝부재(120)의 상부면(122)에 밀착되면, 지지턱(124)의 높이에 의해 갭(gap)이 형성되고, 그 갭에 접착제(130)로 본딩하고 경화시켜 주게 된다.

그리고, 상기 제2 실시예 내지 제4 실시예에서 상기 지지홈(116)과 걸림턱(126)은 각각 상부 리테이닝부재(110)와, 하부 리테이닝부재(120)에 각각 형성되는 것만을 도시하였으나, 상부 리테이닝부재(110)에 걸림턱을 형성하고, 하부 리테이닝부재(120)에 지지홈을 형성함도 가능하며, 모두 본 발명의 기술적 범주내의 것으로 이해해야 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예들과 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 리테이너 링을 구성하는 상하부 리테이닝부재의 접착력을 향상시켜 엔지니어링 플라스틱 재질로 이 루어지는 하부 리테이닝부재의 이탈현상을 미연에 방지하는 효과가 있다.

아울러, 이와 같은 리테이너 링의 구조 개선을 통해 웨이퍼의 대량 생산에 있어서 시간적, 금전적인 손실을 최소화할 수 있으며, 접착력이 제각각인 다양한 종류의 엔지니어링 플라스틱을 사용하여 웨이퍼 생산 효율을 향상시키는 효과도 있다.

Claims

링형상으로 이루어져 씨엠피 장치의 헤드에 조립 부착되는 상부 리테이닝부재와, 그 상부 리테이닝부재의 하부에 일체로 구비되어 웨이퍼와 함께 연마되는 하부 리테이닝부재로 이루어지는 씨엠피 장치용 리테이너 링에 있어서,

상기 상부 리테이닝부재의 하부면에는 표면이 거친 제1샌딩부를 형성하고, 상기 하부 리테이닝부재의 상부면에는 표면이 거친 제2샌딩부를 형성하고, 상기 제1 및 제2샌딩부에 접착제로 본딩한 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
삭제
링형상으로 이루어져 씨엠피 장치의 헤드에 조립 부착되는 상부 리테이닝부재와, 그 상부 리테이닝부재의 하부에 일체로 구비되어 웨이퍼와 함께 연마되는 하부 리테이닝부재로 이루어지는 씨엠피 장치용 리테이너 링에 있어서,

상기 상부 리테이닝부재의 하부면에는 표면이 거친 제1샌딩부를 형성하고, 상기 하부 리테이닝부재의 상부면에는 표면이 거친 제2샌딩부를 형성하고, 상기 제1 및 제2샌딩부에 접착제로 본딩하되,

상기 상부 리테이닝부재의 하부면에 지지홈이 형성되고, 하부 리테이닝부재의 상부면에는 상기 지지홈에 끼워져 이탈이 방지되는 걸림턱이 형성되어 접착제로 본딩되는 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
링형상으로 이루어져 씨엠피 장치의 헤드에 조립 부착되는 상부 리테이닝부재와, 그 상부 리테이닝부재의 하부에 일체로 구비되어 웨이퍼와 함께 연마되는 하부 리테이닝부재로 이루어지는 씨엠피 장치용 리테이너 링에 있어서,

상기 상부 리테이닝부재의 하부면에는 표면이 거친 제1샌딩부를 형성하고, 상기 하부 리테이닝부재의 상부면에는 표면이 거친 제2샌딩부를 형성하고, 상기 제1 및 제2샌딩부에 접착제로 본딩하되,

상기 상부 리테이닝부재의 하부면에 걸림턱이 형성되고, 하부 리테이닝부재의 상부면에는 상기 걸림턱에 끼워져 이탈이 방지되는 지지홈이 형성되어 접착제로 본딩되는 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
삭제
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 지지홈은 그 단면이 '
'형상으로 이루어지며, 상기 걸림턱은 그 단면이 '
'형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
제 3항 또는 제4항에 있어서,

상기 지지홈은 그 단면이 '
'형상으로 이루어지며, 상기 걸림턱은 그 단면이 '
'형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 지지홈은 그 단면이 '
'형상으로 이루어지며, 상기 걸림턱은 그 단면이 '
'형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
제 1항에 있어서,

상기 하부 리테이닝부재는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
제 1항에 있어서,

상기 상부 리테이닝부재는 그 재질이 철금속 또는 비철금속인 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.