KR100879085B1

KR100879085B1 - 웨이퍼 연마용 리테이너 링

Info

Publication number: KR100879085B1
Application number: KR1020080041183A
Authority: KR
Inventors: 황정호
Original assignee: (주)아이에스테크노
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-01-15

Abstract

본 발명은 웨이퍼 연마용 리테이너 링에 관한 것으로서, 웨이퍼를 연마패드의 상면에 밀착시키는 연마헤드의 캐리어에 장착되어 웨이퍼를 유지하는 리테이너 링에 있어서, 상기 연마헤드의 캐리어에 장착되고, 상기 연마패드를 마주보는 일면으로부터 원주방향을 따라서 결합돌기가 돌출되는 제1 리테이너 링 및 상기 제1 리테이너 링의 일면과 마주보는 일면에 상기 결합돌기에 대응결합되는 결합홈이 형성되고, 상기 제1 리테이너 링에 결합되는 복수의 결합편으로 구성되는 제2 리테이너 링을 포함하고, 상기 결합돌기는 양단이 분리된 불연속구간을 가지고, 상기 결합돌기는 상기 제1 리테이너 링과 연결되는 측의 폭보다 돌출 끝단의 폭이 크게 되도록 양 측면이 제1 리테이너 링의 일면과 경사지게 형성되며, 상기 복수의 결합편은 상기 불연속구간으로부터 순차적으로 결합돌기의 원주방향을 따라 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 웨이퍼 연마용 리테이너 링에 의하면, 제2 리테이너 링이 일체로 이루어지지 않고 상호 분리가 가능한 다수의 구성으로 이루어짐으로써, 일부가 파손되더라도 전체를 교체하지 않고 파손된 부분만 신품으로 교체하면 되므로 교체시 발생되는 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

웨이퍼, 연마, 리테이너 링, 결합돌기, 결합홈, 불연속구간, 절개부

Description

웨이퍼 연마용 리테이너 링{RETAINER-RING FOR POLISHING WAFER}

본 발명은 웨이퍼 연마용 리테이너 링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 평탄화를 위한 연마작업시 웨이퍼의 외주면을 유지하는 웨이퍼 연마용 리테이너 링에 관한 것이다.

최근 반도체 소자는 고집적화에 따라 그 구조가 다층화되고 있다. 이에 따라 반도체 소자의 제조공정 중에는 반도체 웨이퍼의 각 층의 평탄화를 위한 연마 공정이 필수적으로 포함된다.

이러한 연마 공정으로는 주로 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing :이하, 'CMP'라 한다) 공정이 적용되고 있다.

상기한 CMP 공정은 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 공정을 말한다.

여기에서, 기계적 연마는 연마 헤드에 고정된 웨이퍼를 회전하는 연마 패드에 가압시킨 상태에서 회전시킴으로써 연마 패드와 웨이퍼 표면 간의 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이고, 화학적 연마는 연마 패드와 웨이퍼 사이에 공급되는 화학적 연마제로서의 슬러리에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다.

자세하게는, 웨이퍼를 수용하는 역할을 하는 연마 헤드의 밑면에 웨이퍼가 흡착되도록 한 다음, 웨이퍼가 연마 도중 연마 헤드 밑면에서 바깥으로 이탈되지 않도록 리테이너 링으로 웨이퍼를 유지시킨다.

그 후, 연마 헤드에 수용된 웨이퍼를 연마 패드 위에 소정 압력으로 접촉시키면서 연마제인 슬러리(Slurry)를 웨이퍼와 연마 패드 사이에 공급함으로써, 웨이퍼는 슬러리 및 연마 패드의 회전운동에 의해 화학적/기계적으로 동시에 연마된다.

도 1은 종래기술에 따른 리테이너 링을 나타내는 단면도이다.

상기 리테이너 링(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(미도시)의 캐리어에 결합되는 제1 리테이너 링(11)과 연마 패드에 접촉되는 제2 리테이너 링(12)으로 구성된다.

여기서, 상기 제1 리테이너 링(11)은 금속 재질로 이루어지고, 제2 리테이너 링(12)은 플라스틱 합성수지 재질로 이루어지며, 상기 제1 리테이너 링(11)과 제2 리테이너 링(12)은 접착제를 통해 결합된다.

상기 제2 리테이너 링(12)은 연마 패드(미도시)에 가압된 상태로 회전되는데, 그 마찰력 및 회전력에 의해 상기 제1 리테이너 링(11)과의 결합력이 떨어지게 되어 제1 리테이너 링(11)으로부터 분리되며, 심하게는 일부가 파손되는 현상도 발생하게 된다.

이러한 상황이 발생하게 되면 웨이퍼 연마작업은 중지되며, 제2 리테이너 링(12)을 신품으로 교체하여 재장착시킨 후에야 연마작업이 다시 실시된다.

전술한 종래기술에 따른 리테이너 링에 의하면, 상기 제2 리테이너 링(12)은 다수의 구성으로 이루어지지 않고 일체의 구성으로 이루어지므로, 웨이퍼 연마작업시 제2 리테이너 링(12)의 일부분이 파손되더라도 전체를 교체해야했다.

이로 인해, 웨이퍼 연마작업시 소모품으로 사용되는 제2 리테이너 링(12)의 교체비용이 증가하게 되는 문제점이 발생하였다.

한편, 상기 제2 리테이너 링(12)을 신품으로 교체하기 위해서는 제1 리테이너 링(11)의 표면에 남아있는 접착제를 완전히 제거한 후, 신품의 제2 리테이너 링(12)과 제1 리테이너 링(11)을 다시 접착제에 의한 본딩 결합시켰다.

이에 따라, 상기 제2 리테이너 링(12)을 신품으로 교체할 때는 상기와 같은 접착제 제거공정이 추가되므로, 공정 추가에 의한 작업효율이 하락하는 문제점이 발생하였다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 웨이퍼 연마작업시 소모품으로 사용되는 리테이너 링의 교체 비용을 절감시킬 수 있으며, 그 교체 작업이 수월한 웨이퍼 연마용 리테이너 링을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 웨이퍼 연마용 리테이너 링은 웨이퍼를 연마패드의 상면에 밀착시키는 연마헤드의 캐리어에 장착되어 웨이퍼를 유지하는 리테이너 링에 있어서, 상기 연마헤드의 캐리어에 장착되고, 상기 연마패드를 마주보는 일면으로부터 원주방향을 따라서 결합돌기가 돌출되는 제1 리테이너 링 및 상기 제1 리테이너 링의 일면과 마주보는 일면에 상기 결합돌기에 대응결합되는 결합홈이 형성되고, 상기 제1 리테이너 링에 결합되는 복수의 결합편으로 구성되는 제2 리테이너 링을 포함하고, 상기 결합돌기는 양단이 분리된 불연속구간을 가지고, 상기 결합돌기는 상기 제1 리테이너 링과 연결되는 측의 폭보다 돌출 끝단의 폭이 크게 되도록 양 측면이 제1 리테이너 링의 일면과 경사지게 형성되며, 상기 복수의 결합편은 상기 불연속구간으로부터 순차적으로 결합돌기의 원주방향을 따라 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 결합편의 양단부에는 절개된 절개부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 결합돌기의 양 측면과 상기 제1 리테이너 링의 일면이 이루는 경사각은 60° 내지 65°인 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명에 따른 웨이퍼 연마용 리테이너 링에 의하면, 제2 리테이너 링이 일체로 이루어지지 않고 상호 분리가 가능한 다수의 구성으로 이루어짐으로써, 일부가 파손되더라도 전체를 교체하지 않고 파손된 부분만 신품으로 교체하면 되므로 교체시 발생되는 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 제1 리테이너 링과 제2 리테이너 링이 접착제를 통해 결합되지 않고 결합돌기 및 결합홈의 구조에 의해 결합되므로 제2 리테이너 링의 교체시 접착제 제거공정이 필요하지 않게 되는 효과가 있다.

이로 인해, 공정의 생략으로 인한 작업시간 단축으로 작업효율의 상승을 가져오게 된다.

또한, 파손된 제2 리테이너 링이 결합돌기의 불연속구간 근처에 있는 경우에는 교체작업에 소요되는 시간이 한층 절감되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 리테이너 링이 포함된 웨이 퍼 연마장치를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 리테이너 링을 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 3의 측단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 리테이너 링을 나타내는 평면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 결합편을 나타내는 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 리테이너 링은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 평탄화를 위해 웨이퍼를 연마패드(100)의 상면에 밀착시키는 연마헤드 캐리어(200)에 장착되어 웨이퍼 회전시 웨이퍼(W)의 측면이동을 방지하도록 웨이퍼를 유지하는 것으로서, 제1 리테이너 링(700)과 제2 리테이너 링(800)을 포함하여 이루어진다.

도 2에서 미설명된 도면부호 500, 600은 각각 슬러리 공급부와 슬러리를 나타낸다.

상기 제1 리테이너 링(700)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 구동부(300)에 연결되어 회전되는 연마헤드 캐리어(200)에 장착되고, 그 하측에 또 다른 구동부(310)에 의해 회전되는 턴테이블(400)의 상면에 장착되는 연마패드(100)를 마주보는 제1 리테이너 링(700)의 일면에는 원주방향을 따라서 결합돌기(710)가 형성된다.

여기서, 상기 제1 리테이너 링(700)은 중앙부가 관통되는 고리형상을 가지게 된다.

한편, 상기 제2 리테이너 링(800)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 리테이너 링(700)에 결합되며 상기 결합돌기(710)가 형성되는 제1 리테이너 링(700)의 일면 과 마주보는 일면에는 상기 결합돌기(710)에 대응 결합되는 결합홈(811)이 형성된다.

여기서, 상기 제2 리테이너 링(800)은 일체로 형성되지 않고 결합돌기(710)에 결합되는 복수의 결합편(810)으로 구성되며, 상기 제1 리테이너 링(700)과 마찬가지로 중앙부가 관통된 고리형상을 가진다.

아울러, 상기 결합돌기(710)의 원주방향을 따른 결합편(810)의 길이방향 양단부에는 도 6에 도시된 바와 같이, 내측으로 일부분이 절개되는 절개부(812)가 형성된다.

한편, 상기 제1 리테이너 링(700)은 스테인레스 강, 알루미늄, 강철 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 제2 리테이너 링(800)은 내마모성이 우수한 엔지니어링 플라스틱 수지로 이루어진다.

이와 같은 구성을 가지는 리테이너 링은 금속 재질의 제1 리테이너 링(700)에 의하여 연마패드(100)에 직접 접촉되는 제2 리테이너 링(800)의 하면이 편평도를 유지하도록 하여 리테이너 링의 변형 및 연마패드(100)의 손상을 방지하게 된다.

본 발명의 실시예에서 상기 결합돌기(710)는 도 5에 도시된 바와 같이, 양단이 분리된 불연속구간을 가지도록 형성된다. 자세하게는, 상기 결합돌기(710)는 상기 제1 리테이너 링(700)의 일면에 불연속 단부를 가지는 폐곡선이 아닌 원호형의 형상으로 돌출된다.

여기서, 상기 제2 리테이너 링(800)은 도 3에 도시된 바와 같이, 동일한 형 상을 가지는 복수의 결합편(810)으로 이루어지며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 결합편(810)의 양단부에는 절개된 절개부(812)가 구비된다.

본 발명의 실시예에서 상기 결합편(810)의 개수는 12개 또는 15개로 적용될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.

한편, 상기 제2 리테이너 링(800)의 내주면은 웨이퍼(W)를 유지할 수 있도록 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

아울러, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 결합편(810) 내주면의 곡률반경 중심과 결합편(810)의 양단이 이루는 각(γ)은 결합편(810)의 개수가 상기한 바처럼 12개 또는 15개로 적용될 경우에는 상기 결합돌기(710) 상에서 빈틈없이 결합편(810)이 배치되도록 각각 30°, 24°인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서, 상기 결합돌기(710)의 불연속구간의 양단과 결합돌기(710)의 원주방향 중심과 이루는 각(β)은 도 5에 도시된 바와 같이, 결합편(810)의 개수를 12개로 한정할 경우에는 27° 내지 30°로 형성되고, 결합편(810)의 개수를 15개로 한정할 경우에는 21° 내지 24°로 형성된다.

여기서, 상기 불연속구간이라 함은 상기 결합돌기(710)의 불연속 단부 사이의 구간을 말한다.

전술한 바와 같이, 상기 결합편(810)의 개수를 12개로 한정하고, 상기 결합돌기(710)의 불연속구간의 양단과 결합돌기(710)의 원주방향 중심과 이루는 각(β)이 27° 이상 30°미만일 경우에는 상기 불연속구간에 결합되는 상기 결합편(810)이 미세하게 조금이나마 결합돌기(710)에 걸려진 상태로 결합되고, 30°일 경우에 는 상기 불연속구간 내에 배치되는 결합편(810)은 결합돌기(710)에 걸려지지 않은 상태가 된다.

한편, 상기 결합편(810)의 개수를 15개로 한정하고, 상기 결합돌기(710)의 불연속구간의 양단과 결합돌기(710)의 원주방향 중심과 이루는 각(β)이 21° 이상 24°미만일 경우에는 상기 불연속구간에 결합되는 상기 결합편(810)이 미세하게 조금이나마 결합돌기(710)에 걸려진 상태로 결합되고, 24°일 경우에는 상기 불연속구간 내에 배치되는 결합편(810)은 결합돌기(710)에 걸려지지 않은 상태가 된다.

한편, 상기 결합편(810)은 결합돌기(710) 및 결합홈(811)을 통해 상기 제1 리테이너 링(700)에 결합되는데, 상기 결합편(810)은 웨이퍼의 연마작업시 제1 리테이너 링(700)으로부터 쉽게 분리되지 않도록 결합되는 것이 바람직하다.

상기 결합돌기(710)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 리테이너 링(700)과 연결되는 측의 폭보다 돌출 끝단의 폭이 크게 되도록 양 측면과 제1 리테이너 링(700)의 일면 사이에 경사각(α)을 가진 상태로 형성된다.

본 발명의 실시예에서 상기 경사각(α)은 60° 내지 65°로 적용되지만, 이에 한정하지는 않는다.

또한, 상기 결합홈(811)도 결합돌기(710)가 대응되어 면접하도록 경사진 벽면을 가지며, 복수의 결합편(810)은 결합돌기(710)의 불연속구간으로부터 결합돌기(710)에 순차적으로 측면 결합된다.

이하, 상기 제1 리테이너 링(700)과 제2 리테이너 링(800)의 결합관계에 대해 설명하기로 한다.

상기 복수의 결합편(810)은 전술한 바와 같이 결합돌기(710)에 순차적으로 결합되어 제1 리테이너 링(700)에 고정 결합된 상태가 된다.

이때, 마지막으로 결합돌기(710)에 결합편(810)을 결합시킬 때는 결합편(810)을 상기 결합돌기(710)의 불연속구간 상측에 위치시키고, 먼저 일측 단부의 결합홈(811)을 결합돌기(710)에 일부 걸치는 상태로 삽입한 후, 타측의 상부에 상측으로부터 압력을 가하여 강제 압입시킨다.

이 경우에는, 상기 불연속구간에 결합되는 상기 결합편(810)이 미세하게 조금이나마 결합돌기(710)에 걸린 상태로 결합된다.

또한, 전술한 바와 달리 마지막으로 결합되는 결합편(810)은 결합돌기(710)에 걸려지지 않은 상태로 결합되는 것도 가능하며, 이러한 경우에서는 결합돌기(710)의 불연속구간 양측에 각각 결합된 결합편(810) 사이에 결합편(810)을 강제 삽입시키게 된다.

상기와 같이 마지막으로 결합되는 결합편(810)이 결합돌기(710)에 걸린 상태로 결합되거나 그렇지 않은 경우를 구분하여 설명하는 이유는 상기 결합돌기(710)의 불연속구간의 양단과 결합돌기(710)의 원주방향 중심과 이루는 각(β)이 여러가지 실시예로 적용되는 경우를 모두 설명하기 위함이다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 결합편(810)의 양단부에 절개부(812)를 형성하여 특히, 마지막 결합편(810)을 결합시킬 때 상기 결합편(810)의 저면과 제1 리테이너 링(700)의 일면사이의 결합각도를 감소시켜 마지막으로 결합되는 결합편(810)이 좀 더 용이하게 결합돌기(710)에 결합되도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 리테이너 링을 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 리테이너 링이 포함된 웨이퍼 연마장치를 개략적으로 나타내는 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 리테이너 링을 나타내는 사시도.

도 4는 도 3의 측단면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 리테이너 링을 나타내는 평면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 결합편을 나타내는 사시도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100: 연마패드 200: 연마헤드 캐리어

300,310: 구동부 400: 턴테이블

500: 슬러리 공급부 600: 슬러리

700: 제1 리테이너 링 710: 결합돌기

800: 제2 리테이너 링 810: 결합편

811: 결합홈 812: 절개부

Claims

웨이퍼를 연마패드의 상면에 밀착시키는 연마헤드의 캐리어에 장착되어 웨이퍼를 유지하는 리테이너 링에 있어서,

상기 연마헤드의 캐리어에 장착되고, 상기 연마패드를 마주보는 일면으로부터 원주방향을 따라서 결합돌기가 돌출되는 제1 리테이너 링; 및

상기 제1 리테이너 링의 일면과 마주보는 일면에 상기 결합돌기에 대응결합되는 결합홈이 형성되고, 상기 제1 리테이너 링에 결합되는 복수의 결합편으로 구성되는 제2 리테이너 링을 포함하고,

상기 결합돌기는 양단이 분리된 불연속구간을 가지고, 상기 결합돌기는 상기 제1 리테이너 링과 연결되는 측의 폭보다 돌출 끝단의 폭이 크게 되도록 양 측면이 제1 리테이너 링의 일면과 경사지게 형성되며, 상기 복수의 결합편은 상기 불연속구간으로부터 순차적으로 결합돌기의 원주방향을 따라 결합되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 리테이너 링.
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제1항에 있어서,

상기 결합편의 양단부에는 절개된 절개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 리테이너 링.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 결합돌기의 양 측면과 상기 제1 리테이너 링의 일면이 이루는 경사각은 60° 내지 65°인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마용 리테이너 링.