KR100915225B1

KR100915225B1 - 씨엠피 장치용 리테이너 링

Info

Publication number: KR100915225B1
Application number: KR1020090030055A
Authority: KR
Inventors: 조상만
Original assignee: (주)삼천
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2009-09-02

Abstract

본 발명은 씨엠피 장치용 리테이너 링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)에 사용되는 리테이너 링의 외측에 커버부재를 결합하여 헤드와 리테이너 링 사이에 형성되는 결합부의 오염을 방지함으로써 오염의 누적 현상으로 인한 웨이퍼의 흠집을 방지하고 웨이퍼 연마에 대한 생산성을 향상시킬 수 있는 씨엠피 장치용 리테이너 링에 관한 것이다.

본 발명은 씨엠피 장치의 헤드에 결합되는 리테이너 링에 있어서, 상기 리테이너 링에는 헤드와 리테이너 링 사이의 결합부를 밀폐시키기 위한 커버부재가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

씨엠피 장치용 리테이너 링 {Retainer ring for CMP machine}

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 헤드(5)에 조립 부착되는데, 웨이퍼(W)의 연마 과정에서 헤드(5)와 리테이너 링(2)의 결합부 사이에 슬러리 등의 이물질이 유입되어 시간이 지남에 따라 오염물질 덩어리로 고착됨으로써 웨이퍼의 가공시 결합부에 고착된 오염물질 덩어리가 웨이퍼의 표면으로 떨어지게 되어 웨이퍼의 표면에 스크래치가 발생하는 등의 문제로 인해 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 리테이너 링의 외측에 커버부재를 결합하여 헤드와 리테이너 링 사이에 형성되는 결합부에 오염물질이 유입되어 쌓이는 것을 방지함으로써 웨이퍼 가공시 웨이퍼의 표면에 오염물질이 떨어져 스크래치가 발생하지 않도록 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 리테이너 링의 측면에 커버부재가 결합되는 더브테일(dovetail) 형상의 결합홈을 형성하고 상기 결합홈의 내부에 접착수단을 주입함으로써 단순한 구성으로 리테이너 링과 커버부재 사이의 결합력을 극대화시킬 수 있는 씨엠피 장치용 리테이너 링을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

씨엠피 장치의 헤드에 결합되는 리테이너 링에 있어서, 상기 리테이너 링에는 헤드와 리테이너 링 사이의 결합부를 밀폐시키기 위한 커버부재가 설치된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 커버부재는 리테이너 링 및 헤드에 각각 삽입 결합되는 제1 및 제2결합구와, 상기 제1 및 제2결합구 사이에 연결 설치되는 연결부재로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리테이너 링 및 헤드에는 상기 제1 및 제2결합구가 삽입 결합되는 제1 및 제2결합홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1결합홈은 더브테일(dovetail) 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 리테이너 링의 일측 상면에는 상기 커버부재를 고정시키기 위한 접착수단이 주입되는 주입공이 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리테이너 링의 타측 상면에는 상기 주입공과 대응되는 위치에 상기 접착수단이 배출되는 배출공이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착수단에는 색소가 첨가되고, 상기 주입공과 배출공 사이의 리테이너 링 상면에는 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링에 의하면, 리테이너 링의 외측에 커버부재를 결합하여 단순한 구성에 의해 헤드와 리테이너 링 사이에 형성되는 결합부에 오염물질이 유입되어 쌓이는 것을 방지함으로써 웨이퍼 가공시 웨이퍼의 표면에 오염물질이 떨어져 스크래치가 발생하지 않도록 함과 동시에 웨이퍼 가공의 생산성을 향상시킬 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 리테이너 링에 커버부재가 결합되는 더브테일(dovetail) 형상의 결합홈을 형성하고 상기 결합홈의 내부에 접착수단을 주입함으로써 리테이너 링과 커버부재 사이의 결합력을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접착수단에 색소를 포함시켜 결합홈 내부에서의 접착수단의 퍼짐 현상을 육안으로 확인이 가능한 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 일반적인 씨엠피 장치를 설명하기 위해 도시한 평면도.

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

도 3은 본 발명에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링을 나타낸 분해 사시도.

도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 일실시예를 나타낸 측단면도.

도 5는 도 3에 나타낸 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 리테이너링 102 : 제1결합홈

104 : 주입공 106 : 배출공

108: 관통공 110 : 커버부재

112 : 제1결합구 114 : 제2결합구

116 : 연결부재 120 : 헤드

122 : 제2결합홈 124 : 결합부재

140 : 접착수단

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링을 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 일실시예를 나타낸 측단면도이며, 도 5는 도 3에 나타낸 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 측단면도이다.

본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)에 사용되는 리테이너 링(100)의 외측에 커버부재(110)를 결합하여 헤드(120)와 리테이너 링(100) 사이에 형성되는 결합부의 오염을 방지함으로써 오염의 누적 현상으로 인한 웨이퍼의 흠집을 방지하고 웨이퍼 연마에 대한 생산성을 향상시킬 수 있는 씨엠피 장치용 리테이너 링(100)에 관한 것이다.

보다 상세히 설명하면, 상기 리테이너 링(100)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 링형상으로 이루어져 씨엠피 장치의 헤드(120)에 조립 부착되어 웨이퍼와 함께 연마되는 것으로, 주로 PI(Polyimide), PE(Poly-ethylene), PP(Poly-prophylene), PPS(Poly Phenylene Sulfide), PEEK(Poly Ether Ether Ketone) 등과 고분자화합물인 엔지니어링 플라스틱을 사용하여 제조되고, 통상의 결합수단(124)에 의해 헤드(120)의 하부에 결합된다.

다음, 상기 커버부재(110)는 링형상으로 이루어져 상기 리테이너 링(100)의 측면 외측에 설치됨으로써 리테이너 링(100)과 헤드(120) 사이에 형성되는 결합부의 내측으로 슬러리(slurry)와 같은 이물질이 유입되지 않도록 하는 역할을 하는 것이다.

이때, 상기 리테이너 링(100)은 씨엠피 장치의 헤드(120)보다 작은 직경을 갖도록 하여 리테이너 링(100)의 측면에 결합되는 상기 커버부재(110)가 헤드(120)의 외측으로 돌출되지 않도록 함으로써 웨이퍼 가공시 커버부재(110)에 충격이 가해지거나 파손되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 커버부재(110)는 제1 및 제2결합구(112)(114)와 연결부재(116)로 구성되는데, 상기 제1결합구(112)는 리테이너 링(100)의 측면에 삽입 결합되는 것이고, 제2결합구(114)는 헤드(120)의 하부에 삽입 결합되는 것이며, 상기 연결부재(116)는 제1결합구(112)와 제2결합구(114)의 사이에 일체로 형성되어 리테이너 링(100)과 헤드(120)의 결합부 외측을 감싸면서 결합부 내측으로 슬러지 등의 이물질이 유입되지 않도록 하는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 리테이너 링(100)의 측면에는 상기 제1결합구(112)가 삽입 결합되는 제1결합홈(102)이 형성되고, 헤드(120)의 하면에는 제2결합구(114)가 삽입 결합되는 제2결합홈(122)이 형성되는데, 상기 제1결합홈(102)은 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 더브테일(dovetail) 형상으로 이루어져 내부에 삽입 결합된 제1결합구(112)가 이탈되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 헤드(120)의 하부에 형성되는 제2결합홈(122)은 그 단면이 직사각형을 이루도록 형성하여 상기 제2결합구(114)가 억지끼움되도록 구성되는데, 헤드(120)와 커버부재(110)의 제2결합구(114) 사이의 결합력을 강화시키기 위하여 상기 제2결합홈(122) 또한 더브테일 형상으로 형성시킬 수도 있음은 물론이다.

이때, 상기 제1 및 제2결합구(112)(114)는 원형으로 형성되어 웨이퍼 가공시 제1 및 제2결합홈(102)(122)과의 마찰을 최소화할 수 있도록 하고, 상기 커버부재(110)는 실리콘과 같은 탄성을 가지면서도 고온에서의 변형이 일어나지 않고 내마모성이 강한 재질을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다.

한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리테이너 링(100)과 커버부재(110) 사이의 결합력을 강화시키기 위해, 제1결합구(112)가 삽입 결합된 리테이너 링(100)의 측면에 형성되는 제1결합홈(102)의 내부에 접착수단(140)을 주입할 수도 있는데, 상기 접착수단(140)은 전술한 바와 같이, 리테이너 링(100)과 커버부재(110) 사이의 결합력을 강화시킴과 동시에 제1결합홈(102)의 내부에서 제1결합구(112)가 고정될 수 있도록 하여 제1결합홈(102)과 제1결합구(112) 사이의 마찰에 의해 제1결합구(112)가 마모되지 않도록 하는 역할을 한다.

즉, 상기 리테이너 링(100)의 일측 상면에는 상기 커버부재(110)의 제1결합구(112)를 고정시키기 위한 접착수단(140)이 주입되는 주입공(104)이 상기 제1결합홈(102)과 연통되도록 형성되어, 상기 주입공(104)을 통해 접착수단(140)을 제1결합홈(102)의 내부로 주입할 수 있도록 구성되어 있다. 이때, 상기 리테이너 링(100)의 타측 상면, 즉 상기 주입공(104)과 반대되는 위치의 리테이너 링(100) 상면에는 역시 상기 제1결합홈(102)과 연통되는 배출공(106)이 형성되어 주입공(104)을 통해 주입되는 접착수단(140)이 제1결합홈(102)의 내부에 완전히 채워진 경우 상기 배출공(106)을 통해 배출되도록 함으로써 접착수단(140)이 제1결합홈(102)의 내부에 완전히 채워질 수 있도록 구성되어 있다. 이때, 상기 접착수단(140)으로는 내열성이 강하고 접착력 및 밀폐력이 우수한 실리콘 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주입공(104)과 배출공(106) 사이의 리테이너 링(100)의 상면에는 관통공(108)이 상기 제1결합홈(102)과 연통되도록 형성되고, 상기 접착수단(140)에는 색소를 첨가하여 접착수단(140)이 제1결합홈(102)의 내부에 채워지는 퍼짐 현상을 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링(100)에 커버부재(110)를 결합하는 과정을 상세히 설명하기로 한다.

우선, 링 형상으로 이루어져 씨엠피 장치의 헤드(120)에 조립 부착되는 리테이너 링(100)을 준비한다.

이때, 상기 리테이너 링(100)의 직경은 상기 헤드(120)의 직경보다 작게 형성하여 커버부재(110)가 헤드(120)의 외측으로 돌출되지 않도록 하여 헤드(120)의 하부에 설치될 수 있도록 한다.

그 후, 상기 리테이너 링(100)의 측면과, 헤드(120)의 외측 하면에 커버부재(110)의 제1 및 제2 결합구(112)(114)가 삽입 설치되는 제1 및 제2 결합홈(102)(122)을 각각 형성시킨다. 이때, 상기 제1결합홈(102)은 내부 공간의 폭보다 입구부의 폭이 좁은 더브테일(dovetail) 형상으로 형성하여 내측에 삽입 결합되는 제1결합구(112)가 이탈되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 제2결합홈(122) 또한 더브테일 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다.

다음, 상기 리테이너 링(100)의 일측 상면에 접착수단(140)이 주입되는 주입공(104)을 상기 제1결합홈(102)과 연통되도록 형성시키고, 상기 주입공(104)의 반대쪽 리테이너 링(100)의 상면에는 배출공(106)을 제1결합홈(102)과 연통되도록 형성시킨다. 이때, 상기 주입공(104)과 배출공(106) 사이의 리테이너 링(100)의 상면에 관통공(108)을 더 형성할 수도 있다.

그 후, 상기 리테이너 링(100)의 제1결합홈(102)에 커버부재(110)의 제1결합구(112)를 삽입 결합하고, 리테이너 링(100)의 상면에 형성된 주입공(104)을 통해 접착수단(140)을 주입함으로써 제1결합홈(102)에 삽입 결합된 제1결합구(112)가 고정될 수 있도록 한다. 이때, 상기 접착수단(140)의 주입은 주입공(104)의 반대쪽에 형성된 배출공(106)을 통해 접착수단(140)이 배출될때까지 지속적으로 이루어져 접착수단(140)이 제1결합홈(102)의 내부를 완전히 채울 수 있도록 한다. 또한, 전술한 바와 같이 접착수단(140)에 색소를 첨가하여 주입공(104)과 배출공(106) 사이에 형성된 관통공(108)을 통해 제1결합홈(102)의 내부에 채워지는 접착수단(140)을 육안으로 확인할 수도 있다.

상기와 같이, 리테이너 링(100)의 측면에 커버부재(110)를 결합시킨 후, 상기 헤드(120)의 하부에 리테이너 링(100)을 통상의 결합수단(114)에 의해 결합시킨다.

그 후, 상기 커버부재(110)의 제2결합구(114)를 헤드(120)의 하부에 형성된 제2결합홈(122)의 내부로 삽입 결합하게 되면 제1 및 제2결합구(112)(114)의 사이에 일체로 형성된 연결부재(116)에 의해 리테이너 링(100)과 헤드(120) 사이에 형성되는 결합부가 외부로부터 밀폐되어 결합부 내측으로 슬러지와 같은 이물질이 유입되는 것을 완벽하게 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 씨엠피 장치용 리테이너 링(100)에 의하면 리테이너 링(100)의 외측에 커버부재(110)를 결합함으로써 단순한 구성에 의해 리테이너 링(100)과 헤드(120) 사이에 형성되는 결합부에 오염물질이 유입되어 쌓이는 것을 방지함으로써 웨이퍼 가공시 웨이퍼의 표면에 오염물질이 떨어져 웨이퍼에 스크래치가 발생하지 않도록 함과 동시에 웨이퍼 가공의 생산성을 향상시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

Claims

씨엠피 장치의 헤드에 결합되는 리테이너 링에 있어서,

상기 리테이너 링에는 헤드와 리테이너 링 사이의 결합부를 밀폐시키기 위한 커버부재가 설치되되,

상기 커버부재는 리테이너 링 및 헤드에 각각 삽입 결합되는 제 1 및 제2결합구와, 상기 제1 및 제2결합구 사이에 연결 설치되는 연결부재로 구성되고,

상기 리테이너 링 및 헤드에는 상기 제1 및 제2결합구가 삽입 결합되는 제1 및 제2결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
삭제
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제 1항에 있어서,

상기 제1결합홈은 더브테일(dovetail) 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
씨엠피 장치의 헤드에 결합되는 리테이너 링에 있어서,

상기 리테이너 링에는 헤드와 리테이너 링 사이의 결합부를 밀폐시키기 위한 커버부재가 설치되고,

상기 리테이너 링의 일측 상면에는 상기 커버부재를 고정시키기 위한 접착수단이 주입되는 주입공이 형성된 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
제 5항에 있어서,

상기 리테이너 링의 타측 상면에는 상기 주입공과 대응되는 위치에 상기 접착수단이 배출되는 배출공이 형성된 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.
제 6항에 있어서,

상기 접착수단에는 색소가 첨가되고, 상기 주입공과 배출공 사이의 리테이너 링 상면에는 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치용 리테이너 링.