KR101085855B1 - 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법과 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링에 관한 것으로, 삽입링부재를 감싸는 외피부재에 복수의 측면 구멍을 형성하고, 측면 구멍에서 상기 삽입 링부재가 노출되지 않게 상기 외피부재를 형성한 것이다.
본 발명은 연마 헤드 내에 화학적 연마제를 원활히 제거하여 화학적 연마제가 연마 헤드 내에서 잔류되면서 발생하는 문제점을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 연마 작업 효율을 향상시키고, 안정적인 연마 작업을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법{Manufacturing Method for Retainner Ring of Chemical Mechanical Polishing Apparatus}

본 발명은 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 측면 구멍이 형성된 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼는 화학적 기계 연마 장치(Chemical Mechanical Polishing, CMP)에 의해 표면 평탄화 작업을 거치게 된다.

상기 화학적 기계 연마 장치는 화학적 작용과 물리적 작용을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 도포된 산화막이나 금속 박막을 연마하여 평탄화 또는 제거 하는 장치이다.

상기 화학적 기계 연마 장치는 도 1에서 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(7)를 수용하는 웨이퍼 수용부가 하부면에 형성되며 모터에 연결되어 회전하는 연마 헤드(5)와, 상기 연마 헤드(5)의 하부에 배치되며 상기 연마 헤드(5)에 수용된 반도체 웨이퍼(7)의 표면을 연마하는 연마 패드(6)와, 상기 연마 패드(6)에 화학적 연마제를 공급하는 연마제 공급부를 포함한다.

그리고, 상기 연마 헤드(5)는 하부면에 웨이퍼 수용부를 형성하는 리테이너 링(1)이 장착된다.

상기 리테이너 링(1)은 상기 연마 헤드(5)의 캐리어에 장착되는 장착 링부재(1a)와, 상기 장착 링부재(1a)의 하부에 결합되고, 하부면에 이격된 복수의 연마제 공급홈이 형성되며 상기 연마 패드(6)에 접촉되는 접촉 링부재(1b)를 포함한다.

상기 장착 링부재(1a)와 접촉 링부재(1b)는 접착제를 이용한 본딩(bonding)에 의해 결합되어 일체화되는 것이다.

상기 장착 링부재는 스테인레스(SUS) 강과 같은 금속재로 제조되며, 상기 접촉 링부재는 엔지니어링 플라스틱재로 제조되는 것이다.

즉, 상기 반도체 웨이퍼(7)는 상기 연마 헤드(5)의 수용부 내에서 화학적 기계적 연마 작업 중에 외주면이 상기 리테이너 링(1)의 내주면에 걸려 이탈되지 않게 되는 것이다.

그리고 상기 연마제 공급부에 의해 상기 연마 패드로 공급된 화학적 연마제인 슬러리(Slurry)는 상기 접촉 링부재의 연마제 공급홈을 통해 반도체 수용부 내로 공급되어 반도체 웨이퍼의 표면을 산화시키는 것이다.

상기 화학적 기계 연마 장치는 상기 슬러리에 의한 화학적 산화 작용과, 상기 연마 헤드 및 연마 패드가 회전하면서 상기 연마 패드에 접촉된 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마 작용을 반복하면서 반도체 웨이퍼의 표면을 균일하게 평탄화하는 것이다.

그러나 상기한 종래의 리테이너 링(1)은 작동 중 결합부분의 접착력이 약해져 반도체 웨이퍼(7)를 안정적으로 지지하지 못해 반도체 웨이퍼(7)의 표면에 스크래치를 발생시키고, 심한 경우 반도체 웨이퍼(7)가 화학적 기계적 연마 작업 중 깨지는(Broken) 사고가 자주 발생하는 문제점이 있었던 것이다.

또, 종래의 리테이너 링(1)은 금속재인 상기 장착 링부재(1a)가 외부로 노출됨으로써 연마 작업 중 금속재인 장착 링부재(1a)에 양 전하 또는 음 전하가 발생하여 화학적 연마제인 슬러리가 더 잘 들러붙고, 슬러리가 들러붙어 굳고 굳은 슬러리가 작업 중 이탈되면서 반도체 웨이퍼(7)의 불량을 유발하는 문제점이 있었던 것이다.

종래의 리테이너 링(1)은 금속재인 상기 장착 링부재(1a)가 화학적 연마제에 의해 부식되는 문제점이 있었던 것이다.

또한, 화학적 기계 연마 장치의 연마 헤드(5)에서 반도체 웨이퍼(7)를 진공압으로 흡착하는 멤브레인(8)과 상기 리테이너 링(1) 사이 뿐만 아니라 상기 장착 링부재(1a)와 접촉 링부재(1b) 사이의 틈새로 화학적 연마제가 끼어 점차 큰 파티클을 형성하게 되고, 파티클이 이탈되어 연마 패드(6) 상에서 반도체 웨이퍼(7)의 표면에 스크레치를 발생시키고 반도체 웨이퍼(7)를 깨지게 하는 원인이 되었던 것이다.

본 발명의 목적은 연마 헤드 내의 화학적 연마제의 제거가 용이하며 화학적 연마제에 의한 사고를 방지하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는 삽입 링부재의 둘레를 외피부재로 감싼 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링을 제조하는 방법에 있어서,

금형 내부로 돌출되게 슬라이딩 이동하는 복수의 관통 핀이 구비된 금형 내에 상기 삽입 링부재를 둘레로 공간이 형성되게 배치하는 상기 링 배치 단계와;

상기 링 배치 단계 후에 상기 금형의 관통 핀을 상기 금형 내부로 돌출되게 슬라이딩 이동시켜 상기 관통 핀이 상기 삽입 링부재에 이격되게 상기 삽입 링부재의 내, 외주면을 관통하는 방향으로 배치시키는 핀 관통 배치 단계와;

상기 금형 내로 외피재를 주입하여 상기 삽입 링부재를 감싸는 외피부재를 형성하는 몰딩 단계를 포함한 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법을 제공함으로써 해결되는 것이다.

상기 링 배치 단계 전에 복수의 핀 결합 구멍이 이격되게 형성된 장착부와, 상기 장착부 사이에 구비되며 내, 외주면 방향으로 뚫리는 복수의 삽입 구멍이 형성된 삽입부를 포함한 상기 삽입 링부재를 제조하는 링 몸체 제조 단계를 더 포함한 것이다.

상기 링 몸체 제조 단계는 상기 삽입 구멍의 상부가 개방된 삽입부를 포함한 상기 삽입 링부재를 제조하는 것이다.

상기 삽입 링부재는 복수의 핀 결합 구멍이 이격되게 형성되며,

상기 링 배치 단계는 리테이너 링 제조용 핀을 상기 삽입 링부재의 핀 결합 구멍에 결합시켜 상기 삽입 링부재의 일 면에 핀의 단부를 돌출시키는 핀 장착 과정과;

상기 금형 내부에 형성된 핀 장착 홈에 상기 리테이너 링 제조용 핀의 단부를 결합시켜 금형 내의 공간부에서 상기 삽입 링부재를 외측 둘레에 공간이 형성되게 배치시키는 링 장착 과정을 포함한 것이다.

상기 삽입 링부재는 중심에서 방사상으로 이격된 복수의 핀 결합 구멍이 형성되며,

상기 핀 관통 배치 단계는 상기 관통 핀을 상기 삽입 링부재의 중심에서 상기 금형 내부로 이동시켜 상기 관통 핀이 상기 삽입 구멍을 통과하여 상기 삽입 구멍 내에서 둘레로 이격된 공간부가 형성되게 배치한 것이다.

상기 몰딩 단계는 상기 금형 내의 공간부에 외피재를 주입하는 주입 과정과, 상기 주입 과정 후에 외피재를 굳혀 외피부재가 되게 하는 건조 과정, 상기 건조 과정 후 상기 복수의 관통 핀을 각각 상기 외피부재에서 빼내 상기 외피부재의 측면에 상기 외피부재만 노출되는 측면 구멍을 형성하는 핀 제거 과정을 포함하는 것이다.

상기 몰딩 단계 후 금형 내에서 인출된 리테이너 링에서 상기 외피부재의 외부로 돌출된 상기 리테이너 링 제조용 핀을 제거하는 핀 절단 단계를 더 포함하는 것이다.

상기 핀 절단 단계 후 상기 리테이너 링에서 상기 리테이너 링 제조용 핀이 삽입된 부분에 링 장착 홈을 형성하는 후가공 단계를 더 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 과제는 삽입 링부재의 둘레를 외피부재로 감싸 형성되며 상기 외피부재에 내주면으로 관통된 복수의 측면 구멍이 형성되고,

상기 측면 구멍에는 외피부재만 노출되는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링을 제공함으로써 해결되는 것이다.

상기 측면 구멍의 하부에서만 상기 삽입 링부재가 상기 외피부재로 감싸지게 상기 외피부재 내로 삽입된 것이다.

본 발명은 연마 헤드 내에 화학적 연마제를 원활히 제거하여 화학적 연마제가 연마 헤드 내에서 잔류되면서 발생하는 문제점을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 반도체 웨이퍼의 연마 작업 효율을 향상시키고, 안정적인 연마 작업을 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 리테이너 링이 장착된 연마 헤드를 개략적으로 도시한 단면도
도 2는 본 발명인 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법을 순차적으로 나타낸 도면
도 3는 본 발명에 사용되는 삽입 링부재를 도시한 사시도
도 4는 본 발명의 핀 결합 과정을 나타낸 단면도
도 5는 본 발명인 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법의 일 실시 예를 도시한 평면도
도 6은 본 발명의 몰딩 단계를 예시한 단면도
도 7은 도 2의 A-A'단면도
도 8은 본 발명인 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링을 도시한 사시도
도 9는 도 8의 B-B'단면도
도 10은 도 8의 C-C'단면도
도 11은 본 발명의 비교 예를 도시한 단면도
도 12는 본 발명의 다른 비교 예를 도시한 단면도

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 도시한 바와 같이 본 발명인 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법은 삽입 링부재(20)의 둘레를 외피부재로 완전히 감싸는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링을 제조하는 것이며, 링 배치 단계(100), 핀 관통 배치 단계(110), 몰딩 단계(120)가 순차적으로 이루어지는 것이다.

그리고, 상기 링 배치 단계(100) 전에 이루어지는 링 제조 몸체 단계(90)와, 상기 몰딩 단계(120) 후에 순차적으로 이루어지는 핀 절단 단계(130), 후가공 단계(140)를 더 포함한 것이다.

본 발명인 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법을 더 상세히 설명하면 하기와 같다.

일단 상기 링 제조 몸체 단계(90)를 통해 상기 삽입 링부재(20)를 제조하며, 상기 삽입 링부재(20)는 도 3에서 도시한 바와 같이 복수의 핀 결합 구멍(21a)이 이격되게 형성된 장착부(21)와, 상기 장착부(21) 사이에 구비되며 내, 외주면 방향으로 뚫리는 복수의 삽입 구멍(22a)이 형성된 삽입부(22)를 포함한다.

상기 장착부(21)의 핀 결합 구멍(21a)은 후술될 리테이너 링 제조용 핀(30)의 끼움부(31)가 억지 끼움되게 형성된 것이다.

상기 복수의 삽입 구멍(22a)은 상기 삽입 링부재(20)의 몸체 중심에서 방사상으로 이격되게 뚫리는 것을 기본으로 한다.

상기 삽입부(22)는 상기 관통 구멍(22a)이 상부면으로 개방되게 형성되어 상기 외피부재(10)로 감싸질 때 상기 외피부재(10)의 측면 구멍(11)이 형성되는 충분한 두께를 가지도록 함은 물론 제조가 용이하며 삽입 링부재(20) 제조 시 불필요한 재료 낭비를 막고 제조 원가를 최소화하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 링 몸체 제조 단계(90)는 상기 삽입 링부재(20)를 다이캐스팅(Die Casting)으로 제조하는 것을 일 예로 한다.

상기 링 몸체 제조 단계(90)는 상기 삽입 링부재(20)를 리테이너 링(1)의 중량 확보 및 리테이너 링(1)의 강성 확보를 위해 스테인레스(SUS) 강과 같은 금속재로 제조하는 것을 일 예로 하다.

또 상기 링 몸체 제조 단계(90)는 상기 삽입 링부재(20)를 폐기되는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링에서 합성 수지재를 분리하는 수지 분리 과정과;

상기 수지 분리 과정으로 분리된 합성 수지재로 복수의 핀 결합 구멍(21a)이 이격되게 형성된 삽입 링부재(20)를 제조하는 다이캐스팅 과정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 링 몸체 제조 단계(90)는 사용 수명이 다해 폐기되는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링(1)에서 사용된 합성 수지재, 즉, 엔지니어링 플라스틱재를 재활용하여 상기 삽입 링부재(20)를 제조함으로써, 제조 원가를 절감함은 물론 산업 폐기물의 량을 줄여 환경 문제를 해결하고, 폐기물 처리 비용도 절감할 수 있는 것이다.

상기 링 몸체 제조 단계(90) 후에는 상기 삽입 링부재(20)를 금형(40) 내에 삽입시켜 외측 둘레로 공간이 형성되게 배치하는 링 배치 단계(100)를 거친다.

상기 금형(40)은 상기 삽입 링부재(20)가 배치되는 금형(40) 내부로 돌출되게 슬라이딩 이동하는 복수의 관통 핀(43)이 구비되며, 후술될 리테이너 링 제조용 핀(30)의 단부가 결합하는 핀 장착 홈(41a)이 내부에 형성된다.

상기 링 배치 단계(100)는 리테이너 링 제조용 핀(30)을 상기 삽입 링부재(20)의 핀 결합 구멍(21a)에 결합시켜 상기 삽입 링부재(20)의 일 면에 핀의 단부를 돌출시키는 핀 장착 과정(101)과;

금형(40) 내부에 형성된 핀 장착 홈(41a)에 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)의 단부를 결합시켜 금형(40) 내의 공간부에서 상기 삽입 링부재(20)를 외측 둘레에 공간이 형성되게 배치시키는 링 장착 과정(102)을 포함한다.

상기 리테이너 링 제조용 핀(30)은 상기 핀 결합 구멍(21a)에 억지 끼움되는 끼움부(31)와, 상기 끼움부(31)의 상부로 돌출되어 상기 삽입 링부재(20)의 일면에 돌출되는 간격 유지 돌기부(32)를 포함한다.

상기 핀 장착 과정(101)은 상기 삽입 링부재(20)의 핀 결합 구멍(21a)에 상기 끼움부(31)를 억지 끼움으로 결합시키는 것이다.

상기 끼움부(31)의 외주면에는 상기 삽입 링부재(20)의 상부면에 안착되는 안착부(33)가 돌출되는 것이 바람직하다.

상기 안착부(33)는 상기 삽입 링부재(20)의 상부면에 안착되어 상기 간격 유지 돌기부(32)의 수직 위치를 지지하는 것이다.

또 상기 안착부(33)의 하부면과 상기 끼움부(31)의 연결부분의 외주면 즉, 끼움부(31)의 상단부 외주면에는 안착 가이드 홈(33a)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 안착 가이드 홈(33a)은 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 끼움부(31)가 상기 삽입 링부재(20)의 핀 결합 구멍(21a)에 끼워져 결합할 때 안착부(33)의 하부면이 상기 삽입 링부재(20)의 상부면에 밀착되게 하는 것이다.

상기 핀 장착 과정(101)은 상기 안착부(33)가 상기 삽입 링부재(20)의 상부면에 밀착되게 안착됨으로써 상기 간격 유지 돌기부(32)가 수직으로 돌출되게 배치되는 것이다.

따라서, 상기 링 배치 과정(102)에서 금형(40) 내에 상기 삽입 링부재(20)를 배치시킬 경우 복수의 간격 유지 돌기부(32)를 각각 금형(40) 내의 복수의 핀 장착 홈(41a)에 어긋 나지 않고 정확하게 간단히 결합시킬 수 있게 함은 물론 안착부(33)와 상기 삽입 링부재(20)의 사이 간격에 의한 리테이너 링(1)의 불량을 방지할 수 있는 것이다.

상기 핀 장착 과정(101) 후에는 도 7에서 도시한 바와 같이 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)을 금형 내의 핀 장착 홈(41a)에 결합시켜 금형(40) 내에서 상기 삽입 링부재(20)의 둘레로 공간이 형성되게 상기 삽입 링부재(20)를 배치시키는 링 배치 과정(102)를 행하는 것이다.

상기 금형(40)은 고정 금형(41)과, 상기 고정 금형(41)에 분리 가능하게 결합하는 이동 금형(42)을 포함하며, 상기 고정 금형(41)의 내측 정면에 상기 간격 유지 돌기부(32)가 끼워져 결합하는 복수의 핀 장착 홈(41a)이 구비된다.

즉, 상기 링 배치 과정(102)은 상기 이동 금형(42)을 이동시켜 상기 금형(40) 내부 공간을 개방한 후 상기 삽입 링부재(20)의 일 면에 돌출된 복수의 간격 유지 돌기부(32)를 내부가 개방된 상기 고정 금형(41)의 복수의 핀 장착 홈(41a)에 결합시켜 상기 고정 금형(41)의 내측면으로부터 간격을 두고 상기 삽입 링부재(20)를 배치시키고 상기 이동 금형(42)을 반대로 이동시켜 상기 고정 금형(41)에 결합시키는 것이다.

상기 링 배치 과정(102)은 상기 삽입 링부재(20)를 수직으로 세워 상기 고정 금형(41)의 복수의 핀 장착 홈(41a)에 상기 간격 유지 돌기부(32)를 끼워 결합시킴으로써 상기 고정 금형(41)의 내측면으로부터 간격을 두고 배치하는 것을 일 예로 한다.

상기 링 배치 과정(102)의 다른 예를 들면, 상기 고정 금형(41)의 핀 장착 홈(41a)이 상부로 개방되는 경우 상기 삽입 링부재(20)를 눕혀 상기 간격 유지 돌기부(32)가 하부를 향해 수직으로 돌출되게 위치시킨 상태에서 상기 고정 금형(41)의 핀 장착 홈(41a)에 상기 간격 유지 돌기부(32)를 결합시킬 수도 있으며, 상기 금형(40)의 형상 즉, 고정 금형(41)과 상기 이동 금형(42)의 배치에 따라 다양하게 변형 실시될수 있는 것이다.

상기 링 배치 단계(100) 후에는 상기 삽입 링부재(20)의 삽입 구멍(22a)을 내, 외주면 방향을 관통하는 방향으로 통과하여 삽입되는 복수의 관통 핀(43)을 상기 삽입 링부재(20)의 삽입부(22)와 이격되게 배치시키는 핀 관통 배치 단계(110)를 행하는 것이다.

상기 금형(40)에는 상기 삽입 링부재(20)가 삽입된 공간부의 중심에서 방사상으로 슬라이딩 이동하는 복수의 관통 핀(43)이 구비된다.

상기 핀 관통 배치 단계(110)에서 상기 관통 핀(43)은 도 5에서 도시한 바와 같이 상기 삽입 링부재(20)의 중심에서 방사상으로 이동하여 상기 삽입 링부재(20)에 형성된 삽입 구멍(22a) 내로 삽입되게 배치되는 것이다.

상기 핀 관통 배치 단계(110)는 상기 관통 핀(43)의 둘레에 상기 삽입 링부재(20)의 삽입부(22) 사이에 이격된 공간부가 형성되게 상기 관통 핀(43)을 배치하여 후술될 몰딩 단계(120)에서 상기 공간부 내로 외피재가 채워져 상기 관통 핀(43)을 감싸게 되고 상기 관통 핀(43)을 제거하는 경우 상기 관통 핀(43)이 통과하여 삽입된 부분에 측면 구멍(11)이 형성되는 것 이다.

상기 핀 관통 배치 단계(110) 후에는 상기 금형(40) 내의 공간부로 외피재를 주입하여 상기 삽입 링부재(20)의 둘레에 형성된 공간부에 외피재를 채워 상기 삽입 링부재(20)를 상기 외피부재(10)로 감싸는 몰딩 단계(120)를 거치게 되는 것이다.

상기 외피재는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)인 것을 일 예로 하며, 폴리페닐설파이드(PPS), 폴리아미드, 폴리벤지미다졸(PBI), 폴리카보네이트, 아세탈, 폴리에테르아미드(PEI), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸린테레프탈레이트(PET) 등과 같은 공지의 엔지니어링 플라스틱 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있음을 밝혀둔다.

상기 외피부재(10)는 상기 외피재가 굳어 형성되는 것으로 상기 삽입 링부재(20)의 외측면 전체를 감싸며 화학적 기계 연마 장치의 연마 패드에 접촉되는 것이다.

상기 몰딩 단계(120)는 상기 금형(40) 내의 공간부에 외피재를 주입하는 주입 과정(121)과, 상기 주입 과정(121) 후에 외피재를 굳혀 외피부재(10)가 되게 하는 건조 과정, 상기 건조 과정 후 상기 복수의 관통 핀(43)을 각각 상기 외피부재(10)에서 빼내 상기 외피부재(10)의 측면에 측면 구멍(11)을 형성하는 핀 제거 과정(122)을 포함하는 것이다.

또, 핀 제거 과정(122) 후에 상기 금형(40) 내에서 제조된 리테이너 링(1)을 인출하는 링 인출 과정(123)을 더 포함한 것이다.

상기 리테이너 링 제조용 핀(30)의 끼움부(31)에는 상, 하로 관통된 핀 고정 구멍(31a)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 핀 고정 구멍(31a)은 상기 끼움부(31)의 외주면으로 개방되게 형성되는 것이 더 바람직하다.

상기 리테이너 링 제조용 핀(30)의 끼움부(31)에는 상, 하로 관통된 핀 고정 구멍(31a)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 핀 고정 구멍(31a)은 상기 끼움부(31)의 외주면으로 개방되게 형성되는 것이 더 바람직하다.

상기 핀 고정 구멍(31a)은 상기 끼움부(31)의 외주면으로 개방되지 않게 끼움부(31)의 상, 하부면을 관통하는 복수의 구멍으로 형성될 수도 있으나, 이렇게 형성되는 경우 상기 몰딩 단계(120)에서 상기 외피부재(10)를 형성하는 외피재가 내부로 원활히 채워지지 않는 경우가 많은 문제점이 있는 것이다.

상기 몰딩 단계(120)는 상기 핀 고정 구멍(31a)에 외피재가 채워져 상기 삽입 링부재(20)의 외측 둘레를 감싸는 외피부재(10)의 상, 하부면을 연결하여 외피부재(10)와 상기 삽입 링부재(20)의 결합력을 증대시킴은 물론 외피부재(10)의 내부로 삽입된 리테이너 링 제조용 핀(30)과 외피부재(10)의 결합력을 증대시키는 것이다.

그리고 후술될 후가공 단계(140)에서 상기 리테이너 제조용 핀이 삽입된 부분에 링 장착 홈(10a)을 형성하게 되는데, 상기 끼움부(31)의 외주면으로 개방된 상기 핀 고정 구멍(31a)으로 외피부재(10)가 채워져 걸림으로써 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)이 결합된 위치에서 링 장착 홈(10a)을 드릴링 작업으로 용이하게 형성할 수 있는 것이다.

상기 안착 가이드 홈(33a)은 상기 핀 고정 구멍(31a)과 연통되게 형성되어 상기 몰딩 단계(120)에서 상기 핀 고정 구멍(31a)을 통해 상기 외피부재(10)를 형성하는 외피재가 상기 안착 가이드 홈(33a)에 유입되어 채워지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 몰딩 단계(120)에서는 상기 핀 고정 구멍(31a)을 통해 상기 안착 가이드 홈(33a)에 외피재가 채워져 걸림구 역할을 하게 되어 본 발명인 리테이너 링 제조용 핀(30)을 외피부재(10)와 더 견고히 일체화시키는 것이다.

또한 상기 끼움부(31)의 하부에는 핀 고정 돌기(34)가 돌출되어 상기 몰딩 단계(120)에서는 상기 외피재가 상기 핀 결합 구멍(21a)의 하부에서 상기 핀 고정 돌기(34)를 감싸도록 채워짐으로써 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)과 상기 외피부재(10)의 접촉면적을 증대시켜 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)을 상기 외피부재(10)와 더 견고히 일체화되게 하는 것이 바람직하다.

상기 리테이너 링 제조용 핀(30)은 상기 몰딩 단계(120)에서 상기 금형(40) 내로 주입되는 외피재와 동일한 재질로 제조되어 상기 삽입 링부재(20)를 감싸는 상기 외피부재(10)와 이질감없이 일체화되게 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 상기 몰딩 단계(120)는 상기 주입 과정(121)에서 상기 외피부재(10)를 형성하는 외피재를 상기 금형(40)의 내부로 주입하여 상기 삽입 링부재(20)의 외측 둘레를 외피재로 감싸게 하고, 도 6에서 도시한 바와 같이 상기 관통 핀(43)의 외측 둘레를 외피재로 감싸게 하는 것이다.

그리고, 건조 과정을 거친 후 상기 복수의 관통 핀(43)을 상기 금형(40)의 외측으로 향해 각각 이동시켜 상기 건조 과정으로 형성된 상기 외피부재(40)에서 빼내 상기 외피부재(10)의 측면에 측면 구멍(11)을 형성하는 핀 제거 과정(122)을 거치게 되는 것이다.

또, 핀 제거 과정(122) 후에 링 인출 과정(123)을 통해 상기 금형(40) 내에서 제조된 리테이너 링(1)을 인출하는 것이며, 인출된 리테이너 링(1)은 상기 외피부재(10)의 측면에 복수의 측면 구멍(11)이 형성되고, 상부로 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)의 간격 유지용 돌기(32)가 돌출된 상태인 것이다.

상기 몰딩 단계(120) 후 상기 금형(40)에서 인출된 리테이너 링(1)은 핀 절단 단계(130)를 통해 상기 외피부재(10)의 외부로 돌출된 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)을 제거한다.

상기 핀 절단 단계(130)은 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)의 간격 유지 돌기부(32) 중 상기 금형(40)의 핀 장착 홈(41a)에 결합된 부분, 즉, 상기 외피부재(10)의 외부로 돌출된 간격 유지 돌기부(32)를 절단하여 제거하는 것이다.

상기 간격 유지 돌기부(32)의 하단부의 외주면에는 상기 외피부재(10)의 두께에 대응되는 높이를 가지는 절단 가이드 홈(32a)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 핀 절단 단계(130)는 상기 절단 가이드 홈(32a)과 상기 간격 유지 돌기부(32)의 경계선을 절단하는 것이다.

상기 절단 가이드 홈(32a)은 상기 핀 절단 단계(130)에서 절단되는 부분의 경계를 표시함은 물론 절단 직경을 최소화함으로써 상기 간격 유지 돌기부(32)를 용이하게 절단할 수 있게 하는 것이다.

상기 핀 절단 단계(130) 후에는 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)이 삽입된 부분에 링 장착 홈(10a)을 형성하는 후가공 단계(140)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 링 장착 홈(10a)은 상기 삽입 링부재(20)의 핀 결합 구멍(21a)에 대응되는 위치, 즉, 상기 리테이너 링 제조용 핀(30)이 삽입된 부분을 드릴링하여 상기 삽입 링부재(20)를 뚫지 않고 형성하는 것이 바람직하며 내주면에 볼트 체결이 가능한 나사 홈을 형성하여 볼트 체결로 화학적 기계 연마 장치의 연마 헤더에 장착 가능하게 하는 것을 일 예로 한다.

즉, 상기 링 장착 홈(10a)은 도 7에서 도시한 바와 같이 상기 삽입 링부재(20)의 핀 결합 구멍(21a) 내로 형성되는 것이다.

상기 외피부재(10)의 하부면에는 이격된 복수의 연마제 공급홈(12)이 형성되며 상기 연마제 공급홈(12)은 상기 몰딩 단계(120)에서 금형(40) 내의 형상으로 형성될 수도 있으며 상기 후가공 단계(140)에서 가공되어 형성될 수도 있는 것이다.

상기한 제조 방법으로 제조된 화학적 연마 장치의 리테이너 링(1)은 도 8에서 도시한 바와 같이 외피부재(11)에 복수의 측면 구멍(11)이 형성되고, 상부면에 리테이너 링(1)을 화학적 연마 장치의 연마 헤드에 장착할 수 있게 하는 링 장착 홈(10a)이 형성되고, 하부면에 화학적 연마제를 연마 헤드의 내부로 유입시키는 연마제 공급홈(12)이 형성된 것이다.

본 발명인 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링(1)은 도 9에서 도시한 바와 같이 외피부재(10)의 내부에 삽입 링부재(20)가 삽입되어 외피부재(10)가 삽입 링부재(20)를 완전히 감싸는 형태를 가지며 상기 삽입 링부재(20)가 외부로 노출되지 않는 것이다.

또 상기 측면 구멍(11)에서는 도 10에서 도시한 바와 같이 상기 외피부재(10)만 노출되며, 상기 측면 구멍(11)의 하부에서만 상기 삽입 링부재(20)가 상기 외피부재(10)로 감싸지게 상기 외피부재(10) 내로 삽입된 것이다.

비교 예로 도 11에서 도시한 바와 같이 상기 측면 구멍(11)의 상부면 및 하부면에 상기 삽입 링부재(20)가 노출되는 경우 반도체 웨이퍼의 연마 작업 중 금속재인 삽입 링부재(20)에 양 전하 또는 음 전하가 발생하여 화학적 연마제인 슬러리가 더 잘 들러붙고, 슬러리가 들러붙어 굳고 굳은 슬러리가 작업 중 이탈되면서 반도체 웨이퍼의 불량을 유발함은 물론 상기 측면 구멍(11)이 막히게 되는 문제점이 있었던 것이다.

또한 금속제인 상기 삽입 링부재(20)는 상기 측면 구멍(11)에서 노출되어 상기 화학적 연마제와 접촉되어 부식됨은 물론 외피부재(10)와 삽입 링부재(20)의 틈새로 화학적 연마제가 끼어 점차 큰 파티클을 형성하게 되고, 파티클이 이탈되어 연마 패드 상에서 반도체 웨이퍼의 표면에 스크레치를 발생시키고 반도체 웨이퍼를 깨지게 하는 원인이 되었던 것이다.

또 다른 비교 예로 도 12에서 도시한 바와 같이 상기 측면 구멍(11)의 상, 하부에 각각 상기 삽입 링부재(20)가 상기 외피부재(10)로 감싸지게 삽입되는 경우 상기 삽입 링부재(20)의 제조가 어렵고, 삽입 링부재(20)의 제조 시 불필요하게 재료가 더 소모되며 상기 측면 구멍(11)을 형성하는 충분한 공간이 확보되지 못하여 리테이너 링(1)의 두께가 증대되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명인 리테이너 링(1)은 비교 예와는 달리 상기 삽입 링부재(20)가 측면 구멍(11)을 통해 노출되지 않아 상기 삽입 링부재(20)가 노출되면서 발생하는 문제점이 방지되며 상기 측면 구멍(11)으로 세척수를 연마 헤드 내부로 유입시켜 본 발명인 리테이너 링(1)과 반도체 웨이퍼를 진공압으로 흡착하는 멤브레인 사이에 잔류되는 화학적 연마제를 원활히 제거하게 되는 것이다.

또한 본 발명인 리테이너 링(1)은 다른 비교 예와는 달리 상기 측면 구멍(11)의 하부에서만 상기 삽입 링부재(20)가 상기 외피부재(10)로 감싸지게 삽입되어 상기 삽입 링부재(10)의 제조가 용이하고, 제조 시 사용되는 재료의 양을 줄여 제조 원가를 절감하는 효과가 있는 것이다.

그리고, 상기 외피부재(10)만 노출되는 상기 측면 구멍(11)을 형성하는 충분한 공간이 확보되어 슬림하고 콤팩트한 리테이너 링(1)의 설계가 가능한 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

1 : 리테이너 링 10 : 외피부재
11 : 측면 구멍 20 : 삽입 링부재
21 : 장착부 22 : 삽입부
30 : 리테이너 링 제조용 핀 40 : 금형
41 : 고정 금형 42 : 이동 금형
43 : 관통 핀 100 : 링 배치 단계
110 : 핀 관통 배치 단계 120 : 몰딩 단계
130 : 핀 절단 단계 140 : 후가공 단계

Claims (10)

1. 삽입 링부재의 둘레를 외피부재로 감싼 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링을 제조하는 방법에 있어서,
   금형 내부로 돌출되게 슬라이딩 이동하는 복수의 관통 핀이 구비된 금형 내에 상기 삽입 링부재를 둘레로 공간이 형성되게 배치하는 상기 링 배치 단계와;
   상기 링 배치 단계 후에 상기 금형의 관통 핀을 상기 금형 내부로 돌출되게 슬라이딩 이동시켜 상기 관통 핀이 상기 삽입 링부재에 이격되게 상기 삽입 링부재의 내, 외주면을 관통하는 방향으로 배치시키는 핀 관통 배치 단계와;
   상기 금형 내로 외피재를 주입하여 상기 삽입 링부재를 감싸는 외피부재를 형성하는 몰딩 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 링 배치 단계 전에 복수의 핀 결합 구멍이 이격되게 형성된 장착부와, 상기 장착부 사이에 구비되며 내, 외주면 방향으로 뚫리는 복수의 삽입 구멍이 형성된 삽입부를 포함한 상기 삽입 링부재를 제조하는 링 몸체 제조 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 링 몸체 제조 단계는 상기 삽입 구멍의 상부가 개방된 삽입부를 포함한 상기 삽입 링부재를 제조하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 삽입 링부재는 복수의 핀 결합 구멍이 이격되게 형성되며,
   상기 링 배치 단계는 리테이너 링 제조용 핀을 상기 삽입 링부재의 핀 결합 구멍에 결합시켜 상기 삽입 링부재의 일 면에 핀의 단부를 돌출시키는 핀 장착 과정과;
   상기 금형 내부에 형성된 핀 장착 홈에 상기 리테이너 링 제조용 핀의 단부를 결합시켜 금형 내의 공간부에서 상기 삽입 링부재를 외측 둘레에 공간이 형성되게 배치시키는 링 장착 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 삽입 링부재는 중심에서 방사상으로 이격된 복수의 핀 결합 구멍이 형성되며,
   상기 핀 관통 배치 단계는 상기 관통 핀을 상기 삽입 링부재의 중심에서 상기 금형 내부로 이동시켜 상기 관통 핀이 상기 삽입 구멍을 통과하여 상기 삽입 구멍 내에서 둘레로 이격된 공간부가 형성되게 배치한 것을 특징으로 하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 몰딩 단계는 상기 금형 내의 공간부에 외피재를 주입하는 주입 과정과, 상기 주입 과정 후에 외피재를 굳혀 외피부재가 되게 하는 건조 과정, 상기 건조 과정 후 상기 복수의 관통 핀을 각각 상기 외피부재에서 빼내 상기 외피부재의 측면에 상기 외피부재만 노출되는 측면 구멍을 형성하는 핀 제거 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 몰딩 단계 후 금형 내에서 인출된 리테이너 링에서 상기 외피부재의 외부로 돌출된 상기 리테이너 링 제조용 핀을 제거하는 핀 절단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 핀 절단 단계 후 상기 리테이너 링에서 상기 리테이너 링 제조용 핀이 삽입된 부분에 링 장착 홈을 형성하는 후가공 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계 연마 장치의 리테이너 링 제조 방법.
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