KR101529433B1 - 화학기계적 연마장치용 리테이너 링 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학기계적 연마공정 시 반도체 웨이퍼의 위치를 고정시켜주는 역할을 하는 리테이너 링과 이 리테이너 링을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 금속 소재와 수지 소재의 조합으로 이루어지는 리테이너 링을 적용하여 가격면에서 경쟁력을 갖출 수 있고, 사출 성형 방식을 적용하여 금속 소재와 수지 소재 간의 결합력을 높이는 한편, 특히 이종 소재 간의 구조적인 결합관계를 적용하여 한층 강화된 결합력을 확보할 수 있는 새로운 형태의 리테이너 링과 제조방법을 제공한다.

Description

화학기계적 연마장치용 리테이너 링 및 제조방법{Retainer ring and method therof by chemical mechanical polisher}

본 발명은 화학기계적 연마장치용 리테이너 링 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학기계적 연마공정 시 반도체 웨이퍼의 위치를 고정시켜주는 역할을 하는 리테이너 링과 이 리테이너 링을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 소자는 고집적화에 따라 그 구조가 다층화되고 있으며, 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) 공정이 적용되고 있다.

예를 들면, 반도체 소자의 고속화 및 고집적화에 따라 다층 배선 구조에 있어서, 배선 층수의 증가와 배선 패턴의 미세화에 대한 요구가 갈수록 높아져 다층배선 기술이 서브 마이크론 공정에서 중요한 과제이다.

특히, 0.35㎛ 이하의 공정 시대에 들어서면서 미세패턴형성을 실현하기 위한 노광장치의 촛점심도에 대한 공정 여유가 줄어들고, 이에 따라 충분한 촛점 심도를 확보하기 위하여 칩 영역에 걸친 광역 평탄화 기술이 요구된다.

따라서, 광역평탄화를 실현하기 위해 화학기계적 연마 기술이 현재 널리 이용되고 있으며, 이러한 기술이 반도체 소자 제조공정에 필수적으로 적용되고 있을 뿐만 아니라 차세대 소자에 대해 활발히 연구되고 있다.

이와 같은 화학기계적 연마 공정은 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 공정을 말한다.

그리고, 화학기계적 연마 공정에서 기계적인 작용을 담당하기 위해 웨이퍼를 고정하는 연마 헤드에는 리테이너 링(Retainer ring)이 설치되고, 이때의 리테이너 링은 홀딩된 웨이퍼의 정위치를 고정하는 역할을 한다.

이러한 리테이너 링은 한국 등록특허 10-0869549호, 한국 등록특허 10-0879085호, 한국 공개특허 10-2008-0028392호, 한국 공개특허 10-2010-0067180호, 일본 특개2010-10351(공개일 평성 22년 1월 14일) 등에 다양한 형태의 것들이 개시되어 있다.

예를 들면, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 리테이너 링은 수지 재질의 내측 링(100)과 상기 내측 링(100)을 감싸는 수지 재질의 외피(110)로 이루어지며, 이러한 내측 링(100)과 외피(110)의 조합으로 되어 있는 리테이너 링은, 도 3에 도시한 바와 같이, 상부 금형(120)과 하부 금형(130)을 이용하여 내측 링(100)을 사출 성형한 후, 재차 내측 링(100)을 인서트하여 외피(110)를 일체 사출 성형하는 방법으로 제조된다.

즉, 상기 종래 리테이너 링을 제조하는 방법은, 내측 링 하부 금형을 준비하는 단계, 내측 링 상부 금형을 준비하는 단계, 내측 링을 성형하는 단계, 외피 하부 금형을 준비하는 단계, 외피 상부 금형을 준비하는 단계, 내측 링을 인서트하는 단계, 외피를 성형하는 단계, 그리고 탭 홈을 성형하는 단계를 통해 리테이너 링을 제조하게 된다.

그러나, 종래의 리테이너 링은 PPS[폴리페닐렌 설파이드식 ‘(―C6H4―S―)*n*’으로 나타내는 중합체로 이루어진 고분자 화합물], PEEK(Polyetheretherketone), PBN(Pyrolitic Boron Nitride) 등과 같은 고가의 소재를 사용하여 제조하기 때문에 경제적인 측면에서 불리한 점이 있고, 또한 수지 재질만으로 이루어지는 관계로 쉽게 파손될 우려가 있는 등 내구성 측면에서 취약한 점이 있다.

한편, 도 4a와 같이 금속 소재와 수지 소재를 접착제로 접착한 구조로 이루어진 리테이너 링이 일부 제시되어 있으나, 이 경우 이종 소재 간의 접착면으로 세정액이 침적되면서 접합면이 쉽게 벌어지는 단점이 있고, 특히 리테이너 링은 연마 패드에 의해 가압된 상태로 회전하게 되는데, 이때의 마찰력과 회전력에 의해 이종 소재 간의 접합부 결합력이 떨어지면서 리테이너 링이 분리 및 파손되는 등 내구 수명이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 도 4b와 같이 금속 소재와 수지 소재를 접착제로 접착하지 않고 걸림구조를 갖는 이중 인서트 사출을 하여 제조되는 리테이너 링이 제시되어 있으나, 이 경우에는 사출 후 냉각과정에서 수지물의 수축작용으로 인해 금속 소재와 수지 소재의 내,외측 접합면이 벌어지는 단점이 있고, 또한 수축 냉각한 상태에서 일순간 붙어있다 하여도 사용시에 소재 간의 접착면으로 세정액이 침적되면서 접합면이 쉽게 벌어지는 문제점이 발생하였다.

또한, 한국 공개특허 10-2010-0067180호 및 일본 특개2010-10351호에는 상,하부 링을 상호 맞댄 다음 스크류나 볼트로 체결, 결합하여 리테이너 링을 제작하는 방법이 제시되어 있지만, 이러한 구조의 리테이너 링은 동심원상으로 스크류나 볼트의 체결시 링의 뒤틀림이 발생하며, 스크류나 볼트가 외부로 노출되어 있어 사용시에 체결면이나 소재 간의 접착면으로 세정액이 침투, 침적되면서 스크류나 볼트가 풀리는 현상이 발생하며 또 접합면이 쉽게 벌어지는 문제가 있어 근래 당업계에서 거의 사용되지 못하고 있는 실정이다.

한국 등록특허 10-0869549호 한국 등록특허 10-0879085호 한국 공개특허 10-2008-0028392호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 볼트 부재를 매개체로 한 금속 소재와 수지 소재의 조합으로 이루어지는 리테이너 링을 적용하여 결속력 및 가격면에서 경쟁력을 갖출 수 있고, 동시에 사출 성형 방식을 적용하여 금속 소재와 수지 소재 간의 결합력을 높이는 한편, 특히 이종 소재 간의 수지 소재의 성형 후 수축율 및 수축방향을 이용한 구조적인 결합관계를 적용하여 한층 강화된 결합력을 확보할 수 있으면서 사용시에도 접합면이 전혀 벌어지지 않도록 된 새로운 소재결합방식의 리테이너 링과 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링은 다음과 같은 특징이 있다.
상기 화학기계적 연마장치용 리테이너 링은 금속 소재 또는 수지 소재로 이루어지고 저면에는 볼트 부재가 하부에서 상부로 체결되도록 다수의 탭홈이 형성되는 상부 링과; 상기 탭홈에 하부로 돌출되게 체결되는 나사부분을 가지고, 나사부분의 하부에는 상기 상부 링의 하면으로부터 이격되게 헤드부분이 형성되는 다수의 볼트 부재와; 상기 상부 링의 하부에 인서트 사출성형으로 성형되어 상기 상부 링의 하부로 돌출되는 볼트 부재의 헤드부분과 나사부분을 외부로 노출되지 않게 감싸, 상기 상부 링의 하부에 결합되게 형성되는 하부 링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

따라서, 상기 화학기계적 리테이너 링은 결속용 홈부와 결속용 수축돌부 간의 결속구조에 의해 상하부 링 간의 결합력을 강화할 수 있고, 특히 상부 링은 스테인레스 등의 소재로 이루어지고, 상기 하부 링은 PPS, PEEK, PBN 등의 소재로 이루어짐으로써, 리테이너 링의 가격을 대폭 낮출 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 결속용 홈부와 결속용 수축돌부는 양측 마름모꼴 쐐기 형상의 단면을 이루는 걸림구조에 의해 서로 결속되도록 하고, 이렇게 결속되는 결속용 홈부와 결속용 수축돌부 간의 바깥쪽 단부 경계면은 서로 형합되는 경사면 및 라운드면으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 결속용 홈부와 결속용 수축돌부 간의 바깥쪽 단부 경계면을 이루는 라운드면은 바깥쪽 단부에서 안쪽으로 향해 상방향으로 이어지는 1/4 원 형태의 호(弧) 형상으로 이루어질 수 있다.

삭제

한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 제조방법은 다음과 같은 특징이 있다.

상기 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 제조방법은 하부에 다수의 탭홈이 형성되는 상부 링을 준비하는 단계; 상기 상부 링의 저면에 다수개의 볼트 부재를 체결하되 볼트 부재의 헤드부분의 저면은 상부 링의 저면에서 떨어지도록 결합하는 단계; 상기 볼트 부재가 체결된 상부 링을 상부 금형과 하부 금형 내의 캐비티에 설치하는 단계; 상기 상부 금형과 하부 금형 내에 수지를 주입하여 상부 링은 물론 하부 링 캐비티 내에 수지가 채워지도록 하여 볼트 부재가 하부 링을 이루는 수지 내에 함께 인서트 되도록 성형하는 단계; 상기 상하부 금형에서 일체형으로 성형된 상부 링과 하부 링을 취출한 후에 탭 홈을 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 상부 링을 준비하는 단계에서, 상부 링에 형성하는 양측 결속용 홈부의 바깥쪽 단부는 경사면 및 아래로 볼록한 1/2 원 형태로 가공하여 형성할 수 있다.

그리고, 상기 상하부 금형에서 일체형으로 성형된 상부 링과 하부 링을 취출한 후에 일체형의 상부 링과 하부 링의 양측 단부를 커팅하되, 상부 링과 하부 링의 양측 바깥쪽 단부에서 경계면을 이루는 경사면의 단부 구간에서 1/2 원 형태의 호(弧) 형상 중 1/4 원 형태의 호(弧) 구간의 일 부분을 커팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부 링을 상부 금형과 하부 금형 내에 설치하는 단계에서, 상기 상부 링의 저면에 볼트 부재를 체결한 상태로 설치하여, 후속 수지 주입 시 볼트 부재가 하부 링을 이루는 수지 내에 함께 삽입된 상태가 될 수 있도록 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 스테인레스 등의 금속 소재와 PPS, PEEK, PBN 등의 수지 소재를 조합하여 리테이너 링을 제조함으로써, 제조단가를 대폭 낮출 수 있는 등 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

둘째, 사출 성형 방식으로 금속 소재와 수지 소재의 리테이너 링을 제조함으로써, 이종 소재 간의 수지 소재의 성형 후 수축율 및 수축방향을 이용한 결합력을 높일 수 있는 구조를 적용하여 우수한 내구성 및 기능성을 확보할 수 있다.

셋째, 외부로 노출되지 않고 인서트 되는 볼트 부재를 매개체로 이용한 금속 소재와 수지 소재의 결합구조를 적용함과 더불어, 특히 금속 소재와 수지 소재 간의 결합면에 상호 걸림형태의 결속구조를 적용함으로써, 내부 인서트되는 볼트 부재가 링 내부에서 수직 보강대 역할 및 상부 링과 하부 링의 결속력 강화부재 역할을 하여 뒤틀림이 없고 또 접합 경계면에 세정액 침투나 소재 간의 분리 등과 같은 문제를 완전히 배제할 수 있는 등 리테이너 링의 내구수명을 한층 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 화학기계적 연마장치용 리테이너 링을 나타내는 사시도
도 2는 도 1의 A-A선 단면도
도 3은 종래의 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 제조방법을 나타내는 단면도
도 4a 및 도 4b는 종래의 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 다른 실시예를 도시한 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링을 나타내는 단면도
도 6a 내지 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 제조방법을 나타내는 단면도
도 7은 본 발명의 상부 링에 있어서, 결속용 홈부와 결속용 수축돌부 간의 경계면 중에서 안쪽 단부의 다른 실시예를 보인 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링을 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 리테이너 링은 금속 소재의 상부 링과 수지 소재의 하부 링을 조합한 형태로 이루어져 리테이너 링의 제조단가를 대폭 낮출 수 있음은 물론, 상부 링과 하부 링 간의 결합력을 강화하여 우수한 내구성을 확보할 수 있는 구조로 이루어진다. 이때의 상기 금속 소재의 상부 링은 필요에 따라 수지 소재로 성형할 수도 있다.

이를 위하여, 상기 리테이너 링은 사출 성형 방식에 의해 상하 일체 결합되는 형태로 제조되는 상부 링(10)과 하부 링(11)으로 구성되며, 이때의 상부 링(10)은 스테인레스(SUS 304) 등과 같은 소재로 이루어지고, 하부 링(11)은 PPS, PEEK, PBN 등과 같은 소재로 이루어진다.

이에 따라, 고가의 PPS, PEEK, PBN 소재 전체로 이루어져 있던 리테이너 링의 일부(상부 링)를 스테인레스 소재 등으로 대체함으로써, 리테이너 링의 전체적인 제조비용을 대폭 낮출 수 있게 된다.

그리고, 상기 상부 링(10)과 하부 링(11)은 내부에는 상하 폭방향을 따라 수직자세를 취하는 볼트 부재(12)가 설치되어 있으며, 이에 따라 상부 링(10)과 하부 링(11)은 볼트 부재(12)를 매개로 하여 서로 간의 결합력이 강화되며 또 볼트 부재(12)가 링의 동심원상에 다수가 설치되므로 보강대 역할을 하여 전체적으로 링의 뒤틀림을 잡아줄 수도 있게 된다.

이때, 상기 볼트 부재(12)는 나사부분을 통해 상부 링(10)의 저면에 나사체결구조로 결합됨과 더불어 헤드부분을 통해 하부 링(11) 내에 삽입되는 구조로 설치될 수 있게 되므로서, 이때의 볼트 부재(12)에 의해 상부 링(10)과 하부 링(11)은 서로 견고한 결합상태를 유지할 수 있게 되며, 리테이너 링의 제작완료 후에는접촉면이 벌어지는 것을 방지할 수 있다.

이때, 상기 볼트 부재(12)의 헤드부분의 저면과 상부 링(10) 및 하부 링(11) 간의 경계면 사이의 거리(d)는 1.5∼2.5mm 정도의 간격이 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게 상기 볼트 부재(12)는 머리부와 나사부를 갖는 일반 육각볼트를 사용할 수 있으며, 나사부와 헤드부의 경계면에 1.5∼2.5mm 길이로 되고 나사부보다 큰 직경의 단턱을 주어 볼트 조임시 자연스럽게 볼트 부재(12)의 헤드부분의 저면과 상부 링(10) 및 하부 링(11) 간의 경계면 사이의 거리를 조절할 수도 있다.

특히, 상기 상부 링(10)과 하부 링(11)은 서로 간의 견고한 결합관계를 유지할 수 있는 결속구조를 포함함으로써, 이종 소재 간의 성형 수축 후 경계면의 분리 문제를 완전히 배제할 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 상부 링(10)과 하부 링(11)이 접하는 서로 간의 경계면 양측 단부, 즉 링 단면을 기준으로 양측의 바깥쪽 단부에는 상하 방향으로 상호 간에 걸림구조를 이루는 결속용 홈부(13)와 결속용 수축돌부(14)가 각각 형성된다.

즉, 상기 상부 링(10)의 저면 양측 단부에는 결속용 홈부(13)가 형성되고, 상기 하부 링(11)의 상면 양측 단부에는 결속용 홈부(13) 내에 형합되는 결속용 수축돌부(14)가 형성된다.

이에 따라, 상기 상부 링(10)과 하부 링(11)은 결속용 홈부(13)와 결속용 수축돌부(14)가 발휘하는 상하 방향으로의 걸림 및 양 외측으로 작용하는 수축 방향으로의 밀림 구조에 의해 견고한 결합상태를 유지할 수 있게 된다.

여기서, 상기 결속용 홈부(13)와 결속용 수축돌부(14)의 결합구조는 상부 링(10)와 하부 링(11)의 전체 링 둘레에 걸쳐 폭 가장자리 위치에 각각 형성되는 2열 구조로 이루어질 수 있게 된다.

이때, 상기 결속용 홈부(13)와 결속용 수축돌부(14)의 상하 방향으로의 걸림구조는 링 단면을 기준할 때 홈부와 돌부 간의 내측 결속부위가 상측이 마름모꼴 형태이고 전체적으로 중앙부가 "＞＜" 형태로 들어간 장구형상인 양측 쐐기 형상의 단면에 의해 서로 결속되는 구조로 이루어짐으로써, 상부 링(10)과 하부 링(11)은 상하 방향으로 규제되면서 견고한 결합력을 가질 수 있게 된다.

특히, 서로 형합되어 있는 결속용 홈부(13)와 결속용 수축돌부(14) 간의 경계면 중에서 바깥쪽 단부는 하방으로 넓어진 경사면(15a)으로 이루어지게 된다. 여기서 상기 경사면(15a)에서 연장하여 라운드면(15b)을 형성할 수 있으며, 이때의 라운드면(15b)은 경사면(15a)의 바깥쪽 단부에서 안쪽으로 향해 상방향으로 이어지는 1/4 원 형태의 호(弧) 형상으로 이룰 수도 있다.

여기서, 상기 라운드면(15b)을 이루는 호 형상의 곡률은 R0.5∼R2mm 의 곡률로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 결속용 홈부(13)와 결속용 수축돌부(14) 간의 경계를 이루는 바깥쪽 단부를 경사면(15a) 또는 라운드면(15b)으로 형성하여 걸림구조 및 수축 내압에 따른 밀림구조를 이루도록 함으로써, 사용시 경계면 틈새로 세정액이 침투하는 것을 효과적으로 막을 수 있게 되고, 또 수축방향으로의 벌어짐을 방지할 수 있게 되며, 또 상부 링 취급 시, 즉 금형에 상부 링을 설치할 때 날카로운 끝부분(각이 지게 형성했을 경우)에 의해 작업자가 다치는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 서로 형합되어 있는 결속용 홈부(13)와 결속용 수축돌부(14) 간의 경계면 중에서 안쪽 단부는 경사곡면(15c)으로 이루어져 사출시 수지물의 주입안내가 용이토록 하며, 도 7에 도시한 바와 같이 수직면(15d)이나 계단면(15e)으로 형성할 수도 있다. 이는 상기 결속용 수축돌부(14)의 수축시 수지물을 외측보다 적게 줄임으로써 수축방향을 더 용이하게 외측으로 주기 위해서이다.

이와 같이, 상기 리테이너 링이 금속 소재의 상부 링(10)과 수지 소재의 하부 링(11)을 조합한 구조로 이루어짐으로써, 제조비용을 절감할 수 있으며, 볼트 부재(12)를 비롯하여 결속용 홈부(13) 및 결속용 수축돌부(14)를 이용한 상하 방향으로의 걸림구조를 채택함으로써, 결합력 강화에 따른 우수한 내구성을 확보할 수 있다.

따라서, 이와 같이 구성되는 리테이너 링을 제조하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 6a 내지 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 제조방법을 나타내는 단면도이다.

도 6a 내지 6e에 도시한 바와 같이, 먼저 기계적 가공 등을 통해 양측 단부의 저면에 결속용 홈부(13)가 형성되어 있고 다수의 탭홈이 형성되는 상부 링(10)을 준비하는 단계를 수행한다.

여기서, 상기 상부 링(10)의 소재로는 스테인레스 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 하부 링과 동일한 수지 소재를 성형하여 적용할 수도 있다.

이때, 상기 상부 링(10)에 형성되는 결속용 홈부(13)의 바깥쪽 단부는 아래로 넓어지게 경사면(15a) 및 라운드면(15b) 즉, 볼록한 원호 형태로 형성하여, 후술하는 수지 주입 시 하부 링 몸체에 성형되는 결속용 수축돌부(14)의 바깥쪽 양측의 단부를 경사면 및 라운드면을 갖는 1/2 원 형태의 바깥쪽 단부 내에 형합되는 1/2 원 형태로 성형되도록 한다.

그리고, 상기 상부 링(10)을 후술하는 상부 금형(16)과 하부 금형(17) 내에 설치하기에 앞서, 상부 링(10)의 저면에 볼트 부재(12)를 체결하고, 이렇게 볼트 부재(12)가 체결되어 있는 상태 그대로 상부 링(10)을 금형 내에 설치할 수 있도록 한다.

이때의 볼트 부재(12)는 후속 하부 링을 사출 성형하는 단계에서 주입되는 수지 내에 삽입되므로서, 하부 링(11)의 내부에 그 헤드부분 및 나사부분 일부가 일체 성형되는 상태가 될 수 있다.

다음, 도 6b와 같이 상기 상부 링(10), 즉 볼트 부재(12)를 가지면서 저면 양측의 바깥쪽 단부가 경사면(15a) 및 1/2 원 형태의 라운드면(15b)으로 성형되어 있는 상부 링(10)을 상부 금형(16)과 하부 금형(17) 내의 캐비티에 설치하는 단계를 수행한다. 상기 상부 금형과 하부 금형의 위치는 실제 도면과 반대로 위치된다.

이렇게 상부 금형(16)과 하부 금형(17) 내에 상부 링(10)을 인서트하면, 하부 금형(17)의 캐비티 내에 볼트 부재(12)의 헤드부분 및 나사부분 일부가 위치될 수 있고, 상부 금형(16)측으로는 상부 링(10)이 가지는 결속용 홈부(13)에 상응하는 캐비티가 조성될 수 있다.

다음, 상기 상부 링(10)이 인서트되어 있는 상부 금형(16)과 하부 금형(17) 내의 캐비티에 수지를 주입하여 상부 링(10)에 있는 결속용 홈부(13)는 물론 하부 링(11) 캐비티 내에 수지가 채워지도록 한다.

이렇게 금형 내에 수지를 주입함에 따라 상부 링(10)과 상하 일체를 이루는 하부 링(11)을 성형할 수 있고, 이때의 하부 링(11)에는 상부 링(10)의 결속용 홈부(13) 내에 성형되는 결속용 수축돌부(14)를 함께 성형할 수 있다.

여기서, 상기 하부 링(11)의 성형을 위해 주입하는 수지는 PPS, PEEK, PBN 등을 사용할 수 있다.

다음, 도 6c와 같이 상기 상부 금형(16)과 하부 금형(17)을 이용한 사출 성형을 통해 일체형으로 성형된 상부 링(10)과 하부 링(11)을 금형으로부터 취출하여 냉각, 수축하는 단계를 수행한다. 여기서 이미 성형되어 있는 상부 링(10)은 수축작용이 일어나지 않으며, 냉각 중인 수지 소재의 하부 링(11)만 수축작용이 일어나게 된다. 이때의 수축작용은 하부 링(11)의 하부에서 수지물이 많은 쪽으로 즉, 양 단부 하측의 내측으로 수축방향이 진행하게 되며, 수지물이 적은 결속용 수축돌부(14)쪽은 양 외측방향으로 수축방향이 이루어지게 된다.

이에 따라, 상기 결속용 수축돌부(14)는 상부 링의 결속용 홈부(13) 내에서 양 외측방향으로 수축 및 냉각이 진행되면서, 경사면(15a)과 라운드면(15b)이 결속용 홈부(13)의 내측에 밀착되며, 냉각 및 수축이 끝난 후에도 내압이 외측으로 작용하게 된다. 여기서 상기 상부 링(10) 및 하부 링(11)의 경계면 외측은 수축 외압이 줄어들게 되는 경사면(15a)과 라운드면(15b)이 끝나는 시점에서부터 수지물의 수축작용에 의해 약간 벌어질 수도 있게 된다.

다음, 도 6d 및 도 6e와 같이 성형된 상,하부 링(10,11)의 수축 및 냉각이 끝나면 상,하부 링(10,11)의 전체면 선삭가공, 특히 양쪽 단부(단면을 기준으로 하는 양쪽 단부)를 선삭 커팅하는 단계를 수행한다.

즉, 상하 일체형의 상부 링(10)과 하부 링(11)의 양측 단부의 경계면, 즉 상부 링(10)에 있는 결속용 홈부(13)의 바깥쪽 단부 및 하부 링(11)에 있는 결속용 수축돌부(14)의 바깥쪽 단부 간의 경계면은 1/2 원 형태의 호 형상으로 성형되므로, 이때의 경사면 단부에서 1/2 원 형태의 호 형상 중 바깥쪽의 1/2 원 형태의 호 형상까지 구간을 커팅하여, 상하부 링(10,11)의 양쪽 바깥쪽 단부 경계면에는 경사면에서부터 1/4 원 형태의 호(弧) 형상까지만을 남도록 한다.

계속해서, 상기 상부 링(10)과 하부 링(11)에 대한 커팅단계를 마친 다음, 상부 링(10)과 하부 링(11)에 탭 홈(미도시)을 성형하는 것으로, 금속 소재의 상부 링(10)과 수지 소재의 하부 링(11)의 상하 일체형으로 이루어진 리테이터 링의 제조 공정을 모두 완료할 수 있다.

10 : 상부 링 11 : 하부 링
12 : 볼트 부재 13 : 결속용 홈부
14 : 결속용 수축돌부
15a : 경사면 15b : 라운드면
16 : 상부 금형 17 : 하부 금형
18 : 탭 홈

Claims (8)

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2. 금속 소재 또는 수지 소재로 이루어지고 저면에는 볼트 부재(12)가 하부에서 상부로 체결되도록 다수의 탭홈이 형성되는 상부 링(10)과;
   상기 탭홈에 하부로 돌출되게 체결되는 나사부분을 가지고, 나사부분의 하부에는 상기 상부 링(10)의 하면으로부터 이격되게 헤드부분이 형성되는 다수의 볼트 부재(12)와;
   상기 상부 링(10)의 하부에 인서트 사출성형으로 성형되어 상기 상부 링(10)의 하부로 돌출되는 볼트 부재(12)의 헤드부분과 나사부분을 외부로 노출되지 않게 감싸, 상기 상부 링(10)의 하부에 결합되게 형성되는 하부 링(11);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.
   
3. 청구항 2 있어서,
   상기 볼트 부재(12)의 헤드부분의 저면과 상부 링(10) 및 하부 링(11) 간의 경계면 사이의 거리(d)는 1.5∼2.5mm로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 볼트 부재(12)는 나사부와 헤드부의 경계면에 1.5∼2.5mm 길이로 되고 나사부보다 큰 직경의 단턱을 가지도록 된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.
   
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7. 하부에 다수의 탭홈이 형성되는 상부 링을 준비하는 단계;
   상기 상부 링의 저면에 다수개의 볼트 부재를 체결하되 볼트 부재의 헤드부분의 저면은 상부 링의 저면에서 떨어지도록 결합하는 단계;
   상기 볼트 부재가 체결된 상부 링을 상부 금형과 하부 금형 내의 캐비티에 설치하는 단계;
   상기 상부 금형과 하부 금형 내에 수지를 주입하여 상부 링은 물론 하부 링 캐비티 내에 수지가 채워지도록 하여 볼트 부재가 하부 링을 이루는 수지 내에 함께 인서트 되도록 성형하는 단계;
   상기 상하부 금형에서 일체형으로 성형된 상부 링과 하부 링을 취출한 후에 탭 홈을 성형하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 제조방법.
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