KR101875599B1 - 리테이너 링의 표면 연마장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리테이너 링의 표면 연마장치에 관한 것으로서, 리테이너 링(70)을 안착 고정되도록 하여 일정 속도로 회전시키는 회전판(60)을 구비하는 회전 설비의 일측에 구비되는 고정 프레임(10); 상기 고정 프레임(10)의 수직 프레임(11)에 일단이 연결되어 제1 구동수(21)단에 의해 승강하는 수평의 승강 프레임(22)을 구비하는 승강 구동부(20); 상기 승강 프레임(20)의 하부에서 제2 구동수단(31)에 의해 회전하는 스크류축을 따라 일정 길이를 수평 왕복 이동하는 홀더 고정판(32)으로 구비하는 위빙 구동부(30); 상기 홀더 고정판(32)의 저면에서 일정 간격을 이격하여 복수 개로서 구비되는 홀더(40); 상기 홀더(40)에 상부의 결합단부(51)가 맞춤 삽입되어 고정되고, 결합단부(51)의 하단부에서 일정 각도로 하향 경사지도록 한 평판의 칼 본체(52)에는 하단부가 하향 만곡지도록 하여 연마단부(53)를 형성하는 연마용 칼(50)로 이루어지도록 함으로써 자동으로 리테이너 링(70)의 복수 층으로 형성되는 연마면(71)을 동시에 균일하고 신속하게 연마하도록 하는데 특징이 있다.

Description

리테이너 링의 표면 연마장치{Surface polishing apparatus of retainer ring}

본 발명은 리테이너 링의 표면 연마장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학적 기계적 연마장치에 적용되는 리테이너 링 중 높이가 서로 다른 표면의 연마면을 동시에 자동으로 연마할 수 있도록 함으로써 인건비의 절감과 함께 작업 효율이 대폭적으로 향상되도록 하는 리테이너 링의 표면 연마장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하면서 집적도의 증가로 인한 소자 크기의 감소와 그에 따른 복잡한 기능의 집적회로 구현을 위해 필요한 다층 접속 공정에서 반드시 해결해야 할 문제 중의 하나가 평탄화(Planarization) 공정이다.

평탄화는 증착시키는 유전체 뿐만 아니라 각종 도체들에 있어서도 반드시 필요한 공정하다.

평탄화 공정이 이루어지지 않으면 노광공정에서 정밀한 패턴을 얻을 수가 없고, 도체 및 유전체 증착막의 스텝 커버리지도 좋지 않게 되어 동작 결함을 유발시킬 수 있게 된다.

평탄화 기술은 여러 가지가 있지만, 최근에는 주로 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing ; 이하, 씨엠피) 기술이 널리 이용된다.

씨엠피 기술은 대부분의 경우에 패드가 넓은 표면적을 커버할 수 있는 장점이 있기 때문에 웨이퍼 전체를 한꺼번에 평탄화할 필요가 있는 경우에 자주 사용된다.

씨엠피 장치에서 연마 중 웨이퍼의 이탈이 방지되도록 하기 위해 구비되는 것이 리테이너 링이다.

리테이너 링은 표면장력에 의해 웨이퍼를 흡착시켜 이탈이 방지되도록 하는 기능과 함께 웨이퍼 연마의 균일성을 확보하는 기능도 동시에 하게 된다.

이와 같은 리테이너 링은 웨이퍼를 연마하는 과정에서 연마패드와 마찰되는 구성이므로 연마패드와 접촉되는 표면 거칠기는 연마패드의 수명에 직접적으로 영향을 미치게 되는 원인이 된다.

따라서 리테이너 링의 표면 연마를 위하여 현재는 판형의 연마칼을 이용하여 수작업에 의해서 연마가 이루어지도록 하고 있다.

리테이너 링의 표면 연마는 회전하는 작업 플레이트에 견고하게 고정되도록 한 상태에서 작업 플레이트와 함께 리테이너 링을 회전시키도록 하고, 회전하는 리테이너 링의 상부면에 작업자가 연마칼을 적당한 각도로 접촉되도록 하여 연마가 이루어지도록 하는 것이다.

하지만 수작업에 의한 표면 연마는 인건비 부담에 따른 가공비 상승과 함께 높이가 다른 다단의 표면 연마 시에는 작업 시간이 대폭적으로 지연되면서 가공 시간과 작업 능률이 저하되는 문제점이 있다.

등록특허 제1583818호(2016.01.04)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 연마용 칼을 높이가 다른 리테이너 링의 표면에 동시에 접촉되도록 한 상태에서 고정시켜 일정 시간을 자동으로 연마하도록 하여 인건비와 함께 제작비를 대폭적으로 절감할 수 있도록 하는 리테이너 링의 표면 연마장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다단의 표면을 동시에 연마하면서 연마에 소요되는 시간이 단축되도록 하여 가공 효율이 더욱 향상되도록 하는 리테이너 링의 표면 연마장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기의 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치는, 리테이너 링을 안착 고정되도록 하여 일정 속도로 회전시키는 회전판을 구비하는 회전 설비의 일측에 구비되는 고정 프레임; 상기 고정 프레임의 수직 프레임에 일단이 연결되어 제1 구동수단에 의해 승강하는 수평의 승강 프레임을 구비하는 승강 구동부; 상기 승강 프레임의 하부에서 제2 구동수단에 의해 회전하는 스크류축을 따라 일정 길이를 수평 왕복 이동하는 홀더 고정판으로 구비하는 위빙 구동부; 상기 홀더 고정판의 저면에서 일정 간격을 이격하여 복수 개로서 구비되는 홀더; 상기 홀더에 상부의 결합단부가 맞춤 삽입되어 고정되고, 결합단부의 하단부에서 일정 각도로 하향 경사지도록 한 평판의 칼 본체에는 하단부가 하향 만곡지도록 하여 연마단부를 형성하는 연마용 칼로 이루어지는 구성이다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치는 복수의 연마용 칼을 리테이너 링의 표면측 연마면에 접촉되도록 고정시키도록 한 상태에서 일정한 압력과 시간 동안 자동으로 표면 연마가 이루어지게 함으로써 리테이너 링의 연마에 소요되는 인건비 및 제작비를 대폭적으로 절감할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 복수의 연마용 칼을 서로 다른 높이에 고정되도록 하여 높이가 다른 상부 표면을 동시에 가공할 수 있도록 함으로써 가공 시간의 단축으로 작업 효율이 보다 향상되도록 한다.

특히, 본 발명은 리테이너 링의 표면측 연마면에 접촉되는 연마용 칼과의 접촉력을 항상 일정하게 유지시킬 수가 있으므로 균일하고 안정된 연마 작업이 가능하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치를 개략적으로 예시한 정면도
도 2는 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치에서 홀더 고정판에 구비되는 홀더의 형성 구조를 예시한 저면 사시도
도 3은 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치에서 연마용 칼을 예시한 사시도
도 4는 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치에서 회전판을 예시한 사시도
도 5는 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치에 의해 리테이너 링을 연마하는 작동상태를 예시한 측면도
도 6은 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치에 의한 연마작용을 예시한 정면도

이하, 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치를 개략적으로 예시한 정면도이다.

예시한 바와 같이 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치는 크게 고정 프레임(10)과 승강 구동부(20)와 위빙 구동부(30)와 홀더(40) 및 연마용 칼(50)로서 이루어지는 구성이다.

본 발명에서 고정 프레임(10)은 리테이너 링이 안착 고정되도록 하면서 일정한 속도로 회전하도록 하는 회전판을 구비하는 회전 설비의 일측으로 구비되도록 하는 구성이다.

고정 프레임(10)은 회전 설비의 외측에서 별도로 이동 가능하게 구비되도록 할 수도 있으나, 회전 설비의 외측으로 고정되게 구비되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

고정 프레임(10)에는 승강 구동부(20)가 승강 가능하게 구비된다.

즉, 승강 구동부(20)는 제1 구동수단(21)과 승강 프레임(22)으로 이루어지는 구성으로서, 제1 구동수단(21)은 예시한 바와 같이 고정 프레임(10)에 고정되는 감속모터 또는 구동 실린더로서 구비되도록 한다.

다만, 본 실시예 도면에서는 제1 구동수단(21)으로서 감속모터와 이 감속모터에 의해 회전하는 수직의 스크류축으로 이루어지는 구성을 예시하고 있으며, 스크류축에는 축방향으로 승강하도록 승강 블록(220)이 축결합되도록 하고, 이 승강 블록(220)에는 일정 길이로 구비되는 수평의 승강 프레임(22) 일단이 고정되도록 한다.

따라서 승강 프레임(22)은 일단의 승강 블록(220)에 의해 스크류축에 축결합되어 스크류축의 회전에 의해 승강 가능하게 구비된다.

승강 프레임(22)에는 하부로 위빙 구동부(30)를 구비한다.

위빙 구동부(30)는 제2 구동수단(31)과 이 제2 구동수단(31)에 의해 수평 왕복 이동할 수 있도록 구비되는 홀더 고정판(32)으로 이루어지는 구성이다.

제2 구동수단(31)은 제1 구동수단(21)과 마찬가지로 감속모터나 실린더를 사용하도록 한다.

도면을 통해서는 제2 구동수단(31)으로 감속모터와 이 감속모터에 의해 회전하는 스크류축으로 이루어지며, 홀더 고정판(32)은 제2 구동수단(31)의 스크류축에 축결합되는 이동 블록(320)과 고정 결합되도록 한다.

이와 같은 제1 구동수단(21)과 제2 구동수단(31)은 감속모터와 스크류축을 이용하여 승강 프레임(22)과 홀더 고정판(32)에 연결되게 할 수도 있으나, 이러한 연결수단으로는 감속모터를 이용하는 랙과 피니언 기어로도 적용이 가능하며, 이에 한정하지는 않는다.

한편, 제1 구동수단(21)과 제2 구동수단(31)의 스크류축에 승강 프레임(22)과 홀더 고정판(32)의 승강 블록(220)과 이동 블록(320)이 안정되게 수직 또는 수평으로 이동하도록 하기 위하여 스크류축의 양측으로는 이들 승강 블록(220)과 이동 블록(320)을 관통하도록 가이드축(미도시)이 구비되게 하는 것도 보다 바람직하다.

위빙 구동부(30)의 홀더 고정판(32)에는 저면으로 복수 개의 홀더(40)가 구비되도록 한다.

도 2에서와 같이 홀더(40)는 내부로 하향 개방되도록 삽입홈(41)이 일정 높이로 형성되도록 하고, 이 삽입홈(41)와 수평 연통되도록 외주면으로는 고정 볼트(42)가 구비되는 구성이다.

특히 홀더(40)에 형성되는 삽입홈(41)은 단면이 원형으로 형성되게 할 수도 있으나, 다각형의 형상으로 형성되게 하는 것도 바람직하다.

홀더(40)는 사선의 방향으로 일정 간격을 이격하여 복수 개로서 형성되도록 하되 통상적으로 리테이너 링의 표면에 형성되는 안마면이 3개 이하이므로 3개로 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 홀더(40)에는 각각 연마용 칼(50)이 결합되도록 한다.

본 발명의 연마용 칼(50)은 도 3에서와 같이 결합단부(51)와 칼 본체(52) 및 연마단부(53)로서 이루어지는 구성이다.

결합단부(51)는 수직으로 구비되는 봉형상의 구성으로서, 특히 결합단부(51)는 홀더(40)의 삽입홈(41)에 맞춤 삽입되도록 삽입홈(41)과 동일한 단면형상으로 형성되도록 한다.

결합단부(51)의 하단부에는 결합단부(51)의 직경과 동일한 폭의 평판으로 이루어지도록 하면서 일정 각도와 길이로서 하향 경사지게 형성되도록 칼 본체(52)가 구비되도록 하고, 칼 본체(52)의 하단부는 하향 만곡지는 형상으로 형성되도록 하여 연마단부(53)를 이루도록 한다.

따라서 칼 본체(52)와 연마단부(53)는 동일한 폭과 두께로서 일체로 이루어지는 박판의 구성이다.

특히, 연마용 칼(50)은 칼 본체(52)와 연마단부(53)의 길이는 일정하게 형성되도록 하되 결합단부(51)의 길이는 리테이너 링의 연마면 높이에 따라 다르게 형성되도록 하고, 연마면의 폭에 따라 칼 본체(52)와 연마단부(53)의 폭도 다르게 형성할 수도 있다.

한편, 고정 프레임(10)의 일측으로 구비되는 회전 설비에는 도 4에서와 같이 리테이너 링이 안착되도록 하면서 회전 가능하도록 하는 회전판(60)이 구비되도록 한다.

회전판(60)은 리테이너 링의 외경보다는 크게 이루어지는 평판이며, 회전판(60)에는 외주면으로부터 일정 직경까지 방사상으로 복수 개의 가이드홀(61)이 형성되도록 하고, 이 가이드홀(61)을 따라 클램핑 볼트(62)가 이동 가능하게 결합되도록 한다.

회전판(60)에서의 리테이너 링은 중앙에 안착되도록 한 상태에서 가이드홀(61)을 따라 이동하는 클램핑 볼트(62)에 의해 리테이너 링이 측방으로 이동하지 못하도록 고정한다.

회전판(60)에 리테이너 링이 안착 고정되면 승강 구동부(20)와 위빙 구동부(30)의 구동에 의해서 리테이너 링의 일측에서 연마면 상부로 일정 높이에 연마용 칼(50)이 위치되도록 한다.

상기의 구성에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치를 이용한 연마작용에 대해 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치의 작동 구조를 예시한 측면도이다.

예시한 바와 같이 본 발명에 따른 리테이너 링의 표면 연마장치는 회전판(60)의 일측에 구비되도록 한다.

회전판(60)에는 가공하고자 하는 리테이너 링(70)이 안치되도록 하고, 클램핑 볼트(62)를 이용하여 리테이너 링(70)이 견고하게 고정되도록 한다.

리테이너 링(70)을 회전판(60)에 고정시키고자 할 때 홀더 고정판(32)과 홀더(40)는 회전 설비의 상부에서 간섭이 발생되지 않도록 더욱 상부로 이동시키거나 측방으로 벗어나 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.

회전판(60)에 리테이너 링(70)이 고정되면 제1 구동수단(21)과 제2 구동수단(31)의 구동에 의해 리테이너 링(70)의 연마하고자 하는 연마면(71) 상부로 각각 홀더(40)가 위치되도록 한다.

홀더(40)는 반드시 연마면(71)의 직상부에 위치되지 않아도 무방하다.

홀더(40)가 리테이너 링(70)의 일측 상부에 위치되면 각 홀더(40)에는 리테이너 링(70)의 표면에 형성되는 연마면(71)의 수에 대응하는 갯수의 연마용 칼(50)이 결합되도록 한다.

연마용 칼(50)은 홀더(40)의 삽입홈(41)으로 결합단부(51)가 맞춤 삽입되도록 하면서 특히 연마용 칼(50)을 맞춤 조립 시 연마용 칼(50)의 연마단부(53)는 반드시 연마하고자 하는 리테이너 링(70)의 연마면(71)에 접촉되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

따라서, 연마용 칼(50)의 칼 본체(52)와 연마단부(53)의 형성 길이는 동일하므로 연마단부(53)가 리테이너 링(70)의 연마면(71)으로 접촉되도록 하면 연마면(71)의 형성 높이가 다르게 되면 홀더(40)의 삽입홈(41)에 삽입되는 결합단부(51)의 삽입 높이가 각각 다르게 된다.

복수의 연마용 칼(50)이 각 연마면(71)에 접촉되게 한 상태에서 각 홀더(40)의 외주면으로부터는 고정볼트(42)를 조여 연마용 칼(50)이 견고하게 고정되도록 한다.

이렇게 복수의 연마용 칼(50)이 연마면(71)에 접촉된 상태로 고정되면 승강 구동부(20)의 구동에 의해 연마용 칼(50)을 일정 높이로 하강시키도록 하며, 이때 연마용 칼(50)은 칼 본체(52)의 경사각이 더욱 커지면서 연마단부(53)와 연마면(71)가 밀착 강도가 더욱 커지게 된다.

연마용 칼(50)의 하강 높이와 리테이너 링(70)의 회전 시간은 미리 설정되도록 하며, 리테이너 링(70)의 연마면(71)에 가해지는 압력을 크게 할수록 연마 시간은 보다 단축시킬 수가 있다.

리테이너 링(70)에 형성되는 복수의 연마면(71)에 동일한 압력으로 연마용 칼(50)이 밀착되도록 한 상태에서 회전판(60)과 함께 리테이너 링(70)이 일정한 속도로 회전하도록 한다.

리테이너 링(70)이 회전하면서 연마면(71)에 밀착되는 연마용 칼(50)에 의한 연마 가공 시 리테이너 링(70)이 회전하는 방향에서 각 연마용 칼(50)과 밀착되는 연마면(71)의 전방측으로는 연마제 공급 노즐(미도시)이 구비되도록 하여 연마제가 공급되도록 하면서 연마된 슬러지가 리테이너 링(70)의 외측을 통해 하향 배출되도록 한다.

이와 같이 일정한 속도로 회전하는 연마 시간을 미리 설정해 놓게 되면 설정된 시간까지만 연마가 수행되도록 한다.

한편, 연마용 칼(50)에 의해 리테이너 링(70)의 연마면(71)이 연마되도록 하는 동안 위빙 구동부(30)의 제2 구동수단(31)에 의해서는 홀더 고정판(32)을 리테이너 링(70)의 반경 방향으로 지속적으로 수평 왕복하는 위빙이 수행되도록 한다.

즉, 홀더 고정판(32)이 수평 왕복 이동하도록 하면 연마용 칼(50)을 연마면(71)의 폭 방향으로 이동시키게 되므로 연마면(71)에서의 단차 발생이 방지되면서 균일한 연마가 이루어지도록 한다.

이와 같이 복수의 연마용 칼(50)을 이용하여 리테이너 링(70)의 높이가 다르게 단차지도록 한 표면을 설정된 시간동안 동시에 연마하게 되면 리테이너 링(70)의 표면은 항상 최상의 평탄도를 갖게 되는 동시에 균일하게 형성되게 할 수가 있게 된다.

또한, 단차진 복수의 연마면(71)을 동시에 연마할 수가 있으므로 복수의 연마면(71)을 연마하는데 소요되는 작업 시간을 획기적으로 단축시키면서 작업 효율을 향상시킬 수가 있게 된다.

무엇보다 본 발명은 자동화를 통해 인건비를 절감하면서 생산 효율을 향상시키게 되므로 리테이너 링(70)의 제작 원가를 대폭 절감할 수 있도록 하는 경제적 효과가 큰 이점이 있다.

10 : 고정 프레임 11 : 수직 프레임
20 : 승강 구동부 21 : 제1 구동수단
22 : 승강 프레임 30 : 위빙 구동부
31 : 제2 구동수단 32 : 홀더 고정판
40 : 홀더 41 : 삽입홈
50 : 연마용 칼 51 : 결합단부
52 : 칼 본체 53 : 연마단부
60 : 회전판 70 : 리테이너 링
71 : 연마면

Claims (7)

1. 리테이너 링을 안착 고정되도록 하여 일정 속도로 회전시키는 회전판을 구비하는 회전 설비의 일측에 구비되는 고정 프레임;
   상기 고정 프레임의 수직 프레임에 일단이 연결되어 제1 구동수단에 의해 승강하는 수평의 승강 프레임을 구비하는 승강 구동부;
   상기 승강 프레임의 하부에서 제2 구동수단에 의해 회전하는 스크류축을 따라 일정 길이를 수평 왕복 이동하는 홀더 고정판으로 구비하는 위빙 구동부;
   상기 홀더에 상부의 결합단부가 맞춤 삽입되어 고정되고, 결합단부의 하단부에서 일정 각도로 하향 경사지도록 한 평판의 칼 본체에는 하단부가 하향 만곡지도록 하여 연마단부를 형성하되, 수직으로 구비되는 봉형상의 결합단부와, 상기 결합단부의 하단부에서 결합단부의 직경과 동일한 폭의 평판으로 이루어지도록 하면서 일정 각도와 길이로서 하향 경사지게 형성되는 칼 본체와, 상기 칼 본체의 하단부를 하향 만곡지도록 한 연마단부로 이루어지는 연마용 칼;
   을 포함하며,
   상기 위빙 구동부의 홀더 고정판에는 저면으로 복수 개의 홀더가 구비되고, 상기 홀더는 내부로 하향 개방되도록 삽입홈이 일정 높이로 형성되도록 하고, 상기 삽입홈과 수평 연통되도록 외주면으로는 고정 볼트가 구비되고, 홀더는 사선의 방향으로 일정 간격을 이격하여 복수 개로서 형성되도록 하고,
   상기 각 홀더에는 리테이너 링의 표면에 형성되는 연마면의 수에 대응하는 갯수의 연마용 칼이 결합되도록 하고,
   연마용 칼은 홀더의 삽입홈으로 결합단부가 맞춤 삽입되도록 하면서 연마용 칼을 맞춤 조립 시 연마용 칼의 연마단부는 연마하고자 하는 리테이너 링의 연마면에 접촉되도록 하되, 연마면의 형성 높이가 다르게 되면 홀더의 삽입홈에 삽입되는 결합단부의 삽입 높이가 각각 다르게 하며,
   복수의 연마용 칼을 이용하여 리테이너 링의 높이가 다르게 단차지도록 한 표면을 설정된 시간동안 동시에 연마하게 되면 리테이너 링의 표면은 평탄도를 갖게 되는 동시에 균일하게 형성되게 할 수 있게 되고, 단차진 복수의 연마면을 동시에 연마할 수가 있으므로 복수의 연마면을 연마하는데 소요되는 작업 시간을 단축시키면서 작업 효율을 향상시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 리테이너 링의 표면 연마장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전판은 리테이너 링의 외경보다는 큰 외경으로 이루어지는 평판의 형상이며, 외주면으로부터 일정 직경까지 방사상으로 복수 개의 가이드홀이 형성되도록 하고, 이 가이드홀을 따라 클램핑 볼트가 이동 가능하게 결합되면서 상부면에 안착되는 리테이너 링의 외주면을 견고하게 고정하도록 하는 리테이너 링의 표면 연마장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 구동수단과 제2 구동수단은 감속모터에 의해 회전하는 스크류축에 승강 블록과 이동 블록이 축결합되는 구성으로 이루어지는 리테이너 링의 표면 연마장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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