KR102334683B1 - 연마 헤드용 서포터 및 그 서포터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마 헤드용 서포터 및 그 서포터 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연마장치의 헤드에 결착되는 서포터를 SUS소재의 베이스링(10)과 세라믹 소재의 세라믹 블록(20)을 형성한 후, 상호 체결하되, 상호 대응하는 면에 베이스링홈(11)과 블록홈(23)을 형성한 다음, 각각의 홈(11, 23)에 고정핀(30)의 양측 끼워 베이스링(10)과 세라믹 블록(20) 간의 위치오차 및 평탄도를 확보하고, 그 사이 공간(27)에 접착제(40)를 도포하여 일체화함은 물론, 상기 베이스링(10) 내부에 4방향으로 결착가이드(50)를 구성하여 헤드와의 결착 시 균일한 회전 및 슬러리의 균일한 유동이 가능하고, 세라믹 블록(20)에 웨이퍼로 슬러리 유입이 균일하게 이루어질 수 있도록 하여 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 유용한 발명인 것이다.

Description

연마 헤드용 서포터 및 그 서포터의 제조방법{Polishing head supporter and method of manufacturing the supporter}

본 발명은 연마 헤드용 서포터 및 그 서포터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서포터를 연마 헤드에 장착 시 진동 최소화 및 헤드와 간섭 최소화가 가능하고, 포지셔너의 회전 속도 균일화로 슬러리유동 최적화가 가능하며, SUS와 세라믹 소재를 결합하되, 고정용 핀을 적용하여 안정성 확보와 결합 시 상호 간의 위치 정밀도 확보와 슬러리 유입 균일화, 가공 효율성을 높일 수 있는 기술이다.

통상적으로 사파이어 웨이퍼를 제작하기 위해서는 Ingot을 성장 - 웨이퍼 형태로 Sawing 절단 - 양면 Lapping - Diamond Mechanical Polishing - Chemical Mechanical polishing 공정을 거친다.

이러한 공정 중에 상기 폴리싱 공정은 연마 헤드(abrasive head)에 마운팅되어 있는 사파이어 웨이퍼를 상정반의 가압력을 이용해 하정반에 밀착하여 회전운동을 하고, 위로부터 공급되어 하정반에 분포되어 있는 슬러리를 이용해 웨이퍼를 가공하는 핵심 기판 연마 기술이다.

상기 폴리싱 공정은 사파이어 웨이퍼 제조공정의 후반 공정으로 폴리싱 공정에서 불량이 발생한다면 앞서 수행한 제조공정에 대한 손실까지 포함하므로 타공정에서의 불량 발생에 비해 불량 발생 시 제조원가 손실이 크다고 할 수 있다.

한편, 상기 사파이어 웨이퍼는 LED 제작용으로 주로 이용되었으나, 최근 사파이어 고유특성 인 내스크래치성, 내화학성, 고강도/경도 등의 특성을 이용하여 모바일 및 터치패널 기기들의 커버 글래스에 적용됨에 따라 사파이어 기판의 수요가 급증하고 있어 사파이어 글래스 시장은 급성장을 이루고 있다.

이러한 사파이어 웨이퍼의 초기 제조 현황을 보면 시장은 지속적으로 성장하고 있었으나 제조기술의 부족으로 생산 불량률이 50~60%에 이르러 품귀현상에 따른 사파이어 웨이퍼의 단가가 높음에도 불구하고 수익 창출이 어려워, 이후 제조기술의 발전, 기술 표준화에 따라 사파이어 웨이퍼 단가가 하락하면서 사파이어 웨이퍼의 높은 제조원가로 인해 또다시 사파이어 웨이퍼 제조를 통한 수익 창출에 어려움을 겪고 있다.

상기한 문제점을 극복하고자 해당 업계에서는 가공기술 개발에 의한 가공비 절감, 제조원가 절감을 통한 수익 창출 기대하였으나, 사파이어 웨이퍼 제작 가공 중 그로잉, 쏘잉 등의 기술은 대체로 평준화 및 기술 최대화가 이루어져 있지만, 폴리싱 가공은 아직까지 제작 업체에 따라 경험, 시행착오 등을 거쳐 제작이 이루어지고 있으며, 최대 효율의 가공에 관한 연구는 꾸준히 진행 중이다.

현재 대부분의 국내, 외 사파이어 제조업체에서는 원가절감을 위해 SUS 소재의 연마 헤드 서포터를 제작하고 있으나, 제작 기술 부족으로 품질이 현저히 떨어져, 대부분의 업체가 세라믹 소재의 연마 헤드 서포터를 수입하여 사용하지만, 이 또한 제품의 단가가 매우 높고, 납품 지연 등의 문제로 인해 현재 제조 단가 절감을 통한 수익창출을 목표로 하고 있는 사파이어 웨이퍼 제조 시장 트렌드 에는 적합하지 않다.

우선 종래의 기술들을 살펴보면,

등록번호 10-1329028호(특) 회전축 결합부재, 상기 회전축 결합부재의 하부 둘레부에 결합되어 있는 리테이너 가이드, 상기 리테이너 가이드의 내경 및 하부 일부에 결합되어 있는 리테이너, 상기 리테이너의 하부 둘레부에 결합되어 있는 리테이너링, 상기 리테이너의 내경에 결합되어 있는 서포터, 상기 서포터의 하부에 배치되어 있는 압력판, 상기 압력판의 하부에 배치되어 있는 팽창부재 고정판, 상기 팽창부재 고정판의 하부에 배치되어 있는 팽창부재, 상기 팽창부재를 상기 팽창부재 고정판에 고정하는 팽창부재 고정링, 그리고, 상기 리테이너링의 내경 및 상기 팽창부재의 하부 둘레부에 결합되어 있는 압력 균일화링을 포함하며, 상기 리테이너의 상부 적어도 일부에 결합되어 있는 제1 탄성부재 고정링, 그리고, 일측은 상기 서포터 및 상기 회전축 결합 부재 사이에 결합 고정되어 있으며, 타측은 상기 리테이너 가이드 및 상기 회전축 결합부재 사이에 결합 고정되어 있으며, 중앙부는 상기 리테이너 및 상기 제1 탄성부재 고정링 사이에 결합 고정되어 있는 제1 탄성부재를 더 포함하며, 상기 회전축 결합부재와 상기 제1 탄성부재에 의해 폐쇄된 내부 공간부에 제1 챔버가 형성되며, 상기 압력판의 상부 둘레부에 결합되어 있는 제2 탄성부재 제1 고정링, 상기 압력판의 측면 둘레부에 결합되어 있는 제2 탄성부재 제2 고정링, 그리고, 일측은 상기 압력판과 상기 제2 탄성부재 제1 고정링 사이에 결합 고정되어 있으며, 타측은 상기 서포터와 상기 제2 탄성부재 제2 고정링 사이에 결합 고정되어 있는 제2 탄성부재를 더 포함하며, 상기 회전축 결합부재, 상기 서포터, 상기 압력판 및 상기 제2 탄성부재에 의해 폐쇄된 내부 공간에 제2 챔버가 형성되며, 상기 팽창부재 고정링의 상부에 결합되어 있는 제3 탄성부재 고정링, 그리고, 일측은 상기 팽창부재 고정링과 상기 제3 탄성부재 고정링 사이에 결합 고정되어 있으며, 타측은 상기 리테이너와 상기 리테이너링 사이에 결합 고정되어 있는 제3 탄성부재를 더 포함하며, 상기 압력판, 상기 팽창 부재 및 상기 제3 탄성부재에 의해 폐쇄된 내부 공간부에 제3 챔버가 형성되며, 공압 인가에 의해 팽창되는 상기 팽창부재와 상기 리테이너링의 결합 관계에 의해서 발생하는 웨이퍼 에지부에 주어지는 불균일한 압력 인가는 상기 압력 균일화링으로만 주어지게 되어 상기 압력 균일화링의 내측에 위치하는 웨이퍼는 상기 팽창부재로부터 균일한 압력을 받으며, 폴리싱 공정 완료 후 상기 제2 챔버는 가압 상태가 되며 상기 제3 챔버는 진공 상태가 되는 경우에 상기 제2 챔버 내에 가해진 공기 압력에 의해 상기 압력판이 하방으로 이동하여 상기 제3 챔버의 진공 형성이 용이해지도록 상기 제3 챔버의 부피가 줄어들어 수축되는 상기 팽창부재가 상기 웨이퍼를 용이하게 진공 흡착하는 화학적 기계적 연마 장치의 연마 헤드에 관한 기술이다.

등록번호 10-0899336호(특) 내부에 적어도 하나의 공기 유로가 형성되어 있는 서포터, 상기 서포터의 측면 둘레부와 결합하는 리테이너, 상기 리테이너의 상부 가장 자리와 결합하는 리테이너 가이드, 상기 서포터의 상부 가장 자리, 상기 리테이너 상부 및 상기 리테이너 가이드의 상부와 각각 결합하는 탄성 부재, 상기 탄성 부재의 상부에 배치되며 상기 탄성 부재를 상기 리테이너에 고정하는 탄성 부재 고정링, 상기 서포터의 상부 및 상기 탄성 부재의 상부와 결합하는 회전축 결합 부재, 그리고 상기 서포터의 하부 및 상기 리테이너의 하부와 결합하여 웨이퍼를 부착 또는 지지하거나 상기 웨이퍼에 압력을 전달하며, 상기 서포터 및 상기 리테이너와 별도로 분리되어 교체 또는 수리되는 템플릿 어셈블리를 포함하며, 상기 서포터는 상기 템플릿 어셈블리에 의해 상기 웨이퍼와의 접촉이 차단되며, 상기 템블릿 어셈블리는, 상기 리테이너와 결합하는 TA 고정링, 상기 TA 고정링의 하부와 적어도 일부가 결합하며, 상기 서포터의 하부면에 배치되는 챔버 형성막, 상기 챔버 형성막의 하부와 결합하는 백킹 부재, 그리고 상기 챔버 형성막의 상부 가장자리를 상기 TA 고정링의 하부의 적어도 일부에 결합시키는 리테이너링을 포함하는 화학적 기계적 연마 장치의 연마 헤드에 관한 기술이다.

공개번호 10-2003-0059638호(특) 상부면 상에 연마 패드가 장착되어 있는 턴 테이블과, 웨이퍼를 유지하고 상기 웨이퍼를 턴 테이블 위로 가압하는 폴리싱 헤드를 갖는 웨이퍼를 연마하기 위한 장치에 있어서: 상기 폴리싱 헤드는, 캐리어와, 상기 캐리어의 하단 가장자리에 설치된 리터이너 링과, 상기 캐리어의 내부에 설치되는 서포터와, 상기 서포터의 표면으로부터 이격 가능하도록 피복하는 멤브레인을 포함하되; 상기 서포터는 저면으로부터 돌출된 그리고 웨이퍼를 직접적으로 진공 흡착하기 위한 진공 홀이 형성된 포스트들을 구비하고, 상기 서포터의 포스트들에는 웨이퍼의 진공 흡착시 매질로 사용하기 위한 백 필름들이 상기 포스트를 감싸도록 각각 부착되는 화학적 기계적 연마장치에 관한 기술이다.

상기한 종래 기술에서 언급되는 서포터의 경우 단순히 웨이퍼에 압력을 전달하는 것만을 기재하고 있어, 상기한 종래기술들과 유사한 구조 및 역할을 수행하게 되어 있고, 헤드 또는 리테이너와 결합 시 기타 구성요소들에 의해 고정됨으로써 별도의 다른 구성들이 필요 할 수밖에 없는 등 경제적 효율성이 떨어질 수밖에 없다.

즉, 종래의 상기 서포터는 연마 작업 시 웨이퍼측으로 직접적인 슬러리의 유입으로 인해 웨이퍼에 외곽부에 칩핑 및 스크래치를 유발하고 표면이 평탄하게 가공되지 않아 품질 및 생산 수율에 영향을 줄 수밖에 없는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로, 서포터의 연마 헤드에 결착 시, 슬러리 공급 가이드를 구성하여 웨이퍼 표면의 칩핑 및 스크래치 현상을 방지 및 슬러리를 균일하게 도포가 가능토록 하여 웨이퍼의 변형을 억제토록 하고, 상기 서포터를 이종소재로 결합 구성하되, SUS재질의 베이스링과 세라믹 재질의 드레싱 블록을 상호 부착 또는 접합하되, 상호 대응하는 부분에 홈을 형성한 후, 그 홈에 별도의 고정용 핀을 끼움 구성하여, 안정적인 접합 및 드레싱 블록 간의 위치 정밀도 확보가 가능하고, 가공 효율성을 극대화와 비용 절감 및 국산화를 이루고자 하기 위한 연마 헤드용 서포터 및 그 서포터 제조방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.

이에 본 발명은, 연마 헤드용 서포터에 있어서, 연마 헤드용 서포터에 있어서, SUS 재질로 원형의 형상으로 상측 가장자리에 일정간격 이격되는 베이스링홈(11)들이 형성되는 베이스링(10)이 구성되고, 세라믹 재질로 상기 베이스링(10)의 상측면을 따라 구성되되 하부에 상기 베이스링홈(11)과 대응하는 블록홈(23)이 형성되는 다수의 드레싱 블록(25)이 구성되고, 상기 드레싱 블록(25)과 드레싱 블록(25)이 대응하는 측면에 균일한 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 세라믹 블록(20)이 구성되며, 양측이 상기 베이스링홈(11)과 블록홈(23)에 끼워져 베이스링(10)과 세라믹 블록(20)을 고정 및 평탄도 유지를 위한 고정핀(30)이 구성되고, 상기 베이스링(10)의 상부와 세라믹 블록(20)의 하부 사이에 상기 고정핀(30)에 의해 형성된 공간(27)에 도포되는 접합제(40)로 구성되어 일체화 되며, 상기 세라믹 블록(20)은, 분할된 형태로 형성되며 하부에 상기 베이스링홈(11)과 대응되는 위치에 각각의 블록홈(23)이 형성되는 각각의 블록몸체(21)와, 각각의 상기 블록몸체(21)의 상부에 연장되며, 상호 마주하는 측면에 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 다수의 드레싱 블록(25)으로 구성되고, 상기 베이스링(10)의 내측에 상기 헤드와 결합 시 서포터의 균일한 회전 및 슬러리의 균일한 유동이 가능하도록 4방향에 각각 구성되되, 상부가 다단으로 형성되어 2개의 면을 형성하여 하나의 면은 상기 베이스링(10)의 하부와 맞닿으며 결속가이드홈(13)과 대응하는 부분에 수직관통되는 결속홀(51)이 형성되고, 다른 하나의 면은 헤드결속홀(53)이 형성되어 상기 베이스링(10)의 내부에 위치되어 연마장치의 헤드(10)와 맞닿는 결속가이드(50)가 구성되며, 상기 연마 헤드(1)에는 상기 헤드결속홀(53)과 대응하는 결속홈이 형성되어, 상기 결속홀(51)과 결속가이드홈(13) 및 상기 헤드결속홀(53)과 결속홈이 각각의 결속부재(60)를 통해 결속되도록 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

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연마 헤드용 서포터 제조방법에 있어서, 상측 가장자리에 일정간격 이격되는 다수의 베이스링홈(11)을 형성하여 베이스링(10)을 구성하고,

소재로 파우더를 제조한 후, 금형으로 드레싱 블록(25)을 가공한 다음, 상기 드레싱 블록(25)에 블록홈(23)을 형성한 후, 500~1650°C로 소결하되, 500°C에서 바인더를 제거하고, 1100°C에서 60% 수축시키며, 1650°C에서 40% 수축되도록 하여 다수의 블록(25)으로 구성된 세라믹 블록(20)을 형성하며, SUS 또는 금속재질의 고정핀(30)의 일측을 상기 각각의 베이스링홈(11)에 끼워 고정한 다음, 상기 각각의 드레싱 블록(25)의 블록홈(23)을 상기 베이스링홈(11)에 끼워지지 않은 고정핀(30)의 타측에 끼워 각각의 드레싱 블록(25)과 드레싱 블록(25) 사이에 공간(27)을 형성시키며 상기 세라믹 블록(20)을 고정하고, 상기 베이스링(10)과 세라믹 블록(20) 사이에 형성된 공간(27)에 접합제(40)를 도포하여 일체화시키며, 상기 세라믹 블록(20)을 제조 시, 하부에 베이스링(11)과 대응되는 위치에 각각의 블록홈(23)이 형성되는 블록몸체(21)를 형성하고, 상기 블록몸체(21)의 상부에 연장되며, 상호 마주하는 측면에 균일한 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 다수의 드레싱 블록(25)을 형성하고, 상기 베이스링(10)의 내측에 상기 헤드와 결합 시 서포터의 균일한 회전 및 슬러리의 균일한 유동이 가능하도록 4방향에 각각 구성되되, 상부가 다단으로 형성되어 2개의 면을 형성하여 하나의 면은 상기 베이스링(10)의 하부와 맞닿으며 결속가이드홈(13)과 대응하는 부분에 수직관통되는 결속홀(51)을 형성하고, 다른 하나의 면은 헤드결속홀(53)이 형성되어 상기 베이스링(10)의 내부에 위치되어 연마장치의 헤드(10)와 맞닿는 결속가이드(50)를 구성하며, 상기 연마 헤드(1)에는 상기 헤드결속홀(53)과 대응하는 결속홈을 형성하여, 상기 결속홀(51)과 결속가이드홈(13) 및 상기 헤드결속홀(53)과 결속홈이 각각의 결속부재(60)를 통해 결속되도록 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 연마 헤드용 서포터 및 그 서포터 제조방법에 의하면, 서포터의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에 서포터를 연마 장치의 헤드에 결착 시, 균일한 결착을 통해 서포터의 원활한 회전이 가능함과 아울러, 유입되는 슬러리의 균일한 유동을 유지할 수 있고, 다수의 드레싱 블록 사이의 틈에 의해 웨이퍼 측으로 슬러리의 균일한 유입이 가능함은 물론, SUS와 세라믹 소재를 복합적으로 결합시킨 서포터를 통해 제작 원가절감 및 최종 작업 후 제품 품질을 향상시킬 수 있는 등 폴리싱 가공 간 정반 상에서의 슬러리 분포를 균일하게 하고, 웨이퍼 측면에 슬러리로 인한 간섭을 억제할 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 종래의 연마헤드용 서포터의 문제점을 나타내고 있는 도면
도 2는 본 발명의 연마헤드에 결착된 서포터를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 정단면도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 분해도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 평면도
도 6은 본 발명의 베이스링의 바람직한 실시 예를 나타내는 평면도
도 7은 본 발명의 세라믹블록의 바람직한 실시 예를 나타내는 평면도
도 8은 본 발명의 서포터를 연마장치의 헤드에 장착되는 것을 나타내는 도면
도 9는 본 발명의 세라믹블록의 다른 실시 예를 나타내는 도면
도 10은 본 발명과 종래기술의 슬러리 유입을 비교하는 도면

통상적으로 슬러리 균형 도포 가이드 역할의 연마 헤드 서포터의 경우 일부 사파이어 웨이퍼 제조업체에서 사용하고 있으나, 종래의 연마 헤드 서포터는 SUS 소재 또는 세라믹소재의 단일 소재로써, SUS 소재의 경우 가공 중 불순물의 유입이 있을 수 있고 제품의 평탄도 6㎛ 이하급의 수준으로 가공효율의 극대화를 가져오기에 어려움이 따르고 있었으며, 세라믹 소재의 경우 SUS 소재 대비 단점을 보완하고 있으나, 제품 단가가 고가임으로 소모품으로 사용하기에는 부담이 되어 사파이어 웨이퍼 제조업체는 수율 확보에 어려움을 겪고 있다.

즉, 종래에는 도 1에서 도시된 바와 같이 연마장치에 헤드에 연결 구성된 서포터의 경우 DMP 가공 간 포지셔너의 진동이 심하게 발생하여 헤드와의 간섭으로 인한 원활한 작업이 이루어질 수가 없었고, 헤드의 회전속도 균일화 및 슬러리의 유동이 불균형이 이루어져 제품의 품질 저하 또는 불량률이 상승할 수밖에 없었다.

이에, 본 발명은 서포터를 연마 헤드에 장착 시 DMP 진동 최소화 및 헤드와 간섭 최소화가 가능하고, 포지셔너의 회전 속도 균일화로 슬러리유동 최적화가 가능하며, SUS와 세라믹 소재를 결합하되, 고정용 핀을 적용하여 안정성 확보와 결합 시 상호 간의 위치 정밀도 확보와 슬러리 유입 균일화, 가공 효율성을 높일 수 있고, 가공 소모품 및 비용 절감 및 국산화를 위한 연마 헤드용 서포터 및 그 서포터의 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도 1 내지 도 10을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명을 설명하기에 앞서 그 구성을 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명하면, 연마 헤드용 서포터에 있어서, SUS 재질로 원형의 형상으로 상측 가장자리에 일정간격 이격되는 베이스링홈(11)들이 형성되는 베이스링(10)이 구성되고, 세라믹 재질로 상기 베이스링(10)의 상측면을 따라 구성되되 하부에 상기 베이스링홈(11)과 대응하는 블록홈(21)이 형성되는 다수의 드레싱 블록(25)이 구성되고, 상기 드레싱 블록(25)과 드레싱 블록(25)이 대응하는 측면에 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 세라믹 블록(20)이 구성되며, 양측이 상기 베이스링홈(11)과 블록홈(23)에 끼워져 베이스링(10)과 세라믹 블록(20)을 고정하기 위한 고정핀(30)이 구성되고, 상기 베이스링(10)의 상부와 세라믹 블록(20)의 하부 사이에 상기 고정핀(30)에 의해 형성된 공간(27)에 도포되는 접합제(40)로 구성되어 일체화되도록 구성된다.

즉, 본 발명은 종래의 SUS재질 또는 세라믹재질로 단일재질로 구성되어, 품질저하 또는 고가의 제품으로 소모성으로 적합하지 않았던 연마헤드용 서포터를 이종소재로 SUS와 세라믹 재질을 복합적으로 결합하여서 수입산에 의조해 오던 서포터 시장을 공략함과 아울러, 국산화를 통해 제작원가 절감 및 품질향상에 이바지 할 수 있도록 하기 위한 기술이다.

본 발명의 도면을 설명하기에 앞서, 도 2 내지 도 7에는 베이스링(10)이 하부에 위치되고, 상기 베이스링(10)의 상부에 세라믹 블록(20)이 구성되는 것으로 설명되고 도시하였지만, 최종적으로 본 발명의 서포터가 연마장치의 헤드에 장착될 시, 상기 베이스링(10)이 상부에 위치되고 세라믹 블록(20)이 하부에 배치되며, 본 발명에서는 도 2 내지 도 7을 기준으로 하여 설명하기로 한다.

상기 베이스링(10)은 도 2 또는 도 5에 도시된 바와 같이 원형의 링 형상으로써, SUS재질로 구성되되, 상측 가장자리에 일정간격 이격되는 베이스링홈(11)들이 형성된다.

상기 베이스링홈(11)은 도 4 또는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 베이스링(10)이 원형의 링 형상으로 형성됨에 따라 그 상측 가장자리 둘레를 따라 일정간격을 이루며 형성되며 상기 베이스링홈(11)을 형성 시 기타 도구 또는 장치를 이용하여 형성하게 된다.

한편, 상기 세라믹블록(20)은 도 3, 4, 5, 7에 도시된 바와 같이 세라믹 재질로 상기 베이스링(10)의 상측면을 따라 구성되되 하부에 상기 베이스링홈(11)과 대응하는 블록홈(23)이 형성되는 다수의 드레싱 블록(25)이 구성되고, 상기 드레싱 블록(25)과 드레싱 블록(25)이 대응하는 측면에 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하도록 구성된다.

즉, 상기 세라믹 블록(20)은 다수의 드레싱블록(25)들로 이루어져 상기 드레싱블록(25)들이 상기 베이스링(10)의 상측면에 각각 위치되되 이때, 상기 드레싱블록(25)에 형성된 블록홈(23)과 상기 베이스링(10)에 형성된 대응되게 하여 각각 배치 구성된다.

이때, 상기 각각의 드레싱 블록(25) 사이에는 공간(27)이 형성되는데 이러한 공간(27)으로는 본 발명의 서포터를 연마장치의 헤드에 결착 시, 상기 공간(27)으로 균일한 슬러리 유입이 가능함에 따라 최종적으로 웨이퍼를 연마 공정 시 품질을 향상시킬 수가 있는 효과가 있다.

한편, 이러한 세라믹 블록(20)은 도 9에 도시된 바와 같이 다른 형태로 형성할 수가 있는데, 상기 세라믹 블록(20)은, 하부에 상기 베이스링홈(11)과 대응되는 위치에 각각의 블록홈(23)이 형성되는 블록몸체(21)와, 상기 블록몸체(21)의 상부에 연장되며, 상호 마주하는 측면에 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 다수의 드레싱 블록(25)으로 구성되도록 할 수가 있다.

상기한 바와 같이 구성할 시, 일체형으로 원형의 링형상으로 형성되며, 각각의 드레싱 블록(25)들이 블록몸체(21)에서 연장되도록 형성되며, 상기 블록홈(23)은 상기 블록몸체(21)의 하부에 형성되되 상기 베이스링(10)의 베이스링홈(11)과 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

다시 말해, 본 발명의 세라믹 블록(20)은 하부에 베이스홈(11)과 대응하는 블록홈(23)이 형성된 분할된 형태로 개별적으로 드레싱 블록(25)을 베이스링(10)의 상부에 배치하여 구성할 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 링형상의 블록몸체(21)를 구성한 후, 상기 블록몸체(21)의 상부에서 연장되되 각각의 드레싱 블록(25)과 드레싱 블록(25) 사이에 공간(27)이 마련되도록 형성하고, 상기 블록몸체(21)의 하부에 블록홈(23)을 형성하여 세라믹 블록(20)을 구성할 수도 있는 등 현장상황 및 연마장치의 헤드 등 기타 가공 조건에 따라서 택일적으로 구성할 수가 있으며, 본 발명에서는 다수의 드레싱블록(25)이 베이스링(10)의 상부에 일정간격 이격되게 배치되어 그 사이에 공간(27)이 형성되는 것으로 도시하여고 설명하였다.

여기서, 상기 베이스링(10)과 세라믹 블록(20)을 연결하기 위하여 그 사이에 고정핀(30)이 구성되는데 상기 고정핀(30)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 양측이 상기 베이스링(10)의 베이스링홈(11)과 세라믹 블록(20)의 블록홈(23)에 각각 삽입되어, 세라믹 블록(20)을 베이스링(10)과 추후 접함함에 있어서 평탄도를 유지할 수 있도록 하게 된다.

다시 말해, 상기 고정핀(30)은 베이스링(10)과 세라믹블록(20)간의 안정적이 결합구조를 제공하는 한편, 추후 접합제(40)를 이용하여 체결 시 드레싱 블록(25) 간 위치 정밀도를 확보할 수가 있으며, 균일한 형태로 배치될 수 있게 되어 최종적으로 체결된 세라믹 블록(20)의 사이에 공간(27)으로 슬러리 유입을 균일하게 할 수 있어 가공 효율성을 극대화시킬 수가 있다.

한편, 상기 고정핀(30)을 베이스링홈(11)과 블록홈(23)에 각각 끼움하게 되면 자연스레 상기 베이스링(10)과 세라믹블록(20) 사이에 공간(27)이 형성되는데 그 공간에 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이 접합제(40)를 도포하여 상기 베이스링(10)과 세라믹블록(20)을 접합하여 일체화하게 된다.

이때, 상기 접합제(40)를 도포함에 있어서 상기 베이스링(10)과 세라믹블록(20)의 대응하는 면에 일부분 또는 표면 전체에 도포할 수가 있으며 본 발명에서는 표면 전체에 도포된 것으로 도시하였고 설명하였다.

상기한 바와 같은 구조를 이루는 연마헤드용 서포터는 연마장치의 헤드에 결착 구성하게 되는데, 결합 시, 그 결착력 및 헤드의 회젼력 등에 견고히 고정되지 못할 경우 헤드와 서포터간의 간섭이 발생할 수가 문제점을 갖고 있다.

이에, 도 3 내지 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 베이스링(10)의 내측에 상기 헤드와 결합 시 서포터의 균일한 회전 및 슬러리의 균일한 유동이 가능하도록 4방향에 결속가이드(50)가 구성된다.

상기 결속가이드(50)는 실질적으로 베이스링(10)의 하부에 결착되는 것으로, 상부가 다단으로 형성되어 있고, 상기 상부의 하나의 면은 상기 베이스링(10)의 하부와 맞닿아 결속부재(60)에 의해 결합되고, 다른 하나의 면은 베이스링(10)의 내부에 위치되도록 하여 최종적으로 연마장치의 헤드(1)와 결합되게 된다.

이때, 상기 결속가이드(50)를 상기 베이스링(10)과 헤드(1)에 결합하기 위하여 각각의 면에 수직관통되는 결속홀(51)과 헤드결속홀(53)이 각각 형성되고, 상기 베이스링(10)은 결속홀(51)과 대응하는 부분에 결속가이드홈(13)이 형성되고, 상기 헤드(1)에는 그와 대응하는 결속홈이 형성되어 상기 결속홀(51)과 결속가이드홈(13) 및 헤드결속홀(53)과 헤드(1)의 결속홈이 각각의 결속부재(60)를 통해 결속되게 된다.

이러한 결속가이드(50)의 구성으로 인해 서포터를 연마장치의 헤드(1)에 결합 시 그 정확한 중심 및 고정력을 향상시킴으로써, 가공 간에 진동 최소화 및 헤드와 간섭을 최소화 시켜 원활한 작동이 가능토록 함과 아울러, 헤드(1)의 회전 속도 균일화도 유입되는 슬러리가 웨이퍼(3) 표면 상에서 그 유동을 최적화시킬 수가 있는 효과가 있다.

또한, 상기 결속가이드(50)의 결합 및 분리 구조를 통해 교체가 가능하여 유지보수에 탁월한 효과를 가질 수가 있다.

즉, 상기한 바와 같은 본 발명의 연마헤드용 서포터는 서로 다른 재질의 각각의 소재를 결합한 이종소재의 구성으로, 평탄도를 유지하기 위한 고정핀(30)과 견고한 접합력을 높이기 위한 접합제(40)를 사용하여 최종적으로 완성됨으로써, 종래의 단일재질이 갖고 있는 장점만을 복합적으로 수행할 수 있는 기술로써, 연마장치의 헤드(1)에 장착 시, 웨이퍼(3)를 연마함에 있어서 상기한 효과들을 가질 수가 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 서포터를 제조하는 방법을 보면,

상측 가장자리에 일정간격 이격되는 다수의 베이스링홈(11)을 형성하여 베이스링(10)을 구성하고,

소재로 파우더를 제조한 후, 금형으로 드레싱 블록(25)을 가공한다.

이러한 작업 후에는 상기 드레싱 블록(25)에 블록홈(23)을 형성한 후, 500~1650°C로 소결하되, 500°C에서 바인더를 제거하고, 1100°C에서 60% 수축시키며, 1650°C에서 40% 수축되도록 하여 다수의 블록(25)으로 구성된 세라믹 블록(20)을 형성한다.

그 후에는 SUS 또는 금속재질의 고정핀(30)의 일측을 상기 각각의 베이스링홈(11)에 끼워 고정한 다음, 상기 각각의 드레싱 블록(25)의 블록홈(23)을 상기 베이스링홈(11)에 끼워지지 않은 고정핀(30)의 타측에 끼워 각각의 드레싱 블록(25)과 드레싱 블록(25) 사이에 공간(27)을 형성시키며 상기 세라믹 블록(20)을 고정하게 하여, 상기 세라믹 블록(20)의 평탄도를 유지하면서 접합할 수 있도록 한다.

그 후, 상기 베이스링(10)과 세라믹 블록(20) 사이에 형성된 공간(27)에 접합제(40)를 도포하여 일체화시키게 된다.

이때, 상기 세라믹 블록(20)을 제조 시, 하부에 베이스링홈(11)과 대응되는 위치에 각각의 블록홈(23)이 형성되는 블록몸체(21)를 형성하고, 상기 블록몸체(21)의 상부에 연장되며, 상호 마주하는 측면에 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 다수의 드레싱 블록(25)을 형성할 수도 있다.

또한, 상기 베이스링(10)의 내측에 4방향으로 헤드와 결착을 위한 결속가이드(50)를 체결 구성하게 되면 최종적으로 본 발명의 서포터를 제조할 수가 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 서포터 및 그 제조방법에 의하면, 도 10에 도시된 바와 같이 서포터의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에 서포터를 연마 장치의 헤드에 결착 시, 균일한 결착을 통해 서포터의 원활한 회전이 가능함과 아울러, 유입되는 슬러리의 균일한 유동을 유지할 수 있고, 다수의 드레싱 블록 사이의 틈에 의해 웨이퍼 측으로 슬러리의 균일한 유입이 가능함은 물론, SUS와 세라믹 소재를 복합적으로 결합시킨 서포터를 통해 제작 원가절감 및 최종 작업 후 제품 품질을 향상시킬 수 있는 등 폴리싱 가공 간 정반 상에서의 슬러리 분포를 균일하게 하고, 웨이퍼 측면에 슬러리로 인한 간섭을 억제할 수 있는 유용한 발명이다.

1 : 헤드 3 : 웨이퍼
10 : 베이스링 11 : 베이스링홈 13 : 결속가이드홈
20 : 세라믹블록 21 : 블록몸체 23 : 블록홈
25 : 드레싱 블록 27 : 공간
30 : 고정핀 40 : 접합제 50 : 결속가이드
51 : 결속홀 53 : 헤드결속홀
60 : 결속부재

Claims (6)

1. 연마 헤드용 서포터에 있어서,
   SUS 재질로 원형의 형상으로 상측 가장자리에 일정간격 이격되는 베이스링홈(11)들이 형성되는 베이스링(10)이 구성되고,
   세라믹 재질로 상기 베이스링(10)의 상측면을 따라 구성되되 하부에 상기 베이스링홈(11)과 대응하는 블록홈(23)이 형성되는 다수의 드레싱 블록(25)이 구성되고, 상기 드레싱 블록(25)과 드레싱 블록(25)이 대응하는 측면에 균일한 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 세라믹 블록(20)이 구성되며,
   양측이 상기 베이스링홈(11)과 블록홈(23)에 끼워져 베이스링(10)과 세라믹 블록(20)을 고정 및 평탄도 유지를 위한 고정핀(30)이 구성되고,
   상기 베이스링(10)의 상부와 세라믹 블록(20)의 하부 사이에 상기 고정핀(30)에 의해 형성된 공간(27)에 도포되는 접합제(40)로 구성되어 일체화 되며, 상기 세라믹 블록(20)은, 분할된 형태로 형성되며 하부에 상기 베이스링홈(11)과 대응되는 위치에 각각의 블록홈(23)이 형성되는 각각의 블록몸체(21)와, 각각의 상기 블록몸체(21)의 상부에 연장되며, 상호 마주하는 측면에 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 다수의 드레싱 블록(25)으로 구성되고,
   상기 베이스링(10)의 내측에 상기 헤드와 결합 시 서포터의 균일한 회전 및 슬러리의 균일한 유동이 가능하도록 4방향에 각각 구성되되, 상부가 다단으로 형성되어 2개의 면을 형성하여 하나의 면은 상기 베이스링(10)의 하부와 맞닿으며 결속가이드홈(13)과 대응하는 부분에 수직관통되는 결속홀(51)이 형성되고, 다른 하나의 면은 헤드결속홀(53)이 형성되어 상기 베이스링(10)의 내부에 위치되어 연마장치의 헤드(10)와 맞닿는 결속가이드(50)가 구성되며,
   상기 연마 헤드(1)에는 상기 헤드결속홀(53)과 대응하는 결속홈이 형성되어,
   상기 결속홀(51)과 결속가이드홈(13) 및 상기 헤드결속홀(53)과 결속홈이 각각의 결속부재(60)를 통해 결속되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연마 헤드용 서포터.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 상측 가장자리에 일정간격 이격되는 다수의 베이스링홈(11)을 형성하여 베이스링(10)을 구성하고,
   

   

   소재로 파우더를 제조한 후, 금형으로 드레싱 블록(25)을 가공한 다음, 상기 드레싱 블록(25)에 블록홈(23)을 형성한 후, 500~1650°C로 소결하되, 500°C에서 바인더를 제거하고, 1100°C에서 60% 수축시키며, 1650°C에서 40% 수축되도록 하여 다수의 블록(25)으로 구성된 세라믹 블록(20)을 형성하며,
   SUS 또는 금속재질의 고정핀(30)의 일측을 상기 각각의 베이스링홈(11)에 끼워 고정한 다음, 상기 각각의 드레싱 블록(25)의 블록홈(23)을 상기 베이스링홈(11)에 끼워지지 않은 고정핀(30)의 타측에 끼워 각각의 드레싱 블록(25)과 드레싱 블록(25) 사이에 공간(27)을 형성시키며 상기 세라믹 블록(20)을 고정하고,
   상기 베이스링(10)과 세라믹 블록(20) 사이에 형성된 공간(27)에 접합제(40)를 도포하여 일체화시키며,
   상기 세라믹 블록(20)을 제조 시, 하부에 베이스링(11)과 대응되는 위치에 각각의 블록홈(23)이 형성되는 블록몸체(21)를 형성하고, 상기 블록몸체(21)의 상부에 연장되며, 상호 마주하는 측면에 균일한 슬러리 유입을 위한 공간(27)을 마련하는 다수의 드레싱 블록(25)을 형성하고,
   상기 베이스링(10)의 내측에 상기 헤드와 결합 시 서포터의 균일한 회전 및 슬러리의 균일한 유동이 가능하도록 4방향에 각각 구성되되, 상부가 다단으로 형성되어 2개의 면을 형성하여 하나의 면은 상기 베이스링(10)의 하부와 맞닿으며 결속가이드홈(13)과 대응하는 부분에 수직관통되는 결속홀(51)을 형성하고, 다른 하나의 면은 헤드결속홀(53)이 형성되어 상기 베이스링(10)의 내부에 위치되어 연마장치의 헤드(10)와 맞닿는 결속가이드(50)를 구성하며,
   상기 연마 헤드(1)에는 상기 헤드결속홀(53)과 대응하는 결속홈을 형성하여,
   상기 결속홀(51)과 결속가이드홈(13) 및 상기 헤드결속홀(53)과 결속홈이 각각의 결속부재(60)를 통해 결속되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연마 헤드용 서포터 제조방법.
   
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