KR200453313Y1

KR200453313Y1 - 화학기계적 연마장치용 리테이너 링

Info

Publication number: KR200453313Y1
Application number: KR2020080011978U
Authority: KR
Inventors: 전용준
Original assignee: 그린스펙(주)
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2011-04-20
Also published as: KR20100002874U

Abstract

본 고안은 화학기계적 연마장치용 리테이너 링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리테이너 링을 구성하는 연결링과 연마링에 다른 극성을 갖는 자석을 설치하여 인력(引力)작용에 의해 결합함으로써, 마모된 연마링은 신속하고 용이하게 교체 가능하고, 연결링은 반영구적으로 재사용하여 비용을 절감할 수 있는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링에 관한 것이다.

본 고안에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링은, 화학기계적 연마장치의 연마헤드에 장착되기 위해 연결링에 연마링이 결합된 리테이너 링에 있어서, 상기 연결링은, 금속으로 제조되며 일면에 등간격으로 형성된 복수의 나사홈과, 타면에 등간격으로 형성된 복수의 결합홈과, 상기 복수의 결합홈의 내측에 각각 설치된 제1자석을 포함하고, 상기 연마링은, 상기 연결링의 복수의 결합홈에 대응되는 일면에 등간격으로 각각 돌출 형성된 복수의 결합돌기와, 상기 복수의 결합돌기에 설치되며 상기 제1자석과 다른 극성을 갖는 제2자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

연결링, 연마링, 나사홈, 결합홈, 결합돌기, 자석

Description

화학기계적 연마장치용 리테이너 링{retainer ring for chemical mechanical polishing}

최근 들어 반도체 웨이퍼의 고밀도 및 고기능화 그리고 배선구조의 다층화에 따라 반도체 웨이퍼의 표면 단차가 점차 증가되고 있다. 이와 같이 표면 단차가 발생된 반도체 웨이퍼 표면을 평탄화하기 위해 화학적 연마와 기계적 연마를 동시에 수행하는 화학적 기계적 연마(CMP : CHEMICLA MECHANICLA POLISHING)장치가 사용되고 있다.

도 5는 종래 리테이너 링이 설치된 화학기계적 연마장치(이하 'CMP장치'라 한다)의 단면도이다. 상기 CMP장치는, 캐리어(20)가 하단에 설치된 연마헤드(10)와, 외부로부터 공급되는 진공압에 의해 반도체 웨이퍼(40)를 흡착하기 위해 캐리 어(20)의 내측에 설치된 멤브레인(30)과, 캐리어(20)에 하단에 설치되며 반도체 웨이퍼(40)가 연마 도중 외측으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 설치된 리테이너 링(70)을 포함한다. 또한, 반도체 웨이퍼(40)의 하부에는 연마패드(50)가 설치되어 있고, 연마패드(50) 위에 연마제 인 슬러리(60)가 공급된다.

상기와 같은 CMP장치에 설치된 종래 리테이너 링(70)은, CMP장치의 연마헤드(10)의 캐리어(20) 하단에 설치되는 연결링(71)과, 연결링(71)의 하단에 접착제(73)를 이용하여 분리되지 않도록 부착된 연마링(72)으로 구성된다. 따라서, 연마패드(50)의 회전운동과 동시에 리테이너 링(70)이 설치된 연마헤드(10) 전체의 회전운동에 의하여 반도체 웨이퍼(40)가 화학적 및 기계적으로 연마된다.

상기와 같은 구조를 갖는 종래 리테이너 링은, 접착제를 이용하여 연결링의 하단에 연마링의 상단이 부착된 상태로 연마헤드에 설치되어 회전운동을 한다. 따라서, 계속적으로 반도체 웨이퍼를 연마할 경우 연마링을 부착하기 위해 사용된 접착제가 슬러리를 부식시켜 이물질인 파티클이 발생된다. 이와 같이 발생된 파티클은 연마시 반도체 웨이퍼의 표면에 스크래치를 발생시켜 반도체 웨이퍼가 손상되는 문제점이 있다.

또한, 마모된 연마링을 교체하기 위해서는 리테이너 링 전체를 분해해야 하기 때문에 CMP장치의 가동을 중지시켜야 한다. 그리고, 분해된 연결링으로부터 마모된 연마링을 제거하고 새것으로 교체한 후 재차 CMP장치에 리테이너 링을 설치해 야 한다. 따라서, 분해 및 조립에 따른 교체 작업이 지연되고 연마링을 제거하는 작업이 번거롭기 때문에 지연되는 시간 동안 CMP장치의 가동을 중지됨으로써 생산성이 감소되는 다른 문제점이 있다.

또한, 연결링으로부터 연마링이 깨끗하게 분해될 경우 연결링은 곧바로 재사용할 수 있지만, 연마링이 제거되지 않을 경우 연결링을 교체해야함으로 이에 따른 추가 비용이 상승되는 다른 문제점이 있다.

또한, 종래 리터이너 링은 구조상 연마제 인 슬러리의 흐름이 원활하지 못하고, 리테이너 링은 중심에서 반경 방향으로 멀어질수록 휨 현상이 심하게 발생한다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 연마속도나 반도체 웨이퍼의 가장자리 부근에서 연마패드와 반도체 웨이퍼 사이의 공간적 접촉압력이 균일하게 유지되지 못하기 때문에 반도체 웨이퍼의 불량률이 증가하여 생산성이 떨어지는 다른 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 리테이너 링의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 고안의 목적은 자석의 서로 끌어당기는 인력(引力)을 이용하여 연결링과 연마링을 결합함으로써, 마모된 연마링 만을 현장에서 신속하고 용이하게 교체 작업이 가능하여 작업효율이 향상되고, 연결링은 반영구적으로 재사용이 가능하여 이에 따른 비용을 절감할 수 있는 화학적기계 연마장치용 리테이너 링을 제공하는 것이다. 또한, 본 고안의 목적은 연마제 인 슬러리의 흐름을 원활하게 하고 부식되는 것을 방지하며, 리테이너 링의 휨 현상을 개선하여 CMP장치의 신뢰성을 향상시킴으로써, 설비 가동률을 개선하여 반도체 웨이퍼의 불량을 감소시켜 생산성이 향상된 화학기계적 연마장치용 리테이너 링을 제공하는 것이다.

본 고안에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링은, 화학기계적 연마장치의 연마헤드에 장착되기 위해 연결링에 연마링이 결합된 리테이너 링에 있어서, 상기 연결링은, 금속으로 제조되며 일면에 등간격으로 형성된 복수의 나사홈과, 타면에 등간격으로 형성된 복수의 결합홈과, 상기 복수의 결합홈의 내측에 각각 설치된 제1자석을 포함하고, 상기 연마링은, 상기 연결링의 복수의 결합홈에 대응되는 일면에 등간격으로 각각 돌출 형성된 복수의 결합돌기와, 상기 복수의 결합돌기에 설치되며 상기 제1자석과 다른 극성을 갖는 제2자석을 포함한다. 따라서, 다른 극성의 자석이 서로 끌어당기는 인력(引力)작용에 의해 결합함으로써, 연마시 회전할 경우 분리되지 않으나 연마링이 마모된 경우 손쉽게 분해 조립이 가능하다.

또한 본 고안은, 상기 연마링은, 각각의 결합돌기 외주면에 하나 이상 형성된 오링홈과, 상기 오링홈에 설치된 오링을 더 포함한다. 이는, 연마제 인 슬러리가 연결링과 연마링 사이에 침투되어 자석을 손상시키는 것을 방지하기 위함이다.

또한 본 고안은, 상기 연마링은, 각각의 결합돌기 내측에 제2자석이 배치된 상태에서 합성수지에 의해 일체로 사출 성형된다. 따라서, 제조가 용이하고 대량 생산이 가능한 효과가 있다.

또한 본 고안은, 화학기계적 연마장치의 연마헤드에 장착되기 위해 연결링에 연마링이 결합된 리테이너 링에 있어서, 상기 연결링은, 금속으로 제조되며 일면에 등간격으로 형성된 복수의 나사홈과, 타면에 등간격으로 형성된 복수의 결합홈과, 상기 복수의 결합홈 사이의 타면에 설치된 제1자석을 포함하고, 상기 연마링은, 상 기 연결링의 복수의 결합홈에 대응되는 일면에 등간격으로 각각 돌출 형성된 복수의 결합돌기와, 상기 복수의 결합돌기에 사이의 일면에 설치되고 상기 제1자석과 다른 극성을 갖는 제2자석을 포함한다.

또한 본 고안은, 상기 연마링은, 각각의 결합돌기 사이의 일면 내측에 제2자석이 배치된 상태에서 합성수지에 의해 일체로 사출 성형된다.

본 고안에 의하면, 리테이너 링을 구성하는 연결링과 연마링이 자석에 의해 결합되기 때문에 마모된 연마링 만을 신속하고 용이하게 교체 가능하다. 따라서, 리테이너 링 교체에 따른 CMP장치의 정지 시간을 단축시키고, 가동률을 증가시켜 전체적인 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 자석의 인력(引力)을 이용하여 결합된 리테이너 링은 장시간 사용하여도 슬러리를 부식시켜 파티클이 발생되지 않으므로 연마 도중 반도체 웨이퍼가 손상되는 것을 방지한다. 따라서, 불량률이 감소되고 고품질의 반도체 웨이퍼의 생산이 가능하다.

또한, 금속으로 제조된 연결링에 복수의 자석이 설치되어 리테이너 링의 휨 현상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 결합구조를 갖는 리테이너 링의 전체적인 제조가 용이하며, 특히 연결링은 파손되지 않는 한 교체할 필요없이 반영구적으로 사용 가능하기 때문에 이에 따른 유지 관리비용을 절감할 수 있다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 일 실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 리테이너 링의 연결링의 배면사시도이다.

본 고안에 따른 리테이너 링(100)은, 연결링(110)과 연마링(120)을 포함한다.

상기 연결링(110)은, CMP장치의 연마헤드의 캐리어 하단에 설치되는 것으로 금속으로 제조한다. 그리고, 볼트 등의 체결부재에 의해 연마헤드에 고정되거나 파손된 경우 손쉽게 분해할 수 있도록 일면에 등간격으로 복수의 나사홈(111)이 형성되고, 타면에는 등간격으로 복수의 결합홈(112)이 형성되어 있다. 또한, 각각의 결합홈(112)에는 소정 깊이를 갖는 삽입홈(113)이 형성되고, 삽입홈(113)에는 N극 이나 S극 중 어느 하나의 극성을 갖는 제1자석(114)이 설치되어 있다.

상기에서와 같이 설치된 복수의 제1자석(114)은, 삽입홈(113)에 억지끼워맞춤으로 설치되는 것이 바람직하나 경우에 따라 소량의 접착제에 의해 부착될 수도 있다. 또한, 제1자석(114)의 연마링(120)과 신속하고 용이한 결합을 위한 목적을 갖지만, 다른 목적으로는 금속으로 제조된 연결링(110)에 등간격으로 설치되어 지지함으로써 휨 현상을 방지하여 내구성이 향상되는 효과가 있다.있다.

본 고안에서는 복수의 결합홈(112)의 각각의 내측에는 한 쌍의 제1자석(114)이 설치되도록 한 쌍의 삽입홈(113)이 형성되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니 고 하나 또는 한 쌍 이상의 제1자석(114)이 설치되도록 삽입홈(113)이 형성될 수 있음은 물론이다.

연마링(120)은, 연마패드와 슬러리의 접촉에 의해 마모되는 것으로 연결링(110)의 하단에 일단이 교체 가능하도록 결합되어 있다. 즉, 일면에 연결링(110)의 결합홈(112)에 대응되도록 등간격으로 돌출된 복수의 결합돌기(121)가 형성되고, 이와 같이 돌출된 각각의 결합돌기(121)에는 제1자석(114)와 다른 극성을 갖는 제2자석(122)이 설치되어 있다.

따라서, 연결링(110)의 복수의 결합홈(112)의 내측에 설치된 제1자석(114)과 연마링(120)의 복수의 결합돌기(121)에 설치된 제2자석(122)은 각각 다른 극성을 가지고있기 때문에 서로 끌어당기는 힘인 인력(引力)이 작용하여 신속하게 분해 및 결합이 가능하다. 또한, 제1 및 제2자석(114,122)에 의해 결합된 상태에서 각각의 결합홈(112)과 결합돌기(121)가 암수 결합되어 있기 때문에, 연마장치가 회전하더라도 연결링(110)으로부터 연마링(120)이 분리되지 않는다.

또한 연마링(120)은, 대량 생산에 따른 제조원가를 절감할 수 있도록 각각의 결합돌기(121)의 내측에 제2자석(122)이 배치된 상태에서 일체로 사출 성형하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서 연마링(120)은, 각각의 결합돌기(121)의 일면에 홈을 형성한 후 제2자석(122)을 억지끼워맞춤으로 삽입하거나 소량의 접착제로 부착할 수도 있다.

상기와 같은 연결링(110)은 마모되는 재질로써, 폴리페닐설파이드(PPS), 폴리벤지미다졸(PBI), 폴리에테르에트레케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리부 틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸린테레프탈레이트(PET), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 아세탈 등의 합성수지로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 연마링(120)은 도 4에 도시된 것과 같이 연결링(110)과 기밀성을 향상시키고 제1 및 제2자석(114,122) 사이에 슬러리가 침투하는 것을 방지하기 위해 각각의 결합돌기(121)의 외주면에 오링(124)이 설치될 수 있도록 적어도 하나 이상의 오링홈(123)이 더 형성되어 있다.

본 고안의 리테이너 링(100)은 연결링(110)의 결합홈(112)과 연마링(120)의 결합돌기(121)에 각각 다른 극성을 갖는 제1 및 제2자석(114,122)이 설치되어 있으나, 반대로 연결링(110)의 복수의 결합홈(112) 사이의 타면과 연마링(120)의 복수의 결합돌기(121) 사이의 일면에 각각 다른 극성을 갖는 제1 및 제2자석이 설치될 수 있음은 물론이다. 이와 같이 설치된 경우 CMP장치가 정지된 상태에서는 제1 및 제2자석에 의해 연마링(120)이 연결링(110)에 분리되지 않고 결합되어 있다. 그리고, CMP장치가 작동하여 연마헤드가 회전하게 되면, 제1 및 제2자석에 의해 결합된 상태에서 암수 결합된 복수의 결합홈(112)과 결합돌기(121)에 의해 연결링(110)으로부터 연마링(120)이 분리되지 않음으로 안정적으로 사용할 수 있음은 물론이다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 고안의 실시예는, 본 고안의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 고안의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범 위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 일 실시예의 사시도

도 2는 도 1의 분해사시도

도 3은 도 2에 도시된 리테이너 링의 연결링의 배면사시도

도 4는 본 고안에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 다른 실시예의 단면도

도 5는 종래 리테이너 링이 설치된 화학기계적 연마장치의 단면도

<도면 부호의 간단한 설명>

100 리테이너 링 110 연결링

111 나사홈 112 결합홈

113 삽입홈 114 제1자석

120 연마링 121 결합돌기

122 제2자석 123 오링홈

124 오링

Claims

화학기계적 연마장치의 연마헤드에 장착되기 위해 연결링에 연마링이 결합된 리테이너 링에 있어서,

상기 연결링은, 금속으로 제조되며 일면에 등간격으로 형성된 복수의 나사홈과, 타면에 등간격으로 형성된 복수의 결합홈과, 상기 복수의 결합홈의 내측에 각각 설치된 제1자석을 포함하고,

상기 연마링은, 상기 연결링의 복수의 결합홈에 대응되는 일면에 등간격으로 각각 돌출 형성된 복수의 결합돌기와, 상기 복수의 결합돌기에 설치되며 상기 제1자석과 다른 극성을 갖는 제2자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.
제1항에 있어서,

상기 연마링은, 각각의 결합돌기 외주면에 하나 이상 형성된 오링홈과, 상기 오링홈에 설치된 오링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 연마링은, 각각의 결합돌기 내측에 제2자석이 배치된 상태에서 합성수지에 의해 일체로 사출 성형된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이 너 링.
화학기계적 연마장치의 연마헤드에 장착되기 위해 연결링에 연마링이 결합된 리테이너 링에 있어서,

상기 연결링은, 금속으로 제조되며 일면에 등간격으로 형성된 복수의 나사홈과, 타면에 등간격으로 복수의 결합홈이 형성되고 상기 결합홈과 결합홈 사이의 평평한 면에 설치된 제1자석을 포함하고,

상기 연마링은, 상기 연결링이 복수의 결합홈에 대응되는 일면에 등간격으로 돌출 형성된 복수의 결합돌기와, 상기 제1자석과 대응되는 상기 결합돌기와 결합돌기 사이의 평평한 면에 상기 제1자석과 다른 극성을 갖는 제2자석이 설치된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.
제4항에 있어서,

상기 연마링은, 일면에 등간격으로 형성된 상기 결합돌기와 결합돌기 사이의 평평한 면의 내측에 제2자석이 배치된 상태에서 합성수지에 의해 일체로 사출 성형된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.