KR20100004919U

KR20100004919U - 화학기계적 연마장치용 리테이너 링

Info

Publication number: KR20100004919U
Application number: KR2020080014704U
Authority: KR
Inventors: 김종은
Original assignee: 그린스펙(주)
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-05-13

Abstract

본 고안은 화학기계적 연마장치용 리테이너 링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연결링과 일면에 연마링이 부착된 커버링이 분리 가능한 구조로 체결되어 있다. 따라서, 연결링으로부터 커버링을 분리하면 마모된 연마링을 신속하고 용이하게 교체 가능하여, 이에 따른 작업 효율이 향상된 화학기계적 연마장치용 리테이너 링에 관한 것이다.

본 고안에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링은, 화학기계적 연마장치의 연마헤드에 장착되기 위해 금속으로 제조되며 일단에 등간격으로 형성된 복수의 나사홈과, 타단 외주면 둘레를 따라 외측 나사산이 형성된 연결링과, 상기 연결링의 외측 나사산과 대응되는 일단 내주면에 형성된 내측 나사산과, 타단의 내주면에 등간격으로 복수의 구멍이 형성된 커버링과, 상기 커버링과 분리되지 않도록 체결되기 위해 상기 복수의 구멍과 대응되는 면에 복수의 나사홈이 형성된 연마링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

리테이너 링, 구멍, 나사산, 연결링, 커버링, 연마링

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 3은 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 설치되며, 연마패드(50) 상부면에는 연마제 인 슬러리(60)를 공급한다.

상기와 같은 CMP장치에 설치된 종래 리테이너 링(70)은, CMP장치의 연마헤드(10)의 캐리어(20) 하단에 설치된 연결링(71)과, 연결링(71)의 하단에 접착제(73)에 의해 분리되지 않도록 연마링(72)이 부착되어 있다. 따라서, 연마패드(50)의 회전운동과 동시에 리테이너 링(70)이 설치된 연마헤드(10) 전체의 회전운동에 의해 반도체 웨이퍼(40)는 화학적 및 기계적인 연마가 가능하다.

상기와 같은 구조를 갖는 종래 리테이너 링은, 마모된 연마링을 제거한 후 새것으로 교체하는 작업 시간이 장시간 소요되며, 이에 따른 CMP장치의 가동률이 낮아져 생산성이 감소되는 문제점이 있다.

또한, 연결링으로부터 연마링이 깨끗하게 제거될 경우 연결링은 곧바로 재사용이 가능하나, 그렇지 않은 경우 전체를 새것으로 바꿔야 하기 때문에 교체 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, 연마패드와 반도체 웨이퍼 사이의 공간적 접촉압력이 균일하게 유지 시켜 주지 못하여, 반도체 웨이퍼의 불량률은 증가되는 또 다른 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연결링에 커버링이 분리 가능하게 체결되어 있고, 상기 커버링의 일면에 연마링이 부착되어 있다. 따라서, 연결링으로부터 커버링을 분리하면 마모된 연마링을 신속하게 교체 가능하여 CMP장치의 가동률을 향상시킨 화학기계적 연마장치용 리테이너 링에 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 마모된 연마링을 교체할 때 연결링은 손상되지 않으므로 반 영구적으로 재사용이 가능하다. 따라서, 연결링의 교체 비용을 절약할 수 있는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링에 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 금속으로 제조된 커버링으로 인해 연결링의 휨 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 이는 CMP장치의 신뢰성을 향상시킴으로써 반도체 웨이퍼의 불량을 감소시키고 생산성은 증대시킨 화학기계적 연마장치용 리테이너 링에 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 고안에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링은, 화학기계적 연마장치의 연마헤드에 장착되기 위해 금속으로 제조되며 일단에 등간격으로 형성된 복수의 나사홈과, 타단 외주면 둘레를 따라 외측 나사산이 형성된 연결링과, 상기 연결링의 외측 나사산과 대응되는 일단 내주면에 형성된 내측 나사산과, 타단의 내주면에 등간격으로 복수의 구멍이 형성된 커버링과, 상기 커버링과 분리되지 않도록 체결되기 위해 상기 복수의 구멍과 대응되는 면에 복수의 나사홈이 형성된 연마링을 포 함한다. 즉, 연결링과 연마링 커버링을 구비함으로써 마모된 연마링을 신속하고 용이하게 교체 가능하다.

또한 본 고안은, 상기 연결링은, 일단의 직경이 타단의 직경보다 큰 소정 두께의 단턱부가 형성되어 있고, 상기 커버링은, 상기 연결링의 단턱부를 수용할 수 있도록 일단 내주면에 안착부가 형성되어 있다. 상기에서와 같이 단턱부가 안착부에 끼워져 조립됨으로써 연결링과 커버링의 기밀성이 보다 더 향상되는 효과가 있다.

또한 본 고안은, 상기 연결링의 일단 외주면과 커버링의 일단 내주면 사이에 오링이 더 설치되어 있다. 이는, 상기 단턱부와 안착부보다 더 기밀성이 향상된 것으로 연마제 인 슬러리가 연결링과 커버링 사이에 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위함이다.

본 고안에 의하면, 연결링에 커버링이 분리 가능하게 체결되어 있고, 상기 커버링의 일면에 연마링이 부착된 구조로써, 마모된 연마링을 신속하고 용이하게 교체 가능하다. 따라서, 연마링 교체에 따른 CMP장치의 정지 시간을 단축시키고 가동률을 향상시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 마모링은 커버링에 볼트에 의해 분리 가능하게 고정되어 있기 때문에 장시간 사용하여도 종래 리테이너 링과 같이 슬러리를 부식시켜 파티클이 발생되지 않으므로 연마 도중 반도체 웨이퍼가 손상되는 것을 방지한다. 따라서, 불량률이 감소되고 고품질의 반도체 웨이퍼의 생산이 가능하다.

또한, 마모된 연마링을 교체할 때 연결링은 손상되지 않으므로 반 영구적으로 재사용이 가능하다. 따라서, 연결링의 교체 비용을 절약할 수 있다.

또한, 금속으로 제조된 커버링으로 인해 연결링의 휨 현상을 방지하여, 리테이너 링의 내구성을 향상시킴으로써 CMP장치의 신뢰성이 개선되어 웨이퍼의 불량을 감소시키는 효과가 있다.

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

도 1은 본 고안에 따른 화학기계적 연마장치용 리테이너 링의 일 실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이다.

본 고안에 따른 리테이너 링(100)은, 연결링(110)과 커버링(120) 그리고 연마링(130)을 포함한다.

상기 연결링(110)은, CMP장치의 연마헤드의 캐리어 하단에 설치되는 것으로 금속으로 제조한다. 또한, 캐리어 하단에 맞닿는 상부면에 등간격으로 복수의 나사홈(111)이 형성되어 있다. 상기 복수의 나사홈(111)은 캐리어를 통해 삽입된 각각의 볼트를 체결하기 위한 것으로, 오랜 시간 동안 사용하여 마모되거나 손상된 연결링(110)을 분해 및 조립을 용이하게 함으로써 손쉽게 교체하기 위함이다.

커버링(120)은, 일단 내주면에 내측 나사산(122)이 형성되어 있고, 타단의 내주면에는 등간격으로 복수의 구멍(121)이 형성되어 있다. 따라서, 커버링(120)의 일단에 형성된 내측 나사산(122)이 연결링(110)의 외측 나사산(112)과 맞물려 분리되지 않도록 체결한다. 이와 같이 각각의 나사산에 의해 커버링(120)이 손쉽게 연결링(110)으로부터 분해 및 조립할 수 있도록 한다. 따라서, 교체작업이 오래 걸리는 연결링(110)은 고정시켜 놓고, 작업이 용이한 커버링(120)의 타단에 연마링(130)을 부착하여 연마링(130)의 신속한 교체가 가능하도록 하여 작업 효율성의 향상이 가능하다.

연마링(130)은, 연마패드와 슬러리의 접촉에 의해 마모되는 것으로 커버링(120)의 하부면에 교체 가능하도록 조립되어 있다. 이를 위해, 일단 상부에는 커버링(120)의 복수의 구멍(121)에 대응되도록 등간격으로 복수의 나사홈(131)이 형성되어 있다. 따라서, 커버링(120)의 복수의 구멍(121)으로 삽입된 볼트는 커버링(120)의 하부면에 맞닿은 연마링(130)의 대응되는 상부면 나사홈(131)에 체결되어 연마장치가 회전하더라도 커버링(120)으로부터 연마링(130)이 분리되지 않는다.

또한, 연마링(130)은 볼트를 제거하면 커버링(120)과 손쉽게 분리되기 때문에 마모된 연마링(130)을 신속하고 용이하게 교체 가능하도록 하여 교체에 따른 작업 지연을 방지할 수 있다.

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

본 고안에서는 커버링(120)의 하부면에 연마링(130)이 볼트에 의해 조립되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 연마링(130)은 접착제에 의해 커버링(120)에 부착될 수도 있다.

본 고안의 리테이너 링(100)은 연결링(110)의 외측 나사산(112)과 일단에 연마링(130)이 설치된 커버링(120)의 내측 나사산(122)이 각각 맞물려 체결되어 있다. 이와 같이 설치된 경우 CMP장치가 정지된 상태에서는 연마링(130)이 설치된 커버링(120)이 연결링(110)에 분리되지 않고 견고하게 조립되어 있다. 그리고, CMP장치가 작동하여 연마헤드가 회전하게 되면, 각각의 나사산에 의해 연결링(110)으로부터 연마링(130)이 설치된 커버링(120)이 분리되지 않음으로 안정적으로 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 본 고안의 리테이너 링(100)에 있어서, 연결링(110)의 일단에는 타단의 직경보다 큰 소정 두께를 갖는 단턱부(113)가 형성되어 있다. 그리고, 단턱부(113)를 수용할 수 있도록 커버링(120)의 일단 내주면에는 안착부(123)가 형성되어 있다. 따라서, 단턱부(113)와 안착부(123)에 의해 기밀성을 향상시킴으로써, 연결링(110)과 커버링(120) 사이의 틈으로 슬러리가 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.

또한, 슬러리가 유입되는 것을 더욱 효과적으로 차단시 킬 수 있도록 하기 위해, 연결링(110)의 일단 외주면과 커버링(120)의 일단 내주면 사이에 오링(미도시 됨)을 더 설치할 수 있다.

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 보호범위에 속하게 될 것이다.

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

도 2는 도 1의 분해사시도

도 3은 종래 리테이너 링이 설치된 화학기계적 연마장치의 단면도

<도면 부호의 간단한 설명>

100 리테이너 링 110 연결링

111 나사홈 112 외측 나사산

113 단턱부 120 커버링

121 구멍 122 내측 나사산

123 안착부 130 연마링

131 나사홈

Claims

화학기계적 연마장치의 연마헤드에 장착되기 위해 금속으로 제조되며 일단에 등간격으로 형성된 복수의 나사홈과, 타단 외주면 둘레를 따라 외측 나사산이 형성된 연결링과,

상기 연결링의 외측 나사산과 대응되는 일단 내주면에 형성된 내측 나사산과, 타단의 내주면에 등간격으로 복수의 구멍이 형성된 커버링과,

상기 커버링과 분리되지 않도록 체결되기 위해 상기 복수의 구멍과 대응되는 면에 복수의 나사홈이 형성된 연마링을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.
제1항에 있어서,

상기 연결링은, 일단의 직경이 타단의 직경보다 큰 소정 두께의 단턱부가 형성되어 있고,

상기 커버링은, 상기 연결링의 단턱부를 수용할 수 있도록 일단 내주면에 안착부가 형성된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 연결링의 일단 외주면과 커버링의 일단 내주면 사이에 오링이 더 설치된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링.