KR20210002854A - 리테이너 링 - Google Patents

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KR20210002854A
KR20210002854A KR1020190078637A KR20190078637A KR20210002854A KR 20210002854 A KR20210002854 A KR 20210002854A KR 1020190078637 A KR1020190078637 A KR 1020190078637A KR 20190078637 A KR20190078637 A KR 20190078637A KR 20210002854 A KR20210002854 A KR 20210002854A
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retaining ring
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KR1020190078637A
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신인철
김현오
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

리테이너링을 개시한다. 일 실시 예에 따른 파지된 기판의 둘레를 감싸는 리테이너링은, 상기 캐리어 헤드에 연결되고, 제1재질로 형성되는 고리 형태의 제1파트; 및 상기 제1재질보다 경도가 낮은 제2재질로 형성되고, 상기 제1파트의 하측에 연결되며, 외경의 일부가 상기 제1파트의 내경에 접촉하는 고리 형태의 제2파트를 포함하고, 상기 제1파트의 내경 및 제2파트의 외경에는 서로 맞물리는 제1체결부재 및 제2체결부재가 각각 형성될 수 있다.

Description

리테이너 링{RETAINER RING}
아래의 실시 예는 리테이너 링에 관한 것이다.
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편평하게 할 필요성이 증가한다. 편평화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속 CMP 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.
CMP 공정은 기판의 표면을 연마패드를 통해 물리적으로 마모시키는 과정을 포함하게 된다. 이러한 공정은, 기판 캐리어를 통해 기판을 파지한 상태로 기판을 연마헤드에 가압하는 방식으로 수행된다. 일반적으로, 연마패드는 탄성을 가지므로 연마 과정에서 기판에 가해지는 압박력이 불균일하여 기판이 캐리어 헤드로부터 이탈하는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 기판 캐리어는 기판의 엣지 영역을 지지하는 리테이너링을 구비하게 된다.
한편, 리테이너링은 기판의 연마 과정에서 연마패드와 접촉하며 마모되기 때문에 연마과정이 진행될수록 표면의 평탄도가 불균일해지는 현상이 발생하게 된다. 리테이너링의 마모정도는 부위별로 상이하기 때문에 연마가 진행될수록 연마패드와 접촉하는 리테이너링의 접촉면이 불균일해지는 현상이 발생하게 된다. 이러한 불균일 현상은, 기판 캐리어에 진동을 발생하거나 연마패드의 불균일한 압력 전달의 원인이 됨으로써, 기판의 연마 균일도를 저해할 수 있기 때문에, 리테이너링을 주기적으로 교체해줄 필요성이 요구된다. 따라서, 리테이너링의 교체수명을 높일 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.
일 실시 예의 목적은, 사용 수명을 향상시킬 수 있는 리테이너링을 제공하는 것이다.
일 실시 예의 목적은 기판의 연마 균일도를 향상시킬 수 있는 리테이너링을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 캐리어 헤드에 파지된 기판의 둘레를 감싸는 리테이너링은, 상기 캐리어 헤드에 연결되고, 제1재질로 형성되는 고리 형태의 제1파트; 및 상기 제1재질보다 경도가 낮은 제2재질로 형성되고, 상기 제1파트의 하측에 연결되며, 외경의 일부가 상기 제1파트의 내경에 접촉하는 고리 형태의 제2파트를 포함하고, 상기 제1파트의 내경 및 제2파트의 외경에는 서로 맞물리는 제1체결부재 및 제2체결부재가 각각 형성될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1파트는, 하면에 형성되고 표면 패턴이 형성된 제1접촉면; 상기 제1접촉면에 단차지도록 내경에 인접한 하면 부위가 내측으로 오목지는 오목면; 및 상기 제1접촉면 및 오목면을 연결하고, 제1체결부재가 형성되는 제1연결면을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제2파트는, 상면에 형성되고 상기 제1접촉면에 접촉하며, 표면 패턴이 형성된 제2접촉면; 상기 제2접촉면에 단차지도록 내경에 인접한 상면 부위가 외측으로 볼록지는 볼록면; 및 상기 제2접촉면 및 볼록면을 연결하고, 상기 제2체결부재가 형성되는 제2연결면을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1연결면 및 제2연결면은 파지된 기판 면에 수직하고, 그루브 표면 패턴이 각각 형성될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1연결면의 표면 패턴은 레이저 에칭(laser etching)을 통해 형성되고, 상기 제2연결면의 표면 패턴은 기계적 가공(mechanical etching)을 통해 형성될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제2체결부재는 상기 제2연결면으로부터 상기 제2파트의 외경 방향을 향해 돌출 형성되고, 상기 제1체결부재는 상기 돌출된 제2체결부재에 대응하는 형상으로 함몰 형성될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1체결부재를 기준으로, 상기 제1연결면은 상기 제1체결부재의 상측에 위치하는 제1상부연결면; 및 상기 제2체결부재의 하측에 위치하고, 상기 제1파트의 중심으로부터 상기 제1상부연결면보다 이격되는 제1하부연결면을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제2체결부재는 원형, 삼각형 또는 사각형의 단면 형상을 가질 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1재질은 스테인리스강(stainless steel)을 포함하고, 상기 제2재질은 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 리테이너링은, 파지된 기판의 둘레를 감싸도록 고리 형태로 형성되고, 외경에 수직한 제1접촉면과, 내경에 수직하고 상기 제1접촉면에 단차지도록 내측으로 오목지는 오목면을 포함하는 제1파트; 및 고리 형태로 형성되고, 상측에 형성되고 상기 제1접촉면과 접촉하는 제2접촉면과, 상기 오목면에 접촉하도록 상단이 외측으로 돌출된 볼록면을 포함하는 제2파트를 포함하고, 상기 제1접촉면 및 제2접촉면은 서로 맞물리는 형태로 형성될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1접촉면 및 제2접촉면 각각에는 원주 방향을 따라 형성되고, 서로 체결 가능한 제1체결부재 및 제2체결부재가 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 리테이너링은, 상이한 재질로 형성되는 복수의 파트가 연결됨으로써, 사용수명을 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 리테이너링은, 복수의 파트를 안정적으로 연결시킴으로써, 기판의 연마 과정에서의 연마효율을 상승시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 리테이너링의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 모식도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 제1파트에 형성된 표면 패턴의 예시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제2파트에 형성된 표면 패턴의 예시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(1)는 기판(W)의 기계적 화학적 평탄화 공정(CMP, chemical mechanical planarization)에 사용될 수 있다.
기판 연마 장치(1)를 통해 연마가 수행되는 기판(W)은 반도체 장치(semiconductor) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)과 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스일 수도 있다.
기판 연마 장치(1)는 기판(W)을 연마할 수 있다. 기판 연마 장치(1)는 연마 유닛(11) 및 기판 캐리어(10)를 포함할 수 있다.
연마 유닛(11)은 기판(W)의 피연마면을 물리적으로 연마할 수 있다. 연마 유닛(11)은 연마 정반(112) 및 연마 패드(111)를 포함할 수 있다.
연마 정반(112)에는 연마 패드(111)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 연마 정반(112)의 상부에 연마 패드(111)가 부착될 수 있다. 연마 정반(112)은 축을 중심으로 회전하면서 연마 패드(111)에 접촉한 기판(W)의 피연마면을 연마할 수 있다. 연마 정반(112)은 상하 방향으로 움직일 수 있다. 연마 정반(112)의 상하 이동을 통해, 지면에 대한 연마 패드(111)의 상대적인 위치가 조절될 수 있다. 기판(W)이 연마 패드(111)와 접촉한 상태에서, 연마 정반(112)의 상하 이동을 통해 기판(W)과 연마 패드(111) 사이의 마찰력이 조절될 수 있다.
연마 패드(111)는 기판(W)의 피연마면에 직접 접촉되고, 기판(W)의 피연마면을 물리적으로 마모시키는 역할을 수행할 수 있다. 연마 패드(111)는 폴리우레탄 재질을 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어(10)의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 캐리어(10)는 기판(W)을 파지할 수 있다. 기판 캐리어(10)는 연마 대상 기판(W)을 척킹하여 파지하고, 파지된 기판(W)을 연마 위치로 이동시킬 수 있다. 기판 캐리어(10)는 파지된 기판(W)을 연마 패드(111)에 접촉시킴으로써, 기판(W)의 연마를 수행할 수 있다. 기판(W)이 연마 패드(111)에 접촉한 상태에서, 기판 캐리어(10)는 기판(W)을 연마 패드(111) 방향으로 가압함으로써, 기판(W) 및 연마 패드(111) 사이에 작용하는 마찰력을 조절할 수 있다. 기판 캐리어(10)는 기판(W)의 연마 과정에서, 기판(W)이 연마 패드(111)에 접촉한 상태를 유지시키는 기능을 수행할 수 있다. 기판 캐리어(10)는 캐리어 헤드(103), 멤브레인(104) 및 리테이너링(100)을 포함할 수 있다.
캐리어 헤드(103)는 기판(W)의 위치를 조절할 수 있다. 캐리어 헤드(103)는 외부로부터 동력을 전달받고, 연마 패드(111) 면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있다. 캐리어 헤드(103)의 회전에 따라 파지된 기판(W)은 연마 패드(111)에 대해 접촉한 상태로 회전하면서 연마될 수 있다.
캐리어 헤드(103)는 기판(W)을 수평으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 캐리어 헤드(103)는 연마 패드(111) 면에 평행한 제1방향 및 제1방향에 수직한 제2방향으로 병진 운동할 수 있다. 제1방향 및 제2방향으로의 복합적 움직임을 통해, 캐리어 헤드(103)는 기판(W)을 연마 패드(111) 면에 평행한 평면상에서 이동시킬 수 있다. 결과적으로, 캐리어 헤드(103)의 수평 이동에 따라 기판(W)은 연마 위치로 이송되거나, 연마 위치로부터 제거될 수 있다.
캐리어 헤드(103)는 기판(W)을 지면에 대해 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 캐리어 헤드(103)는 기판(W)의 척킹 및 디척킹을 위해 기판(W) 보관부(미도시)에 대해 상하방향으로 움직이거나, 기판(W)의 연마를 위해 연마 패드(111)에 대해 상하 방향으로 움직일 수 있다.
멤브레인(104)은 캐리어 헤드(103)에 연결되고, 기판(W)에 압력을 작용할 수 잇다. 멤브레인(104)은 복수의 압력 챔버를 형성할 수 있다. 각각의 압력 챔버의 압력은 개별적으로 조절될 수 있다. 압력 챔버의 압력 변동에 따라, 각 압력 챔버를 마주하는 기판(W) 부위에 작용하는 압력이 국부적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 압력 챔버 내부의 압력이 상승하면, 이에 대응하는 기판(W) 부위가 멤브레인(104)에 의해 가압됨으로써 연마 패드(111)에 보다 강하게 밀착될 수 있다. 멤브레인(104)은 압력 챔버의 바닥면을 형성하는 바닥판과, 압력 챔버의 측면을 형성하는 플랩을 포함할 수 있다. 플랩은 바닥판의 중심을 기준으로 서로 다른 반경을 가지도록 복수개가 형성될 수 있다. 이 경우, 인접한 플랩 사이의 공간이 각각의 압력 챔버를 형성할 수 있다.
리테이너링(100)은 파지된 기판(W)의 둘레를 감싸도록 캐리어 헤드(103)에 연결될 수 있다. 리테이너링(100)은 기판(W)이 파지된 위치, 다시 말해, 멤브레인(104)의 하측으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 기판(W)의 연마 과정에서, 캐리어 헤드(103) 및 연마 패드(111)의 접촉으로 인해 기판(W)에 진동이 전달될 수 있다. 이 경우, 리테이너링(100)은 진동으로 인해 기판(W)이 기판 캐리어(10)에서 이탈하지 않도록, 기판(W)의 외측을 지지할 수 있다.
리테이너링(100)은 캐리어 헤드(103)에 직접 연결되거나, 별도의 부재(미도시)를 통해 캐리어 헤드(103)에 간접적으로 연결될 수도 있다. 이 경우, 리테이너링(100)은 액추에이터(미도시)를 통해 기판 캐리어(10)에 대해 상하방향으로 움직이도록 캐리어 헤드(103)에 연결될 수 있다. 이러한 구조에 대한 설명은 생략하도록 한다.
기판(W)의 연마과정은 기판(W)이 연마 패드(111)에 접촉하여 피연마면이 마모되는 방식으로 수행된다. 리테이너링(100)은 기판(W)의 둘레를 지지하기 때문에, 기판(W)의 연마 과정에서 리테이너링(100)의 하단은 기판(W)과 함께 연마 패드(111)에 접촉하게 된다. 따라서, 기판(W)의 연마공정에서 리테이너링(100)이 마모되는 현상이 발생할 수 있다. 복수의 기판(W)을 반복적으로 연마하는 과정에서, 리테이너링(100)의 마모는 기판(W)을 안정적으로 지지하지 못하는 문제를 야기할 수 있다. 이는 기판(W)이 캐리어 헤드(103)로부터 이탈하거나, 기판(W)에 불균일한 진동을 전달하는 문제를 발생시킬 수 있으며, 결과적으로 기판(W)의 연마 균일도에 영향을 끼칠 수 있다.
일 실시 예에 따른 리테이너링(100)은 복수의 파트를 포함될 수 있다. 다시 말해, 캐리어 헤드(103)에 연결되는 부분과, 연마 패드(111)에 직접 접촉하는 부분이 별도의 파트로 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 리테이너링(100)은 연마 패드(111)에 접촉되어 마모되는 파트를 주기적으로 교체함으로써, 유지비용을 절감하고 연마성능을 향상시킬 수 있다. 한편, 리테이너링(100)이 복수의 파트로 구성되는 경우, 복수의 파트를 안정적이고 견고하게 연결할 필요가 있다. 리테이너링(100)의 각 파트가 안정적으로 연결되지 않는 경우, 연마 과정에서 발생하는 충격으로 인해 연마 패드(111)에 접촉하는 파트가 분리되거나, 안정적으로 기판(W)의 외측을 지지하지 못해 기판(W)이 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 일 실시 예에 따른 리테이너링(100)은 복수의 파트를 포함하면서도, 각 파트를 안정적으로 연결함으로써, 상술한 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 리테이너링(100)의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 제1파트(101)에 형성된 표면 패턴의 예시도이며, 도 5는 일 실시 예에 따른 제2파트(102)에 형성된 표면 패턴의 예시도이다.
도 3을 참조하면, 리테이너링(100)은 캐리어 헤드(103)에 연결되는 제1파트(101)와, 제1파트(101)와 연결되고 하단이 연마 패드(111)에 접촉하는 제2파트(102)를 포함할 수 있다.
제1파트(101)는 기판(W)의 둘레, 다시 말해, 기판(W)의 엣지 영역을 감싸도록 캐리어 헤드(103)에 연결될 수 있다. 제1파트(101)는 고리 형태로 형성될 수 있다. 제1파트(101)가 형성하는 고리의 중공 부분에 파지된 기판(W)이 위치할 수 있다.
제1파트(101)는 캐리어 헤드(103)와 후술하는 제2파트(102)를 연결하는 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 제1파트(101)는 연마 패드(111)에 직접 접촉하지 않아 마모되는 현상이 발생하지 않을 수 있다. 제1파트(101)는 제2파트(102)와 캐리어 헤드(103)를 안정적으로 연결하고, 충격에 의해 형태가 손상되지 않을 정도의 경도를 가질 수 있다. 제1파트(101)는 제1재질을 포함할 수 있다. 제1재질은 금속 재질, 예를 들어, 스테인리스 강(STS, stainless steel)을 포함할 수 있다.
제1파트(101)는 상측이 캐리어 헤드(103)에 연결되고, 하측이 제2파트(102)에 연결될 수 있다. 제1파트(101)는 표면 패턴이 형성된 제1접촉면(1011)을 포함할 수 있다. 제1접촉면(1011)을 통해 제1파트(101)는 제2파트(102)와 직접 접촉하여 연결될 수 있다. 제1접촉면(1011)은 예를 들어, 제1파트(101)의 하면에 형성될 수 있다. 제1접촉면(1011)에 형성된 표면 패턴은 일정한 형태의 그루브가 반복적으로 형성되는 형태일 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
제2파트(102)는 상측은 제1파트(101)에 연결되고, 하측은 기판(W)의 연마 과정에서 연마 패드(111)에 접촉할 수 있다. 제2파트(102)는 기판(W)을 엣지를 둘러싸도록 고리 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제2파트(102)의 내경이 기판(W)의 엣지를 마주할 수 있다.
제2파트(102)는 연마과정에서 연마 패드(111)에 직접 접촉하기 때문에, 연마 공정간에 마모되는 현상이 발생할 수 있다. 제2파트(102)는 연마 패드(111)를 손상시키지 않을 정도의 경도를 가지는 재질을 포함할 수 있다. 제2파트(102)는 제1재질보다 경도가 낮은 제2재질을 포함할 수 있다. 제2재질은 예를 들어, 폴리에테르에테르케톤(PEEK, polyetheretherketone)을 포함할 수 있다.
제2파트(102)는 표면 패턴이 형성된 제2접촉면(1021)을 포함할 수 있다. 제2접촉면(1021)은 예를 들어, 제2파트(102)의 상단에 형성될 수 있다. 제2접촉면(1021)은 제1파트(101)의 제1접촉면(1011)에 부착될 수 있다. 다시 말해, 제1파트(101) 및 제2파트(102)는 제1접촉면(1011) 및 제2접촉면(1021)을 통해 서로 부착될 수 있다.
제1접촉면(1011) 및 제2접촉면(1021) 사이에는 접착제(G)가 도포될 수 있다. 제1접촉면(1011) 및 제2접촉면(1021)에는 각각 표면 패턴이 형성될 수 있는데, 상기 표면 패턴은 반복되는 형태의 그루브를 통해 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1접촉부 및 제2접촉부에 형성된 표면 패턴에 의해 접착제가 도포되는 면적이 넓어지기 때문에, 제1파트(101) 및 제2파트(102)가 보다 견고하게 부착될 수 있다.
제1파트(101) 및 제2파트(102)는 기판(W)의 연마 과정에서 분리되는 것을 방지하도록, 서로 체결되는 구조로 형성될 수 있다. 도 3과 같이 파지된 기판(W) 면에 수직한 단면을 기준으로, 제1파트(101)는 제1접촉면(1011)에 단차지는 오목면(1012)을 포함하고, 제2파트(102)는 상기 오목면(1012)에 접촉해 맞물리도록 제2접촉면(1021)에 단차지는 볼록면(1022)을 포함할 수 있다.
이 경우, 오목면(1012)은 기판(W)에 인접한 제1파트(101)의 하면 부위에 형성될 수 있다. 즉, 제1파트(101)의 하면은 기판(W)에 인접한 부위가 상측으로 오목지도록 단차지게 형성되고, 상기 단차진 부분에 오목면(1012)이 형성될 수 있다. 마찬가지로, 볼록면(1022)은 기판(W)에 인접한 제2파트(102)의 상면 부위에 형성될 수 있다. 제2파트(102)의 상면은 기판(W)에 인접한 부위가 상측으로 돌출되도록 단차지게 형성되고, 상기 단차진 제2파트(102)의 표면에 볼록면(1022)이 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1파트(101)의 하면 및 제2파트(102)의 상면은 서로 맞물리게 되는데, 기판(W)의 연마 과정에서 발생하는 충격으로 제2파트(102)가 수평 방향으로 움직이는 것을 방지할 수 있다.
제1파트(101)의 제1접촉면(1011) 및 오목면(1012)은 서로 단차지게 되므로, 제1파트(101)의 하면에는 오목면(1012) 및 제1접촉면(1011)을 연결하는 제1연결면(1013)이 형성될 수 있다. 제1연결면(1013)은 예를 들어, 파지된 기판(W) 면에 수직할 수 있다. 마찬가지로, 제2파트(102)의 제2접촉면(1021) 및 볼록면(1022)도 서로 단차지기 때문에, 제2파트(102)의 상면에는 볼록면(1022) 및 제2접촉면(1021)을 연결하는 제2연결면(1023)이 형성될 수 있다. 제1파트(101) 및 제2파트(102)가 연결된 상태에서, 제1연결면(1013) 및 제2연결면(1023)은 서로 맞물릴 수 있다. 이 경우, 제1연결면(1013) 및 제2연결면(1023) 사이에 접착제가 도포될 수 있으며, 접착제의 도포 면적을 증가시킬 수 있도록 제1연결면(1013) 및 제2연결면(1023) 각각에 그루브를 통한 표면 패턴이 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1파트(101) 및 제2파트(102)의 접촉면에 각각 형성되는 표면 패턴은 접착 과정에서 접착제의 도포면적을 증가시키기 때문에, 제1파트(101) 및 제2파트(102)의 접착강도를 향상시킬 수 있다. 이 경우, 제1접촉면(1011) 및 제2접촉면(1021)에 형성된 표면 패턴은 동일할 수 있으며, 표면 패턴을 형성하는 그루브는 서로 맞물릴 수 있다. 그러나, 제1파트(101) 및 제2파트(102)의 접촉면에 각각 형성되는 표면 패턴은 서로 상이할 수 있으며, 그루브의 크기나 형태 또한 서로 상이할 수 있다.
제1파트(101) 및 제2파트(102)에 형성되는 표면 패턴은 서로 상이한 가공 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1파트(101)에 형성되는 표면 패턴, 즉, 제1접촉면(1011)에 형성되는 표면 패턴은 레이저 에칭(laser etching)을 통해 형성되고, 제2파트(102)에 형성되는 표면 패턴, 예를 들어, 제2접촉면(1021)에 형성되는 표면 패턴은 기계적 가공(mechanical etching)을 통해 형성될 수 있다. 기계적 가공은 예를 들어, 샌딩, 세레이션, 널링 중 하나의 방식일 수 있다.
제1파트(101)는 금속 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 제1파트(101)의 표면에는 레이저 에칭을 통한 그루브 패턴이 형성될 수 있다. 도 4의 좌측 사진은, 단순 가공이 된 스테인리스 강의 표면 사진이며, 도 4의 우측 사진은 레이저 에칭을 통해 그루브 패턴이 형성된 스테인리스 강의 표면 사진이다. 도 4의 우측 사진에서 확인할 수 있듯이, 레이저 에칭을 통한 가공이 수행되면, 금속의 표면이 반복적이고 규칙적인 그루브 표면 패턴이 형성될 수 있다.
제2재질은 제1재질보다 경도가 낮은 재질, 예를 들어, PEEK를 포함할 수 있다. 제2파트(102)의 표면에는 기계적 가공을 통한 그루브 패턴이 형성될 수 있다. 도 5의 좌측 사진은 단순 가공된 PEEK의 표면 사진이며, 도 5의 우측 사진은 기계적 가공을 통해 그루브 패턴이 형성된 스테인리스 강의 표면 사진이다.
제1재질과 같이 경도가 높은 재질의 경우, 기계적 가공을 수행하면 충분한 정도의 그루브 패턴이 형성되지 않으며, 그루브 패턴 형성에 오랜 가공 시간이 소요될 수 있다. 반면, 제2재질과 같이 경도가 상대적으로 낮은 재질의 경우, 레이저 가공을 수행하면 표면이 과도하게 손상되거나, 과열되어 녹는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 실시 예에 따른 리테이너링(100)은 서로 상이한 재질을 가지는 각 파트별로 적합한 가공 방식을 통해 안정적이고 규칙, 반복적인 그루브 표면 패턴을 형성할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 6을 참조하면, 리테이너링(200)은 제1파트(201) 및 제2파트(202)를 포함할 수 있다.
제1파트(201) 및 제2파트(202)는 서로 맞물리는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1파트(201)의 하면은 내경에 인접한 부분이 내측으로 오목지고, 제2파트(202)의 하면은 내경에 인접한 부분이 외측으로 볼록지는 형상을 포함할 수 있다. 따라서, 제1파트(201) 및 제2파트(202)의 접촉면은 각각 단차지는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1파트(201)의 하면에는 단차지는 하면을 연결하는 제1연결면이 형성되고, 제2파트(202)의 상면에는 단차지는 상면을 연결하는 제2연결면이 형성될 수 있다.
제1파트(201) 및 제2파트(202)가 연결되는 상태에서, 제1연결면 및 제2연결면은 서로 맞물리는 형태로 접촉할 수 있다. 이 경우, 제1파트(201)는 원주 방향을 따라 제1연결면에 형성되는 제1나사산(2014)을 포함하고, 제2파트(202)는 원주 방향을 따라 제2연결면에 형성되고 제1나사산(2014)과 맞물려 체결 가능한 제2나사산(2024)을 포함할 수 있다.
제1파트(201) 및 제2파트(202)는 고리 형태로 형성되기 때문에, 제1파트(201) 및 제2파트(202)는 제1접촉면 및 제2접촉면이 접촉한 상태로 상대적으로 회전함으로써, 제1나사산(2014) 및 제2나사산(2024)의 체결로 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1파트(201) 및 제2파트(202)는 제1접촉면 및 제2접촉면을 통해 나사 방식으로 체결되기 때문에, 안정적이고 견고한 연결 상태를 유지할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 리테이너링(300)은 제1파트(301) 및 제2파트(302)를 포함할 수 있다. 제1파트(301)는 외경이 하측으로 돌출되는 돌출부를 포함하고, 제2파트(302)는 상기 돌출부가 삽입되는 삽입부를 포함할 수 있다.
이 경우, 제1파트(301)는 돌출부의 외면을 따라 형성되는 제1나사산(3014, 3015)을 포함하고, 제2파트(302)는 삽입부의 내면을 따라 형성되고 제1나사산과 맞물려 체결 가능한 제2나사산(3024, 3025)을 포함할 수 있다.
제1파트(301) 및 제2파트(302)는 고리 형태로 형성되기 때문에, 제1파트(301) 및 제2파트(302)는 제1접촉면 및 제2접촉면이 접촉한 상태로 상대적으로 회전함으로써, 제1나사산(3014, 3015) 및 제2나사산(3024, 3025)의 체결로 연결될 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 리테이너링(400)은 제1파트(401) 및 제2파트(402)를 포함할 수 있다.
제1파트(401)는 캐리어 헤드와 제2파트(402)를 연결할 수 있다. 제2파트(402)는 상측이 제1파트(401)에 연결되고, 하단은 기판 연마 과정에서 연마패드에 접촉하며 마모될 수 있다.
제1파트(401)의 하면 및 제2파트(402)의 상면은 서로 부착될 수 있다. 제1파트(401)의 하면에는 표면 패턴이 형성된 제1접촉면(4011)이 형성되고, 제2파트(402)의 상면에는 표면 패턴이 형성되고 제2접촉면(4012)과 접촉하는 제2접촉면(4012)이 형성될 수 있다. 제1접촉면(4011) 및 제2접촉면(4012) 사이에는 접착제가 도포될 수 있다.
제1파트(401) 및 제2파트(402)는 기판의 연마 과정에서 분리되는 것을 방지하도록, 서로 체결되는 구조로 형성될 수 있다. 도 8과 같이 파지된 기판 면에 수직한 단면을 기준으로, 제1파트(401)는 제1접촉면(4011)에 단차지는 오목면(4012)을 포함하고, 제2파트(402)는 상기 오목면(4012)에 접촉해 맞물리도록 제2접촉면(4012)에 단차지는 볼록면(4022)을 포함할 수 있다.
이 경우, 오목면(4012)은 기판에 인접한 제1파트(401)의 하면 부위에 형성될 수 있다. 즉, 제1파트(401)의 하면은 기판에 인접한 부위가 상측으로 오목지도록 단차지게 형성되고, 상기 단차진 부분에 오목면(4012)이 형성될 수 있다. 마찬가지로, 볼록면(4022)은 기판에 인접한 제2파트(402)의 상면 부위에 형성될 수 있다. 제2파트(402)의 상면은 기판에 인접한 부위가 상측으로 돌출되도록 단차지게 형성되고, 상기 단차진 제2파트(402)의 표면에 볼록면(4022)이 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1파트(401)의 하면 및 제2파트(402)의 상면은 서로 맞물리게 되는데, 기판의 연마 과정에서 발생하는 충격으로 제2파트(402)가 수평 방향으로 움직이는 것을 방지할 수 있다.
제1파트(401)의 제1접촉면(4011) 및 오목면(4012)은 서로 단차지게 되므로, 제1파트(401)의 하면에는 오목면(4012) 및 제1접촉면(4011)을 연결하는 제1연결면(4013)이 형성될 수 있다. 제1연결면(4013)은 예를 들어, 파지된 기판 면에 수직할 수 있다. 마찬가지로, 제2파트(402)의 제2접촉면(4012) 및 볼록면(4022)도 서로 단차지기 때문에, 제2파트(402)의 상면에는 볼록면(4022) 및 제2접촉면(4012)을 연결하는 제2연결면(4023)이 형성될 수 있다. 제1파트(401) 및 제2파트(402)가 연결된 상태에서, 제1연결면(4013) 및 제2연결면(4023)은 서로 맞물릴 수 있다. 이 경우, 제1연결면(4013) 및 제2연결면(4023) 사이에 접착제가 도포될 수 있으며, 접착제의 도포 면적을 증가시킬 수 있도록 제1연결면(4013) 및 제2연결면(4023) 각각에 그루브를 통한 표면 패턴이 형성될 수 있다.
제1연결면(4013) 및 제2연결면(4023) 각각에는 제1파트(401) 및 제2파트(402)를 체결하기 위한 체결부재가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1파트(401)는 원주 방향을 따라 제1연결면(4013)에 함몰 형성되는 제1체결부재(4016)을 포함하고, 제2파트(402)는 원주 방향을 따라 제2연결면(4023)에 돌출 형성되는 제2체결부재(4026)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1체결부 및 제2체결부는 서로 맞물리는 형태로 형성될 수 있다.
제1체결부재(4016)를 기준으로, 제1연결면(4013)은 제1체결부재(4016)의 상측에 위치하는 제1상부연결면과, 제1체결부재(4016)의 하측에 위치하는 제1하부연결면으로 구분될 수 있다. 단면을 기준으로, 제1상부연결면은 제1하부연결면보다 제1파트(401)의 중심을 향해 돌출된 단면 형상을 가질 수 있다.
마찬가지로, 제2체결부재(4026)를 기준으로, 제2연결면(4023)은 제2체결부재(4026)의 상측에 위치하는 제2상부연결면과, 제2체결부재(4026)의 하측에 위치하는 제2하부연결면으로 구분될 수 있다. 단면을 기준으로, 제2하부연결면은 제2상부연결면보다 제2파트(402)의 중심을 향해 돌출된 단면 형상을 가질 수 있다.
다시 말하면, 제1파트(401) 및 제2파트(402)는 각각의 체결부재를 기준으로 제1연결면(4013) 및 제2연결면(4023)이 단차지게 형성될 수 있다. 제1파트(401)는 제1연결면(4013)을 통해 제2파트(402)의 제2연결면(4023)을 외측에서 감싸게 되므로, 이와 같은 구조에 의하면, 제1체결부재(4016) 및 제2체결부재(4026)가 체결되는 과정에서 제1파트(401) 및 제2파트(402)의 끼움 결합이 가능할 수 있다.
제1체결부재(4016) 및 제2체결부재(4026)의 형태는 다양할 수 있다. 예를 들어, 단면을 기준으로 제1체결부재(4016) 및 제2체결부재(4026)는 도 8과 같이 라운드 형태의 언더컷 형상을 가질 수 있으며, 도 9와 같이 삼각 형태의 언더컷 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1체결부재(4016) 및 제2체결부재(4026)의 단면 형상은 결합 가능한 다양한 형상이 적용될 수 있다.
결과적으로, 제1파트(401) 및 제2파트(402)는 수직으로 접촉하는 부위에 형성되는 체결부를 통해 안정적이고 견고한 결합이 가능함으로써, 기판의 연마 과정에서 제2파트(402)가 제1파트(401)로부터 분리되는 현상이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 10은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면을 도시하는 도 2의 A부분 확대도이다. 도 10과 같이, 제1파트(601) 및 제2파트(602)가 수평으로 접촉하는 부위에 체결부가 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1접촉면(6011) 및 제2접촉면(6021)이 접촉하는 부위에 제1체결부재(6016) 및 제2체결부재(6026)가 형성됨으로써, 제1파트(601) 및 제2파트(602)를 안정적이고 견고하게 결합시킬 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
W: 기판
1: 기판 연마 장치
100: 리테이너링
101: 제1파트
102: 제2파트

Claims (11)

  1. 캐리어 헤드에 파지된 기판의 둘레를 감싸는 리테이너링에 있어서,
    상기 캐리어 헤드에 연결되고, 제1재질로 형성되는 고리 형태의 제1파트; 및
    상기 제1재질보다 경도가 낮은 제2재질로 형성되고, 상기 제1파트의 하측에 연결되며, 외경의 일부가 상기 제1파트의 내경에 접촉하는 고리 형태의 제2파트를 포함하고,
    상기 제1파트의 내경 및 제2파트의 외경에는 서로 맞물리는 제1체결부재 및 제2체결부재가 각각 형성되는, 리테이너링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1파트는,
    하면에 형성되고 표면 패턴이 형성된 제1접촉면;
    상기 제1접촉면에 단차지도록 내경에 인접한 하면 부위가 내측으로 오목지는 오목면; 및
    상기 제1접촉면 및 오목면을 연결하고, 제1체결부재가 형성되는 제1연결면을 포함하는, 리테이너링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2파트는,
    상면에 형성되고 상기 제1접촉면에 접촉하며, 표면 패턴이 형성된 제2접촉면;
    상기 제2접촉면에 단차지도록 내경에 인접한 상면 부위가 외측으로 볼록지는 볼록면; 및
    상기 제2접촉면 및 볼록면을 연결하고, 상기 제2체결부재가 형성되는 제2연결면을 포함하는, 리테이너링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1연결면 및 제2연결면은 파지된 기판 면에 수직하고, 그루브 표면 패턴이 각각 형성되는, 리테이너링.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1연결면의 표면 패턴은 레이저 에칭(laser etching)을 통해 형성되고,
    상기 제2연결면의 표면 패턴은 기계적 가공(mechanical etching)을 통해 형성되는, 리테이너링.

  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2체결부재는 상기 제2연결면으로부터 상기 제2파트의 외경 방향을 향해 돌출 형성되고,
    상기 제1체결부재는 상기 돌출된 제2체결부재에 대응하는 형상으로 함몰 형성되는, 리테이너링.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1체결부재를 기준으로,
    상기 제1연결면은,
    상기 제1체결부재의 상측에 위치하는 제1상부연결면; 및
    상기 제2체결부재의 하측에 위치하고, 상기 제1파트의 중심으로부터 상기 제1상부연결면보다 이격되는 제1하부연결면을 포함하는, 리테이너링.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2체결부재는 원형, 삼각형 또는 사각형의 단면 형상을 가지는, 리테이너링.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1재질은 스테인리스강(stainless steel)을 포함하고,
    상기 제2재질은 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)을 포함하는, 리테이너링.
  10. 파지된 기판의 둘레를 감싸도록 고리 형태로 형성되고, 외경에 수직한 제1접촉면과, 내경에 수직하고 상기 제1접촉면에 단차지도록 내측으로 오목지는 오목면을 포함하는 제1파트; 및
    고리 형태로 형성되고, 상측에 형성되고 상기 제1접촉면과 접촉하는 제2접촉면과, 상기 오목면에 접촉하도록 상단이 외측으로 돌출된 볼록면을 포함하는 제2파트를 포함하고,
    상기 제1접촉면 및 제2접촉면은 서로 맞물리는 형태로 형성되는, 리테이너링.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1접촉면 및 제2접촉면 각각에는 원주 방향을 따라 형성되고, 서로 체결 가능한 제1체결부재 및 제2체결부재가 형성되는, 리테이너링.
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