KR101867496B1 - 리테이너 링의 내구면 연마장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리테이너 링의 내구면 연마장치에 관한 것으로서, 하향 만곡지는 리테이너 링의 상단부 외주면이 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 이동하는 이동 블록으로 이루어지는 수평 이동부; 상기 이동 블록의 하단부에 연결되는 수직의 고정 브라켓에는 스텝모터가 고정되도록 하고, 상기 스텝모터와 대응되는 고정 브라켓을 관통하는 모터축의 단부에는 수직으로 홀더가 연결되도록 하는 스윙 구동부; 상기 홀더에 길이 조절이 가능하도록 축고정되고, 일정 각도로 하향 경사지도록 한 일정 높이의 판면 하단부는 하향 만곡지도록 하여 만곡면이 상기 리테이너 링의 내구면에 접촉되도록 하는 연마용 칼의 결합으로 이루어지도록 하는 구성이 특징이다.

Description

리테이너 링의 내구면 연마장치{Polishing apparatus inner spherical surface of retainer ring}

본 발명은 리테이너 링의 내구면 연마장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정 두께를 갖는 구의 일부를 절개한 형상으로 이루어지는 리테이너 링의 구형면 내주면을 면가공하는 리테이너 링의 내구면 연마장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼는 화학적 기계적 연마장치(Chemical Mechanical Polishing, CMP)에 의해 표면 평탄화 작업을 거치게 된다.

화학적 기계적 연마장치는 화학적 작용과 물리적 작용을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 도포된 산화막이나 금속 박막을 연마하여 평탄화 또는 제거하는 장치이다.

화학적 기계적 연마 장치는 모터에 연결되어 회전하는 연마 헤드 내부에 수용된 반도체의 웨이퍼 표면을 연마 패드에 화학적 연마제를 공급하면서 연마한다.

리테이너 링은 연마 헤드의 하부면에 장착되어 반도체 웨이퍼가 수용되는 수용부를 형성하고, 연마 중 반도체 웨이퍼가 수용부 내에서 이탈되지 않도록 방지하는 역할을 한다.

리테이너 링은 사용 중 하부면이 연마 패드에 접촉되면서 마모되는 소모품으로 주기적으로 교체되어 사용된다.

화학적 기계적 연마장치의 리테이너 링은 사용 중 웨이퍼를 마모하는 연마 패드와 접촉되어 마모되므로 마모되는 부분에 이물질이 포함되는 경우 이물질이 연마 패드를 손상시키는 문제점이 있다.

특히, 리테이너 링의 내부에 금속성 이물질이 포함된 경우 연마 패드를 크게 손상시키고, 이로 인해 웨이퍼까지 손상시키는 것은 물론 작업 시 안전성을 크게 저하시키고 사고를 유발시키기도 한다.

한편, 리테이너 링은 내부가 수직 관통되도록 하는 링형상으로 구비되기도 하지만 관통면을 구형으로 막혀지게 하는 구성으로 형성하기도 한다.

링형의 리테이너 링은 원형의 측면으로만 이루어지는 구성인 반면 구형의 리테이너 링은 일정 두께로 이루어지는 구면체를 일부 절단한 형상이다.

하지만 구형의 리테이너 링의 면처리는 리테이너 링의 내부가 상부를 향하도록 고정시킨 후 리테이너 링을 회전시키면서 작업자가 연마 공구의 단부를 내구면에 접촉하도록 하는 수동작업에 의해서 연마가 이루어지도록 하고 있으므로 인건비 비중이 매우 클 뿐만 아니라 연마 균일도에서도 효율이 낮은 문제점이 있다.

등록특허 제1088494호(2011.11.24.)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 본 발명은 구형의 일부를 절개시킨 형상인 구면의 내주면을 자동으로 연마할 수 있도록 함으로써 인건비를 대폭적으로 절감할 수 있도록 하는 리테이너 링의 내구면 연마장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 리테이너 링을 회전시키는 시간의 설정에 의해 균일하고 정밀한 내구면 연마가 이루어질 수 있도록 하는 리테이너 링의 내구면 연마장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기의 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 리테이너 링의 내구면 연마장치는, 하향 만곡지는 리테이너 링의 상단부 외주면이 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 이동하는 이동 블록으로 이루어지는 수평 이동부; 상기 이동 블록의 하단부에 연결되는 수직의 고정 브라켓에는 스텝모터가 고정되도록 하고, 상기 스텝모터와 대응되는 고정 브라켓을 관통하는 모터축의 단부에는 수직으로 홀더가 연결되도록 하는 스윙 구동부; 상기 홀더에 길이 조절이 가능하도록 축고정되고, 일정 각도로 하향 경사지도록 한 일정 높이의 판면 하단부는 하향 만곡지도록 하여 만곡면이 상기 리테이너 링의 내구면에 접촉되도록 하는 연마용 칼의 결합으로 이루어지는 구성이다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 리테이너 링의 내구면 연마장치에 의하여 하향 만곡지도록 하여 일정 속도로 회전하도록 고정되는 리테이너 링의 하향 만곡지도록 한 구면의 내주면을 연마용 칼이 스윙이동하면서 내구면을 자동으로 연마할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 항상 균일한 가압력으로 내구면을 연마하도록 함으로써 정확하고 균일한 작업 효율을 구현하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 리테이너 링의 내구면 연마장치를 예시한 정면도
도 2는 본 발명에 따른 리테이너 링의 내구면 연마장치에서 연마용 칼을 예시한 사시도
도 3은 본 발명에 따른 리테이너 링의 내구면 연마장치에 의해 구면의 리테이너 링을 연마하는 상태를 예시한 측면도

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

도 1은 본 발명에 따른 리테이너 링의 내구면 연마장치를 예시한 정면도로서, 본 발명의 내구면 연마장치는 고정 프레임(10)과 승강 구동부(20)과 수평 이동 구동부(30)와 스윙 구동부(40) 및 연마용 칼(50)로서 이루어지는 구성이다.

본 발명의 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.

이러한 승강 프레임(22)에는 수평 이동부(30)가 연결된다.

수평 이동부(30)는 승강 프레임(22)에 고정되는 제2 구동수단(31)과 이 제2 구동수단(31)에 의해 수평 이동하는 이동 블록(32)으로 이루어지는 구성이다.

제2 구동수단(31)은 도시한 바와 같이 감속모터(310)와 이 감속모터(310)에 의해 회전하는 스크류축(311)으로 이루어지며, 이때의 스크류축(311)은 승강 프레임(22)을 따라 평행하게 형성되면서 베어링 블록(312)에 의해 회전 가능하게 축지지되도록 한다.

제1 구동수단(21)과 제2 구동수단(31)으로 구비되는 감속모터는 정역회전이 가능하도록 하는 것이 보다 바람직하다.

스크류축(311)에는 이동 블록(32)의 상부가 수평 관통하면서 축결합되도록 하여 스크류축(311)의 회전에 따라 이동 블록(32)을 축 방향으로 수평이동시킨다.

이때 이동 블록(32)이 수평 이동하면서 회전하지 않도록 이동 블록(32)이 이동하는 구간의 베어링 블록(312) 간으로는 복수의 가이드 샤프트(313)가 평행하게 구비되어 동시에 이동 블록(32)을 관통하도록 한다.

한편, 수평 이동부(30)의 이동 블록(32)에는 하단부에 스윙 구동부(40)가 구비되도록 한다.

스윙 구동부(40)는 이동 블록(32)의 저부로 구비되는 수직의 고정 브라켓(41)과 이 고정 브라켓(41)에 고정되는 스텝모터(42) 및 스텝모터(42)의 구동축 단부에 축고정되는 홀더(43)로서 이루어지는 구성이다.

스윙 구동부(40)의 고정 브라켓(41)은 이동 블록(32)의 저부로 일정 높이를 수직으로 하향 형성되도록 하는 구성이며, 이때의 고정 브라켓(41)은 이동 블록(32)의 일단을 수직으로 절곡되도록 한 형상으로 형성되게 하는 것도 가능하다.

이와 같은 고정 브라켓(41)은 이동 블록(32)이 이동하는 방향으로 구비되도록 하고, 이러한 고정 브라켓(41)에서 고정 프레임(10)측 단면으로는 스텝모터(42)가 고정되도록 한다.

스텝모터(42)는 고정 브라켓(41)에 고정되게 할 수도 있고, 이동 블록(32)의 저면에 고정되게 할 수도 있다.

스텝모터(42)로부터 인출되는 구동축(420)은 고정 브라켓(41)을 수평 관통하면서 고정 브라켓(41)으로부터 일정 길이가 돌출되게 형성되도록 한다.

다만, 스텝모터(42)는 정역회전이 가능하도록 하는 것이 보다 바람직하다.

고정 브라켓(41)으로부터 돌출되는 스텝모터(42)의 구동축(420) 단부에는 수직으로 관통되도록 한 관형상의 홀더(43)가 결합되도록 한다.

홀더(43)는 내주면이 원형 또는 다각형으로 삽입홀(430)을 형성하도록 하며, 외주면으로부터는 삽입홀(430)측으로 관통 결합되도록 조임볼트(431)가 연결되도록 한다.

이러한 스윙 구동부(40)의 홀더(43)에는 일정 높이로 길이 조절이 가능하게 연마용 칼(50)이 연결되도록 한다.

연마용 칼(50)은 도 2에서와 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 삽입홀(430)에 맞춤 삽입되도록 삽입홀(430)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.

상기한 구성의 본 발명에 따른 리테이너 링의 내구면 연마장치를 이용한 작용과 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 리테이너 링의 내구면 연마장치에 의해 구면의 리테이너 링을 연마하는 상태를 예시한 측면도이다.

예시한 바와 같이 본 발명의 연마장치는 승강 구동부(20)의 제1 구동수단(21)에 의해 승강 프레임(22)을 일정 높이로 승강 이동시키면서 수평 이동부(30)의 제2 구동수단(31)을 이용하여 이동 블록(32)이 승강 프레임(22)의 길이 방향으로 수평 이동하게 함으로써 스윙 구동부(40)의 스텝모터(42)로부터 인출되도록 하는 구동축(420)이 구면의 리테이너 링(60) 중앙에 위치되도록 한다.

보다 구체적으로는 구동축(420)에 연결된 홀더(43)에 축고정되는 연마용 칼(50)의 하단부인 연마단부(53)가 리테이너 링(60)의 요입면 중앙에 위치되도록 한다.

이때, 리테이너 링(60)을 회전 축지지하는 홀더(53)의 회전축은 리테이너 링(60)의 요입된 내구면에 대해서 동일한 반경에 위치되도록 한다.

다만, 리테이너 링(60)은 구면의 외주연 단부는 일정 폭이 수평 형성되도록 제작되며, 구면의 연마가 완료되면 수평의 외주연 단부는 이후 절단시켜 제거되도록 한다.

연마용 칼(50)의 연마단부(53)가 리테이너 링(60)의 중앙에 위치되어 내구면에 일정 압력으로 밀착되도록 한 후 리테이너 링(60)을 고정하는 회전 설비의 회전판(70)에 의해 일정 속도로 회전하도록 한다.

회전판(70)과 회전하는 리테이너 링(60)의 회전에 의해 연마용 칼(50)에 의해 리테이너 링(60)은 내구면 중앙이 연마되고, 스윙 구동부(40)의 스텝모터(42)가 일정한 속도로 회전하면서 연마용 칼(50)을 홀더(43)에 축고정한 위치를 중심으로 회전하도록 함으로써 내구면 중앙으로부터 외주면으로 연마가 이루어지도록 한다.

리테이너 링(60)을 회전시키면서 연마용 칼(50)을 스텝모터(42)의 구동에 의해 리테이너 링(60)의 내구면을 따라 중앙으로부터 외측으로 회전 이동하도록 하면 리테이너 링(60)의 내구면을 일정하게 연마할 수가 있다.

이와 같은 작업은 일정 시간 동안 이루어지게 되며, 동일한 제품에 대해 동일한 작업을 반복하게 되면 균일한 작업 효율을 얻을 수가 있다.

이렇게 리테이너 링(60)의 내구면 연마를 자동화하게 되면 작업 소요 인력을 최대한 절감시킬 수 있게 되어 더욱 제작 원가를 낮출 수 있는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.

10 : 고정 프레임 20 : 승강 구동부
21 : 제1 구동수단 22 : 승강 프레임
220 : 승강 블록 30 : 수평 이동부
31 : 제2 구동수단 32 : 이동 블록
40 : 스윙 구동부 41 : 고정 브라켓
42 : 스텝모터 43 : 홀더

Claims (3)

1. 하향 만곡지는 리테이너 링의 상단부 외주면이 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 이동하는 이동 블록으로 이루어지는 수평 이동부;
   이동 블록의 저부로 구비되는 수직의 고정 브라켓과 상기 고정 브라켓에 고정되는 정역회전이 가능한 스텝모터와 상기 스텝모터의 구동축 단부에 축고정되는 홀더로 이루어지되, 상기 스텝모터로부터 인출되는 구동축은 고정 브라켓을 수평 관통하면서 고정 브라켓으로부터 일정 길이 돌출되게 형성되고, 상기 구동축의 단부에는 수직으로 관통되도록 한 관형상의 홀더가 결합되는 동시에 상기 홀더는 내주면이 원형 또는 다각형으로 삽입홀이 형성되도록 하면서 외주면으로부터는 삽입홀측으로 관통되도록 조임볼트가 연결되도록 한 스윙 구동부;
   결합단부와 칼 본체와 연마단부로 이루어지되, 상기 결합단부는 수직으로 구비되는 봉형상으로서 홀더의 삽입홀에 맞춤 삽입되고, 상기 결합단부의 하단부에는 결합단부의 직경과 동일한 폭의 평판으로 이루어지도록 하면서 일정 각도와 길이로서 하향 경사지게 형성되도록 칼 본체가 구비되며, 상기 칼 본체의 하단부는 하향 만곡지는 형상으로 형성되도록 하여 연마단부를 이루도록 하고, 상기 스윙 구동부의 홀더에 일정 높이로 길이 조절이 가능하게 연결되는 연마용 칼;
   을 포함하며,
   상기 연마용 칼의 하단부인 연마단부가 리테이너 링의 내구면에 일정 압력으로 밀착되도록 한 후, 리테이너 링을 회전시키면서 연마용 칼을 스텝모터의 구동에 의해 리테이너 링의 내구면을 따라 회전 이동하도록 하여 리테이너 링의 내구면을 연마할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 리테이너 링의 내구면 연마장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 구동수단과 제2 구동수단은 감속모터와 스크류축으로 이루어지는 리테이너 링의 내구면 연마장치.
   
3. 삭제

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