KR20050067148A - 화학적 및 기계적 폴리싱장치의 반도체 웨이퍼 유지용고정링 - Google Patents

화학적 및 기계적 폴리싱장치의 반도체 웨이퍼 유지용고정링 Download PDF

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엥징게르 쿤츠토프테크놀러지 게베알
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Abstract

본 발명은 종래 보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있고 새로운 플라스틱 재료로 종래 보다 저렴한 비용으로 장착될 수 있는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에서 반도체 웨이퍼들을 지지하는 고정링(10)을 제공하기 위한 것으로, 이를 위하여 고정링(10)은 제 1 재료로 만들어지며 폴리싱장치에 장착하기 위한 장착요소를 갖는 캐리어링(12)과, 캐리어링에 동심원적으로 배치되고 플라스틱 재료로 만들어지는 지지링을 포함하며, 상기 지지링ㄹ은 폴리싱장치의 폴리싱 표면에 제 1 정면측으로 안착되고, 캐리어링9120에 접착제 없이 양호한 마찰 결합에 의해 분리가능하고 회전하지 않도록 제 1 정면측에 축방향으로 대향된 쪽에서 유지되며, 상기 제 1 재료는 지지링의 플라스틱 재료 보다 더 큰 강성을 갖는다.

Description

화학적 및 기계적 폴리싱장치의 반도체 웨이퍼 유지용 고정링{RETAINING RING FOR HOLDING SEMICONDUCTOR WAFERS IN A CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING DEVICE}
본 발명은 예를들어 미국 특허 제6,251,215호에 기재된 바와같은 화학적 및 기계적 폴리싱장치에서 반도체 웨이퍼들을 유지하기 위한 고정링에 관한 것이다.
오늘날, 집적 회로는 전형적으로 반도체 기판, 특히 실리콘 웨이퍼에 순차적으로 도전층, 반도전층 및 절연층들을 데포지션하여 형성한다. 상기한 각각의 층들을 데포지션(deposition)한 다음, 에칭을 하여 회로 기능을 갖도록 한다. 일련의 층들이 순차적으로 데포지션되고 에칭된 다음, 반도체 기판의 최상의 표면, 즉 기판의 외표면은 상당히 평탄하지 않게 된다. 이러한 평탄하지 않은 표면으로 집적 회로 제조공정의 석판인쇄단계에서 문제들이 초래된다. 그러므로, 반도체 기판 표면을 주기적으로 평탄화 또는 고르게 할 필요가 있다.
이러한 기판 표면의 평탄화를 위하여 허용된 방법들중 하나로서 소위 화학적 및 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing:CMP)방법이 있다. 상기 평탄화 방법은 전형적으로 기판, 즉 반도체 웨이퍼를 캐리어 또는 폴리싱 헤드에 장착해야 한다. 기판의 노출 표면은 회전하는 폴리싱 패드에 대하여 가압된다. 캐리어 헤드를 통하여 기판에는 제어된 힘이 작용하여 기판을 폴리싱 패드에 대하여 가압하게, 즉 누르게 된다. 적어도 하나의 화학반응물질과 연마입자들을 함유하는 연마제가 폴리싱 패드의 표면으로 공급된다.
CMP에서의 빈발하는 문제는 기판의 모서리를 기판 중심부와 다른 연마율로 연마하는 경향인 소위 엣지효과이다. 이것은 기판 모서리부분을 과도하게 폴리싱하게 되는, 즉 모서리, 특히 직경 200mm의 웨이퍼에서 외측 단부 5-10mm 영역에서 너무 많은 데포지션층을 제거하게 결과를 초래한다.
상기와 같은 과도한 폴리싱은 기판의 전체적인 평탄성을 감소시키고 기판의 모서리를 집적회로 제조에 부적당하게 함으로써 수율을 감소시키게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 미국 특허 제6,251,215호에서는 두개의 부분으로 된 고정링이 제안되었으며, 상기 고정링의 한부분은 강성의 재료, 즉 금속으로 이루어지고 다른 부분은 그보다 덜 강성인 플라스틱재료로 이루어져서, 한편으로는 마모될 수 있고, 다른 한편으로는 고정링에 접촉하는 반도체 웨이퍼를 손상시키지 않도록 하였다.
화학적 및 기계적 폴리시에서의 모서리 조건 때문에, 미국 특허 제6,251,215호에서는 고정링의 플라스틱부분과 금속 링 부분을 에폭시 접착제로 서로 접합하는 것을 제안하였다. 변형적으로 상기 두개의 부분들을 압입으로 서로 결합되도록 하는 것을 제안하였다.
실제로는 상기한 두가지 해결책 모두 부적절한 것으로 나타났다.
에폭시 접착제로 두개의 링부분들을 접합하면 플라스틱 링부분이 금속의 링부분에 견고하게 유지되지만, 플라스틱 링부분이 어느 정도 마모된 다음에 고정링을 재생할 때 문제가 발생된다. 현재에는 사용된 고정링을 업자에게 보내어 그곳에서 플라스틱 링부분을 금속링부분에서 기게적으로 제거하고, 그런다음 금속링부분을 200℃까지 가열하여 잔류 접착제를 열분해시킨다. 그 금속링부분을 샌드블라스트처리하여 최종 접착제 잔류물을 제거한 다음, 금속링부분에 새로운 플라스틱 링부분을 접착제로 접합한다.
이와같이 시간이 많이 소요되고 비용이 많이 들기 때문에, 고정링들은 값이 매우 비싸게 된다. 더우기, 플라스틱 링부분 보다 고가인 금속링부분은 잔류 접착제의 열분해를 위한 가열처리와 후속적으로 샌드블라스트 처리를 받아야 하기 때문에 재생 횟수가 극히 제한된다.
금속링부분과 플라스틱링부분을 압입에 의해 결합하는 경우에 사용된 플라스틱 링부분을 교환하는 것은 보다 용이해 지지만, 그러나 플라스틱 링부분과 금속 링부분들을 결합하는 압입은 폴리싱 공정중에 발생되는 힘을 신뢰할 수 있게 견디기에는 부적당한 것으로 나타났다.
도 1A 내지 도 1D는 본 발명의 제 1 실시예의 고정링을 보여주는 도면들이다.
도 2A 내지 도 2D는 본 발명에 따른 다른 실시예의 고정링을 보여주는 도면들이다.
도 3A 내지 3D는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 고정링을 보여주는 도면들이다.
도 4A 내지 4D는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 고정링을 보여주는 도면들이다.
도 5A 내지 5D는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 고정링을 보여주는 도면들이다.
도 6A 및 6D는 본 발명에 의한 고정링의 또 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.
도 7A 및 7D는 본 발명에 의한 고정링의 또 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.
도 8A 및 8D는 본 발명에 의한 고정링의 또 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.
도 9A 및 9D는 본 발명에 의한 고정링의 또 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.
도 10A 및 10D는 본 발명에 의한 고정링의 또 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.
도 11A 및 11D는 본 발명에 의한 고정링의 또 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.
본 발명의 목적은 종래 보다 저렴한 비용으로 생산할 수 있으며, 특히 보다 저렴한 비용으로 장착할 수 있는 새로운 플라스틱부분을 구비하는 고정링을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고정링은,
제1 재료로 만들어지고 폴리싱장치에 장착하기 위한 장착요소들을 구비하는 캐리어링과;
상기 캐리어링에 동심원적으로 배치되며 플라스틱재료로 만들어지는 지지링을 포함하고, 상기 지지링은 그 제1 정면이 폴리싱장치의 폴리싱면에 안착되고 상기 제1 정면에 반대쪽에서 축방향으로 분리가능하게 그리고 회전될 수 없게 유지되며, 캐리어링에 접착제를 사용하지 않고 확고하게 그리고 마찰에 의해 연결되며;
상기 제1 재료는 지지링의 플라스틱 재료 보다 더 높은 강성을 갖는 재료로 구성된다.
본 발명에 따라 고정링의 지지링과 캐리어링의 분리가능하며, 회전될 수 없고 확고한 마찰 연결은 지지링의 외주면의 영역에서 이루어진다. 이로써, 화학적 및 기계적 폴리싱 공정중에 캐리어링에 작용하는 힘을 흡수하는 최적의 조건이 이루어진다.
지지링이 캐리어링을 향한 쪽에서 턱부분을 구비하여 이루어지는 외주면에서 캐리어링을 수용함으로써 지지링은 캐리어링에 확고하게 안착된다. 확고한 마찰 연결을 형성하기 위한 외주면은 바로 턱부분의 원형의 외주면이다. 상기 턱부분은 외주면 둘레로 직립된거나 외주면 전체에 걸쳐 배치된 링 형상의 턱부분 영역으로 이루어진다.
외주면을 갖는 캐리어링은 지지링의 외주면과 일직선상으로 정렬되는 것이 바람직하다. 상기 캐리어링은 오염으로부터, 특히 부식의 문제로부터 보호되며, 그것은 폴리싱면을 향한 캐리어링의 표면들이 지지링에 의해 덮혀지기 때문이다.
본 발명에 의한 고정링의 변형예로서, 고정링에는 외주면 둘레로 연장되고 방사상 외측으로 돌출되며 고정링의 제1 정면의 지지면을 확대하는 플랜지가 제공된다. 이러한 외측으로 돌출된 지지링의 플랜지는 화학적 및 기계적 폴리싱 공정중에 오염에 대하여 부가적인 보호를 제공한다. 특히, 캐리어링은 제조비용이 다소 많이 소요되지만, 가능한한 길게 사용할 수 있는 부품으로서 재사용가능하며 마모 상태에 의해 지지링을 교환할 수 있게 구성하는 것도 경제적으로 실현가능하다.
본 발명에 의한 고정링의 상기한 변형예에서, 지지링의 재료의 강성에 따라 캐리어링은 지지링의 플랜지를 기하학적 형상에 있어서 안정화시키기 위하여 외측으로 돌출된 플랜지를 포함할 수 있다. 지지링의 재료의 강성 정도에 따라, 캐리어링의 플랜지는 전체 표면에 걸쳐 또는 부분적으로 지지링의 플랜지를 지지할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 지지링과 캐리어링은 미리 결정된 표면 부분들에 서로에 대하여 면 대 면의 결합상태로 배치되고, 지지링과 캐리어링은 중심을 잡기 위하여 서로 보상적인 돌출부들과 홈들을 갖는다. 이러한 구조는 특히, 캐리어링에 지지링을 장착할 때, 정확히 중심을 잡아 배치하는데 유효하며 이로써 마모된 지지링의 교환을 용이하게 한다.
지지링과 캐리어링이 서로에 대하여 면 대 면의 결합된 관계로 배치되는 표면 부분들은 방사상 구조로 평탄한 베이스를 형성하여 캐리어 링에 지지링을 지지하도록 한다.
변형적으로, 이러한 면부분들은 원추형과 유사한 형상으로 하여도 어떠한 문제도 없는 것으로 생각된다.
캐리어링에 대하여 지지링을 중심을 잡아 배치하기 위하여 지지링과 캐리어링의 상보적인 돌출부들과 홈들은 캐리어링과 지지링이 서로에 대하여 면 대 면으로 놓이는 표면 부분들의 영역에 배치되는 것이 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 캐리어링과 지지링의 상보적 형상의 돌출부들과 홈들은 압입에 의해 연결되도록 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 지지링은 그 외주면에 제1 정면으로부터 축방향으로 멀어지는 방향으로 향하는 외측 주변 테두리부를 갖도록 하여 캐리어링의 외주면에 대하여 안착되어 전체 표면에 걸쳐 캐리어 링을 덮도록 구성된다.
이러한 실시예는 캐리어링의 재료가 화학적 및 기계적 폴리싱 공정의 영향을 받지 않도록 효과적으로 차단하여 캐리어링을 제조하는 재료를 보다 광범위한 재료들로부터 선택할 수 있는 장점이 있다.
이와함께, 지지링의 외측 주변 테두리부에 의해 정확한 배치을 보장되게 한다. 또한, 상기 지지링의 외측 주변 테두리부는 캐리어링과 압입 연결될 수도 잇다.
본 발명의 변형예에 따라 제공되는 캐리어링은 지지링과 접촉하는 표면부분에 링 축에 평행한 벽과 나사부를 갖는 링 홈들 가지며, 지지링은 제 1 정면측에 축방향으로 대향된 쪽에 상기 링 홈과 상보적인 형상의 적어도 하나의 돌출부를 가지며, 상기 돌출부는 링 홈의 축방향으로 평행한 벽의 나사부에 상보적인 형상의 나사부를 갖는다.
이러한 구조는 캐리어링이 지지링에 나사결합되는 것을 가능하게 하며, 한 변형된 형태의 지지링은 나사부를 갖는 돌출부로서 외주면 둘레로 연장된 테두리부를 갖는다.
변형적인 형태로, 상기 링 테두리부는 서로 이격된 복수개의 링 단편부재들로 분할될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 링 홈은 그 폭을 한정하는 두개의 반경방향으로 이격되고 축방향으로 평행한 벽들을 가지며, 상기 벽들은 각각 나사부를 갖는다. 이에 따라, 지지링의 돌출부 또는 링 테두리부는 서로 상보적인 형상의 외측으로 향한 나사부와 내측으로 향한 나사부를 갖는다. 이러한 구조로, 지지링이 캐리어링상에서 보다 안정화된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 링 홈은 링홈의 폭을 한정하도록 두개의 반경방향으로 이격되고 축방향으로 평행한 벽들을 가지며, 그 각각의 벽들에는 나사부가 형성되어 있다. 이에 대응하여, 지지링의 링 테두리부 또는 돌출부는 외측으로 향하며 상보적인 형상의 나사부와, 내측으로 향하며 상보적인 형상의 나사부를 갖는다. 이러한 실시예의 구성으로, 캐리어링상에서의 지지링이 보다 안정화된다.
링홈의 나사부의 나사들은 평행하게, 즉 동일하게 반경방향으로 정렬된 나사 개시부와 피치 각도로, 반경방향으로 정렬되어 있다. 이러한 구조는 지지링의 링 테두리부의 상보적 형상의 나사부에도 동일하게 적용된다.
캐리어링과 지지링을 결합하는 또 다른 변형예는 이들 캐리어링과 지지링에 고정된 상태에서 축방향으로 작용하는 힘에 대하여 지지하고 고정된 연결구조를 형성하는 상호 작용하도록 된 고정수단이 제공된다.
상기 고정 연결은 회전을 방지하기 위한 고정수단으로서 작용하도록 되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 복수개의 스냅 방식의 연결부들이 링의 외주면에 배치될 수 있으며, 이때 고정 돌출부들이 각각 홈에 결합됨으로써 스냅 고정된 상태에서 캐리어링에 대하여 지지링의 회전을 방지하게 된다.
본 발명의 또 다른 변형예에 따라, 캐리어링과 지지링은 서로 상보적인 표면 부분들을 가지며, 이러한 상보적인 표면 부분들로 캐리어링과 지지링은 장착된 상태에서 서로에 대하여 안착되며, 상기 상보적인 표면 부분들은 수축에 의해 캐리어링과 지지링들을 결합하도록 상보적인 형상의 돌출부와 홈을 갖는다.
또한, 지지링과 캐리어링 사이의 결합은 대응된 형상의 돌출부와 홈에 의해 회전이 방지된다.
본 발명의 또 다른 변형예에 따라, 지지링은 그 외주면에 반경방향 외측으로 개방된 링 홈을 가지며, 캐리어 링은 복수개의 링 단편부재들로 이루어지고, 그 링 단편부재들은 링홈에 상보적인 형상의 플랜지부와 적어도 하나의 고정부를 포함하며, 그 고정부는 지지링의 지지 표면으로부터 먼쪽으로 향한 면으로부터 축방향으로 폴리싱장치상에서 캐리어링을 장착하도록 제공된다.
가장 단순한 구성의 경우에, 상기 캐리어링은 두개의 즉, 링을 2분할한 단편부재들로 이루어지며, 그 분할 부재들은 지지링에 반경방향으로 밀어넣어져 고정ㄹ된다. 상기 플랜지부들은 지지링의 보강요소로서 작용함으로써 지지링의 형상을 유지하도록 한다. 이와 동시에, 플랜지부들은 복수개의 고정부를 구비하며, 그 고정부로 지지링과 캐리어링이 전체적으로 폴리싱장치에 고정될 수 있다. 상기 고정부들은 예를들어 내부 나사를 갖는 부싱으로 이루어질 수 있다.
변형적으로, 상기 플랜지부는 또한 구멍들을 가지며, 그 구멍에는 내부 나사가 형성되어 고정 볼트를 직접 체결할 수 있다.
상기 두개의 링 단편부재들의 변형예로서, 캐리어링을 형성하도록 외주면에걸쳐 복수개의 링 단편부재들이 배치될 수 있다. 이들 링 단편부재들은 반드시 서로 인접하여 배치되어야 하는 것은 아니지만, 서로 이격될 수 있다. 개별적인 링 단편부재들 또는 원주방향의 그들의 플랜지부들 사이의 이격 거리는 지지링의 재료 강성에 따른다.
바람직한 실시예에서, 링 홈은 지지링의 지지표면으로부터 축방향으로 먼쪽을 향한 홈 벽에 홈들을 갖는다. 이때 고정부의 요소들은 폴리싱장치를 향하는 방향으로 된 홈들속으로 외측으로부터 반경방향으로 삽입가능하다. 이들 요소는 예를들어 플랜지부들에 배치되는 부싱으로 될 수 있다. 그러나, 상기 홈들은 외부에서 접근가능하며 플랜지 자체에 형성된 내부 나사를 갖는 구멍으로 구성될 수 있다.
본 실시예가 저눌한 실시예들과 다른 중요한 점은 지지링과 캐리어링이 고정된 상태에서 서로 정렬되어 그 사이에 링 채널을 형성하는 상보적인 표면들을 가지며, 상기 링 채널은 링 형상의 시일 요소들에 의해 외부로부터 시일되고, 캐리어링은 링 채널의 배기를 위하여 외측으로 부터 접근가능하며 링 채널로 통하는 폐쇄가능한 구멍을 갖는 구성이다.
변형적으로, 링ㄹ 채널로 통하는 상기 폐쇄가능한 구멍은 지지링에 배치될 수도 있다. 그러나, 비용면에서 캐리어링에 형성하는 것이 바람직하다.
지지링과 캐리어링 사이의 마찰 결합은 링 채널의 배기에 의해 이루어질 수 있다. 지지링은 단순히 링 채널로의 급배기에 의하여 제거되고 교환될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에서, 회전방지는 지지링과 캐리어링이 서로 안착되는 적어도 한 표면부분에 캐리어링과 지지링의 두 표면들의 홈들로 형성되는 중공부를 제공함으로써 달성된다. 그런 다음 이러한 중공부에는 경화성 재료가 채워진다. 경화성 재료가 경화된 다음에는 지지링과 캐리어링 사이의 회전운동이 방지된다. 지지링상의 캐리어링의 고정 또는 축방향으로 역전된 방식으로의 고정은 그러한 중공부와 상보적인 형상에 의해서도 제공될 수 있다.
상기 구성의 변형예로서, 지지링과 캐리어링은 이들에 형성된 홈들에 볼트를 체결함으로써 서로에 회전방지되게 결합될 수 있다.
상기 홈에 체결하여 고정할 수 있는 나사 볼트를 사용하는 것이 바람직하다.
그러한 체결볼트들은 대응된 홈들에 축방향 및 반경방향으로 삽입할 수 있어서 어느 경우에도 회전을 방지할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 플라스틱 재료는 열가소성 재료, 열경화성 재료, 탄성체 및/또는 플라스틱 조성물을 포함한다.
상기 플라스틱 재료는 강화된, 특히 섬유 보강된 플라스틱 재료인 것이 바람직하다.
마찰 특성을 개선하기 위하여, 마모 감소 및/또는 마찰 감소용의, 예를들어 PTFE, 폴리이미드, 몰리브데늄 이황화물, 흑연, 붕소질화물, 나노입자들과 같은 첨가제들을 혼합하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.
특히, 지지링은 적어도 두개의 층들 또는 요소들로 샌드위치 구조로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 잇점들은 첨부한 도면을 참고하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1A는 본 발명에 따른 고정링(10)을, 반도체 웨이퍼용 화학적 및 기계적 폴리싱장치에의 조립을 위하여 폴리싱장치를 향한쪽으로부터 본 평면도이다.
고정링(10)은 제 1 재료, 특히 금속재료나 섬유 보강 플라스틱과 같은 안정성을 갖는 금속 및/또는 플라스틱 재료들로 이루어진 캐리어링(12)으로 구성된다.
플라스틱 재료로 만들어진 지지링(14)이 상기 캐리어링(12)에 동일 축중심으로 배치된다. 상기 제 1 재료는 상기 지지링의 플라스틱 재료 보다 더 큰 강성을 갖는다.
상기 캐리어링(12)은 폴리싱 장치를 향한 면에서 소정 각도 간격으로 형성된 나사 구멍(16)들을 가지며, 그 나사 구멍들은 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 고정링을 고정하기 위한 것이다.
또한, 캐리어링(12)은 폴리싱장치를 향한쪽에 구멍(18)을 가지며, 고정링이 폴리싱장치에 장착될 때 폴리싱장치의 (도면에 도시되지 않은) 돌출부가 상기 구멍속으로 끼워져서 폴리싱장치에 고정링을 항상 정확하게 조립할 수 잇게 된다. 이러한 구조는, 특히 상기 나사 구멍(16)들을 폴리싱장치의 대응된 관통구멍들에 대하여 정렬시키고 나사 볼트를 나사구멍(16)들에 체결함으로써 고정링을 폴리싱장치에 장착한다.
도 1B는 도 1A의 선 A-A에 의한 고정링(10)의 단면도로서 플라스틱 재료로 만들어진 지지링이 캐리어링에 접착제를 사용하지 않고, 분리가능하게 그리고 회전되지 않게 유지되는 구조를 보여준다. 이를 위하여, 지지링(14)은 캐리어링(12)을 향한쪽에 도 1C에 확대도로 상세히 도시된 바와같이 외측 테두리부(20)에서 외측방향으로 형성된 턱부(22)를 갖는다. 캐리어링과 지지링을 서로 마찰연결로 분리가능하게 그리고 회전되지 않게 결합하기 위하여, 스틸재로 만들어지는 캐리어링은 플라스틱으로 만들어지는 지지링에서 수축된다. 지지링의 바람직한 플라스틱재료는 순수한 상태의 또는 개질된 폴리페닐렌 황화물(PPS), PEEK, PAI, PI, PA, POM, PET 또는 PBT등이다. 마찰 특성을 향상시키기 위하여, PTFE, 폴리이미드, 몰리브데늄 이산화물, 흑연, 붕소질화물, 나노 입자들과 같은 마찰 감소 및/또는 마모 감소제들을 첨가할 수 있다.
캐리어링(12)의 스틸재의 큰 강성에 의해 전체적으로 우수한 안정성이 부여되는 한편, 지지링(14)의 플라스틱재료가 화학적 및 기계적인 폴리싱장치의 마찰면에 슬라이드가능하게 놓여지고, 반도체 웨이퍼가 폴리싱 공정중에 지지링에 의해 한정되는 공간(24)에서 유지된다. 본 실시예의 장점은 특히 스틸재의 플라스틱재료의 지지링(14)에서 수축될 수 있어서 분리가능하지만 회전될 수 없으며 마찰되게 연결된다. 지지링(14)이 마모되면, 캐리어링(12)에서 지지링을 매우 간편하게 제거하고 새로운 지지링으로 교체할 수 있다. 그러한 지지링의 교체 작업은 종래 기술의 경우에서 보다 상당히 간편하며, 잔류 접착제등의 제거 작업이 전혀 필요하지 않다. 또한, 캐리어링(12)은 새로운 지지링(14)이 장착되기 전에 종래 기술에서와 같이 특별히 준비해야 할 전처리 작업등이 필요하지 않으므로 캐리어링은 종래 기술에서 보다 상당히 덜 마모된다.
고정링(10)의 외주면(20)은 사실상 턱부가 없다. 즉, 지지링(14)의 외측 테두리부는 캐리어링(12)의 외측 테두리부와 일직선으로 정렬된다. 지지링(14)이 캐리어링(12) 보다 반경방향 내측으로 연장되고 외주면(20)에서 후퇴되어 단차가 형성된 턱부(22)에서 (도 1C 참조) 캐리어링(12)이 수용되므로, 링 내부 공간(24)은 지지링(14)에 의해서만 경계가 형성된다. 화학적 및 기계적 폴리싱 장치에서 폴리싱될 반도체 웨이퍼들은 지지링(14)의 비교적 연질의 플라스틱 재료와만 접촉하게 되므로 반도체 웨이퍼의 모서리가 손상될 위험이 최소화된다.
도 1D는 고정링(10)의 개략적인 사시도로서, 특히 고정링(10)의 내측 공간이 주로 지지링(14)에 의해서 경계가 형성된다.
도 2A 내지 2D는 본 발명에 따른 고정링(30)의 다른 변형예를 보여주고 있으며, 그 고정링은 도 1A 내지 1D의 고정링과 같이 스틸재의 캐리어링(32)과 플라스틱 재료의 지지링(34)을 포함하여 구성된다. 상기 캐리어링(32)은 소정의 각도 간격으로 형성된 나사 구멍(36)을 가지며, 그 나사구멍은 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 고정링(30)을 고정시키기 위한 것이다. 구멍(38)은, 폴리싱장치의 돌출부가 구멍(38)에 맞물려 결합되게 함으로써 포리싱장치에 고정링을 정확한 위치에 조립되게 한다. 나사 구멍(36)들은 폴리싱장치의 고정요소들에 대응하게 정렬되어, 고정링이 체결볼트에 의해 간편하게 장착된다. 고정링(30)의 외측 테두리부는 캐리어링(32)과 지지링(34)의 외주면이 서로 일치되게 정렬되도록 구성된다. 상기 지지링(34)은 중심을 향하여 방사상으로 연장되고 캐리어링(32)이 결합된다. 외측 테두리부(40)로부터 내측으로 턱부(42)가 지지링(34)에 제공되어 캐리어링(32)이 수용된다(도 2C 참조). 그러므로, 고정링(30)에 의해 형성된 내측 공간(44)은 지지링(34)에 의해, 즉 비교적 연질의 플라스틱 재료에 의해 경계가 형성된다. 이러한 구성은 도 2A의 선 A-A를 따라 취한 도 2B에 도시된 단면도로 부터 명백하다. 이러한 구성은 또한 도 2D에서도 설명된다. 턱부(42)의 영역에서, 지지링(34)은 캐리어링(32)과 접촉하는 방사상의 표면에 링형상의 리브(43)를 가지며, 그 리브는 캐리어링(32) 저면의 서로 대응된 형상의 환형 홈(45)에 맞물린다.
본 발명에 의한 고정링의 상기 실시예에서, 지지링(34)과 캐리어링(32) 사이의 연결은 링 형상의 리브(43)가 환형 홈(45)속에 압입되어 이루어진다.
상기 캐리어링과 지지링은 마찰결합을 하게 되어 접착제를 사용하지 않고 회전할 수 없게 연결된다. 이러한 연결은 지지링(34)의 마찰 마모의 경우에 분리될 수 있으며, 캐리어링(32)에는 새로운 지지링(34)이 구비될 수 있으며, 상기 지지링은 캐리어링이 상기 새로운 지지링(34)의 삽입을 위하여 확대되어야 할 필요없이 압입될 수 있다. 특히, 종래 기술에서 필요하였던 접착제 잔류물의 제거 및 캐리어링 자체의 마모에 따른 문제가 해소된다.
본 발명에 따른 고정링(30)에 의하여, 수개의 지지링(34)이 단일의 캐리어링(32)으로 사용될 수 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 화학적 및 기계적 폴리싱 비용이 현저하게 감소될 수 있다. 그것은 마모를 받기 쉬운 지지링(34)이 비교적 높은 제조 비용이 소요되는 캐리어링(32) 보다 상당히 저럼한 비용으로 제조될 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 고정링에서, 캐리어링(32)은 고정링을 기계적으로 안정되게 하여 고정된 기하학적 형상이 유지되게 한다. 비교적 연질 재료로 된 지지링(34)은 캐리어링(32)과의 접촉으로부터 반도체 웨이퍼를 보호함으로써 반도체 웨이퍼들의 모서리 부위의 손상을 방지한다.
도 3A 내지 도 3D에는 본 발명에 의한 다른 변형예로서의 고정링(50)이 도시되어 있다. 마찬가지로, 캐리어링(52)도 고정링(50)을 기계적으로 안정되게 하고 그 고정링의 정확한 기하학적 형상을 유지되게 한다. 상기 캐리어링은 스틸재료 만들어지는 것이 바람직하다.
상기 캐리어링(52)은 화학적 및 기계적 폴리싱 장치의 지지면에 대한된 면에 플라스틱 재료로 만들어진 지지링(54)을 구비한다.
그리고, 상기 캐리어링(52)의 폴리싱 장치를 향하여 놓이는 면에서 일정한 각도 간격으로 나사구멍(56)이 형성되어 있어서 고정링(50)이 폴리싱 장치에 나사가 형성된 볼트로 체결되어 고정될 수 있다.
상기 캐리어링(52)은 또한 폴리싱장치를 향한쪽에 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 고정링(50)의 삽입을 위한 구멍(58)이 형성되어 있어서, 상기 나사구멍(56)은 폴리싱 장치의 관통 나사구멍들과 일치되게 정렬되어 체결 볼트를 쉽게 삽입하여 체결할 수 있게 한다.
도 3B는 도 3A의 선A-A에 의해 취한 본 발명에 의한 고정링(50)의 단면도이다. 본 도면에서 고정링(50)의 외주면(60)은 지지링(54)에 구비된 테두리부(66)에 의해 형성되며, 그 테두리부는 캐리어링(52)의 외주면을 완전히 덮도록 축방향으로 연장되어 있다. 상기 캐리어링(52)은 그러므로 지지링(54)의 링 홈(62)에 배치되고 축방향으로 연장된 표면에서 지지링의 플라스틱 재료로 덮히게 된다.
위와같은 구조는 전술한 스틸재와 같은 기계적 특성을 가지면서 캐리어링(52)의 제조 과정에서 비용이 보다 저렴하게 소요되는 다른 많은 금속 재료들을 선택하여 사용할 수 있도록 하는 장점이 있다. 지지링(54)의 플라스틱재료는 화학적 및 기계적 폴리싱 공정에 사용되는 화학제재와 접촉될 수 있는 영역의 캐리어링(52) 표면을 보호한다. 그러므로, 보다 비용이 저렴한 화학제재를 사용하더라도 캐리어링의 표면에서 부식이 발생되지 않는다.
도 3에 도시된 고정링(50)의 실시예에서, 캐리어링(52)은 지지링(54)에 압입되어 결합되므로 접착제 없이 결합된다. 캐리어링(52)과 지지링(54) 사이의 마찰 연결은 회전되지 않게 고정될 수 있게 한다.
그러나, 특별한 응력의 경우에, 도 3D에 도시된 바와같은 회전 방지수단이 제공될 수 있다. 이러한 목적으로, 고정링(50)의 원주방향으로 간격을 두고 캐리어링(52)과 지지링(54) 각각에 적어도 한 위치에 홈이 형성되며, 그 홈들은 함께 경화가능한 유기물 또는 무기 재료로 채워질 수 있는 공동을 형성한다. 상기 홈들에 채워지는 재료는 경화되어 회전을 방지하기 위한 고정수단을 형성한다. 그와 함께, 지지링(54)이 캐리어링(52)으로부터 쉽게 분리되는 것을 방지하기 위한 일종의 고정수단을 형성한다.
상기 공동(68)을 채우는 충진재(69)로서 경화가능한 재료는 매우 광범위하며, 그러한 재료는 폴리싱공정중에 기계적 응력에 의해 특정되는 기계적 조건들을 충족하고 주변 환경으로부터 완전히 차단되는 재료이면 된다. 열경화성 재료가 사용되는 것이 바람직하다.
본 변형예에서, 지지링(54)은 고정링(500의 반경방향 내측으로 연장되며, 이로써 형성되는 내측 공간부(64)는 지지링(54)의 비교적 연질 재료에 의해 제한되며, 그속에 유지되는 반도체 웨이퍼의 모서리들이 화학적 및 기계적 폴리싱 공정중에 손상되지 않도록 한다.
도 3B를 참고하여 설명한 본 발명에 의한 고정링들의 회전방지수단은 앞서 설명한 고정링(10)과 (30)의 실시예들에도 적용가능하며, 별도의 특별한 언급이 없는 한 이하에서 설명하는 고정링들에도 마찬가지로 적용가능하다.
도 4A 내지 4D는 본 발명에 의한 또 다른 변형예의 고정링(70)을 보여주며, 상기 고정링은 두개의 부분들, 즉 캐리어링(72)과 지지링(74)으로 구성된다. 상기 캐리어링(72)에는 전술한 지지링들의 나사구멍들 및 구멍들과 같은 기능을 하는 나사구멍(76)들과 구멍(78)들이 일정한 각도 간격으로 형성되어 있다. 또한, 지지링(74)은 캐리어링(72) 보다 반경방향 내측으로 더 연장됨으로써 내측의 공간부(84)가 형성되며, 상기 내측의 공간부(84)는 지지링(74)의 플라스틱 재료에 의해 제한되어 그 속에 수용되는 반도체 웨이퍼를 부드럽게 지지하도록 한다. 또한, 고정링(70)의 외주면(80)은 지지링(74)과 그 테두리부(86)의 플라스틱 재료로 형성되며, 이로써 캐리어링(72)의 재료를 화학적 및 기계적 폴리싱 공정에서 사용되는 화학제재에 대한 비반응성 여부에 관계없이 요구되는 기계적 안정성의 관점에서만 선택할 수 있게 한다. 상기 테두리부(86)는 상기 폴리싱 공정에서 사용되는 화학제재들에 의한 부식등의 손상에 대하여 캐리어링(72)의 외측면을 보호한다. 또한, 상기 캐리어링(72)은, 도 4A의 선 A-A에 의해 취한 단면도인 도 4B와 도 4C에 상세히 도시된 바와같이 링홈(82)에 압입된다.
도 4C에는 고정링(70)의 특징을 보여주고 있으며 도 3A 내지 도 3D의 고정링(50)과 유사하다.
돌출부(87)로 이루어지는 맞물림 연결부(85)가 지지링(74)에 탄성적으로 형성되고, 캐리어링(72)의 내주면 벽에 배치되는 요홈이 링홈(82)의 내주면 벽의 적어도 일개소에, 그러나 링홈(82)의 전체 내주면에 걸쳐 일정한 각도 간격으로 형성된다.
캐리어링(72)을 지지링(74)의 링홈(82)속에 압입할 때, 상기 맞물림 연결부(85)가 단부 위치에서 맞물리게 된다. 즉, 돌출부(87)가 캐리어링(72)의 대응된 형상의 홈속에 탄성적으로 끼워짐으로써 분리가 방지되도록 하는 한편 캐리어링(72)과 지지링(74) 사이에서 회전이 되지 않게 연결하게 된다.
캐리어링(72)을 지지링(74)속에 압입함으로써 비회전 고정구조가 이루어지며, 이로써, 상기 맞물림 연결부(85)는 회전에 대한 부가적인 고정구조를 형성한다.
또한, 지지링(74)이 과도하게 마모된 경우에 캐리어링(72)으로부터 쉽게 지지링을 분리하고 새로운 지지링으로 교체할 수 있다. 이 경우에도 새로운 지지링(74)을 캐리어링에 장착하기전에 종래와 같은 특별한 세정 과정 또는 준비과정이 필요없다.
도 5A 내지 5D는 본 발명에 의한 고정링(90)의 또 다른 변형예를 보여주고 있다. 고정링(90)은 캐리어링(92)과 지지링(94)으로 구성되며, 상기 캐리어링(92)은 스틸재로 만들어지고 지지링(94)은 플라스틱재료, 특히 폴리페닐렌 황화물, PEEK, PAI, PI, PA, POM, PET 또는 PBT중에서 선택된 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 또한, 예를들어 PTFE, 폴리이미드, 몰리브데늄 이황화물, 흑연, 붕소 질화물, 나노입자등과 같은 마찰 감소 및/또는 마모 감소 첨가제가 마찰 특성을 개선하기 위하여 첨가될 수 있다.
본 변형예에서 고정링(90)의 외주면(100)은 캐리어링(92)과 서로 정렬된 지지링(94)의 외측 표면들로 형성된다.
본 변형예가 전술한 예들과 다른 점은,
제지지링(94)에 요홈으로 된 턱이 형성되지 않는 대신에 캐리어링(92)에 대향된 반경방향의 표면(102)이 형성되는 점이다. 상기 반경방향의 표면(102)에는 하나 또는 복수개의, 본 변형예에서는 5개의 동심원적 링형상의 리브(103)가 반경방향의 표면으로부터 축방향으로 돌출되어 있다. 상기 반경방향의 표면(102)에 대하여 대향된 캐리어링(92)의 표면은 리브(103)들을 수용하도록 동심원적으로 홈(104)들이 형성된다.
상기 리브(103)들은 홈(104)속에 확장-수축 공정에 의해 바람직하게 결합된다. 금속재료의 캐리어링(92)은 먼저 가열되어서 홈(104)이 확장되고, 리브(103)를 갖는 지지링(94)이 캐리어링(92)에 배치되어 리브를 홈속에 삽입하면, 캐리어링(92)이 냉각되면서 홈들이 수축하게 됨으로써 리브(103)들이 홈속에 양호하게 마찰결합된다. 또는 플라스틱재료가 냉각되어 리브(103)가 홈(104)속에 삽입될 수도 있다.
이렇게 하여 캐리어링(92)과 지지링(94) 사이에는 본 변형예에서 양호한 마찰 연결이 이루어진다.
또한, 그러한 양호한 마찰 연결은 회전방지 기능을 발휘할 수 있지만, 전술한 변형예들에서 볼 수 있듯이 다른 회전 방지수단을 제공함으로써 더욱 개선될 수 있다.
고정링(90)의 구조는 도 5A의 선A-A에 의한 단면도로 도시된 도 5B에서 잘 나타나 있으며, 도 5C에서 보다 상세히 도시되어 있다.
도 6A 내지 6D는 본 발명에 따라 캐리어링(112)과 지지링(114)으로 구성되는 고정링(110)의 또 다른 변형예를 보여준다.
본 변형예의 특징은 캐리어링(112)이 전술한 고정링(10,30,50,70,90)들의 경우에서와 같이 일체형이 아니라 단편 부재들로 이루어지는 점이다.
상기 지지링(114)은 그 외주면에 홈이 형성된 단차부(116)가 형성되고, 그 단차부의 반경방향 외주면 벽에는 반경방향 내측으로 연장된 링 홈(118)이 형성되어 잇다. 상기 캐리어링(112)은 지지링(114)을 향한 단부에서 반경방향 내측으로 돌출된 플랜지(120)를 가지며, 그 플랜지는 고정링(110)을 조립할 때 지지링(114)의 링 홈(118)속에 압입된다. 도 6B는 도 6A의 선A-A에 의한 단면도에서 상세하게 도시되어 있다. 이 단면구조는 도 6C에서 확대도로 도시되어 있다.
최종적으로, 도 6D는 캐리어링(112)이 두개의 반원부재(122)들로 이루어지는 것을 보여준다.
상기 캐리어링(112)의 반원부재(122)들에 형성된 나사구멍(124)들을 통해 캐리어링(112)이 폴리싱장치에 나사체결된다. 캐리어링(112)의 상측에 형성된 구멍(126)은 폴리싱장치에 고정링의 정확한 조립위치 선정을 가능하게 한다.
본 변형예에서, 지지링(114)으로부터 캐리어링(112)을 분리하는 것은 매우 간편하며 새로운 지지링(114)을 캐리어링(112)에 연결하기 전에 종래 필요로 했던 전처리작업이 필요없다.
도 7A 내지 7D는 캐리어링(132)과 지지링(134)으로 구성되는 본 발명의 또 다른 변형예의 고정링(130)을 보여준다.
본 변형예에서, 도 6A 내지 6D의 변형예에서 설명한 단편 부재들로 된 캐리어링(132)을 더욱 개선하여 전체 12개의 (특히, 캐리어링(132)과 함께 도 7D에 부분적으로 도시된) 단편부재(133)들로 분할하여 구성하였다.
지지링(134)은 일체형 구조로 되고 그 외주면(136)에는 (도 7A의 선A-A에 의한 단면도로 도 7B에 도시된 바와같이) 외주면 둘레를 따라 연장된 슬로트(137)가 형성되며, 폴리싱장치를 향한 측면에는 일정한 각도 간격으로 개방형 슬로트와 같은 홈(138)이 폴리싱장치를 향해 축방향으로 외주면을 따라 연장되어 있다.
캐리어링 단편부재(133)들은 예를들어 평탄한 재료로 만들어지는 플랜지부(139)로 구성된다. 폴리싱장치를 향한 측면에는 플랜지부(139)에 나사가 형성된 부싱(140)이 제공되고, 그 부싱은 링 슬로트(137)에 플랜지부(139)를 삽입할 때 슬로트형 홈(138)과 결합되며 고정링(130)의 스크류 체결을 위해 폴리싱장치로부터 접근할 수 있다(도 7).
지지링(134)의 외주면(136)에 형성된 링 슬로트(137)속에 플랜지부(139)를 삽입됨으로써, 플랜지부(139)는 지지링(134)에 압입되어 유지된다.
슬로트형 홈(138)에 나사형성된 부싱(140)을 결합시킴으로써 자동적으로 회전이 방지되므로 회전방지를 위한 별도의 수단이 더이상 필요하지 않게 된다.
본 실시예에서, 폴리싱장치에 고정링(130)의 특정 위치 고정을 위하여, 지지링(134)은 구멍(142)을 가지며, 그 구멍에 (도면에 도시하지 않은) 폴리싱장치의 돌출부가 맞물리게 됨으로써 폴리싱장치에서 고정링(130)의 정확한 위치고정이 이루어진다.
본 발명의 변형예로서 분할된 구조의 캐리어링(152)을 갖는 고정링(150)이 도 8A 내지 8D에 도시되어 있다.
지지링(154)은 반경방향 외측으로 개방된 링 홈(158)을 단차부(156)에 가지며, 링을 형성하는 단편부재(153)들로 이루어지는 캐리어링(152)은 반경방향 내측으로 향한 분할 플랜지를 지지면을 향한 단부에 구비하고 있다. 장착된 상태에서 상기 분할 플랜지(160)는 링 홈(158)에 압입되어 결합된다.
본 변형예가 도 7A 내지 7D에 도시된 변형예와 달리, 나사 구멍(162)들이 링 단편부재(153)들에 형성되고 그에 대응하는 구멍(164)이 링 단편부재(153)들에 의해 형성된다.
도 9A 내지 9D는 본 발명에 따른 또 다른 변형예의, 일체형의 캐리어링(172)과 일체형의 지지링(174)을 갖는 고정링(170)을 보여준다. 본 변형예에서, 캐리어링(172)에는 사실상 축방향으로 평행한 벽(178)을 갖는 동일축 중심을 갖는 링 홈(176)이 제공되며, 그것은 도 9A의 선A-A에 의한 단면도인 도 9B에서 명백히 도시되어 있으며, 도 9C에서 보다 상세히 도시되어 있다.
나사구멍(179)은 축방향으로 평행한 벽(178)에 형성된다.
지지링(174)은 링 단편부재들로 구성되는 링 형상의 리브(180)을, 캐리어링을 향한 측면에 갖는다. 이것은 상기 리브(180)가 전체 360°범위에 걸쳐 제공될 필요는 없으며 단지 부분적으로 형성될 수 있음을 의미한다.
상기 리브(180)는 그 내측의 축방향으로 평행한 벽의 내측에 나사부를 구비하여 지지링(174)이 캐리어링(172)과 나사결합될 수 있게 한다.
이런 구조로, 캐리어링(172)과 지지링(174)은 양호한 마찰 연결 방식으로 결합될 수 있으며, 나사 결합을 위해 조여지는 힘을 적절히 선택함으로써 회전방지의 연결이 이루어진다. 캐리어링(172)과 지지링(174) 사이의 회전 방지 연결은 도 3D를 참고한 설명에서와 같은 고정수단을 부가함으로써 부가적으로 확고하게 회전방지되게 고정될 수 있다.
또한, 고정링(170)이 전체적으로 폴리싱 장치에 장착될 수 있게 하기 위하여 캐리어링(172)에 일정한 각도 간격으로 나사구멍(182)들이 형성된다. 폴리싱 장치의 돌출부와 맞물리는 구멍(184)은 폴리싱 장치에 장착되는 고정링의 정확한 배치를 가능하게 한다.
도 9E는 도 9A 내지 9D의 변형예에 대한 개선된 단면 구조으 예를 보여준다.
상기 고정링(170')에서, 캐리어링(172')과 지지링(174')들은 도 9A 내지 9D의 지지링(170)의 경우와 같이 서로 스크류로 체결된다. 그러나, 지지링(170)과의 다른 점은 도 9E의 지지링(170')에서 캐리어링(172')은 링 홈(176')을 가지며, 그 링 홈(172')은 링의 회전축과 평행하게 배열된 반경방향으로 이격된 측벽들과 같은 방향으로 연장된 나사부를 갖는 데 있다. 이러한 구성은 나사부가 방경방향 및 같은 나사 피치로 공동의 나사 개시부(181',182')를 갖고 반경방향으로 연장된 것을 의미한다. 지지링(174')은 내외 측벽들에서 같은 방향으로 연장된 나사부(175',177')들을 가지며 링홈(176')에 대한 상보적인 형상으로 된 링 테두리부(180')를 갖는다. 이러한 구조는 도 9E의 선A-A에 의한 단면도인 9F에 도시되어 있다.
본 변형예는 고정링(170)의 경우에서 보다 캐리어링(172')과 지지링(174') 사이의 보다 안정된 연결을 제공한다.
특히, 지지링(174')은 경사 방향의 움직임에 대하여 보다 안정되게 고정된 상태로 캐리어링(172')에서 유지된다.
상기 고정링(170')은 회전되지 않게 고정되는데, 이것은 고정 나사부(183')가 지지링(174')로부터 먼쪽을 향한 캐리어링(172') 쪽으로부터 링의 회전축에 평행하게 체결됨으로써 캐리어링(172')속에 지지링(174')이 나사결합으로 고정됨으로써 달성된다. 상기 고정 나사부(183')는 지지링(174')의 구멍(185')속으로 연장됨으로써 캐리어링과 지지링 사이의 나사 결합부의 의도하지 않은 풀림이 방지된다. 그러한 고정수단은 또한 예를들어, 도 9A 내지 9D의 실시예에서도 마찬가지로 사용될 수 있다.
도 10A 내지 10F는 본 발명의 변형예로서의 고정링(190)을 보여주고 있으며, 본 변형예에서는 캐리어링(192)과 지지링(14) 사이의 양호한 마찰 결합이 나사결합에 의해 이루어진다. 상기 캐리어링(12)은 고정링의 외주면(196)에 형성되고 나사부(200)가 일체로 형성된 축방향으로 평행한 벽(192)을 갖는 단차부(198)에 수용된다. 상기 캐리어링(192)은 또한 축방향으로 평행한 내측면에 나사부를 가지며, 그 나사부는 지지링(194)에 나사결합될 수 있다. 이러한 구성으로 캐리어링(192)과 지지링(194) 사이의 양호한 마찰 결합은 나사 결합에 의해 달성되며, 회전을 방지하도록 고정한다.
부가적인 회전 방지 구조를 위하여, 유동가능하며 경화가능한 재료가 도 3D에 도시된 바와같이 홈속에 삽입되어 조립후에 경화되거나, 도 10D 및 10E의 변형예에서와 같이 캐리어링(192)에 대한 지지링(194)의 회전이 고정핀 또는 고정 볼트에 의해 방지된다. 도 10D에 도시된 바와같이, 반경방향으로 삽입되는 볼트(202)가 캐리어링(192)을 통하여 반경방향으로 연장되게 제공되어 지지링(194)에 체결하도록 구성된다.
도 10E에는 상기와 같은 고정구조에 대한 변형예가 도시되어 있으며, 고정 볼트(204)가 캐리어링(192)과 지지링(194)의 홈들에 형성된 구멍속에 축방향으로 평행하게 배치되어 삽입된다. 나사가 형성된 구멍(206)들은 또한 캐리어링(192)에도 배열되어 고정링(190)을 폴리싱장치에 장착할 수 있게 한다.
구멍(208)은 폴리싱장치에 고정링(190)의 정확한 조립을 보장한다.
끝으로, 도 11A 내지 11D는 본 발명의 또 다른 변형예의 고정링(210)을 보여주고 있으며, 상기 고정링은 캐리어링(212)과 지지링(214)을 포함하여 구성된다. 상기 캐리어링 역시 폴리싱장치를 향한 표면에 일정한 각도 간격으로 배열된 나사구멍(216)들과, 폴리싱장치에 고정링(210)의 정확한 위치 설정을 위한 구멍(218)을 갖는다. 상기 캐리어링(212)과 지지링(214)은 서로 대향된 두개의 평행한 표면에 배치되며, 하나 또는 복수개의, 본 변형예에서는 3개의 동심원 형태의 링 채널(221,222,223)들이 캐리어링(212)의 표면에 가공되어 있다. (이 구조는 도 11C에 확대도로 도시되어 있다.) 시일 요소(226,227)들을 수용하기 위한 홈(224,225)들이 링 형상으로 동심원적으로 캐리어링(212)의 반경방향 외측 영역에 인접하여 배열되어 있다. 상기 링 채널(221,222,223)들은 도면에 상세히 도시되지 않았지만 유체가 유동가능하게 서로 연결되어 있다.
캐리어링(212)은 적어도 한 위치에 반경방향의 구멍(228)을 가지며, 상기 구멍은 지지링(214)으로부터 먼 쪽으로 향한 캐리어링(212)의 표면을 향한 축방향 구멍(230)과 만나게 된다.
플러그(232)가 축방향의 구멍(230)과 나사결합될 수 있으며, 초기에는 구멍(230)에 일부만 나사결합되어 유지된다. 지지링(214)이 캐리어링(212)에 결합되면, 반경방향의 구멍(228)을 통하여 링 채널(221,222,223)들의 공간에서 공기가 배기되어 진공이 형성된다. 그런 다음 상기 플러그(232)는 더욱 구멍(230) 속으로 나사결합되어 방경방향의 구멍(228)이 밀폐된다. 따라서, 반경방향의 구멍(228)을 통한 더 이상의 진공 작업이 필요없이 링 채널(221,222,223)들에서 진공이 유지된다.
이러한 구조는 캐리어링(212)과 지지링(214)들 사이의 매우 간편하고 분리가능한 연결을 제공하며, 마찰 결합으로 고정링(210)의 상기 두개의 부품들 사이에 회전 방지 상태로 고정되게 연결되는 것이 보장된다.
마모된 고정링(214)을 교환하기 위하여, 반경방향의 구멍(228)을 통하여 링 채널(221,222,223)들에 공기가 채워지도록 플러그(232)의 나사 결합을 푼다. 그런 다음, 어떠한 저항력 없이 지지링(214)을 캐리어링(212)으로부터 제거하고, 새로운 지지링(214)을 전술한 방법으로 캐리어링(212)에 장착할 수 있게 된다.

Claims (27)

  1. 폴리싱장치에 캐리어링을 장착용 장착요소들을 구비하고 제 1재료로 만들어진 캐리어링과; 상기 캐리어링과 동심원적으로 배치되고 플라스틱 재료로 만들어지며,폴리싱장치의 폴리싱 표면에 제 1 정면측이 안착되고 상기 캐리어링에 접착제 없이 그리고 양호한 마찰 결합으로 분리가능하며 회전할 수 없게 상기 제 1 정면측에 축방향으로 대향된 측면에서 유지되는 지지링을 포함하며; 상기 제 1 재료는 상기 지지링의 플라스틱 재료 보다 더 큰 강성을 갖는, 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 지지링과 캐리어링의 분리가능하며 회전할 수 없는, 양호한 마찰 결합은 지지링의 외주면 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 지지링은 캐리어링의 측면에 인접하여 외주면으로부터 단차가 형성되고 캐리어링 수용을 위한 외주면으로 이어지는 단차부를 가지며, 양호한 마찰 결합을 형성하기 위한 외주면은 상기 단차부의 외주면인 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 외주면을 갖는 캐리어링은 지지링의 외주면과 일직선으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 지지링은 외주면 둘레로 연장되고 반경방향 외측으로 돌출되며 지지링의 정면쪽의 지지면을 확장하는 플랜지를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  6. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지링과 캐리어링은 결합된 상태에서 미리 설정된 표면 영역에서 서로에 대하여 면 대 면으로 배치되고, 상기 지지링과 캐리어링은 지지링과 캐리어링의 중심을 맞추기 위한 상보적인 형상의 돌출부들과 홈들을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 캐리어링과 지지링이 서로에 대하여 면 대 면으로 배치되는 표면 영역은 반경방향을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  8. 제 6항 또는 7항에 있어서, 상기 지지링과 캐리어링의 상보적인 형상의 돌출부들과 홈들은 캐리어링과 지지링이 서로에 대하여 배치되는 표면부분들에 배열된 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 캐리어링과 지지링의 돌출부들은 압입으로 연결되는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  10. 제 1항 또는 6항에 있어서, 상기 지지링은 그 외주면에, 제 1 정면측으로부터 축방향으로 멀어지는 방향으로 향하여 있고 캐리어링의 외주면에 대하여 배치되고 캐리어링을 전체 표면에 걸쳐 덮도록 외주면 테두리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 캐리어링은 지지링과 접촉하는 표면에 링 홈을 가지며, 상기 링 홈은 나사부가 형성된 축방향으로 평행한 벽을 가지며, 상기 지지링은 제 1 정면측에 축방향으로 대향된 측면에 링홈에 상보적인 형상의 배열되고 링 홈의 축방향으로 평행한 벽의 나사부에 상보적인 형상의 나사부를 갖는 적어도 하나의 돌출부들을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 캐리어링의 링 홈은 반경방향으로 서로 이격된 두개의 축방향으로 평행한 측벽들을 가지며, 그 측벽들에는 같은 방향으로 연장된 나사부가 형성되어 있고, 지지링의 돌출부는 같은 방향으로 연장된 나사부들에 상보적인 형상의 나사부를 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  13. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지링과 캐리어링에는, 그 지지링과 캐리어링들이 장착된 상태에 있을 때, 축방향으로 작용하는 힘에 대하여 지지하고 정지 상태의 연결부를 형성하는 상호 작용하는 정지수단이 제공된 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 정지 연결부는 회전에 대항하여 고정하는 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  15. 제 1항에 있어서, 캐리어링과 지지링은 고정된 상태에서 서로에 대하여 배치되는 상보적 형상의 표면 부분들을 가지며, 그 표면부분들은 수축작용에 의해 캐리어링과 지지링들을 결합시키도록 상보적 형상의 돌출부들과 홈들을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  16. 제 1항에 있어서, 지지링은 반경방향 외측으로 개방된 링 홈을 외주면에 가지며, 캐리어링은 링 홈에 상보적 형상의 플랜지부와 복수개의 장착부들을 포함하는 복수개의 링 단편부재들로 이루어지고, 상기 장착부들은 지지링의 지지면으로부터 멀어지는 방향으로 향한 면으로부터 축방향으로 폴리싱장치에 캐리어링을 장착하도록 제공된 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 장착부들은 플랜지부들로부터 축방향으로 돌출된 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 홈은 장착부들의 요소들이 외측으로부터 반경방향으로 결합되는 홈들을 지지링의 지지면으로부터 축방향으로 먼쪽으로 향한 홈 벽에 구비하는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 지지링과 캐리어링은 상보적인 표면들을 가지며, 그 상보적인 표면들은 장착된 상태에서 서로 정렬되며 그 표면들 사이에 링형상의 시일 요소들에 의해 밀봉되는 링 채널이 형성되고, 상기 캐리어링은 링 채널을 배기시키기 위해 외측으로부터 링 채널 속으로 연장된 밀폐가능한 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  20. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 지지링과 캐리어링은 서로에 대하여 배치되는 적어도 한 표면부에 지지링과 캐리어링의 표면들의 홈들에 의해 형성되고 경화가능한 재료가 충진될 수 있는 중공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  21. 제 1항 내지 19항중 어느 한 항에 있어서, 지지링과 캐리어링은 그들의 홈들에서 결합되는 볼트로 서로 회전되지 않게 결합되는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 볼트는 나사가 형성된 볼트이고, 상기 홈은 나사가 형성된 볼트의 외측의 나사부에 상보적인 내측의 나사부를 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  23. 제 21항 또는 22항에 있어서, 상기 볼트는 축방향 또는 반경방향으로 홈속으로 삽입가능한 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  24. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 재료는 열가소성 재료, 열경화성 플라스틱 재료, 탄성체 및/또는 플라스틱 조성물인 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 플라스틱 재료는 보강된, 특히 섬유보강 플라스틱재료인 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  26. 제 24항 또는 25항에 있어서, 상기 마모 감소 및 /또는 마찰감소 첨가제는 플라스틱 재료와 혼합된 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
  27. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 지지링은 적어도 두개의 층들 또는 요소들로 샌드위치 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학적 및 기계적 폴리싱장치에 장착되는 반도체 웨이퍼용 고정링.
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