KR100413066B1 - 화학적 기계적 평탄화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀들과 헤드의 체결이 용이한 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 회전 가능한 스핀들과, 스핀들에 분리 가능하도록 체결되는 헤드와, 스핀들과 헤드의 외주면들을 동시에 조여서 스핀들과 상기 헤드가 상호 체결되도록 하는 클램프 부재를 갖는다. 이 클램프 부재는 스핀들과 헤드의 외주면들을 감싸도록 형성된 그리고 연결되지 않은 고리형상의 클램핑 프레임, 클램핑 프레임의 일단에 설치된 턱, 클램핑 프레임의 타단에 회동 가능하도록 설치된 레버, 그리고 레버 상에서 회동 가능한 일단과 상기 턱에 걸리는 타단을 갖는 패스너로 이루어진다.

Description

화학적 기계적 평탄화 장치{CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION MACHINE}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 스핀들과 헤드의 체결이 용이한 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
화학적 기계적 평탄화(chemical-mechanical planarization; 이하 CMP라함) 공정은 집적회로(integrated circuits)생산에서 웨이퍼(wafer)의 표면으로부터 머티리얼(material)을 제거한다. 이 CMP공정은 화학적 기계적 폴리싱(chemical and mechanical polishing)이라고도 한다. 이 CMP공정을 수행하기 위한 CMP 기계는 Brunelli 등에 의한 U.S. Pat. No. 5,702,292에서 상세히 설명되어 있다.
CMP 장치에서 웨이퍼는 표면장력 또는 진공에 의해서 헤드부에 장착되어지고, 상기 헤드부는 스핀들에 의해 회동된다. 웨이퍼가 로딩/언로딩 되는 상기 헤드부와 상기 스핀들은 클램프에 의해 상호 체결된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 클램프(16)는 상기 스핀들(12)과 헤드부(14)의 체결/분리 작업시, 토크렌치와 같은 치공구를 사용하여 상기 클램프(16)의 볼트(18)를 조이거나 풀어야하는 불편함이 있었다. 즉, 기존의 클램프(16)는 토크렌치와 같은 치공구를 사용하기 때문에 작업이 용이하지 않고, 작업 능률 또한 저하되는 문제점을 가지고 있다.
그 뿐만 아니라, 종래 클램프(16)는 볼트(18)를 조이거나 풀어줄 때, 볼트(18) 나사산에서 파티클이 발생하게 되는데, 이 파티클들은 헤드부에 떨어졌다가, 폴리싱 중에 헤드의 회전과 진동에 의해 패드위로 떨어져 웨이퍼 표면에 스크레치를 유발시키는 주요 원인으로 작용하게 된다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 스핀들과 헤드의 체결/분리가 용이한 새로운 형태의 반도체 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스핀들에 헤드부를 체결/분리시킬 때 발생되는 파티클로 인한 공정 결함을 최소화 할 수 있는 새로운 형태의 반도체 제조 장비를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 CMP 장치에서 스핀들과 헤드 그리고 클램프 부재를 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀들과 헤드를 상호 체결시켜 주기 위한 클램프 부재의 사시도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클램프 부재의 부분 확대도;
도 4a 내지 도 4d는 클램프 부재의 체결과정을 순차적으로 도시한 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 헤드 120 : 스핀들
130 : 클램프 부재 132 : 클래핑 프레임
132a : 제 1 아암 132b : 제 2 아암
134 : 턱 136 : 레버
138 : 패스너 140 : 안전장치
142 : 폴 144 : 잠금쇠
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 제조 장치는 회전 가능한 스핀들과; 상기 스핀들에 분리 가능하도록 체결되는 헤드와; 상기 스핀들과 상기 헤드의 외주면들을 동시에 조여서 상기 스핀들과 상기 헤드가 상호 체결되도록 하는 클램프 부재를 갖는다. 상기 클램프 부재는 상기 스핀들과 상기 헤드의 외주면들을 감싸도록 형성된 그리고 연결되지 않은 고리형상의 클램핑 프레임과; 상기 클램핑 프레임의 일단에 설치된 턱, 상기 클램핑 프레임의 타단에 회동 가능하도록 설치된 레버, 그리고 상기 레버 상에서 회동 가능한 일단과 상기 턱에 걸리는 타단을 갖는 패스너를 구비한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 레버가 제 1 방향으로 회동될 때 상기 패스너의 상기 타단은 상기 턱에 끼워지기에 충분하도록 위치하고, 그리고 상기 레버가 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 회동 될 때 상기 패스너가 상기 레버를 따라서 이동함으로써 상기 클램핑 프레임이 상기 스핀들과 상기 헤드의 외주면을 조인다. 이와 같은 본 발명에서 상기 스핀들 및 상기 헤드는 체결 부위에 플랜지가 형성되어 있으며, 상기 클램핑 프레임은 상기 플랜지가 끼워질 수 있게 오목하게 형성된 그루버를 구비한다. 그리고 상기 클램핑 프레임은, 상기 턱이 설치된 일단을 갖는 반호형의 제 1 아암과, 상기 레버가 설치된 일단을 갖는 반호형의 제 2 아암 및, 상기 제 1 아암과 상기 제2 아암이 회동 가능하도록 상기 제 1 아암과 제 2 아암의 타단들을 상호 체결하는 체결 수단을 갖는다.
이와 같은 본 발명에서 상기 턱은 상기 제 1 아암의 일단에 일체로 형성될 수 있으며, 상기 패스너의 타단은 고리 형상으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에서 클램프 부재는 제 2 방향으로 회동된 상기 레버가 제 1 방향으로 임의 회동되지 않도록 이를 구속하기 위한 안전장치를 더 포함한다. 이 안전장치는 상기 제 2 아암의 일단에 설치되고 제 2 방향으로 회동된 상기 레버를 관통하는 폴과; 상기 폴에 회동 및 상하 이동되게 설치되는 그리고 회동시 상기 레버의 상면에 걸려 상기 레버의 회동을 구속하는 잠금쇠 및; 상기 잠금쇠와 상기 폴 사이에 설치되는 스프링을 갖는다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 2 내지 도 4d에 의거하여 상세히 설명한다. 또 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 2에는 화학적 기계적 평탄화(chemical-mechanical planarization; 이하 CMP라함) 장치의 스핀들과 헤드 그리고 클램프 부재가 도시되어 있다. 도 3은 클램프 부재의 부분 확대도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, CMP 장치에서 웨이퍼는 표면장력 또는 진공에 의해서 헤드(110)에 장착된다. 이 헤드(110)와 스핀들(120)은 클램프 부재(130)에 의해 상호 체결된다. 상기 클램프 부재(130)는 상기 스핀들(120)과 상기 헤드(110)의 플랜지를 동시에 조여서 이들을 상호 체결시킨다.
상기 클램프 부재(130)에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 클램프 부재는 클램핑 프레임(132), 턱(projection)(134), 레버(136), 패스너(fastener)(138) 그리고 안전장치(140)로 이루어진다.
상기 클램핑 프레임(132)은 상기 스핀들(120)과 상기 헤드(110)의 플랜지 외주면을 감싸도록 형성된 제 1 아암(132a)과 제 2 아암(132b)으로 이루어진다. 제 1 아암(132a)과 제 2 아암(132b)은 반호형으로 이루어지며, 이들의 타단은 체결수단(131)(힌지)에 의해 체결된다. 상기 제 1 아암(132a)과 제 2 아암(132b)의 내주면에는 상기 스핀들(120)과 상기 헤드(110)의 플랜지가 끼워지는 그루버(도 4a에 도시되어 있음)(133)가 형성되어 있다.
상기 턱(134)은 상기 제 1 아암(132a)의 일단에 설치된다. 이 턱(134)은 상기 제 1 아암(132a)의 일단으로부터 일체로 형성될 수 있다. 상기 레버(136)는 상기 제 2 아암(132b)의 일단에 회동 가능하도록 설치된다. 그리고 상기 레버(136)상에는 상기 패스너(138)의 일단이 회동 가능하게 설치된다. 상기 패스너(138)의 타단은 상기 턱(134)에 걸리도록 고리 형상으로 이루어진다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 패스너(138)의 타단은 상기 레버가 제 1 방향(도 4a에 표시된 화살표 방향"a")으로 회동될 때 상기 턱에 끼워지기에 충분하도록 위치된다. 그리고 도 4b에서와 같이, 상기 레버(136)가 상기 제 1 방향(a)과 반대인 제 2 방향(b)으로 회동 될 때 상기 패스너(138)가 상기 레버(136)를 따라서 이동함으로써 상기 클램핑 프레임(132)이 상기 스핀들(120)과 상기 헤드(110)의 외주면을 조이게 된다.
한편, 상기 안전 장치(140)는 제 2 방향(b)으로 회동된 상기 레버(136)가 제 1 방향(a)으로 임의 회동되는 것을 구속하기 위한 것으로, 상기 안전 장치(140)는 폴(142), 상기 폴(142)에 회동 및 상하 이동 가능하게 설치되는 잠금쇠(144) 그리고 상기 잠금쇠(144)와 상기 폴(142) 사이에 설치되는 상/하 스프링(146)으로 이루어진다. 상기 폴(142)은 상기 제 2 아암(132b)의 일단에 설치되며, 제 2 방향(b)으로 회동된 상기 레버(136)의 관통공(136a)을 통해 상기 레버(136)의 상면으로 노출된다. 상기 폴(142)에 설치된 상기 잠금쇠(144)는 상기 레버(136)의 상면으로 노출된 상기 폴 상에 위치된다. 상기 잠금쇠(144)은 상기 상/하 스프링(146)에 의해 탄력 지지된다.
이러한 구성을 갖는 클램프 부재를 사용하여 상기 스핀들과 헤드의 체결 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 스핀들과 헤드의 플랜지를 서로 잇대고, 상기 클램프 부재의 클램핑 프레임(132)으로 상기 스핀들과 헤드의 플랜지를 감싼다. 도 4a와 같이, 상기 패스너(138)의 타단(고리)이 상기 턱(134)에 끼워지기에 충분하도록 상기 레버(136)를 제 1 방향(a)으로 회동시켜 놓는다. 이 상태에서 상기 패스너(138)의 타단을 상기 턱(134)에 끼운다.(도 4b참조) 그리고 상기 레버(136)를 제 2방향(b)으로 젖히면 상기 패스너(138)가 상기 레버(136)를 따라서 제 2 방향(b)으로 이동함에 따라, 상기 클램핑 프레임(132)이 상기 스핀들과 헤드의 외주면을 조이게 된다.(도 4c 참조) 이때, 상기 안전 장치(140)의 폴(142) 상단과 잠금쇠(144)는 상기 레버(136)의 관통공(136a)을 통해 상기 상면으로 노출되어진다. 상기 잠금쇠(144)를 윗방향으로 당긴 상태에서 90도 회동시키면, 상기 잠금쇠(144)가 상기 레버(136)의 상면에 걸려짐과 동시에 제 1 방향(a)으로의 레버(136) 회동을 규제하게 되는 것이다.
한편, 본 고안의 클램프 부재를 해체시킬 경우, 전술한 체결방법의 역순으로 해체시키면 된다.
이와 같이, 본 발명의 CMP장치는 상술한 바와 같은 구성 및 작용에 의해 스핀들과 헤드의 상호 체결/분리 작업을 별도의 공구 사용 없이 원터치 식으로 극히 간편/신속하게 이루어낼 수 있어 관련 작업의 능률을 크게 향상시킬 수 있다.
그 뿐만 아니라, 스핀들과 헤드의 상호 체결/분리 과정에서 발생될 수 있는 파티클을 최소화 할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 스핀들과 헤드의 상호 체결/분리가 원터치 식으로 극히 간편/신속하게 이루어지기 때문에 그에 따른 작업 능률의 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 이러한 체결 방식은 파티클 발생 요인이 적기 때문에 파티클로 인한 공정 결함을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 반도체 제조 장치에 있어서:
    회전 가능한 스핀들과;
    상기 스핀들에 분리 가능하도록 체결되는 헤드와;
    상기 스핀들과 상기 헤드의 외주면들을 감싸도록 조여서 상기 스핀들과 상기 헤드가 상호 체결되도록 하는 클램프 부재를 포함하되;
    상기 클램프 부재는
    일단에 턱이 형성된 반호형의 제1아암과, 일단에 회동 가능하도록 설치된 레버를 갖는 반호형의 제2아암 그리고, 상기 제1아암과 제2아암이 회동가능하도록 상기 제1아암과 제2아암의 타단들을 상호 힌지 결합하는 체결수단으로 이루어지는 클램핑 프레임과,
    상기 플램핑 프레임의 상기 레버상에서 회동가능한 일단과 상기 턱에 걸리는 타단을 갖는 패스너 그리고
    상기 레버가 임의 회동되지 않도록 이를 구속하기 위한 안전장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레버가 제 1 방향으로 회동될 때 상기 패스너의 상기 타단은 상기 턱에 끼워지기에 충분하도록 위치하고, 그리고 상기 레버가 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 회동 될 때 상기 패스너가 상기 레버를 따라서 이동함으로써 상기 클램핑 프레임의 제1아암과 제2아암이 상기 스핀들과 상기 헤드의 외주면을 조이는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀들 및 상기 헤드는 체결 부위에 플랜지가 형성되어 있으며,
    상기 클램핑 프레임의 제1아암과 제2아암은 상기 플랜지가 끼워질 수 있게 오목하게 형성된 그루버를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 턱은 상기 제 1 아암의 일단에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패스너의 타단은 고리 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 안전장치는 상기 제 2 아암의 일단에 설치되고 제 2 방향으로 회동된 상기 레버를 관통하는 폴과;
    상기 폴에 회동 및 상하 이동되게 설치되는 그리고 회동시 상기 레버의 상면에 걸려 상기 레버의 회동을 구속하는 잠금쇠 및;
    상기 잠금쇠와 상기 폴 사이에 설치되는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 제조 장치는
    화학적 기계적 평탄화 장치인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
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