KR100744101B1

KR100744101B1 - 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템

Info

Publication number: KR100744101B1
Application number: KR1020060070706A
Authority: KR
Inventors: 안영덕; 이정훈
Original assignee: 두산메카텍 주식회사
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2026-07-27
Also published as: WO2008013330A1

Abstract

본 발명은 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템에 관한 것으로서, 그 주요 구성은 웨이퍼 연마시 캠부재가 가동판과 캠결합되도록 구동축을 상승시키고, 연마패드 세정시 구동축이 중간지지판과 체결되도록 구동축을 하강시키는 구동축 승강수단; 상기 구동축을 회전시키는 구동축 회전수단; 가동판의 진동 운동을 위한 진동 경로를 안내하는 진동 안내수단; 구동축의 회전에 따라 가동판이 함께 회전되도록 하기 위한 회전지지수단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 위와 같은 구성에 의하여 웨이퍼 연마시 플래튼의 진동운동과 연마패드 세정시 플래튼의 회전운동을 병행할 수 있게 하여 연마패드의 세정 효율 및 이물질 제거 효율을 높이고, 세정시간을 크게 절감할 수 있는 효과를 갖는다.

진동운동, 플래튼, 구동축, 연마패드, 세정,

Description

웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템{Platen driving system of chemical mechanical polishing equipment for wafer}

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 웨이퍼 표면연마장비(플래튼 고정형)를 나타내는 사시도이다.

도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 표면연마장비(플래튼 진동형)를 나타내는 측단면도이다.

도 3은 종래의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 표면연마장비(플래튼 회전형)를 나타내는 측단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템을 나타내는 측단면도이다.

도 5는 도 4의 가동판을 제거한 상태를 나타내는 평면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템의구동축 승강수단을 설명하기 위한 설명도이다.

도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템의구동축의 외관 사시도이다.

도 8은 도 4의 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템의 구동축 상승 상태(플래튼 진동 모드)를 나타내는 측단면도이다.

도 9는 도 4의 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템의 구동축 중간 상태(플래튼 대기 모드)를 나타내는 측단면도이다.

도 10은 도 4의 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템의 구동축 하강 상태(플래튼 회전 모드)를 나타내는 측단면도이다.

도 11은 도 4의 가동판을 제거한 상태를 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요한 부호에 대한 설명>

1: 웨이퍼 2: 연마패드

3: 플래튼 4: 웨이퍼 회전장치

5: 캐리어 6: 스핀들

7: 캠홈 8: 캠

9, 10: 구동 모터 11: 회전축

12: 세정액 분사 노즐

100, 110, 120: 종래의 플래튼 구동장치

20: 가동판 21: 연마패드

22: 중간지지판 24: 캠부재

25: 구동축 30: 구동축 승강수단

40: 구동축 회전수단 50: 진동 안내수단

51: X축 가이드 52: Y축 가이드

60: 회전지지수단 70: 왕복대

75: 스토퍼 82: 벨로우즈 커버

본 발명은 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 웨이퍼 표면연마시에는 연마패드의 진동운동이 가능하고, 연마패드 세정시에는 연마패드의 회전운동이 가능하도록 진동운동과 회전운동을 병행할 수 있게 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼 공정은, 실리콘을 주원료로 하는 웨이퍼의 표면 다층으로 반도체 소자를 형성하도록 이온주입 공정, 막 증착 공정, 확산공정, 사진공정, 표면 연마공정, 세정 공정 등과 같은 다수의 공정들로 이루어진다.

이러한 공정들 중에서 표면 연마공정을 수행하는 웨이퍼 표면연마장비는, 일반적으로 기계적 연마 및 연마액에 의한 화학적 반응작용을 통해 웨이퍼 표면의 다수 배선층간 단차를 제거하여 고정밀 평탄화작업을 수행하는 화학 기계적 표면연마(CMP; Chemical Mechanical Polishing )장비가 널리 사용되고 있다.

이러한 기존의 웨이퍼 표면연마장비는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연마패드(2)가 부착된 플래튼(3) 및 상기 연마패드(2) 상방에 설치되어 연마패드(2)와 접촉된 웨이퍼(1)를 자전 및/또는 공전시키는 웨이퍼 회전장치(4)를 구비하여 이루어지는 구성으로서, 상기 웨이퍼 회전장치(4)는, 웨이퍼(1)를 파지하여 자전시키는 캐리어(5)와, 상기 캐리어(5)를 공전시키는 스핀들(6)을 구비하여 이루어지는 구성이다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 웨이퍼 표면연마장비(100)는, 상기 웨이퍼(1)가 상기 플래튼(3)에 의해 지지되는 연마패드(2)에 접촉되고, 접촉된 웨이퍼(1)가 상기 캐리어(5)에 의해 자전을 하는 동시에 상기 스핀들(6)에 의해 공전을 하면서 상기 연마패드(2)와 접촉된 웨이퍼(1)의 표면을 연마할 수 있는 것이다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 기존의 고정형 플래튼(3)은 웨이퍼(1)가 웨이퍼 회전장치(4)에 의해 자전 및 공전을 하는 동안, 연마패드(2)가 움직이지 않도록 지면에 고정된 것으로서, 만약, 연마패드(2)의 일부분에 돌기나 이물질의 고착 등 평평하지 못한 부분이 발생하게 되면, 돌기나 이물질에 의해 웨이퍼(1) 연마 중에 발생되는 웨이퍼(1)의 스크래치가 웨이퍼(1)의 표면의 특정 위치에 집중되어 웨이퍼(1)의 손상을 가중시키고, 이러한 손상 부위가 반복적으로 이루어져서 웨이퍼(1)의 가공 불량을 빈번하게 발생시키는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 기존의 문제점을 개선하기 위하여, 종래에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플래튼(3)의 하면에 캠홈(7)을 형성하고, 상기 캠홈(7)에 삽입되어 편심회전하는 캠(8)을 구동 모터(9)와 연결 설치하여 상기 캠(8)의 회전운동을 이용하여 상기 플래튼(3)을 전후좌우로 진동(요동)시키는 진동형 플래튼 구동장치(110)가 개발되었다.

그러나, 이러한 종래의 진동형 플래튼 구동장치(110)는, 상기 캠(7)의 회전운동을 상기 플래튼(3)의 진동운동으로 변환하기 위하여 상기 플래튼(3)이 원형 궤도를 따라 위치 변환만 할 뿐 회전할 수 없는 것으로서, 세정액 분사 노즐(12)을 이용하여 상기 연마패드(2)의 세정시 상기 플래튼(3)이 회전하지 못하여 원심력을 이용할 수 없기 때문에 상기 연마패드(2)의 이물질 제거가 어렵고, 세정 시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있었다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 진동형 플래튼 구동장치(110)의 문제점을 해결하기 위한 종래의 회전형 플래튼 구동장치(120)는, 플래튼(3)의 중심에 구동 모터(10)의 회전축(11)을 동심 연결하여 세정시 상기 플래튼(3)을 고속으로 회전시킴으로써 원심력을 이용하여 세정액 분사 노즐(12)을 이용한 상기 연마패드(2)의 세정을 가능하게 하는 것으로서, 상기 연마패드(2)의 이물질 제거를 용이하게 하여 세정 시간을 줄일 수 있으나, 웨이퍼(1) 연마시 상기 웨이퍼(1)가 자전과 공전을 하기 때문에 상기 연마패드(2)가 중복하여 회전할 필요가 없고, 상기 플래튼(3)이 진동운동을 할 수 없는 구성이므로, 만약, 연마패드(2)의 일부분에 돌기나 이물질의 고착 등 평평하지 못한 부분이 발생하게 되면, 돌기나 이물질에 의해 웨이퍼(1) 연마 중에 발생되는 웨이퍼(1)의 스크래치가 웨이퍼(1)의 표면의 특정 위치에 집중되어 웨이퍼(1)의 손상을 가중시키고, 이러한 손상 부위가 반복적으로 이루어져서 웨이퍼(1)의 가공 불량을 빈번하게 발생시키는 기존의 도 1의 고정형 플래튼(3)의 문제점을 개선할 수 없었다.

그러므로, 상기 플래튼(3)이 웨이퍼 연마시에는 진동운동을 하고, 연마패드(2) 세정시에는 고속 회전운동을 할 수 있게 하는 기술의 개발이 절실하였으나, 이를 기술적으로 구현하기가 매우 어려웠었던 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 선택적으로 승하강하는 체결대를 이용하여 웨이퍼 연마시에는 플래튼이 진동운동을 할 수 있고, 연마패드 세정시에는 플래튼이 고속 회전운동을 할 수 있게 하여 웨이퍼의 불량 발생을 방지할 수 있는 동시에 연마패드의 세정 효율 및 이물질 제거 효율을 높이고, 세정시간을 크게 절감할 수 있게 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템은 상면에 연마패드가 설치되고, 진동(Oscillation)운동 및 회전(Rotation)운동이 각각 가능하도록 설치되는 가동판; 상기 가동판의 하부에 이격져서 동심으로 설치되는 중간지지판; 상기 중간지지판의 중앙에 승강 가능하게 설치되는 구동축; 상기 구동축의 상측에 끼워져 상기 구동축이 상승 위치에 있을 때 상기 가동판과 캠결합되는 캠부재; 웨이퍼 연마시 상기 캠부재가 상기 가동판과 캠결합되도록 상기 구동축을 상승시키고, 연마패드 세정시 상기 구동축이 상기 중간지지판과 체결되도록 상기 구동축을 하강시키는 구동축 승강수단; 상기 구동축을 회전시키는 구동축 회전수단; 상기 가동판과 중간지지판 사이에 설치되어 상기 캠부재가 상기 가동판과 캠결합되었을 때에 상기 가동판의 진동 운동을 위한 진동 경로를 안내하는 진동 안내수단; 상기 가동판과 중간지지판 사이에 설치되어 상기 구동축이 상기 중간지지판과 결합되었을 때에 상기 구동축의 회전에 따라 상기 가동판이 함께 회전되도록 하기 위한 회전지지수단;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 캠부재는 상기 가동판의 하면에 형성된 캠홈부재와 대응되고, 가동판의 진동(요동)운동이 가능하도록 상기 구동축의 회전 중심을 기준으로 편심되게 설치되며, 상기 구동축은 그 외주에 다수의 돌출부가 형성되고, 상기 중간지지판은 중심에 상기 돌출부와 체결되는 홈부재가 형성되어 상기 구동축이 하강 위치에 있을 때 상기 구동축의 돌출부는 상기 중간지지판의 홈부재에 끼워지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동축 승강수단은, 승강모터; 상기 승강모터의 구동에 의해 회전되는 볼스크류; 상기 볼스크류의 외주에 끼워져 상기 볼스크류가 회전할 때에 승강 작동하는 승강판; 및 상기 승강판의 상측에 위치하여 상기 승강판의 승강 작동을 구동축에 전달하기 위한 연결판;으로 이루어지는 것이 가능하다.

또한, 상기 구동축 회전수단은, 상기 승강판에 설치되는 진동/회전모터; 상기 진동/회전모터의 구동에 의해서 구동되는 구동 풀리; 상기 구동풀리의 구동에 의해서 구동되는 종동풀리; 및 상기 종동풀리의 구동에 의해서 회전되어 그 상측에 위치하는 구동축을 회전시키기 위한 연결판;으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 진동 안내수단은, 원형 경로를 따라 상기 가동판의 진동이 이루어지도록 상기 가동판과 연결되는 X축 가이드, 및 상기 X축 가이드와 연결되고 상기 중간지지판에 고정되는 Y축 가이드로 이루어지는 2축 진동 가이드부재로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전 지지수단은, 상기 구동축의 상측에 고정 결합되는 센터링 하우징; 상기 센터링하우징의 외주에 접촉되는 다수의 롤러; 및 상기 롤러에 일측이 결합되고 타측은 상기 가동판의 하부에 고정결합되는 센터링 가이드브라켓;으로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 중간지지판의 일측에는, 상기 중간지지판의 승강 작동을 안내하는 왕복대와, 상기 왕복대의 최하측 위치를 제한하기 위한 스토퍼가 더 구비될 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이, 가동판(20)과, 중간지지판(22)과, 구동축(25)과, 캠부재(24)와, 구동축 승강수단(30)과, 구동축 회전수단(40)과, 진동 안내수단(50)과, 회전지지수단(60)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 가동판(20)은, 상면에 연마패드(21)가 설치되고, 진동(Oscillation)운동 및 회전(Rotation)운동이 각각 가능하도록 설치되는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 연마시에는 웨이퍼의 스크래치가 일지점에 집중되는 것을 방지할 수 있도록 진동운동을 하고, 도 10에 도시된 바와 같이, 연마패드의 세정시 원심력을 이용하여 이물질을 제거할 수 있도록 회전운동을 하는 것이다. 여기에서 진동이라는 표현은 위상변화가 없는 원형 궤도운동을 의미하는 것으로 한다.

상기 중간지지판(22)은 상기 가동판(20)의 하부에 이격져서 동심으로 설치되며, 그 중심에는 후술하는 구동축(25)의 돌출부(25a)가 끼워지는 홈부재(22a)가 형 성되어 있다.

상기 구동축(25)은 상기 중간지지판(22)의 중앙에 승강 가능하게 설치되며, 도 5 및 도 7에서 보는 바와 같이 그 외주에는 다수의 돌출부(25a)가 형성되어 있으며, 상기 돌출부(25a)는 상기 구동축(25)이 하강 위치에 있을 때 도 10에서 보는 바와 같이 상기 중간지지판(22)의 홈부재(22a)에 끼워져 결합되게 된다.

상기 캠부재(24)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 구동축(25)의 상측에 끼워지며, 상기 구동축(25)이 상승 위치에 있을 때 상기 가동판(20)의 하면에 형성된 캠홈부재(28)에 끼워져 캠결합되며, 상기 가동판(20)의 진동(요동)운동이 가능하도록 상기 구동축(25)의 회전 중심을 기준으로 편심되게 설치된다.

상기 구동축 승강수단(30)은 웨이퍼 연마시 상기 캠부재(24)가 상기 가동판(20)과 캠결합되도록 상기 구동축(25)을 상승시키고, 연마패드 세정시 상기 구동축(25)이 상기 중간지지판(22)과 체결되도록 상기 구동축(25)을 하강시키는 것으로서, 승강모터(31)와, 볼스크류(32)와, 승강판(33)과, 연결판(45)을 포함하여 이루어진다.

상기 볼스크류(32)는 베이스(54)에 설치되는 승강모터(31)의 구동에 의해 회전되며, 상기 볼스크류(32)가 회전되게 되면, 그 외주에 나사결합되는 너트(34)가 승강되게 된다. 상기 볼스크류(32)는 상기 승강모터(31)와의 사이에 도 6에서 보는 바와 같이 커플링(37)과 감속기(36)를 거쳐 동력이 전달되도록 할 수 있다.

상기 승강판(33)은 상기 볼스크류(32)의 외주에 끼워지며, 상기 볼스크류(32)가 회전할 때에 승강 작동하는 너트(34)에 고정결합되어 상기 너트(34)의 승 강시 함께 승강하게 된다.

한편, 상기 승강판(33)은 베이스(54)에 고정 설치된 가이드봉(39)을 따라 승강토록 하면, 안정적인 승강작동을 하도록 할 수가 있다.

상기 연결판(45)은 상기 승강판(33)의 상측에 위치하여 상기 승강판(33)의 승강 작동을 구동축(25)에 전달토록 한다.

상기 구동축 회전수단(40)은 상기 승강판(33)에 설치되어 상기 구동축(25)을 회전시키는 것으로서, 진동/회전모터(41)와, 구동풀리(42)와, 종동풀리(44)와, 연결판(45)을 포함하여 이루어진다.

상기 진동/회전모터(41)는, 상기 승강판(33)에 설치되는 것으로서, 상기 구동축(25)이 상승하여 상기 가동판(20)과 연결되면, 상기 가동판(20)에 진동력을 발생시키고, 상기 구동축(25)이 하강하여 상기 중간지지판(22)과 연결되면, 상기 가동판(20)에 회전력을 발생시키는 것이다.

상기 구동풀리(42)는, 상기 진동/회전모터(41)의 구동에 의해서 구동되며, 상기 구동 풀리(42)와 진동/회전모터(41) 사이에는 감속기(46)가 설치될 수 있다.

또한, 상기 종동풀리(44)는, 상기 스크류(32)의 외주에 끼워지며, 상기 구동풀리(42)로부터 벨트(43)에 의해 회전동력을 전달받아 그 상측에 위치하는 연결판(45)에 전달토록 한다.

상기 연결판(45)은 상기 종동풀리(44)의 구동에 의해서 회전되어 그 상측에 위치하는 구동축(25)을 회전시키도록 한다.

상기 진동 안내수단(50)은 상기 가동판(20)과 중간지지판(22) 사이에 설치되 어 상기 캠부재(24)가 상기 가동판(20)과 캠결합되었을 때에 상기 가동판(20)의 진동 운동을 위한 진동 경로를 안내하는 수단으로서, 원형 경로를 따라 상기 가동판(20)의 진동이 이루어지도록 도 5 및 도 11에서 보는 바와 같이 상기 가동판(20)과 연결되는 X축 가이드(51)와, 상기 X축 가이드(51)와 연결되고 상기 중간지지판(22)에 고정되는 Y축 가이드(52)로 이루어지는 2축 진동 가이드부재로 이루어진다.

따라서, 상기 가동판(20)은 상기 2축 진동 가이드부재에 의해 진동운동시 원형 궤도를 갖는 진동운동이 가능하고, 상기 2축 진동 가이드부재를 사이에 두고 상기 가동판(20)은 상기 중간지지판(22)에 연결되어 있다.

상기 회전지지수단(60)은 상기 가동판(20)과 중간지지판(22) 사이에 설치되어 상기 구동축(25)이 상기 중간지지판(22)과 결합되었을 때에 상기 구동축(25)의 회전에 따라 상기 가동판(20)이 함께 회전되도록 하기 위한 수단으로서, 도 5 및 도 11에서 보는 바와 같이 센터링 하우징(61)과, 다수의 롤러(62)와, 센터링 가이드브라켓(63)으로 이루어진다.

상기 센터링 하우징(61)은 도 4 및 도 11에서 보는 바와 같이 상기 구동축(25)의 상측에 고정 결합되며, 상기 구동축(25)의 돌출부(25a)가 상기 중간지지판(22)의 홈부재(22a)에 끼워진 상태에서 회전하게 되면, 상기 구동축(25)과 중간지지판(22)과 함께 회전되게 된다.

상기 다수의 롤러(62)는 상기 센터링 하우징(61)의 외주에 접촉된다.

상기 센터링 가이드브라켓(63)은 상기 롤러(62)에 일측이 결합되고 타측은 상기 가동판(20)의 하부에 고정결합되며, 상기 구동축(25)이 회전함에 따라서 상기 중간지지판(22)이 회전되게 되면, 상기 중간지지판(22)과 함께 가동판(20)의 회전을 지지하도록 한다.

한편, 상기 중간지지판(22)의 일측에는 상기 중간지지판(22)의 승강 작동을 안내하는 왕복대(70)가 더 구비될 수 있으며, 상기 왕복대(70)는 도 4 및 도 6에서 보는 바와 같이 그 일측에 가이드(72)가 부착되어 있고, 상기 가이드(72)는 가이드 레일(71)을 따라 승강작동되게 된다.

한편, 상기 왕복대(70)는 하강할 수 있는 최하측 위치를 제한하기 위한 스토퍼(75)가 더 구비되며, 상기 왕복대(70)가 스토퍼(75)에 접촉되게 되면, 더 이상의 하강이 제한되므로 그에 따라 왕복대(70)에 고정결합된 중간지지판(22)도 도 9에서 보는 바와 같이 더 이상의 하강이 멈추어지게 되며, 이러한 상태에서 구동축(25)이 계속 하강하게 되면, 도 10에서 보는 바와 같이 구동축(25)의 돌출부(25a)가 중간지지판(22)의 홈부재(22a)에 끼워져 상기 구동축(25)과 중간지지판(22)이 결합되게 된다.

한편, 상기 중간지지판(22)의 하부에는 상기 구동축(25)과 상기 중간지지판(22)의 결합이 해제되었을 때에 상기 중간지지판(22)이 회전되는 것을 방지하기 위한 회전방지핀(23)이 더 구비될 수 있으며, 상기 회전방지핀(23)이 중간지지판(22)에 끼워지게 되면, 상기 구동축(25)이 회전되더라도 상기 중간지지판(22)의 회전을 방지하게 된다.

따라서, 이러한 본 발명의 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템의 작 동 과정을 설명하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 연마시, 즉 진동 모드시, 상기 구동축 승강수단(30)의 승강모터(31)가 정회전하면, 상기 승강판(33)이 상기 가이드봉(39)을 따라 볼스크류(32)의 정회전에 의해 상승하게 되고, 상기 승강판(33)과 함께 상기 구동축(25)이 상승하면서 상기 구동축(25)의 선단에 부착된 캠부재(24)가 상기 가동판(20)의 캠홈부재(28)에 삽입되어 캠결합된다.

이어서, 상기 구동축 회전수단(40)의 진동/회전모터(41)가 정회전하면, 상기 구동 풀리(42)가 회전하면서 상기 종동 풀리(44)와 연결판(45)을 통해 회전동력을 상기 구동축(25)에 전달하고, 상기 구동축(25)이 정회전하면서 상기 캠부재(24)가 상기 가동판(20)을 기준으로 편심회전하게 된다.

이 때, 상기 구동축(25)의 하부에 형성된 돌출부(25a)는 상기 구동축(25)의 상승으로 인하여 상기 중간지지판(22)과의 체결이 해체되는 것으로서, 상기 구동축(25)의 회전동력이 전달되지 못하여 고정되고, 상기 중간지지판(22)의 고정으로 X축 가이드(51)와 Y축 가이드(52)로 이루어지는 2축 진동 가이드부재는 상기 가동판(20)의 X축 운동과 Y축 운동, 즉 위상변화가 없는 원형 궤도운동을 유도할 수 있는 것이다.

이 후, 도 9에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 연마를 마치고, 상기 연마패드(21)의 세정을 준비하는 대기 모드시, 상기 구동축 승강수단(30)의 승강모터(31)가 1차 역회전하면, 상기 승강판(33)이 상기 가이드봉(39)을 따라 볼스크류(32)의 역회전에 의해 1차 하강하게 되고, 상기 승강판(33)의 하강과 함께 구동축(25)도 하강을 하게 되며, 상기 구동축(25)에 캠결합되어 있던 가동판(20)은 상기 구동축(25)이 하강을 하게 됨에 따라 자중에 의해 하강을 하게 된다.

그런데, 상기 가동판(20)의 하부에 결합된 중간지지판(22)은 상기 가동판(20)의 하강에 따라 함께 하강을 하다가, 상기 중간지지판(22)의 하부에 결합된 왕복대(70)가 그 하부의 스토퍼(75)에 닿게 되면, 상기 중간지지판(22)은 더 이상의 하강을 하지 못하고 그 상태를 그대로 유지하게 된다.

이 후, 도 10에 도시된 바와 같이, 연마패드 세정시, 즉 회전 모드시, 상기 구동축 승강수단(30)의 승강모터(31)가 2차 역회전을 계속하면, 상기 중간지지판(22)이 그대로 있는 상태에서 구동축(25)이 하강을 계속하게 되므로 상기 구동축(25)의 선단에 부착된 캠부재(24)는 가동판(20)의 하부에서 완전히 이탈되고 동시에 구동축(25)의 외주에 형성한 다수의 돌출부(25a)가 상기 중간지지판(22)의 홈부재(22a)에 끼워지면서 상기 구동축(25)과 상기 중간지지판(22)이 결합되게 된다.

이어서, 상기 구동축 회전수단(40)의 진동/회전모터(41)가 회전하게 되면, 상기 진동/회전모터(41)의 회전력은 구동풀리(42)와 종동풀리(44)와 연결판(45)를 거쳐 상기 구동축(25)에 전달하게 된다.

이때, 상기 구동축(25)의 상측에 결합된 센터링 하우징(61)은 상기 구동축(25)이 회전되게 될 때에 상기 중간지지판(22)과 함께 회전을 하게 되는데, 상기 센터링 하우징(61)의 외주에는 다수의 롤러(62)가 맞물려 있으므로 상기 센터링 하우징(61)은 외부로 이탈되지 못하고 다수의 롤러(62) 사이에서 회전을 하게 되고, 상기 롤러(62)는 센터링 가이드브라켓(63)에 고정 결합되어 있고, 또 상기 센터링 가이드브라켓(63)은 가동판(20)의 하부에 고정결합되어 있으므로 상기 구동축(25) 이 회전되게 되면, 상기 구동축(25)의 회전은 상기 센터링 하우징(61)을 거쳐 가동판(20)에 전달되게 된다.

따라서, 상기 구동축(25)이 회전을 하게 됨에 따라 가동판(20)도 함께 회전을 하게 되며, 이러한 상태에서 원심력을 이용하여 연마패드(21)의 위에 세정수를 분사하여 이물질을 세정하게 된다.

한편, 상기 가동판(20)의 진동운동이나 회전운동시 배수가 용이하도록 배수구(81)가 형성된 받침대(80)나 신장 수축이 가능한 벨로우즈 커버(82) 등이 설치될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시예들에서는 각 구성요소들의 형상이 마치 도면에 국한된 듯이 보이나 이러한 본 발명의 각 구성요소들의 형상이나 디자인이나 재질이나 치수나 개수 등에 대한 기술은 해당 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변경이 가능한 것이다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템에 의하면, 웨이퍼 연마시 플래튼이 진동운동과 연마패드 세정시에는 플래튼의 회전운동 을 병행할 수 있게 하여 웨이퍼의 불량 발생을 방지할 수 있는 동시에 연마패드의 세정 효율 및 이물질 제거 효율을 높이고, 세정시간을 크게 절감할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims

상면에 연마패드가 설치되고, 진동(Oscillation)운동 및 회전(Rotation)운동이 각각 가능하도록 설치되는 가동판;

상기 가동판의 하부에 이격져서 동심으로 설치되는 중간지지판;

상기 중간지지판의 중앙에 승강 가능하게 설치되는 구동축;

상기 구동축의 상측에 끼워져 상기 구동축이 상승 위치에 있을 때 상기 가동판과 캠결합되는 캠부재;

웨이퍼 연마시 상기 캠부재가 상기 가동판과 캠결합되도록 상기 구동축을 상승시키고, 연마패드 세정시 상기 구동축이 상기 중간지지판과 체결되도록 상기 구동축을 하강시키는 구동축 승강수단;

상기 구동축을 회전시키는 구동축 회전수단;

상기 가동판과 중간지지판 사이에 설치되어 상기 캠부재가 상기 가동판과 캠결합되었을 때에 상기 가동판의 진동 운동을 위한 진동 경로를 안내하는 진동 안내수단;

상기 가동판과 중간지지판 사이에 설치되어 상기 구동축이 상기 중간지지판과 결합되었을 때에 상기 구동축의 회전에 따라 상기 가동판이 함께 회전되도록 하기 위한 회전지지수단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 캠부재는 상기 가동판의 하면에 형성된 캠홈부재와 대응되고, 가동판의 진동(요동)운동이 가능하도록 상기 구동축의 회전 중심을 기준으로 편심되게 설치되며,

상기 구동축은 그 외주에 다수의 돌출부가 형성되고, 상기 중간지지판은 중심에 상기 돌출부와 체결되는 홈부재가 형성되어 상기 구동축이 하강 위치에 있을 때 상기 구동축의 돌출부는 상기 중간지지판의 홈부재에 끼워지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 구동축 승강수단은,

승강모터;

상기 승강모터의 구동에 의해 회전되는 볼스크류;

상기 볼스크류의 외주에 끼워져 상기 볼스크류가 회전할 때에 승강 작동하는 승강판; 및

상기 승강판의 상측에 위치하여 상기 승강판의 승강 작동을 구동축에 전달하기 위한 연결판;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 구동축 회전수단은,

상기 승강판에 설치되는 진동/회전모터;

상기 진동/회전모터의 구동에 의해서 구동되는 구동 풀리;

상기 구동풀리의 구동에 의해서 구동되는 종동풀리; 및

상기 종동풀리의 구동에 의해서 회전되어 그 상측에 위치하는 구동축을 회전시키기 위한 연결판;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 진동 안내수단은,

원형 경로를 따라 상기 가동판의 진동이 이루어지도록 상기 가동판과 연결되는 X축 가이드, 및 상기 X축 가이드와 연결되고 상기 중간지지판에 고정되는 Y축 가이드로 이루어지는 2축 진동 가이드부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 회전 지지수단은,

상기 구동축의 상측에 고정 결합되는 센터링 하우징;

상기 센터링하우징의 외주에 접촉되는 다수의 롤러; 및

상기 롤러에 일측이 결합되고 타측은 상기 가동판의 하부에 고정결합되는 센 터링 가이드브라켓;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 중간지지판의 일측에는,

상기 중간지지판의 승강 작동을 안내하는 왕복대와, 상기 왕복대의 최하측 위치를 제한하기 위한 스토퍼가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 플래튼 구동 시스템.