KR101468498B1 - 세척수분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세척수분사장치에 관한 것으로서, 연마패드의 판면방향을 따라 회동할 수 있도록 상기 연마패드의 둘레영역에 설치된 지지암과, 세척수매니폴드유로가 길이방향을 따라 형성되어 있고 상기 세척수매니폴드유로가 상기 지지암의 길이방향을 따라 배치되도록 상기 지지암에 설치된 세척수매니폴드와, 상기 세척수매니폴드유로에 연통하고 상기 지지암에 지지되며 상기 연마패드의 상면을 향해 분사할 수 있도록 설치된 세척수분사노즐과, 일단이 상기 세척수매니폴드유로에 연통되도록 설치된 세척수공급관과, 구동부하우징과 상기 구동부하우징에 설치된 지지암구동모터와 상기 지지암구동모터의 회전력을 상기 지지암에 전달하는 감속전동부를 구비한 지지암구동부와, 상기 세척수분사노즐의 분사동작을 제어하는 분사제어부를 갖는 세척수분사장치에 있어서, 상기 감속전동부는 상기 지지암에 회전력을 전달할 수 있도록 상기 구동부하우징에 설치된 감속기출력축과 상기 지지암구동모터의 회전속도를 감속하여 상기 감속기출력축에 전달하는 감속동작부를 구비한 감속기를 포함하고; 상기 감속전동부는 상기 지지암에 회전력을 전달할 수 있도록 상기 구동부하우징에 설치된 감속기출력축과 상기 지지암구동모터의 회전속도를 감속하여 상기 감속기출력축에 전달하는 감속동작부를 구비한 감속기를 포함하고; 상기 지지암구동부는 상기 연마패드가 회전하는 방향을 연마패드순방향이라고 하고 상기 연마패드순방향에 반대되는 방향을 연마패드역방향이라고 할 때 상기 지지암이 상기 연마패드순방향을 따라 회동하다가 상기 연마패드역방향으로 회동방향을 전환하기 위한 역방향회동전환위치와 상기 지지암이 상기 연마패드역방향을 따라 회동하다가 상기 연마패드순방향으로 회동방향을 전환하기 위한 순방향회동전환위치를 검출하는 회동전환위치검출부를 포함하고; 상기 분사제어부는 상기 회동전환위치검출부로부터의 검출결과에 기초하여 상기 지지암이 상기 연마패드순방향을 따라 회동하는 동안 상기 세척수분사노즐의 분사동작이 이루어지고 상기 지지암이 상기 연마패드역방향을 따라 회동하는 동안 상기 세척수분사노즐의 분사동작이 중지되도록 상기 세척수분사노즐의 분사동작을 제어하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 연마패드의 그루브에 진입한 슬러리와 연마부산물을 효율적으로 세척할 수 있다.

Description

세척수분사장치{Cleaning Water Spray Device}

본 발명은 세척수분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마패드에 공급된 슬러리를 세척하기 위해 연마패드의 표면에 세척수를 분사하기 위한 장치에 관한 것이다.

집적 회로와 기타 전자 소자를 제조할 때 사용되는 웨이퍼는 전도성 재료, 반전도성(半傳導性) 재료 및 유전성(誘傳性) 재료로 된 다수의 층들을 기판의 표면에 증착하거나 제거하는 공정을 거쳐 제작된다.

이와 같이 제작된 웨이퍼의 표면은 증착이나 제거동작을 거치는 과정에서 평탄하지 않게 되므로 연마(polishing) 공정을 통해 평탄화시키게 된다.

웨이퍼를 연마하기 위한 장치의 하나로 슬러리에 포함된 연마제 및 연마패드의 표면 돌기를 웨이퍼의 표면과 마찰시키는 방법으로 웨이퍼의 표면을 기계적 및 화학적으로 연마하는 화학기계식 웨이퍼연마장치가 사용되고 있다.

연마패드의 표면에는 웨이퍼의 효율적인 연마를 위해 그루브(groove)가 형성되어 있고, 화학기계식 웨이퍼연마장치에 의한 연마작업 중 슬러리는 연마패드의 표면에 공급된다.

연마패드에 공급된 슬러리는 연마패드의 그루브(groove)에 진입하게 되는 바, 연마패드의 그루브에 진입한 슬러리를 제거하기 위한 세척작업이 필요해지고, 이를 위해 연마작업의 전후에 연마패드의 표면에 세척수를 분사하는 세척수분사장치가 안출되어 사용되고 있다. 종래 세척수로는 DIW(Deionized Water)가 주로 사용되고 있다.

도24는 종래 세척수분사장치의 설치상태도이고, 도25는 종래 세척수분사장치의 분해사시도이다.

종래의 세척수분사장치는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 연마패드(201)의 둘레영역에 설치된 지지암(111)과, 지지암(111)에 지지되도록 설치된 세척수매니폴드(161), 슬러리매니폴드(162), 차단부재(163) 및 세척수분사노즐(도시되지 않음)과, 지지암(111)의 상측에 배치된 지지암커버(194)와, 지지암(111)을 회동구동하는 지지암구동부(120)와, 일단이 각각 지지암(111)에 도달하도록 설치된 세척수공급관(114) 및 슬러리공급관(115)과, 세척수분사노즐(도시되지 않음)의 분사동작을 제어하는 분사제어부(116)를 갖고 있다.

세척수매니폴드(161)는 세척수매니폴드유로(161a)가 길이방향을 따라 형성되어 있고, 세척수매니폴드유로(161a)에 연통하도록 다수의 세척수분기관(161b)이 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 세척수매니폴드(161)는 세척수매니폴드유로(161a)가 지지암(111)의 길이방향을 따라 배치되도록 지지암(111)에 설치된다.

세척수분사노즐(도시되지 않음)은 세척수분기관(161b)에 연통하고, 분사방향이 연마패드(201)의 상면을 향하도록 소정의 노즐어댑터와 차단부재(163)를 통해 지지암(111)에 지지되도록 설치된다.

지지암구동부(120)는 스텝 모터를 사용할 수도 있고, 일반 정역회전 모터에 감속 기어를 연결하는 동력 전달 구성을 포함한 구성으로 적용할 수도 있다.

이러한 구성을 갖는 종래의 세척수분사장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

설명의 편의를 위해 연마헤드(202)에 흡착된 웨이퍼가 연마패드(201)의 접촉되어 있는 것으로 가정한다.

먼저 슬러리공급관(115)을 통해 연마패드(201)의 상면에 슬러리를 공급한 후 연마패드(201)를 소정의 구동부를 통해 회전시키면 웨이퍼의 연마동작이 일어난다.

웨이퍼의 연마동작이 끝나면 연마헤드(202)를 연마패드(201)로부터 이격되도록 상승시킨 후 연마패드(201)의 그루브(groove)에 진입한 슬러리와 연마부산물을 세척하기 위해 다음과 같은 방법으로 세척수분사노즐(도시되지 않음)을 통해 세척수를 연마패드(201)의 상면에 공급하게 된다.

즉, 지지암구동부(120)는 연마패드순방향(연마패드가 회전하는 방향)을 따라 일정시간 회동한 후 다시 연마패드역방향(연마패드가 회전하는 방향과 반대되는 방향)을 따라 일정시간 회동하도록 지지암(111)을 구동한다.

분사제어부(116)는 지지암(111)이 회동하는 동안 계속하여 세척수가 분사되도록 세척수분사노즐(도시되지 않음)을 제어한다.

전술한 구성을 갖는 종래의 세척수분사장치는 2007년 특허출원 77628호(발명의 명칭 : 씨엠피의 슬러리 분사 장치)에 개시되어 있다.

그런데 종래의 세척수분사장치에 따르면, 지지암(111)이 연마패드역방향을 따라 회동하는 동안에도 세척수가 연마패드(201)의 상면에 분사되기 때문에 연마패드(201)의 그루브(groove)에 진입한 슬러리와 연마부산물을 효율적으로 세척하기 어렵다는 문제점이 있었다.

즉, 지지암이 연마패드역방향을 따라 회동하는 동안 연마패드의 상면에 분사되는 세척수에 의해 그루브 내의 슬러리와 연마부산물이 연마패드의 회전방향과 반대방향으로 이동하여 지지암이 연마패드순방향을 따라 회동하는 동안 세척수에 의해 세척되어야 하는 슬러리와 연마부산물이 증가하고 이에 따라 그루브 내에 세척되지 않은 슬러리와 연마부산물이 상대적으로 많이 남아 있는 영역이 발생하게 된다.

이와 같이 세척수에 의한 세척이 효율적으로 이루어지지 않게 되면 슬러리가 그루브에 고르게 분포되지 아니하여(슬러리와 연마부산물이 상대적으로 많이 남아 있는 영역의 슬러리 영이 적어짐) 웨이퍼 연마의 균일성을 확보할 수 없을 뿐만 아니라 웨이퍼에 스크래치가 발생할 염려가 증가한다는 2차적인 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은, 연마패드의 그루브에 진입한 슬러리와 연마부산물을 효율적으로 세척할 수 있도록 한 세척수분사장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 연마패드의 판면방향을 따라 회동할 수 있도록 상기 연마패드의 둘레영역에 설치된 지지암과, 세척수매니폴드유로가 길이방향을 따라 형성되어 있고 상기 세척수매니폴드유로가 상기 지지암의 길이방향을 따라 배치되도록 상기 지지암에 설치된 세척수매니폴드와, 상기 세척수매니폴드유로에 연통하고 상기 지지암에 지지되며 상기 연마패드의 상면을 향해 분사할 수 있도록 설치된 세척수분사노즐과, 일단이 상기 세척수매니폴드유로에 연통되도록 설치된 세척수공급관과, 구동부하우징과 상기 구동부하우징에 설치된 지지암구동모터와 상기 지지암구동모터의 회전력을 상기 지지암에 전달하는 감속전동부를 구비한 지지암구동부와, 상기 세척수분사노즐의 분사동작을 제어하는 분사제어부를 갖는 세척수분사장치에 있어서, 상기 감속전동부는 상기 지지암에 회전력을 전달할 수 있도록 상기 구동부하우징에 설치된 감속기출력축과 상기 지지암구동모터의 회전속도를 감속하여 상기 감속기출력축에 전달하는 감속동작부를 구비한 감속기를 포함하고; 상기 지지암구동부는 상기 연마패드가 회전하는 방향을 연마패드순방향이라고 하고 상기 연마패드순방향에 반대되는 방향을 연마패드역방향이라고 할 때 상기 지지암이 상기 연마패드순방향을 따라 회동하다가 상기 연마패드역방향으로 회동방향을 전환하기 위한 역방향회동전환위치와 상기 지지암이 상기 연마패드역방향을 따라 회동하다가 상기 연마패드순방향으로 회동방향을 전환하기 위한 순방향회동전환위치를 검출하는 회동전환위치검출부를 포함하고; 상기 분사제어부는 상기 회동전환위치검출부로부터의 검출결과에 기초하여 상기 지지암이 상기 연마패드순방향을 따라 회동하는 동안 상기 세척수분사노즐의 분사동작이 이루어지고 상기 지지암이 상기 연마패드역방향을 따라 회동하는 동안 상기 세척수분사노즐의 분사동작이 중지되도록 상기 세척수분사노즐의 분사동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 세척수분사장치에 의해 달성된다.

여기서 연마패드의 그루브에 진입한 슬러리와 연마부산물을 더욱더 효율적으로 세척할 수 있도록, 상기 세척수분사노즐은 상기 연마패드의 상면에 수직인 방향을 기준으로 상기 연마패드순방향을 따라 회동하는 상기 지지암의 전방을 향해 하향경사를 이루는 분사방향을 갖도록 설치되는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 따르면, 지지암이 연마패드순방향을 따라 회동하다가 연마패드역방향으로 회동방향을 전환하기 위한 역방향회동전환위치와 지지암이 연마패드역방향을 따라 회동하다가 연마패드순방향으로 회동방향을 전환하기 위한 순방향회동전환위치를 검출하는 회동전환위치검출부를 추가하고 회동전환위치검출부로부터의 검출결과에 기초하여 지지암이 연마패드순방향을 따라 회동하는 동안 세척수분사노즐의 분사동작이 이루어지고 지지암이 연마패드역방향을 따라 회동하는 동안 세척수분사노즐의 분사동작이 중지되도록 세척수분사노즐의 분사동작을 제어함으로써, 연마패드의 그루브에 진입한 슬러리와 연마부산물을 효율적으로 세척할 수 있다. 이에 따라 슬러리가 그루브에 고르게 분포되어 웨이퍼 연마의 균일성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 웨이퍼에 스크래치가 발생할 염려를 감소시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 설치상태도,
도2 및 도3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 분해사시도,
도4는 도3에 도시된 절곡안내부재의 사시도,
도5는 도3에 도시된 관안내캡의 사시도,
도6은 도3에 도시된 트레이의 사시도,
도7은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 지지암구동부 영역의 분해사시도,
도8은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 지지암구동부 영역의 부분절개사시도,
도9는 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 지지암구동부 영역의 단면도,
도10 및 도11은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 회동제한위치검출부 및 순방향회동전환위치검출부의 상세도,
도12는 도8에 도시된 감속기하부하우징의 사시도,
도13은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 감속기출력축을 도시한 도면,
도14는 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 세척수매니폴드와 세척수분사노즐 영역의 분해사시도,
도15 및 도16은 각각 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 세척수매니폴드를 도시한 사시도,
도17은 도16의 A-A선 단면도,
도18은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 차단부재를 도시한 도면,
도19는 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 슬러리매니폴드바디부를 도시한 도면,
도20은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 제어블럭도,
도21, 도22 및 도23은 각각 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 동작상태를 설명하기 위한 도면,
도24는 종래 세척수분사장치의 설치상태도,
도25는 종래 세척수분사장치의 분해사시도이다.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 설치상태도이고, 도2 및 도3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 분해사시도이고, 도4는 도3에 도시된 절곡안내부재의 사시도이고, 도5는 도3에 도시된 관안내캡의 사시도이고, 도6은 도3에 도시된 트레이의 사시도이고, 도7은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 지지암구동부 영역의 분해사시도이고, 도8은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 지지암구동부 영역의 부분절개사시도이고, 도9는 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 지지암구동부 영역의 단면도이고, 도10 및 도11은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 회동제한위치검출부 및 순방향회동전환위치검출부의 상세도이고, 도12는 도8에 도시된 감속기하부하우징의 사시도이고, 도13은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 감속기출력축을 도시한 도면이고, 도14는 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 세척수매니폴드와 세척수분사노즐 영역의 분해사시도이고, 도15 및 도16은 각각 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 세척수매니폴드를 도시한 사시도이고, 도17은 도16의 A-A선 단면도이고, 도18은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 차단부재를 도시한 도면이고, 도19는 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 슬러리매니폴드바디부를 도시한 도면이고, 도20은 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 제어블럭도이다.

본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 연마패드(201)의 둘레영역에 설치된 지지암(11)과, 지지암(11)에 지지되도록 설치된 세척수매니폴드(61), 슬러리매니폴드(62) 및 차단부재(63)와, 세척수매니폴드(61)에 설치되는 세척수분사노즐(12) 및 세척수분사보조노즐(13)과, 지지암(11)의 저면에 결합된 보조연결판(93)과, 보조연결판(93)에 결합된 주연결판(92)과, 주연결판(92)의 하측에 배치되는 수평판부(91a)를 갖는 트레이(91)와, 트레이(91)의 상측에 배치된 절곡안내부재(95)와, 절곡안내부재(95)의 상측에 배치된 절곡안내캡(96)과, 절곡안내캡(96)과 지지암(11)의 상측에 배치된 지지암커버(94)와, 지지암(11)을 회동구동하는 지지암구동부(20)와, 일단이 각각 지지암(11)에 도달하도록 설치된 세척수공급관(14) 및 슬러리공급관(15)과, 세척수분사노즐(12)의 분사동작을 제어하는 분사제어부(16)를 갖고 있다.

지지암(11)은 대략 긴 판 형태로 형성되어 있고, 다수개의 지지암통과공(11a)이 두께방향을 따라 관통하도록 형성되어 있다.

세척수매니폴드(61)는 세척수매니폴드유로(61a)가 길이방향을 따라 형성되어 있고, 세척수매니폴드유로(61a)에 연통하도록 다수의 세척수분기유로(61b)가 형성되어 있다.

그리고 세척수매니폴드(61)에는 세척수매니폴드유로(61a)의 종단과 세척수분기유로(61b)에 각각 연통하도록 노즐안착홈(61c)이 형성되어 있다.

세척수매니폴드유로(61a)의 종단에 연통하는 노즐안착홈(61c)은 세척수분기유로(61b)에 대하여 예각을 이루도록(세척수매니폴드유로의 연장선과 노즐안착홈의 깊이방향이 예각을 이루도록) 형성된다. 세척수매니폴드유로(61a)의 종단에 연통하는 노즐안착홈(61c)은 세척수분기유로(61b)에 대하여 직각을 이루도록 형성할 수도 있다.

세척수분기유로(61b)에 연통하는 노즐안착홈(61c)은 세척수분기유로(61b)에대하여 예각을 이루도록(세척수분기유로의 연장선과 노즐안착홈의 깊이방향이 예각을 이루도록) 형성된다.

이러한 구성을 갖는 세척수매니폴드(61)는 세척수매니폴드유로(61a)가 지지암(11)의 길이방향을 따라 배치되도록 지지암(11)에 설치된다.

슬러리매니폴드(62)는 슬러리매니폴드바디부(62a)와, 슬러리매니폴드바디부(62a)에 결합된 슬러리매니폴드커버(62b)를 갖고 있다.

슬러리매니폴드바디부(62a)는 일단이 밀폐된 사각관 형태의 슬러리안내관부(62c)와, 슬러리안내관부(62c)로부터 연장 형성된 고정판부(62d)를 갖고 있다.

슬러리안내관부(62c)의 밀폐면에는 슬러리안내공(62e)이 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 슬러리매니폴드(62)는 고정판부(62d)를 통해 차단부재(63)에 고정된다.

차단부재(63)는 차단부재천정면부(63a)와, 차단부재천정면부(63a)의 양 측연부로부터 절곡 형성된 한 쌍의 차단부재측벽부(63b)를 갖고 있다.

차단부재(63)는 지지암통과공(11a)을 통해 지지암(11)에 결합된다.

세척수분사노즐(12)은 세척수분기유로(61b)에 연통하는 노즐안착홈(61c)에 연마패드(201)의 회전방향을 향하도록 하나씩 설치된다.

세척수분기유로(61b)에 연통하는 노즐안착홈(61c)이 세척수분기유로(61b)에대하여 예각을 이루도록(세척수분기유로의 연장선과 노즐안착홈의 깊이방향이 예각을 이루도록) 형성되어 있기 때문에 세척수분사노즐(12)은 연마패드(201)의 상면에 대하여 경사를 이루게 된다.

세척수분사보조노즐(13)은 세척수매니폴드유로(61a)의 종단에 연통하는 노즐안착홈(61c)에 설치된다.

주연결판(92)에는 연결판축통과공(92a)이 형성되어 있다.

트레이(91)는 수평판부(91a)에 더하여 수평판부(91a)로부터 절곡 형성된 수직판부(91b)를 갖고 있다.

수평판부(91a)에는 트레이축통과공(91c)이 형성되어 있고, 저면에는 트레이키홈(91d)이 절취 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 트레이(91)는 주연결판(92)와 보조연결판(93)을 통해 지지암(11)에 결합된다.

절곡안내부재(95)는 절곡안내판부(95a)와, 절곡안내판부(95a)의 상면과 저면에 각각 형성된 상부절곡안내관부(95b) 및 하부절곡안내관부(95c)를 갖고 있다.

상부절곡안내관부(95b)는 상단 일 영역에 절곡안내개구(95d)가 절취 형성되어 있다.

하부절곡안내관부(95c)는 상부절곡안내관부(95b)에 연통하도록 형성되어 있다.

절곡안내캡(96)은 절곡안내판부(95a)와 같은 형태로 형성되고 저면에 형성된 안착관부(96a)를 통해 상부절곡안내관부(95b)의 상단에 설치된다.

지지암커버(94)는 수직판부(91b)의 상단에 나사결합된다.

지지암구동부(20)는 구동부하우징(40)과, 구동부하우징(40)에 설치된 지지암구동모터(21)와, 지지암구동모터(21)의 회전력을 지지암(11)에 전달하는 감속전동부(30)와, 구동부하우징(40)에 설치된 순방향회동전환위치검출부(23) 및 회동제한위치검출부(22)와, 지지암구동모터(21)에 설치된 엔코더(64)와, 순방향회동전환위치검출부(23), 엔코더(64) 및 회동제한위치검출부(22)로부터의 검출신호에 기초하여 지지암구동모터(21)의 동작을 제어하는 구동제어부(24)를 갖고 있다.

구동부하우징(40)은 지지판(41)과, 지지판(41)의 상면에 기립 설치된 지지관(42)과, 지지관(42)의 상단에 설치된 감속기하우징(50)과, 감속기하우징(50)의 내부에 설치된 통로관(44)을 갖고 있다.

지지판(41)은 중앙영역에 지지판공(41a)이 형성되어 있다.

감속기하우징(50)은 상하로 배치되는 감속기하부하우징(51)과 감속기상부하우징(52)으로 분할되어 있다.

감속기하부하우징(51)은 하부하우징바닥면부(51a)와, 하부하우징바닥면부(51a)와 협조하여 요형(凹形)을 이루도록 하부하우징바닥면부(51a)로부터 절곡 형성된 하부하우징측면부(51b)를 갖고 있다.

하부하우징측면부(51b)는 상단에 스토퍼핀공(51c)이 형성되어 있다.

스토퍼핀공(51c)에는 스토퍼핀(67)이 설치된다.

그리고 하부하우징측면부(51b)는 저면으로부터 상단에 도달하도록 한 쌍의 센서공(51d)이 형성되어 있다.

감속기상부하우징(52)은 상부하우징천정면부(52a)와, 상부하우징천정면부(52a)와 협조하여 요형(凹形)을 이루도록 상부하우징천정면부(52a)로부터 절곡 형성된 상부하우징측면부(52b)를 갖고 있다.

상부하우징천정면부(52a)는 중앙에 출력축통과공(52c)이 형성되어 있다.

그리고 상부하우징천정면부(52a)는 저면에 대략 씨(C) 형태의 스토퍼블럭안착홈(52e)과 대략 씨(C) 형태의 센싱블럭안착홈(52f)이 절취 형성되어 있다.

스토퍼블럭안착홈(52e)은 바닥면에 다수개의 스토퍼블럭고정나사홈(52g)이 2그룹으로 나누어 형성되어 있다.

스토퍼블럭고정나사홈(52g)의 2그룹은 스토퍼핀(67)의 양측에 배치되도록 형성된다.

각 스토퍼블럭고정나사홈(52g)의 그룹 영역에는 스토퍼블럭(68)이 하나씩 설치된다.

센싱블럭안착홈(52f)은 센서공(51d)의 대향영역에 형성된다.

그리고 센싱블럭안착홈(52f)은 바닥면에 다수개의 센싱블럭고정나사홈(52h)이 3그룹으로 나누어 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 감속기상부하우징(52)은 출력축통과공(52c)이 하부하우징바닥면부(51a)에 대향하고, 상부하우징측면부(52b)가 하부하우징측면부(51b)를 둘러싸도록 설치된다.

그리고 감속기상부하우징(52)은 상면에 받침재(98, shim)가 설치되어 있고, 받침재(98)에는 트레이키홈(91d)에 진입하도록 키(88)가 설치되어 있다. 이에 따라 감속기상부하우징(52)이 회전하면 트레이(91)와 지지암(11)도 회동하게 된다.

통로관(44)은 감속기하부하우징(51)의 바닥면과 감속기상부하우징(52)의 바닥면을 관통하도록 설치된다.

지지암구동모터(21)는 모터브라켓트(97)를 통해 감속기하부하우징(51)의 저면에 고정된다.

지지암구동모터(21)는 스텝 모터를 사용할 수도 있고, 일반 정역회전 모터에 감속 기어를 연결하는 동력 전달 구성을 포함한 구성으로 적용할 수도 있다.

감속전동부(30)는 지지암구동모터(21)의 모터축에 결합된 원동스퍼기어(31)와, 원동스퍼기어(31)에 연결된 감속기(32)를 갖고 있다.

원동스퍼기어(31)는 지지암구동모터(21)의 모터축에 결합되어 있다.

감속기(32)는 감속기하부하우징(51)에 설치된 감속기입력축(32a)과, 감속기하부하우징(51)에 결합된 감속기출력축(32b)과, 감속기입력축(32a)의 회전력을 감속하여 감속기출력축(32b)에 전달하는 감속동작부(32d)를 갖고 있다.

감속기입력축(32a)은 관형태로 형성되고, 외표면에는 기어치가 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 감속기입력축(32a)은 원동스퍼기어(31)에 맞물리도록 감속기하부하우징(51)에 설치된다.

감속기출력축(32b)은 출력축통과공(52c), 트레이축통과공(91c) 및 연결판축통과공(92a)을 통과한 상태에서 하단에 형성된 출력축플랜지(32c)를 통해 감속기상부하우징(52)에 결합된다.

이에 따라 감속기출력축(32b)이 회전하면, 감속기상부하우징(52)도 회전하게 된다.

그리고 감속기출력축(32b)은 트레이축통과공(91c)을 통과한 상태에서 트레이키홈(91d)에 삽입되는 키(88)을 통해 트레이(91)에 결합된다.

이에 따라 지지암(11)은 감속기출력축(32b)이 회전할 때 연마패드(201)의 판면방향을 따라 회동할 수 있게 된다.

감속동작부(32d)는 종래 널리 알려진 바와 같이 하모닉 드라이브(harmonic drive)의 감속구조 등을 적용하여 구현할 수 있다.

감속동작부(32d)는 지지암구동모터(21)의 회전속도를 감속하여 감속기출력축(32b)에 전달하게 된다.

순방향회동전환위치검출부(23)는 감속기하부하우징(51)에 설치된 순방향회동전환위치검출센서(23b)와, 센싱블럭안착홈(52f)에 설치된 순방향회동전환위치센싱블럭(23a)를 갖고 있다.

순방향회동전환위치검출센서(23b)는 센서공(51d)중 좌측(도8 기준)에 배치된 센서공을 통해 노출되도록 설치된다. 순방향회동전환위치검출센서(23b)는 근접센서 등을 사용하여 구현할 수 있다.

순방향회동전환위치센싱블럭(23a)은 곡선형태로 형성되어 있고 중앙에는 블럭고정장공이 형성되어 있다. 블럭고정장공의 내표면에는 고정단턱이 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 순방향회동전환위치센싱블럭(23a)은 나사헤드부가 고정단턱을 가압하도록 나사를 순방향회동전환위치검출센서(23b)의 좌측에 배치된 센싱블럭고정나사홈(52h) 그룹에 결합하는 방법으로 감속기상부하우징(52)에 고정된다.

순방향회동전환위치검출센서(23b)는 순방향회동전환위치센싱블럭(23a)의 이동경로에 대향하도록 설치되고, 순방향회동전환위치센싱블럭(23a)을 감지물체로 하여 동작할 수 있게 된다.

순방향회동전환위치검출센서(23b)는 연마패드(201)가 회전하는 방향을 연마패드순방향이라고 하고 연마패드순방향에 반대되는 방향을 연마패드역방향이라고 할 때 지지암(11)이 연마패드역방향을 따라 회동하다가 연마패드순방향으로 회동방향을 전환하기 위한 순방향회동전환위치를 검출하여 구동제어부(24)와 분사제어부(16)에 제공한다.

엔코더(64)는 종래 널리 알려진 바와 같이 지지암구동모터(21)의 회전속도를 검출하여 구동제어부(24)와 분사제어부(16)에 제공한다.

엔코더(64)는 순방향회동전환위치검출부(23)와 함께 특허청구범위에 기재된 회동전환위치검출부를 구성한다.

회동제한위치검출부(22)는 감속기하부하우징(51)에 설치된 회동제한위치검출센서(22b)와, 센싱블럭안착홈(52f)에 설치된 회동제한위치센싱블럭(22a)을 갖고 있다.

회동제한위치검출센서(22b)는 센서공(51d)중 우측(도8 기준)에 배치된 센서공을 통해 노출되도록 설치된다.

그리고 회동제한위치검출센서(22b)는 순방향회동전환위치검출센서(23b)보다 높은 위치에 배치되도록 설치된다.

회동제한위치검출센서(22b)는 근접센서 등을 사용하여 구현할 수 있다.

회동제한위치센싱블럭(22a)은 곡선형태로 형성되어 있고 중앙에는 블럭고정장공이 형성되어 있다. 블럭고정장공의 내표면에는 고정단턱이 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 회동제한위치센싱블럭(22a)은 나사헤드부가 고정단턱을 가압하도록 나사를 회동제한위치검출센서(22b)의 좌측에 배치된 센싱블럭고정나사홈(52h) 그룹에 결합하는 방법으로 감속기상부하우징(52)에 고정된다.

회동제한위치센싱블럭(22a)은 감속기상부하우징(52)에 고정된 상태에서 저면이 순방향회동전환위치센싱블럭(23a)의 저면보다 높은 위치에 배치된다.

회동제한위치검출센서(22b)는 회동제한위치센싱블럭(22a)의 이동경로에 대향하고, 회동제한위치센싱블럭(22a)을 감지물체로 하여 동작할 수 있도록 설치된다.

전술한 구성을 갖는 회동제한위치검출부(22)는 지지암(11)이 연마패드역방향을 따라 회동하다가 순방향회동전환위치를 넘어가는 것(순방향회동전환위치검출센서의 오동작 등의 이유로)을 저지하기 위해 설정된 회동제한위치를 검출한다.

구동제어부(24)는 다음과 같은 방법으로 회동제한위치검출부(22), 순방향회동전환위치검출부(23) 및 엔코더(64)로부터의 검출신호에 기초하여 지지암구동모터(21)의 동작을 제어한다.

구동제어부(24)는 엔코더(64)로부터의 검출신호에 기초하여 지지암(11)의 회동각도를 산출하여 지지암(11)이 연마패드순방향을 따라 회동하다가 연마패드역방향으로 회동방향을 전환하기 위한 역방향회동전환위치에 도달하였는 지를 여부를 판단하고, 지지암(11)이 역방향회동전환위치에 도달할 때 지지암구동모터(21)를 역방향으로 회전하도록 제어한다.

그리고 구동제어부(24)는 순방향회동전환위치검출센서(23b)로부터의 검출신호에 기초하여 지지암(11)이 연마패드역방향을 따라 회동하다가 순방향회동전환위치에 도달할 때 지지암구동모터(21)를 순방향으로 회전하도록 제어한다.

또한 구동제어부(24)는 회동제한위치검출센서(22b)로부터의 검출신호에 기초하여 지지암(11)이 연마패드역방향을 따라 회동하다가 순방향회동전환위치를 넘어 회동제한위치에 도달할 때 지지암구동모터(21)의 회전이 중지되도록 제어한다.

스토퍼핀(67)과 스토퍼블럭(68)은 지지암(11)이 회동제한위치를 넘어 역방향으로 계속하여 회동하는 경우 물리적으로 지지암구동모터(21)의 회전을 저지하는 작용을 한다.

세척수공급관(14)은 일단이 세척수매니폴드유로(61a)에 연통되고, 타단이 세척수소스에 연결되도록 설치된다.

슬러리공급관(15)은 일단이 슬러리안내공(62e)을 경유하여 노출되고 타단은 슬러리소스에 연결되도록 설치된다.

세척수공급관(14)과 슬러리공급관(15)은 지지판공(41a), 지지관(42) 및 안내관(89)을 통과하도록 설치된다. 안내관(89)은 통로관(44)과 감속기출력축(32b)을 통과하여 절곡안내부재(95)의 절곡안내개구(95d)에 도달하도록 설치된다.

분사제어부(16)는 순방향회동전환위치검출부(23)로부터의 검출결과에 기초하여 지지암(11)이 연마패드순방향을 따라 회동하는 동안 세척수분사노즐(12)의 분사동작이 이루어지고, 지지암(11)이 연마패드역방향을 따라 회동하는 동안 세척수분사노즐(12)의 분사동작이 중지되도록 세척수분사노즐(12)의 분사동작을 제어한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 세척수분사장치의 동작을 도도21 내지 도23을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위해 지지암(11)은 순방향회동전환위치에 있고 연마헤드(202)에 흡착된 웨이퍼가 연마패드(201)의 접촉되어 있는 것으로 가정한다.

먼저 슬러리공급관(15)을 통해 연마패드(201)의 상면에 슬러리를 공급한 후 연마패드(201)를 소정의 구동부를 통해 회전시키면 웨이퍼의 연마동작이 일어난다.

웨이퍼의 연마동작이 끝나면 연마헤드(202)를 연마패드(201)로부터 이격되도록 상승시킨 후 연마패드(201)의 그루브(groove)에 진입한 슬러리와 연마부산물을 세척하기 위해 다음과 같은 방법으로 세척수분사노즐(12)을 통해 세척수를 연마패드(201)의 상면에 공급하게 된다.

즉, 지지암구동부(20)는 감속기출력축(32b)이 연마패드순방향을 따라 회동하도록 지지암구동모터(21)를 회전시킨다. 감속기출력축(32b)이 연마패드순방향을 따라 회동하면 지지암(11)도 연마패드순방향을 따라 회동한다.

분사제어부(16)는 지지암(11)이 순방향회동전환위치로부터 연마패드순방향을 따라 회동하여 역방향회동전환위치에 도달할 때까지 세척수분사노즐(12)을 통해 세척수가 분사되도록 세척수분사노즐(12)과 세척수분사보조노(13)을 제어한다.

분사제어부(16)는 지지암(11)이 역방향회동전환위치로부터 연마패드역방향을 따라 회동하여 순방향회동전환위치에 도달할 때까지(도22 및 도23 참조) 세척수가 분사되지 않도록 세척수분사노즐(12)과 세척수분사보조노(13)을 제어한다.

분사제어부(16)는 순방향회동전환위치검출센서(23b)로부터 순방향회동전환위치검출신호가 입력되면 다시 세척수가 분사되도록 세척수분사노즐(12)과 세척수분사보조노(13)을 제어한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 지지암(11)이 연마패드순방향을 따라 회동하다가 연마패드역방향으로 회동방향을 전환하기 위한 역방향회동전환위치와 지지암(11)이 연마패드역방향을 따라 회동하다가 연마패드순방향으로 회동방향을 전환하기 위한 순방향회동전환위치를 검출하는 회동전환위치검출부(순방향회동전환위치검출부와 엔코더)를 추가하고 회동전환위치검출부로부터의 검출결과에 기초하여 지지암(11)이 연마패드순방향을 따라 회동하는 동안 세척수분사노즐(12)의 분사동작이 이루어지고 지지암(11)이 연마패드역방향을 따라 회동하는 동안 세척수분사노즐(12)의 분사동작이 중지되도록 세척수분사노즐(12)의 분사동작을 제어함으로써, 연마패드(201)의 그루브에 진입한 슬러리와 연마부산물을 효율적으로 세척할 수 있게 된다. 이에 따라 슬러리가 그루브에 고르게 분포되어 웨이퍼 연마의 균일성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 웨이퍼에 스크래치가 발생할 염려를 감소시킬 수 있다.

그리고 연마패드(201)의 상면에 수직인 방향을 기준으로 연마패드순방향을 따라 회동하는 지지암(11)의 전방을 향해 하향경사를 이루는 분사방향을 갖도록 세척수분사노즐(12)을 설치함으로써, 연마패드(201)의 그루브에 진입한 슬러리와 연마부산물을 더욱더 효율적으로 세척할 수 있게 된다(연마패드의 판면에 나란한 방향의 세척수 압력 크기가 증가함).

11, 111 : 지지암 12, 112 : 세척수분사노즐
16, 116 : 분사제어부
14, 114 : 세척수공급관 15, 115 : 슬러리공급관
20, 120 : 지지암구동부 21 : 지지암구동모터
22 : 회동제한위치검출부
23 : 순방향회동전환위치검출부
30 : 감속전동부 31 : 원동스퍼기어
32 : 감속기 40 : 구동부하우징
41 : 지지판 50 : 감속기하우징
51 : 감속기하부하우징 52 : 감속기상부하우징
61, 161 : 세척수매니폴드 62, 162 : 슬러리매니폴드
63, 163 : 차단부재 64 : 엔코더

Claims (2)

1. 연마패드의 판면방향을 따라 회동할 수 있도록 상기 연마패드의 둘레영역에 설치된 지지암과, 세척수매니폴드유로가 길이방향을 따라 형성되어 있고 상기 세척수매니폴드유로가 상기 지지암의 길이방향을 따라 배치되도록 상기 지지암에 설치된 세척수매니폴드와, 상기 세척수매니폴드유로에 연통하고 상기 지지암에 지지되며 상기 연마패드의 상면을 향해 분사할 수 있도록 설치된 세척수분사노즐과, 일단이 상기 세척수매니폴드유로에 연통되도록 설치된 세척수공급관과, 구동부하우징과 상기 구동부하우징에 설치된 지지암구동모터와 상기 지지암구동모터의 회전력을 상기 지지암에 전달하는 감속전동부를 구비한 지지암구동부와, 상기 세척수분사노즐의 분사동작을 제어하는 분사제어부를 갖는 세척수분사장치에 있어서,
   상기 감속전동부는 상기 지지암에 회전력을 전달할 수 있도록 상기 구동부하우징에 설치된 감속기출력축과 상기 지지암구동모터의 회전속도를 감속하여 상기 감속기출력축에 전달하는 감속동작부를 구비한 감속기를 포함하고;
   상기 지지암구동부는 상기 연마패드가 회전하는 방향을 연마패드순방향이라고 하고 상기 연마패드순방향에 반대되는 방향을 연마패드역방향이라고 할 때 상기 지지암이 상기 연마패드순방향을 따라 회동하다가 상기 연마패드역방향으로 회동방향을 전환하기 위한 역방향회동전환위치와 상기 지지암이 상기 연마패드역방향을 따라 회동하다가 상기 연마패드순방향으로 회동방향을 전환하기 위한 순방향회동전환위치를 검출하는 회동전환위치검출부를 포함하고;
   상기 분사제어부는 상기 회동전환위치검출부로부터의 검출결과에 기초하여 상기 지지암이 상기 연마패드순방향을 따라 회동하는 동안 상기 세척수분사노즐의 분사동작이 이루어지고 상기 지지암이 상기 연마패드역방향을 따라 회동하는 동안 상기 세척수분사노즐의 분사동작이 중지되도록 상기 세척수분사노즐의 분사동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 세척수분사장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 세척수분사노즐은 상기 연마패드의 상면에 수직인 방향을 기준으로 상기 연마패드순방향을 따라 회동하는 상기 지지암의 전방을 향해 하향경사를 이루는 분사방향을 갖도록 설치되는 것을 특징으로 하는 세척수분사장치.
   

Images