KR101512429B1 - 폴리싱패드의 드레싱장치, 화학적 기계적 폴리싱장치 및 방법 - Google Patents

폴리싱패드의 드레싱장치, 화학적 기계적 폴리싱장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

폴리싱패드의 드레싱장치가 기술되어 있다. 본 장치는 회전가능하면서 상하로 이동가능한 드레서구동축, 상기 드레서구동축에 결합되어, 드레싱부재를 고정하도록 구성된 드레서플랜지, 상기 드레서플랜지에 제공되어, 상기 드레싱부재가 상기 드레서구동축에 대하여 기울어지도록 구성된 구형베어링, 및 상기 드레싱부재의 틸팅 운동에 대항하는 힘을 생성하도록 구성된 스프링기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리싱패드의 드레싱장치, 화학적 기계적 폴리싱장치 및 방법{APPARATUS FOR DRESSING A POLISHING PAD, CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 반도체웨이퍼와 같은 워크피스(workpiece)를 폴리싱하는데 사용되는 폴리싱패드의 드레싱장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워크피스의 표면을 평탄화하기 위하여 상기 워크피스를 폴리싱하는 폴리싱장치에 제공되는 드레싱장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 드레싱장치를 이용하는 화학적 기계적 폴리싱장치 및 화학적 기계적 폴리싱방법에 관한 것이다.
최근, 반도체디바이스는 더욱 더 소형화되고, 디바이스 구조는 더욱 복잡해지고 있다. 표면 평탄화는 반도체디바이스의 제조에 있어서 매우 중요한 처리절차이다. 표면 평탄화에 사용되는 통상적인 기술은 화학적 기계적 폴리싱(CMP)이다. 화학적 기계적 폴리싱의 처리에 있어서, 반도체웨이퍼는 실리카(SiO2)와 같은 연마입자를 함유하는 폴리싱액이 폴리싱면 상으로 공급되면서, 폴리싱패드의 폴리싱면과 슬라이딩접촉하게 되어, 반도체웨이퍼의 표면이 폴리싱된다. 바인더에 의해 접착된 연마입자로 구성되는 고정식 연마패드가 폴리싱패드 대신에 사용될 수도 있다.
화학적 기계적 폴리싱의 처리는 CMP 장치를 이용하여 수행된다. 통상적인 CMP 장치는 폴리싱패드가 그 상부면에 부착된 폴리싱테이블, 및 폴리싱될 워크피스인 반도체웨이퍼와 같은 기판을 잡아주는 톱링(캐리어라고도 함)을 포함한다. 상기 폴리싱테이블 및 톱링은 각각 그 자체축을 중심으로 회전되고, 이 상태에서 폴리싱액이 폴리싱면 상으로 공급되면서, 상기 톱링이 상기 폴리싱패드의 폴리싱면(즉, 상부면)에 대하여 소정의 압력으로 기판을 가압하여, 상기 기판을 평면경마무리(falt and mirror finish)로 폴리싱하게 된다. 사용될 폴리싱액은 통상적으로 알칼리용액과 상기 알칼리용액에 현탁되는 미세한 연마입자(예컨대, 실리카)로 이루어진다. 알칼리에 의한 화학적 폴리싱 작용과 연마입자에 의한 기계적 폴리싱 작용의 조합으로 기판이 폴리싱된다.
기판이 폴리싱되는 경우, 연마입자와 폴리싱 데브리는 폴리싱패드의 폴리싱면에 들러붙는다. 또한, 폴리싱패드의 특성이 변화하고, 그 폴리싱 능력이 저하된다. 그러므로, 기판의 폴리싱이 반복됨에 따라, 폴리싱속도(즉, 제거율)가 저하되어, 고르지 않은 폴리싱이 발생한다. 따라서, 열화된 폴리싱패드의 폴리싱면을 컨디셔닝하기 위하여, 드레싱장치가 폴리싱테이블에 인접하여 제공된다.
상기 드레싱장치는 통상적으로 회전가능한 드레서헤드와 상기 드레서헤드에 고정된 드레싱부재를 구비한다. 상기 드레싱장치는 드레서헤드를 그 자체축을 중심으로 회전시키면서, 회전하는 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 드레싱부재를 가압하도록 구성되어, 폴리싱패드의 폴리싱면으로부터 연마입자와 폴리싱 데브리를 제거하고, 상기 폴리싱면을 평탄화 및 컨디셔닝(즉, 드레싱)하게 된다. 일반적으로, 사용될 드레싱부재는 폴리싱면과 접촉하게 되도록 그 표면(즉, 드레싱면) 상에 전착(electro deposited)된 다이아몬드 입자들을 구비한다.
상술된 드레싱장치를 이용하여 폴리싱패드의 폴리싱면을 드레싱하는 2가지 방법이 있는데: 하나는 기판의 폴리싱과 동시에 폴리싱면을 드레싱하는 방식이고; 다른 하나는 기판의 폴리싱공정들간의 휴지 시간 동안 폴리싱면을 드레싱하는 방식이다. 두 방식 모두에서, 소정량의 폴리싱면이 드레싱에 의해 긁히게 된다. 하지만, 드레싱 시에 드레서를 향한 수직력과 수평력을 생성하는 복잡성으로 인하여, 드레서의 자세의 수용불가한 변동을 피하면서 드레싱 하중을 제어하기가 어렵다. 따라서, 폴리싱면의 드레싱장치의 개선을 기다렸다.
본 발명은 상기 관점에서 고안되었다. 그러므로, 본 발명의 목적은 폴리싱패드를 적절하게 드레싱하여, 원치 않는 드레싱 하중을 방지할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또다른 목적은 이러한 드레싱장치를 이용하는 화학적 기계적 폴리싱장치 및 화학적 기계적 폴리싱방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태는 폴리싱패드의 드레싱장치를 제공하는 것이다. 상기 장치는 회전가능하면서 상하로 이동가능한 드레서구동축; 상기 드레서구동축에 결합되어, 상기 폴리싱 패드에 슬라이딩 접촉되는 드레싱부재를 고정하도록 구성된 드레서플랜지; 상기 드레서플랜지에 제공되어, 상기 드레싱부재가 상기 드레서구동축에 대하여 기울어지도록 구성된 구형베어링; 및 상기 드레싱부재의 틸팅 운동에 대항하는 힘을 생성하도록 구성된 스프링기구를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 스프링기구는 스프링 상수가 0.5×104 N/m 내지 2×104 N/m 범위에 있는 스프링으로 작용하도록 구성된다. 대안적으로, 상기 스프링기구는 상기 드레싱부재가 12.5 Nm/rad 내지 50 Nm/rad 범위의 틸팅 강성을 갖도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 드레서플랜지는 상기 드레서구동축에 고정된 상부드레서플랜지 및 상기 드레싱부재가 고정되는 하부드레서플랜지를 구비하고; 상기 구형베어링은 상기 상부드레서플랜지와 상기 하부드레서플랜지가 서로에 대하여 기울어지도록 하면서, 상기 상부드레서플랜지와 상기 하부드레서플랜지를 서로 결합시킨다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 상부드레서플랜지는 탄성재로 제조되고, 상기 상부드레서플랜지는 상기 스프링기구로서의 역할을 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 장치는 상기 상부드레서플랜지와 상기 하부드레서플랜지 사이에 제공된 시일부재를 더 포함한다. 상기 구형베어링은 상기 상부드레서플랜지와 상기 하부드레서플랜지 사이에 형성된 공간에 위치하며, 상기 공간은 상기 시일부재에 의해 밀봉된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 장치는 상기 드레서구동축의 토크를 상기 드레싱부재로 전달하도록 구성된 토크전달부재를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 구형베어링은 상기 드레서구동축의 원주면(circumferential surface) 상에 제공된 구형돌기부와 상기 드레서플랜지 상에 제공된 구형 리세스부재를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 드레싱부재는 상기 드레서플랜지에 제거가능하게 부착된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 장치는 상기 드레서플랜지의 적어도 일부분을 포위하도록 배치된 커버를 더 포함한다.
본 발명의 또다른 실시형태는 폴리싱패드를 지지하기 위한 폴리싱테이블; 워크피스를 회전시키면서 상기 워크피스를 상기 폴리싱패드에 대해 가압하도록 구성된 톱링유닛; 상기 폴리싱패드 상으로 폴리싱액을 공급하도록 구성된 액체공급장치; 및 상술된 폴리싱패드의 드레싱장치를 포함하는 화학적 기계적 폴리싱장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 실시형태는 상술된 화학적 기계적 폴리싱장치를 이용하여 워크피스를 폴리싱하는 단계를 포함하는 화학적 기계적 폴리싱방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 실시형태는 폴리싱패드의 드레싱장치를 제공하는 것이다. 상기 장치는, 회전가능하면서 상하로 이동가능한 드레서구동축; 상기 드레서구동축에 결합되어, 드레싱부재를 고정하도록 구성된 드레서플랜지; 및 상기 드레싱부재의 틸팅 운동에 대항하는 힘을 생성하도록 구성된 기구를 포함하되, 상기 드레서플랜지는 자석을 구비하고, 상기 드레싱부재는 상기 드레싱부재와 상기 자석간의 자기력에 의하여 상기 드레서플랜지에 부착된다.
본 발명에 따르면, 드레서플랜지는 폴리싱패드가 드레싱 시에 회전 중인 경우에도, (고르지 않은 패턴을 구비한) 폴리싱패드를 추종하도록 짐발 운동을 수행한다. 이는 드레싱 시에 드레서의 상하 움직임의 변동폭의 제어를 초래하여, 드레서 자세의 수용불가한 변동을 피하게 된다. 그러므로, 드레싱이 저하중으로 수행되는 경우에도, 패드의 부분적인 마모가 거의 없이 폴리싱패드가 드레싱될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 드레싱 하중이 저감될 수 있으므로, 드레싱 시에 긁혀 나간 폴리싱패드의 양이 가능한 한 적을 수 있고, 이에 따라 폴리싱패드(또는 고정식 연마패드)의 수명이 연장될 수 있게 된다. 그러므로, 화학적 기계적 폴리싱장치의 유지 비용이 저감될 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면, 드레서의 유지보수가 훨씬 더 용이하게 이루어진다.
도 1은 CMP 장치의 폴리싱부의 사시도;
도 2는 드레싱장치의 로딩기구의 일례를 개략적으로 도시한 정면도;
도 3은 드레싱장치의 로딩기구의 또다른 예시를 개략적으로 도시한 정면도;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 폴리싱패드의 드레싱장치의 핵심부를 도시한 단면도;
도 5는 도 4에 도시된 드레싱장치의 일부분을 도시한 평면도;
도 6은 하부드레서플랜지가 상부드레서플랜지에 대하여 기울어지는 상태를 도시한 도면;
도 7은 드레싱장치의 또다른 예시의 일부분을 도시한 확대단면도;
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 폴리싱패드의 드레싱장치의 핵심부를 도시한 단면도;
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 드레싱장치의 수정예를 도시한 단면도;
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 폴리싱패드의 드레싱장치의 핵심부를 도시한 단면도;
도 11은 본 발명의 참조예에 따른 드레싱장치의 핵심부를 도시한 단면도;
도 12는 하부드레서플랜지를 그 중심 상의 받침점으로 탄성 지지하는 경우의 모델을 도시한 도면;
도 13은 스프링상수 K의 차이를 토대로 찍힌 점들의 회귀선들이 상이하다는 것을 예시하는 하중 F와 변위 x간의 관계를 도시한 그래프;
도 14a는 드레서의 틸팅 강성이 대단히 크고 회전하고 있는 폴리싱테이블이 너무 기울어진 경우에 발생할 수도 있는 잠재적인 문제를 예시한 도면;
도 14b는 드레서의 틸팅 강성이 대단히 작고 회전하고 있는 폴리싱테이블이 너무 기울어진 경우에 발생할 수도 있는 잠재적인 문제를 예시한 도면;
도 15a는 스프링상수 K가 2×104 N/m 보다 큰 경우(또는 틸팅 강성 Kθ가 50Nm/rad 보다 큰 경우), 드레서디스크에 의해 긁힌 폴리싱패드를 개략적으로 도시한 평면도;
도 15b는 도 15a의 A-A 선을 따라 취한 도면;
도 16a는 스프링상수 K가 2×104 N/m 보다 크지 않은 경우(또는 틸팅 강성 Kθ가 50Nm/rad 보다 크지 않은 경우), 드레서디스크에 의해 긁힌 폴리싱패드를 개략적으로 도시한 평면도;
도 16b는 도 16a의 B-B 선을 따라 취한 도면;
도 17은 스프링상수 또는 틸팅 강성에 따라 변하는 드레서디스크의 회전속도의 변동(에러)을 도시한 그래프; 및
도 18은 스프링상수와 회전속도의 에러간의 관계 및 스프링상수와 폴리싱패드프로파일간의 관계를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 CMP 장치의 폴리싱부를 도시한 사시도를 보여준다. 상기 폴리싱부는 폴리싱패드(10)를 지지하는 폴리싱테이블(11)(다시 말해, 플레이튼)을 포함한다. 톱링유닛(20)은 웨이퍼와 같은 기판(즉, 워크피스)을 폴리싱패드(10)와 슬라이딩접촉시켜 상기 기판을 폴리싱하도록 구성되고, 드레싱유닛(드레싱장치)(30)는 상기 폴리싱패드(10)의 상부면을 컨디셔닝(즉, 드레싱)하도록 구성된다. 상기 폴리싱패드(10)는 폴리싱테이블(11)의 상부면에 부착되고, 상기 폴리싱패드(10)의 상부면은 폴리싱면을 제공한다. 상기 폴리싱테이블(11)은 모터(도시안됨)에 결합되어, 폴리싱테이블(11)과 폴리싱패드(10)가 화살표로 표시된 방향으로 모터에 의해 회전되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 톱링유닛(20)은 기판을 잡아주어 그것을 폴리싱패드(10)의 상부면에 대하여 가압하도록 구성된 톱링헤드(21), 상기 톱링헤드(21)에 결합된 톱링구동축(22), 및 상기 톱링구동축(22)을 회전가능하게 홀딩하는 톱링스윙아암(23)을 포함한다. 상기 톱링스윙아암(23)은 톱링스윙축(24)에 의해 지지된다. 모터(도시안됨)는 톱링스윙아암(23)에 설치되고, 상기 모터는 상기 톱링구동축(22)에 결합된다. 대안적으로는, 상기 모터가 상기 톱링스윙아암(23) 외부에 설치될 수도 있다. 상기 모터의 회전은 톱링구동축(22)을 통해 톱링헤드(21)에 전달되어, 상기 톱링헤드(21)가 화살표로 표시된 방향으로 톱링구동축(22)을 중심으로 회전하게 된다.
폴리싱액과 드레싱액을 폴리싱패드(10)의 폴리싱면 상으로 공급하기 위한 액체공급기구(25)(또는 액체공급장치)가 상기 톱링유닛(20)에 인접하여 제공된다. 이러한 액체공급기구(25)는 상기 폴리싱액과 드레싱액이 폴리싱패드(10)의 폴리싱면 상으로 공급되는 복수의 공급노즐을 구비한다. 상기 액체공급기구(25)는 폴리싱액을 폴리싱패드(10) 상으로 공급하기 위한 폴리싱액공급기구와 드레싱액(예컨대, 순수)을 폴리싱패드(10) 상으로 공급하기 위한 드레싱액공급기구 모두의 역할을 한다. 상기 폴리싱액공급기구 및 드레싱액공급기구는 별도로 제공될 수도 있다.
상기 톱링헤드(21)는 기판을 진공흡입 등에 의해 홀딩하기 위한 기판홀딩면을 제공하는 하부면을 가진다. 상기 톱링구동축(22)은 예시되지 않은 수직방향의 액추에이터(예컨대, 에어실린더)에 결합된다. 이러한 구성에 의하면, 상기 톱링헤드(21)는 톱링구동축(22)을 통해 수직방향의 액추에이터에 의해 승강된다.
기판의 폴리싱은 다음과 같이 수행된다. 기판이 톱링헤드(21)의 하부면 상에 유지된 다음, 상기 톱링헤드(21)와 폴리싱테이블(11)이 회전된다. 이 상태에서, 폴리싱액이 폴리싱패드(10)의 폴리싱면 상으로 공급된 후, 상기 톱링헤드(21)가 기판을 상기 폴리싱패드(10)의 폴리싱면에 대해 가압시킨다. 기판의 표면(하부면)은 폴리싱액 안에 함유된 연마입자의 기계적 폴리싱작용과 상기 폴리싱액의 화학적 폴리싱작용에 의하여 폴리싱된다. 상기 톱링스윙축(24)은 상기 폴리싱패드(10)의 반경방향 바깥쪽으로 위치한다. 이러한 톱링스윙축(24)은 회전하도록 구성되어, 상기 톱링헤드(21)가 폴리싱패드(10) 상의 폴리싱위치와 폴리싱패드(10) 외부의 대기위치 사이를 이동할 수 있도록 한다. 직접공압식(direct pneumatic)웨이퍼폴리싱장치를 구비한 화학적-기계적 폴리싱(CMP)헤드용 장치는 현재 에바라사에 특허권이 있는 미국특허 제7,029,382호에 개시되어 있고, 기판홀딩장치 및 기판폴리싱장치는 현재 에바라사에 특허권이 있는 미국특허 제6,890,402호에 개시되어 있으며, 본 명세서에서는 이들 각각의 전문이 인용참조된다.
상기 드레싱유닛(드레싱장치)(30)은 폴리싱패드(10)의 폴리싱면과 슬라이딩접촉하도록 되어 있는 드레서(31), 상기 드레서(31)에 결합된 드레서구동축(32), 및 상기 드레서구동축(32)을 회전가능하게 홀딩하는 드레서스윙아암(33)을 포함한다. 상기 드레서(31)의 하부면은 상기 폴리싱패드(10)의 폴리싱면과 슬라이딩접촉하도록 되어 있는 드레싱면을 제공한다. 다이아몬드 입자와 같은 연마입자가 드레싱면에 고착된다. 상기 드레서스윙아암(33)은 드레서스윙축(34)에 의해 지지된다. 모터(도시안됨)는 드레서스윙아암(33)에 설치되고, 상기 모터는 드레서구동축(32)에 결합된다. 이러한 모터의 회전은 드레서구동축(32)을 통해 드레서(31)에 전달되어, 상기 드레서(31)가 화살표로 표시된 방향으로 드레서구동축(32)을 중심으로 회전하게 된다.
상기 드레서스윙아암(33)은 제1아암(33A)과 제2아암(33B)으로 구성되는 연접식(articulated) 아암이다. 상술된 드레서구동축(32)을 회전시키기 위한 모터는 제1아암(33A)에 제공된다. 제1아암(33A)을 소정의 각도로 상기 아암들의 조인트축을 중심으로 회전시키기 위한 스윙모터(도시안됨)가 제2아암(33B)에 설치된다. 스윙모터가 시동을 걸면, 드레서(31)는 폴리싱패드(10)의 폴리싱면 상에서 실질적으로 상기 폴리싱면의 반경방향으로 이동한다.
도 2는 드레싱유닛(30)의 로딩기구의 일례를 개략적으로 도시한 정면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 드레서구동축(32)은 복수의 베어링(37)에 의해 회전가능하게 지지된다. 지지베이스(35)는 드레서스윙아암(33)(제1아암(33A))의 상부에 고정되고, 수직방향의 액추에이터인 에어실린더(36)가 상기 지지베이스(35) 상에 장착된다. 상기 드레서구동축(32)의 상단부는 에어실린더(36)에 결합된다. 드레서(31)는 드레서구동축(32)을 통해 에어실린더(36)에 의해 폴리싱패드(10)의 폴리싱면에 대해 가압된다.
도 3은 드레싱유닛(30)의 로딩기구의 또다른 예시를 개략적으로 도시한 정면도이다. 도 3에 도시된 로딩기구는 기본적으로 도 2에 도시된 로딩기구와 동일한 구조를 갖지만, 드레서구동축(32)을 상향으로 편향시키는 스프링(39)이 제공된다는 점에서 상이하다. 이러한 스프링(39)은 드레서스윙아암(33)의 상부 상에 배치되고, 상기 드레서구동축(32)의 상단부는 스프링(39)에 의해 상향으로 강제된다. 이러한 예시에서는, 드레서(31)를 폴리싱패드(10)에 대하여 가압하는 경우, 에어실린더(36)가 드레서구동축(32)을 스프링(39)의 상향력에 대하여 하향으로 강제시킨다. 본 발명은 어느 로딩기구도 사용할 수 있지만, 저하중 드레싱을 실현하는 관점에서 더 적은 이력을 달성할 수 있는 스프링을 구비한 로딩기구를 사용하는 것이 바람직하다.
폴리싱패드(10)의 폴리싱면을 드레싱할 때, 모터는 드레서(31)를 회전시키고, 이어서 에어실린더(36)가 드레서(31)를 하향으로 이동시켜, 상기 드레서(31)의 드레싱면이 회전하는 폴리싱패드(10)의 폴리싱면과 슬라이딩접촉하게 된다. 이 상태에서, 드레서(31)는 실질적으로 폴리싱패드(10)의 반경방향으로 선회된다. 회전하는 드레서(31)의 이러한 움직임(즉, 스윙운동)은 폴리싱패드(10)의 폴리싱면에 들러붙는 데브리 등을 제거할 수 있어, 상기 폴리싱면을 복원시킬 수 있다. 드레싱 시, 액체공급기구(25)는 드레싱액(예컨대, 순수)을 폴리싱패드(10)의 폴리싱면 상으로 공급한다. 상기 드레서스윙축(34)은 폴리싱패드(10)의 반경방향 바깥쪽으로 위치한다. 이러한 드레서스윙축(34)은 회전하도록 구성되어, 드레서(31)가 폴리싱패드(10) 상의 드레싱위치와 폴리싱패드(10) 외부의 대기위치 사이를 이동할 수 있도록 한다. 드레싱유닛(30)에 의한 폴리싱패드(10)의 드레싱은 기판의 폴리싱과 동시에 수행될 수도 있다. 복수의 기판이 연속해서 폴리싱되어야 하는 경우에는, 폴리싱패드(10)의 드레싱이 폴리싱 공정들 사이의 휴지 시간에 수행될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 드레싱유닛(드레싱장치)의 핵심부를 도시한 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 드레싱유닛의 일부분을 도시한 평면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 드레서(31)는 디스크형 상부드레서플랜지(41A)와 디스크형 하부드레서플랜지(41B)를 포함하는 드레서플랜지(41), 및 드레서디스크(드레싱부재)(42)를 구비한다. 상기 상부드레서플랜지(41A)는 상기 하부드레서플랜지(41B)보다 직경이 작다. 상기 하부드레서플랜지(41B)는 상기 드레서디스크(42)의 직경과 동일한 직경을 가진다. 상기 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B) 사이에는 작은 클리어런스가 형성된다. 상기 드레서디스크(42)의 상부면은 하부드레서플랜지(41B)의 하부면에 고정된다. 상기 드레서디스크(42)는 상술된 드레싱면을 제공하는 하부면을 가진다. 상기 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B)는 동일한 재료로 제조된다. 사용될 바람직한 재료의 예로는 스테인리스강과 같은 금속을 들 수 있다.
상기 드레서디스크(42) 및 드레서구동축(32)은 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B), 및 구형베어링(45)을 통해 서로 결합된다. 상기 상부드레서플랜지(41A)는 드레서구동축(32)의 하단부에 고정된다. 상기 구형베어링(45)은 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B) 사이에 위치하여, 상기 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B)가 서로에 대하여 기울어지도록 구성된다. 이러한 구형베어링(45)은 드레서구동축(32)으로부터의 스러스트 하중과 반경방향 하중을 하부드레서플랜지(41B)와 드레서디스크(42)에 전달하는 한편, 상기 드레서구동축(32)에 대한 드레서디스크(42)의 틸팅을 허용하게 된다.
상기 구형베어링(45)은 상기 상부드레서플랜지(41A)의 하부면 상에 형성된 구형리세스(45A), 상기 하부드레서플랜지(41B)의 상부면 상에 형성된 구형리세스(45B), 및 상기 구형리세스(45A, 45B)와 슬라이딩가능하게 맞물리는 볼(45C)을 구비한다. 상기 구형리세스(45A)는 하방으로 향하고, 상기 구형리세스(45B)는 상방으로 향한다. 상기 볼(45C)은 세라믹과 같은 우수한 내마모성을 갖는 재료로 제조된다. 상기 구형리세스(45A, 45B) 및 볼(45C)은 상기 드레서구동축(32)의 중심축 상에 배치된다. 본 실시예에서, 상기 구형리세스(45A, 45B)는 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B) 상에 형성된다. 대신에, 구형리세스를 각각 구비한 2개의 수납부재가 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B) 상에 각각 제공될 수도 있다.
상기 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B)는 복수의 토크전달핀(토크전달부재)(48)에 의하여 서로 결합된다. 이들 토크전달핀(48)은 구형베어링(45) 주위에(즉, 드레서구동축(32)과 드레서디스크(42)의 중심축 주위에) 등간격으로 배치된다. 상기 토크전달핀(48)은 드레서구동축(32)의 토크를 드레서디스크(42)로 전달하는 한편, 상기 드레서구동축(32)에 대한 드레서디스크(42)의 틸팅을 허용하게 된다.
도 6은 하부드레서플랜지가 상부드레서플랜지에 대하여 기울어지는 상태를 도시한 도면이다. 각각의 토크전달핀(48)은 구형슬라이딩면을 가지는데, 이는 상부드레서플랜지(41A)에 형성된 수납구멍과 느슨하게 맞물린다. 상기 토크전달핀(48)의 슬라이딩면과 상기 상부드레서플랜지(41A)의 수납구멍 사이에는 약간의 클리어런스가 형성된다. 하부드레서플랜지(41B)가 상부드레서플랜지(41A)에 대하여 기울어지는 경우, 상기 토크전달핀(48) 또한 하부드레서플랜지(41B)와 일체로 기울어지는 한편, 상부드레서플랜지(41A)와의 맞물림을 유지하게 된다.
상기 토크전달핀(48)은 스러스트 하중을 드레서구동축(32)으로부터 드레서디스크(42)로 전달하지 않고, 상기 드레서구동축(32)의 토크만을 하부드레서플랜지(41B)와 드레서디스크(42)로 전달한다. 본 실시예에서, 상기 토크전달핀(48)은 하부드레서플랜지(41B)에 고정된다. 상기 토크전달핀(48)은 상부드레서플랜지(41A)에 고정될 수도 있다. 상술된 구성에 의하면, 드레서디스크(42)와 하부드레서플랜지(41B)가 볼(45C)의 중심을 중심으로 짐발 운동을 수행할 수 있고, 상기 드레서구동축(32)의 토크가 짐발 운동을 제한하지 않으면서 토크전달핀(48)을 통해 드레서디스크(42)에 전달될 수 있다.
상기 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B)는 복수의 스프링기구(49)에 의하여 서로 추가 결합된다. 이들 스프링기구(49)는 구형베어링(45) 주위에(즉, 드레서구동축(32)과 드레서디스크(42)의 중심축 주위에) 등간격으로 배치된다. 각각의 스프링기구(49)는 로드(49A)와 스프링(49B)을 구비한다. 상기 로드(49A)는 하부드레서플랜지(41B)에 고정되어, 상부드레서플랜지(41A)를 통해 연장된다. 상기 로드(49A)는 그 상단부에 형성된 칼라를 구비한다. 상기 스프링(49B)은 로드(49A)의 칼라와 상부드레서플랜지(41A)의 상부면 사이에 배치된다. 상기 스프링기구(49)는 드레서디스크(42)를 그 원래 위치(자세)로 복원하기 위해 하부드레서플랜지(41B) 및 드레서디스크(42)의 틸팅에 대항하는 힘을 생성한다.
상술된 구성은 드레서디스크(42)와 하부드레서플랜지(41B)가 상기 볼(45C)의 중심 상의 그 받침점에 의한 짐발 운동을 수행할 수 있게 한다. 드레싱 시, 상기 드레서디스크(42)는 드레싱 공정 시에 회전하고 있는 폴리싱패드(10)의 폴리싱면의 형상을 추종하도록 틸팅된다. 그러므로, 줄어든 하중에 의하여, 드레서디스크(42)가 드레싱의 만족할 만한 결과를 얻을 수 있게 된다. 또한, 드레서디스크(42)의 틸팅 운동의 받침점(즉, 폴리싱면으로부터의 구형베어링(45)의 중심 위치)이 낮기 때문에, 상기 드레서디스크(42)는 폴리싱패드(10)의 폴리싱면의 언듈레이션(undulation)을 부드럽게 추종할 수 있다. 그러므로, 드레서디스크(42)가 폴리싱면의 마찰력에 기인하는 모멘트의 힘을 받기가 쉽지 않게 된다. 그 결과, 상기 드레서디스크(42)가 과도하게 기울어지지 않고도 폴리싱패드(10)의 폴리싱면을 드레싱할 수 있게 된다. 또한, 드레서디스크(42)의 틸팅 운동은 폴리싱패드(10)의 부분적인 마모를 방지할 수 있기 때문에, 저하중 드레싱이 실현될 수 있게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 원통형의 제1커버(53A)는 하부드레서플랜지(41B)의 상부면에 고정된다. 이러한 제1커버(53A)는 상부드레서플랜지(41A), 구형베어링(45), 토크전달핀(48), 스프링기구(49), 및 드레서구동축(32)의 하단부를 포위하도록 성형된다. 또한, 제2커버(53B)는 상기 제1커버(53A)의 상단부를 포위하도록 제공된다. 이러한 제2커버(53B)는 드레서스윙아암(33)(도 1 참조)에 고정되고, 상기 제1커버(53A)의 상단부와 드레서구동축(32)을 커버하도록 배치된다. 제1커버(53A)와 제2커버(53B) 사이에는 클리어런스가 형성되어, 제1커버(53A)가 하부드레서플랜지(41B)와 드레서디스크(42)의 틸팅 운동과 일체로 기울어지는 경우에 상기 제1커버(53A)가 제2커버(53B)와 접촉하지 않게 된다. 상기 제1커버(53A)와 제2커버(53B)는 드레싱액과 폴리싱액이 구형베어링(45)의 볼(45C)과 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 추가로 (토크전달핀(48)과 같은) 슬라이딩요소들로부터 생성되는 입자들이 폴리싱패드(10) 상으로 떨어지는 것도 방지할 수 있다.
상기 드레서디스크(42)는 하부드레서플랜지(41B)에 제거가능하게 부착된다. 보다 구체적으로는, 드레서디스크(42)가 3개 이상의 고정스크루(55)(도 5는 3개의 고정스크루(55)를 보여줌)에 의하여 하부드레서플랜지(41B)의 하부면 상에 장착된다. 상기 드레서디스크(42)는 고정스크루(55)를 제거하여 제거될 수 있어, 새로운 드레서디스크로 교체될 수 있다.
드레서디스크(42)가 철이나 여타의 금속과 같은 자기물질로 제조되는 경우에는, 드레서디스크(42)를 하부드레서플랜지(41B)에 고정하기 위하여, 고정스크루(55) 대신에 도 7에 도시된 복수의 자석(56)을 이용할 수도 있다. 이 경우, 하부드레서플랜지(41B)의 상부면 상에 리세스를 형성하여, 상기 리세스에 자석을 위치시키는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 드레싱유닛(드레싱장치)의 핵심부를 도시한 단면도이다. 본 실시예의 특별히 기술되지 않은 구조와 구동은 제1실시예와 동일하며, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 드레싱유닛(30)은 상술된 스프링기구(49)와 토크전달핀(48)을 구비하지 않는다. 본 실시예에서, 상부드레서플랜지(41A)는 스프링기구와 토크전달부재로서의 기능을 한다. 구체적으로는, 상부드레서플랜지(41A)가 탄성재(예컨대, 수지)로 제조되어, 플랫 스프링으로서 작용한다. 사용될 바람직한 탄성재의 예로는 우수한 기계적 강도, 화학적 열적 특성 및 가공성을 갖는 아세탈 수지(POM)를 들 수 있다. 상기 상부드레서플랜지(41A)는 제1실시예에 따른 상부드레서플랜지의 직경보다 큰 직경을 가진다. 상기 상부드레서플랜지(41A)는 환형플랜지판(60)과 스크루(61)에 의하여 하부드레서플랜지(41B)의 상부면에 고정된다.
상기 하부드레서플랜지(41B)의 상부면 상에는 원형리세스(43)가 형성된다. 상기 원형리세스(43)는 하부드레서플랜지(41B)와 동심이고, 상기 상부드레서플랜지(41A)보다 직경이 작다. 상기 환형플랜지판(60)의 외경은 실질적으로 상부드레서플랜지(41A)의 직경과 같으며, 상기 환형플랜지판(60)의 내경은 상기 하부드레서플랜지(41B)의 상부면 상에 형성된 원형리세스(43)의 직경보다 약간 작거나 같다. 그러므로, 상부드레서플랜지(41A)의 주변만이 상기 플랜지판(60)과 하부드레서플랜지(41B)에 의해 유지되어, 상기 플랜지판(60)과 하부드레서플랜지(41B)가 상부드레서플랜지(41A)의 탄성변형을 방지하지 못하게 된다. 상기 플랜지판(60), 상부드레서플랜지(41A), 하부드레서플랜지(41B), 및 드레서디스크(42)는 직경이 같을 수도 있다. 상기 구형베어링(45)은 제1실시예와 동일한 구조를 가진다. 상기 제1커버(53A)의 하단부는 상기 드레서구동축(32)의 원주면에 고정된다. 상기 제2커버(53B)의 구조 및 상기 제1커버(53A)와 제2커버(53B)간의 위치 관계는 제1실시예의 것과 동일하다.
상부드레서플랜지(41A)의 상부면 상에 액체(예컨대, 드레싱액)를 남기지 않기 위해서는, 1이상의 반경방향-연장 홈(63)이 상부드레서플랜지(41A)와 플랜지판(60) 사이에 형성된다. 상기 홈(63)은 1이상의 플랜지판(60)의 하부면 및 상부드레서플랜지(41A)의 상부면 상에 형성된다.
원형리세스(43)를 포위하기 위하여 하부드레서플랜지(41B)의 상부면 상에 O-링(시일부재)(62)이 제공된다. 상기 상부드레서플랜지(41A)와 리세스(43)는 상기 O-링(62)에 의해 기밀되는 공간을 형성한다. 이러한 공간에 구형베어링(45)이 위치하므로, 드레싱액, 폴리싱액, 폴리싱 데브리 등이 구형베어링(45)과 접촉하지 않게 된다. 그러므로, 구형베어링(45)의 윤활성이 유지될 수 있게 된다. 상기 O-링(62)은 상부드레서플랜지(41A)의 하부면에 부착될 수도 있다. 또한, 상기 리세스(43)는 상부드레서플랜지(41A)의 하부면 상에 형성될 수도 있다.
본 실시예에서, 상기 상부드레서플랜지(41A)는 상술된 바와 같이 스프링기구와 토크전달부재로서의 역할을 한다. 구체적으로는, 드레서디스크(42)와 하부드레서플랜지(41B)가 드레서구동축(32)에 대하여 틸팅되는 경우, 상부드레서플랜지(41A)가 탄성 변형된다. 이러한 상부드레서플랜지(41A)의 탄성 변형은 드레싱 시 폴리싱패드(10)의 폴리싱면의 형상을 추종하도록 드레서디스크(42)를 틸팅시킨다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 드레싱유닛(드레싱장치)의 수정예를 도시한 단면도이다. 본 예시에서, 상부드레서플랜지(41A)는 평탄한 하부면을 갖고, 구형리세스(45A)는 상부드레서플랜지(41A) 상에 형성되지 않는다. 상기 볼(45C)은 하부드레서플랜지(41B)의 상부면 상에 형성된 구형리세스(45B)에 의해 지지된다. 본 예시에서도, 구형베어링(45)이 스러스트 하중을 상부드레서플랜지(41A)로부터 하부드레서플랜지(41B)로 전달할 수 있는 한편, 하부드레서플랜지(41B)와 드레서디스크(42)의 틸팅을 허용하게 된다. 본 예시에서는, 포지셔닝핀(도시안됨)들이 사용되어, 상부드레서플랜지(41A)의 중심축과 하부드레서플랜지(41B)의 중심축을 서로 정렬하게 된다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 드레싱유닛(드레싱장치)의 핵심부를 도시한 단면도이다. 본 실시예의 특별히 기술하지 않은 구조와 구동은 제1실시예와 동일하며, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
드레서구동축(32)은 그 하단부에 소경부(small-diameter portion; 32a)를 가진다. 상기 상부드레서플랜지(41A)의 하부면과 하부드레서플랜지(41B)의 상부면이 서로 고정되어, 그들이 단 하나의 드레서플랜지를 구성하게 된다. 상기 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B)는 그 내부에 형성된 동심구멍을 가지고, 상기 드레서구동축(32)의 소경부(32a)는 이들 구멍에 포함된다. 상기 상부드레서플랜지(41A)와 하부드레서플랜지(41B)는 구형베어링(45)을 통해 드레서구동축(32)의 소경부(32a)에 틸팅가능하게 결합된다. 보다 구체적으로는, 상기 소경부(32a)의 원주면에 구형돌기부(45D)가 고정되고, 구형리세스부재(45E)가 상기 구멍의 내주면에 고정된다. 상기 구형돌기부(45D)와 구형리세스부재(45E)는 서로 슬라이딩가능하게 맞물린다.
스프링기구로서의 역할을 하는 복수의 스프링핀(49)들이 상부드레서플랜지(41A)의 상부면에 고정된다. 도 10은 단지 하나의 스프링핀(49)만을 보여준다. 상기 스프링핀(49)은 구형베어링(45) 주위에(즉, 드레서구동축(32)과 드레서디스크(42)의 중심축 주위에) 등간격으로 배치된다. 상기 스프링핀(49)들은 드레서구동축(32)을 상방으로 가압하도록 구성된다. 상기 상부드레서플랜지(41A)와 드레서구동축(32)은 복수의 토크전달핀(48)을 통해 서로 결합된다. 상기 제1커버(53A)의 하단부는 상부드레서플랜지(41A)의 원주면에 고정된다. 제2커버(53B)의 구조 및 상기 제1커버(53A)와 제2커버(53B)간의 위치 관계는 제1실시예와 동일하다.
본 실시예에서, 상부드레서플랜지(41A), 하부드레서플랜지(41B), 및 드레서디스크(42)는 드레서구동축(32)에 대하여 일체로 틸팅가능하도록 구성된다. 그러므로, 드레서디스크(42)가 드레싱 시에 폴리싱패드(10)의 폴리싱면의 형상에 따라 틸팅가능하다.
도 11은 본 발명의 참조예에 따른 드레싱장치의 핵심부를 도시한 단면도이다. 본 예시의 특별히 기술하지 않은 구조와 구동은 제3실시예와 동일하며, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 드레싱유닛(30)은 상술된 스프링기구 및 토크전달핀을 구비하지 않지만, 상부드레서플랜지(41A)의 상부면과 드레서구동축(32)의 하단부를 연결하는 벨로우즈(65)를 구비한다. 이러한 벨로우즈(65)는 드레서구동축(32)의 토크를 상부드레서플랜지(41A)(즉, 드레서디스크(42))에 전달한다.
드레서디스크(42)가 폴리싱패드(10)의 폴리싱면을 부드럽게 추종하지 않는 경우, 상기 폴리싱패드(10)의 부분적인 마모가 발생할 수 있다. 도 11에 도시된 참조예에서는, 벨로우즈(65)가 상대적으로 경성(hard)이므로, 폴리싱패드(10)의 표면 상태에 따라 상기 폴리싱패드(10)의 드레싱이 적절하게 수행되지 못할 수도 있다. 이 경우에는, 제1실시예 내지 제3실시예를 이용하는 것이 바람직하다. 제1실시예 및 제2실시예는 드레서디스크(42)의 틸팅 운동의 받침점(즉, 폴리싱면으로부터의 구형베어링(45)의 중심 위치)이 낮을 수 있다는 구조의 관점에서 볼 때 제3실시예보다 많은 장점이 있다.
도 12는 하부드레서플랜지(41B)의 중심 상의 받침점으로 상기 하부드레서플랜지(41B)(및 드레서디스크(42))를 탄성 지지하는 경우의 모델을 도시한 도면이다. 하중 F는 드레서플랜지(41B)의 중심으로부터 거리 L 만큼 떨어진 지점에 인가되는 힘이고, 변위 x는 상기 하중 F의 인가 결과로 상기 드레서플랜지(41B)의 에지의 변위이며, kn(n-1, 2, …)은 각각의 스프링기구의 스프링상수이다. 드레서디스크(42)가 폴리싱패드(10)의 형상을 추종하도록 부드럽게 틸팅하도록 하기 위하여, 적절한 틸팅 강성을 실현할 수 있는 스프링상수 K가 요구된다. 제1 내지 제3실시예에서는, 스프링상수 K가 0.5×104 N/m 보다 작지 않으면서 2×104 N/m 보다는 크지 않고, 또는 상기 드레서디스크(42)의 틸팅 강성 Kθ는 12.5 Nm/rad 보다 작지 않으면서 50 Nm/rad 보다는 크지 않다. 본 명세서에서, 틸팅 강성은 회전 운동(즉, 토크)을 유발하는 힘이 인가되는 경우, 토크와 회전변위(즉, 각도)간의 관계를 나타내는 값으로 정의된다. 제1 및 제3실시예의 스프링상수 K는 복수의 스프링기구(49)의 스프링상수를 그 전체로 나타내고, 제2실시예에서는 탄성적인 상부드레서플랜지(41A)의 스프링상수를 그 전체로 나타낸다.
도 13은 스프링상수 K에 따라 변하는 변위 x와 하중 F간의 관계를 도시한 그래프이다. 도 13의 수평축은 도 12에 도시된 변위량이고, 도 13의 수직축은 상술된 드레서에 대항하는 하중 F(단위: N)이다. 그러므로, 도 13은 하중 F와 변위 x간의 관계를 보여준다. 도 13에 도시된 바와 같이, 그래프에 찍힌 점들의 회귀선은 스프링상수 K의 차이에 따라 다르다. 도 14a는 틸팅 강성이 클 때 발생할 수 있는 문제를 예시한 도면이고, 도 14b는 틸팅 강성이 작을 때 발생할 수 있는 문제를 예시한 도면이다.
폴리싱패드(10)의 드레싱 시, 폴리싱패드(10)의 최외각부는 폴리싱테이블(11)이 회전함에 따라 대략 100 ㎛ 까지 변동한다. 이러한 상태 하에, 드레서디스크(42)의 틸팅 강성이 크다면, 상기 드레서디스크(42)는 도 14a에 도시된 바와 같이 폴리싱패드(10)의 변동을 추종할 수 없게 된다. 그 결과, 드레서디스크(42)의 주변이 폴리싱패드(10)를 국부적으로 긁게 된다.
도 15a는 스프링상수 K가 2×104 N/m 보다 큰 경우(또는 틸팅 강성 Kθ가 50Nm/rad 보다 큰 경우), 드레서디스크에 의해 긁힌 폴리싱패드를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 15b는 도 15a의 A-A 선을 따라 취한 도면이다. 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 드레서디스크(42)의 틸팅 강성이 큰 경우, 폴리싱패드(10)의 일부분이 크게 긁히게 된다. 다른 한편으로, 도 16a는 스프링상수 K가 2×104 N/m 보다 크지 않은 경우(또는 틸팅 강성 Kθ가 50Nm/rad 보다 크지 않은 경우), 드레서디스크에 의해 긁힌 폴리싱패드를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 16b는 도 16a의 B-B 선을 따라 취한 도면이다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 드레서디스크(42)의 틸팅 강성이 소정의 정도로 작은 경우에는, 상기 폴리싱패드(10)가 균일하게 긁히게 된다.
드레서디스크(42)의 틸팅 강성이 실질적으로 제로이고 상기 틸팅 운동의 받침점의 위치가 높다면, 상기 드레서디스크(42)는 도 14b에 도시된 바와 같이 폴리싱패드(10)에 의하여 쉽게 붙잡히게 된다. 그 결과, 드레서디스크(42)의 틸팅 운동에서 스틱 슬립(stick slip) 현상이 발생하고, 상기 드레서디스크(42)의 회전속도의 변동(에러)을 유발하게 된다. 도 17은 스프링상수 또는 틸팅 강성에 따라 변하는 드레서디스크의 회전속도의 변동(에러)를 보여주는 그래프이다. 도 17에서 볼 수 있는 바와 같이, 스프링상수 K가 0.5×104 N/m 보다 작지 않거나 틸팅 강성 Kθ가 12.5 Nm/rad 보다 작지 않은 경우의 드레서디스크(42)의 회전속도의 에러는, 스프링상수 K가 0.5×104 N/m 보다 작거나 틸팅 강성 Kθ가 12.5 Nm/rad 보다 작은 경우의 회전속도의 에러보다 적다.
도 18은 스프링상수와 회전속도의 에러간의 관계 및 스프링상수와 폴리싱패드프로파일간의 관계를 도시한 그래프이다. 스프링상수 K가 0.5×104 N/m 보다 작은 경우, 틸팅 강성은 낮아진다. 그 결과, 폴리싱패드의 표면 상에 생성되는 마찰력으로 인한 모멘트의 힘에 의해 드레서디스크가 쉽게 기울어지고, 상기 드레서디스크가 상술된 스틱 슬립 현상으로 인하여 진동하기 쉽다. 이러한 진동은 드레서디스크의 회전속도의 변동(에러)을 초래한다.
다른 한편으로, 스프링상수 K가 2×104 N/m 보다 큰 경우, 틸팅 강성은 증가한다. 그 결과, 드레서디스크의 주변이 폴리싱패드를 국부적으로 긁게 되어, 상기 폴리싱패드의 부분적인 마모를 초래하게 된다. 그러므로, 폴리싱패드를 안정하게 드레싱하기 위해서는, 스프링기구의 스프링상수가 0.5×104 N/m 내지 2×104 N/m 범위에 있는 것(또는 드레서디스크(42)의 틸팅 강성 Kθ이 12.5 Nm/rad 내지 50 Nm/rad 범위에 있는 것)이 필요하다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 드레서가 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드를 적절하게 드레싱할 수 있다. 또한, 드레싱 하중이 저감될 수 있기 때문에, 드레싱 시에 긁혀 나가는 폴리싱패드의 양이 가능한 한 적을 수 있게 되어, 폴리싱패드(또는 고착연마패드)의 수명이 연장될 수 있게 된다. 그러므로, 화학적 기계적 폴리싱장치의 유지 비용이 절감될 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면, 드레싱이 단시간 내에 수행될 수 있으므로, 폴리싱패드프로파일이 비교적 단시간 내에 양호하게 유지될 수 있고, 화학적 기계적 폴리싱장치 및 방법의 스루풋이 개선될 수 있게 된다. 또한, 볼트 또는 자석을 제거함으로써 드레서디스크가 용이하게 교체될 수 있다.
앞선 실시예들의 설명은 당업계의 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 제공된다. 더욱이, 이들 실시예들에 대한 각종 변형예들은 당업계의 당업자에게는 자명한 것이며, 본 명세서에 한정된 일반적인 원리와 특정예들이 여타의 실시예들에 적용될 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예들로 국한되어서는 아니되며, 청구범위와 그 균등론의 한도로 한정되는 가장 넓은 범위에 부합되어야 한다.

Claims (13)

  1. 폴리싱패드의 드레싱장치에 있어서,
    회전가능하면서 상하로 이동가능한 드레서구동축;
    상기 드레서구동축에 결합되는 상부드레서플랜지;
    드레싱부재가 고정되는 하부드레서플랜지; 및
    상기 상부드레서플랜지와 상기 하부드레서플랜지 사이에 제공되며, 상기 드레싱부재가 상기 드레서구동축에 대하여 기울어지는 것을 허용하면서 상기 드레서구동축으로부터 상기 하부드레서플랜지 및 상기 드레싱부재로 스러스트 하중을 전달하도록 구성된 구형베어링을 포함하고,
    상기 상부드레서플랜지는 상기 드레싱부재의 틸팅 운동에 대항하는 힘을 생성하도록 구성된 플랫 스프링으로 작동하도록 형성된 것을 특징으로 하는 폴리싱패드의 드레싱장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부드레서플랜지는 0.5×104 N/m 내지 2×104 N/m 범위의 스프링 상수를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리싱패드의 드레싱장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부드레서플랜지는 상기 드레싱부재가 12.5 Nm/rad 내지 50 Nm/rad 범위의 틸팅 강성을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리싱패드의 드레싱장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부드레서플랜지는 탄성재로 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리싱패드의 드레싱장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부드레서플랜지와 상기 하부드레서플랜지 사이에 제공된 시일부재를 더 포함하고,
    상기 구형베어링은 상기 상부드레서플랜지와 상기 하부드레서플랜지 사이에 형성된 공간에 위치하며,
    상기 공간이 상기 시일부재에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 폴리싱패드의 드레싱장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부드레서플랜지는, 상기 드레서구동축의 토크를 상기 드레싱부재로 전달하도록 구성된 토크전달부재로 작동하는 것을 특징으로 하는 폴리싱패드의 드레싱장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 드레싱부재는 상기 하부드레서플랜지에 제거가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 폴리싱패드의 드레싱장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부드레서플랜지의 적어도 일부분을 포위하도록 배치된 커버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱패드의 드레싱장치.
  9. 화학적 기계적 폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱패드를 지지하기 위한 폴리싱테이블;
    워크피스를 회전시키면서 상기 워크피스를 상기 폴리싱패드에 대해 가압하도록 구성된 톱링유닛;
    상기 폴리싱패드 상으로 폴리싱액을 공급하도록 구성된 액체공급장치; 및
    제1항에 따른 폴리싱패드의 드레싱장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 폴리싱장치.
  10. 폴리싱패드를 지지하기 위한 폴리싱테이블, 워크피스를 회전시키면서 상기 워크피스를 상기 폴리싱패드에 대해 가압하도록 구성된 톱링유닛, 상기 폴리싱패드 상으로 폴리싱액을 공급하도록 구성된 액체공급장치 및 제1항에 따른 폴리싱패드의 드레싱장치를 포함하는 화학적 기계적 폴리싱장치를 이용하여 워크피스를 폴리싱하는 화학적 기계적 폴리싱방법에 있어서,
    상기 워크피스를 회전시키는 단계;
    상기 액체공급장치에 의해, 상기 폴리싱패드 상으로 폴리싱액을 공급시키는 단계; 및
    상기 톱링유닛에 의해, 상기 워크피스를 상기 폴리싱패드에 대해 가압시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 폴리싱방법.
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  12. 삭제
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