KR102154583B1 - Cmp pad의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법에 관한 것이다.
구체적으로는, 반도체 웨이퍼 표면을 물리, 화학 반응으로 연마해 반도체 웨이퍼 표면을 평탄하게 만드는 등 반도체 집적도를 높이는 데 필요한 소모성 자재인 CMP Pad(Chemical Mechanical Polishing Pad)를 장비 내 Turn Plate에 부착해 일정한 두께 및 홈 형상을 정밀 가공하는 장치에 있어서,
가공용 공구 축(Z-Axis) 위치에 반복정도 0.5㎛인 정밀위치감지센서와 0.1㎛ 분해능의 Liner Scale 장착 및 하부프레임에 반복정도 0.5㎛인 고정도 터치센서가 있어 가공 전/후의 바이트와 패드의 두께를 측정할 수 있도록 개선된, CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법에 관한 것이다.

Description

CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법{METHOD FOR MEASURING A CMP PAD AND BUTE OF FABRICATING DEVICE}

본 발명은 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법에 관한 것이다.

구체적으로는, 반도체 웨이퍼 표면을 물리, 화학 반응으로 연마해 반도체 웨이퍼 표면을 평탄하게 만드는 등 반도체 집적도를 높이는 데 필요한 소모성 자재인 CMP Pad(Chemical Mechanical Polishing Pad)를 장비 내 Turn Plate에 부착해 일정한 두께 및 홈 형상을 정밀 가공하는 장치에 있어서,

가공용 공구 축(Z-Axis) 위치에 반복정도 0.5㎛인 정밀위치감지센서와 0.1㎛ 분해능의 Liner Scale 장착 및 하부프레임에 반복정도 0.5㎛인 고정도 터치센서가 있어 가공 전/후의 바이트와 패드의 두께를 측정할 수 있도록 개선된, CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법에 관한 것이다.

화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 방법은 연마 장치의 연마 패드와 반도체 기판 사이에, 연마 입자 및 다양한 화학 성분을 포함하는 슬러리 조성물을 공급하면서, 상기 반도체 기판과 공구를 접촉시키고 이들을 상대적으로 이동시켜, 상기 연마 입자 등으로 기판 상의 연마 대상막을 기계적으로 연마하면서 상기 화학 성분 등의 작용으로 상기 연마 대상막을 화학적으로 연마하는 방법이다.

이러한 CMP 공정에 대해서는 다수 기술에 공지되어 있다.

예를 들어, 등록특허공보 제10-1509590호의 Ｃｍｐ 연마 패드, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 ｃｍｐ 장치가 있다.

상기 기술은, 고분자 수지를 포함하는 패드 본체; 및 상기 패드 본체에 형성된 투명창을 포함하고, 상기 투명창은 광경화성 수지 및 열경화성 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 CMP 연마 패드, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 CMP 장치에 관한 것으로서, 상기 CMP 연마 패드를 사용하면 연마 과정에서 투명창의 투명도가 저하되거나 돌출부가 형성되는 현상을 최소화 할 수 있으며, 연마 종결점을 용이하게 검출할 수 있다.

또는, 등록특허공보 제10-0710096호의 반도체 웨이퍼의 연마 방법이 있다.

상기 기술은, 광학식 종점 검출 장치를 사용하는 반도체 웨이퍼의 연마에서 연마 효율을 저하시키지 않고 종점 검출용 광을 투과시킬 수 있는 연마 패드, 그의 제조 방법, 연마 패드 제조용 금형, 및 반도체 웨이퍼의 연마 방법에 관한 것이다.

이러한 연마 패드는 연마 기재 및 투광성 부재를 포함한다. 투광성 부재는 가교된 1,2-폴리부타디엔 등의 가교 중합체 및 가교 중합체 중에 분산된 β-시클로덱스트린 등의 수용성 물질을 포함한다. 투광성 부재 및 연마 기재가 일체형으로 융착되기 때문에, 연마 패드 사용시 그의 배면부에 슬러리가 누출되지 않는다.

이러한 제조 방법은 삽입 성형용 금형 내에 투광성 부재를 위치시킨 후, 연마 기재를 형성하는 매트릭스 분산물을 이 금형 내에서 가교시키는 것을 포함한다. 이 연마 패드를 사용하는 연마 방법은 광학식 종점 검출 장치를 사용한다.

또한, 국제특허 공개공보 WO2001/032360호에는 Closed-loop ultrasonic conditioning control for polishing pads가 기재되어 있다.

이러한 기존 방식은, 패드의 면 가공을 위한 페이스 커터(Face Cutter)를 사용하고 있었는데, 이러한 커터의 경우 날 수량이 많음에 따라, 가공 각도의 조절과 측정 등이 어려운 문제점이 있었다.

한편, CMP 방식의 패드를 제조하는데 있어서, 장치 내부의 소정의 측정을 수행하는 기술에 관련하여, 등록특허공보 제10-2113067호의 웨이퍼용 화학기계연마장치의 패드부 교체 시기 결정 장치 및 이의 제어방법이 기재되어 있다.

상기 기술은, 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부 교체 시기 결정 장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학기계연마장치의 패드부의 교체 시기를 정확하게 판단하기 위한 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부 교체 시기 결정 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

상기 기술의 구성은 모재와 표면층으로 이루어진 패드부 중 상기 표면층의 상면 형상인 표층형상을 측정하는 표면측정유닛; 상기 모재의 상면 형상인 모재형상을 측정하는 모재측정유닛; 및 상기 표면측정유닛과 상기 모재측정유닛 사이의 거리인 이격거리를 측정하는 갭측정유닛을 포함하며, 상기 표층형상, 상기 모재형상, 상기 이격거리를 연산하여 도출된 상기 표면층의 두께값을 이용하여 상기 패드부의 교체 시기를 결정하도록 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마장치의 패드부 교체 시기 결정 장치를 제공한다.

등록특허공보 제10-1509590호(2015.04.07. 공고) 등록특허공보 제10-0710096호(2007.04.24. 공고) 국제특허 공개공보 WO2001/032360호(2001.05.10.) 등록특허공보 제10-2113067호(2020.05.21. 공고)

본 발명의 목적은, 반도체 웨이퍼 표면을 물리, 화학 반응으로 연마해 반도체 웨이퍼 표면을 평탄하게 만드는 등 반도체 집적도를 높이는 데 필요한 소모성 자재인 CMP Pad(Chemical Mechanical Polishing Pad)를 장비 내 Turn Plate에 부착해 일정한 두께 및 홈 형상을 정밀 가공하는 장치에 있어서,

가공용 공구 축(Z-Axis) 위치에 반복정도 0.5㎛인 정밀위치감지센서와 0.1㎛ 분해능의 Liner Scale 장착 및 하부프레임에 반복정도 0.5㎛인 고정도 터치센서가 있어 가공 전/후의 바이트와 패드의 두께를 측정할 수 있도록 개선된, CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법을 제공하는데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법 중,

먼저, MP PAD의 정밀가공 장치를 이용한 패드의 두께 측정 방법은,

상기 제어부가 바이트 터치 센서와 테이블 터치 센서가 맞닿도록 제어하여, Z축 리니어 스케일에 기반하여 A길이를 획득하고,

이후, 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 상면에 접촉하도록 하여, B길이를 획득하며,

상기 제어부는 A길이와 B길이를 기반으로 제어부는 A-B의 길이를 산출하도록 하여, 턴 테이블의 상면에 대한 영점제어를 수행한 후,

상기 테이블 터치 센서를 턴 테이블의 중심점까지 일정간격으로 연속 측정하여 턴 테이블의 구간별 높이에 대한 길이정보를 제어부가 수신하여 저장하고,

상기 턴 테이블에 CMP Pad를 올려두고, 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 중심점에서부터 외각지점까지 일정간격으로 연속 측정하도록 하여,

테이블 터치 센서가 CMP Pad 상면에 접촉하였을 때의 C길이를 획득하여 B-C의 길이를 산출하여 패드의 두께를 파악하는 것을 특징으로 한다.

다음으로, CMP PAD의 정밀가공 장치를 이용한 바이트의 마모 측정 방법은,

상기 제어부가 바이트 터치 센서와 테이블 터치 센서가 맞닿도록 제어하여, Z축 리니어 스케일에 기반하여 A길이를 획득하고,

이후, 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 상면에 접촉하도록 하여, B길이를 획득하며,

상기 제어부는 A길이와 B길이를 기반으로 제어부는 A-B의 길이를 산출하도록 하여, 턴 테이블의 상면에 대한 영점제어를 수행한 후,

바이트 터치 센서에 바이트의 단부가 접촉되도록 제어함으로써 D길이를 획득하고,

이후, 산출된 A-B길이을 기반으로, E = D-(A-B)로 산출되어 E길이를 산출하여 바이트의 날 마모에 대한 길이정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

이때, CMP PAD의 정밀가공 장치는,

제어부와;

턴 테이블과;

상기 턴 테이블에 인접한 위치에 베이스의 상면에 내장되도록 구성된 바이트 터치 센서(Bite Touch Sensor)와;

상기 가공영역 내에서 Y축으로의 이송이 가능하도록 구성된 Y축 테이블(Y-Aix)과;

상기 Y축 테이블을 따라 X축으로 이송 가능하도록 구성된 X축 테이블(X-Axis)과;

상기 X축 테이블에 결합되어 헤드가 Z축으로 이송 가능하도록 구성된 Z축 테이블(Z-Axis)과;

상기 턴 테이블에 안착된 패드를 가공하기 위하여 베이스의 상측 중 가공영역 내에 위치된 바이트를 결합하고 있고, 상기 Z축 테이블에 결합된 헤드;를 포함하되,

상기 Z축 테이블은 상기 헤드의 길이방향을 따라 길이를 가지며 헤드에 인접하게 위치된 직사각형 형태의 Z축 리니어 스케일;을 더 포함하고,

상기 헤드는 Z축 테이블 상에 회동축을 통해 결합되어 헤드가 Z축 테이블로부터 회전될 수 있도록 구성되며,

상기 헤드의 인접한 Z축 테이블의 다른 일측으로는 볼트가 관통되는 브라켓이 구성되고, 상기 브라켓에는 헤드의 각도를 측정하는 다이얼 게이지와, 상기 헤드를 향하고 단부가 헤드에 맞닿는 1개 이상의 볼트가 관통되도록 구성되며,

상기 Z축 테이블의 하측으로는 Z축 테이블로부터 소정의 간격 이격되거나 인접하도록 작동되는 판부가 구성되고,

상기 바이트는 헤드에 결합된 에어실린더와; 바이트를 직접 결합하는 바이트 결합수단;을 통해 결합되되,

상기 바이트가 절삭용 바이트인 경우, 바이트 결합수단은 에어실린더의 로드에 바이트 결합수단이 직접 결합되고,

상기 바이트가 페이싱 또는 그루빙용 바이트인 경우, 바이트 결합수단은 에어실린더의 로드에 직접 결합되는 고정결합부와; 상기 고정결합부와 별개로 헤드 하측의 판부에 회동축을 통해 결합되는 회전결합부;를 포함하며,

상기 회전결합부의 상측은 좌, 우측으로 돌출된 좌측 브라켓 및 우측 브라켓이 형성되고,

상기 고정결합부의 하방 일측으로는 좌측 브라켓 및 우측 브라켓 사이에 위치되는 삽입브라켓이 구성되어 상기 삽입브라켓에는 다이얼 게이지가 결합되며,

상기 좌측 브라켓 및 우측 브라켓 각각에는 볼트가 관통되어 삽입브라켓에 볼트의 단부가 맞닿아 고정되도록 하고,

상기 Z축 리니어 스케일의 하방으로는 테이블 터치 센서(Table Touch Sensor)가 결합되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법에 의하면,

첫째, 기존 장비의 Face Cutter를 사용하던 것을 선삭 바이트로 개선함으로써, 측정이 용이해짐에 따라, 생산의 안정화 및 가공생산량의 증대가 기대된다.

둘째, 종래 Face Cutter는 날 수량이 많음에 따라 가공 각도의 조절과 측정이 어렸던 반면, 선삭 바이트의 적용으로 인해 1개의 날 측정으로 제품과 공구의 위치 확인이 용이하고, 쉬운 각도의 조절과 충돌 및 일괄적인 선의 평행 유지가 가능하다.

셋째, 측정용 센서를 2개소 구비함으로써, 제품의 공구 위치 파악이 가능하여, 장비 내 제품의 정밀 측정을 기대할 수 있다.

넷째, 에어 컨디셔너와 오일 쿨러의 적용으로 인해 턴 테이블의 냉각 및 온도변화에 의한 형상변화를 방지할 수 있다.

다섯째, 호퍼의 구조 개선을 통해 우레탄 재질인 패드의 칩(Chip)이 정전기로 인해 패드에 고착되는 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법을 수행하는 정밀가공 장치의 정면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법을 수행하는 정밀가공 장치의 측면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법을 수행하는 정밀가공 장치의 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법을 수행하는 정밀가공 장치 중 z축 테이블에 적용된 헤드의 구성을 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법에 관한 것이다.

구체적으로는, 반도체 웨이퍼 표면을 물리, 화학 반응으로 연마해 반도체 웨이퍼 표면을 평탄하게 만드는 등 반도체 집적도를 높이는 데 필요한 소모성 자재인 CMP Pad(Chemical Mechanical Polishing Pad)를 장비 내 Turn Plate에 부착해 일정한 두께 및 홈 형상을 정밀 가공하는 장치에 있어서,

가공용 공구 축(Z-Axis) 위치에 반복정도 0.5㎛인 정밀위치감지센서와 0.1㎛ 분해능의 Liner Scale 장착 및 하부프레임에 반복정도 0.5㎛인 고정도 터치센서가 있어 가공 전/후의 바이트와 패드의 두께를 측정할 수 있도록 개선된, CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법에 관한 것이다.

CMP PAD의 정밀가공 장치

이하에서는, CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법을 설명하기 위한 CMP PAD의 정밀가공 장치를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 정면도를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 측면도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치의 평면도를 나타낸 것이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치 중 z축 테이블에 적용된 헤드의 구성을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치는, 첨부된 도면과 같이 가공이 이루어지는 가공영역과; 상기 가공영역이 지면으로부터 지지될 수 있도록 가공영역의 하부에서 지지 기능을 수행하는 베이스;를 포함하여 구성된다.

이때, 베이스의 일측으로는 가공영역 내로 공기를 공급하고 가공영역 내의 공기를 흡입하여 배출하는 기능을 하는 에어 컨디셔너가 결합되도록 한다.

이때, 에어 컨디셔너의 공기 유동을 위하여 베이스의 상면 일측에 다수의 통공이 구비된 배출부가 구성될 수 있으며, 이러한 배출부는 에어 컨디셔너와 소정의 통로 혹은 배관(파이프)로 구성되어 공기의 공급과 배출을 제어하도록 한다.

이때, 가공영역은 베이스의 상면에 벽체로 구성된 베이스의 상면 공간으로 해석됨이 바람직하다.

또한, 다른 일측으로는 오일 쿨러가 구비되어 베이스 상면에 구비된 턴 테이블에 공급되는 오일이 냉각매체로 공급되도록 할 수 있다.

또한, 베이스의 일측으로는 칩 등의 물질을 수거하는 더스트 박스가 구비될 수 있다.

한편, 베이스의 상면 일측은 하방으로 오목한 소정의 크기를 가지는 홈이 형성되도록 하되, 홈의 바닥면에는 개방되면서 하방으로 형성되며, 베이스의 측방향으로 절곡되어 연장된 더스트 파이프가 구비되도록 한다.

이때, 더스트 파이프는 절곡된 영역에 경사 혹은 만곡을 줌으로써, 패드의 칩이나 이물질(더스트)의 유동이 원활하게 되도록 하고, 상기 베이스 상면에 형성된 홈의 바닥면은 더스트 파이프의 개방영역으로 갈수록 하향되게 경사진 테플론 재질의 경사면이 형성되도록 함으로써, 칩 등의 더스트가 바닥면에 흡착되지 않으면서 더스트 파이프로 유동되도록 유도할 수 있다.

따라서, 우레탄 재질인 패드의 칩(Chip)이 정전기로 인해 패드에 고착되는 불량을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 CMP PAD의 정밀가공 장치는 첨부된 도면에 따르면, 베이스의 상면에 패드를 안착시키기 위한 턴 테이블과; 상기 턴 테이블에 안착된 패드를 가공하기 위하여 베이스의 상측 중 가공영역 내에 위치된 바이트를 결합하고 있는 헤드와; 상기 가공영역 내에서 Y축으로의 이송이 가능하도록 구성된 Y축 테이블(Y-Aix, 도 2)과; 상기 Y축 테이블을 따라 X축으로 이송 가능하도록 구성된 X축 테이블(X-Axis)과; 상기 X축 테이블에 결합되어 상기 헤드가 Z축으로 이송 가능하도록 구성된 Z축 테이블(Z-Axis);을 포함하여 구성된다.

이때, 축 테이블(X, Y, Z)은 통상의 가공장비에 적용된 수단을 적용하도록 한다. 즉, 구성에 한정하지 않고 통상의 기술자에 의해 예측 가능한 구성을 적용하는 것이다.

또한, 베이스의 상면 일측 중 턴 테이블에 인접한 위치에는 바이트 터치 센서(Bite Touch Sensor)가 베이스의 상면에 내장되도록 구성된다.

한편, 상기 Z축 테이블은 첨부된 도면의 도 4와 같이 일면에 헤드와; 헤드의 길이방향을 따라 길이를 가지며 헤드에 인접하게 위치된 직사각형 형태의 Z축 리니어 스케일;을 포함한다.

이때, 헤드는 Z축 테이블 상에 회동축(도 4의 상단 적색 '+' 참조)을 통해 결합되어 헤드가 Z축 테이블로부터 회전될 수 있도록 구성한다.

또한, 상기 헤드의 인접한 Z축 테이블의 다른 일측으로는 볼트가 관통되는 브라켓이 구성되고, 상기 브라켓에는 헤드의 각도를 측정하는 다이얼 게이지와, 상기 헤드를 향하고 단부가 헤드에 맞닿는 1개 이상의 볼트가 관통되도록 구성된다.

따라서, 상기 헤드는 Z축 리니어 스케일과 볼트 사이에서 볼트의 조임정도에 따라 최초 각도 설정이되며, 각도 설정시 다이얼 게이지를 통해 정확한 각도 조정이 이루어지도록 한다.

또한, Z축 테이블의 하측으로는 Z축 테이블로부터 소정의 간격 이격되거나 인접하도록 작동되는 판부가 구성될 수 있는데, 상기 판부는 Z축 테이블과 안테나 형식으로 결합될 수도 있고, 혹은 자바라 형식으로 길이가 가변되도록 결합될 수도 있다. 혹은 별도의 결합없는 단순 판재의 형상일 수도 있다.

상기 헤드 상에는 바이트가 하면에 노출되도록 결합되는데, 상기 바이트는 절삭용 바이트(Cutting Bite)와, 페이싱 또는 그루빙용 바이트(Facing or Grooving Bite)의 총 2개 종류의 바이트가 결합된다.

그리고 각각의 바이트는 헤드에 결합된 에어실린더와; 바이트를 직접 결합하는 바이트 결합수단;을 통해 결합되도록 한다.

이때, 절삭용 바이트를 결합하는 바이트 결합수단은 에어실린더의 로드에 바이트 결합수단이 직접 결합되도록 한다. 그리고 절삭용 바이트의 일측에서 쿨링 오일이 공급될 수 있도록 하는 밸브와 호스가 구비되도록 한다.

또한, 페이싱 또는 그루빙용 바이트를 결합하는 바이트 결합수단은 에어실린더의 로드에 직접 결합되는 고정결합부와; 상기 고정결합부와 별개로 헤드 하측의 판부에 회동축(도 4의 하단 적색 '+' 참조)을 통해 결합되는 회전결합부;를 포함한다.

상기 회전결합부에 페이싱 또는 그루빙용 바이트가 직접 결합된다.

그리고, 상기 회전결합부의 상측은 좌, 우측으로 돌출된 좌측 브라켓 및 우측 브라켓이 형성된다.

또한, 상기 고정결합부의 하방 일측으로는 좌측 브라켓 및 우측 브라켓 사이에 위치되는 삽입브라켓이 구성되며, 이러한 삽입브라켓은 소정의 길이를 가지며, 좌측 및 우측 브라켓을 피해서 다이얼 게이지가 결합되도록 구성된다.

또한, 상기 좌측 브라켓 및 우측 브라켓 각각에는 볼트가 관통되어 삽입브라켓에 볼트의 단부가 맞닿아 고정되도록 한다.

마찬가지로, 페이싱 또는 그루빙 바이트를 결합하는 회전결합부의 일측에도 쿨링 오일의 공급을 위한 밸브와 호스가 구비될 수 있다.

따라서, 상기 회전결합부는 에어실린더의 제어에 따른 상, 하 조작이 가능하게 되고, 좌측 브라켓의 볼트와 우측 브라켓의 볼트를 각각 조이거나 푸는 형태로 회전결합부의 회전이 다소 가능하도록 할 수 있다.

또한, 상기 Z축 리니어 스케일의 하방으로는 테이블 터치 센서(Table Touch Sensor)가 결합되도록 구성될 수 있다.

상기 테이블 터치 센서는, 상술된 베이스 상면의 바이트 터치 센서(Bite Touh Sensor)와 접촉하는 것으로, 이때, 테이블 터치 센서는 바이트 터치 센서와 접촉함에 따라 Z축 리니어 스케일에서 길이정보를 출력하도록 한다.

이때, 도면에 도시되지는 않았지만 본 발명에 따른 장치 역시, 다른 가공장치와 마찬가지로 제어정보를 출력하는 모니터와 제어를 위한 제어부를 포함하고 있으며, 상기 길이정보는 제어부로 전송되어 정보의 가공이 이루어지도록 한다.

이때, 본 발명은 CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법을 다루는 만큼, 본 발명에서 다루는 정보의 가공이란 제품인 패드와 공구의 높이 측정에 대한 정보의 가공을 의미한다.

이러한 정보의 가공은 아래에서 설명하도록 한다.

CMP PAD의 정밀가공 장치의 제품 및 공구 측정방법

1. 제품(패드)의 두께 측정방법

제어부는 먼저 바이트 터치 센서와 테이블 터치 센서가 맞닿도록 제어하여, 리니어 스케일에서 길이정보가 출력되도록 한다. 이때의 길이정보를 A길이로 지칭한다.

이후, 축 테이블 제어를 통해 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 상면에 접촉하도록 하여, 리니어 스케일에서 길이정보가 출력되도록 한다. 이때의 길이정보를 B길이로 지칭한다.

이러한 A길이와 B길이를 기반으로 제어부는 A-B의 길이를 산출하도록 하여, 턴 테이블의 상면에 대한 영점제어를 수행한다.

그리고 테이블 터치 센서를 턴 테이블의 중심점까지 일정간격으로 연속 측정하여 턴 테이블의 구간별 높이에 대한 길이정보를 제어부가 수신하여 저장하도록 한다.

다음으로, 턴 테이블에 CMP Pad를 올려두고, 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 중심점에서부터 외각지점까지 일정간격으로 연속 측정하도록 하여, 기존 저장된 턴 테이블의 구간별 높이에 대한 길이정보와 비교하여 높이변화를 판단하도록 한다.

즉, 패드 상면에 테이블 터치 센서가 접촉하였을 때의 길이정보를 C길이로 지칭하여, B-C의 길이를 산출하여 패드의 두께를 파악하도록 한다.

2. 바이트 측정 방법

제어부는 먼저 바이트 터치 센서와 테이블 터치 센서가 맞닿도록 제어하여, 리니어 스케일에서 길이정보가 출력되도록 한다. 이때의 길이정보를 A길이로 지칭한다.

이후, 축 테이블 제어를 통해 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 상면에 접촉하도록 하여, 리니어 스케일에서 길이정보가 출력되도록 한다. 이때의 길이정보를 B길이로 지칭한다.

이러한 A길이와 B길이를 기반으로 제어부는 A-B의 길이를 산출하도록 하여, 턴 테이블의 상면에 대한 영점제어를 수행한다.

다음으로, 바이트 터치 센서에 "절삭용 바이트 또는 페이싱/그루빙 바이트"의 단부가 접촉되도록 함으로써, 리니어 스케일에서 길이정보가 출력되도록 한다.

이때의 길이정보를 D정보로 정의한다.

구체적으로는, 바이트가 바이트 터치 센서에 접촉하기 위하여 하강할 때, Z축 테이블의 하방에 위치된 판부가 하강하면서 이에 결합된 리니어 스케일이 정보를 발생시키는 것에 연동하여 가능하도록 한다.

이후, “Table Touch Sensor“에서 측정하여 “A - B” 높이차이로 산출된 값에 Bite날 끝을 측정한 거리 값 “D”을 대입하여 산출하는 것으로, E = D-(A-B)로 산출되어 E길이에 대한 길이정보를 산출한다.

즉, E길이는 가공 깊이, 바이트의 날 마모에 대한 길이정보이다.

이러한 바이트의 날 마모에 대한 길이정보에 기반하여 그루빙 바이트의 경우에는 날에 대한 좌측 및 우측의 길이정보에 기반한 기울기의 측정이 가능하다.

예컨대, 위의 E길이에 대한 길이정보 획득시 좌측과 우측에 대한 길이정보에 차이가 있다면, 제어부가 기울어짐을 판단하는 것이다.

이러한 경우, 상술된 헤드의 기울기 조절이나, 회전결합부의 기울기 조절을 통해서 다시 기울기 각도를 조정하여 사용할 수 있다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

Claims (3)

1. 제어부와;
   턴 테이블과;
   상기 턴 테이블에 인접한 위치에 베이스의 상면에 내장되도록 구성된 바이트 터치 센서(Bite Touch Sensor)와;
   상기 가공영역 내에서 Y축으로의 이송이 가능하도록 구성된 Y축 테이블(Y-Aix)과;
   상기 Y축 테이블을 따라 X축으로 이송 가능하도록 구성된 X축 테이블(X-Axis)과;
   상기 X축 테이블에 결합되어 헤드가 Z축으로 이송 가능하도록 구성된 Z축 테이블(Z-Axis)과;
   상기 턴 테이블에 안착된 패드를 가공하기 위하여 베이스의 상측 중 가공영역 내에 위치된 바이트를 결합하고 있고, 상기 Z축 테이블에 결합된 헤드;를 포함하되,
   상기 Z축 테이블은 상기 헤드의 길이방향을 따라 길이를 가지며 헤드에 인접하게 위치된 직사각형 형태의 Z축 리니어 스케일;을 더 포함하고,
   상기 헤드는 Z축 테이블 상에 회동축을 통해 결합되어 헤드가 Z축 테이블로부터 회전될 수 있도록 구성되며,
   상기 헤드의 인접한 Z축 테이블의 다른 일측으로는 볼트가 관통되는 브라켓이 구성되고, 상기 브라켓에는 헤드의 각도를 측정하는 다이얼 게이지와, 상기 헤드를 향하고 단부가 헤드에 맞닿는 1개 이상의 볼트가 관통되도록 구성되며,
   상기 Z축 테이블의 하측으로는 Z축 테이블로부터 소정의 간격 이격되거나 인접하도록 작동되는 판부가 구성되고,
   상기 바이트는 헤드에 결합된 에어실린더와; 바이트를 직접 결합하는 바이트 결합수단;을 통해 결합되되,
   상기 바이트가 절삭용 바이트인 경우, 바이트 결합수단은 에어실린더의 로드에 바이트 결합수단이 직접 결합되고,
   상기 바이트가 페이싱 또는 그루빙용 바이트인 경우, 바이트 결합수단은 에어실린더의 로드에 직접 결합되는 고정결합부와; 상기 고정결합부와 별개로 헤드 하측의 판부에 회동축을 통해 결합되는 회전결합부;를 포함하며,
   상기 회전결합부의 상측은 좌, 우측으로 돌출된 좌측 브라켓 및 우측 브라켓이 형성되고,
   상기 고정결합부의 하방 일측으로는 좌측 브라켓 및 우측 브라켓 사이에 위치되는 삽입브라켓이 구성되어 상기 삽입브라켓에는 다이얼 게이지가 결합되며,
   상기 좌측 브라켓 및 우측 브라켓 각각에는 볼트가 관통되어 삽입브라켓에 볼트의 단부가 맞닿아 고정되도록 하고,
   상기 Z축 리니어 스케일의 하방으로는 테이블 터치 센서(Table Touch Sensor)가 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는, CMP PAD의 정밀가공 장치.
   
2. 청구항 1에 기재된 CMP PAD의 정밀가공 장치를 이용한 패드의 두께 측정 방법은,
   상기 제어부가 바이트 터치 센서와 테이블 터치 센서가 맞닿도록 제어하여, Z축 리니어 스케일에 기반하여 A길이를 획득하고,
   이후, 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 상면에 접촉하도록 하여, B길이를 획득하며,
   상기 제어부는 A길이와 B길이를 기반으로 제어부는 A-B의 길이를 산출하도록 하여, 턴 테이블의 상면에 대한 영점제어를 수행한 후,
   상기 테이블 터치 센서를 턴 테이블의 중심점까지 일정간격으로 연속 측정하여 턴 테이블의 구간별 높이에 대한 길이정보를 제어부가 수신하여 저장하고,
   상기 턴 테이블에 CMP Pad를 올려두고, 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 중심점에서부터 외각지점까지 일정간격으로 연속 측정하도록 하여,
   테이블 터치 센서가 CMP Pad 상면에 접촉하였을 때의 C길이를 획득하여 B-C의 길이를 산출하여 패드의 두께를 파악하는 것을 특징으로 하는, CMP PAD의 정밀가공 장치를 이용한 패드의 두께 측정 방법.
   
3. 청구항 1에 기재된 CMP PAD의 정밀가공 장치를 이용한 바이트의 마모 측정 방법은,
   상기 제어부가 바이트 터치 센서와 테이블 터치 센서가 맞닿도록 제어하여, Z축 리니어 스케일에 기반하여 A길이를 획득하고,
   이후, 테이블 터치 센서가 턴 테이블의 상면에 접촉하도록 하여, B길이를 획득하며,
   상기 제어부는 A길이와 B길이를 기반으로 제어부는 A-B의 길이를 산출하도록 하여, 턴 테이블의 상면에 대한 영점제어를 수행한 후,
   바이트 터치 센서에 바이트의 단부가 접촉되도록 제어함으로써 D길이를 획득하고,
   이후, 산출된 A-B길이을 기반으로, E = D-(A-B)로 산출되어 E길이를 산출하여 바이트의 날 마모에 대한 길이정보를 획득하는 것을 특징으로 하는, CMP PAD의 정밀가공 장치를 이용한 바이트의 마모 측정 방법.

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