KR19980071532A

KR19980071532A - 표면 평탄화 장치 및 워크 측정 방법

Info

Publication number: KR19980071532A
Application number: KR1019980005256A
Authority: KR
Inventors: 하즈유키 아라이
Original assignee: 오바리 히로시; 스피드팜 주식회사
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1998-10-26
Also published as: EP0860237A2; US6066230A; JPH10230451A; EP0860237A3; KR100275241B1; TW416889B

Abstract

본 발명은 워크(work) 처리 장치의 처리율 및(또는) 작동율을 감소시키지 않고 워크가 처리되거나 또는 평탄화될 수 있는 워크 처리 장치 및 워크 측정 방법에 관한 것이다. 이 장치는 크기가 축소될 수 있고, 워크의 평탄화 상태를 고도의 정확도로 측정한다. 이 장치는 회전가능한 정반(surface plate;定盤) 및 워크(200)를 정반(1)에 대해 가압하면서 워크(200)를 반경 방향으로 스윙 또는 진동시키기 위한 캐리어(6)를 포함한다. 정반(1)은 모두 동심원 상에 서로 독립적으로 회전 가능하게 배치된 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)로 분할된다. 중간 정반 부재(12)는 내부 정반 부재(11)와 외부 정반 부재(13) 사이에 배치된다.

Description

표면 평탄화 장치 및 워크 측정 방법

본 발명은 정반(surface plate)을 회전시킴으로써 가압된 상태의 워크를 연마하기 위한 표면 평탄화 장치 및 워크 측정 방법에 관한 것이다.

종래, 기계 화학적 연마 장치(이후, 간단히 CMP라 칭함)가 그러한 표면 평탄화 장치의 일종으로서 알려져 있다.

도 13은 CMP 장치의 일 예의 단면도이다. 도 13에서, 참조 번호 100은 상부 표면에 부착된 우레탄으로 제조된 연마 패드(101)를 갖는 디스크 부재로 형성된 정반을 나타낸다. 정반(100)은 다시 베어링(112)을 통해 중심축(111) 상에 회전 가능하게 설치된 회전 부재 또는 회전자(110)의 상부 표면 상에 설치된다. 회전자(110)를 회전시키기 위해 모터 등의 구동 수단(130)을 활성화시킴으로써, 정반(100)은 회전자(110)와 함께 회전하게 된다.

이러한 CMP 장치와 함께, 워크(200)가 캐리어(210)에 의해 정반(100)에 대해 압박 또는 가압된 정반(100) 상에 배치됨으로써, 이는 연마액 등의 연마 매질이 그에 공급되는 동안 정반(100)에 의해 평탄화 또는 연마되도록 회전 가능하게 구동된다.

특히, 워크(200)는 캐리어가 부착된 하부 표면으로 충전 패드(211)를 통해 정반(100)에 대해 가압된다. 이러한 상태에서, 정반(100) 및 캐리어(210)는 오른쪽 또는 시계 회전 방향, 동일한 회전 속도로 회전하게 된다. 이 때, 캐리어(210)는 화살표 A로 나타낸 바와 같이 정반(100)의 반경 방향으로 진동된다.

더욱이, CMP 장치는 워크(200)의 평탄화 또는 연마 상태를 측정하기 위한 레이저 센서(300)를 구비한다. 특히, 작은 직경의 홀(hole; 120)이 연마 패드(101)를 통해 형성되고, 정반(100) 및 레이저 센서(300)를 구비한 회전자(110)가 이 홀(120) 아래에 배치된다.

이러한 배치에 의해, 정반(100)이 회전하는 동안 홀(120)이 레이저 센서(300)의 바로 위에 오게 될 때, 레이저 빔은 레이저 센서(300)로부터 홀(120)쪽으로 유래되므로써 홀(120) 상의 워크(200)의 연마 상태를 측정하게 된다.

그러나, 상기 연마 장치의 회전 정반은 하기 문제점들을 갖는다. 연마 패드(101)를 계속 사용하는 동안, 연마 패드(101)의 중심부는 그의 내부 및 주변부보다 더 크게 마멸된다.

즉, 연마 패드(101)는 빈번하게 편재되게 마모거나 또는 불균일하게 마모되며, CMP 장치의 작동은 그러한 편재된 마모가 일어날 때마다 작동을 중단시켜야 하므로, 연마 패드(101)는 내부 및 외부 주변부 아래에서 중심부에 이르기까지 절단함으로써 패드의 전체 표면 레벨까지 성장된다. 그렇지 않으면, 이와 같이 지엽적으로 마모된 연마 패드(101)는 새로운 것으로 대체되어야 한다. 결과적으로, CMP 장치를 장기간 동안 중지시킬 필요가 있고, 장치의 작동율이 매우 나쁘다.

더욱이, 회전하는 홀(120)이 레이저 센서(300) 바로 위에 올 때, 레이저 센서(300)를 작동시킬 필요가 있기 때문에, 타이밍 조절이 매우 어렵게 된다. 특히, 워크(200)는 정반(100)의 반경 방향으로 스윙 또는 진동하기 때문에, 캐리어(210)의 진동 운동은 홀(120)이 레이저 센서(300)의 바로 위에 오게 될 때 이 홀(120) 바로 위에 워크(200)의 중심부 및 주변부를 위치시키도록 조절될 필요가 있다. 따라서, 이러한 조절은 매우 어렵다. 결과적으로, 워크(200)의 연마 상태는 정확하게 측정될 수 없다.

게다가, 레이저 측정은 때로 작은 홀(120) 내에 수거된 연마액으로 인해 무능하게되거나 또는 방해된다. 또한, 측정은 워크(200)의 워크(200)의 중심부 및 주변부 만으로 제한된다.

본 발명은 다음과 같은 고찰에 기초하여 상기 여러 문제점들을 해결하고자 한다.

본 발명자들은 워크(200)가 연마 패드(101)의 가장 먼 주변부에 위치할 때 워크(200)와 연마 패드(101)의 미끄럼 접촉의 길이와 워크(200)가 연마 패드(101)의 가장 깊은 주변부에 위치할 때 그의 미끄럼 접촉의 길이 간의 차이에 주목하였다.

도 14는 워크(200)의 진동 상태를 나타내는 개략 평면도이다. 도 15는 도 14의 미끄럼 접촉선들을 비교의 목적으로 중첩시켜 나타낸 비교도이다.

정반(100)이 도 14에 나타낸 바와 같이 화살표 A의 방향으로 그의 스윙 또는 진동 운동으로 인해 연마 패드(101)의 가장 먼 주변부에 위치할 때, 다른 길고 짧은 점선으로 나타낸 미끄럼 접촉선 B가 취해지는 한편, 정반(100)이 연마 패드(101)의 가장 깊은 주변부에 위치할 때, 짧은 점선으로 나타낸 미끄럼 접촉선 C가 취해진다.

미끄럼 접촉선 B의 길이는 워크(200)의 좌측 단부로부터 그의 중심부로 증가하고, 중심부로부터 워크(200)의 우측 단부쪽으로 감소한다. 미끄럼 접촉선 C의 길이는 역시 마찬가지로 변화한다.

그러나, 도 15에 나타낸 바와 같이, 워크(200)의 대응부중 미끄럼 접촉선 B 및 C의 길이는 워크(200)의 위치에 따라 변화한다. 예를 들면, 워크(200)가 가장 먼 주변부에 있을 때 가장 왼쪽 미끄럼 접촉선 B'와 워크(200)가 가장 깊은 주변부에 있을 때 미끄럼 접촉선 C'를 비교할 때, 미끄럼 접촉선 C'는 미끄럼 접촉선 B'보다 더 길다.

이러한 현상을 분석하기 위해, 본 발명자들은 미끄럼 접촉의 대응 시간으로서 미끄럼 접촉의 길이를 취하여, 워크(200)의 각각의 위치에서 미끄럼 접촉 시간을 고려하였다.

도 16은 워크(200)의 진동 또는 스윙 위치의 개략 평면도이고, 도 17은 좌측 세로 좌표축이 각각의 위치에서 미끄럼 접촉 시간을 나타내고, 우측 세로 좌표축이 각각의 위치들의 미끄럼 접촉 시간이 다른 것 위에 중첩된 시간 값을 나타내는, 미끄럼 접촉 시간을 나타내는 도면이다.

무엇보다도, 워크(200-1)는 도 16의 F1 위치(즉, 연마 패드(101)의 중심(O)으로부터 162mm 떨어진 위치)에 배치될 때, 연마 패드(101)가 워크(200-1)와 접촉하는 동안 그의 미끄럼 접촉 시간은 곡선(S1)을 취한다.

즉, 미끄럼 접촉 시간은 워크(200-1)의 반대쪽 양 단부에서 0초이고, 워크(200-1)의 중심에서 실질적으로 약 0.45초의 최대값을 취한다. 순차로, 다른 워크(200-2)가 연마 패드(101)의 중심(O)으로부터 171mm 떨어진 위치(P2)에 배치될 때, 0.42초의 최대값을 갖는 곡선(S2)이 얻어진다.

이러한 방식으로, 워크들(200-3 내지 200-6)이 연마 패드(101)의 중심(O)으로부터 각각 180mm, 189mm, 198mm, 207mm, 216mm 및 225mm의 거리씩 떨어진 위치(P3 내지 P6)에 배치될 때, 대응하는 미끄럼 접촉 시간은 곡선(S3 내지 S6)을 취한다.

이들 곡선(S3 내지 S6)으로부터 알 수 있듯이, 연마 패드(101)의 중심(O)으로부터 워크(200)의 거리가 더 멀수록(즉, 워크(200)가 연마 패드(101)의 중심(O)으로부터 그의 바깥 주변부쪽으로 이동할 때), 각각의 곡선의 미끄럼 접촉 시간의 최대값 및 곡률은 감소한다.

따라서, 도 16에 나타낸 바와 같이, 워크(200)(200-1 내지 200-6)가 거리(L)의 범위 내에서 스윙 또는 진동할 때, 워크(200)가 연마 패드(101)와 미끄럼 접촉 하는 동안 그 시간은 곡선들(S3 내지 S6)이 다른 것 위에 중첩되는 시간과 동일하게 된다. 곡선들(S3 내지 S6)의 중첩은 약 3초의 최대값을 갖는 곡선(T)을 제공한다. 이 곡선(T)은 범위 M으로 나타낸 그의 중심부가 완만하게 경사지고, 범위 R로 나타낸 내부 주변부 및 범위 N으로 나타낸 외부 주변부에서 급격히 경사진 아크 형상을 취한다. 따라서, 연마 패드(101)는 범위 M에서 격렬하게 마모되고, 범위 R 및 N에서 약화된다. 결과적으로, 연마 패드(101)는 역 아치 곡선(T)의 형상으로 마모되고, 도 18에 나타낸 바와 같이 편재된 마모를 초래한다.

이와 같이 편재된 마모를 극복하기 위해, 보다 적거나 또는 미세한 폭을 갖는 연마 패드 또는 선 고리 형상을 갖는 패드를 사용할 것을 고려해야 한다.

특히, 도 17에 나타낸 바와 같이, 곡선 T는 이 곡선 T의 상단부 근처의 제한된 범위 △에서 실질적으로 수평이므로, 편재된 마모는 유발하지 않을 것이다. 따라서, 곡선 T의 상부를 통해 통과하면서 △의 폭을 갖는 선 고리 형상의 연마 패드(101)가 이 선-고리 형상의 연마 패드(101)를 회전 또는 진동시키는 워크(200)와 함께 회전하도록 구동되는 경우, 이상적인 연마는 연마 패드(101)에 대한 어떠한 편재된 마모를 일으키지 않고 달성될 수 있다. 그러나, 연마 패드(101)가 이러한 방식으로 직선 형상으로 형성되는 경우, 워크(200)와 그의 접촉 영역은 작아지고, 따라서 연마율을 감소시킨다.

상기 문제점들을 극복하기 위한 다른 측정은 연마 패드(101)의 반경이 워크(200)의 직경의 2배 이상이 됨으로써, 워크(200)와 미끄럼 접촉하는 연마 패드(101)의 표면은 워크(200)의 스윙 또는 진동 운동 동안 항상 변화되는 것이다.

그러나, 오늘날 이러한 대규모 CMP 장치를 제공하는 것은, 특히 CMP 장치의 소형화가 요구된다는 사실의 관점에서 보아 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명은 장치의 처리율 또는 평탄화율 및 작동율을 감소시키지 않고 워크가 처리 또는 평탄화될 수 있고, 장치의 전체적인 크기를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 고도의 정밀도로 워크의 처리 상태 또는 평탄화 상태를 측정할 수 있는 신규하고 개선된 표면 평탄화 장치 및 워크 측정 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연마 장치를 나타내는 단면도.

도 2는 캐리어의 구동 기구를 나타내는 블록도.

도 3은 정반 부재들 각각의 우측 또는 시계 방향 회전을 나타내는 평면도.

도 4는 중간 정반 부재의 분리된 상태를 나타내는 횡단면도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CMP 장치의 필수적인 부품을 나타내는 횡단면도.

도 6은 워크의 스윙 또는 진동 상태를 나타내는 평면도.

도 7은 경질 연마 패드에 의한 편평화 또는 평탄화 작업을 나타내는 단면도.

도 8은 연질 연마 패드에 의한 균일하거나 또는 편재되지 않은(non-localized) 처리를 나타내는 단면도.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMP 장치의 단면도.

도 10은 레이저 센서의 배치를 나타내는 평면도.

도 11은 레이저 센서의 측정 면적을 나타내는 평면도.

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 워크 측정 방법을 나타내는 평면도.

도 13은 공지된 CMP 장치를 나타내는 단면도.

도 14는 워크의 스윙 또는 진동 상태를 나타내는 개략 평면도.

도 15는 도 14의 미끄럼 접촉선들이 중첩된 경우의 비교도.

도 16은 워크가 스윙 또는 진동하는 동안 워크의 변화하는 위치를 나타내는 개략 평면도.

도 17은 좌측 세로 좌표축이 각각의 진동 위치에서 미끄럼 접촉 시간을 나타내고, 우측 세로 좌표축이 각각의 진동 위치에서 중첩된 미끄럼 접촉 시간의 시간 값을 나타내는, 미끄럼 접촉 시간을 나타내는 도면.

도 18은 1개의 연마 패드의 편재된 마모 상태를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 정반 2: 중심축

3: 모터 5: 캐리어

7: 연산 유닛 11: 내부 정반 부재

12: 중간 정반 부재 13: 외부 정반 부재

21, 22, 23: 회전자 21a, 22a, 23a: 톱니부

31, 32, 33: 베어링 40: 실린더

41, 42, 43: 구동 부재 41a, 42a, 43a: 기어 휠

60: 정지 부재 61: 튜우빙

62: 리드선 200: 워크

본 발명의 하나의 특징에 따라, 회전 가능한 정반; 및 정반쪽으로 워크를 밀면서 정반의 반경 방향으로 워크를 진동시키기 위해 채용된 압력 부재를 포함하고, 정반은 모두 서로에 대해 동심원 관계로 서로 독립적으로 회전 가능하게 배치된 내부 정반 부재, 중간 정반 부재 및 외부 정반 부재로 분할되고, 중간 정반 부재는 내부 정반 부재와 외부 정반 부재 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 평탄화 장치가 제공된다.

상기 배치에 따라, 압력 부재에 의해 정반쪽으로 워크를 압박하면서 정반을 회전시키고 워크를 진동시킴으로써, 워크는 회전하는 정반에 의해 처리되거나 또는 평탄화된다. 많은 워크를 반복 처리한 후, 중간 정반 부재는 내부 및 외부 정반 부재들보다 훨씬 더 크게 마모되고, 중간 정반 부재의 두께는 내부 및 외부 정반 부재들보다 더 빠르게 또는 더 일찍 소정의 값 이하로 감소되는 결과를 가져온다. 이러한 경우, 중간 정반 부재만이 분리되어 새로운 것으로 대체된다.

본 발명의 제1 특징의 바람직한 형태에서, 중간 정반 부재와 내부 및 외부 정반 부재들 각각의 단위 시간당 회전수는 워크와 1개 이상의 중간 정반 부재 간의 상대 속도, 워크와 내부 정반 부재 간의 상대 속도, 및 워크와 외부 정반 부재 간의 상대 속도가 모두 서로 동일해지는 방식으로 설정된다.

상기 배치에 따라, 중간 정반 부재 및 내부 및 외부 정반 부재들에 의한 워크의 처리 속도(예, 연마 속도)는 서로에 대해 실질적으로 동일해 진다.

본 발명의 제1 특징의 다른 바람직한 형태에서, 내부 및 외부 정반 부재들은 워크와 동일한 회전 방향 및 동일한 속도로 회전하게 된다.

따라서, 내부 및 외부 정반 부재들은 워크에 대해 상대적으로 정지됨으로써, 중간 정반 부재만이 워크의 처리 또는 평탄화에 기여하게 된다.

본 발명의 제1 특징의 또 다른 바람직한 형태에서, 내부 및 외부 정반 부재들 및 중간 정반 부재의 폭은 서로에 대해 실질적으로 동일하게 된다.

따라서, 중간 정반 부재의 폭은 크고, 즉, 전체 정반의 폭의 약 1/3이고, 중간 정반 부재와 워크 간의 접촉 면적을 증가시키는 결과를 가져오고, 이는 워크의 평탄화에 최대로 기여하게 된다.

본 발명의 제1 특징의 더 바람직한 형태에서, 내부 및 외부 정반 부재들 및 중간 정반 부재 각각의 표면 상에 패드가 제공된다.

따라서, 압력 부재에 의해 정반쪽으로 워크를 압박하면서 정반을 회전시키고 워크를 진동시킴으로써, 워크는 정반의 표면 상의 패드에 의해 평탄화 또는 연마된다.

본 발명의 제1 특징의 보다 더 바람직한 형태에서, 중간 정반 부재의 패드는 경질 물질로 형성되고, 내부 및 외부 정반 부재들의 패드는 연질 물질로 형성된다.

따라서, 워크는 경질 패드에 의해 평탄화 또는 편평화됨과 동시에 연질 패드에 의해 균일해질 수 있다.

본 발명의 제1 특징의 보다 더 바람직한 형태에서, 중간 정반 부재는 서로 동심원 관계로 배치된 복수개의 분할된 정반 섹션들을 포함한다.

본 발명의 제1 특징의 보다 더 바람직한 형태에서, 경질 물질로 형성된 복수개의 패드는 각각 분할된 정반 섹션들 각각의 표면에 고정된다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 회전 가능한 정반 및 정반쪽으로 워크를 밀련서 워크를 진동시키는 압력 부재를 포함하고, 정반은 대해 동심원 상으로 서로 독립적으로 회전 가능하게 배치된 복수개의 분할된 정반 부재를 포함하는 표면 평탄화 장치에 적용되도록 채용되고, 워크가 분할된 정반 부재들에 대하여 접촉하지 않는 관계로 통과되는 위치에 분할된 정반 부재들 간의 스페이스에 측정 수단을 배치하는 단계; 및 상기 측정 수단을 사용함으로써 스페이스를 통해 통과하는 워크의 평탄화 상태를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크 측정 방법이 제공된다.

따라서, 분할된 정반 부재들 간의 스페이스 내에 배치된 측정 수단은 분열된 정반 부재들의 회전에 의한 영향 없이 항상 측정하게 된다.

본 발명의 제2 특징의 바람직한 형태에서, 워크 측정 방법은 워크를 회전시키면서 정반의 반경 방향으로 워크를 진동시키는 단계; 워크의 중심부가 통과하는 제1 위치에 제1 센서를 배치시키는 단계; 제1 센서에 의해 워크의 중심부 근처의 평탄화 상태를 측정하는 단계; 워크의 주변부가 통과하는 제2 위치에 스페이스 내의 제2 센서를 배치하는 단계; 및 제2 센서에 의해 워크의 주변부 근처의 평탄화 상태를 측정하는 단계를 더 포함한다.

상기 단계들에 따라, 회전하는 워크의 실질적인 중심부는 제1 센서에 의해 측정됨과 동시에 워크의 주변부는 제2 센서에 의해 측정됨으로써, 워크의 거의 전체 표면의 처리(예, 연마, 평탄화, 균일) 상태는 제1 및 제2 센서에 의해 측정될 수 있다.

본 발명의 제2 특징의 다른 바람직한 형태에서, 워크 측정 방법은 워크를 회전시키면서 정반의 반경 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 워크를 진동시키는 단계; 워크의 중심부가 통과하는 위치에 스페이스 내의 단일 센서를 배치하는 단계; 및 단일 센서에 의해 워크의 중심부로부터 주변부에 이르는 범위에 걸쳐 워크의 평탄화 상태를 측정하는 단계를 더 포함한다.

상기 단계들에 따라, 워크의 중심으로부터 그의 주변부에 이르기까지 측정이 이루어지므로, 워크의 거의 전체 표면의 처리 상태는 단일 센서를 사용함으로써 측정될 수 있다.

본 발명의 상기 목적들 및 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 수반된 도면과 연관시킨 하기 상세한 설명으로부터 당업계의 숙련자들에게 보다 용이하고 명백해질 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연마 장치 형태의 표면 평탄화 장치의 단면도를 나타낸다.

이 연마 장치는 정반(1) 및 캐리어(5) 형태의 압력 부재를 갖는 CMP 장치이다. 정반(1)은 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)를 포함하고, 마찬가지로 분할된 대응하는 회전 부재 또는 회전자(21, 33, 23) 각각의 상부 표면 상에 설치된 3개의 분할된 정반 부재들을 포함한다.

특히, 회전자(21)는 중심축(2) 외부의 베어링(31)을 통해 회전 가능하게 설치된다. 회전자(22, 23)는 회전자(21) 외부의 베어링(32, 33)을 통해 순차로 회전 가능하게 설치된다. 이들 회전자(21, 22, 23)는 이들의 하부에 형성된 톱니부(21a, 22a, 23a)를 각각 갖는다. 톱니부(21a, 22a, 23a)는 구동 부재(41, 42, 43)의 회전축들 상에 제공된 기어 휠(41a, 42a, 43a) 각각과 메쉬(mesh) 결합된다. 구동 부재(41-43)를 가동시킴으로써, 회전자(21-23)는 중심축(2) 둘레를 회전하도록 구동된다. 회전자(21-23)는 실질적으로 동일한 폭의 상부를 갖고, 각각 고리 형상이다.

내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)는 회전자(21-23)의 상부의 상단 대향면에 분리 가능하게 설치된다. 내부 정반 부재(11)는 회전자(21)의 상부와 동일한 폭의 금속 고리로 형성된다. 연마 패드(11a) 형태의 패드는 내부 정반 부재(11)의 표면에 부착 또는 접착된다.

마찬가지로, 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)는 회전자(22, 23) 각각의 상부와 동일한 폭의 금속 고리로 형성된다. 또한, 연마 패드(12a, 13a) 형태의 패드는 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13) 각각의 표면에 부착 또는 접착된다.

즉, 연마 패드(11a-13a)를 갖는 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)는 실질적으로 동일한 폭을 갖고, 중심축(2) 둘레에 동심원으로 배치됨으로써, 이들 부재는 구동 부재(41-43)에 의해 서로 독립적으로 회전하도록 구동된다.

내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)의 폭들은 아래 기재한다.

도 17의 곡선 T에 나타낸 바와 같이, 연마 패드의 범위 M 내의 부분은 워크가 진동할 때 가장 많이 마모된다. 더욱이, 범위 M 내의 부분에서 곡선 T의 곡률은 매우 작고, 따라서, 범위 M의 부분은 실질적으로 평탄화된다. 결과적으로, 편재된 마모라는 현상은 범위 M 내의 부분에서 거의 유발되지 않는다. 이러한 이유로, 중간 정반 부재(12)의 폭은 범위 M과 실질적으로 동일한 크기로 설정되고, 내부 정반 부재(11) 및 외부 정반 부재(13)의 폭들은 각각 중간 정반 부재(12)와 실질적으로 동일한 폭으로 설정된다.

다른 한편, 도 1에서, 캐리어(5)는 그의 제1 또는 하부 표면 상에 패킹 패드(51)를 수용하는 환상 워크 유지 리세스 또는 오프닝(50)이 형성되고, 패킹 패드(51)는 캐리어(5)의 하부 표면에 고정 또는 접착된다. 로드(52)는 캐리어(5)의 제2 또는 상부 표면 상에 그의 일 단부 또는 하단부가 수직으로 설치된다. 로드(52)는 도 2에 나타낸 바와 같이 모터(3)와 그의 다른 단부 또는 하단부가 접속하므로, 캐리어(5)는 로드(52)를 통해 회전자(3)의 구동하에 그의 회전축 상에서 회전하도록 구동된다. 모터(3)는 실린더(40)와 함께 실시 가능하게 접속되므로, 실린더(40) 전체, 모터(3) 및 캐리어(5)는 진동 기구(41)의 작용하에 측면으로 또는 도2의 우측 및 좌측으로 진동할 수 있다.

다음으로, 본 실시예에 따른 연마 장치의 작동을 아래 기재할 것이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 워크(200)를 유지하는 캐리어(5)는 모터(3)에 의해 그의 축상으로 회전하도록 구동됨과 동시에(도 2 참조), 실린더(40)의 작용하에 하향 이동하도록 구동된다. 이러한 상태에서, 진동 기구(41)이 정반(1)의 반경 방향, 즉, 도 1의 우측 및 좌측으로 캐리어(5)를 진동 또는 스윙하도록 가동될 때, 워크(200)는 정반에 대해 압박되면서 정반 상에서 진동 또는 스윙되게 된다.

이러한 동작과 동시에, 정반(1)의 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)는 연마액 등의 도시하지 않은 연마 매질을 그에 공급시키면서 구동 부재(41-43)에 의해 회전하도록 구동된다.

특히, 중간 정반 부재(12)는 도 3에 나타낸 바와 같이 워크(200)의 자기 회전 방향과 동일한 회전 방향으로 구동 부재(42)에 의해 회전하도록 구동된다. 이 때, 중간 정반 부재(12)의 단위 시간당 회전수 또는 회전 속도 및 워크(200)의 그것은 동일한 값으로 설정된다.

더욱이, 내부 정반 부재(11)는 워크(200)의 자기 회전 방향과 반대 방향으로 진동 기구(41)에 의해 회전하도록 구동된다. 이 때, 내부 정반 부재(11)의 단위 시간당 회전수 또는 회전 속도는 워크(200)와 접촉하는 부분의 상대 속도를 후자의 회전 속도에 대하여 최소화시키는 방식으로 설정된다.

또한, 외부 정반 부재(13)는 워크(200)의 자기 회전 방향과 동일한 방향으로 구동 부재(42)에 의해 회전된다. 이 점에 있어서, 외부 정반 부재(13)의 단위 시간당 회전수는 워크(200)와 접촉하는 부분의 상대 속도를 후자의 회전 속도에 대하여 최소화시키는 방식으로 설정된다.

특히, 내부 정반 부재(11) 및 외부 정반 부재(13) 각각의 회전 방향 및 단위 시간당 회전수는 내부 정반 부재(11) 및 외부 정반 부재(13) 상의 연마 패드(11a, 13a)가 워크(200)에 비해 실질적으로 정지되는 방식으로 설정된다.

또한, 중간 정반 부재(12)의 회전 방향 및 단위 시간당 회전수는 중간 정반 부재(12)의 연마 패드(12a)가 워크(200)의 연마에 가장 많이 기여할 수 있도록 설정된다. 따라서, 워크(200)를 그의 축상으로 회전시키면서 진동시키게 되는 워크(200)는 회전하는 정반(1)에 의해 연마된다. 이 때, 내부 및 외부 정반 부재들(11, 13)은 워크(200)에 대해 실질적으로 정지하고, 따라서, 이들 부재는 그의 반대 측면 상에 워크(200)를 거의 지지하는 상태로 존재한다. 결과적으로, 연마 패드(11a, 13a)는 임의의 실질적인 정도로 마모되지 않는다.

워크(200)의 자기 회전 및 진동 운동 중에 연마 패드(12a)와 접촉하게 되는 워크(200)의 전체 하부 표면은 연마 패드(12a)에 의해 연마된다. 따라서, 연마 패드(12a)는 마모될지도 모르고, 편재된 마모가 연마 패드(12a)에 유발될지도 모른다. 편재된 마모가 발생하는 경우, 워크(200)는 연마 패드(12a)와 균일하게 접촉하지 않을 수 있고, 워크(200)의 연마가 불규칙하거나 또는 편재될 수 있다.

그러나, 이러한 경우에, 상기한 바와 같이, 연마 패드(12a)의 폭은 도 17에 나타낸 바와 같이 범위 M과 실질적으로 동일하게 설정됨으로써, 연마 패드(12a)는 실질적으로 평탄하게 마모되고, 따라서 연마 패드(12a) 상에 임의의 편재된 마모를 거의 유발하지 않는다. 따라서, 워크(200)의 연마는 실질적으로 거의 또는 전혀 편재되거나 또는 불규칙하지 않을 것이고, 그 결과 워크(200)는 높은 연마율로 편평화 또는 평탄화될 수 있다.

연마 패드(12a)가 반복되는 연마 작업 후에 소정의 값 이상으로 마모된 경우(예, 본래 두께의 60%), 크게 마모된 중간 정반 부재(12) 만이 도 4에 나타낸 바와 같이 회전자(22)로부터 분리되고, 그에 새로운 연마 패드가 접착된 새로운 것으로 대체된다.

상기한 바와 같이, 본 실시예의 연마 장치에 따라, 연마 작업은 마모된 연마 패드(12a) 만을 갖는 사용된 중간 정반 부재(12)를 교환함으로써 제한된 시간 손실 만으로 즉시 계속되거나 또는 재개될 수 있으므로, 장치의 휴지 시간이 단축될 수 있고, 장치의 작동율이 개선될 수 있다.

더욱이, 연마 패드(12a)는 균일하게 마모되기 때문에, 오퍼레이터는 단지 표면 거칠음만을 관찰하므로, 연마 패드(12a)의 조절은 용이해진다.

또한, 내부 정반 부재(11) 및 외부 정반 부재(13)는 워크(200)에 대해 상대적으로 실질적으로 정지 상태이므로, 이들은 거의 마모되지 않고, 따라서 정반(1)의 수명을 연장시킨다.

더욱이, 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)가 마모되어 새로운 것들로 대체된 경우에, 이들 상호 분할된 정반 부재들은 어려움 없이 분리될 수 있고, 새로운 것들로 개별적으로 교환될 수 있다. 즉, 과거에는 단일의 대규모 과중량 정반(100)이 분리되고 설치될 필요가 있었으며, 그에 따른 정반(100)의 교환은 성가시고, 곤란했었다.

그러나, 본 실시예에서 정반(1)을 3개로 분할함으로써, 소규모의 경량 내부, 중간, 및 외부 정반 부재들(11, 12, 13)이 상호 분리 가능하게 교환될 수 있고, 따라서, 괴로움이나 곤란 없이 신속하고 용이하게 워크를 교환시킬 수 있다.

더욱이, 중간 정반 부재(12)의 폭은 도 17에 나타낸 범위 M과 실질적으로 동일하게 설정되기 때문에, 연마 패드(12a)와 워크(200)의 큰 접촉 영역이 보장되므로, 매우 큰 연마율이 얻어진다.

또한, 상기 공지 기술에서, 워크 직경의 2배 이상의 반경을 갖는 대규모 정반은 워크와 그의 요구되는 접촉 면적을 유지하면서 연마 패드의 편재된 마모를 방지하기 위해 요구된다.

그러나, 본 실시예의 CMP 장치에서와 같이 내부, 중간 및 외부 정반 부재들(11, 12, 13)을 포함하는 3개로 분할된 구조의 정반(1)을 이용함으로써, 워크(200)의 제한된 스윙 또는 진동 거리로도 실질적으로 동일한 결과를 얻을 수 있다. 결과적으로, 정반(1)이 소형화될 수 있다.

또한, 과거에는 중량이 큰 대규모 정반을 회전시킬 필요가 있고, 정반의 고속 회전을 달성하기 어려웠지만, 본 실시예의 CMP 장치에 의해, 정반(1)은 3개로 분할되어, 회전하게 될 중간 정반 부재(12)의 중량을 실질적으로 감소시킨다.

결과적으로, 연마 패드(12a)는 중간 정반 부재(12)를 회전시킴으로써 실질적으로 견고해질 수 있고, 이는 고속으로 연마에 기여한다. 결과적으로, 워크(200)의 고도로 정확한 편평화 또는 평탄화가 달성될 수 있다.

실시예 2

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 CMP 장치의 필수적인 부품을 나타내는 횡단면도이다.

일반적으로, 워크는 완전하게 편평하거나 또는 평탄하지 않다. 예를 들면, 웨이퍼 등의 워크는 일반적으로 가공하는 동안 열에 의해 유발된 뒤틀림 및(또는) 왜곡을 포함한다. 또한, 워크는 그 위에 형성된 배선 패턴으로부터 초래되는 불규칙하거나 또는 거칠은 표면에 대한 단계들을 포함한다.

결과적으로, 이러한 워크를 연마할 때, 연마 패드는 일정한 두께로 표면 층을 연마하도록 워크의 표면 상의 뒤틀림 및(또는) 불규칙에 따라 변형될 수 있는 연마 패드에 의해 규칙성 및 균일성에 있어서 단계들을 감소시키기 위한 평탄도를 요구한다.

본 실시예의 CMP 장치는 단일층 연마 패드를 사용함으로써 상기 요건을 충족시킬 수 있다. 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)에 접착될 연마 패드의 경도는 다양하다.

특히, SUBA-TV 패드 형태의 연질 연마 패드(11a', 13a')는 내부 정반 부재(11) 및 외부 정반 부재(13)에 부착 또는 접착되고, IC-1000 우레탄 패드 형태의 경질 연마 패드(12a')는 중간 정반 부재(12)에 부착 또는 접착된다.

이러한 CMP 장치의 작동에 있어서, 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)의 회전 방향은 상기 제1 실시예의 경우와 동일하지만, 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)의 회전 속도는 상기 제1 실시예의 경우와 상이하다.

즉, 제2 실시예서, 내부 정반 부재(11) 및 외부 정반 부재(13)의 회전 속도는 워크(200)에 대한 연질 연마 패드(11a', 13a')의 상대 속도가 이 연질 연마 패드(11a', 13a')에 의해 워크(200)를 연마하기에 충분히 큰 방식으로 설정된다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 캐리어(5)는 워크(200)의 스윙 또는 진동 거리 L이 경질 연마 패드(12a')의 폭보다 더 큰 방식으로 조절된다.

따라서, 도 6에 실선으로 나타낸 바와 같이, 경질 연마 패드(12a') 상에 존재할 때 워크(200)는 이 워크(200)의 배선 패턴(201)에 의해 유발된 볼록한 부분을 연마함으로써, 도 7에 나타낸 바와 같이, 단계 H를 축소시키게 되어, 워크(200)는 경질 연마 패드(12a')에 의해 편평화 또는 평탄화된다.

다른 한편, 워크(200)는 도 6에서 짧은 점선 및 교대의 긴 점선과 2개의 짧은 점선으로 나타낸 바와 같이, 연질 연마 패드(11a', 13a') 상에 존재할 때, 연질 연마 패드(11a', 13a')는 워크(200)의 거칠음 및(또는) 뒤틀림에 따르도록 변형됨으로써, 도 8에 나타낸 바와 같이 균일한 방식으로 워크(200)의 표면을 연마하게 된다. 결과적으로, 워크(200)의 표면은 연질 연마 패드(11a', 13a')에 의해 균일해진다.

이러한 방식으로, 제2 실시예의 CMP 장치에 따라, 워크(200)는 연질 연마 패드(11a', 13a') 및 경질 연마 패드(12a')를 포함하는 단일층 연마 패드에 의해 편평화 또는 평탄화되고 균일해질 수 있다.

단일 CMP 장치에 의해 그러한 편평도 및 균일성을 달성하기 위한 기술로서, 연질 연마 패드 및 경질 연마 패드는 연질 연마 패드에 의해 워크의 뒤틀림 등에 따르면서 경질 연마 패드에 의해 워크의 표면을 편평화 또는 평탄화시키도록 단일 정반 상에 서로 중첩되는 방법이 일반적으로 공지되어 있다.

그러나, 그러한 기술에 의해서는 단일 정반에 대한 면적에 각각 대응하는 2개의 넓은 연마 패드가 요구되고, 따라서 부품 비용을 증가시킨다.

이와 대조적으로, 본 실시예의 CMP 장치는 단일층의 1개의 연마 패드 만을 요함으로써, 부품 비용이 실질적인 정도로 억제되거나 또는 감소될 수 있다.

상기한 바 이외의 제2 실시예의 구성 및 작동은 상기 제1 실시예와 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.

실시예 3

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 CMP 장치의 단면도이다. 본 실시예의 CMP 장치는 본 발명의 워크 측정 방법을 구현한다.

이 CMP 장치는 정반 부재들 간의 스페이스를 통해 워크의 두께를 측정하는 측정 장치를 단서로 상기 제1 및 제2 실시예들과 상이하다. 측정 장치는 2개의 레이저 센서(6-1, 6-2) 및 연산 유닛(7)을 포함한다. 레이저 센서(6-1, 6-2)는 2개의 동심원으로 배치된 중간 정반 섹션(12-1, 12-2) 사이에 정의된 환상 스페이스 P 내에 배치된다.

특히, 제1 중간 회전자(22-1)는 베어링(32-1)을 통해 내부 회전자(21) 상에 회전 가능하게 설치된다. 중공 정지 부재(60)는 회전자(22-1) 외부에 고정적으로 제공된다. 제2 중간 회전자(22-2)는 베어링(32-2)을 통해 정지 부재(60) 상에 회전 가능하게 설치된다. 이들 제1 및 제2 중간 회전자(22-1 및 22-2)는 구동 부재(42)에 의해 통합적으로 회전하도록 구동된다.

연질 연마 패드(12a-1, 12a-2)를 각각 갖는 제1 및 제2 중간 정반 섹션(12-1, 12-2)은 제1 및 제2 중간 회전자(22-1, 22-2) 상에 분리 가능하게 설치된다. 연마 패드들(12a-1, 12a-2)의 폭의 합은 도 17에 나타낸 범위 M과 실질적으로 동일하게 설정된다.

레이저 센서들(6-1, 6-2)은 이들 중간 정반 섹션들(12-1, 12-2)과 접촉하지 않는 방식으로 환상 스페이스 D 내에 배치된다. 레이저 센서들(6-1, 6-2)은 각각 정지 부재(60)의 상단부에 접속된 경질 튜우빙(61)의 상단부 상에 부착되거나 또는 유지되고, 튜우빙(61)은 제1 및 제2 중간 회전자(22-1, 22-2) 사이의 공간 D를 통해 배치되고 신장한다.

이러한 방식으로 배치된 레이저 센서들(6-1, 6-2) 각각은 워크(200)의 두께를 측정하고, 측정값을 나타내는 신호를 연산 유닛(7)에 출력하도록 워크(200)에 레이저 빔을 조사하는 잘 공지된 장치이다.

각각의 레이저 센서 6-1(6-2)로부터 신장하는 리드선(62)은 튜우빙(61) 및 정지 부재(60)를 통해 통과하고, 정지 부재(60)의 하부 측면으로부터 이끌려져 연산 유닛(7)에 접속된다.

2개의 레이저 센서(6-1, 6-2)는 환상 스페이스 D 내의 소정의 위치에 각각 배치된다. 특히, 레이저 센서(6-1)는 도 10에 나타낸 바와 같이, 그 자신의 축 상으로 회전하면서 화살표 A의 방향으로(즉, 정반(1)의 반경 방향으로) 스윙 또는 진동할 때 워크(200)의 중심부가 통과하는 위치에 배치된다. 레이저 센서(6-2)는 워크(200)의 주변부가 통과하는 위치에 배치된다.

다른 한편, 연산 유닛(7)은 레이저 센서(6-1, 6-2)로부터 신호에 의해 나타낸 워크(200)의 두께의 측정값에 기초하여 워크(200)의 편평성 및(또는) 균일성을 산수로 관리 또는 연산하는 잘 공지된 장치이다.

다음으로, 제3 실시예의 CMP 장치의 작동을 기재할 것이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 워크(200)가 그의 축상으로 회전하면서 화살표 A의 방향으로 스윙 또는 진동할 때, 레이저 센서(6-1)는 워크(200)가 레이저 센서(6-1) 바로 위로 통과할 때마다 워크(200)의 두께를 측정하고, 워크(200)가 레이저 센서(6-1) 바로 위로 통과하는 부분의 두께를 연산하는 연산 유닛(7)에 대응하는 신호를 발생시킨다.

이러한 경우에, 워크(200)는 그의 축상으로 회전하면서 반복적으로 진동하기 때문에, 레이저 센서(6-1)는 도 11에 나타낸 바와 같이 워크(200)의 중심점 P 근처에 존재하고, 워크(200)의 진동 길이 또는 거리와 동일한 직경을 갖는 워크(200)의 환상 영역 S1의 두께를 측정한다. 연산 유닛(7)은 환상 영역 S1의 두께를 연산한다.

더욱이, 레이저 센서(6-2)는 워크(200)의 주변부를 측정한다. 워크(200)는 그의 축 상으로 회전하면서 반복적으로 스윙 또는 진동하기 때문에, 워크(200)의 주변부에서 고리-형상 또는 환상 영역 S2의 두께는 도 11에 나타낸 바와 같이 레이저 센서(6-2)에 의해 측정된다.

따라서, 본 실시예에서, 워크(200)의 스윙 또는 진동 운동의 길이 또는 거리를 길게 하고, 레이저 센서(6-2)의 위치를 워크(200)의 중심점(P)에 가깝게 함으로써, 워크(200)의 전체 표면 위의 워크(200)의 각 부분의 두께를 측정할 수 있다.

더욱이, 워크(200)의 하부 표면의 균일도는 레이저 센서(6-1)의 측정값으로부터 레이저 센서(6-1)의 측정값을 감산하여 측정할 수 있음과 동시에, 처리 조건을 나타내는 연마의 거칠음 또는 불규칙한 상태 역시 알 수 있다.

즉, 밸런스 또는 감산된 값이 양의 값일 때, 워크(200)의 하부 표면은 볼록한 한편, 음의 값일 때, 워크(200)의 하부 표면은 오목하다.

본 실시예의 CMP 장치에 따라, 상기한 바로부터 알 수 있듯이, 레이저 센서(6-1, 6-2)의 작동 타이밍은 고려할 필요가 없으므로, 단순하고 용이한 측정 조절을 통해 고도의 정확도로 워크(200)의 편평성 및 균일성을 측정할 수 있다.

또한, 스페이스 D는 작은 홀이 아니고, 고리-형상 또는 환상 스페이스이기 때문에, 스페이스 D에 수거된 연마액이 레이저 센서(6-1, 6-2)의 측정을 방해할지도 모를 상황을 피할 수 있다.

상기한 바 이외의 제3 실시예의 구성 및 작동은 상기 제1 및 제2 실시예와 마찬가지이므로, 그에 대한 설명은 생략한다.

실시예 4

본 발명의 제4 실시예는 상기 제3 실시예에 따른 CMP 장치를 이용함으로써 실제로 수행되는 워크 측정 방법에 관한 것이다.

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 워크 측정 방법을 나타내는 평면도이다. 본 실시예에서, 워크(200)는 도 12에서 화살표 B에 의해 나타낸 바와 같이 정반(1)의 반경 방향에 대해 수직인 방향으로, 즉, 환상 스페이스(D)의 접선 방향으로 진동한다.

특히, 워크(200)는 이 워크(200)의 중심점 P가 레이저 센서(6-1)의 바로 위를 통과하도록 진동하고, 짧은 점선으로 나타낸 바와 같이 도 12의 최상위 부분에 있는 워크(200)의 주변부의 하단부는 레이저 센서(6-1)의 바로 위에 위치하고, 교대의 긴 점선과 2개의 짧은 점선으로 나타낸 바와 같이 도 12의 최하위 부분에 있는 워크(200)의 주변부의 상단부는 레이저 센서(6-1)의 바로 위에 위치한다.

이러한 배치에 따라, 레이저 센서(6-1)는 중심점 P로부터 그의 주변부 엣지에 이르기까지 워크(200)의 두께를 측정함으로써, 워크(200)의 전체 하부 표면은 워크(200)가 그의 축 상으로 회전하면서 화살표 B의 방향으로 진동할 때 1개의 레이저 센서(6-1) 만을 사용함으로써 측정된다.

제4 실시예의 구조 및 작동은 상기 제1 내지 제3 실시예와 마찬가지이므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 본 발명은 상기 실시예들로만 제한되지 않고, 첨부된 특허 청구의 범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 정신 및 범위에 속하는 다양한 변화 또는 변형이 이루어질 수 있음에 주의해야 한다.

상기 실시예들에서, CMP 장치는 일관되게 기재하였지만, 본 발명은 다른 장치들에도 적용될 수 있다.

예를 들면, 스윙 또는 진동하는 헤드 형태의 압력 부재에 의해 하부 정반에 거슬러 워크를 돌출시키면서 이를 회전시킴으로써 워크의 표면을 편평화 또는 평탄화시킬 수 있는 일방 래핑(lapping) 장치에 있어서, 하부 정반을 복수개의 정반 부재로 분할함으로써 상기 실시예들중의 하나에 따른 CMP 장치와 실질적으로 동일한 결과를 얻을 수 있다.

또한, 헤드 형태의 압력 부재 및 그에 접착된 연마 패드를 갖는 하부 정반에 의해 정밀 연마를 수행할 수 있는 일방 연마 장치에 있어서, 하부 정반 및 연마 패드를 복수개의 조각으로 분할함으로써 실질적으로 동일한 결과를 얻을 수 있다.

더욱이, 상기 실시예들에 있어서, 내부 정반 부재, 중간 정반 부재 및 외부 정반 부재의 폭은 서로 실질적으로 동일하게 설정되지만, 이들 부재의 폭은 중간 정반 부재의 폭이 도 17에 나타낸 범위 M과 실질적으로 동일하거나 또는 그보다 작은 한은 서로 상이해질 것이 분명하다.

상기 제2 실시예에서, 연질 연마 패드(11a', 13a')는 SUBA-IV 패드를 포함하고, 경질 연마 패드(12a')는 IC-1000 우레탄 패드를 포함하지만, 본 발명은 이들 패드를 사용하는 것으로만 제한되지 않고, 임의의 다른 적절한 패드가 대신 사용될 수 있다.

특히, 연질 연마 패드(11a', 13a')는 워크(200)의 뒤틀림 등에 따르도록 변형될 수 있는 임의의 적절한 연질 물질로 형성될 수 있다. 또한, 경질 연마 패드(12a')는 워크(200)의 표면을 편평화 또는 평탄화시킬 수 있는 임의의 적절한 경질 물질로 형성될 수 있다.

더욱이, 내부 정반 부재, 중간 정반 부재 및 외부 정반 부재 각각의 회전 방향 및 회전 속도는 요구되는 작동 또는 작업의 내용에 따라 임의로 측정될 수 있으며, 따라서, 이들은 상기 실시예에 기재된 것으로 제한되지 않는다.

예를 들면, 내부 정반 부재, 중간 정반 부재 및 외부 정반 부재 각각의 단위 시간당 회전수는 워크와 중간 정반 부재 간의 상대 속도, 워크와 내부 정반 부재 간의 상대 속도, 및 워크와 외부 정반 부재 간의 상대 속도가 서로 동일해지는 방식으로 설정될 수 있다.

이러한 설정에 따라, 내부 정반 부재, 중간 정반 부재 및 외부 정반 부재에 의한 워크의 연마 또는 평탄화 속도 또는 비율은 동일해질 수 있다.

또한, 상기 실시예들에서, 정반을 3조각 또는 4조각으로 분할함으로써 실시예로 기재하였지만, 분할 수는 임의적이다.

상세히 상기한 바와 같이, 하기 장점이 본 발명에 따라 얻어질 수 있다.

정반은 내부 정반 부재, 중간 정반 부재 및 외부 정반 부재로 분할됨으로써, 정반이 편재된 마모에 적용될 때, 작동 또는 처리는 심하게 마모된 중간 정반 부재 만을 교환함으로써 거의 즉시 계속되거나 또는 재개될 수 있다. 따라서, 장치의 휴지 시간은 단축될 수 있고, 작동율은 상당한 정도로 개선된다.

더욱이, 전체 정반이 교환될 때조차, 비교적 경량의 분할된 정반 부재 각각은 개별적으로 또는 서로 독립적으로 교환될 수 있으므로, 정반에 대한 교환 작업은 신속하고 용이하게 이루어질 수 있다.

각각의 정반 부재에 의해 워크의 처리 또는 평탄화 속도 또는 비율을 서로 동일하게 함으로써, 워크의 균일한 처리 또는 평탄화가 단시간에 신뢰할 정도로 수행될 수 있다.

내부 정반 부재 및 외부 정반 부재는 워크에 대해 실질적으로 정지하므로, 내부 정반 부재 및 외부 정반 부재의 마모는 실질적으로 일어나지 않는다. 결과적으로, 정반의 사용 시간을 연장시킬 수 있다.

더욱이, 중간 정반 부재와 워크 간의 넓은 접촉 영역이 보장되고, 따라서 처리 또는 평탄화 비율의 추가의 개선이 달성될 수 있다.

연마 패드는 중간 정반 부재, 내부 정반 부재 및 외부 정반 부재 상에 제공되기 때문에, 본 발명의 장치는 CMP 장치 등의 여러 종류의 장치로서 사용될 수 있다. 이들 장치에서, 역시 작동율 및 처리율 또는 평탄화율을 개선시키고, 정반의 수명을 연장시키고, 전체 크기를 축소시킬 수 있다.

연질 연마 패드 및 경질 연마 패드를 포함하는 단일층 연마 패드를 사용함으로써, 워크의 평탄화 및 균일성 모두가 달성될 수 있고, 따라서 부품 비용을 감소시킬 수 있다.

워크의 처리 또는 평탄화 상태는 정반의 회전에 의한 영향 없이 매번 측정될 수 있으므로, 공지된 레이저 센서(300)의 경우와 같이 레이저 빔의 조사 및 홀(120)의 회전 타이밍을 고려할 필요가 없다. 결과적으로 측정의 조절이 단순화될 수 있고, 워크의 고도로 정밀한 측정이 이루어질 수 있다.

일 실시예에서, 워크의 거의 전체 표면의 처리 또는 평탄화 상태는 제1 및 제2 센서에 의해 측정될 수 있으므로, 측정의 정확도를 더 개선시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 워크의 거의 전체 표면의 처리 또는 평탄화 상태는 단일 센서를 사용함으로써 측정될 수 있으므로, 측정 장비의 비용을 삭감할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 워크 처리 장치는 처리율 및(또는) 작동율을 감소시키지 않고 워크를 처리하거나 또는 평탄화시킬 수 있고, 이 장치는 크기가 축소될 수 있고, 워크의 평탄화 상태를 고도의 정확도로 측정한다. 또한, 정반은 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13) 등의 3개의 부재로 분할되므로, 내부 정반 부재(11), 중간 정반 부재(12) 및 외부 정반 부재(13)가 마모되어 새로운 것들로 대체되는 경우에, 이들 상호 분할된 정반 부재들은 어려움 없이 분리될 수 있고, 새로운 것들로 개별적으로 교환될 수 있다. 본 발명은 연질 연마 패드 및 경질 연마 패드를 포함하는 단일층 연마 패드를 사용함으로써, 워크의 평탄화 및 균일성 모두가 달성될 수 있고, 따라서 부품 비용을 감소시킬 수 있다.

Claims

회전 가능한 정반과;

상기 정반쪽으로 워크를 밀면서 상기 정반의 반경 방향으로 워크를 진동시키기 위해 채용된 압력 부재를 포함하고,

상기 정반은 모두 서로에 대해 동심원 관계로 서로 독립적으로 회전 가능하게 배치된 내부 정반 부재, 중간 정반 부재 및 외부 정반 부재로 분할되고, 상기 중간 정반 부재는 내부 정반 부재와 외부 정반 부재 사이에 배치되는 표면 평탄화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 중간 정반 부재와 상기 내부 및 외부 정반 부재 각각의 단위 시간당 회전수는 상기 워크와 적어도 하나의 중간 정반 부재 간의 상대 속도, 상기 워크와 상기 내부 정반 부재 간의 상대 속도, 및 상기 워크와 상기 외부 정반 부재 간의 상대 속도가 모두 서로 동일해지는 방식으로 설정되는 표면 평탄화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 내부 및 외부 정반 부재들이 상기 워크와 동일한 회전 방향 및 동일한 속도로 회전되도록 제조되는 표면 평탄화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 내부 및 외부 정반 부재들 및 상기 중간 정반 부재의 폭이 서로에 대해 실질적으로 동일한 표면 평탄화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 내부 및 외부 정반 부재들 및 상기 중간 정반 부재 각각의 표면 상에 패드가 제공되는 표면 평탄화 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 중간 정반 부재의 상기 패드가 경질 물질로 형성되고, 상기 내부 및 외부 정반 부재들의 상기 패드가 연질 물질로 형성되는 표면 평탄화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 중간 정반 부재가 서로 동심원 관계로 배치된 복수개의 분할된 정반 섹션들을 포함하는 표면 평탄화 장치.
제 7 항에 있어서, 경질 물질로 형성되고, 각각 상기 분할된 정반 섹션들 각각의 표면에 고정된 복수개의 패드를 부가로 포함하는 표면 평탄화 장치.
회전 가능한 정반 및 상기 정반쪽으로 워크를 밀면서 워크를 진동시키는 압력 부재를 포함하고, 상기 정반은 서로에 대해 동심원 상으로 서로 독립적으로 회전 가능하게 배치된 복수개의 분할된 정반 부재를 포함하는 표면 평탄화 장치에 적용되도록 채용되고,

워크가 분할된 정반 부재들에 대하여 접촉하지 않는 관계로 통과되는 위치에 상기 분할된 정반 부재들 간의 스페이스에 측정 수단을 배치하는 단계 및;

상기 측정 수단을 사용함으로써 상기 스페이스를 통해 통과하는 상기 워크의 평탄화 상태를 측정하는 단계를 포함하는 워크 측정 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 워크를 회전시키면서 상기 정반의 반경 방향으로 상기 워크를 진동시키는 단계와;

상기 워크의 중심부가 통과하는 제 1 위치에 제 1 센서를 배치시키는 단계와;

상기 제 1 센서에 의해 상기 워크의 중심부 근처의 평탄화 상태를 측정하는 단계와;

상기 워크의 주변부가 통과하는 제 2 위치에 상기 스페이스 내의 제 2 센서를 배치하는 단계 및;

상기 제 2 센서에 의해 상기 워크의 주변부 근처의 평탄화 상태를 측정하는 단계를 부가로 포함하는 표면 평탄화 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 워크를 회전시키면서 상기 정반의 반경 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 상기 워크를 진동시키는 단계와;

상기 워크의 중심부가 통과하는 위치에 상기 스페이스 내의 단일 센서를 배치하는 단계 및;

상기 단일 센서에 의해 상기 워크의 중심부로부터 주변부에 이르는 범위에 걸쳐 상기 워크의 평탄화 상태를 측정하는 단계를 부가로 포함하는 표면 평탄화 장치.