KR20060128809A - 드레서 및 드레싱 장치 - Google Patents

드레서 및 드레싱 장치 Download PDF

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KR20060128809A
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dressing
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dress
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다쯔노리 고바야시
히로시 다나까
나오끼 리끼따
요시따다 아따까
이사오 오와다
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미츠비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 피연마재를 연마하는 연마 패드의 드레싱에 이용되는 드레서이고, 드레서 본체와, 상기 드레서 본체와는 별개로 하여 설치되는 드레스 작용부와, 상기 드레스 작용부를 상기 드레서 본체에 착탈을 가능하게 하여 유지하는 유지 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
연마 패드, 드레싱, 드레서, 돌출량 조절 수단

Description

드레서 및 드레싱 장치{Dresser and Dressing Device}
도1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 드레서의 하면을 도시하는 평면도.
도2는 도1의 A-A 화살표 단면도.
도3의 (a)는 제1 실시예에 관한 드레서에 이용되는 드레스 작용부의 다른 예를 도시하는 측단면도.
도3의 (b)는 제1 실시예에 관한 드레서에 이용되는 드레스 작용부의 다른 예를 도시하는 선단면도.
도4의 (a)는 제1 실시예에 관한 드레서에 이용되는 드레스 작용부의 다른 예를 도시하는 측단면도.
도4의 (b)는 제1 실시예에 관한 드레서에 이용되는 드레스 작용부의 다른 예를 도시하는 측단면도.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 관한 드레서의 다른 구성을 도시하는 측단면도.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 관한 드레서의 형상을 도시하는 저면도.
도7의 (a)는 제2 실시예에 관한 드레서의 형상을 도시하는 측단면도.
도7의 (b)는 제2 실시예에 관한 드레서의 형상의 다른 예를 도시하는 측단면도.
도8은 본 발명의 제3 실시예에 관한 드레서의 형상을 도시하는 저면도.
도9는 본 발명의 제4 실시예에 관한 드레서를 모식적으로 도시한 도면으로서, 드레서 본체의 주요부 확대 측면도.
도10은 본 발명의 제4 실시예에 관한 드레서를 모식적으로 도시한 도면으로서, 드레서 본체의 저면도.
도11은, 본 발명의 제4 실시예에 관한 드레서를 모식적으로 도시한 도면으로서, 드레서 본체의 측단면도.
도12는 도9 내지 도11에 도시한 드레서에 이용되는 커터의 확대 측면도.
도13은 도9 내지 도11에 도시한 드레서에 이용되는 커터의 확대 저면도.
도14는 도9 내지 도13에 도시한 드레서 본체와 연마 패드가 접착된 플래튼과의 드레싱시에 대한 위치 관계를 도시하는 평면도.
도15는 제4 실시예에 관한 드레서에 이용되는 커터의 다른 예를 도시하는 확대 측단면도.
도16은 본 발명의 제5 실시예에 관한 드레서의 구성 및 구조를 도시하는 측단면도.
도17은 종래의 연마 장치 및 드레싱 장치의 개략구성을 도시하는 주요부 확대 사시도.
도18의 (a)는 종래의 드레서의 형상을 도시하는 측단면도.
도18의 (b)는 도18의 (a)의 일부 확대측 단면도.
도19는 종래의 드레서의 하면을 도시하는 평면도.
도20은 종래의 드레서의 형상을 도시하는 주요부 확대측 단면도.
도21은 종래의 드레서의 구성 및 구조를 도시하는 측단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 연마 장치
3 : 플라텐
4 : 연마 패드
5 : 웨이퍼 연마용 헤드
6 : 웨이퍼
11, 12 : 드레서
14 : 경질 막
15 : 드레스 작용면
23 : 드레스 작용부
28 : 클램프 나사
31 : 위치 조정용 구멍
본 발명은 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 피연마재의 연마에 이용되는 연마 패드의 표면의 드레싱에 이용되는 드레서 및 드레싱 장치에 관한 것이다.
본 발명은 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제1999-229495호, 제1999-271176 호, 제2000-131784 호 및 제2000-131785호)에 기초하는 것으로, 상기 일본 출원의 기재 내용은 참고로 본원에 인용한다.
정밀한 연마 정밀도가 요구되는 피연마재, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 표면의 연마에는, 평탄화의 정도가 높은 화학적 기계적 연마법(CMP법)이 이용된다.
CMP법은 SiO2를 이용한 알칼리성 슬러리나 CeO2를 이용한 중성 슬러리, 또는A1203를 이용한 산성 슬러리, 지립제 등을 이용한 슬러리 등을 이용하여 화학적·기계적으로 웨이퍼 표면을 연마하여 평탄화하는 방법이다.
그리고, CMP법을 이용하여 웨이퍼의 표면을 연마하는 장치로서는, 예를 들면 다음과 같은 연마 장치가 알려져 있다.
이 연마 장치(1)는 도17의 주요부 확대 사시도에 개략적으로 도시한 바와 같이 중심축(2)에 부착된 원판형의 플래튼(3) 상에 예를 들면 경질 우레탄으로 이루어지는 연마 패드(4)가 설치되고, 이 연마 패드(4)에 대향하여 그리고 연마 패드(4)에 대하여 플래튼(3)의 중심축(2)으로부터 편심된 위치에, 웨이퍼(6)를 유지하는 웨이퍼 연마용 헤드(5)를 자전 가능하게 하여 배치한 것이다.
연마 장치(1)는 웨이퍼 연마용 헤드(5)에 의해서 웨이퍼(6)를 연마 패드(4)의 표면에 접촉시킨 상태로 유지하고, 또한 웨이퍼(6)와 연마 패드(4) 사이에 상기 슬러리(S)를 개재시킨 상태로 연마 패드(4)와 웨이퍼(6)를 상대적으로 이동시킴으로써 웨이퍼(6)의 한면을 연마하는 것이다.
여기서, 연마 패드(4)상에는 슬러리(S)를 유지하는 미세 구멍이나 홈 등이 다수 설치되어 있고, 이들에 의해서 연마 패드(4)의 표면에 유지된 슬러리(S)에서 웨이퍼(6)의 연마가 행해진다.
그런데, 웨이퍼(6)의 연마를 반복함으로써 연마 패드(4)의 표면의 평탄도가 저하하거나, 눈메꿈, 눈찌그러짐 등의 현상이 생기기 때문에, 웨이퍼(6)의 연마 정밀도와 연마 효율이 저하한다고 하는 문제가 생긴다.
그 때문에, 종래부터 CMP 장치에는 도17에 도시한 바와 같이 드레싱 장치(7)가 설치되고, 연마 패드(4)의 표면을 드레싱하도록 되어 있다.
이 드레싱 장치는 플래튼(3)의 외부에 설치된 회전축(8)에 아암(9)을 거쳐서 드레서(11)가 설치되고, 회전축(8)에 의해서 아암(9)을 회전시킴으로써 회전하는 연마 패드(4)상에 있어서 드레서(11)를 왕복 요동시켜 연마 패드(4)의 표면을 조금 깎고, 연마 패드(4)의 표면의 평탄도 등을 회복 또는 유지하고, 또한 눈메꿈, 찌그러짐 등을 해소하도록 되어 있다. 드레서(11)는 연마 패드(4)의 표면에 접촉한 상태로 연마 패드(4)와의 마찰력을 받아 회전하든지 또는 도시하지 않는 구동장치에 의해 구동되어 회전함으로써, 연마 패드(4)의 표면을 약간씩 깎도록 되어 있다.
종래의 드레서(11)는, 예를 들면 도18의 (a)의 측단면도 및 도19의 평면도에 도시한 바와 같이, 중심부가 개구된 대략 원반 형상을 이루고, 그 일단면의 외주부에 돌출부(11b)가 형성되는 드레서 본체(11a)를 가지고 있고, 도18의 (b)의 일부 확대측 단면도에 도시한 바와 같이, 돌출부(11b)에 다이아몬드, cBN 등의 지립(11c)(초지립)을 전착하여 다이아몬드전착부(11d)를 형성하고, 연마 패드(4)를 조금씩 깎는 드레스 작용부로 한 것이 이용되고 있다(이러한 드레서를 전착 지석이 라 한다). 여기서, 도19는 이 드레서(11)의 하면을 도시하는 평면도이다. 이들의 드레서를 이용한 드레싱 장치로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제1997-168961호 공보에 기재된 것이 제안되고 있다.
여기서, 드레서(11)에 있어서는, 드레스 중에 다이아몬드 입자 등의 지립(11c)이 탈락하는 것이 있었다. 이 경우, 연마 패드(4)의 속에 탈락한 지립(11c)이 매립된 상태로, 웨이퍼(6)의 연마가 행하여지면, 웨이퍼(6)의 표면에 스크래치 손상이 발생한다는 문제점이 생기는 것으로 되어 있었다.
그래서, 이러한 문제점을 해소하기 위해서, 도20에 도시한 일본 특허 공개 제1998-217103호 공보에 기재된 것도 제안되고 있다. 도20에 도시한 드레서(12)는, 드레스 작용부로서, 금속기체(12a)의 표면에 기계적 가공에 의해 다수의 피라미드형의 돌기부(13)를 형성하고, 금속 기체(12a)의 돌기부(13)가 형성된 표면(13a)을 경질막(14)으로 코팅한 구성으로 되어 있다. 그리고, 이 돌기부(13)를 연마 크로스(연마 패드)에 접촉시켜 드레싱을 행하는 구성으로 되어 있다. 이 드레서(12)를 이용한 드레싱 장치에 있어서는, 다이아몬드 입자 등의 지립이 탈락할 걱정이 없고, 따라서, 피연마재의 표면에 손상이 발생할 염려가 적다.
그러나, 이러한 구성으로 된 드레서(11, 12)에 있어서는, 드레싱을 거듭해 가는 동안에, 드레스 작용부가 마모하는 등으로 절단성능이 저하하지만, 이러한 경우에는 드레서마다 교환할 필요가 있고, 비용이 들었다.
또한, 드레서(11)는, 도19에 도시한 바와 같이, 드레서 본체(11a)의 외주부 하면에 링형으로 돌출되는 드레스 작용부의 전체면에서, 연마 패드(4)의 드레싱을 행하고 있었다.
그러나, 이 경우에는, 드레스 작용부에 한결같이 힘이 작용하기 때문에, 불규칙한 진동이 발생하기 쉽다. 또, 일단 불규칙한 진동이 생기면 그 진동에 공진하는 등으로 드레서(11)의 진동이 계속 또는 지속하기 때문에, 연마 패드(4)의 표면을 균일하게 드레싱할 수 없는 경우가 있었다.
또한, 드레서(12)를 이용하여 드레싱을 행할 때는, 연마 패드(4)가 미량이면서 절삭 칩이 발생하지만, 상술된 바와 같이, 돌기부(13)를 다수 형성한 구성에 있어서는, 이들, 돌기부(13) 사이에 절삭 칩이 메워져 드레싱 성능이 저하한다고 하는 문제점이 있다.
또한, 경시 변화에 의해, 경질막(14)이 어느 정도 마모했는가를 판정하는 것이 곤란하고, 사용 기준이 애매해지고, 안정된 드레싱 성능을 항상 확보하는 것이 곤란하다고 하는 문제점이 있다.
여기서, 드레서(11)의 드레스 작용부의 구성을 도21의 측단면도(개략도)에 도시한다. 드레서(11)는 아암(9)에 대하여 부착축(10)을 거쳐서 부착되는 것으로서, 부착축(10)에 부착되는 드레서 본체(11a)상에, 지립(11c)을 포함하는 다이아몬드 전착부(11d)(지립층)가 형성되어 있고, 이것에 의해서 드레스 작용면(15)이 구성되어 있다. 이 다이아몬드 전착부(11d)는, 드레서 본체(11a)상에 설치되는 기초면에 전기 도금 등을 실시하고, 이것에 의해서 기초면상에 다이아몬드나 cBN 등의 지립(11c)을, Ni 등의 금속 도금층(16)으로 분산 고정함으로써 구성된다.
드레서(11)에서는 드레스 작용부인 다이아몬드 전착부(11d)(지립층)의 하면 에 의해서 드레스 작용면(15)이 구성되어 있다. 여기서, 도21에 있어서 다이아몬드 전착부(11d)의 두께 및 지립(11c)의 크기는 드레스 작용면(15)의 형상을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 실제보다도 크게 묘사되어 있다.
이 드레서(11)에 의해서 연마 패드(4)를 드레싱할 때에, 드레서(11)가 연마 패드(4)에 치우쳐버리면, 드레서(11)의 드레스 작용면(15)과 연마 패드(4)와의 접촉 면적이 작아지기 때문에, 연마 패드(4)는 일단은 드레스되지만, 치우치지 않는 경우에 비해 드레스 효율이 낮고, 연마 패드(4)의 드레싱에 요하는 시간이 길게 된다. 연마 패드(4)의 드레싱은 웨이퍼(6)를 일회 연마할 때 마다 행하고 있고, 시간은 2분 30초에서 3분에 한번 정도의 빈도로 행하고 있기 때문에, 연마 패드(4)의 드레싱에 요하는 시간이 길게 되면, 웨이퍼(6)의 연마의 작업 효율을 저하시켜 버린다.
또한, 이와 같이 연마 패드(4)의 드레스 조건이 불안정하면, 연마 패드(4)의 표면 상태에 변동이 생기고, 또한 연마 패드(4)에 의한 웨이퍼(6)의 연마 조건에도 변동이 생겨버리고, CMP 장치의 가동율이나 웨이퍼(6)의 평탄도를 확보하는 것이 곤란해진다.
이러한 이유로부터, 드레서(11)는 연마 패드(4)의 드레스 상태를 안정시키기 위해서, 드레스 작용면(15)을 평탄하게 하고, 또한 드레스 작용면(15)이 드레서(11)의 회전축선과 직교하도록 조정하고 있다.
이 조정은, 지립을 결합재로 굳히는 것으로 소정의 형상으로 형성되는 드레서에 있어서는, 드레싱 장치(7)의 부착축으로 부착한 상태로 드레스 작용면을 깎아 정형함으로써 행할 수 있지만(이 처리를 튜닝이라 한다), 전착 지석은 그 성질상 튜닝을 행할 수 없다.
그 때문에, 드레서(11)로서 전착 지석을 이용하는 경우에는, 지립층이 형성되는 드레서 본체(11a)의 형상 정밀도를 높게 하고, 드레서 본체(11a)의 부착축으로의 부착 정밀도를 향상시킬 필요가 있었다.
그러나, 전착 지석은 그 제작시에 드레서 본체(11a)에 변형이 생겨 드레스 작용면(15)의 평탄성이 악화되어 버리는 적이 있다. 드레서(11)의 평탄성은 그 드레스 작용면(15)에 직접 다이얼 게이지를 대는 것으로 측정하는 것이지만, 전착 지석의 경우, 드레스 작용면(15)의 눈이 #100 정도로 거칠기 때문에, 측정 오차가 크고, 그 평탄성을 정확히 측정하는 것은 곤란했다.
또한, 드레서(11)를 부착축에 부착할 때에, 작업자에 의한 부착 오차나, 드레서(11)와 부착축 사이에 먼지가 끼어드는 등 드레서(11)의 드레스 작용면(15)이 회전 축선에 대하여 경사지게 되는 일이 있다. 이 경사를 검지하는 방법으로서는, 역시 드레스 작용면(15)에 직접 다이얼 게이지를 대어, 드레스 작용면(15)의 진동을 측정하여 측정한다는, 측정 오차가 큰 방법 밖에 없고, 드레서(11)의 부착축으로의 부착 정밀도를 일정 수준 내로 확보하는 것은 곤란했다.
그리고, 연마 패드(4)가 유연성을 가지고 있기 때문에, 연마 패드(4)의 표면의 드레스 상태를 보더라도, 금속 등의 강성을 가지는 소재를 연마할 때와는 달리, 드레서(11)의 연마 패드(4)에의 치우침을 아는 것은 곤란했다.
이와 같이, 드레서(11)에 의한 연마 패드(4)의 드레스 조건을 안정시키는 것 은 곤란하다고 하는 것이 현상이다.
본 발명의 목적은, 경제적으로 사용할 수 있는 드레서 및 이것을 이용한 드레싱 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 드레서에 있어서는, 피연마재를 연마하는 연마 패드의 드레싱에 이용되는 드레서로서, 드레서 본체와, 상기 드레서 본체와는 별개로 하여 설치되는 드레스 작용부와, 상기 드레스 작용부를 상기 드레서 본체에 착탈을 가능하게 하여 유지하는 유지 수단을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 드레서에 따르면, 드레스 작용부가 착탈가능하게 되어 있고, 드레스 작용부가 마모하는 등으로 드레싱 능력이 저하한 경우에는, 드레스 작용부를 신품과 교환하여 드레싱 능력을 회복시킬 수 있다. 이와 같이, 드레스 작용부만을 교환함으로써 드레싱 능력을 회복시킬 수 있고, 드레서에 관한 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 진동이 생기기 어렵고, 또한 진동이 생기더라도 단시간에 진동을 억제할 수 있는 드레서 및 이것을 이용한 드레싱 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 드레서에 있어서는, 피연마재를 연마하는 연마 패드의 드레싱에 이용되는 드레서로서, 상기 연마 패드를 드레싱하는 드레스 작용부가, 드레서 본체의 둘레 방향에 부등 간격을 두고 복수 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 드레서에 따르면, 드레스 작용부가 드레서 본체의 둘레 방향에 부등 간격을 두고 설치되어 있고, 드레서의 진동의 원인이 되는 힘이 주기적이 아니라 부정기적으로 가해지게 되기 때문에, 드레서의 공진이 억제된다.
이로써 드레서의 진동이 생기기 어렵고, 또한 진동이 생겼다고 해도 단시간에서 진동을 억제할 수 있다.
여기서, 각 드레스 작용부 사이의 간격은, 임의의 방법에 의해서 결정할 수 있고, 예를 들면 난수를 이용하여 결정하더라도 좋다.
또한, 각 드레스 작용부를 등간격으로 배치한 경우의 위치를 기준 위치로 하고, 각 드레스 작용부의 위치를, 각각 기준 위치로부터 둘레 방향으로 엇갈리는 것으로 이들 드레스 작용부 사이의 간격을 부등 간격으로 해도 좋다. 이 경우, 각 드레스 작용부의 기준 위치로부터의 어긋나는 크기는, 난수를 이용하여 결정하거나, 또는 예를 들면 각 기준 위치중의 임의의 위치를 시점으로 하고, 드레서 본체의 축심으로 보아, 이 시점과 각 기준 위치와의 이루는 각도를 θ로 하고, 각 기준 위치에 대한 각 드레스 작용부의 어긋남의 크기(x)를, x=sinθ(또는 x=cosθ)으로 하는 것으로 결정하더라도 좋다.
여기서, 각 드레스 작용부의 기준 위치로부터의 어긋남의 크기가 너무 크면, 어긋남이 큰 드레스 작용부에서는 다른 드레스 작용부에 비해 연마 패드를 드레싱하는 양이 커져 수명이 짧게 되고, 또한 어긋남의 크기가 너무 작으면, 공진을 억제하는 효과가 낮게 되기 때문에, 이 어긋남의 크기의 절대치는, 기준 위치 사이의 간격의 약 10 내지 30퍼센트 이내에 하는 것이 바람직하다.
또한, 드레서는, 연마 패드에 대하여 편심된 위치로 회전되어 있고, 그 둘레 방향의 반의 범위(드레서의 축심으로부터 보아 연마 패드의 내주측 또는 외주측에 위치하는 부분)에서는 다른 쪽 측에 비교하여 연마 패드에 대한 상대 속도가 낮고, 드레스 작용부에 가해지는 부하가 작다. 이 때문에, 연마 패드에 대한 상대 속도가 낮은 측으로 가해지는 힘은 드레서의 진동의 원인이 되기 어렵다고 생각된다. 즉, 드레스 작용부에서, 드레스 작용부는, 예를 들면 반주마다 동일한 배치 패턴으로 설치하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 목적은, 항상 양호한 드레싱 성능을 확보할 수 있고, 또, 경제적으로 사용할 수 있는 드레서를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 드레서는, 연마 패드에 의해 반도체 웨이퍼 등의 평탄면을 가지는 피연마재를 연마하기 위한 장치에 대하여 적용되고, 연마 패드면을 드레스하기 위한 드레서이고, 드레서 본체의 하면에 커터가 돌출 상태로 설치되게 되어, 상기 커터의 날끝을 상기 연마 패드면에 접촉시켜, 상기 연마 패드면과 평행 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 연마 패드면을 절삭하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 드레서에서는, 커터를 이용하여 연마 패드를 절삭함으로써, 종래와 다르고, 연마 패드의 칩이 지립자 사이에 가득차, 드레서의 드레스 성능이 저하하는 일이 없다. 이로써, 안정된 드레싱 성능을 얻을 수 있다. 또한, 커터의 회피면에서 마모량을 판정할 수 있기 때문에, 종래와 비교하여 사용기준이 명확하게 되고, 안정된 드레싱 성능을 항상 확보하는 것이 용이하여 진다. 또한, 커터를 이용했기 때문에, 종래와 다르고, 마모 후의 커터의 재이용이 가능하고, 비용면에 있어서도 우수하다.
또한, 본 발명의 목적은 연마 패드의 연마 조건을 안정시킬 수 있는 드레서를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 드레서에 있어서는, 드레서 본체의 표면에 지립을 포함하는 지립층이 설치되는 것으로 드레스 작용면이 형성되는 드레서에 있어서, 상기 드레서 본체가, 상기 지립층이 설치되는 기초면과, 상기 기초면보다도 상기 드레서 본체의 안쪽에 위치하여, 상기 기초면과 평행하게 형성되는 기준면을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 드레서에 있어서는, 드레서 본체의 기준면이 기초면과 평행 평면을 이루고 있기 때문에, 기준면의 평탄성을 측정함으로써, 지립층이 형성되는 기초면의 평탄성, 즉 드레스 작용면의 평탄성을 예측할 수 있고, 드레스 작용면의 평탄성이 좋은 드레서를 선별할 수 있다.
또한, 기준면이 기초면과 평행 평면을 이루고 있으므로, 드레서를 드레싱 장치에 부착했을 때에, 기준면을 기준으로서 드레서의 부착 상태를 확인할 수 있다.
이하, 본 발명의 드레서 및 이를 이용한 드레싱 장치를 도면을 이용하여 설명한다.
제1 실시예
도1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 드레서의 하면을 도시하는 평면도, 도2는 도1의 A-A 화살표 단면도이다.
본 발명의 드레싱 장치는, 예를 들면 도17에 도시한 드레싱 장치(7)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 드레서로서 드레서(11) 대신, 본 발명의 드레서(21)를 이용하는 것이다.
본 발명의 드레서(21)는, 대략 원반 형상을 이루는 드레서 본체(22)와, 드레서 본체(22)의 외주 하부에, 그 둘레 방향에 복수 배치된 드레스 작용부(23)를 가지고 있다. 드레스 작용부(23)는, 드레서 본체(22)와는 별개로 설치되는 것으로서, 후술하는 유지 수단에 의해서 드레서 본체(22)에 대하여 착탈을 가능하게 하여 유지되어 있다. 또, 도1에 도시한 드레스 작용부(23)의 수 및 배치는 일례이고, 드레스 작용부(23)는, 드레서 본체(22)의 둘레 방향에 등간격으로 배치해도 좋고, 또한 둘레 방향에 불규칙한 간격을 두어 배치하더라도 좋다. 또한, 드레스 작용부(23)는, 드레서 본체(22)의 직경 방향으로 복수단 설치할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 드레서 본체(22)는 일반적인 드레서와 같이 중심부가 개구된 대략 원반 형상으로 하고 있다.
도2에 도시한 바와 같이, 드레스 작용부(23)는 대략 핀 형상의 부재이다. 드레서 본체(22)에는, 하면(22a)에서 소정의 깊이로, 드레스 작용부(23)의 일부를 수용하는 수용 구멍(26)이 형성되어 있다. 또한, 드레서 본체(22)에는, 외주면(22b)에서 수용 구멍(26)의 중간 위치로 통하는 나사구멍(27)이 형성되어 있고, 나사 구멍(27)에는, 선단을 수용 구멍(26) 내에 진퇴 가능하게 하여 클램프 나 사(28)가 나사 결합되어 있는 클램프 나사(28)는, 선단으로 수용 구멍(26)내에 수용되는 드레스 작용부(23)의 측면을 가압하여 수용 구멍(26)의 내벽면에 가압하는 것으로 드레스 작용부(23)를 수용 구멍(26) 내에 고정하고, 또한 선단에 의한 드레스 작용부(23)의 가압을 해제함으로써 드레스 작용부(23)의 고정을 해제하는 것이다.
본 실시예에서는, 이들 수용 구멍(26), 나사구멍(27), 클램프 나사(28)에 의해서, 드레스 작용부(23)를 드레서 본체(22)에 착탈 가능하게 하여 유지하는 유지 수단을 구성하고 있다.
여기서, 본 실시예에서는, 수용 구멍(26)은, 드레서 본체(22)의 축선에 대략 평행하게 되고, 또한 그 저면은 드레서 본체(22)의 축선에 대략 직교하는 평면으로 되어 있다.
드레스 작용부(23)는, 도2에 도시한 바와 같이, 대략 핀 형상의 커터이고, 대략 원주 형상의 기초부(23a)와, 기초부(23a)의 선단에 형성되는 절단날 부분(23b)으로 구성되어 있다.
기초부(23a)는, 드레서 본체(22)의 수용 구멍(26)내에 수용됨과 동시에, 측면으로 클램프 나사(28)에 의한 가압을 받는 것이다. 또한, 기초부(23a)에는 그 기단측의 단부면으로부터 축선에 따라서 소정 깊이의 위치 조정용 나사 구멍(31)이 형성되어 있다.
위치 조정용 나사 구멍(31)에는 위치 조정용 나사(32)가 나사 결합되어 있고, 위치 조정용 나사(32)는 위치 조정용 나사구멍(31)에 대하여 단단히 조이는 길 이를 조절함으로써 기초부(23a)로부터의 돌출량을 조정가능하게 하고 있다.
위치 조정용 나사(32)는 드레스 작용부(23)가 수용 구멍(26) 내에 수용되었을 때에 머리 부분 상면이 수용 구멍(26)의 저면에 접촉될 수 있는 것으로, 기초부(23a)에서의 돌출량을 조정함으로써, 수용 구멍(26)으로부터의 드레스 작용부(23)의 돌출량, 즉 드레서 본체(22)로부터의 드레스 작용부(23)의 돌출량을 조정가능하게 하고 있다. 본 실시예에서는 위치 조정용 나사(32)의 머리 부분 상면은 그 축선에 대략 직교하는 평면이라고 되어 있다.
또한 위치 조정용 나사(32)에는 위치 조정용 나사구멍(31)의 사이에 위치하여 고정 너트(33)가 나사 결합되어 있다. 고정 너트(33)는, 기초부(23a)에 접촉시킨 상태로 위치 조정용 나사(32)의 선단으로 이동하는 방향에 체결함으로써 위치 조정 나사(32)를 기초부(23a)에서 임의의 길이로 돌출시킨 상태로 이들을 고정하는 것이다.
본 실시예에서는 이들 위치 조정용 나사구멍(31), 위치 조정용 나사(32), 고정 너트(33)에 의해, 드레스 작용부(23)의 드레서 본체(22)로부터의 돌출량을 조정하는 돌출량 조정 수단을 구성하고 있다.
드레스 작용부(23)의 절단날 부분(23b)은, 선단면이 기단측을 향해 움패인 회피면(36)으로 되고, 선단부 외주면이 절단면(37)으로 되어, 선단면과 선단부 외주위면의 교차 능선부가 절단날(38)로 되어 있다. 즉, 절단날 부분(23b)은 대략 공기 형상을 이루는 것이다.
여기서, 절단날(38)에는, 세라믹스, 다이아몬드, cBN 등을 이용할 수 있고, 또한 절단날 부분(23b)의 표면을 다이아몬드 등의 경질 재료로 이루어지는 경질막으로 덮어도 좋다.
본 발명의 드레싱 장치는, 도17에 도시한 드레싱 장치와 거의 마찬가지로 하여 연마 패드(4)의 표면에 드레서(21)를 접촉시킨 상태로 드레서(21)를 요동시키고, 드레서(21)는 연마 패드(4)의 표면에 접촉한 상태로, 연마 패드(4)와의 마찰력을 받아 회전하든지 또는 도시하지 않는 구동장치에 의해 구동되어 회전함으로써, 연마 패드(4)의 표면을 드레싱한다.
드레서(21)는, 드레스 작용부(23)의 절단날(38)을 연마 패드(4)의 표면에 접촉시켜, 연마 패드(4)와 평행방향으로 상대 이동시킴으로써, 연마 패드(4)의 표면을 약간씩 깎는 것이다.
여기서, 드레서(21)는 드레스 작용부(23)의 드레서 본체(22)로부터의 돌출량을 조정할 수 있기 때문에, 연마 패드(4)의 재질이나 경도 등에 따라서, 드레스 작용부(23)의 연마 패드(4)로의 홈 깊이를 조정하여 드레싱 능력을 조정할 수 있다.
여기서, 본 발명의 드레싱 장치는, 상기한 구성의 다른 것, 드레서(21)를 아암(9)에 대하여 구면 베어링을 거쳐서 접속한 구성으로서, 드레서(21)를 연마 패드(4)의 표면이 되어 자유롭게 경사시키는 것을 가능하게 하더라도 좋다. 이 경우, 드레싱 장치는, 드레서(21)를, 그 자신의 중량 또는 아암(9)에 의한 가압력 등에 따라서 연마 패드(4)에 압박하여, 이 가압력의 크기를 조정함으로써, 드레스 작용부(23)의 연마 패드(4)에의 홈 깊이를 조정한다.
드레스 작용부(23)의 돌출량의 조정은, 다음과 같이 하여 행해진다. 우선, 드레스 작용부(23)를 드레서 본체(22)로부터 제거한 상태로, 드레스 작용부(23)의 기부(23a)에 나사 결합된 위치 조정용 나사(32)를 어느 방향으로 돌려 기초부(23a)에서의 돌출량을 조정한 후에, 고정 너트(33)에 의해서 위치 조정용 나사(32)를 기부(23a)에 고정한다. 그리고, 이 상태로 드레스 작용부(23)를 드레서 본체(22)의 수용 구멍(26) 내에 삽입하여, 드레서 본체(22)의 나사구멍(27)에 나사 결합되는 클램프 나사(28)를 조임으로써 드레스 작용부(23)가 그 절단날(38)을 드레서 본체(22)의 하면(22a)에서 소정량 돌출시킨 상태로 고정된다.
또한, 드레스 작용부(23)가 전체 둘레에 절단날(38)을 가지고 있기 때문에, 연마 패드(4)에 대하여 어느 방향에서라도 절삭을 행할 수 있고, 드레싱 능력을 향상시킬 수 있다.
그리고, 드레스 작용부(23)가 커터이기 때문에, 드레싱 능력이 저하한 경우에는 절단날(38)을 재연마함으로써, 드레싱 능력을 회복시킬 수 있고, 드레서에 관한 비용을 저감할 수 있다.
또한, 드레싱시에 연마 패드(4)의 표면을 미량이지만 깎기 때문에 칩이 발생하지만, 드레스 작용부를 지립층이나 돌기부에 의해서 구성한 드레서와는 달리, 연마 패드(4)의 칩에 의한 메꿈을 일으키기 어렵고, 안정된 드레싱 성능을 얻을 수 있다.
또한, 드레싱 성능을 절단날(38)의 마모량으로부터 판정할 수 있고, 사용 기준이 명확하게 되기 때문에, 안정된 드레싱 성능을 항상 확보할 수 있다.
또, 드레스 작용부(23)에 지립을 사용하지 않기 때문에, 지립의 탈락에 의해 서 피연마재의 표면을 흠이 갈 수 있는 우려가 없다.
그리고, 드레스 작용부(23)가 마모하는 등으로 드레싱 능력이 저하하더라도, 드레스 작용부(23)만을 교환함으로써 드레싱 능력을 회복시킬 수 있고, 드레서에 관한 비용을 저감할 수 있다.
상기 실시예에서는, 절단날 부분(23b)이 공기 형상인 드레스 작용부(23)를 이용한 예를 도시했지만, 이에 한정되는 일 없이, 예를 들면 도3의 (a)의 측단면도 및 도3의 (b)의 선단면 도면에 도시한 바와 같이, 선단에 복수의 돌기가 형성된 형상을 이루는 드레스 작용부(39)를 이용하더라도 좋다. 드레스 작용부(39)에서는, 이들 돌기(40)가, 그 선단에서 기단 근방까지 걸어 단면 형상이 선단면(40a)에 거의 균등한 형상으로 되고, 선단면(40a)과 측면과의 교차 능선부가 절단날(40b)로 되어 있다. 여기서, 돌기(40)의 배치는 임의이고, 규칙적으로 배치하더라도, 또한 불규칙하게 배치하더라도 좋다. 또한, 돌기(40)의 선단면(40a)의 형상에 대해서는 임의이고, 예를 들면 선단면(40a)을 대략 원형으로 해도 좋고[돌기(40)는 대략 원주 형상으로 된다)], 선단면(40a)을 다각형으로 해도 좋다[돌기(40)는 다각형 단면을 가지는 각주 형상으로 된다)].
또, 절단날(40b)에는, 세라믹스, 다이아몬드, cBN 등을 이용할 수 있고, 또한 절단날(40b)의 표면을 다이아몬드 등의 경질 재료로 이루어지는 경질막으로 덮어도 좋다.
이와 같이 구성되는 드레스 작용부(39)로서는, 각 돌기(40)의 절단날(40b)에 의해서 연마 패드(4)의 표면이 드레스된다. 여기서, 각 돌기(40)에는 절단날(40b) 이 전체 둘레에 형성되어 있으므로, 어떤 방향이라도 연마 패드(4)의 드레스를 행할 수 있다. 여기서, 돌기(40)는 선단으로부터 기단 근방에 걸쳐서 단면 형상이 선단면(40a)과 거의 같은 형상으로 되어 있고, 돌기(40)가 마모하더라도 선단면(40a)의 형상 및 면적의 변화가 적기 때문에, 드레스 성능에 변동이 생기기 어렵고, 안정된 드레싱 성능을 얻을 수 있다.
또한, 예를 들면 도4의 (a)의 측단면도에 도시한 바와 같이, 드레스 작용부로서, 절단날 부분(41b)이, 드레스 작용부의 둘레 방향의 한쪽으로 향하는 절단날(42)을 가지는 드레스 작용부(41)를 이용하더라도 좋다. 여기서, 절단날(42)에는, 세라믹스, 다이아몬드, cBN 등을 이용할 수 있고, 또한 절단날 부분(41b)의 표면을 다이아몬드 등의 경질 재료로 이루어지는 경질막으로 덮어도 좋다.
또한, 이 경우에는, 드레스 작용부(41)를, 그 절단날(42)의 방향을 여러가지 방향으로 향해서 설치함으로써, 드레서 전체로서, 어떤 방향에서라도 연마 패드의 절삭을 행할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 드레스 작용부로서, 도4의 (b)에 도시한 바와 같이, 대략 원주 형상을 이루는 기초부(43a)의 선단부에, 지석부(44)를 설치한 구성의 드레스 작용부(43)를 이용하더라도 좋다. 이 경우, 지석부(44)는, 보통 연마 패드(4)의 드레싱에 이용되는 지석을 이용할 수 있고, 예를 들면 다이아몬드 등의 지립을 전착하는 등으로 형성한 지립층에 의해서 형성해도 좋고, 또한, 메탈 본드 지석으로 해도 좋다.
또한, 돌출량 조정 수단의 구성은, 상기 이외에도, 예를 들면 도5의 측단면도에 도시한 바와 같이, 드레서 본체(22)에 있어서, 수용 구멍(26)의 저면에, 드레 서 본체(22)의 상면까지 통하는 볼트 삽통 구멍(29)을 형성하여, 위치 조정용 나사(32)를, 드레서 본체(22)의 상면측에서 볼트 삽통 구멍(29)에 삽통하여 드레스 작용부(23)의 위치 조정용 나사구멍(31)에 나사 체결하는 구성으로서도 좋다[고정 너트(33)는 불필요해진다]. 여기서, 위치 조정용 나사(32)는, 드레서 본체(22)에 대하여, 그 머리 부분을 볼트 삽통 구멍(29) 내에 수용된 상태로, 축선 주위에 회전가능하게 하여 부착된다. 돌출량 조정 수단을 이와 같이 구성하면, 드레스 작용부(23)를 드레서 본체(22)에 부착한 상태 그대로, 위치 조정용 나사(32)를 조작함으로써, 드레스 작용부(23)를 위치 조정용 나사(32)에 따라서 이동시킬 수 있기 때문에, 드레스 작용부(23)를 드레서 본체(22)로부터 제거하는 일 없이, 드레스 작용부(23)의 돌출량의 조정을 할 수 있다.
제2 실시예
이하, 본 발명의 제2 실시예에 의한 드레서 및 이를 이용한 드레싱 장치를 도면을 이용하여 설명한다.
도6은 본 실시예의 드레서의 형상을 도시하는 저면도, 도7은 드레서의 측단면도이다.
본 발명의 드레싱 장치는, 예를 들면 도17에 도시한 드레싱 장치(7)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 드레서로서, 드레서(11)를 대신해서, 본 발명의 드레서(51)를 이용하는 것이다.
본 발명의 드레서(51)는, 대략 원반 형상을 이루는 드레서 본체(52)와, 드레서 본체(52)의 외주 하부에, 그 둘레 방향에 복수 배치된 드레스 작용부(B)를 가지 고 있다. 본 실시예에서는, 드레서 본체(52)는, 일반적인 드레서와 같이 중심부가 개구된 형상으로 되어 있다. 또한, 드레스 작용부(B)는, 드레서 본체(52)와는 별개로 하여 설치되는 것으로서, 예를 들면 납땜이나 클램프방식, 또는 블레이드방식 등의 방법을 이용하여 드레서 본체(52)에 고정되어 있다.
본 실시예에서는, 드레스 작용부(B)를 대략 핀 형상의 부재로 하고 있다.
드레스 작용부(B)는, 드레서 본체(52)의 둘레 방향에 부등 간격을 두고 설치되는 것이다. 각 드레스 작용부(B)사이의 간격은, 임의의 방법에 의해서 결정할 수 있다. 본 실시예에서는, 드레스 작용부(B)를 등간격으로 배치한 경우의 위치를 기준 위치(P)로 하고, 이 기준 위치(P) 중, 임의의 일점을 시점(P0)으로서, 드레서 본체(52)의 축심(0)으로부터 보아 각 기준 위치(P)와 시점(P0)이 이루는 각도를 θ로 하고, 각 기준 위치(P)에서의 각 드레스 작용부(B)의 어긋남의 크기(x)를, x=sinθ으로 하고 있다. 여기서, 도6에서는, 각 기준 위치(P)[및 그 기준 위치(P)에 대응하는 드레스 작용부(B), 각도(θ), 어긋남의 크기(x)]를, 시점(P0)으로부터 시계 반대 방향의 순서로 첨자를 붙여 도시하고 있다.
여기서, 기준 위치(P)에서의 드레스 작용부(B)의 어긋남의 크기(x)가 너무 크면, 이 드레스 작용부(B)와 인접하는 드레스 작용부(B)와의 거리가 커진다. 그러면, 다른 드레스 작용부(B)에 비해 항상 연마 패드(4)를 드레싱하는 양이 많아지기 때문에, 이 드레스 작용부(B)의 수명이 짧게 되어 버린다. 또한, 너무 기준 위치(P)에서의 어긋남의 크기가 적으면 공진을 억제하는 효과가 저하하므로, 각 드레스 작용부(B)의 기준 위치(P)에서의 어긋남의 크기의 절대치는 기준 위치(P) 사이 의 간격(H)의 약 10 내지 30퍼센트의 범위 내로 억제하는 것이 바람직하다.
드레스 작용부(B)는, 예를 들면 대략 핀 형상을 이루고, 드레서 본체(52)의 하면측을 향하는 선단에 다이아몬드 등의 지립을 전착하여 다이아몬드전착부를 형성한 것과, 또는 드레서 본체(52)의 하면측을 향하는 선단에 절단날을 형성한 커터등, 연마 패드(4)의 드레싱이 가능하면 어떠한 구성으로 해도 좋다.
본 실시예에서는, 도7의 (a)에 도시한 바와 같이, 드레서 본체(52)에는 하면(52a)에서 소정의 깊이로 형성되는 수용 구멍(56)과, 드레서 본체(52)의 외주면(52b)에서 수용 구멍(56)의 중간 위치로 통함과 동시에 클램프 나사(58)가 나사 결합되는 나사구멍(57)이 형성되어 있다. 드레스 작용부(B)는, 선단을 수용 구멍(56)으로부터 돌출시킨 상태로, 나사구멍(57)에 나사 결합되는 클램프 나사(58)에 의해서 측면을 압박하는 것으로 수용 구멍(56) 내에 고정되어 있다. 그리고, 드레스 작용부(B)는, 도7의 (a)에 도시한 바와 같이, 그 기단측의 단부면으로부터 축선에 따라서 소정 깊이의 위치 조정용 나사구멍(59)이 형성되어 있고, 위치 조정용 나사구멍(59)에는, 위치 조정용 나사(60)가 나사 결합되어 있다. 위치 조정용 나사(60)는, 위치 조정용 나사구멍(59)에 대하여 단단히 조이는 길이를 조절함으로써 드레스 작용부(B)의 기단에서의 돌출량을 조정가능하게 되는 것으로서, 드레스 작용부(B)가 수용 구멍(56) 내에 수용되었을 때에 머리 부분 상면이 수용 구멍(56)의 저면에 접촉될 수 있는 것이다. 그리고, 위치 조정용 나사(60)의, 드레스 작용부(B)의 기단에서의 돌출량을 조정함으로써, 수용 구멍(56)으로부터의 드레스 작용부(B)의 돌출량, 즉 드레서 본체(52)의 하면(52a)에서의 드레스 작용부(B)의 돌출 량을 조정가능하게 하고 있다.
또한, 본 실시예에서는, 드레스 작용부(B)는, 대략 핀 형상을 이루는 커터로 되고, 선단에 설치되는 절단날 부분(54)은, 선단면이 기단측을 향해 움푹 패여 회피면(54a)으로 되어, 선단부 외주면이 절단면(54b)으로 되어, 선단면과 선단부 외주면과의 교차 능선부가 절단날(54c)로 되어 있다. 즉, 절단날 부분(54)은 공기 형상을 이루고, 그 가장자리 전체 둘레에서 연마 패드(4)의 절삭을 가능하게 한 것이다.
여기서, 드레서(51)는, 상기 이외에도, 예를 들면 도7의 (b)의 측단면도에 도시한 바와 같이, 드레서 본체(52)에 있어서, 수용 구멍(56)의 저면에, 드레서 본체(52)의 상면까지 통하는 볼트 삽통 구멍(53)을 형성하고, 위치 조정용 나사(60)를, 드레서 본체(52)의 상면측에서 볼트 삽통 구멍(53)에 삽통하여 드레스 작용부(B)의 위치 조정용 나사구멍(59)에 나사식으로 조이는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 위치 조정용 나사(60)는, 드레서 본체(52)에 대하여, 그 머리 부분을 볼트 삽통 구멍(53) 내에 수용된 상태로, 축선 주위에 회전가능하게 부착된다. 드레서(51)를 이와 같이 구성하면, 드레스 작용부(B)를 드레서 본체(52)에 부착한 상태 그대로, 위치 조정용 나사(60)를 조작함으로써, 드레스 작용부(B)를 위치 조정용 나사(60)에 따라서 이동시킬 수 있기 때문에, 드레스 작용부(B)를 드레서 본체(52)로부터 제거하는 일 없이, 드레스 작용부(B)의 돌출량의 조정을 할 수 있다.
이와 같이 구성되는 드레서(51)를 이용한 드레싱 장치에 의한 연마 패드(4)의 드레싱은, 종래의 드레싱 장치에 의한 드레싱과 같이 하여 행해진다.
이 때, 드레스 작용부(B)가 드레서 본체(52)의 둘레 방향에 부등 간격을 두어 설치되어 있기 때문에, 드레서(51)의 진동의 요인이 되는 힘이 주기적이 아니라 부정기에 가해지는 것이 되고, 드레서(51)의 공진이 억제된다.
이와 같이, 본 발명의 드레서(51) 및 이것을 이용한 드레싱 장치에 따르면, 드레서(51)의 진동이 생기기 어렵게, 또한 진동이 생겼다고해도 단시간에서 진동을 억제할 수 있다.
또, 드레스 작용부(B)의 설치수 및 배치는 도6에 도시한 것에 한정되지 않고, 드레스 작용부(B)가 드레서 본체(52)의 둘레 방향에 부등 간격을 두고 배치되어 있으면 된다.
제3 실시예
이하로부터, 본 발명의 제3 실시예에 의한 드레서 및 이것을 이용한 드레싱 장치에 관해서 도8의 저면도를 이용하여 설명한다.
본 실시예에 의한 드레서(61)는, 대략 원반 형상을 이루는 드레서 본체(62)의 외주부 하면에, 둘레 방향에 따라서 지석부로 이루어지는 드레스 작용부(C)를 구성한 것이다.
드레스 작용부(C)에는, 드레서 본체(62)의 둘레 방향에, 부등 간격을 두고 복수의 절결이 설치됨으로써 새김눈(N)이 형성되어 있다.
이 새김눈(N)의 배치는, 제2 실시예에 도시한 드레스 작용부(B)의 배치와 같이 결정할 수 있다. 본 실시예에서는, 드레스 작용부(C)를 등간격으로 배치한 경우의 위치를 기준 위치(P)로 하고, 이 기준 위치(P)중, 임의의 한점을 시점(P0)으 로서, 드레서 본체(62)의 축심으로부터 보아 각 기준 위치(P)와 시점(P0)이 이루는 각도를 θ로 하고, 각 기준 위치(P)에서의 각 드레스 작용부(C)의 어긋남의 크기(x)를, x=sinθ으로 하고 있다. 여기서, 도8에서는, 각 기준 위치(P)[및 그 기준 위치(P)에 대응하는 드레스 작용부(C), 새김눈(N), 각도(θ), 어긋남의 크기(x)]를, 시점(P0)으로부터 시계 반대 방향의 순서로 첨자를 붙여 도시하고 있다.
이와 같이 구성되는 드레서(61) 및 드레싱 장치에 있어서도, 제2 실시예의 드레서(51) 및 드레싱 장치와 같이 하여 연마 패드(4)의 드레싱이 행해진다.
이 때, 새김눈(N)이 드레서 본체(62)의 둘레 방향에 부등 간격을 두고 설치되어 있기 때문에, 드레서(61)의 진동의 요인이 되는 힘이 주기적이 아니라 부정기적으로 가해지게 되고, 드레서(61)의 공진이 억제된다.
이와 같이, 본 발명의 드레서(61) 및 이를 이용한 드레싱 장치에 따르면, 드레서(61)의 진동이 생기기 어렵고, 또한 진동이 생겼다고 해도 단시간에서 진동을 억제할 수 있다.
또, 새김눈(N)의 설치수 및 배치는 도8에 도시한 것에 한하지 않고, 새김눈(N)이 드레서 본체(62)의 둘레 방향에 부등 간격을 두고 배치되어 있으면 좋다.
제4 실시예
이하, 본 발명의 제4 실시예를, 도면을 기초로 하여 설명한다.
도10 및 도11은, 본 실시예를 모식적으로 도시한 도면이며, 도면 중, 참조부호(71)는 드레서를 나타낸다.
도면 중에 도시한 바와 같이, 드레서(71)에 있어서는, 원형의 드레서 본 체(72)의 하면(73)의 주연부(74)에, 복수의 커터(75)가 드레서 본체(72)의 둘레 방향에 소정 간격을 두고 설치된 구성으로 되어 있다.
커터(75)는, 도9[도11중 p방향에서 커터(75) 근방을 보았을 때의 도면]에 확대하여 도시한 바와 같이, 드레서 본체(72)의 하면(73)으로부터 하방으로 돌출 상태에 설치되어 있다. 이 커터(75)는, 도12에 더욱 확대하여 도시한 바와 같이, 날끝(76)에, 드레스하여야 할 연마 패드면(도시 생략)과 평행하게 형성된 평탄면(77)을 가지는 구성으로 되어 있다. 이 평탄면(77)의 폭치수(랜드폭:1)는, 0.01 내지 0.5mm라고 되어 있다.
또한, 커터(75)는, 그 절단각(D)이 10°로 되어 있고, 회피각(E)도 10°로 되어있다. 또한, 커터(75)의 날끝(76)은, 도13에 도시한 바와 같이, 날끝(76)에 있어서의 드레서 본체의(72)의 중심(도시 생략)측의 단부 모서리(76a)와 드레서 본체(72)의 중심(도시 생략)을 통과하는 직선(L1)으로부터의 기울기각(α)이, 커터(75)의 연마 패드에의 상대 이동 방향, 즉, 후술하는 드레서 본체(72)의 회전 방향(도13중 q방향)을 플러스로 한 경우에, -15°가 되도록 배치되어 있다. 또한, 도13중에 도시한 바와 같이, 커터(75)의 날끝(76)에는, 새김눈(78)이 설치되어 있다.
또, 날끝(76)에는, 단결정의 다이아몬드, cBN이나, 다결정 다이아 등의 고압 소결체, 세라믹스 등의 경질 재료, 또는, 이들 재료를 코팅한 것이 이용되고 있다.
이 드레서(71)를 이용하여 연마 패드를 드레스할 때는, 도14에 도시한 바와 같이, 연마 패드가 접착된 플래튼(79)을 도면 중 h방향으로 회전시키는 동시에, 드 레서 본체(72)의 하면을, 커터(75)의 평탄면(77)이 접촉하도록 꽉누르고, 또한, 드레서 본체(72)를 도면 중 i방향으로 회전시킴으로써, 연마 패드를 커터(75)로 절삭하여, 이에 따라 연마 패드상면의 드레스를 행하게 한다. 또, 이 i방향이, 상술한 커터(75)의 연마 패드로의 상대 이동 방향(도13중에 있어서 q방향)이 된다.
상술한 드레서(71)에 있어서는, 커터(75)의 날끝(76)을 연마 패드면에 접촉시켜, 연마 패드면과 평행방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 연마 패드면을 절삭하는 구성이라고 되어 있기 때문에, 종래와 다르고, 연마 패드의 칩이 지립자 사이에 가득차고, 드레서의 드레스 성능이 저하하는 것 같은 일이 없다. 이에 따라, 안정된 드레싱 성능을 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 커터(75)를 이용하여 연마 패드를 절삭하도록 했기 때문에, 종래와 다르고, 커터(75)의 회피면에서 마모량을 판정할 수 있고, 종래에 비교하여 사용기준이 명확하게 되고, 안정된 드레싱 성능을 항상 확보하는 것이 용이하여 진다. 또한, 커터(75)를 이용하도록 했기 때문에, 종래와 다르고, 마모 후의 커터(75)의 재이용이 가능하고, 비용면에서도 우수하다.
또한, 상술한 드레서(71)에 있어서는, 커터(75)의 날끝(76)에, 평탄면(77)이 형성되기 때문에, 드레서 본체(72)를 연마 패드면에 꽉 밀은 경우에, 커터(75)의 날끝(76)이 흔들리는 일 없고, 커터(75)의 날끝(76)을 항상 연마 패드에 대하여 일정 위치로 배치할 수 있다. 이에 따라, 연마 패드의 평탄성을 확보할 수 있고, 나아가서는, 반도체 웨이퍼 등의 피연마재의 연마 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 상술한 드레서(71)에 있어서는, 커터(75)의 절단각(D)을 플러스각으로 함으로써 연마 패드의 칩과, CMP법으로 피연마재를 연마했을 때 연마 패드에 잔류한 슬러리등을 커터(75)로 퍼낼 수 있다. 이에 따라, 드레싱 성능의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 연마 패드의 세정을 용이하게 할 수 있다.
덧붙여, 상술한 드레서(71)에 있어서는, 커터(75)의 날끝(76)이, 드레서 본체(72)의 중심측의 단부 모서리(76a)와 드레서 본체(72)의 중심을 통과하는 직선(L1)에 대하여, 드레서 본체(72)의 회전 방향(도13 중에 있어서 q방향)을 플러스로 한 경우에 마이너스각을 이루도록 위치하고 있다. 이러한 구조에 있어서는, 커터(75)의 절단면(80)(도12 및 도13 참조)의 법선(L2)(도13 참조)이 항상 드레서 본체(72)의 바깥쪽을 향하여 위치하게 되기 때문에, 날끝(76)에 의해서 긁어내어지는 연마 패드의 칩나, CMP법으로 피연마재를 연마했을 때에 연마 패드에 잔류한 슬러리 등은 날끝(76)에 의해 드레서 본체(72)의 중심측에서 바깥쪽을 향해 쓸어내게 된다. 이에 따라, 커터(75)에 의해, 연마 패드의 칩나 CMP법으로 피연마재를 연마했을 때에 연마 패드에 잔류한 슬러리 등을 바깥으로 쓸어내어 연마 패드의 세정을 용이화할 수 있다.
또, 상기 실시예에 있어서, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서, 설계변경 등을 하도록 하더라도 좋다.
예를 들면, 절단각(D)은, -20 내지 30°의 범위로 할 수 있다. 특히, 연마 패드에 엠보스형, 격자형으로 홈이 형성되어 있는 경우, 홈의 측벽을 깎어버리지 않도록, 절단각(D)을 마이너스각으로 하는 것이 좋다. 또한, 연마 패드가 지나치게 부드러운 것 같은 경우도, 연마 패드가 너무 깎이는 것을 방지하기 위해, 절단 각(D)을 마이너스각으로 하는 것이 유효하다.
또한, 절단각(D)을 -5°내지 -15°의 범위로 하면, 커터(75)의 강도를 확보할 수 있고, 절단날 강도가 필요한 부분에 양호하게 적용할 수 있다.
또한, 랜드폭(1)은 0.05 내지 0.5mm의 범위로 할 수 있고, 특히, 0.05 내지 0.lmm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또, 회피각(E)은, 3°내지 15°의 범위로 할 수 있다. 이와 같이, 회피각(E) 및 회피면의 폭을 조정함으로써, 연마 패드로의 커터(75)의 침투량을 조정할 수 있다. 이것으로부터, 연마 패드의 재질이나 경도 등에 따라서, 알맞은 형상을 채용하는 것이 가능해진다. 또한, 커터(75)의 날끝(76)의 경사각(α)은, -10 내지 30°의 범위로 할 수 있다. 또한, 새김눈(78)을 설치하지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또, 날끝(76)은, 드레스하여야 할 연마 패드의 재질이나, 피연마재를 CMP법으로 연마했을 때에 이용한 슬러리 재질에 따라서 선택할 수 있다. 또, 날끝(76)의 부착 방법으로서는, 납땜이나 클램프방식, 플레이트방식 등을 채용할 수 있다.
또한, 커터(75)의 회피각은 도15에 도시한 바와 같이, 2단(예를 들면, 도15중, α1=5°, β=15°)으로 할 수도 있다. 이 경우, 회피각과 일단째의 회피폭(W)을 조정함으로써, 연마 패드로의 커터(75)의 침투량을 조정하여, 적당한 드레스 레이트를 얻을 수 있다.
제5 실시예
이하, 본 발명의 제5 실시예에 관한 드레서(81)를 도16을 이용하여 설명하지만, 상술한 종래 기술에 도시한 드레서(11)와 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 이용하여 그 설명을 생략한다.
드레서(81)는 드레서(11)와 같이 도17에 도시한 CMP 장치(1)에 있어서, 드레싱 장치(7)의 아암(9)에 부착축(82)을 거쳐서 접속되는 것이다.
여기서, 부착축(82)은 회전축 방향의 일단을 아암을 거쳐서 도시하지 않는 구동장치에 접속되어 구동장치에 의해서 그 회전축 주위에서 회전 구동되는 것으로서, 타단에는 드레서(81)를 고정하기 위한 플랜지부(84)가 형성되어 있다(도16의 측단면도 참조). 그리고, 플랜지부(84)에는, 드레서(81)를 플랜지부(84)에 나사 체결하는 볼트(85)가 삽통되는 볼트 삽통 구멍(86)이, 그 둘레 방향에 적절한 간격을 두고 복수 형성되어 있다(도16에서는 한 곳만 도시하고 있음). 이하로부터, 본 명세서에서는, 드레서(81)중 부착축(82)과 접하는 쪽을 상방으로 하고, 드레스 작용면(15)이 형성되는 쪽을 하방으로 한다.
드레서(81)는 도16에 도시한 바와 같이 대략 원환 형상으로 형성되는 드레서 본체(83)의 표면에 지립을 포함하는 지립층(93)이 설치되는 것으로 드레스 작용면(15)이 형성되는 전착 지석이고, 그 중심을 부착축(82)의 회전 중심과 일치시킨 상태로 부착축(82)에 고정되는 것이다.
드레서 본체(83)의 소재는 알루미늄, 스테인레스 스틸, 스틸, 또는 알루미늄과 스틸을 조합한 것이 이용되는 것으로서, 그 단면은 대략 직사각형으로 형성되어 있다. 드레서 본체(83)의 하면 외주측으로는, 하방으로 향해서 돌출하는 외주측 볼록부(87)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있고, 외주측 볼록부(87)의 하단부면은, 지립층(93)이 설치되는 기초면(88)을 구성하고 있다. 기초면(88)은, 그 면이 드레 서 본체(83)의 회전축선(AX)에 직교하도록 형성되어 있다. 여기서, 도16에 있어서, 지립층(93)의 두께는, 드레스 작용면(15)의 형상을 이해하기 쉽게 하기 때문에 실제보다도 크게 그려 있다.
드레서 본체(83)의 하면의, 외주측 볼록부(87)보다도 회전 중심측으로는, 외주측 볼록부(87)보다도 하방으로의 돌출량이 작은 내주측 볼록부(89)가, 외주측 볼록부(87)와 동심으로 하여 형성되어 있고, 내주측 볼록부(89)의 하단부면은, 기초면(88)과 평행하게 형성되는 기준면(90)을 구성하고 있다. 또한, 외주측 볼록부(87)와 내주측 볼록부(89) 사이에는, 이들 가공 정밀도를 확보하기 위해서, 리세스(92)가 형성되어 있다. 그리고, 드레서 본체(83)의 상면에는, 상기 볼트(85)가 나사 체결되는 볼트구멍(91)이, 그 전체 둘레에 걸쳐 적절한 간격을 두고 복수 형성되어 있다(도16에서는 한 곳만 도시하고 있음).
여기서, 드레서 본체(83)는, 이 볼트구멍(91)에, 상기 볼트(85)가 나사 체결됨으로써 부착축(82)의 플랜지부(84)의 하면에 나사 체결 고정되도록 되어 있다.
이와 같이 구성되는 드레서(81)에 의해서 연마 패드(4)의 드레싱을 행하는 경우, 연마 패드(4)의 드레스 조건을 안정시키기 위해서, 아래의 조작을 한다.
우선, 드레서(81)중, 드레스 작용면(15)의 평탄성이 드레싱 장치(7)에 이용하는 데 적정 범위내에 있는지를 조사하여, 드레스 작용면(15)의 평탄성이 적정 범위 내에 있는 드레서(81)를 선출한다.
드레스 작용면(15)의 평탄성은, 드레스 작용면(15)이 형성되는 기초면(88)의 평탄성을 보는 것으로 예측할 수 있고, 기초면(88)의 평탄성은, 기초면(88)과 평행 평면인 기준면(90)의 평탄성을 보는 것으로 예측할 수 있다.
즉, 기준면(90)의 평탄성이 드레싱 장치(7)에 이용하는 데 적정한 범위내에 있는 경우에는, 기초면(88) 및 드레스 작용면(15)의 평탄성도 적정 범위내에 있을 거라고 예상되기 때문에, 기준면(90)의 평탄성이 적정 범위내에 있는 드레서(81)를 선출하여 사용한다.
이어서, 평탄성이 적정 범위내에 있는 것을 확인한 드레서(81)를, 부착축(82)의 플랜지부(84)의 하면에, 볼트(85)에 의해서 나사 체결한다.
그리고, 부착축(82)을 도시하지 않는 구동장치에 의해서 드레서(81)마다 회전시키면서, 다이얼 게이지에 의해서 드레서(81)의 기준면(90)의 흔들림을 측정하고, 그 흔들림이 적정범위 내로 되도록, 부착축(82)으로의 부착 상태를 조절한다.
여기서, 기준면(90)의 흔들림이 있는 경우, 부착축(82)에의 부착 오차 이외에도 부착축(82)과 드레서(81) 사이에 먼지 등이 끼어드는 것이 원인으로서 생각되기 때문에, 그 의심이 있는 경우에는, 일단 드레서(81)를 부착축(82)에서 제거하여 이들 사이에 먼지 등이 끼워져 있지 않은지 확인하여, 먼지 등이 끼어 있으면 그것을 제거하여, 재차 드레서(81)의 부착축(82)으로의 부착을 행한다.
이와 같이 구성되는 드레서(81)에 따르면, 드레스 작용면(15)이 형성되는 기초면(88)이 평탄한지를 예측할 수 있기 때문에, 드레스 작용면(15)의 평탄성이 좋은 드레서(81)를 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 드레서(81)의, 드레싱 장치(7)의 부착축(82)으로의 부착 상태가 적정한가 어떤가를 확인할 수 있고, 드레싱 장치(7)로의 부착 정밀도를 향상시킬 수 있 다.
이것에 의해서, 드레서(81)에 의한 연마 패드(4)의 드레스 조건을 안정시킬 수 있다.
그리고, 드레싱 장치(7)의 가동율의 향상, 및 피연마재인 웨이퍼(6)의 평탄도의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 기준면(90)을 기초면(88)보다도 상기 회전 중심측, 즉 드레서 본체(83)의 내주측에 설치함으로써 드레서(81)를 운반하는 시간이나 드레싱 장치(7)로 부착할 때에 기준면(90)을 무엇인가에 부딪치는 등으로 손상시켜 버리는 우려를 저감할 수 있기 때문에, 드레스 작용면(15)의 평탄성을 예측하는 정밀도를 확보할 수 있다.
또한, 기준면(90)을 회전 중심측에 설치함으로써 드레서(81)의 외부 직경을 필요 최저한의 크기로 할 수 있고, 드레서(81)의 처리를 용이하게 할 수 있다.
또, 상기 실시예에서는, 지립층(93)을 구성하는 금속 도금층은, Ni로 한정되지 않고 다른 금속을 이용하여 형성하더라도 좋고, 또한 그 형성 방법은 전기도금에 한하지 않고, PVD나 CVD에 의해서 드레서 본체(83)상에 형성하더라도 상관없다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 상기 각 실시예의 조합(예를 들면 제1 실시예와 제2 실시예의 조합이나, 제1 내지 제4 실시예의 어느 것과 제5 실시예와의 조합 등)도 포함시킨 여러가지 변형예를 포함하는 것이다.
본 발명의 드레서에 따르면, 드레스 작용부가 착탈가능하게 되어 있고, 드레 스 작용부가 마모하는 등으로 드레싱 능력이 저하한 경우에는, 드레스 작용부를 신품과 교환하여 드레싱 능력을 회복시킬 수 있다. 이와 같이, 드레스 작용부만을 교환함으로써 드레싱 능력을 회복시킬 수 있고, 드레서에 관한 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 피연마재를 연마하는 연마 패드의 드레싱에 이용되는 드레서에 있어서,
    상기 연마 패드를 드레싱하는 드레스 작용부가, 드레서 본체의 둘레 방향에 부등 간격을 두고 복수 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 드레서.
  2. 피연마재의 연마에 이용되는 연마 패드의 표면을 드레서에 의해서 드레싱하는 드레싱 장치에 있어서,
    드레서로서 제1항에 기재된 드레서를 이용하는 것을 특징으로 하는 드레싱 장치.
  3. 피연마재를 연마하는 연마 패드의 드레싱에 이용되는 드레서에 있어서,
    드레서 본체의 둘레 방향에 따라서 상기 연마 패드를 드레싱하는 드레스 작용부가 설치되고,
    상기 드레스 작용부에는 상기 드레서 본체의 둘레 방향에 부등 간격을 두어 새김눈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 드레서.
  4. 피연마재의 연마에 이용되는 연마 패드의 표면을 드레서에 의해서 드레싱하는 드레싱 장치에 있어서,
    드레서로서 제3항에 기재된 드레서를 이용하는 것을 특징으로 하는 드레싱 장치.
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