KR20100108254A - 연마포의 세척 장치 및 세척 방법 - Google Patents

연마포의 세척 장치 및 세척 방법 Download PDF

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Abstract

연마포 세척 장치는 연마포에 가해지는 세척수의 압력을 증가시켜, 연마포로부터 퇴적물을 확실히 제거하고 연마 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 장치는, 정반에 부착된 연마포에 워크를 압접하고, 상기 연마포상에 슬러리를 공급하면서 상기 워크에 대해 상기 정반을 상대 이동시켜 상기 워크를 연마하는 연마 장치에서 사용된다. 상기 장치는 상기 연마포를 세척하도록 상기 연마포를 향해 고압의 세척수를 분사할 수 있는 노즐을 구비하는 노즐 유닛을 포함한다. 상기 노즐은 세척수를 직선상으로 분사할 수 있으며 상기 연마포에 대해 세척수를 수직으로 분사할 수 있는 스트레이트 노즐이다.

Description

연마포의 세척 장치 및 세척 방법{EQUIPMENT AND METHOD FOR CLEANING POLISHING CLOTH}
우선권 정보
본 발명은 2009년 3월 27일자로 일본특허청에 특허출원된 일본특허원 제2009-79630호를 우선권으로 주장한다.
분야
본 발명은, 연마포의 세척 장치 및 세척 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 워크의 연마는, 연마포가 부착된 정반의 그 연마포에 워크를 압접하는 단계와; 상기 워크에 대해 상기 정반을 상대적으로 이동시키는 단계; 및 상기 워크를 연마하면서 상기 연마포에 슬러리를 공급하는 단계에 의해 수행된다.
그런데, 연마를 계속하면, 연마 찌꺼기, 슬러리, 반응 생성물 등이 점점 연마포에 퇴적하여, 연마 효율이 저하되거나, 워크를 손상시키거나 하는 악영향이 발생하기 때문에, 적절히 간격을 두고, 연마포에 고압의 세척수를 분사하여 세척하도록 하고 있다.
종래의 세척 장치의 하나는 일본 특개평7-9340호 공보에 기재되어 있다. 종래의 세척 장치는, 노즐로부터 고압(약 50ｋg/cm2)의 세척수를 연마포를 향하여 비스듬하게 분사하여, 퇴적물을 연마포로부터 떠오르게 하여 유출시킨다. 또 노즐의 주위를, 고압수가 비산하지 않도록 브러시 수단으로 감싸고 있다.
그러나, 종래의 상기 세척 장치에서는, 연마포 내부에 축적한 연마 찌꺼기 등이 충분히는 배출되지 않고, 원하는 연마 효율을 얻을 수 없다는 과제가 있다.
노즐로부터 비스듬하게 분사된 고압수가 팬과 같은 형상으로 확산하기 때문에, 퇴적물이 충분히 제거될 수 없다. 본 발명가는 연마포의 단위 면적당의 세척수의 압력이 작기 때문에, 이러한 문제가 충분히 해결되지 못할 것이라고 생각한다.
요즘, 연마포에 발포성의 폴리우레탄을 주재료로 하는 연마포가 사용된다. 부직포 등의 연마포와 비교하여, 세척수를 분사하는 것에 의해 발포성의 폴리우레탄으로 이루어진 연마포로부터 퇴적물을 제거하는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명의 일 양상의 목적은, 연마포에 대한 세척수의 압력을 증가시켜, 연마포로부터 퇴적물을 확실히 제거하고 연마 효율을 향상시킬 수 있는 연마포의 세척 장치 및 세척 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 정반에 부착된 연마포에 워크를 압접하고, 상기 연마포상에 슬러리를 공급하면서 상기 워크에 대해 상기 정반을 상대 이동시켜 상기 워크를 연마하는 연마 장치에서 사용되는 연마포 세척 장치는, 상기 연마포를 세척하도록 상기 연마포를 향해 고압의 세척수를 분사할 수 있는 노즐을 구비하는 노즐 유닛을 포함하고, 상기 노즐은 세척수를 직선상으로 분사할 수 있으며 상기 연마포에 대해 세척수를 수직으로 분사할 수 있는 스트레이트 노즐인 것을 특징으로 한다.
상기 장치에서, 상기 노즐 유닛은 복수의 노즐을 포함한다.
상기 장치에서, 상기 노즐 유닛을 상기 정반 상에서 이동시키기 위한 유닛을 더 포함한다.
다음에, 정반에 부착된 연마포에 워크를 압접하고, 상기 연마포상에 슬러리를 공급하면서 상기 워크에 대해 상기 정반을 상대 이동시켜 상기 워크를 연마하는 연마 장치에서 사용되는 연마포 세척 방법은, 상기 연마포를 세척하도록 노즐 유닛의 노즐로부터 상기 연마포를 향해 고압의 세척수를 분사하는 단계를 포함하고, 상기 노즐은 스트레이트 노즐이고, 상기 스트레이트 노즐은 세척수를 직선상으로 분사하며 상기 연마포에 대해 세척수를 수직으로 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에 있어서, 상기 연마포에 가해지는 상기 세척수의 압력은 상기 워크를 연마하는 동안 상기 워크에 가해지는 연마 부하와 거의 동일하거나 또는 그 이상이다.
예를 들면, 상기 연마포에 가해지는 상기 세척수의 압력은 150~350 gf/㎠이다.
상기 방법에 있어서, 상기 연마포의 주재료는 발포성 폴리우레탄이다.
상기 방법에 있어서, 상기 노즐 유닛은, 상기 연마포를 세척하는 동안, 상기 스트레이트 노즐로부터 세척수를 분사하면서 상기 정반 상에서 이동된다.
본 발명에 있어서, 스트레이트 노즐을 사용함으로써, 연마포에 가해지는 세척수의 압력을 증가시킬 수 있고, 그 결과 연마포에서의 연마 찌꺼기와 같은 퇴적물이 충분히 제거될 수 있다. 따라서, 워크 표면의 손상 방지가 크게 향상되고 연마 효율이 향상될 수 있다. 또한, 연마 효율이 향상되기 때문에, 연마 시간이 짧아질 수 있고, 연마포의 수명이 연장될 수 있다.
도 1은 연마 장치의 설명도.
도 2는 연마 헤드의 다른 예를 나타내는 설명도.
도 3은 세척 장치의 설명도.
도 4는 노즐 유닛의 설명도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.
도 1은 연마 장치(10)의 대략을 나타내는 설명도이다.
정반(12)은 회전축(14)을 중심으로 수평면내에서 회전한다. 회전축(14)은 예를 들면 모터인 공지의 구동 기구(도시되지 않음)에 의해 회전된다. 정반(12)의 윗면에는, 예를 들면 발포 폴리우레탄이 주 재료인 연마포(16)가 부착되어 있다.
18은 연마 헤드이고, 그 하면측에 연마해야 할 워크(반도체 웨이퍼 등)(20)가 지지된다. 연마 헤드(18)는 회전축(22)을 중심으로 회전된다. 또 연마 헤드(18)는, 실린더 등의 수직 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 수직 이동으로 이동된다.
슬러리 공급 노즐(24)은 슬러리를 연마포(16) 윗면 공급한다.
워크(20)는, 적절한 수단, 예를 들면, 물의 표면 장력, 또는 흡인력 등에 의해 각 연마 헤드(18)의 하면측에서 유지된다. 연마 헤드(18) 각각은 하강하여, 수평면내에서 회전하고 있는 정반(12)의 연마포(16)에 대해 워크(20)를 소정의 압력(예를 들면 150gf/cm2)으로 누른다. 연마 헤드(18)가 회전축(22)을 중심으로 회전되는 것에 의해, 워크(20)의 하면측이 연마된다. 연마 중, 슬러리 공급 노즐(24)로부터 연마포(16) 위에 슬러리가 공급된다.
또한, 여러 가지 종류의 연마 헤드(18)가 공지되어 있기 때문에, 연마 헤드의 종류는 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 연마 헤드(18)는, 정반(12)의 중앙부에 배치한 센터 롤러(26)와, 정반(12)의 외측 위치와 정반(12)의 외주부 상의 내측 위치 사이에서 이동될 수 있는 지지 롤러(28) 사이에서, 회전 가능하게 지지될 수 있다. 지지 롤러(28) 각각은, 축(30)을 중심으로 회동될 수 있는 회동 암(32)에 의해 지지된다.
다음에, 도 3은, 연마포(16)의 세척 장치(34)의 일례를 나타내는 설명도이다.
세척 장치(34)는 연마 장치(10)의 정반(12)의 측방에 위치된다.
36은 승강대이고, 예를 들면 실린더 유닛(38)인 공지의 기구에 의해 수직으로 이동된다. 승강대(36) 위에는, 정반(12)의 방향을 향하여 앞뒤로 움직이는 이동 부재(40)가 마련되어 있다. 이동 부재(40)는 적절한 진퇴 움직임 기구(이동 유닛)에 의해 앞뒤로 움직인다. 이동 유닛의 구성은 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 이동 부재(40)는 승강대(36)에 설치한 볼 나사(42) 또는 실린더 유닛에 연동되어 움직일 수도 있다.
이동 부재(40)에는 파이프 암(46)이 장착되고, 암(46)의 선단에는 노즐 유닛(48)이 장착되어 있다. 이동 부재(40)가 앞뒤로 움직이는 것에 의해, 노즐 유닛(48)은, 정반(12) 위에서 래디얼 방향으로 이동될 수 있다.
노즐 유닛(48)에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스트레이트 노즐(50)이 장착되어 있다. 스트레이트 노즐(50)은, 고정쇠(52)에 의해, 노즐 유닛(48)의 케이싱(54)에 수직으로 고정된다. 스트레이트 노즐(50)은 고압의 세척수를 확산시키지 않고 연마포(16)를 향해 선형적으로 분사할 수 있고 또한 연마포(16)의 상면에 대해 수직으로 세척수를 분사할 수 있다.
고압의 세척수는 이동 부재(40)와 상기 암(46)에 마련된 배관(58)과 플렉시블 배관(56)을 통해 상기 스트레이트 노즐(50)로 공급된다. 브러시 부재는 케이싱(54)의 하면에 마련된다. 상기 브러시 부재(60)는 고압의 세척수가 연마포(16)를 향해 확산되어 분사되는 상기 노즐(50)의 노즐구를 둘러싸서, 고압의 세척수가 비산하지 않도록 한다.
상기 상술된 실시예에서, 이동 유닛은 노즐 유닛(48)을 상술한 바와 같이 선형적으로 이동시키지만, 이동 유닛은, 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐 유닛(48)이 마련되는 상기 암(46)을 축(47)을 중심으로 왕복 회전시킨다.
또한, 노즐 유닛(48)은 복수의 노즐(50)(도시하지 않음)을 구비할 수도 있다. 이 경우, 예를 들면, 노즐(50)은 상기 암(46)에 마련되고 선형적으로 배치될 것이다.
브러시 부재(60)는 생략될 수도 있다. 또한, 다른 비산 방지 수단이 활용될 수도 있다.
계속해서, 연마포(16) 세척 단계를 설명한다.
워크(20)를 연마하는 동안, 이동 부재(40)는 뒤쪽으로 이동되고, 노즐 유닛(48)은 워크(20)의 연마 공정을 방해하지 않도록 대기 위치에 위치된다.
워큭(20)가 완전히 연마된 후, 연마포(16) 세척 공적이 시작된다. 먼저, 이동 부재(40)가 정반(12) 위로 이동되고, 노즐 유닛(48)이 연마포(16) 상에서 연마포(16)를 향해 스트레이트 노즐(50)로부터 고압의 세척수를 분사하면서 정반(12)의 반경만큼 래디얼 방향으로 왕복 이동된다.
상기 실시예의 세척 장치(34)에 의한 실험이 수행되었다. 스트레이트 노즐(50)은 연마포(16)의 표면에 대해 세척수를 수직으로 분사하였다. 세척수의 분사 반경은 0도, 즉, 세척수는 확산되지 않고 거의 직선형상으로 연마포(16)를 향해 분사되었다. 스트레이트 노즐(50)로부터 분사된 세척수의 압력은 13MPa이었고, 그 양은 1l/min이었다. 노즐(50)의 노즐구의 내부 직경은 약 4㎜이었고, 연마포(16)가 받는 세척수의 압력은 270gf/㎠이었다. 워크(20)를 연마하는 동안, 소정의 부하 예를 들면, 약 150gf/㎠의 부하가 워크(20)로부터 연마포에 대해 가해졌다.
스트레이트 노즐(50)로부터 연마포(16)까지의 간격은 약 100㎜이었다. 그러나, 스트레이트 노즐(50)이 세척수를 거의 직선상으로 분사하기 때문에, 연마포(16)가 받는 압력은 노즐과 연마포 사이의 간격에 영향을 받지 않는다. 상기 간격이 약 ±20㎜ 변경되더라도, 연마포(16)가 받는 압력은 거의 일정했다. 따라서, 스트레이트 노즐(50)과 연마포(16) 사이의 간격을 엄격하게 설정할 필요는 없다.
또한, 비교예도 또한 수행되었다. 통상의 스프레이 노즐은 연마포의 표면에 대해 세척수를 수직으로 분사했다. 연마포를 세척하는 세척수의 확산각은 25도였다. 상기 실시예와 마찬가지로, 노즐로부터 분사되는 세척수의 압력은 13MPa이었고, 그 양은 1l/min 이었다. 노즐의 노즐구의 내부 직경은 4㎜이었고, 연마포(16)가 받는 세척수의 압력은 80gf/㎠이었다. 워크(20)를 연마하는 동안, 소정의 부하 예를 들면, 약 150gf/㎠의 부하가 워크(20)로부터 연마포에 대해 가해졌다.
상기 실시예에서와 같이, 통상의 노즐(50)과 연마포(16) 사이의 간격은 약 100㎜이었다.
상기 실시예의 세척 장치(34)에서 수행된 실험에 따르면, 연마포(16)가 받는 압력은 스트레이트 노즐(50)을 사용하는 것에 의해 증가될 수 있다. 상기 압력을 증가시킴으로써, 발포성 폴리우레탄이 주재료인 연마포(16)에서의 퇴적물, 예를 들면, 연마 찌꺼기가 적절하게 제거될 수 있었다. 비교예에 있어서, 워크의 표면이 손상을 입었지만; 상기 실시예의 장치(34)에 의해 수행된 실시예에서는 퇴적물이 적절하게 제거될 수 있었고, 그 결과 워크(20)의 연마 표면에서의 손상이 크게 감소되었다. 상기 실시예의 장치(34)에 있어서, 손상 발생율은 비교예의 약 절반이었다. 따라서, 연마 정확도가 향상되었다. 연마 효율(연마 시간)은 약 10% 향상되었다. 연마포(16) 교체 횟수는 3배치당 한 번에서 10배치당 한 번으로 감소될 수 있었다. 따라서, 연마포(16)의 수명이 연장되었다.
스트레이트 노즐(50)을 사용함으로써, 노즐(50)과 연마포(16) 사이의 간격이 변경되더라도, 연마포(16)가 받는 압력은 거의 일정했다. 따라서, 노즐(50)과 연마포(16) 사이의 간격의 미세한 조정이 생략될 수 있다.
스트레이트 노즐(50)을 사용함으로써, 세척수를 분사하는 면적이 작아지고, 그 결과 연마포(16) 전면(全面)을 세척하는데 많은 시간이 걸리게 된다. 그러나, 연마포(16)의 표면의 20% 이하가 세척되지 않은 경우, 워크(20)의 연마면은 충분히 양호한 품질을 나타내었다.
연마포(16)가 받는 압력이 크면, 세척력도 증가된다. 그러나, 상기 압력이 너무 크면, 연마포(16)가 찢어지게 될 것이다. 워크(20)를 연마하는 동안, 워크(20)로부터 연마포(16)에 가해지는 압력은 150~300 gf/㎠이다. 연마포(16)가 받는 압력은 상기 압력보다 약간 더 클 수도 있다. 예를 들면, 연마포(16)가 받는 적절한 압력은 150~350 gf/㎠이다.
상기 실시예에서, 연마 장치는 단면 연마 장치이지만, 본 발명의 연마 장치는 양면 연마 장치의 연마포 세척에도 적용될 수 있다.
본원에서 언급된 모든 실시예와 조건은 종개 기술을 진척시키기 위한 본 발명과 본 발명가에 의해 의도된 개념을 이해시키기 위한 목적으로 의도된 것이기 때문에, 구체적으로 언급된 실시예와 조건에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 하며, 본원 명세서에서의 이러한 실시예의 구성은 본 발명의 더 우수한 구성을 나타내는 것도 아니며 더 하위의 구성을 나타내는 것도 아니다. 본 발명의 실시예가 상세히 설명되었지만, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경, 대체, 및 수정이 가해질 수 있을 것이다.
10 : 연마 장치 12 : 정반
14 : 회전축 16 : 연마포
18 : 연마 헤드 20 : 워크
22 : 회전축 24 : 슬러리 공급 노즐
34 : 세척 장치 36 : 승강대
38 : 실린더 유닛 40 : 이동체
42 : 볼 나사 44 : 구동 모터
46 : 암 48 : 노즐 유닛
50 : 스트레이트 노즐 54 : 케이싱
56 : 플렉시블 배관 58 : 배관

Claims (10)

  1. 정반에 부착된 연마포에 워크를 압접하고, 상기 연마포상에 슬러리를 공급하면서 상기 워크에 대해 상기 정반을 상대 이동시켜 상기 워크를 연마하는 연마 장치에서 사용되는 연마포 세척 장치에 있어서,
    상기 연마포를 세척하도록 상기 연마포를 향해 고압의 세척수를 분사할 수 있는 노즐을 구비하는 노즐 유닛을 포함하고,
    상기 노즐은 세척수를 직선상으로 분사할 수 있으며 상기 연마포에 대해 세척수를 수직으로 분사할 수 있는 스트레이트 노즐인 것을 특징으로 하는 연마포 세척 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 노즐 유닛은 복수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마포 세척 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 노즐 유닛을 상기 정반 상에서 이동시키기 위한 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마포 세척 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 노즐 유닛을 상기 정반 상에서 이동시키기 위한 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마포 세척 장치.
  5. 정반에 부착된 연마포에 워크를 압접하고, 상기 연마포상에 슬러리를 공급하면서 상기 워크에 대해 상기 정반을 상대 이동시켜 상기 워크를 연마하는 연마 장치에서 사용되는 연마포 세척 방법에 있어서,
    상기 연마포를 세척하도록 노즐 유닛의 노즐로부터 상기 연마포를 향해 고압의 세척수를 분사하는 단계를 포함하고,
    상기 노즐은 스트레이트 노즐이고,
    상기 스트레이트 노즐은 세척수를 직선상으로 분사하며 상기 연마포에 대해 세척수를 수직으로 분사하는 것을 특징으로 하는 연마포 세척 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연마포에 가해지는 상기 세척수의 압력은 상기 워크를 연마하는 동안 상기 워크에 가해지는 연마 부하와 거의 동일하거나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 연마포 세척 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 연마포에 가해지는 상기 세척수의 압력은 150~350 gf/㎠인 것을 특징으로 하는 연마포 세척 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 연마포에 가해지는 상기 세척수의 압력은 150~350 gf/㎠인 것을 특징으로 하는 연마포 세척 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 연마포의 주재료는 발포성 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 연마포 세척 방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 노즐 유닛은, 상기 연마포를 세척하는 동안, 상기 스트레이트 노즐로부터 세척수를 분사하면서 상기 정반 상에서 이동되는 것을 특징으로 하는 연마포 세척 방법.
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