KR20200043209A - 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너는, 연마패드를 개질하는 컨디셔닝 디스크와, 컨디셔닝 디스크에 축방향 가압력을 인가하는 가압부와, 가압부와 컨디셔닝 디스크의 사이에 구비되며, 가압부에 의한 가압력을 측정하는 측정부와, 측정부에서 측정된 신호에 기초하여 가압부에 의한 가압력을 교정하는 교정부를 포함한다.
Description
본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너에 관한 것으로, 보다 구체적으로 연마패드의 컨디셔닝 정확도 및 안정성을 향상시킬 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기계식 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼 등의 웨이퍼과 연마정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 웨이퍼의 표면을 연마하는 표준 공정으로 알려져 있다.
도 1은 종래의 화학 기계식 연마 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 화학 기계식 연마 장치의 컨디셔너를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 화학 기계식 연마 장치(1)는, 상면에 연마패드(11)가 부착된 연마정반(10)과, 연마하고자 하는 웨이퍼(W)를 장착하여 연마패드(11)의 상면에 접촉하면서 회전하는 연마 헤드(20)와, 연마패드(11)의 표면을 미리 정해진 가압력으로 가압하면서 미세하게 절삭하여 연마패드(11)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 컨디셔닝하는 컨디셔너(300)로 구성된다.
연마정반(10)은 웨이퍼(W)가 연마되는 연마패드(11)가 부착되고, 회전축(12)이 회전 구동됨에 따라 회전 운동한다.
연마 헤드(20)는 연마정반(10)의 연마패드(11)의 상면에 위치하여 웨이퍼(W)를 파지하는 캐리어 헤드(미도시)와, 캐리어 헤드를 회전 구동하면서 일정한 진폭만큼 왕복 운동을 행하는 연마 아암(미도시)으로 구성된다.
컨디셔너(30)는 연마패드(11)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(11)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(11)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 캐리어 헤드(21)에 파지된 웨이퍼(W)에 원활하게 공급하도록 한다.
컨디셔너(30)는 회전축(32)과, 회전축(320)에 대해 상하 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 디스크 홀더(34)와, 디스크 홀더(34)의 저면에 배치되는 컨디셔닝 디스크(36)를 포함하며, 선회 경로를 따라 연마패드(11)에 대해 선회 이동하도록 구성된다.
회전축(320)은 소정 각도 범위로 선회 운동하는 컨디셔너 아암에 장착되는 하우징(33) 상에 회전 가능하게 장착된다.
보다 구체적으로, 회전축(32)은, 구동 모터에 의하여 제자리에서 회전 구동되는 구동축 파트(32a), 구동축 파트(32a)와 맞물려 회전 구동되며 구동축 파트(32a)에 대해 상하 방향으로 상대 이동하는 전달축 파트(32c), 및 구동축 파트(32a)와 전달축 파트(32c)를 중공부에 수용하면서 그 둘레에 배치된 중공형 외주축 파트(32b)를 포함한다.
디스크 홀더(34)는 회전축(32)에 대해 상하 방향을 따라 이동 가능하게 제공되어, 회전축(32)과 함께 회전함과 아울러 회전축(32)에 대해 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 디스크 홀더(34)의 하부에는 연마정반(10) 상에 부착된 연마패드(11)를 개질하기 위한 컨디셔닝 디스크(36)가 결합된다.
회전축(32)과 디스크 홀더(34)의 사이에는 가압챔버(31)가 마련되며, 가압챔버(31)에 연결된 압력조절부(31a)로터 가압챔버(31)에 도달하는 공압을 조절함에 따라, 회전축(32)에 대해 디스크 홀더(34)가 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 회전축(32)에 대한 디스크 홀더(34)의 상하 방향 이동에 대응하여 컨디셔닝 디스크(36)가 연마패드(11)를 가압하는 가압력이 변동될 수 있다.
한편, 연마패드(11)를 전체적으로 균일하게 컨디셔닝하기 위해서는, 연마패드(11)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에, 컨디셔닝 디스크(36)가 연마패드(11)를 가압하는 가압력이 정확하게 교정(calibration)될 수 있어야 한다.
즉, 컨디셔닝 디스크(36)의 목적 가압력과 실제 가압력 간의 편차가 발생하면 연마패드(11)를 균일하게 컨디셔닝할 수 없으므로, 연마패드(11)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에 컨디셔너(30)가 교정(가압력 교정)될 수 있어야 한다.
그러나, 기존에는 연마패드(11)의 외측에 구비되는 별도의 지그(40)에 컨디셔너(30)를 접촉시켜 컨디셔너(30)의 교정 공정이 행해짐에 따라, 컨디셔너(30)의 교정 공정에 소요되는 시간이 증가하는 문제점이 있고, 불가피하게 컨디셔너의 이동 경로가 증가하여 설비 및 제어가 복잡해지는 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 지그(40)에서 컨디셔너(30)의 교정 공정을 행하더라도, 지그(11)에서 교정 공정이 행해지는 조건과, 연마패드(11)에서 실제 컨디셔닝 공정이 행해지는 조건이 서로 다르므로, 컨디셔닝 디스크(36)의 목적 가압력과 실제 가압력 간의 편차가 발생하는 문제점이 있어, 컨디셔닝 디스크(36)가 연마패드(11)를 가압하는 가압력을 정확하게 제어하기 어렵고, 연마패드(11)의 컨디셔닝 안정성 및 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 컨디셔닝 정확도 및 안정성을 높이고, 컨디셔닝 공정을 간소화하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 연마패드의 컨디셔닝 정확도 및 안정성을 향상시킬 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 컨디셔너의 교정 공정을 간소화하고, 교정 정확도를 높이는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력을 정확하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 구조를 간소화하고, 컨디서닝 제어를 용이하게 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마패드의 컨디셔닝 효율을 향상시키고, 컨디셔닝에 소요되는 시간을 단축할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마패드의 표면 높이를 일정하게 유지하여 웨이퍼의 연마 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 연마패드를 개질하는 컨디셔닝 디스크와, 컨디셔닝 디스크에 축방향 가압력을 인가하는 가압부와, 가압부와 컨디셔닝 디스크의 사이에 구비되며, 가압부에 의한 가압력을 측정하는 측정부와, 측정부에서 측정된 신호에 기초하여 가압부에 의한 가압력을 교정하는 교정부를 포함하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연마패드의 컨디셔닝 정확도 및 안정성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 컨디셔너의 교정 공정을 간소화하고, 교정 정확도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 구조를 간소화하고, 컨디서닝 제어를 용이하게 할 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 컨디셔닝 효율을 향상시키고, 컨디셔닝에 소요되는 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 표면 높이를 일정하게 유지하여 웨이퍼의 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 일반적인 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 컨디셔너를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 컨디셔너가 적용된 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 컨디셔너로서, 데이터 베이스를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 절단사시도,
도 8은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 단면도,
도 9는 도 8의 'A'부위의 확대도,
도 10은 도 8의 'B"부위의 확대도,
도 11은 본 발명에 따른 컨디셔너로서, 측정부가 상부로 이동한 상태를 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 공정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 컨디셔너를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 컨디셔너가 적용된 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 컨디셔너로서, 데이터 베이스를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 절단사시도,
도 8은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 단면도,
도 9는 도 8의 'A'부위의 확대도,
도 10은 도 8의 'B"부위의 확대도,
도 11은 본 발명에 따른 컨디셔너로서, 측정부가 상부로 이동한 상태를 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 공정을 설명하기 위한 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 컨디셔너가 적용된 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 컨디셔너로서, 데이터 베이스를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 6은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 절단사시도이다. 그리고, 도 8은 본 발명에 따른 컨디셔너를 설명하기 위한 단면도이고, 도 9는 도 8의 'A'부위의 확대도이며, 도 10은 도 8의 'B"부위의 확대도이다. 또한, 도 11은 본 발명에 따른 컨디셔너로서, 측정부가 상부로 이동한 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 공정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너(300)는, 연마패드(110)를 개질하는 컨디셔닝 디스크(370)와, 컨디셔닝 디스크(370)에 축방향 가압력을 인가하는 가압부(310)와, 가압부(310)와 컨디셔닝 디스크(370)의 사이에 구비되며, 가압부(310)에 의한 가압력을 측정하는 측정부(330)와, 측정부(330)에서 측정된 신호에 기초하여 가압부(310)에 의한 가압력을 교정하는 교정부(400)를 포함한다.
이는, 연마패드(110)의 컨디셔닝 안정성을 향상시키고, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력을 정확하게 제어하기 위함이다.
즉, 연마패드를 전체적으로 균일하게 컨디셔닝하기 위해서는, 연마패드에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에, 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 의도한 대로 정확하게 가압하도록 컨디셔너에 의한 가압력이 교정될 수 있어야 한다. 다시 말해서, 컨디셔닝 디스크의 목적 가압력과 실제 가압력 간의 편차가 발생하면 연마패드를 균일하게 컨디셔닝할 수 없으므로, 연마패드에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에 컨디셔너가 교정(가압력 교정)될 수 있어야 한다.
그러나, 기존에는 연마패드의 외측에 구비되는 별도의 지그에 컨디셔너를 접촉시키고 지그를 통해 감지되는 신호에 기초하여 컨디셔너의 교정 공정이 행해짐에 따라, 컨디셔너의 교정 공정에 소요되는 시간이 증가하는 문제점이 있고, 불가피하게 컨디셔너의 이동 경로가 증가하여 설비 및 제어가 복잡해지는 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 지그에서 컨디셔너의 교정 공정을 행하더라도, 지그에서 교정 공정이 행해지는 조건(예를 들어, 지그의 안착면의 경도 또는 높이)과, 연마패드에서 실제 컨디셔닝 공정이 행해지는 조건이 서로 다르므로, 컨디셔닝 디스크의 목적 가압력과 실제 가압력 간의 편차가 발생하는 문제점이 있어, 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력을 정확하게 제어하기 어렵고, 연마패드의 컨디셔닝 안정성 및 효율이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 컨디셔닝 헤드부에 직접 측정부(330)를 마련하고, 측정부(330)에서 측정된 신호에 기초하여 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력을 교정하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 컨디셔닝 효율을 향상시키고, 컨디셔닝에 소요되는 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명은 연마패드(110)의 외측 영역에 별도의 지그를 마련하지 않고도, 컨디셔너의 교정 공정을 행할 수 있으므로, 컨디셔너의 이동 경로를 단축하고, 구조 및 설비를 간소화할 수 있으며, 컨디셔너의 컨디서닝 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)의 외측으로 벗어나지 않고 컨디셔닝이 행해지는 연마패드(110) 상에서 컨디셔너의 교정 공정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 다시 말해서 실제 컨디셔너 공정이 행해지는 조건과 동일한 조건에서 컨디셔너의 가압력이 교정되도록 하는 것에 의하여, 컨디셔너의 가압력 교정 정확도를 높이고, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력을 보다 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
참고로, 연마정반(100)의 상면에는 기판(W)을 연마하기 위한 연마패드(110)가 배치되고, 연마패드(110)의 상면에 슬러리 공급부(도 4의 130 참조)로부터 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어 헤드(200)에 의해 기판을 연마패드(110)의 상면에 가압함으로써 화학 기계적 연마 공정이 수행될 수 있으며, 컨디셔너(300)는 연마패드(110)의 표면을 개질하기 위해 마련된다.
즉, 컨디셔너(300)는 연마패드(110)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(110)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(110)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 캐리어 헤드(200)에 파지된 기판에 원활하게 공급될 수 있게 한다.
가압부(310)는 컨디셔닝 디스크(370)에 축방향 가압력을 인가하도록 마련된다.
가압부(310)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 컨디셔닝 디스크(370)에 축방향 가압력을 인가하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 컨디셔닝 디스크(370)의 상부에는 컨디셔닝 디스크(370)를 회전시키는 회전부(350)가 결합되고, 가압부(310)는 회전부(350)의 상부에 구비되어 회전부(350)에 축방향 가압력(하향력)을 선택적으로 인가한다.
가압부(310)로서는 회전부(350)에 가압력을 인가할 수 있는 다양한 가압력 인가 수단이 사용될 수 있으며, 가압부(310)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 가압부(310)는, 압력챔버(313)가 형성된 실린더 몸체(312)와, 압력챔버(313)의 압력 변화에 따라 상하 방향을 따라 이동 가능하게 실린더 몸체(312)에 장착되며 측정부(330)와 결합되는 피스톤부재(316)를 포함한다.
보다 구체적으로, 도 9를 참조하면, 압력챔버(313)는, 피스톤부재(316)의 하부에 형성되는 제1챔버(313a)와, 피스톤부재(316)의 상부에 형성되는 제2챔버(313b)를 포함하며, 제1챔버(313a)와 제2챔버(313b) 중 어느 하나 이상의 압력을 제어하는 것에 의하여 피스톤부재(316)를 상하 방향을 따라 이동시킬 수 있다.
바람직하게, 제1압력챔버(313)에는 균일한 범위의 고정압(P1)이 인가되고, 제2압력챔버(313)에는 선택적으로 변화되는 변동압(P2)이 인가된다. 이를 위해, 제1압력챔버(313)에는 균일한 범위의 고정압(P1)을 인가하는 제1압력형성부(314a)가 연결되고, 제2압력챔버(313)에는 선택적으로 변화되는 변동압(P2)을 인가하는 제2압력형성부(314b)가 연결된다.
일 예로, 제1압력챔버(313)에 고정압(P1)이 일정하게 유지되는 상태에서, 고정압(P1)보다 높은 변동압(P2)이 제2압력챔버(313)에 인가되면, 변동압(P2)과 고정압(P1) 간의 압력 차이 만큼 피스톤부재(316)가 하부로 이동하며 회전부(350)를 가압하게 된다.(도 10 참조) 이와 반대로, 제1압력챔버(313)에 고정압(P1)이 일정하게 유지되는 상태에서, 고정압(P1)보다 낮은 변동압(P2)이 제2압력챔버(313)에 인가되면, 변동압(P2)과 고정압(P1) 간의 압력 차이 만큼 피스톤부재(316)가 상부로 이동하게 된다.(도 11 참조)
이와 같이, 제1압력챔버(313)에는 고정압(P1)이 일정하게 유지되고, 제2압력챔버(313)에 인가되는 변동압(P2)의 압력 변화에 따라 피스톤부재(316)가 상하 방향으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 가압부(310)에 의한 가압력을 보다 정확하게 제어하고, 가압부(310)의 가압력 제어 분해능(resolution)을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 압력형성부(예를 들어, 펌프)의 최소 압력 조절 단위보다 작은 단위로 변동압과 고정압의 차이를 형성할 수 있으므로, 피스톤부재(316)의 이동을 보다 정밀하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 제1압력챔버(313)에는 고정압(P1)이 일정하게 유지되고, 제2압력챔버(313)에 인가되는 변동압(P2)의 압력 변화에 따라 피스톤부재(316)가 상하 방향으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 제2압력챔버(313)에 변동압이 인가되지 않은 상태(예를 들어, 변동압이 '0'인 상태)에서 가압부(310)(가압부에 고정된 구성 요소 포함)의 하중에 의한 가압력이 회전부(350)에 작용하는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 가압부(310)의 압력챔버(313)가 복수개의 챔버를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 가압부의 압력챔버가 단일 챔버만으로 구성되는 것도 가능하다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 회전부(350)는 컨디셔너 하우징(302)의 내부에 회전 가능하게 배치되며, 가압부(310)의 하부에 위치하여 가압부(310)에 의해 선택적으로 가압되도록 구성된다.
이때, 컨디셔너 하우징(302)은 스윙회전축(304a)을 기준으로 하여 소정 각도 범위로 스윙 회전(선회 운동)하는 스윙암(304)에 장착된다.
회전부(350)는 컨디셔너 하우징(302) 상에 회전 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 회전부(350)는, 컨디셔닝 디스크(370)에 결합되는 스플라인축(352)과, 스플라인축(352)의 둘레를 감싸도록 결합되며 제1커플러(340)를 지지하는 링 형태의 베어링부재(354)를 포함한다.
여기서, 스플라인축(352)과 컨디셔닝 디스크(370)가 결합된다 함은, 스플라인축(352)과 컨디셔닝 디스크(370)가 일체로 회전 가능하게 결합된 것으로 정의된다.
스플라인축(352)으로서는 통상의 스플라인이 사용될 수 있으며, 스플라인축(352)의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 스플라인축(352)으로서는 볼스플라인이 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 회전부(350)는 구동원(392)에 의해 컨디셔너 하우징(302)의 내부에서 회전하도록 구성된다.
바람직하게, 회전부(350)를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동원(392)(예를 들어, 모터)은, 컨디셔너 하우징(302)과 이격되게 스윙암(304)에 장착되며, 구동원(392)의 구동력은 동력전달부(394)에 의해 회전부(350)로 전달된다.
동력전달부(394)는 구동원(392)의 구동력을 회전부(350)로 전달 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 동력전달부(394)는 구동원(392)에 의해 회전하는 제1기어(394a)와, 회전부(350)에 결합되며 제1기어(394a)에 치합되어 회전하는 제2기어(394b)를 포함한다. 이때, 제1기어(394a)와 제2기어(394b)로서는 통상의 베벨 기어가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 피니언기어와 같은 여타 다른 기어를 이용하여 동력전달부를 구성하는 것도 가능하다.
회전부(350)와 구동원(392) 간의 연결 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 회전부(350)는 컨디셔너 하우징(302)의 내부에 회전 가능하게 결합되는 회전블럭(356)과 일체로 회전하도록 구성되며, 제2기어(394b)는 회전블럭(356)에 결합된다. 구동원(392)에 의해 회전블럭(356)이 회전함과 동시에 회전부(350)가 함께 회전할 수 있다.
또한, 구동원(392)과 동력전달부(394)의 사이에는 구동원(392)의 구동력을 감속하기 위한 감속기(예를 들어, 감속비 1:5의 감속기)가 구비될 수 있다.
이와 같이, 회전부(350)를 회전시키는 구동원(392)을 컨디셔너 하우징(302)과 이격되게 스윙암(304)에 장착하는 것에 의하여, 컨디셔닝 헤드부(스윙암의 단부의 위치하며, 가압부 및 컨디셔닝 디스크를 포함하는 부위)의 처짐을 최소화하고, 구동원(392)의 방열 성능을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 회전부(350)를 회전시키는 구동원(392)이 스윙암(304)의 단부의 위치하는 컨디셔닝 헤드부에 장착됨에 따라, 구동원(392)에 하중에 의해 스윙암(304)의 단부의 처짐이 발생하는 문제점이 있고, 스윙암(304)의 처짐이 발생한 상태에서 컨디셔닝 공정이 행해지면 연마패드(110)가 불균일하게 개질되는 문제점이 있다. 더욱이, 기존에는 컨디셔닝 헤드부의 협소한 공간에 가압부(310) 및 구동원(392) 등이 모두 밀집되게 장착됨에 따라, 구동원(392)의 방열 성능이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 회전부(350)를 회전시키는 구동원(392)을 컨디셔너 하우징(302)과 이격되게 스윙암(304)에 장착하는 것에 의하여, 구동원(392)에 하중에 의한 스윙암(304)의 처짐을 방지하고, 연마패드(110)의 컨디셔닝 안정성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 협소한 공간을 갖는 컨디셔닝 헤드부로부터 구동원(392)을 분리시키는 것에 의하여, 구동원(392)의 방열 성능을 높일 수 있으며, 컨디셔닝 헤드부의 설계자유도 및 공간활용성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 7을 참조하면, 측정부(330)는 가압부(310)와 컨디셔닝 디스크(370)의 사이에 구비되며, 가압부(310)에 의해 컨디셔닝 디스크(370)에 인가되는 가압력을 측정하도록 마련된다.
일 예로, 측정부(330)는 연마패드(110)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에 가압부(310)에 의한 가압력을 교정하기 위한 용도로 가압부(310)에 의해 컨디셔닝 디스크(370)에 인가되는 가압력을 측정한다.
바람직하게, 측정부(330)는 컨디셔닝 디스크(370)의 이동과 회전이 정지되는 정지 위치에서 가압부(310)에 의한 가압력을 측정한다.
여기서, 컨디셔닝 디스크(370)의 이동과 회전이 정지되는 정지 위치라 함은, 컨디셔닝 디스크(370)의 이동과 회전이 정지될 수 있는 연마패드(110)의 내측 영역 또는 외측 영역을 모두 포함하는 것으로 정의되며, 정지 위치에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)에 접촉되며 이동과 회전이 정지된 상태에서, 측정부(330)는 가압부(310)에 의해 컨디셔닝 디스크(370)에 인가되는 가압력을 측정한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컨디셔닝 디스크가 연마패드(또는 연마패드의 외측 영역)에서 이동 및 회전하는 상태에서 측정부가 가압부에 의한 가압력을 측정하는 것도 가능하지만, 진동 등에 의한 노이즈의 발생을 최소화하고 가압부에 의한 가압력의 측정 정확도를 높일 수 있도록 컨디셔닝 디스크의 이동과 회전이 정지된 상태에서 가압부에 의해 컨디셔닝 디스크에 인가되는 가압력을 측정하는 것이 바람직하다.
다르게는, 컨디셔닝 디스크가 연마패드의 외측 영역(예를 들어, 연마패드의 외측 영역에 배치된 설비)에 정지된 상태에서 가압부에 의해 컨디셔닝 디스크에 인가되는 가압력을 측정하는 것도 가능하다.
측정부(330)로서는 가압력을 측정 가능한 다양한 측정수단이 사용될 수 있으며, 측정부(330)의 종류는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 측정부(330)로서는 로드셀이 사용될 수 있으며, 로드셀의 하단은 회전부(350)에 점접촉되도록 원호형 단면 형태로 형성된다.
측정부(330)는 회전부(350)에 직접 접촉되거나 별도의 부재를 매개로 접촉될 수 있다.
일 예로, 회전부(350)의 상부에는 제1커플러(340)가 고정 결합되되, 측정부(330)가 가압부(310)에 의해 하부로 이동하면 측정부(330)가 제1커플러(340)에 접촉되며 가압력이 제1커플러(340)를 거쳐 회전부(350)에 전달되고, 측정부(330)가 가압부(310)에 의해 상부로 이동하면 측정부(330)가 제1커플러(340)로부터 이격된다.
보다 구체적으로, 도 10을 참조하면, 측정부(330)로부터 제1커플러(340)에 전달된 가압력은 베어링부재(354)를 거쳐 스플라인축(352)에 전달된다.
바람직하게, 제1커플러(340)는 베어링부재(354)의 원주 방향을 따라 연속적으로 베어링부재(354)에 지지되고, 제1커플러(340)에 전달된 가압력(F1)은 베어링부재(354)를 따라 링 형태로 분산(F2)된 상태로 스플라인축(352)에 전달된다.
이와 같이, 제1커플러(340)에 전달된 가압력(F1)이 베어링부재(354)를 따라 링 형태로 분산(F2)된 상태로 스플라인축(352)에 전달되도록 하는 것에 의하여, 스플라인축(352)의 유동 및 흔들림을 최소화하면서, 제1커플러(340)에 전달된 가압력을 보다 안정적으로 스플라인축(352)에 전달하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 제1커플러에 전달된 가압력이 스플라인축에 직접 전달되도록 구성하는 것도 가능하다. 하지만, 조립 공차 및 오차 등에 의하여 제1커플러와 스플라인축이 비동축적으로 배치된 경우에는, 가압부의 가압력(제1커플러로 전달된 가압력)이 스플라인축의 중심이 아닌 스플라인축의 중심으로부터 이격된 부위에 전달됨에 따라 스플라인축의 유동 및 흔들림을 유발하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 제1커플러(340)에 전달된 가압력이 베어링부재(354)를 따라 링 형태로 분산된 상태로 스플라인축(352)에 동축적으로 전달되도록 하는 것에 의하여, 스플라인축(352)의 유동 및 흔들림없이 가압력을 스플라인축(352)에 안정적으로 전달하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 가압부(310)의 하부에는 가압부(310)에 의해 선택적으로 상하 방향으로 이동하는 제2커플러(320)가 구비될 수 있고, 측정부(330)는 제2커플러(320)에 고정 결합된다.
바람직하게, 제2커플러(320)는 제1커플러(340)의 측면 둘레를 감싸는 원통 형상으로 형성되되, 제2커플러(320)의 측벽에는 가이드홀(322)이 형성되고, 제1커플러(340)의 둘레면에는 가이드홀(322)에 상하 이동 가능하게 수용되는 가이드돌기(342)가 돌출 형성된다.
이와 같이, 제2커플러(320)가 제1커플러(340)의 둘레를 감싼 상태로 상하 이동하면서, 가이드 돌기가 가이드홀(322)을 따라 상하 이동하도록 하는 것에 의하여, 제1커플러(340)(또는 회전부)에 대한 제2커플러(320)(또는 측정부)의 상하 이동을 보다 안정적으로 지지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 가이드돌기(342)와 가이드홀(322)과의 간섭에 의하여, 제1커플러(340)에 대한 제2커플러(320)의 과도한 상하 이동이 제한될 수 있다.
컨디셔닝 디스크(370)는 회전부(350)의 하부에 결합되며, 가압부(310)의 가압력에 의해 가압된 상태로 회전부(350)에 의해 회전하면서 연마패드(110)를 개질(컨디셔닝)한다.
일 예로, 회전부(350)의 하단에는 디스크 홀더(360)가 장착되고, 디스크 홀더(360)에는 연마정반(100) 상에 부착된 연마패드(110)를 개질하기 위한 컨디셔닝 디스크(370)가 결합된다.
여기서, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 컨디셔닝한다 함은, 연마패드(110)의 표면을 미리 정해진 가압력(P)으로 가압하며 미세하게 절삭하여 연마패드(110)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 개질시키는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 컨디셔닝 디스크(370)는 연마패드(110)의 외표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(110)의 외표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(110)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 기판에 원활하게 공급되게 한다. 경우에 따라서는 컨디셔닝 디스크(370)에 연마패드(110)의 미소 절삭을 위하여 연마패드(110)와 접촉하는 면에 다이아몬드 입자를 부착하는 것도 가능하다.
회전부(350)와 디스크 홀더(360)의 결합 및 연결구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 회전부(350)와 디스크 홀더(360)의 결합 및 연결구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 회전부(350)와 디스크 홀더(360)는 짐벌구조체(362)에 의해 연결될 수 있다. 짐벌구조체(362)는 회전부(350)에 대해 디스크 홀더(360)를 자동 조심(self-aligning)시키도록 구성된다.
보다 구체적으로, 컨디셔너(300)에 의해 연마패드(110)의 컨디셔닝 공정이 진행되는 동안, 연마패드(110)의 표면 상태 또는 컨디셔닝 디스크(370)에 역방향으로 작용하는 물리적인 힘에 의해 컨디셔너 하우징(302)이 틸팅(수직 선상에 대해 기울어지게 배치)되는 현상이 발생하게 되면, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)로부터 부분적으로 이격됨에 따라 연마패드(110)의 컨디셔닝이 균일하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 이를 위해, 짐벌구조체(362)는 컨디셔너 하우징(302)이 틸팅될 시 컨디셔너 하우징(302)에 대한 디스크 홀더(360)의 짐벌(gimbal) 운동이 허용되게 함으로써, 컨디셔너 하우징(302)이 틸팅되더라도 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)에 접촉된 상태를 유지할 수 있게 한다.
일 예로, 짐벌구조체(362)로서는 유니버셜 조인트 또는 자동조심베어링(self-aligning bearing) 등이 사용될 수 있다. 여기서, 자동조심베어링이라 함은, 통상의 자동조심볼베어링 및 자동조심롤러베어링을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
아울러, 회전부(350)에 대해 디스크 홀더(360)를 틸팅시키는 외력이 해제되면, 짐벌구조체(362)는 스프링과 같은 탄성부재에 의해 디스크 홀더(360)가 초기 위치(디스크 홀더(360)가 컨디셔너 하우징(302)에 대해 틸팅되기 전 상태)로 자동적으로 복귀하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 회전부(350)에 대한 디스크 홀더(360)의 짐벌 운동이 보장되도록 하는 것에 의하여, 컨디셔닝 공정 중에 컨디셔너 하우징(302)(또는 회전부)의 틸팅이 발생되어도, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)에 밀착된 상태를 안정적으로 유지하고 컨디셔닝 디스크(370)에 인가되는 가압력을 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
교정부(400)는 측정부(330)에서 측정된 신호에 기초하여 가압부(310)에 의한 가압력을 교정한다.
일 예로, 교정부(400)는 연마패드(110)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에, 측정부(330)에서 측정된 신호에 기초하여 가압부(310)에 의한 가압력을 교정한다.
바람직하게, 교정부(400)는 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)에 배치된 상태에서 가압부(310)에 의한 가압력을 교정한다.
이와 같이, 연마패드(110)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에, 측정부(330)에서 측정된 신호에 기초하여 가압부(310)에 의한 가압력을 교정하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 컨디셔닝 효율을 향상시키고, 컨디셔닝에 소요되는 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 연마패드를 전체적으로 균일하게 컨디셔닝하기 위해서는, 연마패드에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드를 의도한 대로 정확하게 가압하도록 컨디셔너에 의한 가압력이 교정될 수 있어야 한다. 다시 말해서, 컨디셔닝 디스크(370)의 목적 가압력과 실제 가압력 간의 편차가 발생하면 연마패드를 균일하게 컨디셔닝할 수 없으므로, 연마패드에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에 컨디셔너가 교정(가압력 교정)될 수 있어야 한다.
그러나, 기존에는 연마패드의 외측에 구비되는 별도의 지그에 컨디셔너를 접촉시키고 지그를 통해 감지되는 신호에 기초하여 컨디셔너의 교정 공정이 행해짐에 따라, 컨디셔너의 교정 공정에 소요되는 시간이 증가하는 문제점이 있고, 불가피하게 컨디셔너의 이동 경로가 증가하여 설비 및 제어가 복잡해지는 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 지그에서 컨디셔너의 교정 공정을 행하더라도, 지그에서 교정 공정이 행해지는 조건(예를 들어, 지그의 안착면의 경도 또는 높이)과, 연마패드에서 실제 컨디셔닝 공정이 행해지는 조건이 서로 다르므로, 컨디셔닝 디스크의 목적 가압력과 실제 가압력 간의 편차가 발생하는 문제점이 있어, 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력을 정확하게 제어하기 어렵고, 연마패드의 컨디셔닝 안정성 및 효율이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 컨디셔닝 헤드부에 직접 측정부(330)를 마련하고, 측정부(330)에서 측정된 신호에 기초하여 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력을 교정하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 컨디셔닝 효율을 향상시키고, 컨디셔닝에 소요되는 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명은 연마패드(110)의 외측 영역에 별도의 지그를 마련하지 않고도, 컨디셔너의 교정 공정을 행할 수 있으므로, 컨디셔너(300)의 이동 경로를 단축하고, 구조 및 설비를 간소화할 수 있으며, 컨디서닝 공정 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)의 외측으로 벗어나지 않고 컨디셔닝이 행해지는 연마패드(110) 상에서 컨디셔너의 교정 공정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 다시 말해서 실제 컨디셔닝 공정이 행해지는 연마패드(110) 상에서 컨디셔너(300)의 가압력이 교정되도록 하는 것에 의하여, 컨디셔너(300)의 가압력 교정 정확도를 높이고, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력을 보다 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 컨디셔너는 컨디셔닝 디스크(370)의 기준 가압력 범위가 미리 저장되는 데이터 베이스(410)를 포함하고, 교정부(400)는 측정부(330)에서 측정된 컨디셔닝 디스크(370)의 측정 가압력 범위와 데이터 베이스(410)에 저장되어 있는 기준 가압력 범위 간의 편차에 기초하여, 가압부(310)에 의한 가압력을 교정한다.
일 예로, 도 5를 참조하면, 기준 가압력 범위(P1 ~ Pn)는 컨디셔닝 디스크(370)의 사용 연한(조건 1 ~ 조건 n)(예를 들어, 컨디셔닝 디스크의 마모 정도)에 따라 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 컨디셔닝 디스크(370)의 측정 가압력 범위와 룩업테이블에 미리 저장된 정보(기준 가압력 범위)를 비교하여 가압부(310)에 의한 가압력을 교정할 수 있다.
아울러, 룩업테이블에 미리 저장되지 않은 기준 가압력 범위는, 미리 저장된 인접한 기준 가압력 범위를 이용한 보간법(interpolation) 등으로 산출될 수 있다.
이와 같이, 컨디셔닝 디스크(370)의 측정 가압력 범위와 룩업테이블에 미리 저장된 기준 가압력 범위를 비교하여 가압력 편차를 검출하는 것에 의하여, 가압부(310)에 의한 가압력(연마패드를 컨디셔닝하는 가압력)을 보다 빠르고 정확하게 교정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 기준 가압력 범위는 컨디셔닝 디스크(370)의 사용 연한에 따라 연마패드(110)에서 측정부(330)에 의해 측정된 측정 가압력 범위에 기초하여 저장된다. 이와 같이, 연마패드(110)의 컨디셔닝 공정이 행해지는 연마패드(110)에서 측정된 측정 가압력 범위에 기초하여 기준 가압력 범위를 정의하는 것에 의하여, 다시 말해서, 실제 컨디셔닝 공정이 행해지는 조건과 동일한 조건에서 측정된 측정 가압력 범위에 기초하여 기준 가압력 범위를 정의하는 것에 의하여, 기준 가압력 범위의 정확도 및 신뢰성을 높이고 가압부(310)에 의한 가압력을 보다 정확하게 교정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기준 가압력 범위가 연마패드가 아닌 다른 위치에서 측정부(또는 여타 다른 측정수단)에 의해 측정된 측정 가압력 범위에 기초하여 산출되는 것도 가능하다.
또한, 컨디셔너(300)는 측정 가압력 범위와 기준 가압력 범위 간의 편차가 기준 편차 범위를 벗어나면 경보신호를 발생시키는 경보발생부(420)를 포함한다.
일 예로, 컨디셔너(300) 가압력 교정 공정을 수행하기 어려울 정도로, 측정 가압력 범위와 기준 가압력 범위 간의 편차가 기준 편차 범위를 벗어나면, 경보발생부(420)는 경보신호를 발생시킬 수 있다.
여기서, 경보신호라 함은 통상의 음향수단에 의한 청각적 경보신호, 및 통상의 경고등에 의한 시각적 경보신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이외에도 작업자에게 컨디셔너(300) 이상 상황을 인지시킬 수 있는 여타 다른 다양한 경보신호가 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 측정부(300)는 연마패드(110)의 컨디셔닝이 행해지는 중에도 가압부(310)에 의한 가압력을 측정하는 것이 가능하다.
일 예로, 측정부(330)는 가압부(310)와 회전부(350)의 사이에 구비되며, 가압부(310)에 의한 가압력을 회전부(350)로 전달하면서 가압력을 측정한다.
보다 구체적으로, 측정부(330)는 가압부(310)에 의해 선택적으로 상하 방향으로 이동하며 회전부(350)의 상단에 접촉 또는 이격된다.
기존에는 연마패드의 컨디셔닝이 행해지는 중에, 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력을 정확하게 측정하기 어렵고, 연마패드의 표면 높이 편차에 따라 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력을 정확하게 제어할 수 없으므로, 연마패드의 컨디셔닝 안정성 및 효율이 저하되고, 연마패드를 전체적으로 균일하게 컨디셔닝하기 어려운 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 가압부(310)와 회전부(350)의 사이에 측정부(330)를 마련하고, 측정부(330)가 가압부(310)에 의한 가압력을 회전부(350)로 전달하면서 가압력을 측정하도록 하는 것에 의하여, 컨디셔닝 공정 중에 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력을 정확하게 측정하고 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 컨디셔너(300)는 측정부(330)에서 측정된 신호에 기초하여 가압부(310)에 의한 가압력을 제어하는 제어부(380)를 포함한다.
일 예로, 제어부(380)는 연마패드(110)의 반경 방향을 따른 높이 편차에 대응하여 컨디셔너(300)에 도입하고자 하는 목표값(기준 가압력 범위)과 측정부(330)에서 측정되는 측정값(측정 가압력 범위)을 비교하여 가압부(310)에 의한 가압력을 제어할 수 있다.
바람직하게 제어부(380)는 연마패드(110)의 컨디셔닝 공정이 행해지는 중에 실시간으로 가압부(310)에 의한 가압력을 제어한다.
즉, 컨디셔닝 디스크(370)에서 균일한 가압력으로 연마패드(110)의 표면을 미소 절삭하더라도, 기판의 연마 공정을 위하여 연마패드(110)에 가압되는 힘의 분포가 균일하지 않게 되면, 연마패드(110)의 표면 높이가 반경 방향을 따라 불균일해지는 현상이 발생하게 된다. 이와 같은 연마패드(110)의 반경 방향으로의 높이 편차에 대응하여 가압부(310)에 의한 가압력을 제어하는 것에 의하여, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하면서 미소 절삭하는 절삭량을 조절할 수 있으므로, 기판의 연마 공정 중에 연마패드(110)의 반경 방향으로의 힘의 편차가 존재하더라도, 연마패드(110)의 전체 표면이 동일한 높이를 유지하면서 슬러리를 기판에 균일하게 공급되도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 컨디셔너(300)에 의한 개질 효과가 연마패드(110)의 표면 전체에 균일해지므로, 기판으로 유입되는 슬러리의 양이 국부적으로 차이가 생기지 않아, 기판의 화학 기계적 연마 공정을 보다 우수한 품질로 행하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 연마패드(110)의 표면 높이 측정은 연마 공정 중에 실시간으로 행해질 수 있고, 컨디셔닝 디스크(370)에 가해지는 가압력은 실시간으로 측정되는 연마패드(110)의 표면 높이 측정 정보에 따라 실시간으로 변동될 수 있으므로, 연마 공정 중에 연마패드(110)의 표면 높이가 불균일해지는 조건이 발생하더라도, 컨디셔너(300) 디스크에 의해 가압되는 가압력을 연마패드(110)의 표면 높이 편차에 대응하게 제어함으로써, 연마패드(110)의 표면을 평탄하게 유지할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 공정을 설명하기로 한다.
일 예로, 도 12를 참조하면, 연마패드(110)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)에 접촉된 상태에서 컨디셔너 헤드부의 내부에 마련된 측정부(330)를 이용하여 가압부(310)에 의해 컨디셔닝 디스크(370)에 인가되는 가압력(컨디셔너 가압력)을 측정한다.(S12)
측정부(330)에서 측정된 가압력 편차(측정 가압력 범위와 기준 가압력 범위 간의 편차)가 기준 편차 범위 이내인 경우에는(S12), 측정 가압력 범위와 기준 가압력 범위 간의 편차에 기초하여, 가압부(310)에 의한 가압력을 교정한다.(S20) 반면, 측정부(330)에서 측정된 가압력 편차가 기준 편차 범위를 벗어나면 경보신호가 발생된다.(S14)
가압부(310)에 의한 가압력 교정이 행해진 이후에는 교정된 가압력으로 연마패드(110)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해진다.(S30)
또한, 연마패드(110)의 컨디셔닝 공정이 행해지는 중에도, 가압부(310)에 의한 가압력을 측정하고, 측정된 신호에 기초하여 컨디셔너(300) 가압력을 제어할 수 있다.(S40)
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 연마정반 110 : 연마패드
200 : 캐리어 헤드 300 : 컨디셔너
302 : 컨디셔너 하우징 304 : 스윙암
310 : 가압부 312 : 실린더 몸체
313 : 압력챔버 313a: 제1챔버
313b : 제2챔버 314a : 제1압력형성부
314b : 제2압력형성부 316 : 피스톤부재
320 : 제2커플러 322 : 가이드홀
330 : 측정부 340 : 제1커플러
342 : 가이드돌기 350 : 회전부
352 : 스플라인축 354 : 베어링부재
356 : 회전블럭 360 : 디스크 홀더
362 : 짐벌구조체 370 : 컨디셔닝 디스크
380 : 제어부 392 : 구동원
394 : 동력전달부 394a : 제1기어
394b : 제2기어 400 : 교정부
410 : 데이터 베이스 420 : 경보발생부
200 : 캐리어 헤드 300 : 컨디셔너
302 : 컨디셔너 하우징 304 : 스윙암
310 : 가압부 312 : 실린더 몸체
313 : 압력챔버 313a: 제1챔버
313b : 제2챔버 314a : 제1압력형성부
314b : 제2압력형성부 316 : 피스톤부재
320 : 제2커플러 322 : 가이드홀
330 : 측정부 340 : 제1커플러
342 : 가이드돌기 350 : 회전부
352 : 스플라인축 354 : 베어링부재
356 : 회전블럭 360 : 디스크 홀더
362 : 짐벌구조체 370 : 컨디셔닝 디스크
380 : 제어부 392 : 구동원
394 : 동력전달부 394a : 제1기어
394b : 제2기어 400 : 교정부
410 : 데이터 베이스 420 : 경보발생부
Claims (21)
- 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너로서,
연마패드를 개질하는 컨디셔닝 디스크와;
상기 컨디셔닝 디스크에 축방향 가압력을 인가하는 가압부와;
상기 가압부와 상기 컨디셔닝 디스크의 사이에 구비되며, 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 측정하는 측정부와;
상기 측정부에서 측정된 신호에 기초하여 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 교정하는 교정부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제1항에 있어서,
상기 측정부는, 상기 컨디셔닝 디스크의 이동과 회전이 정지되는 정지 위치에서 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제2항에 있어서,
상기 교정부는 상기 컨디셔닝 디스크가 상기 연마패드에 배치된 상태에서 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 교정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제1항에 있어서,
상기 컨디셔닝 디스크의 기준 가압력 범위가 저장되는 데이터 베이스를 포함하고,
상기 교정부는, 상기 측정부에서 측정된 상기 컨디셔닝 디스크의 측정 가압력 범위와 상기 기준 가압력 범위 간의 편차에 기초하여, 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 교정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제4항에 있어서,
상기 기준 가압력 범위는 상기 컨디셔닝 디스크의 사용 연한에 따라 상기 연마패드에서 상기 측정부에 의해 측정된 상기 측정 가압력 범위에 기초하여 저장되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제4항에 있어서,
상기 측정 가압력 범위와 상기 기준 가압력 범위 간의 편차가 기준 편차 범위를 벗어나면 경보신호를 발생시키는 경보발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제1항에 있어서,
상기 교정부는 상기 연마패드에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지기 전에 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 교정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨디셔닝 디스크의 상부에 결합되며, 상기 컨디셔닝 디스크를 회전시키는 회전부를 포함하되,
상기 가압부는 상기 회전부의 상부에 구비되고, 상기 측정부는 상기 가압부와 상기 회전부의 사이에 구비되어 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 상기 회전부로 전달하면서 상기 가압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제8항에 있어서,
상기 측정부는 상기 가압부에 의해 선택적으로 상하 방향으로 이동하며 상기 회전부에 접촉 또는 이격되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제9항에 있어서,
상기 회전부의 상부에 결합되는 제1커플러를 포함하고,
상기 측정부가 상기 가압부에 의해 하부로 이동하면 상기 측정부가 상기 제1커플러에 접촉되며, 상기 가압력이 상기 제1커플러를 거쳐 상기 회전부에 전달되고,
상기 측정부가 상기 가압부에 의해 상부로 이동하면 상기 측정부가 상기 제1커플러로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제10항에 있어서,
상기 회전부는,
상기 컨디셔닝 디스크에 결합되는 스플라인축과;
상기 스플라인축의 둘레를 감싸도록 결합되며, 상기 제1커플러를 지지하는 베어링부재를; 포함하고,
상기 제1커플러에 전달된 상기 가압력은 상기 베어링부재를 거쳐 상기 스플라인축에 전달되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제11항에 있어서,
상기 제1커플러는 상기 베어링부재의 원주 방향을 따라 연속적으로 상기 베어링부재에 지지되고,
상기 제1커플러에 전달된 상기 가압력은 상기 베어링부재를 따라 링 형태로 분산된 상태로 상기 스플라인축에 전달되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제9항에 있어서,
상기 가압부에 의해 선택적으로 상하 방향으로 이동하는 제2커플러를 포함하고,
상기 측정부는 상기 제2커플러에 고정 결합된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제13항에 있어서,
상기 제2커플러에는 가이드홀이 형성되고,
상기 제1커플러에는 상기 가이드홀에 상하 이동 가능하게 수용되는 가이드돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제8항에 있어서,
상기 회전부에는 디스크 홀더가 장착되고, 상기 컨디셔닝 디스크는 상기 디스크 홀더에 결합된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정부는 로드셀인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압부는,
압력챔버가 형성된 실린더 몸체와;
상기 압력챔버의 압력 변화에 따라 상하 방향을 따라 이동 가능하게 상기 실린더 몸체에 장착되며, 상기 측정부와 결합되는 피스톤부재를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제17항 있어서,
상기 압력챔버는,
상기 피스톤부재의 하부에 형성되는 제1챔버와;
상기 피스톤부재의 상부에 형성되는 제2챔버를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제18항에 있어서,
상기 제1챔버에 균일한 범위의 고정압을 인가하는 제1압력형성부와;
상기 제2챔버에 선택적으로 변화되는 변동압을 인가하는 제2압력형성부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 제19항에 있어서,
상기 제1챔버에 상기 고정압이 인가되는 상태에서,
상기 제2챔버에 인가되는 상기 변동압의 압력 변화에 따라 상기 피스톤부재가 상하로 이동하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
- 컨디제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정부는 상기 연마패드의 컨디셔닝이 행해지는 중에 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 측정하고,
상기 측정부에서 측정된 신호에 기초하여 상기 가압부에 의한 상기 가압력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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