KR20220160408A - 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법 - Google Patents

컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법 Download PDF

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KR20220160408A
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박민섭
이주봉
박성용
손기주
엄재영
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Abstract

홀더에 고정된 컨디셔닝 디스크를 떼어내는 탈착부; 컨디셔닝 디스크를 이송하는 이송부; 및 컨디셔닝 디스크를 보관하는 저장부; 를 포함하되, 상기 탈착부는: 탈착 몸체; 및 상기 탈착 몸체에 결합되어 수평 방향인 제1 방향에 평행한 축을 중심으로 회전하는 회전부; 를 포함하고, 상기 회전부는 상기 제1 방향으로 돌출되는 키(key)를 포함하는 컨디셔닝 디스크 교체 장치가 제공된다.

Description

컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법{Apparatus for conditioning disk replacement and method for conditioning disk replacement using the same}
본 발명은 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컨디셔닝 디스크를 자동으로 교체할 수 있는 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조는 여러 공정을 거쳐 수행될 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자의 제조는 웨이퍼에 대한 포토 공정, 식각 공정 및 증착 공정 등을 통해 진행될 수 있다. 각 공정에 선행하여, 웨이퍼의 표면을 평탄화시킬 필요가 있을 수 있다. 이를 위해 웨이퍼에 대한 폴리싱(polishing) 공정이 진행될 수 있다. 폴리싱 공정은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 평탄화를 위해 화학적 기계 연마(Chemical mechanical polishing, CMP) 공정이 사용될 수 있다. CMP 공정에서, 웨이퍼의 표면을 평탄화시키기 위해 컨디셔닝 디스크가 사용될 수 있다. 컨디셔닝 디스크는 회전하는 웨이퍼에 접하며 웨이퍼의 표면을 갈아낼 수 있다. 컨디셔닝 디스크는 공정 중에 손상되어, 일정한 시간이 지나면 교체해야 할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수 있는 신속하고 정확하게 컨디셔닝 디스크를 교체할 수 있는 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자동으로 컨디셔닝 디스크를 교체할 수 있는 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간단한 구조와 원리를 사용하여 컨디셔닝 디스크 교체의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치는 홀더에 고정된 컨디셔닝 디스크를 떼어내는 탈착부; 컨디셔닝 디스크를 이송하는 이송부; 및 컨디셔닝 디스크를 보관하는 저장부; 를 포함하되, 상기 탈착부는: 탈착 몸체; 및 상기 탈착 몸체에 결합되어 수평 방향인 제1 방향에 평행한 축을 중심으로 회전하는 회전부; 를 포함하고, 상기 회전부는 상기 제1 방향으로 돌출되는 키(key)를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 방법은 홀더와 홀더의 하면에 결합된 컨디셔닝 디스크 사이의 홈에 탈착부의 키를 삽입하는 것; 및 상기 키를 회전시키는 것; 을 포함하되, 상기 키를 회전시키는 것은: 상기 키의 상면이 상기 홀더의 하면 일부를 가압하는 것; 상기 키의 하면이 상기 컨디셔닝 디스크의 상면 일부를 가압하는 것; 및 상기 컨디셔닝 디스크가 상기 홀더로부터 분리되는 것; 을 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따르면, 신속하고 정확하게 컨디셔닝 디스크를 교체할 수 있다.
본 발명의 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따르면, 자동으로 컨디셔닝 디스크를 교체할 수 있다.
본 발명의 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따르면, 간단한 구조와 원리를 사용하여 컨디셔닝 디스크 교체의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 CMP 설비를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치의 탈착부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치의 탈착부를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 CMP 설비 중 홀더에 컨디셔닝 디스크가 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치의 저장부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따라 컨디셔닝 디스크를 교체하는 과정을 나타낸 단면도들이다.
도 9는 도 6의 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따라 컨디셔닝 디스크를 교체하는 과정을 나타낸 정면도이다.
도 10 내지 도 12는 도 6의 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따라 컨디셔닝 디스크를 교체하는 과정을 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명한다. 명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 CMP 설비를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참고하면, CMP 설비(PA) 및 컨디셔닝 디스크 교체 장치(EA)가 제공될 수 있다.
CMP 설비(PA)는 웨이퍼의 표면을 연마하는 장치일 수 있다. 보다 구체적으로, CMP 설비(PA)는 반도체 웨이퍼에 대한 화학적 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하는 장치일 수 있다. CMP 설비(PA)는 스테이지(ST), 홀더(H), 홀더 지지 부재(SB), 연결부(SP), 홀더 회전부(RP) 및 홀더 관측부(DP) 등을 포함할 수 있다. 스테이지(ST)는 웨이퍼가 배치되는 상면을 제공할 수 있다. 즉, 스테이지(ST) 상에 웨이퍼가 안착되어 연마될 수 있다. 홀더(H)는 스테이지(ST)로부터 위로 이격될 수 있다. 홀더(H)는 컨디셔닝 디스크(CD)를 고정시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 홀더(H)의 하면에 컨디셔닝 디스크(CD)의 상면이 접한 상태로, 홀더(H)와 컨디셔닝 디스크(CD)가 결합될 수 있다. 이를 위해 홀더(H)는 원통 형상을 포함할 수 있다. 홀더(H)는 다양한 방식으로 컨디셔닝 디스크(CD)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 홀더(H)는 자성 결합 방식으로 컨디셔닝 디스크(CD)와 결합될 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다. 홀더 지지 부재(SB)는 홀더(H)를 연결부(SP)에 고정시킬 수 있다. 연결부(SP)는 홀더(H)와 홀더 회전부(RP)를 연결시킬 수 있다. 연결부(SP)에 의해, 홀더(H)는 스테이지(ST) 상에서 이동할 수 있다. 홀더 회전부(RP)는 회전할 수 있다. 홀더 회전부(RP)는 연결부(SP)를 통해 홀더(H)를 이동시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 홀더 회전부(RP)의 회전에 의해, 홀더(H)는 스테이지(ST) 상에서 호(arc) 궤적을 그리며 이동할 수 있다. 홀더 관측부(DP)는 홀더(H)의 상태를 관측할 수 있다. 보다 구체적으로, 홀더 관측부(DP)는 홀더(H)를 촬영하여, 홀더(H)에 컨디셔닝 디스크(CD)가 결합되어 있는지 여부에 대한 정보를 수집할 수 있다. 혹은, 홀더 관측부(DP)는 홀더(H)에 결합된 컨디셔닝 디스크(CD)의 상태를 관측할 수 있다. 예를 들어, 홀더 관측부(DP)는 컨디셔닝 디스크(CD)의 하면을 촬영하여, 컨디셔닝 디스크(CD)의 하면의 마모 상태에 대한 정보를 수집할 수 있다. 이를 위해 홀더 관측부(DP)는 촬영 및 데이터 전송을 위한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀더 관측부(DP)는 광학센서 및 데이터 송수신기 등을 포함할 수 있다. 즉, 홀더 관측부(DP)는 카메라 및 통신 장치 등을 포함할 수 있다. 또한 홀더(H)를 향해 배치될 수 있다. 예를 들어, 홀더 관측부(DP)는 연결부(SP)에 결합될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 홀더 관측부(DP)는 연결부(SP)로부터 이격 분리될 수도 있다.
컨디셔닝 디스크 교체 장치(EA)는 컨디셔닝 디스크(CD)를 자동으로 교체하는 장치일 수 있다. 보다 구체적으로, 홀더(H)에 결합된 컨디셔닝 디스크(CD)를 홀더(H)로부터 분리하고, 다른 컨디셔닝 디스크(CD)를 홀더(H)에 결합시키는 장치일 수 있다. 컨디셔닝 디스크 교체 장치(EA)는 탈착부(1), 이송부(3), 저장부(5), 탈착 구동부(A1), 제1 이동부(A2) 및 제2 이동부(A3) 등을 포함할 수 있다.
탈착부(1)는 홀더(H)로부터 컨디셔닝 디스크(CD)를 분리해낼 수 있다. 탈착부(1)는 탈착 구동부(A1)에 의해 이동할 수 있다. 탈착부(1)에 대한 상세한 내용은 도 2 및 도 3을 참고하여 후술하도록 한다.
이송부(3)는 컨디셔닝 디스크(CD)를 이송시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 이송부(3)는 홀더(H)로부터 분리된 컨디셔닝 디스크(CD)를 저장부(5)로 이송하거나, 저장부(5)의 컨디셔닝 디스크(CD)를 홀더(H)로 이송할 수 있다. 이송부(3)는 받침판(31), 가압부(33), 이송 회전부(37), 연결부재(35)를 포함할 수 있다. 받침판(31)은 원판 형상을 포함할 수 있다. 받침판(31)은 컨디셔닝 디스크(CD)의 이송 시, 컨디셔닝 디스크(CD)를 지지할 수 있다. 받침판(31)의 직경은 컨디셔닝 디스크(CD)의 직경과 실질적으로 동일 또는 유사하거나, 그보다 클 수 있다. 가압부(33)는 받침판(31) 상에 위치할 수 있다. 가압부(33)는 받침판(31) 상에 배치된 컨디셔닝 디스크(CD)를 가압하여 고정할 수 있다. 이를 위해 가압부(33)는 컨디셔닝 디스크(CD)의 가압 고정을 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가압부(33)는 한 쌍의 집게발을 포함할 수 있다. 한 쌍의 집게발은 받침판(31) 상의 컨디셔닝 디스크(CD)를 양쪽에서 가압하여 고정할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 가압부(33)는 컨디셔닝 디스크(CD)의 고정을 위한 다른 구조를 포함할 수도 있다. 이송 회전부(37)는 받침판(31)을 회전시킬 수 있다. 연결부재(35)는 이송 회전부(37)와 받침판(31)을 연결시킬 수 있다. 받침판(31)은 이송 회전부(37) 및 연결부재(35)에 의해 호 형상을 그리며 회전할 수 있다.
저장부(5)는 컨디셔닝 디스크(CD)를 보관할 수 있다. 보다 구체적으로, 저장부(5)는 복수 개의 컨디셔닝 디스크(CD)를 보관할 수 있다. 저장부(5)에 대한 상세한 내용은 도 5를 참고하여 후술하도록 한다.
탈착 구동부(A1)는 탈착부(1)를 이동시킬 수 있다. 탈착 구동부(A1)에 의해, 탈착부(1)는 상하좌우로 평행 이동하거나, 회전할 수 있다. 제1 이동부(A2)는 이송부(3)를 이동시킬 수 있다. 제1 이동부(A2)에 의해, 이송부(3)는 상하좌우로 평행 이동하거나, 회전할 수 있다. 제2 이동부(A3)는 저장부(5)를 이동시킬 수 있다. 제2 이동부(A3)에 의해 저장부(5)는 상하좌우로 평행 이동하거나, 회전할 수 있다. 탈착 구동부(A1), 제1 이동부(A2) 및 제2 이동부(A3)의 각각은 액츄에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탈착 구동부(A1), 제1 이동부(A2) 및 제2 이동부(A3)의 각각은 리니어 모터, 회전 모터 및/또는 유압 모터 등을 포함할 수 있다. 이상에서 탈착 구동부(A1), 제1 이동부(A2) 및 제2 이동부(A3)의 각각이 별개의 구성인 것으로 서술하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 탈착 구동부(A1), 제1 이동부(A2) 및 제2 이동부(A3)의 각각은 동일한 구성일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치의 탈착부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치의 탈착부를 나타낸 정면도이다.
이하에서, 도 2의 D1을 제1 방향, 제1 방향(D1)에 교차되는 D2를 제2 방향, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 각각에 교차되는 D3를 제3 방향이라 칭할 수 있다. 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)은 서로 실질적으로 수직할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 제3 방향(D3)은 수직 방향이라 칭할 수도 있다. 혹은, 제3 방향(D3)은 아래 방향, 제3 방향(D3)의 반대 방향은 윗 방향이라 칭할 수도 있다. 제2 방향(D2) 및 제1 방향(D1)의 각각은 수평 방향이라 칭할 수도 있다.
도 2를 참고하면, 탈착부(1)는 탈착 몸체(13), 회전부(11) 및 가동부(15)를 포함할 수 있다. 탈착 몸체(13)는 회전부(11)를 회전시킬 수 있다. 탈착 몸체(13)는 가동부(15)에 의해 이동할 수 있다. 회전부(11)는 탈착 몸체(13)의 전면에 결합될 수 있다. 회전부(11)는 제1 방향(D1)에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다. 회전부(11)는 회전 몸체(111) 및 키(113)를 포함할 수 있다. 회전 몸체(111)는 원판 형상을 포함할 수 있다. 회전 몸체(111)는 탈착 몸체(13)에 결합될 수 있다. 회전 몸체(111)는 탈착 몸체(13)의 전면으로부터 제1 방향(D1)으로 돌출될 수 있다. 키(113)는 회전 몸체(111)에 결합될 수 있다. 키(113)는 회전 몸체(111)의 전면으로부터 제1 방향(D1)으로 돌출될 수 있다.
도 3을 참고하면, 키(113)는 제2 방향(D2)으로 일정 길이 연장될 수 있다. 키(113)는 제2 방향(D2)으로 갈수록 두께가 줄어드는 가변 구간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 기준으로 오른쪽 부분에서 키(113)는 제1 두께(d1)를 가질 수 있다. 왼쪽 부분에서 키(113)는 제2 두께(d2)를 가질 수 있다. 제2 두께(d2)는 제1 두께(d1)보다 작을 수 있다. 실시 예들에서, 가변 구간 내에서 키(113)의 두께는 제2 방향(D2)으로 갈수록 연속적으로 줄어들 수 있다. 예를 들어, 가변 구간 내에서 키(113)의 두께는 제2 방향(D2)으로 갈수록 선형적으로 줄어들 수 있다. 키(113)의 가장 두꺼운 부분에서의 두께와 키(113)의 가로 길이의 비율은 1:1 내지 1:20일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 키(113)의 가장 두꺼운 부분에서의 두께와 키(113)의 가로 길이의 비율은 컨디셔닝 디스크(CD, 도 1 참고)의 지름 및 두께 등을 고려하여 다른 수치로 적절히 선정될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 CMP 설비 중 홀더에 컨디셔닝 디스크가 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참고하면, 홀더(H)는 홀더 자석(M1)을 포함할 수 있다. 홀더 자석(M1)은 홀더(H) 내에 매립될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 홀더 자석(M1)은 홀더(H)의 하면에 노출되어 있을 수도 있다. 홀더 자석(M1)은 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 홀더 자석(M1)은 수평 방향으로 이격 배치될 수 있다. 홀더 자석(M1)은 홀더(H)가 컨디셔닝 디스크(CD)와 결합을 하도록 자기력을 제공할 수 있다. 즉, 컨디셔닝 디스크(CD)가 금속성 물질을 포함하므로, 홀더 자석(H1)과 컨디셔닝 디스크(CD) 간의 자성 결합에 의해, 컨디셔닝 디스크(CD)가 홀더(H)에 결합될 수 있다. 홀더(H)는 홈(R)을 제공할 수 있다. 홈(R)은 홀더(H)의 하면 일부가 위로 함입된 함입면(Hr)에 의해 정의될 수 있다. 홈(R)은 홀더(H)와 컨디셔닝 디스크(CD) 사이에 제공될 수 있다. 홈(R)은 홀더(H)의 외측에 위치할 수 있다. 즉, 함입면(Hr)은 홀더(H)의 측면에 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치의 저장부를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참고하면, 저장부(5)는 캔틸레버 부재(51), 결합 자석(M2), 가이드 핀(55), 저장 관측부(53) 및 지지 기둥(59) 등을 포함할 수 있다.
캔틸레버 부재(51)는 수평 방향으로 연장될 수 있다. 캔틸레버 부재(51)는 컨디셔닝 디스크(CD)와 결합할 수 있다. 캔틸레버 부재(51)는 지지 기둥(59)에 결합될 수 있다. 캔틸레버 부재(51)는 지지 기둥(59)에 의해 지지될 수 있다. 캔틸레버 부재(51)는 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 캔틸레버 부재(51)는 상하로 이격될 수 있다. 따라서 복수 개의 캔틸레버 부재(51)의 각각에 결합 지지된 컨디셔닝 디스크(CD)는, 상하로 이격 적층될 수 있다. 그러나 편의 상 이하에서 특별한 사정이 없는 한 캔틸레버 부재(51)는 단수로 기술하도록 한다.
결합 자석(M2)은 캔틸레버 부재(51)의 내부에 위치할 수 있다. 결합 자석(M2)은 컨디셔닝 디스크(CD)와 자성 결합을 할 수 있다. 결합 자석(M2)과 컨디셔닝 디스크(CD) 간의 자성 결합의 세기는, 홀더 자석(M1)과 컨디셔닝 디스크(CD) 간의 자성 결합의 세기보다 작을 수 있다.
가이드 핀(55)은 캔틸레버 부재(51)의 하면에 결합될 수 있다. 가이드 핀(55)은 캔틸레버 부재(51)의 하면(51b)에 결합되는 컨디셔닝 디스크(CD)의 위치를 가이드할 수 있다. 가이드 핀(55)은 컨디셔닝 디스크(CD)의 양측에 각각 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 기준으로 컨디셔닝 디스크(CD)의 앞쪽에 위치한 가이드 핀(55)은 제1 가이드 핀(551)이라 칭할 수 있다. 도 5를 기준으로 컨디셔닝 디스크(CD)의 뒤쪽에 위치한 가이드 핀(55)은 제2 가이드 핀(553)이라 칭할 수 있다. 컨디셔닝 디스크(CD)는 제1 가이드 핀(551)과 제2 가이드 핀(553) 사이에서 캔틸레버 부재(51)의 하면(51b)에 결합될 수 있다.
저장 관측부(53)는 캔틸레버 부재(51)의 하면(51b)의 상태를 관측할 수 있다. 보다 구체적으로, 저장 관측부(53)는 캔틸레버 부재(51)의 하면(51b)에 컨디셔닝 디스크(CD)가 결합되어 있는지에 대한 정보를 수집할 수 있다. 이를 위해 저장 관측부(53)는 촬영 및 데이터 전송을 위한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 저장 관측부(53)는 광학센서 및 데이터 송수신기 등을 포함할 수 있다. 즉, 저장 관측부(53)는 카메라 및 통신 장치 등을 포함할 수 있다.
지지 기둥(59)은 캔틸레버 부재(51)를 지지할 수 있다. 지지 기둥(59)은 수직 방향으로 연장될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참고하면, 컨디셔닝 디스크 교체 방법(S)이 제공될 수 있다. 컨디셔닝 디스크 교체 방법(S)에 의하면, 도 1을 참고하여 설명한 컨디셔닝 디스크 교체 장치(EA)를 이용하여, 홀더(H)로부터 컨디셔닝 디스크(CD)를 교체할 수 있다.
컨디셔닝 디스크 교체 방법(S)은 이송부를 이동시켜 홀더 밑에 받침판을 배치하는 것(S1), 컨디셔닝 디스크와 홀더 사이의 홈에 키를 삽입하는 것(S2), 키를 회전시키는 것(S3), 컨디셔닝 디스크가 홀더로부터 분리되어 받침판 상으로 떨어지는 것(S4), 이송부가 컨디셔닝 디스크를 저장부에 삽입하는 것(S5) 및 이송부가 새 컨디셔닝 디스크를 홀더에 결합시키는 것(S6)을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 6을 참고하면, 이송부를 이동시켜 홀더 밑에 받침판을 배치하는 것(S1)은, 받침판(31)이 홀더(H)에 결합된 컨디셔닝 디스크(CD)로부터 수직으로 이격된 곳에 배치되도록 이송부(3)를 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이송 회전부(37) 및 제1 이동부(A2)의 구동에 의해, 받침판(31)이 홀더(H) 밑에 배치될 수 있다.
이하에서, 도 7 내지 도 13을 참고하여 도 6의 컨디셔닝 디스크 교체 방법(S)의 나머지 단계들을 상세히 서술하도록 한다.
도 7 및 도 8은 도 6의 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따라 컨디셔닝 디스크를 교체하는 과정을 나타낸 단면도들이다.
도 7, 도 8 및 도 6을 참고하면, 컨디셔닝 디스크와 홀더 사이의 홈에 키를 삽입하는 것(S2)은 키(113)가 이동하여 홈(R)에 삽입되는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 탈착 구동부(A1, 도 2 참고) 및 가동부(15, 도 2 참고)에 의해, 회전부(11)가 평행 이동하여 키(113)가 홈(R)에 삽입될 수 있다. 실시 예들에서, 키(113) 중에서 상대적으로 두께가 얇은 부분이 홈(R)에 먼저 삽입될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하여 설명한 것과 같이, 키(113) 중에서 상대적으로 얇은 부분인 제2 두께(d2)를 갖는 부분이 홈(R)에 먼저 삽입될 수 있다. 즉, 가변 구간의 일부가 먼저 홈(R)에 삽입될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 키(113)의 두께와 홈(R)의 두께 간의 대소 관계에 따라, 키(113) 중에서 두꺼운 부분이 먼저 홈(R)에 삽입될 수도 있다. 키(113)가 홈(R)에 삽입된 상태에서, 키(113)의 상면은 함입면(Hr)으로부터 밑으로 이격될 수 있다. 또한, 키(113)의 하면은 컨디셔닝 디스크(CD)의 상면(CDu)으로부터 위로 이격될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 키(113)가 홈(R)에 삽입된 직후에 키(113)의 상면이 함입면(Hr)에 접한 상태이거나, 키(113)의 하면이 컨디셔닝 디스크(CD)의 상면(CDu)에 접한 상태일 수도 있다.
도 9는 도 6의 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따라 컨디셔닝 디스크를 교체하는 과정을 나타낸 정면도이고, 도 10은 도 6의 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따라 컨디셔닝 디스크를 교체하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 9 및 도 6을 참고하면, 키를 회전시키는 것(S3)은, 회전부(11)가 제1 방향(D1)에 평행한 축을 중심으로 회전되는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탈착 몸체(13)가 제공하는 동력에 의해 회전부(11)가 제1 방향(D1)에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다. 도 9의 정면도를 기준으로, 회전부(11)는 중심(CP)을 기준으로 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라 키(113) 또한 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
도 10을 참고하면, 키(113)가 회전하여 수직 단면의 관점에서 키(113)의 수직 두께가 두꺼워질 수 있다. 이에 따라 키(113)의 상면 일부가 함입면(Hr)을 위로 밀어낼 수 있다. 또한, 키(113)의 하면 일부가 컨디셔닝 디스크(CD)의 상면(CDu) 일부를 밑으로 밀어낼 수 있다. 키(113)에 의해, 컨디셔닝 디스크(CD)는 홀더(H)로부터 멀어질 수 있다. 보다 구체적으로, 홈이 형성된 일측에서 컨디셔닝 디스크(CD)와 홀더(H) 간 거리가 멀어질 수 있다. 홈이 형성되지 아니한 타측에서는, 자성 결합력에 의해 컨디셔닝 디스크(CD)와 홀더(H)가 결합되어 있을 수 있다. 따라서 컨디셔닝 디스크(CD)는 일측으로 기울어질 수 있다.
도 11 내지 도 12는 도 6의 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 따라 컨디셔닝 디스크를 교체하는 과정을 나타낸 단면도들이다.
도 11, 도 12 및 도 6을 참고하면, 컨디셔닝 디스크가 홀더로부터 분리되어 받침판 상으로 떨어지는 것(S4)은, 키(113)가 계속 회전하여 컨디셔닝 디스크(CD)의 상면(CDu)을 더욱 가압하는 것을 포함할 수 있다. 키(113)가 일정 각도 이상 회전하여, 컨디셔닝 디스크(CD)와 홀더(H)가 홈이 형성된 부분에서 일정 거리 이상 멀어질 수 있다. 따라서 키(113)의 회전이 계속될수록, 컨디셔닝 디스크(CD)와 홀더(H) 간의 자성 결합력을 약해질 수 있다. 홈이 형성된 부분에서 컨디셔닝 디스크(CD)와 홀더(H) 간 거리가 일정 수치 이상으로 벌어지면, 컨디셔닝 디스크(CD)와 홀더(H) 간의 자성 결합력보다 컨디셔닝 디스크(CD)에 작용하는 중력이 더 강해질 수 있다. 이 시점에서 컨디셔닝 디스크(CD)는 홀더(H)로부터 분리되어 떨어질 수 있다. 떨어진 컨디셔닝 디스크(CD)는, 홀더(H) 밑에 대기하고 있던 받침판(31)의 상면(31u)에 안착될 수 있다.
홀더 관측부(DP, 도 1 참고)는 컨디셔닝 디스크(CD)가 홀더(H)로부터 분리되었는지 관측할 수 있다. 즉, 홀더 관측부(DP)는 홀더(H)의 하면을 촬영하여, 컨디셔닝 디스크(CD)가 홀더(H)로부터 분리되었는지 확인할 수 있다. 홀더 관측부(DP)에 의해 컨디셔닝 디스크(CD)의 분리가 확인되면, 이송부(3)가 이동을 시작할 수 있다.
도 1 및 도 6을 참고하면, 이송부가 컨디셔닝 디스크를 저장부에 삽입하는 것(S5)은, 떨어진 컨디셔닝 디스크(CD)가 배치된 받침판(31)이 저장부(5)로 이동하는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 받침판(31)은 저장부(5)의 복수 개의 캔틸레버 부재(51, 도 5 참고) 중, 컨디셔닝 디스크가 결합되어 있지 아니한 캔틸레버 부재(51)의 밑으로 이동할 수 있다. 받침판(31)이 빈 캔틸레버 부재(51)의 밑에 위치하면, 결합 자석(M2)의 자기력에 의해 결합 자석(M2)과 받침판(31) 상의 컨디셔닝 디스크(CD)가 자성 결합을 할 수 있다. 즉, 컨디셔닝 디스크(CD)는 받침판(31)으로부터 떨어져, 캔틸레버 부재(51)의 하면에 결합될 수 있다. 캔틸레버 부재(51)의 하면(51b)에 가이드 핀(55)이 있는 경우, 컨디셔닝 디스크(CD)는 가이드 핀(55)에 의해 캔틸레버 부재(51)의 하면(51b) 중 일정한 위치에 결합될 수 있다. 즉, 가이드 핀(55)은 컨디셔닝 디스크(CD)의 결합 위치를 안내할 수 있다. 저장 관측부(53)는 캔틸레버 부재(51)에 컨디셔닝 디스크(CD)가 제대로 결합되었는지 확인할 수 있다. 저장 관측부(53)에 의해 컨디셔닝 디스크(CD)의 결합이 확인되면, 받침판(31)은 이동할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 이송부가 새 컨디셔닝 디스크를 홀더에 결합시키는 것(S6)은, 받침판(31)이 새 컨디셔닝 디스크가 있는 캔틸레버 부재(51) 밑에 배치되는 것을 포함할 수 있다. 가압부(33, 도 1 참고)는 캔틸레버 부재(51)의 하면에 결합된 새 컨디셔닝 디스크를 가압할 수 있다. 가압부(33)가 새 컨디션이 디스크를 가압한 상태에서, 이송부(3)가 이동할 수 있다. 결합 자석(M2)에 의한 캔틸레버 부재(51)과 컨디셔닝 디스크(CD) 간의 결합력은 상대적으로 약하므로, 가압부(33)에 의해 컨디셔닝 디스크(CD)는 캔틸레버 부재(51)로부터 분리될 수 있다. 저장 관측부(53)는 캔틸레버 부재(51)로부터 컨디셔닝 디스크(CD)가 제대로 분리되었는지 확인할 수 있다. 저장 관측부(53)에 의해 컨디셔닝 디스크(CD)의 분리가 확인되면, 받침판(31)은 이동할 수 있다. 받침판(31)은 홀더(H)의 밑으로 이동할 수 있다. 받침판(31)의 홀더(H)에 가깝게 접근하면, 홀더 자석(M1, 도 4 참고)에 의해 받침판(31) 상의 컨디셔닝 디스크는 홀더(H)에 결합될 수 있다. 홀더 관측부(DP)는 홀더(H)의 하면에 컨디셔닝 디스크가 제대로 결합되었는지 확인할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 의하면, 자동으로 CMP 설비의 홀더로부터 컨디셔닝 디스크를 분리 및 결합시킬 수 있다. 즉, CMP 설비의 커디셔닝 디스크 교체 작업이 자동으로 수행될 수 있다. 이에 따라 인력 소모를 줄이고, 교체 작업을 신속하고 정확하게 수행할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 컨디셔닝 디스크 교체 장치 및 이를 이용한 컨디셔닝 디스크 교체 방법에 의하면, 키를 회전시키는 방식으로 컨디셔닝 디스크를 홀더로부터 분리시키므로, 분리 과정이 비교적 간단할 수 있다. 즉, 간소한 구조만으로 컨디셔닝 디스크를 분리 교체할 수 있다. 이에 따라 장비의 신뢰성이 향상될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
PA: CMP 설비
EA: 컨디셔닝 디스크 교체 장치
ST: 스테이지
H: 홀더(H)
CD: 컨디셔닝 디스크
DP: 홀더 관측부
1: 탈착부
11: 회전부
111: 회전 몸체
113: 키
13: 탈착 몸체
3: 이송부
31: 받침판
33: 가압부
5: 저장부
51: 캔틸레버 부재

Claims (10)

  1. 홀더에 고정된 컨디셔닝 디스크를 떼어내는 탈착부;
    컨디셔닝 디스크를 이송하는 이송부; 및
    컨디셔닝 디스크를 보관하는 저장부; 를 포함하되,
    상기 탈착부는:
    탈착 몸체; 및
    상기 탈착 몸체에 결합되어 수평 방향인 제1 방향에 평행한 축을 중심으로 회전하는 회전부; 를 포함하고,
    상기 회전부는 상기 제1 방향으로 돌출되는 키(key)를 포함하는 컨디셔닝 디스크 교체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 키는 상기 제1 방향에 교차되는 수평 방향인 제2 방향으로 일정 길이 연장되는 컨디셔닝 디스크 교체 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 키는 상기 제2 방향으로 갈수록 두께가 줄어드는 가변 구간을 포함하는 컨디셔닝 디스크 교체 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 키의 가장 두꺼운 부분에서의 두께와 상기 키의 가로 길이의 비율은 1:1 내지 1:20인 컨디셔닝 디스크 교체 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장부는:
    복수 개의 캔틸레버 부재;
    상기 복수 개의 캔틸레버 부재의 각각의 내부에 위치하는 결합 자석; 및
    상기 복수 개의 캔틸레버 부재의 하면에 결합되는 가이드 핀; 을 포함하되,
    상기 복수 개의 캔틸레버 부재는 서로 상하로 이격되는 컨디셔닝 디스크 교체 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송부는:
    받침판;
    상기 받침판 상에 위치하는 가압부; 및
    상기 받침판을 회전시키는 이송 회전부; 를 포함하되,
    상기 가압부는 상기 받침판 상에서 회전하는 한 쌍의 집게발을 포함하여, 상기 받침판 상에 배치된 컨디셔닝 디스크를 가압 고정하는 컨디셔닝 디스크 교체 장치.
  7. 홀더와 홀더의 하면에 결합된 컨디셔닝 디스크 사이의 홈에 탈착부의 키를 삽입하는 것; 및
    상기 키를 회전시키는 것; 을 포함하되,
    상기 키를 회전시키는 것은:
    상기 키의 상면이 상기 홀더의 하면 일부를 가압하는 것;
    상기 키의 하면이 상기 컨디셔닝 디스크의 상면 일부를 가압하는 것; 및
    상기 컨디셔닝 디스크가 상기 홀더로부터 분리되는 것; 을 포함하는 컨디셔닝 디스크 교체 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 키를 회전시키기 전에, 이송부를 이동시켜 홀더 밑에 받침판을 배치하는 것; 및
    상기 컨디셔닝 디스크가 상기 홀더로부터 분리되어 상기 받침판 상으로 떨어지는 것; 을 더 포함하는 컨디셔닝 디스크 교체 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이송부가 상기 컨디셔닝 디스크를 저장부에 삽입하는 것을 더 포함하되,
    상기 이송부가 상기 컨디셔닝 디스크를 상기 저장부에 삽입하는 것은, 상기 컨디셔닝 디스크가 상기 이송부의 캔틸레버 부재의 하면에 결합되는 것을 포함하는 컨디셔닝 디스크 교체 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 이송부가 새 컨디셔닝 디스크를 상기 홀더의 하면에 결합시키는 것을 더 포함하되,
    상기 이송부가 상기 새 컨디셔닝 디스크를 상기 홀더의 하면에 결합시키는 것은:
    상기 이송부의 집게발이 상기 저장부의 다른 캔틸레버 부재에 결합되어 있는 상기 새 컨디셔닝 디스크를 꺼내는 것; 및
    상기 이송부가 이동하여 상기 새 컨디셔닝 디스크를 상기 홀더의 하면 상에 배치하는 것; 을 포함하는 컨디셔닝 디스크 교체 방법.

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