KR101044738B1 - 기판홀딩장치, 폴리싱장치 및 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법 - Google Patents

기판홀딩장치, 폴리싱장치 및 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101044738B1
KR101044738B1 KR1020057021754A KR20057021754A KR101044738B1 KR 101044738 B1 KR101044738 B1 KR 101044738B1 KR 1020057021754 A KR1020057021754 A KR 1020057021754A KR 20057021754 A KR20057021754 A KR 20057021754A KR 101044738 B1 KR101044738 B1 KR 101044738B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
substrate
top ring
polishing
holding
Prior art date
Application number
KR1020057021754A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050121758A (ko
Inventor
데츠지 도가와
오사무 나베야
Original Assignee
가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 filed Critical 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Publication of KR20050121758A publication Critical patent/KR20050121758A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101044738B1 publication Critical patent/KR101044738B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

기판홀딩장치는 반도체와 같은 기판을 유지하고 폴리싱면에 대해 기판을 가압한다. 기판홀딩장치는 기판을 홀딩하기 위한 톱링바디(2), 유체를 톱링바디 내 형성된 복수의 압력챔버(22, 23, 24, 25)로 공급하기 위한 복수의 유체통로(33, 34, 35, 36), 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름 상태를 검출하기 위해, 유체 통로 내 각각 제공되는 복수의 센서들(S1, S2, S3, S4)을 포함한다.

Description

기판홀딩장치, 폴리싱장치 및 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법{SUBSTRATE HOLDING APPARATUS, POLISHING APPARATUS AND A METHOD FOR HOLDING A SUBSTRATE AND PRESSING THE SUBSTRATE AGAINST A POLISHING SURFACE BY SUBSTRATE HOLDING APPARATUS}
본 발명은 폴리싱될 기판을 홀딩(holding)하고 폴리싱 표면(이하 폴리싱면)에 대해 기판을 프레스하는 기판홀딩장치와 관련되고, 더욱 구체적으로, 기판을 평탄마무리로 폴리싱하는 폴리싱장치에서 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 홀딩하는 기판홀딩장치와 관련된다. 또한 본 발명은 이와 같은 기판홀딩장치를 갖는 폴리싱장치와 관련된다.
최근, 반도체장치들은 더욱 통합되고, 반도체 구성요소의 구조는 더욱 복잡해졌다. 또한, 논리적 시스템을 위해 사용되는 다층배선(multilayer interconnection) 내 레이어의 수도 증가되어 왔다. 따라서, 반도체장치의 표면 위 요철(irregularities)이 증가되었고, 반도체장치의 표면 위 단차(step)의 높이가 커지는 경향이 있었다. 왜냐하면, 반도체장치의 제조공정에 있어서, 박막이 반도체장치 위에 형성되고나서, 반도체장치 위에 패터닝 또는 홀(hole) 형성과 같은 마이크로매칭 프로세스가 수행되고, 이러한 프로세스들이 반도체장치 상에서 다음 박막을 형성하기 위해 수회 반복되기 때문이다.
반도체장치 표면에 요철의 개수가 증가될 때, 다음과 같은 문제들이 일어난 다. 박막이 반도체장치에서 형성될 때 단차를 갖는 부분 내 형성된 박막의 두께는 상대적으로 작다. 개방회로가 배선의 단선에 의해 야기되거나, 배선 레이어들 사이의 불충분한 절연에 의해 단락 회로가 야기된다. 그 결과, 양품이 얻어질 수 없고, 양품률(yield)이 낮은 경향이다. 또한, 반도체장치가 초기에는 정상적으로 동작하는 경우에도, 반도체장치의 신뢰성은 장기 사용 후에 저하된다. 리소그래피 프로세스 내 노출시, 조사면(irradiation surface)이 요철을 갖는다면, 노출 시스템에서 렌즈 유닛이 국부적으로 초점이 맞지 않게 된다. 따라서, 반도체장치 표면의 요철이 증가한다면, 반도체장치에서 미세한 패턴을 형성하는 것이 어렵게 된다.
따라서, 반도체장치의 제조공정에서는, 반도체장치의 표면을 평탄화하는 것이 더욱 중요해지고 있다. 평탄화 기술 중 가장 중요한 하나는 CMP(Chemical Mechanical Polishing)다. CMP에서 폴리싱장치의 사용에 의하면, 그 내부에 실리카(SiO2)와 같은 연마입자를 포함하는 폴리싱액이 폴리싱패드와 같은 폴리싱면으로 공급되는 동안, 반도체웨이퍼 등의 기판이 폴리싱면과 접촉하여, 기판이 폴리싱된다.
이러한 타입의 폴리싱 장치는 폴리싱패드에 의해 구성되는 폴리싱면을 갖는 폴리싱테이블, 톱링 또는 캐리어해드라고 불리며 반도체웨이퍼를 홀딩하기 위한 기판홀딩장치를 포함한다. 반도체웨이퍼가 이러한 폴리싱장치로 폴리싱될 때, 반도체웨이퍼는 기판유지장치에 의해 기설정된 압력 하에서 폴리싱테이블에 대하여(against) 유지되고 프레스된다. 이때, 폴리싱테이블과 기판유지장치는, 반도체웨이퍼가 폴리싱면과 접촉하도록 서로 상대적으로 이동하며, 반도체웨이퍼의 표면이 평탄경 마무리로 폴리싱된다.
이와 같은 폴리싱 장치에서, 폴리싱 될 반도체웨이퍼와 폴리싱패드의 폴리싱면 사이의 상대적인 압착력이 반도체 웨이퍼의 전체면에 걸쳐 균일하지 않으면, 반도체웨이퍼가 어느 부분에서 반도체웨이퍼의 그 부분에 가해지는 압착력에 따라서 불충분하게 폴리싱되거나, 과도하게 폴리싱될 수 있다. 따라서, 반도체웨이퍼의 전면에 걸쳐 반도체웨이퍼에 가해지는 압착력을 균일하게 하기 위해, 반도체웨이퍼를 홀딩하기 위한 기판홀딩장치의 표면을 고무와 같은 탄성물질로 만들어진 탄성막에 의해 형성하고, 기압과 같은 유체압력을 탄성막 이면(backside)에 공급하려고 시도해왔다.
또한, 폴리싱패드가 탄력적이어서 폴리싱될 반도체웨이퍼의 주변부에 가해지는 압착력이 비균일해지고, 따라서 반도체웨이퍼의 주변부만이 과도하게 폴리싱될 수 있으며, 이를 "에지 라운딩(edge rounding)"이라고 부른다. 이러한 에지 라운딩을 방지하기 위해, 가이드링 또는 리테이너링에 의해 반도체웨이퍼가 주변부에 유지되고, 반도체웨이퍼의 주변부에 상응하는 폴리싱면의 환상부(annular portion)가 가이드링 또는 리테이너링에 의해 프레스되는 기판폴리싱장치가 사용되었다.
반도체웨이퍼의 표면에 형성되는 박막의 두께는 반도체웨이퍼의 반지름 방향(radial direction)으로의 위치에 따라 막 증착 방법 또는 막 증착 장치의 특성에 좌우되어 변한다. 구체적으로, 박막은 반도체웨이퍼의 반지름 방향으로 막 두께 분포를 갖는다. 상술한 바와 같이, 반도체웨이퍼의 전면을 균일하게 프레스하기 위해 종래 기판홀딩장치에서는 그것의 전면에 대해 균일하게 반도체웨이퍼를 폴리싱하기 때문에, 앞서 말한 반도체웨이퍼의 표면에서의 막 두께 분포와 동일한 폴리싱 양 분포를 실현할 수 없었다.
폴리싱면에 대하여 반도체웨이퍼 위 두꺼운 막 영역을 프레스하기 위한 압착력이, 폴리싱면에 대하여 반도체웨이퍼 위 얇은 막 영역을 프레스하기 위한 압착력보다 더 크게 되도록, 부분적으로 다른 압력을 반도체 웨이퍼에 가하고, 이로써 두꺼운 막 영역의 폴리싱 비율을 선택적으로 증가하는 폴리싱장치가 제안되었다. 따라서, 기판의 전체 표면이, 막이 반도체웨이퍼 위에 성장될 때 제공된 막 두께 분포와 관계없이 균일하게 폴리싱될 수 있다.
그러나, 부분적으로 다른 압력 하에서 반도체웨이퍼를 프레스하기 위해 반도체 웨이퍼에 가해지는 압력을 부분적으로 제어하도록, 반도체웨이퍼의 이면에 위치하는 각각의 압력챔버에 공급되는 가압 유체와 같은 유체의 압력이 독립적으로 제어될 때, 만약 다른 압력들 사이의 경계를 넘어 존재하는 멤브레인(membrane)(탄성막)이 손상되거나, 반도체웨이퍼와 멤브레인 사이에서 기밀(airtightness)이 유지되지 않아 공기 누설을 야기한다면, 이때 반도체웨이퍼의 다양한 영역은 기설정된 압착력 하에서 프레스될 수 없고, 이로써 폴리싱 공정의 결과에 악영향을 미친다. 공기 누설이 발생하면, 이때 유체의 압력을 조절하는 레귤레이터는 공기 누설에 의해 야기되는 압력 하강을 보충하기 위해 유체의 유량을 증가한다. 따라서, 측정 유체를 모니터링함으로써 근소한 공기 누설을 검출하기는 어렵다. 만약 하나의 유량계가 공기 누설을 검출하기 위해 사용되는 경우, 그러한 검출 방법은 잦은 검출 에러를 겪게 되고, 유체가 비-누설(non-leakage) 상태에서 가압되는 경우조차도 유체의 흐름이 생성되기 때문에 충분히 신뢰할 수 없다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안되었다. 따라서 본 발명의 목적은 멤브레인(탄성막)이 손상되어 압력챔버로부터 누설을 야기하거나, 기판과 멤브레인(탄성막) 사이에서 기밀이 유지되지 않아 누설이 야기되는 경우, 신속히 누설을 검출할 수 있는 기판홀딩장치 및 그러한 기판홀딩장치를 탑재하는 폴리싱장치를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 그러한 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 기판을 홀딩하고 폴리싱면에 대하여 기판을 가압하는 기판홀딩장치에 있어서, 기판을 홀딩하기 위한 톱링 바디(body); 톱링 바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및 유체통로에 제공되고, 각각이 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하는 복수의 센서를 포함하는 기판홀딩장치를 제공한다. 또한, 상기 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법은 상기 톱링바디에 의해 상기 기판을 홀딩하는 단계; 상기 복수의 유체통로에 의해 상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버롤 유체를 공급하는 단계; 및 상기 유체통로에 제공되는 복수의 센서에 의해 각각 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름 상태를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 압력챔버로부터의 유체 누설 또는 폴리싱될 대상물인 기판과 멤브레인(탄성막) 사이의 유체 누설이 가압 유체의 흐름을 검출함으로써 검출될 수 있다. 따라서, 압력챔버를 형성하는 탄성막의 손상 및 톱링의 조립실패 등이 검출될 수 있다. 압력챔버들 내 압력은 현재 압력 레벨에서 유지되기 때문에, 기판 손상의 가능성이 저하된다. 또한, 압력챔버로부터의 유체 누설 뿐만 아니라 폴리싱 동안 톱링의 하면으로부터 기판의 벗어남(dislodgment)이 검출될 수 있어, 기판의 손상 가능성을 더욱 감소할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 센서들이, 압력챔버들 중 경계에 의해 분할되는 인접한 두 개에 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로에 각각 제공된다.
본 발명에 의한 기판홀딩장치에 의해, 두 개의 인접한 압력챔버들 사이 경계에서 유체 누설이 발생할 때, 가압 유체가 높은 압력을 갖는 압력챔버로부터 낮은 압력을 갖는 압력챔버로 흐른다. 이때, 높은 압력 측 레귤레이터는 가압 유체를 공급하고, 낮은 압력 측 레귤레이터는 가압 유체를 대기로 방출한다. 결과적으로 유체 누설이, 다른 압력 하에서 가압 유체를 공급하는 두 개의 인접한 압력챔버들 사이 경계에서 발생할 때, 가압 유체는 높은 압력을 갖는 압력챔버로부터 낮은 압력을 갖는 압력챔버로 정해진 방향에서 같은 유량로 흐른다. 따라서, 경계에서 유체 누설이, 두 개의 센서가 가압 유체의 흐름 방향을 검출하거나 가압 유체의 같은 유량을 검출한 때 검출될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 센서들은 유체의 흐름 방향을 검출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 센서들은 유체의 유속(flow velocity)을 검출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 센서들은 유체의 유량(flow rate)을 검출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 센서들은 유체의 유속 및 유체의 흐름 방향을 검출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 폴리싱면을 갖는 폴리싱테이블, 및 기판을 홀딩하고 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하기 위한 기판홀딩장치를 포함하는 폴리싱장치에 있어서, 기판홀딩장치가, 기판을 홀딩하기 위한 톱링 바디; 톱링 바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및 유체통로에 제공되고, 각각이 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하는 복수의 센서를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 기판의 폴리싱은, 압력챔버들 경계에 의해 분할되는 인접한 두 개에 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되는 센서가 각각 유체의 정해진 흐름 방향들을 검출할 때 중단된다.
본 발명에 의한 폴리싱장치에 의해, 두 개의 인접한 압력챔버 사이 경계에서 유체 누설이 발생할 때, 가압 유체가 높은 압력을 갖는 압력챔버로부터 낮은 압력을 갖는 압력챔버로 흐른다. 이때, 높은 압력 측 레귤레이터는 가압 유체를 공급하고, 낮은 압력 측 레귤레이터는 대기로 가압 유체를 방출한다. 결과적으로 유체 누설이, 다른 압력 하에서 가압 유체를 공급하는 두 개의 인접한 압력챔버들 사이 경계에서 발생할 때, 가압 유체는 높은 압력을 갖는 압력챔버로부터 낮은 압력을 갖는 압력챔버로 정해진 방향에서 같은 유량으로 흐른다. 따라서, 두 개의 센서가 가압 유체의 흐름 방향을 검출하고, 또한 가압 유체의 같은 유량을 검출한 때, 경계에서 유체 누설이 높은 정확성을 가지고 검출될 수 있다. 유체 누설이 검출되면, 폴리싱장치는 기판의 폴리싱을 중단한다.
폴리싱장치는 진공 하에서 기판이 톱링에 흡착되고(attract), 그 후 톱링을 폴리싱면으로부터 기판과 함께 상승시킴(lift)으로써 기판의 폴리싱을 중단할 수 있다. 중단된 폴리싱 공정에 대한 정보는 기록될 것이고, 기판이 다시 폴리싱될 때 이어서 사용되거나, 멤브레인을 가로지르는 미세한 유체 누설이 검출될 수 있기 때문에 멤브레인의 수명을 검출하는데 사용될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 정해진 흐름 방향들은 기판을 가압하기 위한 유체의 흐름 방향이고 기판을 감압하기 위한 유체의 흐름 방향이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 정해진 흐름 방향들은 서로 반대되는 방향이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 기판의 폴리싱은, 압력챔버들 중 인접한 두 개에 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 내 각각 제공되는 센서들이 같은 유체의 유량을 검출한 때 중단된다.
본 발명에 의한 폴리싱장치에 의해, 두 개의 인접한 압력챔버 사이 경계에서 유체 누설이 발생할 때, 가압 유체가 높은 압력을 갖는 압력챔버로부터 낮은 압력을 갖는 압력챔버로 흐른다. 이때, 높은 압력 측 레귤레이터는 가압 유체를 공급하고, 낮은 압력 측 레귤레이터는 대기로 가압 유체를 방출한다. 결과적으로 유체 누설이, 다른 압력 하에서 가압 유체를 공급하는 두 개의 인접한 압력챔버들 사이 경계에서 발생할 때, 가압 유체는 높은 압력을 갖는 압력챔버로부터 낮은 압력을 갖는 압력챔버로 같은 유량로 흐른다. 따라서, 두 개의 센서가 가압 유체의 같은 유량을 검출하거나, 가압 유체의 반대 흐름 방향을 검출한 때, 경계를 가로지르는 유체 누설이 검출될 수 있다. 유체 누설이 검출되면, 폴리싱장치는 기판의 폴리싱을 중단한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 기판의 폴리싱은, 압력챔버들 중 인접한 두 개에 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 내 각각 제공되는 센서들이 각각 유체의 정해진 흐름 방향 및 각각 유체의 정해진 유량을 검출한 때 중단된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 정해진 흐름 방향들은 서로 반대되는 방향이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 정해진 흐름 방향들은 서로 반대되는 방향이고, 정해진 유량들은 서로 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 기판홀딩장치를 통합하는 폴리싱장치의 전체 구성을 나타내는 단면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 톱링의 수직 단면도;
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 중간에어백의 확대 단면도;
도 4a는 본 발명의 실시예에 의한 에지막의 전체 구성을 나타내는 단면도;
도 4b 및 도 4c는 도 2에 도시된 기판홀딩장치의 부분 단면도;
도 5a는 중간에어백을 갖는 기판홀딩장치가 정상적으로 작동되는 방식을 나타내는 부분 단면도;
도 5b는 손상된 중간에어백을 갖는 기판홀딩장치가 작동되는 방식을 나타내는 부분 단면도;
도 6a 내지 도 6c는 유체의 흐름 상태를 검출하기 위한 센서를 나타내는 도 면들, 도 6a는 유체(가압 공기)의 흐름이 없는 경우, 도 6b는 유체가 좌에서 우로 흐르는 경우, 도 6c는 유체가 우에서 좌로 흐르는 경우; 및
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 톱링의 수직단면도.
본 발명의 실시예에 의한 기판홀딩장치 및 폴리싱장치가 이하 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 기판홀딩장치를 갖는 폴리싱장치의 전체 구성을 나타내는 단면도이다. 기판홀딩장치는 폴리싱되는 반도체웨이퍼와 같은 기판을 홀딩하고 기판을 폴리싱테이블 위 폴리싱면에 대하여 프레스하도록 역할한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 그것의 상면에 부착된 폴리싱패드(101)를 갖는 폴리싱테이블(100)이 본 발명에 의한 기판홀딩장치를 구성하는 톱링(1)의 아래에 제공된다. 폴리싱액 공급노즐(102)이 폴리싱테이블(100) 위에 제공되고, 폴리싱액(Q)이 폴리싱액 공급노즐(102)로부터 폴리싱테이블(100) 위 폴리싱패드(101)로 공급된다.
다양한 종류의 폴리싱패드를 시장에서 입수할 수 있다. 예를 들면, 로델사(Rodel Inc.)에서 제조하는 SUBA800, IC-1000 및 IC-1000/SUBA400(2층 직물), 후지미사(Fujimi Inc.)에서 제조하는 Surfin xxx-5 및 Surfin 000 이 있다. SUBA800, Surfin xxx-5, 및 Surfin 000 은 우레탄수지에 의해 접착된 부직포이고, IC-1000은 경질(rigid)의 폴리우레탐폼(foam polyurethane)(단일층)으로 만들어진다. 폴리우레탄폼은 다공성이고, 그 표면에 형성되는 다수개의 미세한 홈 또는 홀을 갖는다.
상술한 실시예에서, 폴리싱패드가 폴리싱면으로서 역할함에도 불구하고, 본 발명이 그러한 구성에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 폴리싱면은 고정된 연마재에 의해 구성될 수 있다. 고정된 연마재는 바인더에 의해 고정되는 연마재 입자들을 포함하는 평판으로 형성될 수 있다. 폴리싱을 위한 고정된 연마재에 의해, 폴리싱 공정은 고정된 연마재로부터 자생된(self-generated) 연마재 입자에 의해 수행된다. 고정된 연마재는 연마재 입자, 바인더, 작은 구멍들을 포함한다. 예를 들면, 평균 입자 직경이 0.5㎛ 이하인 산화세륨(CeO2), 또는 산화실리콘(SiO2), 또는 알루미나(Al2O3)가 연마재 입자로서 사용되고, 에폭시 수지 또는 우레탄 수지와 같은 열경화성 수지, 또는 MBS 수지 또는 ABS 수지와 같은 열가소성 수지가 바인더로 사용된다. 이러한 고정된 연마재는 더욱 경질의 폴리싱면을 형성한다. 고정된 연마재는 고정된 연마재의 얇은 층과 고정된 연마재의 얇은 층의 하면에 부착되는 탄성 폴리싱패드에 의해 형성되는 2층 구조를 갖는 고정된 연마패드를 포함한다.
톱링(1)은 유니버설조인트(10)에 의해 톱링구동축(11)에 연결되고, 톱링구동축(11)은 톱링헤드(110)에 고정된 톱링에어실린더(111)와 연결된다. 톱링에어실린더(111)는 톱링구동축(11)이 수직으로 이동하도록 작동해서, 이로써 톱링(1) 전체를 상승시키고 하강시키며, 톱링바디(2)의 하부끝에 고정된 리테이너링(3)을 폴리싱테이블(100)에 대하여 프레스한다.
톱링에어실린더(111)는 유체통로(31) 및 레귤레이터(R1)를 거쳐 압축공기원(압축공기원(120)에 연결된다. 레귤레이터(R1)는 톱링에어실린더(111)에 공급되는 가압 공기 등의 압력을 조절할 수 있다. 이로써, 리테이너링(3)에 의해 폴리싱패드 (101)를 프레스하는 압착력을 조절하는 것이 가능하다.
톱링구동축(11)은 키(미도시)에 의해 로터리슬리브(rotary sleeve)(112)에 연결된다. 로터리슬리브(112)는 그것의 주변부에 고정되서 배치되는 타이밍풀리(timing pulley)(113)를 갖는다. 톱링모터(114)가 톱링헤드(110)에 고정되고, 타이밍풀리(113)는 타이밍벨트(115)를 거쳐 톱링모터(114) 위에 장착되는 타이밍풀리(116)에 연결된다. 따라서, 톱링모터(114)가 회전을 위해 통전된 경우, 로터리슬리브(112)와 톱링구동축(11)이 타이밍풀리(116), 타이밍벨트(115) 및 타이밍풀리(113)를 거쳐 서로 일체로 회전하고, 이로써 톱링(1)이 회전한다. 톱링헤드(110)는 프레임(미도시) 위 회전가능하도록 지지되는 톱링헤드축(117) 위에서 지지된다.
다음으로, 본 발명에 의한 기판홀딩장치를 구성하는 톱링(1)이 이하 설명될 것이다. 도 2는 톱링(1)을 나타내는 수직 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판홀딩장치를 구성하는 톱링(1)은 거기에 형성되는 수용공간을 가진 원통형 하우징의 형태를 갖는 톱링바디(2), 및 톱링바디(2)의 하부끝에 고정된 환상의 리테이너링(3)을 포함한다. 톱링바디(2)는 금속이나 세라믹 같은 높은 강도(strength) 및 강성(rigidity)을 갖는 물질로 만들어진다. 리테이너링(3)은 고도의 경질의 합성수지, 세라믹 등으로 만들어진다.
톱링바디(2)는 원통형 하우징(2a) 및 환상의 하우징(2a)의 원통부분에 끼워지는 가압시트받침(2b)을 포함한다. 리테이너링(3)은 톱링바디(2)의 하우징(2a)의 하부끝에 고정된다. 리테이너링(3)은 안쪽으로 방사상으로(radially) 돌출하는 하부를 갖는다. 리테이너링(3)은 톱링바디(2)와 일체로 형성될 수 있다.
톱링구동축(11)은 톱링바디(2)의 하우징(2a)의 중심부 위에 배치되고, 톱링바디(2)는 유니버설조인트(10)에 의해 톱링구동축(11)과 연결된다. 유니버설조인트(10)는 그것에 의해 톱링바디(2)와 톱링구동축(11)이 서로에 대하여 경동 가능하게 하는(tiltable) 구형의 베어링기구와, 톱링구동축(11)의 회전을 톱링바디(2)로 전달하기 위한 회전전달기구를 갖는다. 구형의 베어링기구와 회전전달기구는 톱링바디(2)와 톱링구동축(11)이 서로의 경동을 허용하면서 압착력과 회전력을 톱링구동축(11)으로부터 톱링바디(2)로 전달한다.
구형의 베어링 기구는 톱링구동축(11)의 하부면에 중심으로 형성된 반구상의 오목한홈(11a)과, 하우징(2a)의 상부면에 중심으로 형성된 반구상의 오목한 홈(2d), 및 세라믹과 같은 고도의 경질로 만들어지고 오목한 홈들(11a, 2d) 사이에 삽입되는 베어링볼(12)을 포함한다. 한편, 회전전달기구는 톱링구동축(11)에 고정된 구동핀(drive pin)(미도시), 및 하우징(2a)에 고정된 피구동핀(driven pin)(미도시)을 포함한다. 톱링바디(2)가 톱링구동축(11)에 대하여 기울어지는 경우라도, 구동핀과 피구동핀이 서로 상대적으로 수직으로 이동가능하기 때문에 접촉부들이 옮겨지면서 구동핀과 피구동핀은 서로 결합 상태를 유지한다. 이로써, 회전전달기구는 톱링구동축(11)의 회전토크를 톱링바디(2)에 확실히 전달한다.
톱링바디(2)와 톱링바디(2)에 고정된 리테이너링(3)은 거기에 형성되는 공간을 갖고, 그곳에 환상의 홀더링(5)과, 톱링바디(2) 내 수용공간 내부에서 수직으로 이동가능한 디스크형태의 처킹플레이트(6)(수직이동부재)를 수용한다. 처킹플레이트(6)는 금속으로 만들어질 수 있다. 한편, 반도체웨이퍼의 표면에 형성된 박막 두 께가 맴돌이 전류를 사용하는 방법에 의해, 폴리싱될 반도체웨이퍼가 톱링에 의해 유지되는 상태에서 측정될 때는, 처킹플레이트(6)가 비금속 물질, 예를 들면 에폭시글래스(epoxy glass), 플루오르 수지, 또는 세라믹과 같은 절연물질로 만들어지는 것이 바람직하다.
탄성막을 포함하는 가압시트(13)는 홀더링(5)과 톱링바디(2) 사이에서 연장된다. 가압시트(13)는 하우징(2a)과 톱링바디(2)의 가압시트받침(2b) 사이에 클램프(clamp)되는 방사상 외측 가장자리와, 처킹플레이트(6)의 상부 끝부와 홀더링(5) 사이에 클램프되는 방사상 내측 가장자리를 갖는다. 톱링바디(2), 처킹플레이트(6), 홀더링(5) 및 가압시트(13)는 공동으로 톱링바디(2) 내 압력챔버(21)를 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브들과 커넥터들을 포함하는 유체통로(32)는 압력챔버(21)와 연통하고, 압력챔버(21)는 유체통로(32) 내 제공된 레귤레이터(R2)를 통해 압축공기원(120)에 연결된다. 가압시트(13)는 에틸렌프로필렌고무(EPDM), 폴리우레탄고무, 또는 실리콘고무 등의 강도 및 내구성이 우수한 구리물질로 만들어진다.
가압시트(13)가 고무와 같은 탄성물질로 만들어지는 경우에, 가압시트(13)가 리테이너링(3)과 톱링바디(2) 사이에 고정적으로 클램프되면, 탄성물질인 가압시트(13)의 탄성 변형 때문에, 이때는 바람직한 수평면이 리테이너링(3)의 하부면에 유지될 수 없다. 이러한 문제점을 방지하기 위해, 가압시트(13)는 톱링바디(2)의 하우징(2a)과 본 실시예에서 별개의 부재로 제공되는 가압시트받침(2b) 사이에 클램프된다. 리테이너링(3)은 톱링바디(2)에 대하여 수직으로 이동가능하거나, 리테이 너링(3)은 톱링바디(2)와 독립적으로 폴리싱면을 프레스할 수 있는 구성을 가질 것이다. 이러한 경우, 가압시트(13)가 반드시 상술한 방식으로 고정될 필요는 없다.
반도체웨이퍼(W)의 외주 가장자리와 접촉해 있는 환상의 에지막(탄성막)(7)은 처킹플레이트(6)의 외측 가장자리에 장착된다. 에지막(7)은 처킹플레이트(6)의 외주 가장자리와 환상의 에지막(4) 사이에 끼워지는 상부끝을 갖는다. 이러한 방식으로, 에지막(7)이 처킹플레이트(6) 위에 장착된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반도체웨이퍼(W)가 톱링(1)에 의해 유지될 때, 압력챔버(22)는 에지막(7)에 형성된다. 튜브들과 커넥터들을 포함하는 유체통로(33)는 압력챔버(22)와 연통되고, 압력챔버(22)는 유체통로(33)에 제공되는 레귤레이터(R3)를 통해 압축공기원(120)에 연결된다. 에지막(7)은 가압시트(13)와 마찬가지로 에틸렌프로필렌고무(EPDM), 폴리우레탄고무, 또는 실리콘고무 등의 강도 및 내구성이 우수한 구리물질로 만들어진다. 에지막(7)의 구리물질은 바람직하게 20 내지 60 범위의 경도(hardness)(duro)를 갖는 것이 바람직하다.
반도체웨이퍼(W)가 폴리싱될 때, 반도체웨이퍼(W)는 톱링(1)의 회전에 의해 회전한다. 에지막(7)만으로는 반도체웨이퍼(W)와 작은 접촉 영역을 갖으므로, 충분한 회전토크를 전달하기는 어렵다. 따라서, 반도체웨이퍼(W)로 충분한 토크를 전달하기 위해, 환상의 중간에어백(19)이 처킹플레이트(6)의 하부면에 고정되어, 반도체웨이퍼(W)와 접촉상태를 유지하도록 한다. 중간에어백(19)은 에지막(7)의 방사상 안쪽으로 배치되고, 반도체웨이퍼(W)에 충분한 토크를 전달하기에 충분히 큰 접촉 영역을 통해 반도체웨이퍼(W)와 접촉 상태를 유지한다. 중간에어백(19)은 프로파일 (profile) 제어 공정을 수행하는 역할을 한다.
중간에어백(19)은 반도체웨이퍼(W)의 상부면과 접촉하게 되는 탄성막(91), 탄성막(91)을 이동가능하게 홀딩하기 위한 에어백홀더(92)를 포함한다. 에어백홀더(92)는 처킹플레이트(6)의 하부면에 형성된 환상의 그루브(groove)(6a) 안에 스크류(미도시)에 의해 고정적으로 장착된다. 중간에어백(19)을 구성하는 탄성막(91)은 환상의 그루브(6a)와 에어백홀더(92) 사이에 끼워지는 탄성막(91)의 상부 끝에 의해 처킹플레이트(6)의 하부면 위에 이동가능하게 장착된다.
반도체웨이퍼(W)가 톱링(1)에 의해 유지될 때, 압력챔버(24)는 탄성막(91) 및 에어백홀더(92)에 의해 중간에어백(19)에 형성된다. 튜브들과 커넥터들을 포함하는 유체통로(35)는 압력챔버(24)와 연통하고, 압력챔버(24)는 유체통로(35)에 제공된 레귤레이터(R5)를 거쳐 압축공기원(120)에 연결된다. 탄성막(91)은 가압시트(13)와 마찬가지로 에틸렌프로필렌고무(EPDM), 폴리우레탄고무, 또는 실리콘고무 등의 강도 및 내구성이 우수한 구리물질로 만들어진다.
에지막(7)에 의해 형성되는 환상의 공간, 중간에어백(19), 반도체웨이퍼(W), 및 처킹플레이트(6)는 압력챔버(23)로서 역할한다. 튜브들과 커넥터들을 포함하는 유체통로(36)가 압력챔버(25)와 연통하고, 압력챔버(25)는 유체통로(36)에 제공된 레귤레이터(R6)를 거쳐 압축공기원(120)에 연결된다. 유체통로(32, 33, 34, 35 및 36)는 톱링헤드(110)의 상부끝에 제공되는 로터리조인트(미도시)를 거쳐 각각 레귤레이터 R2 내지 R6에 연결된다.
에지막(7)의 외주면과 리테이너링(3) 사이에 작은 갭(G)이 있기 때문에, 에 지링(4), 처킹플레이트(6), 처킹플레이트(6) 위에 장착되는 에지막(7) 등이 톱링바디(2)와 리테이너링(3)에 대하여 수직으로 이동가능하고, 따라서 뜬구조(floating structure)를 형성한다. 처킹플레이트(6)는 그것의 외주 가장자리로부터 바깥쪽으로 돌출하는 복수의 돌출부(6c)를 갖는다. 돌출부(6c)가 리테이너링(3)의 안쪽으로 돌출하는 부분의 상부면과 맞물릴 때, 처킹플레이트(6) 등을 포함하는 부재의 하강(downward) 이동이 일정 위치로 제한된다.
이하, 중간에어백(19)이 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 중간에어백을 나타내는 확대된 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 중간에어백(19)의 탄성막(91)은 방사상으로 바깥쪽으로 연장되는 플랜지(91a), 플랜지(91)의 베이스(91c)로부터 방사상으로 바깥쪽으로 연장되고 연장부(91d)와 플랜지(91a) 사이에 환상의 홈(93)을 형성하는 연장부(91d), 및 에어백홀더(92)에 의해 처킹플레이트(6)에 접합되는 조인트(91e)를 포함한다. 연장부(91d)는 플랜지(91a)의 방사상으로 바깥쪽에 위치하는 외측 끝을 갖고, 조인트(91e)는 연장부(91d)의 외측 끝으로부터 위쪽으로 연장된다. 플랜지(91a), 중간접촉부(91b), 조인트(91e), 및 연장부(91d)는 탄성물질에 의해 일체로 형성된다. 중간접촉부(91b)는 중앙부에 형성되는 개구(91f)를 갖는다.
상술한 구성에 의해, 반도체웨이퍼(W)가 중간에어백(19)의 중간접촉부(91b)에 밀접하게 접촉한 이후(도 3b 참조) 처킹플레이트(6)가 위쪽으로 들어올려지는 상태에서 반도체웨이퍼(W)가 폴리싱될 때, 조인트(91e)에 가해지는 상향힘(upward force)은 연장부(91d)에 의해 수평힘 또는 경사힘으로 변환되고, 그리고나서 플랜지(91a)의 베이스(91c)에 가해진다(도 3c 참조). 따라서, 플랜지(91d)의 베이스(91c)에 가해지는 상향힘이 최소화되고, 따라서 중간접촉부(91b)에 과도한 상향힘이 가해지지 않는다. 이로써, 베이스(91c) 부근에 어떤 진공도 발생되지 않고, 플랜지(91a)를 제외한 중간접촉부(91b)의 전면에 걸쳐 균일한 폴리싱 비율이 달성된다. 조인트(91e)의 두께와 플랜지(91a)의 길이는 그들의 방사상 안쪽 및 바깥쪽 영역을 따라 다른 값을 가질 수 있고, 연장부(91d)의 길이 또한 그것의 안쪽 및 바깥쪽 영역을 따라 다른 값을 가질 수 있다. 또한, 플랜지(91a)의 두께가 반도체웨이퍼(W) 위 폴리싱되는 막의 종류 및 사용되는 폴리싱패드의 종류에 따라 변할 수 있다. 반도체웨이퍼(W)에 전달되는 저항과 폴리싱 토크가 큰 경우라면, 플랜지(91a)는 그것이 뒤틀리는 것을 방지하기 위해, 두껍게 만들어지는 것이 바람직하다.
이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 에지막(7)이 상세하게 설명될 것이다. 도 4a는 본 발명의 실시예에 의한 에지막의 전체 구성을 나타내는 단면도이고, 도 4b 및 도 4c는 도 2에 도시된 기판홀딩장치의 부분 단면도이다.
본 발명에 의한 에지막(탄성막)(7)은 반도체웨이퍼(W)의 외주 가장자리를 접촉시키기 위한 환상의 접촉부(8)와, 접촉부(8)로부터 위쪽으로 연장되고 처킹플레이트(6)에 연결되는 환상의 주변벽(9)을 갖는다. 주변벽(9)은 외주벽(9a)과 외주벽(9a)의 방사상 안쪽에 제공되는 내주벽(9b)을 포함한다. 접촉부(8)는 주변벽(9)(외주벽(9a)과 내주벽(9b))으로부터 방사상 안쪽으로 연장되는 형태를 갖는다. 접촉부(8)는 외주벽(9a)과 내주벽(9b) 사이에 위치하는 위치에 형성되는 주변을 둘러싸는 연장슬릿(18)을 갖는다. 슬릿(18)은 접촉부(8)를 외주벽(9a)과 내주벽(9b) 사이에서 외측접촉부(8a)와 내측접촉부(8b)로 나눈다.
도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 외주벽(9a)과 내주벽(9b)는 각각 환상의 에지링(4)의 외측 및 내측 둘레방향 표면을 따라 위쪽으로 연장되고, 처킹플레이트(6)와 에지링(4)의 상부면 사이에 끼워지는 각각의 상부끝을 갖는다. 에지링(4)은 스크류(미도시)에 의해 처킹플레이트(6)에 조여져서, 에지막(8)이 처킹플레이트(6)에 착탈 가능하게 설치된다. 유체통로(33)는 에지링(4)을 통해 수직으로 연장되고, 에지링(4)의 하부면에서 개방된다. 따라서, 에지링(4), 에지막(7) 및 반도체웨이퍼(W)에 의해 형성되는 환상의 압력챔버(22)가 유체통로(33)와 연통하고, 유체통로(33)와 레귤레이터(R3)를 거쳐 압축공기원(120)에 연결된다.
주변벽(9)은 반도체웨이퍼(W)에 거의 수직으로 신축가능한 신축부(40)를 갖는다. 더욱 구체적으로, 주변벽(9)의 외주벽(9a)은 수직으로 신축가능한 신축부(40a)를 갖고, 신축부(40a)는 외주벽(9a) 둘레 방향을 따라서 안쪽으로 접혀지고, 그리고나서 바깥쪽으로 다시 접혀지는 구성을 갖는다. 신축부(40a)는 외측접촉부(8a) 근처에 위치되고, 에지링(4) 아래에 위치된다. 주변벽(9)의 내주벽(9b) 또한 수직으로 신축가능한 신축부(40b)를 갖고, 신축부(40b)는 그것의 하부 끝 근처 내주벽(9b)의 부분이 둘레 방향을 따라서 안쪽으로 접혀지는 구성을 갖는다. 외주벽(9a) 및 내주벽(9b) 각각에 제공되는 신축부(40a, 40b)에 의해, 외주벽(9a) 및 내주벽(9b)은 접촉부(8)(외측접촉부(8a) 및 내측접촉부(8b))가 형태를 유지하면서 크게 신축될 수 있다. 따라서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 처킹플레이트(6)가 들어올 려지는 경우에, 신축부(40a, 40b)가 처킹플레이트(6)의 이동을 추종하도록 신장되고, 이로써 에지막(7)과 반도체웨이퍼(W)의 접촉 영역을 일정하게 유지할 수 있다.
처킹플레이트(6) 위에 형성되는 압력챔버(21)와 처킹플레이트(6) 아래에 형성되는 압력챔버들(22, 23, 24, 25)은, 각각의 압력챔버들과 연결되는 유체통로(32, 33, 34, 35, 및 36)를 거쳐, 가압 공기 등의 가압 유체가 공급되거나, 대기압력으로 벤트(vent)되거나, 또는 그 안에 진공을 발생시키기 위해 비워진다(evacuate). 구체적으로, 유체통로(32 내지 36) 내 레귤레이터(R2 내지 R6)가 압력챔버(21 내지 25)에 공급되는 가압 유체의 압력을 조절할 수 있다. 따라서, 압력챔버(21 내지 25) 내 압력이 서로 독립적으로 제어되거나, 압력챔버(21 내지 25)가 대기 압력으로 벤트되거나, 그 안에 진공을 발생시키도록 비워질 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압력유체(22 내지 25) 각각에 연결되는 유체통로(33 내지 36)는, 유체 통로(33, 34, 35 및 36)를 통해 압력챔버(22, 23, 24 및 25)에 공급되는 유체의 흐름 상태를 검출하기 위한 각각의 센서(S1, S2, S3, 및 S4)를 갖는다.
이하, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 센서(S1, S2, S3, 및 S4)가 설명될 것이다. 도 6a는 유체(가압 공기)의 흐름이 없는 경우, 도 6b는 유체가 좌에서 우로 흐르는 경우, 도 6c는 유체가 우에서 좌로 흐르는 경우를 나타낸다.
각각의 센서(S1, S2, S3, 및 S4)는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 센서칩(60)을 포함한다. 센서칩(60)은 중심에 위치하는 히터(61)와 히터(61)의 각 사이드에 제공되는 두 개의 온도 센서(62, 62)를 포함한다.
상술한 구성에 의해, 히터(61)가 통전될 때, 도 6a에 도시된 바와 같이 센서칩(60) 위로 유체의 흐름이 없는 경우, 센서칩(60)을 가로질러 히터(61) 위가 가장 높은 온도를 가지는 대칭적 온도분포가 발생된다. 유체가 도 6b에 도시된 바와 같이 센서칩(60) 위로 좌에서 우로 흐르는 경우에는, 히터(61)의 상류 온도가 저하되고, 히터(61)의 하류 온도가 상승하여, 결과적으로 센서칩(60)을 가로질러 비대칭적인 온도분포를 가져온다. 반대로, 유체가 도 6c에 도시된 바와 같이 센서칩(60) 위로 우에서 좌로 흐르는 경우에는, 히터(61)의 상류 온도가 저하되고, 히터(61)의 하류 온도가 상승하여, 결과적으로 센서칩(60)을 가로질러 비대칭적인 온도분포를 가져온다.
도 6b 및 도 6c에 도시된 온도 분포 사이의 온도 차이는 온도 센서(62)의 전기저항 사이의 차이로부터 나타나고, 질량유량(유속 * 밀도)이 전기저항 사이의 차이로부터 판정될 수 있다. 이 원칙에 의거해, 유체의 양방향 흐름이 검출될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 센서칩(60)은 센서칩(60) 위를 흐르는 유체의 유량에 선형으로 연관되는 그 출력을 갖으며, 따라서, 센서칩(60) 위를 흐르는 유체의 유량이 센서칩(60)의 출력으로부터 검출될 수 있다. 따라서, 센서(S1, S2, S3, 및 S4)가 유체통로(33, 34, 35 및 36) 각각을 거쳐 흐르는 유체의 유량을 검출할 수 있다.
압력챔버(22, 23, 24 및 25)와 센서들(S1, S2, S3, 및 S4) 사이의 관계가 이하 설명될 것이다.
센서들(S1, S2, S3, 및 S4)은 그것을 통해서 유체의 흐름 방향을 검출할 수 있도록 제공된다. 구체적으로, 센서들(S1, S2, S3, 및 S4)은 유체통로(33, 34, 35, 및 36)를 통해 흐르는 유체(가압 공기)가 레귤레이터(R3, R4, R5, 및 R6)로부터 압력챔버(22, 23, 24, 및 25)로 흐르는지 아니면 압력챔버(22, 23, 24, 및 25)로부터 레귤레이터(R3, R4, R5, 및 R6)로 흐르는 것인지를 검출하도록 제공된다.
또한, 센서들(S1, S2, S3, 및 S4)은 유체통로(33, 34, 35, 및 36)를 통해 흐르는 유체의 유속을 검출하도록 제공된다. 센서들(S1, S2, S3, 및 S4)은 유체통로(33, 34, 35, 및 36)를 통해 흐르는 유속을 검출할 수 있기 때문에, 유체통로(33, 34, 35, 및 36)를 통해 흐르는 유체의 유량이 유체통로(33, 34, 35, 및 36)를 통해 흐르는 유체의 유속과 유체통로(33, 34, 35, 및 36)의 단면 영역을 각각 곱함으로써 판정될 수 있다. 연산은 센서들(S1, S2, S3, 및 S4) 내부에서 수행되거나, 폴리싱 장치를 제어하는 컨트롤러(미도시)의 연산 유닛에 의해 수행될 수 있다.
제공된 센서들(S1, S2, S3, 및 S4)에 연결되는 압력챔버(22, 23, 24, 및 25)에 다른 압력 하에서 가압 유체(가압 공기)가 공급될 때, 유체 누설이 다른 압력 사이의 경계에서 일어나는 경우, 이때 두 개의 인접한 압력챔버들 사이에서 가압 유체는 높은 압력을 갖는 압력챔버에서 낮은 압력을 갖는 압력챔버로 흐른다. 이때, 가압 유체는 높은 압력 측 레귤레이터로부터 낮은 압력 측 레귤레이터로 공급되고, 낮은 압력 측 레귤레이터는 대기로 가압 유체를 방출한다.
도 5a는 중간에어백을 갖는 기판홀딩장치가 정상적으로 작동되는 방식을 나타내고, 도 5b는 손상된 중간에어백을 갖는 기판홀딩장치가 작동되는 방식을 나타낸다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 중간에어백(19)이 정상적으로 작동되는 경우, 압력챔버(23, 24) 내 압력이 현재(present) 압력 레벨에 달하면, 유체통로(34, 35)를 통해 흐르는 압력 비율이 0이 된다. 한편, 도 5b에 도시된 바와 같이, 중간에어백(19)이 손상된 경우, 가압 유체는 높은 압력을 갖는 압력챔버(24)로부터 낮은 압력을 갖는 압력챔버(23)로 흐른다. 이때, 높은 압력 측 레귤레이터(R5)는 가압 유체를 공급하고, 낮은 압력 측 레귤레이터(R4)는 가압 유체를 대기로 방출한다. 결과적으로, 다른 압력 하에서 가압 유체가 공급되는 두 개의 인접한 압력챔버들 사이 경계에서 유체 누설이 발생하는 경우, 이때 가압 유체는 높은 압력을 갖는 압력챔버로부터 낮은 압력을 갖는 압력챔버로 정해진 방향으로 동일한 유량로 흐른다.
보통, 반도체웨이퍼는 그 전체로서 동시에 가압되거나 감압되기 때문에, 인접한 압력챔버로 공급되는 유체는 다른 유량으로 동일한 흐름 방향으로 흐른다. 따라서, 유체의 흐름 방향 및 유체의 유량을 검출할 수 있는 센서가, 더 높은 현재압력과 더 낮은 현재압력을 가지는 두 개의 인접한 압력챔버 각각으로 가압 유체를 공급하기 위한 각각의 유체 통로에 제공되는 경우, 이때 더 높은 압력을 갖는 압력챔버로부터 더 낮은 압력챔버로의 유체 누설이 검출될 수 있다. 구체적으로, 두 개의 센서들이 높은 압력 측으로부터 낮은 압력 측으로의 유체의 흐름을 검출하고 동일한 유체의 유량을 검출한 때, 유체 누설이 발생한 것으로 판정할 수 있다. 이 경우, 유체 누설은 두 개의 센서들이 유체의 흐름 방향을 검출하거나, 유체의 동일한 유량을 검출한 때 판정될 수 있다. 한편, 유체의 흐름 방향 및 동일한 유체의 유량 양쪽 모두가, 유체 누설을 안정적으로 검출하기 위해 모니터되는 것이 바람직하다.
또한, 에어백이 가압되거나, 두 개의 에어백 중 하나가 감압되고 다른 하나는 가압되는 경우, 유체 누설이 발생하지 않더라도, 유체 흐름이 유체 통로에서 발생되면, 검출 에러가 일어날 높은 가능성이 있다. 이러한 검출 에러가 발생하는 것을 방지하기 위해, 압력 센서가 유체 통로에 제공되며, 가압 조건이 변경되고 압력 변화가 기설정된 값 이하, 또는 설정압력의 기설정된 비율 이하가 된 이후에 유체 누설의 모니터링이 개시된다. 유체 누설이 시작되고 압력이 불안정한 경우에 대처하기 위해, 시간의 일정 주기 동안 압력이 안정되지 않으면, 이때 유체 누설의 모니터링이 계속된다.
한편, 압력 센서를 제공하지 않고, 가압 조건이 변경된 이후에 기설정된 시간 주기 동안 유체 누설을 모니터링하는 것이 수행되지 않는 것이 가능할 수도 있다. 그러나, 이 기설정된 시간 주기가 짧은 경우, 검출 에러가 발생할 수도 있다. 역으로, 이 기설정된 시간 주기가 긴 경우에는, 유체 누설을 검출하지 못할 수도 있다. 압력센서를 제공함으로써, 안정적 압력의 타이밍, 즉, 유체 누설 모니터링의 개시 타이밍이 자동으로 판정될 수 있다.
압력센서는 상술한 바와 같이 압력 변화를 검출하고, 또한, 유체 누설이 에어백으로부터 톱링 외부로 발생할 때 압력 하강을 검출할 수 있다. 유체 누설이 외부로 발생하는 때, 챔버의 압력과 대기 압력 사이의 압력 차이는 크기 때문에, 압력 하강이 유체 누설에 의해 커진다.
이로써, 유체 누설의 모니터링이 압력 센서에 의해서 수행될 수 있다. 한편, 유체의 미세한 누설은 배관 내 압력 손실 때문에 압력 센서에 의해서만은 검출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 톱링의 수직단면도이다. 도 7의 실시예에서, 상술한 압력센서(P1, P2, P3, 및 P4)가 각각의 유체통로(33, 34, 35, 및 36) 내 압력을 측정하기 위해 각각의 유체통로(33, 34, 35, 및 36)에 제공된다. 압력센서(P1, P2, P3, 및 P4)를 이용함으로써, 가압 조건이 변경되고 압력 변화가 기설정된 값 이하, 또는 설정압력의 기설정된 비율 이하가 된 이후에, 유체 누설의 모니터링이 개시된다.
상술한 구성은 유체의 미세한 누설을 검출할 수 있도록 한다. 지금까지, 경험적으로 충분한 안전 마진을 가지고 멤브레인의 수명을 결정하는 것이 일반적이었다. 본 발명에 의하면, 작은 균열(crack) 또는 미소균열이 멤브레인 내 나타나고, 작은 균열 또는 미소균열로부터 유체의 미세한 누설이 실제로 검출된 때, 멤브레인의 수명이 경과된 것으로 판정될 수 있다. 그러한 작은 균열 또는 미소균열이 큰 홀 또는 멤브레인 균열(fracture)로 발전하기까지는 멤브레인에 대해 일정 시간 주기가 걸리기 때문에, 이러한 미세한 누설을 검출하는 것이 유리하다. 상기 언급된 미세한 누설은 압력 컨트롤러가 유체 압력을 피드백 회로를 가지고 보정하기에 충분히 큰 유량을 갖는 것이어야 한다.
반도체웨이퍼에 가해지는 높고 낮은 압력이 판정되면, 이때 유체는 유체 누설이 발생할 때 항상 동일한 방향으로 흐르기 때문에, 유량계가 그러한 방향으로의 유체 흐름을 검출하도록 설치된다고 전제하면, 유체의 흐름 방향을 검출할 수 없는 일반적인 유량계라도 유체 누설을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유체 누설이 발생할 수 있는, 다른 압력을 갖는 영역들 사이, 경계 양측에 센서들이 제공되고, 누설이 발생된 때 유체의 흐름 상태와 누설이 발생되지 않은 때 유체의 흐름 상태 간에 압력차에 의거해서, 유체의 누설이 센서에 의해 안정적으로 검출될 수 있고, 압력이 정상적으로 영역들에 작용할 수 있다.
압력챔버(21)에 공급되는 유체의 흐름 상태를 검출하기 위한 센서가 압력챔버(21)에 연결되는 유체통로(32) 내 제공될 수 있다. 이 센서는 센서(S1 내지 S4)와 동일하거나 유사한 것일 수 있다. 이 센서는 가압시트(13) 내 유체의 누설을 검출할 수 있기 때문에, 처킹플레이트(6)가 상승되거나 하강될 때, 처킹플레이트(6)가 정상적으로 동작하는지, 처킹플레이트(6)가 오동작하는지를 판정할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 톱링(1)의 전체 동작이 이하 설명될 것이다.
반도체웨이퍼(W)가 톱링(1)에 공급될 때, 톱링(1)은 반도체웨이퍼(W)를 전달하기 위한 위치에 그 전체로서 위치된다. 압력챔버(23) 및/또는 압력챔버(24)가 유체통로(34) 및/또는 유체통로(35)를 거쳐 진공원에 연결되고, 거기에 진공을 발생시키도록 비워진다. 압력챔버(23) 및/또는 압력챔버(24)는 이제 진공 하에서 톱링(1)의 하부면으로 반도체웨이퍼(W)를 끌어당긴다. 그리고나서, 진공 하에서 반도체웨이퍼(W)를 홀딩하는 톱링(1)이 그 전체로서 폴리싱면(폴리싱패드(101))을 갖는 폴리싱테이블(100) 상부 위치로 이동된다. 반도체웨이퍼(W)의 외주 가장자리는 리테이너링(3)에 의해 유지되어, 반도체웨이퍼(W)가 톱링(1)으로부터 벗어나지 않을 것이다.
그 후, 압력챔버(23) 및/또는 압력챔버(24)가 반도체웨이퍼(W)를 해방한다. 이때, 톱링구동축(11)에 연결된 톱링에어실린더(111)가 톱링(1)의 하부끝에 고정된 리테이너링(3)을 폴리싱테이블(100)의 폴리싱면에 대하여, 기설정된 압착력으로 프레스하도록 작동된다. 이후, 압력챔버(21)에는 처킹플레이트(6)를 하강하기 위한 가압 유체가 공급되고, 이로써 에지막(7)과 중간에어백(19)을 반도체웨이퍼(W)에 대하여 프레스한다. 에지막(7)과 중간에어백(19)의 하부면들은 반도체웨이퍼(W)의 상부면과 밀착되어 유지되기 마련이다. 이 상태에서, 압력챔버(22 내지 25)에 각각의 압력 하에서 가압 유체가 공급되고, 이로써 처킹플레이트(6)를 들어올리며 반도체웨이퍼(W)를 폴리싱테이블(100)의 폴리싱면에 대하여 프레스한다. 이때, 에지막(7)의 신축부(40a, 40b)가 처킹플레이트(6)의 상부 이동을 추종하도록 신장되기 때문에, 에지막(8)의 하부면(접촉부(8))이 반도체웨이퍼(W)의 외주 가장자리에 대하여 일정한 접촉 영역 내 유지된다. 폴리싱액공급노즐(102)로부터 공급된 폴리싱액(Q)은 폴리싱패드(101) 위 유지된다. 이제 반도체웨이퍼(W)는, 반도체웨이퍼(W)의 표면(하부면)과 폴리싱패드(101) 사이에 폴리싱액(Q)이 존재하는 상태로 폴리싱된다.
본 발명에 의한 톱링(기판홀딩장치)(1)에 의하면, 에지막(7)과 반도체웨이퍼(W)의 외주 가장자리가 서로 접촉하는 영역이 일정하게 유지되기 때문에, 반도체웨이퍼(W)의 외주 가장자리에 가해지는 압착력이 변하는 것이 방지된다. 따라서, 그 외주 가장자리를 포함하는 반도체웨이퍼(W)의 전체 면이 균일한 압착력 하에서 폴리싱면에 대하여 프레스될 수 있다. 그 결과, 반도체웨이퍼(W)의 외주 가장자리 위 폴리싱 비율이 저하되는 것이 방지되고, 반도체웨이퍼(W)의 외주 가장자리의 방사 상 안쪽으로 위치하는 영역에서 폴리싱 비율이 부분적으로 상승되는 것이 방지된다. 특히, 반도체웨이퍼가 직경 200 mm를 갖는 경우, 이때 반도체웨이퍼(W)의 외측 주위로부터 약 20 mm 떨어져 위치하는 영역에서 폴리싱 비율이 상승하는 것이 방지되고, 반도체웨이퍼가 직경 300 mm를 갖는 경우, 이때 반도체웨이퍼(W)의 외측 주위로부터 약 25 mm 떨어져 위치하는 영역에서 폴리싱 비율이 상승하는 것이 방지된다.
에지막(7)의 접촉부(8) 내 형성되는 주변을 둘러싸는 연장슬릿(18)은 주변벽(9)(외주벽(9a)과 내주벽(9b)) 아래 방향으로의 신축성을 향상시키는데 효율적이다. 따라서, 압력챔버(22)에 공급되는 유체의 압력이 감소하는 경우라도, 에지막(7)과 반도체웨이퍼(W) 사이의 접촉 범위가 적절하게 유지되며, 이로써 더 작은 압착력 하에서 반도체웨이퍼(W)가 프레스될 수 있다.
압력챔버(22, 23, 24, 및 25) 아래 각각 위치하는 반도체웨이퍼(W)의 영역은 각각의 압력챔버(22, 23, 24, 및 25)에 공급되는 가압 유체의 압력 하에서 폴리싱면에 대하여 프레스된다. 따라서, 각각의 압력챔버(22, 23, 24, 및 25)에 공급되는 가압 유체의 압력을 조절함으로써, 반도체웨이퍼(W)의 전체 표면이 균일한 힘 하에서 폴리싱면에 대해 프레스되고, 반도체웨이퍼(W)의 전체 표면에 걸쳐 균일한 폴리싱 비율을 달성할 수 있다. 마찬가지로, 압력챔버(21)에 공급되는 가압 유체의 압력이, 리테이너링(3)을 압착패드(101)에 대해 프레스 하기 위한 압착력을 변경하기 위해 레귤레이터(R2)에 의해 조절될 수 있다. 이와 같은 식으로, 압착패드(101)에 대해 리테이너링(3)을 압착하기 위한 압착력과, 압력챔버(22)가 폴리싱패드(101)에 대하여 반도체웨이퍼(W)를 압착하기 위한 압착력을 적절하게 조절함으로써, 반도체웨이퍼(W)의 폴리싱 프로파일이 제어될 수 있다. 반도체웨이퍼(W)는 압착력이 중간에어백(19)의 접촉부를 통해 유체로부터 인가되는 영역과, 가압 유체의 압력이 직접 인가되는 영역을 갖는다. 반도체웨이퍼(W)의 이러한 영역들에 인가되는 압착력은 서로 동일하다.
상술한 바와 같이, 폴리싱패드(101)에 대해 리테이너링(3)을 압착하기 위한 압착력과, 각각의 압력챔버(22, 23, 24, 및 25)에 공급되는 가압 유체에 의해 폴리싱패드(101)에 대해 반도체웨이퍼(W)를 압착하기 위한 압착력이, 반도체웨이퍼(W)를 폴리싱하기 위해 적절히 조절된다.
반도체웨이퍼(W)가 상술한 바와 같이 폴리싱되는 동안에, 가압 유체가 각각 다른 압력하에서 부분적으로 다른 압착 상태에서 반도체웨이퍼(W)를 압착하기 위해 압력챔버(22, 23, 24, 및 25)에 공급될 때, 유체를 압력챔버(22 내지 25)에 공급하기 위한 각각의 유체통로(33 내지 36) 내 센서들(S1 내지 S4) 중 두 개의 인접한 압력챔버를 위한 두 개의 센서는, 일정한 유체 흐름 방향을 검출하고, 그 후 그 두 개의 인접한 압력챔버 사이의 경계(멤브레인)가 손상되거나(damaged) 망가졌는지(broken)가 판정된다. 이때, 톱링(1)은 진공 하에서 반도체웨이퍼(W)를 흡착하고, 폴리싱면으로부터 상승되어, 이로써 반도체웨이퍼(W)의 폴리싱을 중단한다. 두 개의 인접한 압력챔버를 위한 두 개의 센서가 동일한 유량로 유체 흐름을 검출한 경우, 두 개의 인접한 압력챔버들 사이의 경계(멤브레인)가 손상되거나 망가졌다고 판정된다. 이때, 또한 반도체웨이퍼(W)의 폴리싱은 중단된다.
폴리싱 공정이 종료될 때, 압력챔버(22, 23, 24 및 25)로의 가압 유체의 공급이 중단되고, 압력챔버(22, 23, 24 및 25)는 대기로 벤트된다. 그리고나서, 음압(negative pressure)이 압력챔버(23) 및/또는 압력챔버(24) 내 발생되어, 반도체웨이퍼(W)를 진공 하에서 다시 톱링(1)의 하부 끝표면으로 흡착한다. 이때, 압력챔버(21)의 압력은 대기 압력 또는 음압이다. 왜냐하면 압력챔버(21) 내 압력이 높은 상태라면, 반도체웨이퍼(W)가 처킹플레이트(6)의 하부면에 의해 폴리싱면에 대해 부분적으로 압착되기 때문이다.
반도체웨이퍼(W)를 진공흡착시킨 뒤에, 톱링(1)은 그 전체로서 반도체웨이퍼(W)의 이송위치(transfer position) 내 위치하고, 압력챔버(23) 및/또는 압력챔버(24)에 의한 반도체웨이퍼(W)의 진공흡착이 해제된다. 그리고나서, 유체(예를 들면, 가압 유체 또는 질소와 순수의 혼합물)는 유체통로(34)로부터 반도체웨이퍼(W)로 배출되고, 이로써 톱링(1)으로부터 반도체웨이퍼(W)를 릴리스한다.
본 발명의 실시예가 상기에서 설명되었지만, 본 발명이 상술한 실시예로 제한되지는 않고, 그것의 기술적 사상의 영역 이내에서 다양한 변형으로 실시될 수 있을 것이다.
본 발명의 기판홀딩장치에 의하면, 압력챔버로부터의 유체 누설 또는 폴리싱되는 대상인 기판과 멤브레인(탄성막) 사이의 유체 누설이, 가압 유체의 흐름 상태를 검출함으로써 검출될 수 있다. 따라서, 압력챔버를 형성하는 탄성막의 손상, 톱링의 조립 실패, 또는 톱링 구성요소의 수명이 검출될 수 있다. 압력챔버 내 압력들은 현재의 압력 수준 하에서 유지될 수 있기 때문에, 기판이 손상될 가능성이 저 하될 수 있다. 또한, 압력챔버들로부터의 유체 누설 뿐만 아니라, 폴리싱 동안에 톱링의 하부면으로부터의 기판의 벗어남 또한 검출될 수 있어, 기판의 손상 가능성을 더욱 감소할 수 있다.
본 발명은 폴리싱될 반도체웨이퍼와 같은 기판을 홀딩하고, 폴리싱면에 대해 기판을 압착하기 위한 기판홀딩장치에 적용할 수 있다. 본 발명은 또한 이러한 기판홀딩장치를 갖는 폴리싱 장치에 적용될 수 있다.

Claims (27)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱테이블; 및
    기판을 홀딩하고 상기 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하기 위한 기판홀딩장치를 포함하고, 상기 기판홀딩장치는,
    상기 기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    기판의 폴리싱은, 상기 압력챔버들 중 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되는 센서들이, 각각 유체의 정해진 흐름 방향들을 검출한 때 중단되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 정해진 흐름 방향들은 상기 기판을 가압하기 위한 유체의 흐름 방향 및 상기 기판을 감압하기 위한 유체의 흐름 방향인 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 정해진 흐름방향들은 서로 반대되는 방향인 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  16. 폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱테이블; 및
    기판을 홀딩하고 상기 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하기 위한 기판홀딩장치를 포함하고, 상기 기판홀딩장치는,
    상기 기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    기판의 폴리싱은, 상기 압력챔버들 중 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되는 센서들이, 유체의 동일 유량을 검출한 때 중단되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  17. 폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱테이블; 및
    기판을 홀딩하고 상기 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하기 위한 기판홀딩장치를 포함하고, 상기 기판홀딩장치는,
    상기 기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    기판의 폴리싱은, 상기 압력챔버들 중 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되는 센서들이, 각각 유체의 정해진 흐름 방향들과 각각 유체의 정해진 유량들을 검출한 때 중단되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 정해진 흐름 방향들은 서로 반대되는 방향인 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 정해진 흐름 방향들은 서로 반대되는 방향이고, 상기 정해진 유량들은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  20. 폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱테이블; 및
    기판을 홀딩하고 상기 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하기 위한 기판홀딩장치를 포함하고, 상기 기판홀딩장치는,
    상기 기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    기판의 폴리싱은, 상기 압력챔버 내 가압 조건이 변한 이후에 상기 유체통로 내 압력 변화가 기설정된 값 이하, 또는 설정압력의 기설정된 비율 이하가 될 때까지는 상기 센서에 의해 검출된 유체의 흐름 상태에 관계없이 중단되지 않는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  21. 삭제
  22. 기판을 홀딩하고 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하는 기판홀딩장치에 있어서,
    기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 각각 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    상기 센서들은, 상기 압력챔버들 중 경계에 의해 분할되는 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되며,
    상기 센서들은 상기 두 개의 인접한 압력챔버용(用)의 상기 유체통로에서의 상기 유체 각각의 정해진 유체 흐름 방향을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판홀딩장치.
  23. 기판을 홀딩하고 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하는 기판홀딩장치에 있어서,
    기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 각각 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    상기 센서들은, 상기 압력챔버들 중 경계에 의해 분할되는 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되며,
    상기 센서들은 상기 두 개의 인접한 압력챔버용(用)의 상기 유체통로에서의 상기 유체 각각의 정해진 유량을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판홀딩장치.
  24. 폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱테이블; 및
    기판을 홀딩하고 상기 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하기 위한 기판홀딩장치를 포함하고, 상기 기판홀딩장치는,
    상기 기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    상기 센서들은, 상기 압력챔버들 중 경계에 의해 분할되는 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되며,
    상기 센서들은 상기 두 개의 인접한 압력챔버용(用)의 상기 유체통로에서의 상기 유체 각각의 정해진 유체 흐름 방향을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  25. 폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱테이블; 및
    기판을 홀딩하고 상기 폴리싱면에 대하여 기판을 프레스하기 위한 기판홀딩장치를 포함하고, 상기 기판홀딩장치는,
    상기 기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    상기 센서들은, 상기 압력챔버들 중 경계에 의해 분할되는 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되며,
    상기 센서들은 상기 두 개의 인접한 압력챔버용(用)의 상기 유체통로에서의 상기 유체 각각의 정해진 유량을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  26. 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법에 있어서,
    상기 기판홀딩장치는,
    기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 각각 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    상기 센서들은, 상기 압력챔버들 중 경계에 의해 분할되는 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되며,
    상기 센서들은 상기 두 개의 인접한 압력챔버용(用)의 상기 유체통로에서의 상기 유체 각각의 정해진 유체 흐름 방향을 검출할 수 있는 기판홀딩장치이고,
    상기 방법은,
    상기 톱링바디에 의해 상기 기판을 홀딩하는 단계;
    상기 복수의 유체통로에 의해 상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버를 유체를 공급하는 단계; 및
    상기 유체통로에 제공되는 복수의 센서에 의해 각각 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름 상태를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법.
  27. 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법에 있어서,
    상기 기판홀딩장치는,
    기판을 홀딩하기 위한 톱링바디;
    상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버로 유체를 공급하기 위한 복수의 유체통로; 및
    상기 유체통로에 제공되고, 각각 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름상태를 검출하기 위한 복수의 센서를 포함하되,
    상기 센서들은, 상기 압력챔버들 중 경계에 의해 분할되는 인접한 두 개로 유체를 공급하기 위한 두 개의 유체통로 각각에 제공되며,
    상기 센서들은 상기 두 개의 인접한 압력챔버용(用)의 상기 유체통로에서의 상기 유체 각각의 정해진 유량을 검출할 수 있는 기판홀딩장치이고,
    상기 방법은,
    상기 톱링바디에 의해 상기 기판을 홀딩하는 단계;
    상기 복수의 유체통로에 의해 상기 톱링바디 내 형성되는 복수의 압력챔버를 유체를 공급하는 단계; 및
    상기 유체통로에 제공되는 복수의 센서에 의해 각각 상기 유체통로를 거쳐 흐르는 유체의 흐름 상태를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법.
KR1020057021754A 2003-05-20 2004-02-25 기판홀딩장치, 폴리싱장치 및 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법 KR101044738B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2003-00142276 2003-05-20
JP2003142276A JP4718107B2 (ja) 2003-05-20 2003-05-20 基板保持装置及び研磨装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050121758A KR20050121758A (ko) 2005-12-27
KR101044738B1 true KR101044738B1 (ko) 2011-06-28

Family

ID=33475049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057021754A KR101044738B1 (ko) 2003-05-20 2004-02-25 기판홀딩장치, 폴리싱장치 및 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7465214B2 (ko)
EP (1) EP1625613B1 (ko)
JP (1) JP4718107B2 (ko)
KR (1) KR101044738B1 (ko)
CN (2) CN101241843B (ko)
TW (1) TWI241938B (ko)
WO (1) WO2004105112A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9818619B2 (en) 2014-06-23 2017-11-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Carrier head

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4718107B2 (ja) * 2003-05-20 2011-07-06 株式会社荏原製作所 基板保持装置及び研磨装置
JP4108023B2 (ja) 2003-09-09 2008-06-25 株式会社荏原製作所 圧力コントロールシステム及び研磨装置
KR101349983B1 (ko) * 2006-09-13 2014-01-13 아사히 가라스 가부시키가이샤 반도체 집적 회로 장치용 연마제, 연마 방법 및 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법
JP5390807B2 (ja) * 2008-08-21 2014-01-15 株式会社荏原製作所 研磨方法および装置
DE102009030298B4 (de) * 2009-06-24 2012-07-12 Siltronic Ag Verfahren zur lokalen Politur einer Halbleiterscheibe
US8545289B2 (en) * 2011-04-13 2013-10-01 Nanya Technology Corporation Distance monitoring device
WO2013134075A1 (en) 2012-03-08 2013-09-12 Applied Materials, Inc. Detecting membrane breakage in a carrier head
JP5905359B2 (ja) * 2012-07-23 2016-04-20 株式会社荏原製作所 圧力制御装置および該圧力制御装置を備えた研磨装置
JP6158637B2 (ja) * 2012-08-28 2017-07-05 株式会社荏原製作所 弾性膜及び基板保持装置
JP6085572B2 (ja) * 2014-01-09 2017-02-22 株式会社荏原製作所 圧力制御装置および該圧力制御装置を備えた研磨装置
SG10201606197XA (en) 2015-08-18 2017-03-30 Ebara Corp Substrate adsorption method, substrate holding apparatus, substrate polishing apparatus, elastic film, substrate adsorption determination method for substrate holding apparatus, and pressure control method for substrate holding apparatus
JP6463303B2 (ja) * 2016-05-13 2019-01-30 株式会社荏原製作所 弾性膜、基板保持装置、基板研磨装置、基板保持装置における基板吸着判定方法および圧力制御方法
TWI730044B (zh) * 2016-03-15 2021-06-11 日商荏原製作所股份有限公司 基板研磨方法、頂環及基板研磨裝置
US20190061098A1 (en) * 2016-04-01 2019-02-28 Joon Mo Kang Carrier head for chemical mechanical polishing apparatus comprising substrate receiving member
JP6713377B2 (ja) * 2016-08-10 2020-06-24 エイブリック株式会社 研磨ヘッド、研磨ヘッドを有するｃｍｐ研磨装置およびそれを用いた半導体集積回路装置の製造方法
JP6757696B2 (ja) * 2017-04-21 2020-09-23 株式会社荏原製作所 漏れ検査方法、およびこの漏れ検査方法を実行するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
DE102017215461A1 (de) * 2017-09-04 2019-03-07 Krones Ag Verfahren zur Leckage-Erkennung in einer Vorrichtung zum Umformen von Behälter-Vorformlingen
JP2021501699A (ja) * 2017-11-06 2021-01-21 アクス テクノロジー エルエルシー 基板処理システムのための平坦化膜および方法
KR102426225B1 (ko) * 2017-11-15 2022-07-28 주식회사 케이씨텍 기판 처리 장치
US20240109164A1 (en) * 2022-10-03 2024-04-04 Applied Materials, Inc. Membrane failure detection system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020073440A (ko) * 2001-03-16 2002-09-26 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼 폴리싱 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2788329B2 (ja) * 1990-05-25 1998-08-20 東京瓦斯株式会社 流体の流速及び流れ方向測定方法及び測定装置
US5904609A (en) * 1995-04-26 1999-05-18 Fujitsu Limited Polishing apparatus and polishing method
US5857893A (en) * 1996-10-02 1999-01-12 Speedfam Corporation Methods and apparatus for measuring and dispensing processing solutions to a CMP machine
JPH10166257A (ja) * 1996-12-10 1998-06-23 Nikon Corp 研磨装置
US5857899A (en) * 1997-04-04 1999-01-12 Ontrak Systems, Inc. Wafer polishing head with pad dressing element
US5957751A (en) * 1997-05-23 1999-09-28 Applied Materials, Inc. Carrier head with a substrate detection mechanism for a chemical mechanical polishing system
JP3027551B2 (ja) * 1997-07-03 2000-04-04 キヤノン株式会社 基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法および研磨装置
KR20010024969A (ko) * 1999-02-02 2001-03-26 마에다 시게루 기판파지장치 및 연마장치
US6663466B2 (en) * 1999-11-17 2003-12-16 Applied Materials, Inc. Carrier head with a substrate detector
JP4718107B2 (ja) * 2003-05-20 2011-07-06 株式会社荏原製作所 基板保持装置及び研磨装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020073440A (ko) * 2001-03-16 2002-09-26 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼 폴리싱 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9818619B2 (en) 2014-06-23 2017-11-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Carrier head

Also Published As

Publication number Publication date
TWI241938B (en) 2005-10-21
CN101241843A (zh) 2008-08-13
CN1791970A (zh) 2006-06-21
US7465214B2 (en) 2008-12-16
JP4718107B2 (ja) 2011-07-06
EP1625613B1 (en) 2013-09-25
CN101241843B (zh) 2012-12-26
EP1625613A4 (en) 2008-07-16
WO2004105112A1 (en) 2004-12-02
EP1625613A1 (en) 2006-02-15
CN100377311C (zh) 2008-03-26
KR20050121758A (ko) 2005-12-27
JP2004349340A (ja) 2004-12-09
US20070111637A1 (en) 2007-05-17
TW200425995A (en) 2004-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101044738B1 (ko) 기판홀딩장치, 폴리싱장치 및 기판홀딩장치에 의해 기판을 홀딩하고 폴리싱 표면에 대해 기판을 프레스하는 방법
US7458879B2 (en) Dressing apparatus and substrate holding apparatus
US7850509B2 (en) Substrate holding apparatus
US7048609B2 (en) Pressure control system and polishing apparatus
JP4107835B2 (ja) 基板保持装置及びポリッシング装置
JP2004193289A (ja) ポリッシング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140603

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150515

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160517

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170522

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180516

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190515

Year of fee payment: 9