KR101586429B1 - 탄성 보강 유니트를 포함하는 리테이너링을 갖는 화학기계적 연마장치 - Google Patents

탄성 보강 유니트를 포함하는 리테이너링을 갖는 화학기계적 연마장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 화학기계적 연마장치는 플레이튼 상에 위치하는 연마 패드와, 상기 연마 패드 상에 위치하는 연마 헤드와, 상기 연마 헤드의 하부 둘레에서 연마시 웨이퍼의 이탈을 방지하도록 설치되고, 상기 연마 헤드에 조립되는 상부 리테이닝 부재와 상기 상부 리테이닝 부재에 결합된 하부 리테이닝 부재를 포함하는 리테이너과, 상기 하부 리테이닝 부재에 설치되어 상기 리테이너링의 부서짐을 억제하는 탄성 보강 유니트를 포함한다. 상기 하부 리테이닝 부재는 상기 상부 리테이닝 부재가 안착 및 탑재되는 안착부, 상기 안착부의 외측에 형성되어 있는 외륜부 및 상기 안착부의 내측에 설치되어 있는 내륜부, 상기 외륜부와 접하지 않게 상기 내륜부의 내측 둘레를 따라 설치된 국부 압력 인가부를 포함하고, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 국부 압력 인가부 내에 끼워지도록 설치되어 있다.

Description

탄성 보강 유니트를 포함하는 리테이너링을 갖는 화학기계적 연마장치{Chemical mechanical polishing apparatus having a retainer ring including elasticity reinforcement unit}
본 발명은 화학기계적 연마장치(chemical mechanical polishing(CMP) apparatus)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리테이너링(retainer ring)를 갖는 화학기계적 연마장치에 관한 것이다.
메모리(memory) 소자와 같은 반도체 소자가 급격히 고집적화되고 패턴 크기가 축소됨에 따라, 웨이퍼(wafer) 상에 크게 유발되는 단차를 완화하기 위해서 화학기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP) 장치를 이용한 평탄화 공정이 이용될 수 있다.
화학기계적 연마장치는 웨이퍼가 탑재된 연마 헤드를 구비한다. 연마 헤드에는 리테이너링(retainer ring)이 부착 및 조립되어 있다. 리테이너링은 연마 패드에 접촉된 웨이퍼의 이탈을 방지하고 균일하게 연마 슬러리를 공급하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 화학기계적 연마공정을 진행할 때 리테이너링 내의 웨이퍼가 리테이너링 밖으로 이탈하는 것을 억제하여 불균일 연마를 개선할 수 있는 화학기계적 연마장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 화학기계적 연마공정을 진행할 때 연마 헤드에 의하여 압력을 받거나 웨이퍼와 접촉하면서 압력을 받더라도 부서지지 않는 리테이너링을 갖는 화학기계적 연마장치를 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치는 플레이튼 상에 위치하는 연마 패드; 상기 연마 패드 상에 위치하는 연마 헤드; 상기 연마 헤드의 하부 둘레에서 연마시 웨이퍼의 이탈을 방지하도록 설치되고, 상기 연마 헤드에 조립되는 상부 리테이닝 부재와 상기 상부 리테이닝 부재에 결합된 하부 리테이닝 부재를 포함하는 리테이너링; 및 상기 하부 리테이닝 부재에 설치되어 상기 리테이너링의 부서짐을 억제하는 탄성 보강 유니트를 포함한다.
상기 하부 리테이닝 부재는 상기 상부 리테이닝 부재가 안착 및 탑재되는 안착부, 상기 안착부의 외측에 형성되어 있는 외륜부, 상기 안착부의 내측에 설치되어 있는 내륜부, 및 상기 외륜부와 접하지 않게 상기 내륜부의 내측 둘레를 따라 설치된 국부 압력 인가부를 포함하고, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 국부 압력 인가부 내에 끼워지도록 설치되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 국부 압력 인가부는 상기 하부 리테이닝 부재의 내측 둘레를 따라 전체적으로 설치된 홈이고, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈 내에 끼워지도록 설치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈은 상기 안착부 내에서 상기 안착부의 표면보다 낮게 상기 내륜부와 인접하여 상기 내륜부를 따라 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 탄성 보강 유니트는 상기 홈 내에 끼워지도록 설치된 금속 부재일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈은 단면으로 보았을 때 원형홈 또는 사각형홈으로 구성되며, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈의 내벽 전부, 상기 홈의 일측벽 또는 상기 홈의 바닥에 끼워지도록 설치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 내륜부의 일측벽 및 표면에는 상기 상부 리테이닝 부재와 상기 하부 리테이닝 부재간의 밀착성을 높일 수 있게 실링 부재가 설치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 리테이닝 부재의 내측 둘레를 따라 전체적으로 설치된 홈에 대응하여 상기 하부 리테이닝 부재의 바닥 내측 둘레에 열방출홈이 전체적으로 설치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 국부 압력 인가부는 상기 하부 리테이닝 부재의 내측 둘레를 따라 서로 떨어져 형성된 복수개의 홈들이고, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈들 내에 각각 끼워지도록 설치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈들은 상기 안착부 내에서 상기 안착부의 표면보다 낮게 상기 내륜부와 인접하고 상기 안착부의 일절편에 의하여 서로 떨어져 형성되어 있고, 상기 하부 리테이닝 부재의 표면 둘레를 따라 설치된 홈들에 대응하여 상기 하부 리테이닝 부재의 바닥 내측 둘레에 열방출홈이 설치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈은 단면으로 보았을 때 원형홈 또는 사각형홈으로 구성되며, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈의 내벽 전부 또는 상기 홈의 바닥에 끼워지도록 설치된 금속 부재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치는 리테이너링에 연마시 웨이퍼의 이탈을 방지하는 국부 압력 인가부가 설치되어 있을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치는 연마공정을 진행할 때 리테이너링 내의 웨이퍼가 리테이너링 밖으로 이탈하는 문제를 해결하여 웨이퍼가 균일하게 연마될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치는 리테이너링에 국부 압력 인가부에 탄성 보강 유니트가 설치되어 화학기계적 연마공정을 진행할 때 연마 헤드에 의하여 압력을 받거나 웨이퍼와 접촉하면서 압력을 받더라도 리테이너링이 부서지지 않게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 단면도이고,
도 2는 도 1의 연마 헤드를 설명하기 위한 확대 도면이고,
도 3은 도 1의 평면도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링을 도시한 분해 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링을 도시한 분해 사시도이고,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링의 하부 리테이닝 부재에 설치된 국부 압력 인가부 및 탄성 보강 유니트간의 결합 관계를 설명하기 위한 단면도이고,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링의 하부 리테이닝 부재에 설치된 국부 압력 인가부 및 탄성 보강 유니트간의 결합 관계를 설명하기 위한 단면도이고,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링의 하부 리테이닝 부재에 설치된 국부 압력 인가부 및 탄성 보강 유니트간의 결합 관계를 설명하기 위한 단면도이고,
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 연마시에 연마 패드 상에 위치하는 웨이퍼와 리테이너링간의 상호 위치 관계를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 제1, 제2등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하의 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하의 본 발명의 실시예들은 어느 하나로 구현될 수 있으며, 또한, 이하의 실시예들은 하나 이상을 조합하여 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 연마 헤드를 설명하기 위한 확대 도면이고, 도 3은 도 1의 평면도이다.
구체적으로, 화학기계적 연마장치는 웨이퍼(W), 예컨대 300㎜ 웨이퍼의 연마에 사용될 연마 패드(110)가 부착되어 회전하는 플레이튼(platen: 100)을 포함하여 구성된다. 플레이튼(100)의 연마 패드(110) 상에는 연마될 웨이퍼(W)를 도입하는 연마 헤드(polishing head: 200)가 위치한다.
연마 헤드(200)의 하면에는 진공에 의하여 웨이퍼(W)를 홀딩하거나 릴리이스할 수 있는 멤브레인(150)를 구비할 수 있다. 연마시에 멤브레인(150)은 연마 패드와 접촉할 수 있다. 연마 헤드(200)에는 바디(220)에 조립되고 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 리테이너링(300,400)이 설치될 수 있다. 리테이너링(300,400)은 연마 헤드(200)의 바디(220)에 부착 및 조립될 수 있다. 리테이너링(300, 400)은 연마 패드(110) 상에 접촉된 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하고 연마시 균일하게 연마 슬러리를 공급하기 위하여 설치될 수 있다. 리테이너링(300,400)의 구성에 대하여는 후에 보다 더 자세하게 설명한다.
연마 헤드(200)는 회전할 수 있다. 연마 헤드(200)는 웨이퍼(W)의 균일한 연마를 위해서 연마 패드(110)의 중심부에서 가장자리부 쪽 방향 또는 이의 역 방향으로 미세하게 움직이는 동작을 할 수도 있다. 웨이퍼(W)의 연마를 위해서 슬러리나 탈이온수를 공급하는 노즐(nozzle: 140)이 도입되고, 노즐(140)을 통해 연마를 위한 슬러리나 탈이온수가 제공될 수 있다.
이러한 슬러리, 탈이온수 및 연마 패드(110)에 의한 연마 작용에 의해서 웨이퍼(W)는 화학기계적 연마(CMP)될 수 있다. 즉, 슬러리나 탈이온수가 공급되고 플레이튼(100) 및 연마 헤드(200)가 선택적으로 또는 동시에 회전하면서 연마 패드(110) 상에 접촉된 웨이퍼(W)가 리테이너링(300,400)에 의해 가두어진 상태로 웨이퍼가 화학기계적 연마가 된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링을 도시한 분해 사시도이다.
구체적으로, 도 4는 상부에서 본 화학기계적 연마장치의 리테이너링의 분해 사시도이고, 도 5는 하부에서 본 화학기계적 연마장치의 리테이너링의 분해 사시도이다. 리테이너링(300, 400)은 연마 헤드(도 1의 200)의 바디(도 1의 220)에 조립 부착되는 링 형상의 상부 리테이닝 부재(300)를 포함할 수 있다. 상부 리테이닝 부재(300)는 리테이너링(300, 400)의 휨을 방지하기 위하여 금속 재질, 예컨대 스테인레스 강, 강철, 알루미늄, 황동 등으로 형성될 수 있다.
상부 리테이닝 부재(300)에는 연마 헤드(도 1의 200)의 바디(도 1의 220)에 조립 부착될 때 이용되는 조립홀(306)이 바디(302)에 형성될 수 있다. 조립홀(306)은 상부 리테이닝 부재(300)의 바디(302)를 관통하거나 또는 관통하지 않도록 형성될 수도 있다.
리테이너링(300, 400)은 상부 리테이닝 부재(300)의 하부에 구비되는 링 형상의 하부 리테이닝 부재(400)를 포함할 수 있다. 하부 리테이닝 부재(400)는 상부 리테이닝 부재(300)와 결합할 수 있다. 하부 리테이닝 부재(400)는 상부 리테이닝 부재(300)와 접착제(미도시)로 결합 및 부착할 수 있다. 하부 리테이닝 부재(400)는 상부 리테이닝 부재(300)와 다양한 체결 수단을 통하여 결합할 수 있다.
하부 리테이닝 부재(400)는 연마 패드(도 1의 110)에 접촉되는 것을 고려하여 상부 리테이닝 부재(300)를 구성하는 금속 물질과 다른 물질, 예컨대 수지 재질로 형성될 수 있다. 수지 재질은 폴리페닐설파이드(PPS), 폴리이미드, 폴리벤지미다졸(PBI), 폴리에테르에트레케톤(PEEK), 폴리카보네이트, 아세탈, 폴리에테르이미드(PEI), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸린테레프탈레이트(PET) 등과 같은 물질일 수 있다. 하부 리테이닝 부재(400)를 구성하는 수지 재질은 금속 재질에 비하여 우수한 기계적 성질, 내화학성, 및 높은 내열 온도 특성을 가질 수 있다.
상기 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 국부 압력 인가부(LP1)이 설치될 수 있다. 국부 압력 인가부(LP1)는 하부 리테이닝 부재의 표면 내측 둘레에 전체적으로 설치된 홈(600)일 수 있다. 국부 압력 인가부(LP1)은 웨이퍼 연마시 리테이너링(300, 400)이 연마 헤드(도 1의 200)나 연마 패드(도 1의 110)로부터 압력을 받을 경우 국부적으로 압력이 인가되는 부분일 수 있다. 홈(600)은 후술하는 바와 같이 단면상으로 원형홈이나 사각형홈일 수 있다.
국부 압력 인가부(LP1)는 연마시 국부적으로 압력이 인가되어 웨이퍼의 이탈을 방지하게 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 연마공정을 진행할 때 리테이너링(300, 400) 내의 웨이퍼가 리테이너링(300, 400) 밖으로 이탈하는 문제를 해결하여 웨이퍼가 균일하게 연마될 수 있다.
국부 압력 인가부(LP1) 내에는 탄성 보강 유니트(700)가 설치될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700)는 상기 국부 압력 인가부(LP1)을 구성하는 홈(600) 내에 설치될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700)는 후술하는 바와 같이 홈(600)의 내벽 전부나 홈(600)의 바닥에 설치될 수 있다.
탄성 보강 유니트(700)는 상기 국부 압력 인가부(LP1)을 구성하는 홈(600) 내에 설치된 금속 부재일 수 있다. 탄성 보강 유니트(700)으로 인하여 상기 국부 압력 인가부(LP1)에 압력이 가해질 경우에도 리테이너링(300, 400)이 부서지는 것을 억제할 수 있다. 다시 말해, 리테이너링(300, 400)의 국부 압력 인가부(LP1)에 탄성 보강 유니트(700)가 설치되어 화학기계적 연마공정을 진행할 경우, 연마 헤드(도 1의 200)에 의하여 압력을 받거나 웨이퍼(도 1의 W)와 접촉하면서 압력을 받더라도 리테이너링(300, 400)이 부서지지 않게 할 수 있다.
하부 리테이닝 부재(400)는 상부 리테이닝 부재(300)의 하부에 위치하고 상기 상부 리테이닝 부재(300)가 안착 및 탑재되는 안착부(402, 바디), 안착부(402)의 외측에 형성되는 외륜부(406) 및 상기 안착부(402)의 내측에 설치되는 내륜부(404)를 포함할 수 있다. 상기 국부 압력 인가부(LP1)을 구성하는 홈(600)은 안착부(402) 내에서 상기 안착부(402)의 표면보다 낮게 내륜부(404)와 인접하여 형성될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700)은 안착부(402) 내에서 내륜부(404)와 인접하여 형성된 홈(600) 내에 설치될 수 있다.
하부 리테이닝 부재(400)의 하면에는 연마 패드 상에서 웨이퍼(W)와 같이 연마되는 접촉부(408)가 위치할 수 있다. 접촉부(408)는 안착부(402) 및 내외륜부(404, 406)의 외부 바닥에 위치할 수 있다. 접촉부(408)는 복수개의 연마 절편들(418)과 연마 절편들(418) 사이에는 슬러리나 탈이온수가 흐를 수 있는 연마액 공급홈(412)을 가질 수 있다.
접촉부(408)에는 내륜부(404) 및 외륜부(406) 사이를 따라서 복수개의 연마 절편들(408a)을 가로지르는 열방출홈(414)을 포함할 수 있다. 열방출홈(414)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 전체적으로 설치된 홈(600)에 대응하여 상기 하부 리테이닝 부재(400)의 바닥 내측 둘레에 전체적으로 설치될 수 있다.
열방출홈(414)은 연마 절편(408a)들이 연마 패드와 회전하면서 접촉할 때 발생하는 매우 많은 열을 외부로 방출하는 역할을 수행할 수 있다. 하부 리테이닝 부재는 내열성이 높다 하더라도 수지 재질로 구성하기 때문에 열에 취약할 수 밖에 없다. 이에 따라, 열방출홈(414)은 하부 리테이닝 부재(400)의 신뢰성이나 소모 비용 등을 고려할 때 매우 중요하다. 열방출홈(414)은 적어도 하나를 형성할 수 있고, 필요에 따라 복수개 형성할 수 있다.
상부 리테이닝 부재(300) 및 하부 리테이닝 부재(400)가 결합될 경우, 상부 리테이닝 부재(300)의 바디(302)는 하부 리테이닝 부재(400)의 내륜부(404)의 측벽 및 외륜부(406)의 측벽과 접촉하면서 안착부(402) 상에 탑재될 수 있다. 상부 리테이닝 부재(300) 및 하부 리테이닝 부재(400)는 삼면, 즉, 하부 리테이닝 부재(400)의 내륜부(404)의 측벽 및 외륜부(406)의 측벽, 안착부(402)의 표면 접촉 상태에서 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링을 도시한 분해 사시도이다.
구체적으로, 도 6에서 도 5 및 도 5와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다. 도 6의 리테이너링(300, 400)은 도 4 및 도 5와 비교할 때 하부 리테이닝 부재(400)에 국부 압력 인가부(LP2)를 구성하는 홈(600a) 및 홈(600a) 내에 설치되는 탄성 보강 유니트(700a)를 제외하고는 동일하다.
하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 국부 압력 인가부(LP2)이 설치될 수 있다. 국부 압력 인가부(LP2)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 서로 떨어져 형성된 복수개의 홈들(600a)일 수 있다. 국부 압력 인가부(LP2)은 웨이퍼 연마시 리테이너링(300, 400)이 연마 헤드(도 1의 200)나 연마 패드(도 1의 110)로부터 압력을 받을 경우 국부적으로 압력이 인가되는 부분일 수 있다. 홈(600a)은 후술하는 바와 같이 단면상으로 원형홈이나 사각형홈일 수 있다.
국부 압력 인가부(LP2)는 연마시 국부적으로 압력이 인가되어 웨이퍼의 이탈을 방지하게 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 연마공정을 진행할 때 리테이너링(300, 400) 내의 웨이퍼가 리테이너링(300, 400) 밖으로 이탈하는 문제를 해결하여 웨이퍼가 균일하게 연마될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700a)는 홈들(600a) 내에 각각 설치되어 있을 수 있다.
탄성 보강 유니트(700a)는 상기 국부 압력 인가부(LP2)을 구성하는 홈(600a) 내에 설치된 금속 부재일 수 있다. 탄성 보강 유니트(700a)으로 인하여 상기 국부 압력 인가부(LP2)에 압력이 가해질 경우에도 리테이너링(300, 400)이 부서는 것을 억제할 수 있다. 다시 말해, 리테이너링(300, 400)의 국부 압력 인가부(LP2)에 탄성 보강 유니트(700a)가 설치되어 화학기계적 연마공정을 진행할 경우, 연마 헤드(도 1의 200)에 의하여 압력을 받거나 웨이퍼(도 1의 W)와 접촉하면서 압력을 받더라도 리테이너링(300, 400)이 부서지지 않게 할 수 있다.
앞서 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이 하부 리테이닝 부재(400)는 상부 리테이닝 부재(300)가 안착 및 탑재되는 안착부(402), 안착부(402)의 외측에 형성되어 있는 외륜부(406) 및 안착부(402)의 내측에 설치되어 있는 내륜부(404)를 포함할 수 있다. 국부 압력 인가부(LP2)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 서로 떨어져 형성된 복수개의 홈들(600a)일 수 있다. 상기 홈들(600a)은 안착부(402)의 표면보다 낮게 내륜부(404)와 인접하고, 안착부의 일절편(402a)에 의하여 서로 떨어져 형성되어 있을 수 있다.
도 6에 도시한 하부 리테이닝 부재(400)도 도 4 및 도 5에 도시한 열방출홈(414)을 구비할 수 있다. 열방출홈(414)은 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 설치된 홈(600a)에 대응하여 상기 하부 리테이닝 부재(400)의 바닥 내측 둘레에 전체적으로 설치될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링의 하부 리테이닝 부재에 설치된 국부 압력 인가부 및 탄성 보강 유니트간의 결합 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로, 하부 리테이닝 부재(400)는 앞서 도 4 내지 도 6에서 도시한 바와 같이 상부 리테이닝 부재(300)가 안착 및 탑재되는 안착부(402), 안착부(402)의 외측에 형성되어 있는 외륜부(406) 및 안착부(402)의 내측에 설치되어 있는 내륜부(404)를 포함할 수 있다. 상기 내륜부(404)의 일측벽 및 표면에는 상부 리테이닝 부재(300)와 상기 하부 리테이닝 부재(400)간의 밀착성을 높일 수 있게 실링 부재(800)가 설치될 수 있다.
국부 압력 인가부(LP-1)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 설치될 수 있다. 참조번호 LP-1은 앞서 도 4 내지 도 6의 LP1이나 LP2를 의미할 수 있다. 국부 압력 인가부(LP-1)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 서로 형성된 홈(600-1)일 수 있다. 홈(600-1)은 도 4 내지 도 6의 600이나 600a를 의미할 수 있다. 상기 홈(600-1)은 안착부(402)의 표면보다 낮게 내륜부(404)와 인접하여 형성될 수 있다. 홈(600-1)은 단면상으로 원형홈일 수 있다.
국부 압력 인가부(LP-1)를 구성하는 홈(600-1) 내에는 탄성 보강 유니트(700-1)가 설치될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700-1)는 홈(600-1)의 내벽 전부에 형성될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700-1)은 앞서 설명한 바와 같이 금속 부재로 형성될 수 있다. 홈(600-1)의 하부, 즉 하부 리테이닝 부재(400)의 바닥부분에는 열방출홈(414)가 위치할 수 있다.
홈(600-1)과 열방출홈(414)간의 간격은 수 밀리미터일 수 있다. 이에 따라, 화학기계적 연마공정을 진행할 경우, 상기 국부 압력 인가부(LP-1)에 압력이 가해질 경우에도 탄성 보강 유니트(700-1)으로 인하여 하부 리테이닝 부재(400)가 부서지는 것을 억제할 수 있다. 다시 말해, 연마 공정중 연마 헤드(도 1의 200)에 의하여 압력을 받거나 웨이퍼(도 1의 W)와 접촉하면서 압력을 받더라도 하부 리테이닝 부재(400)에 설치된 탄성 보강 유니트(700-1)으로 인하여 리테이닝 부재(400)가 부서지는 것을 억제할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링의 하부 리테이닝 부재에 설치된 국부 압력 인가부 및 탄성 보강 유니트간의 결합 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로, 도 8a 및 도 8b의 하부 리테이닝 부재(400)은 도 7a 및 도 7b와 비교할 때 국부 압력 인가부(LP-2)를 구성하는 홈(600-2)이 사각형홈이고, 탄성 보강 유니트(700-2)가 홈(600-2)의 바닥에 형성된 것을 제외하고는 동일하다.
국부 압력 인가부(LP-2)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 설치될 수 있다. 참조번호 LP-2은 앞서 도 4 내지 도 6의 LP1이나 LP2를 의미할 수 있다. 국부 압력 인가부(LP-2)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 서로 형성된 홈(600-2)일 수 있다. 홈(600-2)은 도 4 내지 도 6의 600이나 600a를 의미할 수 있다. 상기 홈(600-2)은 안착부(402)의 표면보다 낮게 내륜부(404)와 인접하여 형성될 수 있다. 홈(600-2)은 단면상으로 사각형홈일 수 있다.
국부 압력 인가부(LP-2)를 구성하는 홈(600-2) 내에는 탄성 보강 유니트(700-2)가 설치될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700-2)는 홈(600-2)의 바닥에 형성될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700-2)은 앞서 설명한 바와 같이 금속 부재로 형성될 수 있다. 홈(600-2)의 하부, 즉 하부 리테이닝 부재(400)의 바닥부분에는 열방출홈(414)가 위치할 수 있다. 국부 압력 인가부(LP-2) 및 탄성 보강 유니트(700-2)의 기능이나 효과에 대해서는 앞서 설명하였으므로 생략한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 리테이너링의 하부 리테이닝 부재에 설치된 국부 압력 인가부 및 탄성 보강 유니트간의 결합 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로, 도 9a 및 도 9b의 하부 리테이닝 부재(400)은 도 7a 및 도 7b, 및 도 8a 및 도 8b와 비교할 때 국부 압력 인가부(LP-3)를 구성하는 홈(600-3)이 사각형홈이고, 탄성 보강 유니트(700-3)가 홈(600-2)의 일측벽 및 바닥에 형성된 것을 제외하고는 동일하다.
국부 압력 인가부(LP-3)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 설치될 수 있다. 참조번호 LP-3은 앞서 도 4 내지 도 6의 LP1이나 LP2를 의미할 수 있다. 국부 압력 인가부(LP-3)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 서로 형성된 홈(600-3)일 수 있다. 홈(600-3)은 도 4 내지 도 6의 600이나 600a를 의미할 수 있다. 상기 홈(600-3)은 안착부(402)의 표면보다 낮게 내륜부(404)와 인접하여 형성될 수 있다. 홈(600-3)은 단면상으로 사각형홈일 수 있다.
국부 압력 인가부(LP-3)를 구성하는 홈(600-2) 내에는 탄성 보강 유니트(700-3)가 설치될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700-3)는 홈(600-3)의 일측벽 및 바닥에 형성될 수 있다. 탄성 보강 유니트(700-3)은 앞서 설명한 바와 같이 금속 부재로 형성될 수 있다. 홈(600-3)의 하부, 즉 하부 리테이닝 부재(400)의 바닥부분에는 열방출홈(414)가 위치할 수 있다. 국부 압력 인가부(LP-3) 및 탄성 보강 유니트(700-3)의 기능이나 효과에 대해서는 앞서 설명하였으므로 생략한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치의 연마시에 연마 패드 상에 위치하는 웨이퍼와 리테이너링간의 상호 위치 관계를 도시한 단면도이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마장치는 연마 패드(110) 상에 웨이퍼(W)가 위치하고, 웨이퍼(W) 상에는 연마 헤드의 멤브레인(150)이 위치한다. 멤브레인(150)의 둘레에는 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 리테이너링(300, 400)이 위치한다.
앞서 설명한 바와 같이 리테이너링(300, 400)에는 국부 압력 인가부(LP-1, LP-2, LP-3)가 설치될 수 있다. 국부 압력 인가부(LP-1, LP-2, LP-3)은 웨이퍼 연마시 리테이너링(300, 400)이 연마 헤드(도 1의 200)나 연마 패드(도 1의 110)로부터 압력을 받을 경우 국부적으로 압력이 인가되는 부분일 수 있다.
국부 압력 인가부(LP-1, LP-2, LP-3)는 연마시 국부적으로 압력이 인가되어 웨이퍼의 이탈을 방지하게 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 연마공정을 진행할 때 리테이너링(300, 400) 내의 웨이퍼가 리테이너링(300, 400) 밖으로 이탈하는 문제를 해결하여 웨이퍼(W)가 균일하게 연마될 수 있다.
국부 압력 인가부(LP-1, LP-2, LP-3)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 설치될 수 있다. 국부 압력 인가부(LP-1. LP-2, LP-3)는 하부 리테이닝 부재(400)의 표면 내측 둘레에 형성된 홈(600-1. 600-2, 600-3)일 수 있다. 도 10 내지 도 12의 국부 압력 인가부(LP-1, LP-2, LP-3) 및 홈(600-1. 600-2, 600-3)은 앞서 도 7 내지 도 9에서 설명한 바와 같다.
탄성 보강 유니트(700-1, 700-2, 700-3)는 홈(600-1. 600-2, 600-3) 내에 설치되어 있을 수 있다. 탄성 보강 유니트(700-1, 700-2, 700-3)는 국부 압력 인가부(LP-1, LP-2, LP-3)을 구성하는 홈(600-1, 600-2, 600-3) 내에 설치된 금속 부재일 수 있다. 탄성 보강 유니트(700-1, 700-2, 700-3)로 인하여 국부 압력 인가부(LP-1. LP-2, LP-3)에 압력이 가해질 경우에도 리테이너링(300, 400)이 부서는 것을 억제할 수 있다.
다시 말해, 리테이너링(300, 400)의 국부 압력 인가부(LP-1. LP-2, LP-3)에 탄성 보강 유니트(700-1, 700-2, 700-3)가 설치되어 화학기계적 연마공정을 진행할 경우, 연마 헤드(도 1의 200)에 의하여 압력을 받거나 웨이퍼(도 1의 W)와 접촉하면서 압력을 받더라도 리테이너링(300, 400)이 부서지지 않게 할 수 있다. 도 10 내지 도 12의 탄성 보강 유니트(700-1, 700-2, 700-3)는 앞서 도 7 내지 도 9에서 설명한 바와 같다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 개략적으로 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.
본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형, 치환 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
300: 상부 리테이닝 부재, 400: 하부 리테이닝 부재, 302: 바디, 304: 돌기(체결 부재), 402: 안착부(바디), 404: 내륜부, 406: 외륜부, 408: 접촉부, 408a: 연마 절편, 600, 600a, 600-1, 600-2, 600-3: 홈, LP-1, LP-2, LP-3: 국부 압력 인가부, 700, 700a, 700-1, 700-2, 700-3: 탄성 보강 유니트

Claims (10)

  1. 플레이튼 상에 위치하는 연마 패드;
    상기 연마 패드 상에 위치하는 연마 헤드;
    상기 연마 헤드의 하부 둘레에서 연마시 웨이퍼의 이탈을 방지하도록 설치되고, 상기 연마 헤드에 조립되는 상부 리테이닝 부재와 상기 상부 리테이닝 부재에 결합된 하부 리테이닝 부재를 포함하는 리테이너링; 및
    상기 하부 리테이닝 부재에 설치되어 상기 리테이너링의 부서짐을 억제하는 탄성 보강 유니트를 포함하되,
    상기 하부 리테이닝 부재는 상기 상부 리테이닝 부재가 안착 및 탑재되는 안착부, 상기 안착부의 외측에 형성되어 있는 외륜부, 상기 안착부의 내측에 설치되어 있는 내륜부, 및 상기 외륜부와 접하지 않게 상기 내륜부의 내측 둘레를 따라 설치된 국부 압력 인가부를 포함하고,
    상기 탄성 보강 유니트는 상기 국부 압력 인가부 내에 끼워지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 국부 압력 인가부는 상기 하부 리테이닝 부재의 내측 둘레를 따라 전체적으로 설치된 홈이고, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈 내에 끼워지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 홈은 상기 안착부 내에서 상기 안착부의 표면보다 낮게 상기 내륜부와 인접하여 상기 내륜부를 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈 내에 끼워지도록 설치된 금속 부재인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 홈은 단면으로 보았을 때 원형홈 또는 사각형홈으로 구성되며, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈의 내벽 전부, 상기 홈의 일측벽 또는 상기 홈의 바닥에 끼워지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 내륜부의 일측벽 및 표면에는 상기 상부 리테이닝 부재와 상기 하부 리테이닝 부재간의 밀착성을 높일 수 있게 실링 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 하부 리테이닝 부재의 내측 둘레를 따라 전체적으로 설치된 홈에 대응하여 상기 하부 리테이닝 부재의 바닥 내측 둘레에 열방출홈이 전체적으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 국부 압력 인가부는 상기 하부 리테이닝 부재의 내측 둘레를 따라 서로 떨어져 형성된 복수개의 홈들이고, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈들 내에 각각 끼워지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 홈들은 상기 안착부 내에서 상기 안착부의 표면보다 낮게 상기 내륜부와 인접하고 상기 안착부의 일절편에 의하여 서로 떨어져 형성되어 있고,
    상기 하부 리테이닝 부재의 내측 둘레를 따라 설치된 홈들에 대응하여 상기 하부 리테이닝 부재의 바닥 내측 둘레에 열방출홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 홈은 단면으로 보았을 때 원형홈 또는 사각형홈으로 구성되며, 상기 탄성 보강 유니트는 상기 홈의 내벽 전부 또는 상기 홈의 바닥에 끼워지도록 설치된 금속 부재인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
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