KR101902049B1

KR101902049B1 - 리테이닝 링 모니터링 및 압력 제어

Info

Publication number: KR101902049B1
Application number: KR1020147023694A
Authority: KR
Inventors: 훙 치흐 첸; 토마스 에이치. 오스터헬드; 찰스 씨. 가렛슨; 제이슨 가르체웅 풍
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2018-09-27
Also published as: TW201336619A; KR20140116545A; US20130203321A1; US9017138B2; TWI579103B; WO2013112764A1

Abstract

처리 시스템 내에서 기판을 이송하기 위한 로드 컵 장치는 기판 지지체를 갖는 페디스털 어셈블리, 액추에이터 및 제어기를 포함한다. 액추에이터는 페디스털 어셈블리를 캐리어 헤드의 리테이닝 링과 접촉하는 로딩 위치로 이동시키고, 페디스털 어셈블리가 이동한 거리에 기초하여 리테이닝 링 두께 신호를 생성하도록 구성된다. 제어기는 액추에이터로부터 리테이닝 링 두께 신호를 수신하도록 구성된다.

Description

리테이닝 링 모니터링 및 압력 제어{RETAINING RING MONITORING AND CONTROL OF PRESSURE}

본 명세서는 리테이닝 링(retaining ring)의 두께를 모니터링하는 것, 및 리테이닝 링의 측정된 두께를 이용하여 폴리싱 동안 인가되는 압력을 제어하는 것에 관한 것이다.

화학적 기계적 폴리싱(CMP: chemical mechanical polishing)은 고밀도 집적 회로의 제조에서 이용되는 다수의 프로세스 중 하나이다. 화학적 기계적 폴리싱은 일반적으로 폴리싱 유체의 존재 하에서 기판을 폴리싱 재료 쪽으로 이동시킴으로써 수행된다. 많은 폴리싱 응용에서, 폴리싱 유체는 처리 동안 폴리싱 재료 쪽으로 눌리는 기판의 피쳐면(feature side)의 평탄화를 돕기 위한 연마 슬러리(abrasive slurry)를 포함한다.

기판은 일반적으로 폴리싱 동작 동안 폴리싱 헤드에 의해 리테이닝된다. 종래의 폴리싱 헤드들은 기판 리테이닝 포켓을 제한하는(bounding) 리테이닝 링을 포함한다. 기판은 가요성 멤브레인에 대한 정지마찰에 의해 기판 리테이닝 포켓 내에 유지될 수 있다. 리테이닝 링은 기판이 폴리싱 동안 폴리싱 헤드 아래로부터 미끄러져 나오는 것을 방지한다.

폴리싱 동안, 리테이닝 링은 전형적으로 폴리싱 패드 쪽으로 눌린다. 캐리어 헤드 내의 가압 챔버는 리테이닝 링의 수직 위치를 제어할 수 있다. 리테이닝 링은 전형적으로 마모가능한 재료(wearable material)로 형성되고, 폴리싱이 진행함에 따라, 리테이닝 링의 최하부면은 닳아 없어진다. 결과적으로, 리테이닝 링의 두께는 복수의 기판의 처리 동안 변화할 수 있다.

대부분의 CMP 시스템은 폴리싱 헤드와 로봇의 블레이드 사이에서 기판들을 이송하기 위해, 로드 컵(load cup)이라고 흔하게 알려져 있는 수직 작동가능한 이송 메커니즘(vertically actuatable transfer mechanism)을 이용한다. 리테이닝 링과 로드 컵은 로드 컵이 캐리어 헤드를 향해 상승됨에 따라, 로드 컵이 리테이닝 링에 체결(engage)될 수 있고 기판이 캐리어 헤드 내의 포켓과 정렬되도록 하는 정렬 피쳐들(alignment features)을 포함할 수 있다.

리테이닝 링의 두께는 폴리싱되고 있는 기판의 제거 프로파일(removal profile)에 영향을 줄 수 있다. 어떠한 특정 이론에도 제한되지 않고서, 리테이닝 링이 폴리싱 패드 쪽으로 눌릴 때, 캐리어 헤드 내의 챔버에 의해 일관된 압력이 인가된다고 가정하면, 폴리싱 패드의 압축량은 리테이닝 링 두께에 의존한다. 리테이닝 링은 시간에 따라 마모되므로, 상이한 기판들은 상이한 제거 프로파일들을 경험할 것이고, 이는 웨이퍼-간 불균일(WTWNU: wafer-to-wafer non-uniformity)을 야기한다. 리테이닝 링의 두께를 모니터링함으로써, 캐리어 헤드에 의해 인가되는 압력이 WTWNU를 보상하고 개선하도록 조절될 수 있다. 리테이닝 링의 두께를 측정하기 위해 로드 컵의 수직 작동이 이용될 수 있다.

일 양태에서, 처리 시스템 내에서 기판을 이송하기 위한 로드 컵 장치는 기판 지지체를 갖는 페디스털 어셈블리(pedestal assembly), 액추에이터 및 제어기를 포함한다. 액추에이터는 페디스털 어셈블리를 캐리어 헤드의 리테이닝 링과 접촉하는 로딩 위치(loading position)로 이동시키고, 페디스털 어셈블리가 이동한 거리에 기초하여 리테이닝 링 두께 신호를 생성하도록 구성된다. 제어기는 액추에이터로부터 리테이닝 링 두께 신호를 수신하도록 구성된다.

구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 페디스털 어셈블리는 기판을 지지하기 위해 안쪽으로 돌출하는 레지(ledge), 및 최상부면을 갖는 바디를 포함할 수 있고, 레지는 최상부면 아래의 상부 표면을 가질 수 있다. 페디스털 어셈블리는 최상부면 위로 돌출하는 립(lip)을 포함할 수 있고, 립은 기울어진 내벽(sloped inner wall)을 가질 수 있다. 페디스털 어셈블리는, 로딩 위치에서, 바디의 최상부면이 리테이닝 링의 최하부면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 립은 기울어진 내벽의 방사상 외측에 있는 수평 표면을 가질 수 있다. 제어기는 리테이닝 링 두께 신호를 임계값과 비교하고, 비교에 기초하여 경고를 발생시킬지를 판정하도록 구성될 수 있다. 제어기는 리테이닝 링 두께 신호에 기초하여 캐리어 헤드 내의 적어도 하나의 챔버의 압력을 조절하도록 구성될 수 있다. 제어기는 리테이닝 링 두께 신호로부터 리테이닝 링 두께 값을 결정하도록 구성될 수 있다. 제어기는 신호 값들을 두께 값들에 관련시키는 룩업 테이블을 저장하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 챔버는 리테이닝 링의 수직 위치를 조절하는 챔버를 포함한다.

다른 양태에서, 폴리싱 장치는 폴리싱 스테이션, 이송 스테이션, 폴리싱 스테이션과 이송 스테이션 사이에서 이동가능한 캐리어 헤드, 및 제어기를 포함한다. 이송 스테이션은 페디스털 어셈블리 및 액추에이터를 포함한다. 페디스털 어셈블리는 기판 지지체를 갖는다. 액추에이터는 페디스털 어셈블리를 로딩 위치로 이동시키도록 구성되고, 페디스털 어셈블리가 이동한 거리에 기초하여 신호를 생성하도록 구성된다. 캐리어 헤드는 리테이닝 링, 및 복수의 독립 가압 챔버(independently pressurizable chamber)를 포함하고, 로딩 위치에서, 페디스털 어셈블리는 리테이닝 링에 접촉한다. 제어기는 액추에이터로부터 신호를 수신하고, 신호에 기초하여 캐리어 헤드 내의 복수의 챔버 중 적어도 하나의 압력을 조절하도록 구성된다.

구현들의 이점들은 이하의 것들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 리테이닝 링의 두께는 폴리싱 동작 전에, 그리고 수율의 손실 없이, 신뢰성 있게 측정될 수 있다. 폴리싱 파라미터, 특히 캐리어 헤드에 의해 인가되는 압력을 조절하기 위해, 측정된 두께가 이용될 수 있고, WTWNU가 개선될 수 있다.

도 1은 화학적 기계적 폴리싱 시스템의 구현을 부분적으로 절단한 단순화된 측면도이다.
도 2는 로드 컵 및 리테이닝 링의 일 실시예의 단면도이다.
이해를 쉽게 하기 위해, 가능한 경우에는 도면들에 공통인 동일한 구성요소를 지칭하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다.

도 1은 폴리싱 스테이션(102), 캐리어 헤드(104) 및 로드 컵(110)을 포함하는 단순화된 화학적 기계적 폴리싱 시스템(100)의 부분 단면도를 도시하고 있다. 로드 컵(110)이 폴리싱 시스템(100)의 일 구현 내에 도시되어 있지만, 로드 컵(110)은 기판을 처리 동안 페이스 다운 배향(face down orientation)으로 리테이닝하기 위해 기판 리테이닝 헤드(substrate-retaining head)를 이용하는 다른 처리 시스템에서 이용될 수 있다. 본 발명으로부터 혜택을 얻도록 적응될 수 있는 적절한 폴리싱 시스템들의 예는 Applied Materials로부터 입수가능한 MIRRA™ 및 REFLEXION™ 화학적 기계적 폴리싱 시스템을 포함한다. 본 발명으로부터 혜택을 얻도록 적응될 수 있는 다른 폴리싱 시스템들은 본 명세서에 전체 내용이 참조로서 포함되는 미국 특허 제5,738,574호에 기술된 시스템들을 포함한다.

일 구현에서, 폴리싱 스테이션(102)은 폴리싱 재료(116)가 그 위에 배치되는 회전식 플래튼(106)을 포함한다. 폴리싱 재료(116)는 종래의 폴리우레탄 폴리싱 패드, 고정식 연마 재료(fixed abrasive material), 또는 화학적 기계적 폴리싱에 적합한 다른 패드일 수 있다.

폴리싱 스테이션(102)은 처리 동안 폴리싱 재료(116)의 작업 표면에 폴리싱 유체를 제공하도록 적응되는 유체 소스(108)를 추가로 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 노즐(114)을 갖는 암(112)이 처리 동안 폴리싱 재료(116) 위로 폴리싱 유체를 유동시키도록 위치된다.

캐리어 헤드(104)는 일반적으로 베이스(126)에 연결된 이송 메커니즘(118)에 의해 폴리싱 스테이션(102) 위에 지지된다. 이송 메커니즘(118)은 일반적으로, 폴리싱 재료(116) 위의 처리 위치와 로드 컵(110) 위의 이송 위치 사이에서 선택적으로 캐리어 헤드(104)를 위치시키도록 적응된다. 도 1에 도시된 구현에서, 이송 메커니즘(118)은 캐리어 헤드(104)를 측방향으로(laterally) 위치시키기 위해 회전될 수 있는 캔틸레버 암(cantilevered arm)(122)을 갖는 지지대(stanchion)(120)를 포함한다. 캐리어 헤드(104)는 드라이브 메커니즘(124)에 의해 암(122)에 연결될 수 있다. 드라이브 메커니즘(124)은 캐리어 헤드(104)에 회전을 주도록 적응될 수 있다. 베이스(126)에 대한 폴리싱 헤드(104)의 상승은 캐리어 헤드(104) 내부의 가압 챔버에 의해, 또는 드라이브 메커니즘(124)에 의해 제어될 수 있다. 적절한 캐리어 헤드는 그 전체 내용이 참조에 의해 포함되는 미국 특허 제7,699,688호에 기술되어 있다.

일반적으로, 폴리싱 헤드(104)는 하우징(140), 및 하우징의 에지 부근에, 예를 들어 림(rim)(142)에 고정되어, 폴리싱 동안 기판을 폴리싱 헤드(104) 내의 리세스(146) 내에 더 리테이닝하는 리테이닝 링(150)을 포함한다.

일부 구현들에서, 캐리어 헤드(104)는 가요성 멤브레인(148)을 포함하고, 그 뒤에는 기판의 상이한 방사상 구역들(radial zones)에 상이한 압력들을 인가할 수 있는 복수의 독립 가압 챔버가 있다. 예를 들어, 캐리어 헤드는 기판의 중앙 부분에 압력을 인가하는 제1 챔버(152a), 및 기판의 에지 부분에 압력을 인가하는 제2 챔버(152b)를 포함할 수 있다. 챔버들(152a, 152b)은 챔버들(152a, 152b)이 독립적으로 제어가능하게 팽창 또는 수축될 수 있도록, 압력 소스들(154)(도 1에는 단순함을 위해 단 하나만이 도시되어 있음)에 연결된다.

이송 동작을 수행하기 위해, 가요성 멤브레인(148)은 기판과 접촉하게 될 수 있고, 하나 이상의 챔버(152a, 152b)가 수축될 수 있고, 그에 의해 기판과 가요성 멤브레인 사이에 진공을 만들어내며, 그렇게 함으로써 기판을 캐리어 헤드(104)에 고정한다. 폴리싱 동작을 수행하기 위해, 하나 이상의 챔버(152a, 152b)가 팽창될 수 있고, 그에 의해 기판을 폴리싱 패드(115) 쪽으로 누른다.

리테이닝 링(150)의 수직 위치, 및 폴리싱 패드(116) 쪽으로의 리테이닝 링(150)의 압력은 또한 예를 들어 드라이브 메커니즘(124)에 의해, 또는 캐리어 헤드(104) 내부의 다른 가압 챔버에 의해 조절가능할 수 있다. 리테이닝 링(150)의 수직 위치를 제어하는 캐리어 헤드(104) 내부의 가압 챔버 내의 압력은 압력 소스(154)에 의해 제어될 수 있다.

로드 컵(110)은 일반적으로 페디스털 어셈블리(128) 및 컵(130)을 포함한다. 페디스털 어셈블리(128)는 샤프트(136)에 의해 지지된다. 컵(130)은 샤프트(138)에 의해 지지된다. 샤프트들(136, 138)은 베이스(126) 내의 홀(134)을 통해 연장되고, 베이스(126)에 대한 페디스털 어셈블리(128) 및 컵(130)의 상승을 각각 제어하는 액추에이터들(133, 132)에 각각 연결된다. 페디스털 어셈블리(128)는 폴리싱 헤드(104)와 짝을 이루는 구조체를 제공하여, 기판 이송 동안 그것들 간의 정렬을 보증한다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 페디스털 어셈블리(128)는 일반적으로 기판을 폴리싱 헤드(104)에 이송하도록 연장되고, 디-처킹(de-chucking)의 프로세스 동안 기판을 받도록, 연장된 위치로부터 수축한다.

제어기(160), 예를 들어 마이크로프로세서를 포함하는 프로그래밍된 컴퓨터가 처리 절차와 조화되어 액추에이터들(132, 133)을 제어하고, 페디스털 어셈블리(128)의 수직 연장을 나타내는 적어도 액추에이터(133)로부터의 신호를 수신하도록 액추에이터들(132, 133)에 연결된다. 제어기(160)는 또한, 리테이닝 링(150)의 수직 연장 및/또는 캐리어 헤드 내의 챔버들(152a, 152b) 내의 압력들을 제어하기 위해, 압력 소스(154) 또는 드라이브 메커니즘(124)에 연결될 수 있다.

도 2는 캐리어 헤드(104)의 리테이닝 링(150) 및 페디스털 어셈블리(128)의 일 구현의 단면도를 도시하고 있다(캐리어 헤드(104)의 나머지는 단순함을 위해 도시되지 않음). 페디스털 어셈블리(128)는 적어도 상부 페디스털(202)을 포함한다. 일부 구현들에서, 상부 페디스털은 하부 페디스털에 연결되고, 일반적으로 하부 페디스털에 대하여 각을 이루어(angularly) 측방향으로 이동하도록 구성된다. 이것은 기판이 리테이닝 링(150) 내부의 포켓(146)과 정렬하는 것을 허용하기 위해, 상부 페디스털(202)이 시프트하는 것을 허용한다. 상부 페디스털(202)은 또한 리세스 영역(208)을 둘러싸는 레지(206), 예를 들어 환형 레지(annular ledge)를 포함한다. 레지(206)는 기판(10)의 제외 구역(exclusion zone) 내에서 기판(10)의 에지를 지지한다. 기판의 제외 구역은 어떠한 피쳐도 그 위에 형성되어 있지 않은, 기판의 피쳐면의 외측 둘레, 예를 들어 외측 2 밀리미터이다.

페디스털 어셈블리는 또한 기판을 로드 컵 내에 기계적으로 리테이닝하기 위한 그리퍼 어셈블리들(gripper assemblies), 기판 및/또는 리테이닝 링 상에 세정 유체(cleaning fluid)를 분무하기 위한 세정 노즐들(rinsing nozzles), 및/또는 로드 컵(110) 내에서 기판의 존재를 검출하도록 구성된 센서와 같은 다른 피쳐들을 포함할 수 있다.

리테이닝 링(150)은 폴리싱 패드(116)(도 1 참조)와 접촉하게 될 최하부면(220)을 갖는다. 리테이닝 링(150)의 내측 직경 표면(inner diameter surface)(228)은 폴리싱 동작 동안 기판을 리테이닝하기 위해 이용된다. 위에서 언급된 바와 같이, 리테이닝 링은 전형적으로 마모가능한 재료, 예를 들어 플라스틱으로 형성되고, 폴리싱이 진행함에 따라, 리테이닝 링의 최하부면(220)은 닳아 없어진다. 따라서, 리테이닝 링의 최하부면(220)과 최상부면(222) 사이의 총 높이는 기판마다 다를 것이다. 일부 구현들에서, 리테이닝 링(150)은 마모가능한 재료로 이루어진 하부(224), 및 하부(224)보다 단단한 재료, 예를 들어 금속으로 이루어진 상부(226)를 포함한다. 다른 구현들에서, 전체 리테이닝 링(150)은 플라스틱이다.

리테이닝 링(150)의 외측 직경 표면(outer diameter surface)은 페디스털 어셈블리(128) 상의 대응하는 피쳐와 짝을 이루는 정렬 피쳐를 포함할 수 있다. 이것은 기판(10)이 리테이닝 링(150) 내부의 포켓(146)과 정렬되도록, 캐리어 링과 페디스털이 정렬하는 것을 허용한다. 정렬 피쳐는 리테이닝 링의 상단으로부터 하단까지 안쪽을 향해 기울어지는 외측 직경의 경사진 영역(slanted region)(230)을 포함할 수 있다. 리테이닝 링(150)은 또한 경사진 영역(230)의 방사상 외측에 위치된 대체로 수평한 하부 표면(232)을 갖는 플랜지 부분을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 상승된 립(212)은 상부 페디스털(202)의 외측 에지를 따라 축상으로(axially) 돌출한다. 립(212)은 리테이닝 링(150)의 외측 직경 표면의 경사진 부분(230)과 짝을 이루도록 구성된 기울어진 내벽(214)을 포함한다. 기울어진 내벽(214) 및 경사진 영역(230)은 동일한 경사 각도, 예를 들어 45°를 가질 수 있다. 립(212)은 또한 수평 최상부면(216)을 포함할 수 있다.

액추에이터(133)는 페디스털(128)이 상향 리프트하게 하므로(화살표 A), 기울어진 내벽(214)은 경사진 부분(230)과 체결되고, 이는 상부 페디스털(202) 및/또는 리테이닝 링(150)이 측방향으로 시프트하여, 기판(10)을 리테이닝 링(150) 내부의 포켓(146)과 정렬시킨다.

액추에이터(133)는 계속하여 페디스털(128)을 상향 리프트시킴에 따라, 상부 페디스털(202)의 최상부면(204)은 리테이닝 링(150)의 최하부면(220)과 접한다. 대안적으로, 리테이닝 링이 충분히 얇다면, 액추에이터(133)가 페디스털(128)을 계속하여 상향 리프트시킴에 따라, 립(212)의 최상부면(216)은 리테이닝 링(150)의 플랜지의 하부 표면(232)과 접한다. 따라서, 플랜지는 페디스털(128)의 움직임에 대한 하드 스톱(hard stop)의 역할을 한다.

로드 컵(110)은 리테이닝 링의 두께 또는 마모의 양을 측정하기 위해 이용될 수 있다. 구체적으로, 액추에이터(133)는 페디스털의 수직 높이를 나타내는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호는 페디스털을 주어진 위치까지 상승시키기 위해 액추에이터에 의해 발생되는 전압 레벨일 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 로딩 절차 동안, 액추에이터(133)는 상부 페디스털(202)의 최상부면(204)이 리테이닝 링(150)의 최하부면(220)과 접할 때까지, 페디스털(128)을 상향 리프트시킨다. 리테이닝 링이 더 두껍다면, 페디스털(128)은 리테이닝 링(150)과 접촉하기 전에 높게 상승되지 않을 것이다. 한편, 리테이닝 링이 마모되고 얇아짐에 따라, 페디스털(128)은 리테이닝 링(150)의 최하부면(220)에 접촉하기 전에 더 높게 상승될 필요가 있을 것이다. 결과적으로, 페디스털(128)이 리테이닝 링(150)의 최하부면(220)과 접할 때에 측정되거나 생성되는 액추에이터(133)로부터의 신호는 리테이닝 링의 두께에 상관될 수 있다. 일부 구현들에서는, 별도의 센서, 예를 들어 선형 인코더 또는 광학 거리 센서가, 페디스털이 리테이닝 링(150)의 최하부면(220)에 접할 때 페디스털이 이동한 거리 또는 페디스털(128)의 위치를 검출한다. 로드 컵(110)은 리테이닝 링(150)의 두께 또는 마모의 양을 측정하기 위해 이용될 수 있다. 더욱이, 리테이닝 링 두께의 측정은 리테이닝 링을 제거하거나 기판 수율에 영향을 주지 않고서, 통상의 기판 로딩 또는 언로딩 절차(regular substrate loading or unloading procedure) 동안 수행될 수 있다.

일부 구현들에서, 리테이닝 링의 두께는 복수의 신호 값에 대하여 경험적으로 측정될 수 있고, 신호의 값을 두께 측정으로 변환하도록 룩업 테이블이 생성될 수 있다. 일부 구현에서, 액추에이터(133)로부터의 "미가공" 신호, 예를 들어 전압 값이 두께 신호로서 이용될 수 있다.

일부 구현들에서, 제어기(160)는 리테이닝 링(150)의 마모의 양, 즉 리테이닝 링으로부터 제거된 두께를 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기는 "새로운(fresh)" 리테이닝 링(150)에 대해 생성된 두께 신호 값을 저장할 수 있다. 그 후에, 리테이닝 링(150)이 마모됨에 따라, 차이 값을 생성하기 위해, 나중의 두께 신호 값은 저장된 두께 신호 값으로부터 감산될 수 있다. 이러한 차이 값은 리테이닝 링(150)으로부터 제거된 두께를 표현한다.

"미가공" 신호, 두께 측정, 및 마모의 양은 모두 리테이닝 링 두께 신호로 고려된다.

일부 구현들에서, 제어기(160)는 두께 신호를 임계값과 비교할 수 있다. 미가공 신호 또는 두께 측정의 경우에서, 두께 신호가 임계값 미만으로 떨어지는 경우(또는 차이 신호의 경우에서는 임계값을 초과하는 경우), 제어기(160)는 리테이닝 링의 교체가 필요하다는 신호, 예를 들어 가시 또는 가청 신호를 조작자에게 발생시킬 수 있다. 이것은, 리테이닝 링이 미리 정해진 횟수의 폴리싱 동작 이후가 아니라, 미리 정해진 두께까지 마모된 때에 리테이닝 링이 교체되는 것을 허용하며, 이는 리테이닝 링이 그것의 최대 수명에 더 가깝게 이용되는 것을 허용할 수 있다.

일부 구현들에서, 제어기(160)는 캐리어 헤드(104)에 의해 인가되는 하나 이상의 압력에 대한 조절을 결정하기 위해 두께 신호를 이용할 수 있다. 예를 들어, 리테이닝 링이 마모됨에 따라, 폴리싱 패드가 기판마다 더 균일한 양만큼 압축되도록, 리테이닝 링(150)의 수직 위치는 예를 들어 압력 소스(154)로부터의 적절한 압력을 설정하는 것에 의해 조절될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 챔버들(152a, 152b) 중 하나 이상에서의 압력은 리테이닝 링 두께의 변화에 의해 유도되는 기판의 에지에서의 폴리싱율의 변화를 보상하도록 조절될 수 있다. 일부 구현들에서, 제어기(160)는 상이한 두께 신호 값들을 상이한 정정 인자들에 관련시키는 테이블을 저장한다. 정정 인자는 가산 인자 또는 승산 인자일 수 있다. 캐리어 헤드에 의해 인가되는 압력에 정정 인자를 적용함으로써, 리테이닝 링의 수명에 걸쳐, 웨이퍼-내 불균일(WIWNU: within-wafer non-uniformity) 및 웨이퍼-간 불균일(WTWNU: wafer-to-wafer non-uniformity)이 감소될 수 있다.

본 발명은 다수의 실시예와 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 발명은 도시되고 설명된 실시예들로 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.

Claims

처리 시스템 내에서 기판을 이송하기 위한 로드 컵 장치(load cup apparatus)로서,
상기 기판의 림(rim)을 지지하도록 구성된 기판 지지체(substrate support)를 갖는 페디스털 어셈블리(pedestal assembly) - 상기 페디스털 어셈블리는 최상부면 및 립(lip)을 추가로 포함하며, 상기 립은 상기 최상부면 위로 돌출하고 상기 기판을 수용하기 위해 캐리어 헤드의 리테이닝 링(retaining ring)을 둘러싸도록 구성되며, 상기 최상부면 및 상기 립은 상기 최상부면 및 상기 립이 상기 기판 지지체와 함께 수직하게 이동하도록 기판 지지체에 고정됨 - ;
상기 기판 지지체, 최상부면 및 립을 함께 이동시키면서 상기 페디스털 어셈블리를 상기 페디스털 어셈블리의 상기 최상부면이 상기 캐리어 헤드의 상기 리테이닝 링의 최하부면과 접촉하도록 로딩 또는 언로딩 위치(loading or unloading position)로 이동시키도록 구성된 액추에이터(actuator) - 상기 액추에이터는 상기 기판 지지체가 상기 최상부면에 대해 상대적으로 수직 고정된 채 남아있는 동안 상기 페디스털 어셈블리의 상기 최상부면이 상기 리테이닝 링과 접촉하기 위해 상기 페디스털 어셈블리가 이동한 거리에 기초하여 리테이닝 링 두께 신호를 생성하도록 구성됨 - ; 및
상기 액추에이터로부터 상기 리테이닝 링 두께 신호를 수신하도록 구성된 제어기
를 포함하는 로드 컵 장치.
제1항에 있어서, 상기 페디스털 어셈블리는 상기 기판을 지지하기 위해 안쪽으로 돌출하는 레지(inwardly projecting ledge), 및 상기 최상부면을 갖는 바디를 포함하고, 상기 레지는 상기 최상부면 아래의 상부 표면을 갖는, 로드 컵 장치.
제2항에 있어서, 상기 립은 기울어진 내벽(sloped inner wall)을 갖는, 로드 컵 장치.
제3항에 있어서, 상기 립은 상기 기울어진 내벽의 방사상 외측에 있는 수평 표면을 갖는, 로드 컵 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 리테이닝 링 두께 신호를 임계값과 비교하고, 상기 비교에 기초하여 경고를 발생시킬지를 판정하도록 구성되는, 로드 컵 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 리테이닝 링 두께 신호에 기초하여 상기 캐리어 헤드 내의 적어도 하나의 챔버의 압력을 조절하도록 구성되는, 로드 컵 장치.
제6항에 있어서, 상기 제어기는 상기 리테이닝 링 두께 신호로부터 리테이닝 링 두께 값을 결정하도록 구성되는, 로드 컵 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어기는 신호 값들을 두께 값들에 관련시키는 룩업 테이블을 저장하도록 구성되는, 로드 컵 장치.
제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버는 상기 리테이닝 링의 수직 위치를 조절하는 챔버를 포함하는, 로드 컵 장치.
제1항에 있어서, 상기 리테이닝 링 두께 신호는 상기 액추에이터의 전압을 포함하는, 로드 컵 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 기판을 상기 캐리어 헤드 내에 로딩하는 동안, 상기 리테이닝 링 두께 신호를 수신하도록 구성되는, 로드 컵 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 기판을 상기 캐리어 헤드로부터 언로딩하는 동안, 상기 리테이닝 링 두께 신호를 수신하도록 구성되는, 로드 컵 장치.
처리 시스템 내에서 기판을 이송하기 위한 로드 컵 장치로서,
상기 기판의 림을 지지하도록 구성된 기판 지지체를 갖는 페디스털 어셈블리 - 상기 페디스털 어셈블리는 최상부면 및 립을 추가로 포함하며, 상기 립은 상기 최상부면 위로 돌출하고 상기 기판을 수용하기 위해 캐리어 헤드의 리테이닝 링을 둘러싸도록 구성되며, 상기 최상부면 및 상기 립은 상기 최상부면 및 상기 립이 상기 기판 지지체와 함께 수직하게 이동하도록 기판 지지체에 고정됨 - ;
상기 기판 지지체, 최상부면 및 립을 함께 이동시키면서 상기 페디스털 어셈블리를 상기 페디스털 어셈블리의 상기 최상부면이 상기 캐리어 헤드의 상기 리테이닝 링의 최하부면과 접촉하도록 위치로 이동시키도록 구성된 액추에이터;
상기 기판 지지체가 상기 최상부면에 대해 상대적으로 수직 고정된 채 남아있는 동안 상기 페디스털 어셈블리의 상기 최상부면이 상기 리테이닝 링과 접촉하기 위해 상기 페디스털 어셈블리가 이동한 거리를 결정하는 센서; 및
상기 센서로부터 신호를 수신하고, 상기 센서로부터의 신호에 기초하여 상기 리테이닝 링의 두께를 결정하도록 구성된 제어기
를 포함하는 로드 컵 장치.
제13항에 있어서, 상기 신호는 상기 액추에이터의 전압을 포함하는, 로드 컵 장치.
제13항에 있어서, 상기 제어기는 상기 기판을 상기 캐리어 헤드 내에 로딩하는 동안, 상기 리테이닝 링 두께 신호를 수신하도록 구성되는, 로드 컵 장치.
제13항에 있어서, 상기 제어기는 상기 리테이닝 링 두께 신호에 기초하여 상기 캐리어 헤드 내의 적어도 하나의 챔버의 압력을 조절하도록 구성되는, 로드 컵 장치.
폴리싱 장치로서,
폴리싱 스테이션;
페디스털 어셈블리 및 액추에이터를 포함하는 이송 스테이션 - 상기 페디스털 어셈블리는 기판의 림을 지지하도록 구성된 기판 지지체를 갖고, 상기 페디스털 어셈블리는 최상부면 및 상기 최상부면 위로 돌출하는 립을 추가로 갖고, 상기 최상부면 및 상기 립은 상기 최상부면 및 상기 립이 상기 기판 지지체와 함께 수직하게 이동하도록 기판 지지체에 고정되고, 상기 액추에이터는 상기 기판 지지체, 최상부면 및 립을 함께 이동시키면서 상기 페디스털 어셈블리를 로딩 또는 언로딩 위치로 이동시키도록 구성되고, 상기 액추에이터는 상기 페디스털 어셈블리가 이동한 거리에 기초하여 신호를 생성하도록 구성됨 - ;
상기 폴리싱 스테이션과 상기 이송 스테이션 사이에서 이동가능한 캐리어 헤드 - 상기 캐리어 헤드는 리테이닝 링, 및 복수의 독립 가압 챔버(independently pressurizable chamber)를 포함하고, 상기 립은 캐리어 헤드의 리테이닝 링을 둘러싸도록 구성되고, 상기 로딩 또는 언로딩 위치에서, 상기 페디스털 어셈블리의 상기 최상부면은 상기 리테이닝 링의 최하부면에 접촉함 - ; 및
상기 기판 지지체가 상기 최상부면에 대해 상대적으로 수직 고정된 채 남아있는 동안 상기 페디스털 어셈블리의 상기 최상부면이 상기 리테이닝 링과 접촉하기 위해 상기 페디스털 어셈블리가 이동한 거리에 기초하여 상기 액추에이터로부터 상기 신호를 수신하고, 상기 신호에 기초하여 상기 캐리어 헤드 내의 상기 복수의 챔버 중 적어도 하나의 챔버의 압력을 조절하도록 구성되는 제어기
를 포함하는 폴리싱 장치.
폴리싱 장치를 작동시키는 방법으로서,
기판을 페디스털 어셈블리로부터 캐리어 헤드로 로딩하는 단계 - 상기 페디스털 어셈블리는 상기 기판의 림을 지지하도록 구성된 기판 지지체를 갖고, 상기 페디스털 어셈블리는 최상부면 및 립을 추가로 포함하며, 상기 립은 상기 최상부면 위로 돌출하고 상기 기판을 수용하기 위해 캐리어 헤드의 리테이닝 링을 둘러싸도록 구성되며, 상기 최상부면 및 상기 립은 상기 최상부면 및 상기 립이 상기 기판 지지체와 함께 수직하게 이동하도록 기판 지지체에 고정됨 - ;
상기 기판을 폴리싱하는 단계; 및
상기 기판을 상기 캐리어 헤드로부터 상기 페디스털 어셈블리로 언로딩하는 단계
를 포함하고,
상기 로딩하는 단계 또는 언로딩하는 단계 중 적어도 하나는, 상기 기판 지지체, 최상부면 및 립을 함께 이동시키면서 상기 페디스털 어셈블리를 상기 페디스털 어셈블리의 상기 최상부면이 상기 캐리어 헤드의 상기 리테이닝 링의 최하부면과 접촉하는 위치로 상승시키고, 상기 기판 지지체가 상기 최상부면에 대해 상대적으로 수직 고정된 채 남아있는 동안 상기 페디스털 어셈블리의 상기 최상부면이 상기 리테이닝 링과 접촉하기 위해 상기 페디스털 어셈블리가 이동한 거리에 기초하여 리테이닝 링 두께 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 상기 캐리어 헤드 내의 복수의 챔버 중 적어도 하나의 챔버의 압력을 조절하는 단계를 포함하는, 폴리싱 장치 작동 방법.