KR101938936B1 - 연마 장치, 연마 헤드 및 리테이너 링 - Google Patents

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마코토 후쿠시마
오사무 나베야
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Abstract

리테이너 링을 간단하게 교환할 수 있고, 또한 리테이너 링을 변형시키지 않고 해당 리테이너 링을 드라이브 링에 고정할 수 있는 연마 장치를 제공한다.
연마 장치는, 기판(W)을 연마 패드(2)에 압박하기 위한 연마 헤드(1)를 구비한다. 연마 헤드(1)는, 기판 접촉면(45a)을 갖는 헤드 본체(10)와, 헤드 본체(10)에 연결된 드라이브 링(46)과, 기판 접촉면(45a)을 둘러싸고, 드라이브 링(46)에 접속된 리테이너 링(40)을 구비한다. 드라이브 링(46)에는 제1 나사(91)가 형성되고, 리테이너 링(40)에는 제1 나사(91)에 결합하는 제2 나사(92)가 형성되어 있고, 제2 나사(92)는 리테이너 링(40)의 주위 방향으로 연장되어 있다.

Description

연마 장치, 연마 헤드 및 리테이너 링 {POLISHING APPARATUS, POLISHING HEAD AND RETAINER RING}
본 발명은 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 장치에 관한 것이며, 특히 기판의 주위에서 리테이너 링을 연마 패드에 압박하면서 해당 연마 패드 상에서 기판을 연마하는 연마 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 연마 장치에 사용되는 연마 헤드 및 리테이너 링에 관한 것이다.
연마 장치인 CMP 장치는, 연마 패드에 연마액(슬러리)을 공급하면서, 웨이퍼를 연마 패드에 압박하여 웨이퍼를 연마한다. 연마 패드는, 연마 테이블 상에 지지되어, 연마 테이블과 함께 회전된다. 웨이퍼는 연마 헤드에 의해 회전되고, 회전하고 있는 연마 패드에 압박된다. 웨이퍼 연마 중, 웨이퍼와 연마 패드의 사이의 마찰에 의해 웨이퍼에는 횡방향으로 힘이 작용한다. 따라서, 웨이퍼가 연마 헤드로부터 튀어나오지 않도록 하기 위해, 연마 헤드는 웨이퍼를 보유 지지하기 위한 리테이너 링을 구비하고 있다.
도 39는, 종래의 연마 헤드의 개략 단면도이다. 연마 헤드(300)는, 리테이너 링(301)에 토크를 전달하는 드라이브 링(302)을 갖고 있고, 리테이너 링(301)은 이 드라이브 링(302)에 고정된다. 보다 구체적으로는, 리테이너 링(301)의 상면에는 복수의 나사 구멍(305)이 등간격으로 형성되어 있고, 드라이브 링(302)을 관통하는 복수의 나사(307)가 리테이너 링(301)의 나사 구멍(305)에 비틀어 넣어짐으로써 리테이너 링(301)이 드라이브 링(302)에 고정된다.
일본 특허 공개 제2009-190101호 공보
리테이너 링(301)은, 웨이퍼(W)의 연마 중에 연마 패드에 미끄럼 접촉되기 때문에, 서서히 마모된다. 따라서, 리테이너 링(301)은 정기적으로 교환하지 않으면 안되는 소모품 중 하나이다. 그러나, 리테이너 링(301)을 고정하고 있는 나사(307)는 연마 헤드(300)의 내부에 배치되어 있기 때문에, 리테이너 링(301)을 교환하기 위해서는 연마 헤드(300)를 연마 장치로부터 떼어, 연마 헤드(300)를 분해할 필요가 있다. 이로 인해, 리테이너 링(301)의 교환에 상당한 시간이 걸려, 연마 장치의 다운 타임이 길어져 버린다.
또한, 복수의 나사(307)로 리테이너 링(301)을 체결했을 때 리테이너 링(301) 내의 응력에 편차가 발생하여, 이것이 리테이너 링(301)을 변형시키는 경우가 있다. 리테이너 링(301)은, 연마 중의 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 역할 외에, 연마 패드의 리바운드량을 제어함으로써, 웨이퍼(W)의 외주부의 연마 레이트를 제어하는 역할도 갖는다. 리테이너 링(301)이 변형되면, 웨이퍼(W)의 외주부의 연마 레이트에 편차가 생길 우려가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 리테이너 링을 간단하게 교환할 수 있고, 또한 리테이너 링을 변형시키지 않고 해당 리테이너 링을 드라이브 링에 고정할 수 있는 연마 헤드 및 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그러한 연마 헤드에 간단하게 설치 및 떼어낼 수 있는 리테이너 링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태는, 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과, 기판을 상기 연마 패드에 압박하기 위한 연마 헤드와, 상기 연마 헤드를 회전시키기 위한 헤드 모터를 구비하고, 상기 연마 헤드는, 기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링과, 상기 기판 접촉면을 둘러싸고, 상기 드라이브 링에 접속된 리테이너 링을 구비하고, 상기 드라이브 링에는 제1 나사가 형성되고, 상기 리테이너 링에는 상기 제1 나사에 결합하는 제2 나사가 형성되어 있고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치이다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드라이브 링은, 환상 드라이브 링 본체와, 상기 환상 드라이브 링 본체의 하면으로부터 하방으로 돌출되는 환상 돌기부를 갖고 있고, 상기 리테이너 링의 상면에는, 상기 환상 돌기부가 수용되는 환상 오목부가 형성되어 있고, 상기 환상 돌기부의 측면에는 상기 제1 나사가 형성되고, 상기 환상 오목부의 측면에는 상기 제2 나사가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 환상 돌기부는, 상기 환상 드라이브 링 본체에 고정된 나사 링의 적어도 일부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 환상 드라이브 링 본체의 하면은, 상기 리테이너 링의 상면과 접촉되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 리테이너 링은, 환상 리테이너 링 본체와, 상기 환상 오목부 및 상기 제2 나사가 형성된 오목 링을 갖고 있고, 상기 오목 링은, 상기 환상 리테이너 링 본체보다 높은 강도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 리테이너 링은, 환상 리테이너 링 본체와, 상기 환상 리테이너 링 본체의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 환상 돌기부를 갖고 있고, 상기 드라이브 링의 하면에는, 상기 환상 돌기부가 수용되는 환상 오목부가 형성되어 있고, 상기 환상 오목부의 측면에는 상기 제1 나사가 형성되고, 상기 환상 돌기부의 측면에는 상기 제2 나사가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 환상 돌기부는, 상기 환상 리테이너 링 본체에 고정된 나사 링의 적어도 일부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 환상 리테이너 링 본체의 상면은, 상기 드라이브 링의 하면과 접촉되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 내측 및 외측에는, 상기 드라이브 링과 상기 리테이너 링의 사이의 간극을 밀봉하는 시일 링이 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 리테이너 링의 외주면에는, 해당 리테이너 링을 그 축심의 주위로 회전시키기 위한 체결 공구가 결합하는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 헤드 모터는, 상기 연마 헤드의 회전을 로크하는 로크 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제2 나사가 체결되는 방향은, 상기 기판의 연마시에 상기 헤드 모터가 상기 연마 헤드를 회전시키는 방향과는 반대인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 풀림 멈춤 구조체를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 리테이너 링을 상기 드라이브 링에 압박하는 로크 링인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 드라이브 링에 대한 상기 리테이너 링의 회전을 멈추는 로크 나사인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 드라이브 링에 상하 이동 가능하게 지지된 핀을 구비하고 있고, 상기 리테이너 링은, 상기 핀의 선단이 삽입되는 것이 가능한 구멍을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 드라이브 링에 회전 가능하게 지지된 캠 샤프트를 더 구비하고 있고, 상기 캠 샤프트는, 상기 핀에 결합하는 캠부와, 노출된 단부를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제1 나사에 대한 상기 제2 나사의 풀림을 검출하는 풀림 검출기를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 풀림 검출기는, 상기 드라이브 링에 형성된 제1 표시와, 상기 리테이너 링에 형성된 제2 표시의 상대 위치를 검출하는 표시 검출기인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 풀림 검출기는, 상기 드라이브 링과 상기 리테이너 링의 사이에 끼워진 로드셀인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링과, 상기 기판 접촉면을 둘러싸고, 상기 드라이브 링에 접속된 리테이너 링을 구비하고, 상기 드라이브 링에는 제1 나사가 형성되고, 상기 리테이너 링에는 상기 제1 나사에 결합하는 제2 나사가 형성되어 있고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드이다.
본 발명의 또 다른 형태는, 기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링을 구비한 연마 헤드에 사용되는 리테이너 링이며, 상기 드라이브 링에 형성된 제1 나사에 결합하는 제2 나사를 갖고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.
리테이너 링은, 제1 나사와 제2 나사의 결합에 의해 드라이브 링에 접속된다. 즉, 리테이너 링의 전체를 회전시킴으로써, 제2 나사가 제1 나사에 결합하고, 리테이너 링이 드라이브 링에 고정된다. 리테이너 링을 반대 방향으로 회전시키면, 제1 나사와 제2 나사의 결합이 풀려, 리테이너 링을 드라이브 링으로부터 떼어낼 수 있다. 이와 같이, 리테이너 링을 회전시키는 것만으로 리테이너 링을 설치할 수 있고, 또한 떼어낼 수 있으므로, 연마 헤드를 연마 장치로부터 떼어낼 필요가 없고, 또한 연마 헤드를 분해할 필요도 없다. 또한, 제2 나사는 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있으므로, 제1 나사와 제2 나사의 사이에 하는 체결력은 리테이너 링의 전체 둘레에 있어서 균일하다. 따라서, 리테이너 링 내에 발생하는 응력도 균일해지고, 리테이너 링이 변형되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서의 연마 장치를 도시하는 모식도이다.
도 2는 연마 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 연마 헤드의 단면도이다.
도 4는 드라이브 링 및 연결 부재를 도시하는 평면도이다.
도 5는 리테이너 링과 드라이브 링의 확대 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시하는 제1 나사와 제2 나사의 결합이 풀렸을 때의 리테이너 링과 드라이브 링의 확대 단면도이다.
도 7은 드라이브 링과 리테이너 링의 사이에 시일 링이 설치된 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 8은 드라이브 링과 리테이너 링의 사이에 시일 링이 설치된 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 9는 리테이너 링과 드라이브 링의 다른 실시 형태를 도시하는 확대 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시하는 제1 나사와 제2 나사의 결합이 풀렸을 때의 리테이너 링과 드라이브 링의 확대 단면도이다.
도 11은 리테이너 링의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시하는 제1 나사와 제2 나사의 결합이 풀렸을 때의 리테이너 링과 드라이브 링의 확대 단면도이다.
도 13은 리테이너 링의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 14는 리테이너 링과 드라이브 링의 다른 실시 형태를 도시하는 확대 단면도이다.
도 15는 도 14에 도시하는 제1 나사와 제2 나사의 결합이 풀렸을 때의 리테이너 링과 드라이브 링의 확대 단면도이다.
도 16은 리테이너 링을 회전시키기 위한 체결 공구를 도시하는 도면이다.
도 17은 체결 공구로 리테이너 링을 그 축심 주위로 회전시키고 있는 모습을 도시하는 도면이다.
도 18은 로크 나사로 구성된 풀림 멈춤 구조체를 구비한 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 19는 도 14 및 도 15에 도시하는 실시 형태에 로크 나사를 적용한 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 20은 로크 링으로 구성된 풀림 멈춤 구조체를 구비한 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 21은 풀림 멈춤 구조체의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 22는 도 21에 도시하는 로크 링과 로크 너트의 확대도이다.
도 23은 로크 링 및 로크 너트의 분해도이다.
도 24는 풀림 멈춤 구조체의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 25는 도 24에 도시하는 풀림 멈춤 구조체를 화살표 A로 나타내는 방향에서 본 단면도이다.
도 26은 핀이 상승되어 핀이 리테이너 링의 구멍으로부터 나와진 상태를 도시하는 도면이다.
도 27은 핀이 상승되어 핀이 리테이너 링의 구멍으로부터 나와진 상태를 도시하는 도면이다.
도 28은 리테이너 링의 구멍의 일 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
도 29는 풀림 멈춤 구조체의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 30은 도 29에 도시하는 풀림 멈춤 구조체를 화살표 B로 나타내는 방향에서 본 단면도이다.
도 31은 리테이너 링에 형성된 구멍을 도시하는 평면도이다.
도 32는 캠 샤프트를 회전시켜 캠부에서 핀을 상승시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 33은 캠 샤프트를 회전시켜 캠부에서 핀을 상승시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 34는 핀과 리테이너 링의 구멍 위치가 맞지 않는 상태를 도시하는 도면이다.
도 35는 제1 나사에 대한 제2 나사의 풀림을 검출하는 풀림 검출기를 도시하는 도면이다.
도 36은 리테이너 링의 제2 나사가 풀려 있지 않을 때의 제1 표시 및 제2 표시를 도시하는 확대도이다.
도 37은 리테이너 링의 제2 나사가 풀렸을 때의 제1 표시 및 제2 표시를 도시하는 확대도이다.
도 38은 풀림 검출기로서 로드셀을 사용한 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 39는 종래의 연마 헤드의 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 구성 요소에는, 동일한 부호를 붙여 중복된 설명을 생략한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 장치를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 연마 장치는, 기판의 일례인 웨이퍼(W)를 보유 지지하고 회전시키는 연마 헤드(기판 보유 지지 장치)(1)와, 연마 패드(2)를 지지하는 연마 테이블(3)과, 연마 패드(2)에 연마액(슬러리)을 공급하는 연마액 공급 노즐(5)을 구비하고 있다. 연마 패드(2)의 상면은, 웨이퍼(W)를 연마하기 위한 연마면(2a)을 구성한다.
연마 헤드(1)는, 그 하면에 진공 흡인에 의해 웨이퍼(W)를 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 연마 헤드(1) 및 연마 테이블(3)은, 화살표로 나타내는 바와 같이 동일한 방향으로 회전하고, 이 상태에서 연마 헤드(1)는 웨이퍼(W)를 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 압박한다. 연마액 공급 노즐(5)로부터는 연마액이 연마 패드(2) 상에 공급되고, 웨이퍼(W)는, 연마액의 존재하에서 연마 패드(2)와의 미끄럼 접촉에 의해 연마된다.
도 2는, 연마 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 연마 테이블(3)은, 테이블축(3a)을 통하여 그 하방에 배치되는 테이블 모터(13)에 연결되어 있고, 그 테이블축(3a) 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 연마 테이블(3)의 상면에는 연마 패드(2)가 부착되어 있다. 테이블 모터(13)에 의해 연마 테이블(3)을 회전시킴으로써, 연마면(2a)은 연마 헤드(1)에 대하여 상대적으로 이동한다. 따라서, 테이블 모터(13)는, 연마면(2a)을 수평 방향으로 이동시키는 연마면 이동 기구를 구성한다.
연마 헤드(1)는, 헤드 샤프트(11)에 접속되어 있고, 이 헤드 샤프트(11)는, 상하 이동 기구(27)에 의해 헤드 아암(16)에 대하여 상하 이동하도록 되어 있다. 이 헤드 샤프트(11)의 상하 이동에 의해, 연마 헤드(1)의 전체를 헤드 아암(16)에 대하여 승강시켜, 위치 결정하도록 되어 있다. 헤드 샤프트(11)의 상단부에는 로터리 조인트(25)가 설치되어 있다.
헤드 샤프트(11) 및 연마 헤드(1)를 상하 이동시키는 상하 이동 기구(27)는, 베어링(26)을 통하여 헤드 샤프트(11)를 회전 가능하게 지지하는 브리지(28)와, 브리지(28)에 설치된 볼 나사(32)와, 지주(30)에 의해 지지된 지지대(29)와, 지지대(29) 상에 설치된 서보 모터(38)를 구비하고 있다. 서보 모터(38)를 지지하는 지지대(29)는, 지주(30)를 통하여 헤드 아암(16)에 고정되어 있다.
볼 나사(32)는, 서보 모터(38)에 연결된 나사축(32a)과, 이 나사축(32a)이 나사 결합하는 너트(32b)를 구비하고 있다. 헤드 샤프트(11)는, 브리지(28)와 일체로 되어 상하 이동하도록 되어 있다. 따라서, 서보 모터(38)를 구동하면, 볼 나사(32)를 통하여 브리지(28)가 상하 이동하고, 이에 의해 헤드 샤프트(11) 및 연마 헤드(1)가 상하 이동한다.
또한, 헤드 샤프트(11)는 키(도시하지 않음)를 통하여 회전통(12)에 연결되어 있다. 이 회전통(12)은 그 외주부에 타이밍 풀리(14)를 구비하고 있다. 헤드 아암(16)에는 헤드 모터(18)가 고정되어 있고, 상기 타이밍 풀리(14)는, 타이밍 벨트(19)를 통하여 헤드 모터(18)에 설치된 타이밍 풀리(20)에 접속되어 있다. 따라서, 헤드 모터(18)를 회전 구동함으로써 타이밍 풀리(20), 타이밍 벨트(19), 및 타이밍 풀리(14)를 통하여 회전통(12) 및 헤드 샤프트(11)가 일체로 회전하고, 연마 헤드(1)가 그 축심을 중심으로 하여 회전한다. 헤드 모터(18), 타이밍 풀리(20), 타이밍 벨트(19) 및 타이밍 풀리(14)는, 연마 헤드(1)를 그 축심을 중심으로 하여 회전시키는 연마 헤드 회전 기구를 구성한다. 헤드 아암(16)은, 프레임(도시하지 않음)에 회전 가능하게 지지된 헤드 아암 샤프트(21)에 의해 지지되어 있다.
연마 헤드(1)는, 그 하면에 웨이퍼(W) 등의 기판을 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 헤드 아암(16)은 헤드 아암 샤프트(21)를 중심으로 하여 선회 가능하게 구성되어 있고, 하면에 웨이퍼(W)를 보유 지지한 연마 헤드(1)는, 헤드 아암(16)의 선회에 의해 웨이퍼(W)의 수취 위치로부터 연마 테이블(3)의 상방 위치로 이동된다. 연마 헤드(1) 및 연마 테이블(3)을 각각 회전시켜, 연마 테이블(3)의 상방에 설치된 연마액 공급 노즐(5)로부터 연마 패드(2) 상에 연마액을 공급한다. 연마 헤드(1)를 하강시키고, 그리고 웨이퍼(W)를 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 가압한다. 이와 같이, 웨이퍼(W)를 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시켜 웨이퍼(W)의 표면을 연마한다.
이어서, 기판 보유 지지 장치를 구성하는 연마 헤드(1)에 대하여 설명한다. 도 3은, 연마 헤드(1)의 단면도이다. 연마 헤드(1)는 톱링이라고도 불린다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 연마 헤드(1)는, 웨이퍼(W)를 연마면(2a)에 대하여 가압하는 헤드 본체(10)와, 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 배치된 리테이너 링(40)을 구비하고 있다. 헤드 본체(10) 및 리테이너 링(40)은, 헤드 샤프트(11)의 회전에 의해 일체로 회전하도록 구성되어 있다. 리테이너 링(40)은, 헤드 본체(10)와는 독립적으로 상하 이동 가능하게 구성되어 있다.
헤드 본체(10)는, 원형의 플랜지(41)와, 플랜지(41)의 하면에 설치된 스페이서(42)와, 스페이서(42)의 하면에 설치된 캐리어(43)를 구비하고 있다. 플랜지(41)는 헤드 샤프트(11)에 연결되어 있다. 캐리어(43)는 스페이서(42)를 통하여 플랜지(41)에 연결되어 있고, 플랜지(41), 스페이서(42) 및 캐리어(43)는 일체로 회전하고, 또한 상하 이동한다. 플랜지(41), 스페이서(42) 및 캐리어(43)는, 엔지니어링 플라스틱(예를 들어, PEEK) 등의 수지에 의해 형성되어 있다. 또한, 플랜지(41)를 SUS, 알루미늄 등의 금속으로 형성해도 된다.
캐리어(43)의 하면에는, 웨이퍼(W)의 이면에 접촉하는 탄성막(45)이 설치되어 있다. 탄성막(45)의 하면은, 웨이퍼(W)에 접촉하는 기판 접촉면(45a)을 구성한다. 캐리어(43)와 탄성막(45)의 사이에는 압력실(50)이 형성되어 있다. 압력실(50)은 로터리 조인트(25)를 경유하여 압력 조정 장치(65)에 접속되어 있고, 압력 조정 장치(65)로부터 가압 유체(예를 들어 가압 공기)가 공급되도록 되어 있다. 탄성막(45)은 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무 등의 강도 및 내구성이 우수한 고무재에 의해 형성되어 있다.
압력실(50)은 대기 개방 기구(도시하지 않음)에도 접속되어 있고, 압력실(50)을 대기 개방하는 것도 가능하다. 압력실(50)은, 또한 진공 펌프에도 접속되어 있다. 탄성막(45)의 기판 접촉면(45a)에는 복수의 통과 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 진공 펌프에 의해 압력실(50) 내에 진공을 형성하면, 기판 접촉면(45a)은 웨이퍼(W)를 진공 흡인에 의해 보유 지지할 수 있다. 웨이퍼(W)를 연마할 때에는, 압력실(50) 내에 가압 유체(예를 들어 가압 공기)가 공급된다. 웨이퍼(W)는, 탄성막(45)의 기판 접촉면(45a)에 의해 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 압박된다.
리테이너 링(40)은, 탄성막(45)의 기판 접촉면(45a)의 주위에 배치되어 있다. 이 리테이너 링(40)은, 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)에 의해 드라이브 링(46)에 접속되어 있다. 웨이퍼(W)의 연마 중, 리테이너 링(40)은, 기판 접촉면(45a)에 의해 연마 패드(2)에 압박되어 있는 웨이퍼(W)를 둘러싸면서, 연마 패드(2)의 연마면(2a)을 가압한다. 웨이퍼(W)는 리테이너 링(40)에 의해 연마 헤드(1) 내에 보유 지지되어, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(1)로부터 튀어나오는 것이 방지된다.
드라이브 링(46)의 상부는, 환상의 리테이너 링 가압 기구(60)에 연결되어 있다. 이 리테이너 링 가압 기구(60)는, 드라이브 링(46)의 상면 전체에 균일한 하향의 하중을 제공하고, 이에 의해 리테이너 링(40)의 하면 전체를 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 가압한다.
리테이너 링 가압 기구(60)는, 드라이브 링(46)의 상부에 고정된 환상의 피스톤(61)과, 피스톤(61)의 상면에 접속된 환상의 롤링 다이어프램(62)을 구비하고 있다. 롤링 다이어프램(62)에 의해 리테이너 링 압력실(63)이 형성되어 있다. 이 리테이너 링 압력실(63)은 로터리 조인트(25)를 경유하여 압력 조정 장치(65)에 접속되어 있다. 이 압력 조정 장치(65)로부터 리테이너 링 압력실(63)에 가압 유체(예를 들어, 가압 공기)를 공급하면, 롤링 다이어프램(62)이 피스톤(61)을 하방으로 밀어 내리고, 또한 피스톤(61)은 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)의 전체를 하방으로 밀어 내린다. 이와 같이 하여, 리테이너 링 가압 기구(60)는, 리테이너 링(40)의 하면을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 가압한다. 또한, 압력 조정 장치(65) 또는 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 리테이너 링 압력실(63) 내에 부압을 형성함으로써, 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)의 전체를 상승시킬 수 있다. 리테이너 링 압력실(63)은 대기 개방 기구(도시하지 않음)에도 접속되어 있어, 리테이너 링 압력실(63)을 대기 개방하는 것도 가능하다.
드라이브 링(46)은, 리테이너 링 가압 기구(60)에 착탈 가능하게 연결되어 있다. 보다 구체적으로는, 피스톤(61)은 금속 등의 자성재로 형성되어 있고, 드라이브 링(46)의 상부에는 복수의 자석(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 이들 자석이 피스톤(61)을 끌어당김으로써, 드라이브 링(46)이 피스톤(61)에 자력에 의해 고정된다. 자력을 사용하지 않고 피스톤(61)과 드라이브 링(46)을 체결 부재 등에 의해 기계적으로 연결해도 된다. 드라이브 링(46)은, 연결 부재(75)를 통하여 구면 베어링(85)에 연결되어 있다. 이 구면 베어링(85)은, 리테이너 링(40)의 반경 방향 내측에 배치되어 있다.
도 4는, 드라이브 링(46) 및 연결 부재(75)를 도시하는 평면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 연결 부재(76)는, 헤드 본체(10)의 중심부에 배치된 축부(76)와, 이 축부(76)에 고정된 허브(77)와, 이 허브(77)로부터 방사상으로 연장되는 복수의 스포크(78)를 구비하고 있다. 스포크(78)의 한쪽 단부는 허브(77)에 고정되어 있고, 스포크(78)의 다른 쪽 단부는 드라이브 링(46)에 고정되어 있다. 허브(77)와 스포크(78)와 드라이브 링(46)은 일체로 형성되어 있다. 드라이브 링(46)은, 스포크(78)와는 별도의 부재로서 구성되어도 된다.
캐리어(43)에는, 복수쌍의 구동 롤러(80, 80)가 고정되어 있다. 각 쌍의 구동 롤러(80, 80)는 각 스포크(78)의 양측에 배치되어 있고, 각 스포크(78)의 양면에 굴러 접촉한다. 캐리어(43)의 회전은, 구동 롤러(80, 80)를 통하여 스포크(78)에 전달되고, 스포크(78)에 접속되어 있는 드라이브 링(46)이 회전한다. 따라서, 드라이브 링(46)에 고정되어 있는 리테이너 링(40)은 헤드 본체(10)와 일체로 회전한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 축부(76)는 구면 베어링(85) 내를 종방향으로 연장하고 있다. 연결 부재(75)의 축부(76)는, 헤드 본체(10)의 중앙부에 배치된 구면 베어링(85)에 종방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 캐리어(43)에는, 스포크(78)가 수용되는 복수의 방사상의 홈(43a)이 형성되어 있고, 각 스포크(78)는 각 홈(43a) 내에서 종방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
이러한 구성에 의해, 연결 부재(75)에 연결된 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)은, 헤드 본체(10)에 대하여 종방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)은, 구면 베어링(85)에 의해 틸팅 가능하게 지지되어 있다. 리테이너 링(40)은 기판 접촉면(45a) 및 이것에 가압되어 있는 웨이퍼(W)에 대하여 상대적으로 틸팅 가능 및 상하 이동 가능하고, 또한 웨이퍼(W)와는 독립적으로 연마 패드(2)를 가압 가능하게 되어 있다.
도 5는, 리테이너 링(40)과 드라이브 링(46)의 확대 단면도이다. 리테이너 링(40)은 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 결합에 의해 드라이브 링(46)에 접속되어 있다. 드라이브 링(46)은, 환상 드라이브 링 본체(47)와, 이 환상 드라이브 링 본체(47)의 하면(46a)으로부터 하방으로 돌출된 환상 돌기부(95)를 구비하고 있다. 환상 돌기부(95)는, 환상 드라이브 링 본체(47)에 고정된 나사 링(94)의 하부로 구성되어 있다.
제1 나사(91) 및 제2 나사(92)는, 서로 결합하는 나선상의 나사산이다. 제1 나사(91)는 드라이브 링(46)의 나사 링(94)에 형성되고, 제2 나사(92)는 리테이너 링(40)에 형성되어 있다. 제1 나사(91)는 드라이브 링(46)의 주위 방향으로 연장되고, 제2 나사(92)는 리테이너 링(40)의 주위 방향으로 연장되어 있다. 제1 나사(91)는 드라이브 링(46)의 전체 둘레에 형성되고, 제2 나사(92)는 리테이너 링(40)의 전체 둘레에 형성되어 있다. 리테이너 링(40)을 회전시키면, 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 결합이 풀려, 리테이너 링(40)을 드라이브 링(46)으로부터 떼어낼 수 있다. 제1 나사(91)는 반드시 연속적으로 연장되어 있을 필요는 없으며, 제1 나사(91)가 드라이브 링(46)의 전체 둘레에 형성되어 있으면, 제1 나사(91)의 일부가 도중에 끊어져 있어도 된다. 마찬가지로, 제2 나사(92)는 반드시 연속적으로 연장되어 있을 필요는 없으며, 제2 나사(92)가 리테이너 링(40)의 전체 둘레에 형성되어 있으면, 제2 나사(92)의 일부가 도중에 끊어져 있어도 된다.
도 6은, 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 결합이 풀렸을 때의 리테이너 링(40)과 드라이브 링(46)의 확대 단면도이다. 나사 링(94)은, 복수의 설치 나사(90)에 의해 환상 드라이브 링 본체(47)에 고정되어 있다. 이 설치 나사(90)는, 드라이브 링(46)의 주위 방향을 따라 등간격으로 배열되어 있다(도 4 참조). 각 설치 나사(90)는, 환상 드라이브 링 본체(47)를 관통하여 연장되고, 나사 링(94)에 나사 결합되어 있다. 나사 링(94)의 상부는 환상 드라이브 링 본체(47) 내에 매설되어 있고, 나사 링(94)의 하부는, 환상 드라이브 링 본체(47)의 하면(46a)으로부터 하방으로 돌출되는 환상 돌기부(95)를 구성하고 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 나사(91)의 가공 용이성의 관점에서, 환상 돌기부(95)는, 환상 드라이브 링 본체(47)와는 별도 부재인 나사 링(94)의 일부로 구성되어 있다. 나사 링(94)을 환상 드라이브 링 본체(47)의 하면(46a)에 고정하여, 나사 링(94)의 전체로 환상 돌기부(95)가 구성되어도 된다. 보다 견고하게 나사 링(94)을 환상 드라이브 링 본체(47)에 고정하기 위해, 나사 링(94)을 환상 드라이브 링 본체(47)에 접착한 후, 설치 나사(90)로 고정해도 된다. 또한, 나사 링(94)과 환상 드라이브 링 본체(47)가 동일한 재료로 일체로 형성되어 드라이브 링(46)을 구성해도 된다.
환상 돌기부(95)는, 환상 드라이브 링 본체(47)의 전체 둘레에 연장되어 있고, 환상 드라이브 링 본체(47) 및 리테이너 링(40)과 동심상이다. 제1 나사(91)는, 환상 돌기부(95)의 내측의 측면에 형성되어 있다. 리테이너 링(40)의 상면에는, 환상 돌기부(95)가 수용되는 환상 오목부(97)가 형성되어 있고, 이 환상 오목부(97)의 내측의 측면에 제2 나사(92)가 형성되어 있다. 환상 오목부(97)는, 리테이너 링(40)의 전체 둘레에 연장되어 있고, 리테이너 링(40)과 동심상이다. 이 실시 형태에서는, 제1 나사(91)는 암나사이고, 제2 나사(92)는 수나사이다.
리테이너 링(40)의 전체를 그 축심 주위로 회전시킴으로써, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제2 나사(92)를 제1 나사(91)에 결합시키고, 리테이너 링(40)을 드라이브 링(46)에 접속(고정)할 수 있다. 또한, 리테이너 링(40)의 전체를 그 축심 주위로 반대 방향으로 회전시킴으로써, 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 결합을 풀어, 도 6에 도시하는 바와 같이, 리테이너 링(40)을 드라이브 링(46)으로부터 떼어낼 수 있다.
이와 같이, 리테이너 링(40)을 회전시키는 것만으로 리테이너 링(40)을 설치할 수 있고, 또한 떼어낼 수 있다. 따라서, 연마 헤드(1)를 연마 장치로부터 떼어낼 필요가 없고, 또한 연마 헤드(1)를 분해할 필요도 없다. 또한, 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)는 리테이너 링(40)의 전체 둘레에 걸쳐 연속적으로(또는 단속적으로) 연장되어 있으므로, 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 사이에 하는 체결력은 리테이너 링(40)의 전체 둘레에 있어서 균일하다. 따라서, 리테이너 링(40) 내에 발생하는 응력도 균일해지고, 리테이너 링(40)이 변형되지 않는다.
연마 헤드(1)가 회전하고 있을 때, 리테이너 링(40)과 연마 패드(2)의 사이의 마찰에 기인하는 토크가 리테이너 링(40)에 작용한다. 웨이퍼(W)의 연마 중에 제1 나사(91)와 제2 나사(92)가 풀리는 것을 방지하기 위해, 제2 나사(92)가 체결되는 방향은, 웨이퍼(W)의 연마시에 헤드 모터(18)(도 2 참조)가 연마 헤드(1)(및 리테이너 링(40))를 회전시키는 방향과는 반대로 해도 된다. 물론, 제1 나사(91)와 제2 나사(92)에 의해 충분한 체결력이 얻어지면 이 풀림 방지 구조는 불필요하다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 체결력에 의해 리테이너 링(40)의 상면(40a)이 드라이브 링(46)의 환상 드라이브 링 본체(47)의 하면(46a)에 압박된 상태에서, 리테이너 링(40)이 드라이브 링(46)에 접속된다. 환상 드라이브 링 본체(47)의 하면(46a)은, 리테이너 링(40)의 상면(40a)과 접촉되어 있다. 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)는, 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)에 의해 완전히 둘러싸여, 외부에 노출되지 않는다. 따라서, 웨이퍼(W)의 연마시에 연마액(슬러리)이 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)에 침입하지 않고, 리테이너 링(40)의 원활한 분해가 확보된다.
연마액(슬러리)의 침입을 보다 확실하게 방지하기 위해, 도 7에 도시하는 바와 같이, 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40)의 사이에 O링 등의 시일 링(100A, 100B)을 설치하는 것이 바람직하다. 도 7에 도시하는 실시 형태에서는, 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)의 내측에는, O링으로 이루어지는 내측 시일 링(100A)이 설치되고, 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)의 외측에는, O링으로 이루어지는 외측 시일 링(100B)이 설치되어 있다. 이들 2개의 시일 링(100A, 100B)에 의해, 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40)의 사이의 간극, 보다 구체적으로는 환상 드라이브 링 본체(47)의 하면(46a)과 리테이너 링(40)의 상면(40a)의 사이의 간극이 밀봉되어 있다.
도 8에 도시하는 실시 형태에서는, 내측 시일 링(100A)은 역U자형 단면을 갖고 있다. 이 내측 시일 링(100A)의 내주연은 헤드 본체(10)의 캐리어(43)에 접속되고, 내측 시일 링(100A)의 외주연은 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40)의 사이, 보다 구체적으로는 환상 드라이브 링 본체(47)의 하면(46a)과 리테이너 링(40)의 상면(40a)의 사이에 끼워져 있다. 역U자형 내측 시일 링(100A)은, 탄성막(멤브레인)(45)과 리테이너 링(40)의 사이에의 슬러리의 침입을 방지하고, 또한 리테이너 링(40)의 상하 동작도 방해하지 않는 형상으로 되어 있다. 도 8에 도시하는 내측 시일 링(100A)은, 탄성막(45)과 일체로 형성되어도 된다.
도 9는, 리테이너 링(40)과 드라이브 링(46)의 다른 실시 형태를 도시하는 확대 단면도이다. 도 10은, 도 9에 도시하는 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 결합이 풀렸을 때의 리테이너 링(40)과 드라이브 링(46)의 확대 단면도이다. 이 실시 형태에서는, 제1 나사(91)는 환상 돌기부(95)의 외측의 측면에 형성되고, 제2 나사(92)는 환상 오목부(97)의 외측의 측면에 형성되어 있다. 제1 나사(91)는 수나사이고, 제2 나사(92)는 암나사이다. 도 7 및 도 8에 도시하는 실시 형태와 같이, 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40)의 사이에 0링 등의 시일 링(100A, 100B)을 설치해도 된다.
도 5 및 도 6에 도시하는 실시 형태와, 도 9 및 도 10에 도시하는 실시 형태는, 모두 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 결합에 의해 리테이너 링(40)을 드라이브 링(46)에 고정할 수 있지만, 이들 실시 형태에서는 체결력이 발생하는 위치가 상이하므로, 연마 조건에 맞추어 적절한 실시 형태를 선택하는 것이 바람직하다.
도 11 및 도 12는, 리테이너 링(40)의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 이 실시 형태에서는, 리테이너 링(40)은, 환상 리테이너 링 본체(48)와, 해당 환상 리테이너 링 본체(48) 내에 배치된 오목 링(49)을 구비하고 있다. 환상 리테이너 링 본체(48)의 하면은, 연마 패드(2)를 가압하는 가압면을 구성한다. 상술한 환상 오목부(97) 및 제2 나사(92)는, 오목 링(49)에 형성되어 있다. 오목 링(49)은, 접착, 압입 또는 용접 등에 의해 환상 리테이너 링 본체(48)에 고정되어 있다.
환상 리테이너 링 본체(48)는, 수지로 구성되어 있는 것에 반해, 오목 링(49)은, 환상 리테이너 링 본체(48)보다 강도가 높은 재료, 예를 들어 금속, 세라믹, 카본, PEEK 등으로 구성되어 있다. 비용의 관점에서는, 내부식성이 높은 스테인리스강이 바람직하게 사용된다. 웨이퍼(W)의 막 두께를 측정하기 위해 와전류 센서가 사용되는 경우에는, 오목 링(49)은 세라믹 등의 강도가 높은 비금속 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 도 9 및 도 10에 도시하는 실시 형태에도 오목 링(49)을 적용해도 된다.
도 14는, 리테이너 링(40)과 드라이브 링(46)의 다른 실시 형태를 도시하는 확대 단면도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 구성은, 도 5 및 도 6에 도시하는 실시 형태의 구성과 동일하므로, 그 중복 설명을 생략한다. 이 실시 형태에서는, 리테이너 링(40)은, 환상 리테이너 링 본체(48)와, 이 환상 리테이너 링 본체(48)의 상면(40a)으로부터 상방으로 돌출된 환상 돌기부(95)를 구비하고 있다. 환상 돌기부(95)는, 환상 리테이너 링 본체(48)에 고정된 나사 링(94)의 상부로 구성되어 있다.
환상 돌기부(95)는, 환상 리테이너 링 본체(48)의 전체 둘레에 연장되어 있고, 환상 리테이너 링 본체(48)와 동심상이다. 드라이브 링(46)의 하면(46a)에는, 환상 돌기부(95)가 수용되는 환상 오목부(97)가 형성되어 있고, 이 환상 오목부(97)의 내측의 측면에 제1 나사(91)가 형성되어 있다. 제2 나사(92)는, 환상 돌기부(95)의 내측의 측면에 형성되어 있다. 환상 오목부(97)는, 드라이브 링(46)의 전체 둘레에 연장되어 있고, 드라이브 링(46)과 동심상이다. 이 실시 형태에서는, 제1 나사(91)는 수나사이고, 제2 나사(92)는 암나사이다. 환상 오목부(97)의 외측의 측면에 제1 나사(91)가 형성되어도 되고, 환상 돌기부(95)의 외측의 측면에 제2 나사(92)가 형성되어도 된다.
제1 나사(91) 및 제2 나사(92)는, 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)의 전체 둘레에 형성되어 있다. 리테이너 링(40)을 회전시키면, 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 결합이 풀려, 리테이너 링(40)을 드라이브 링(46)으로부터 떼어낼 수 있다.
도 15는, 도 14에 도시하는 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 결합이 풀렸을 때의 리테이너 링(40)과 드라이브 링(46)의 확대 단면도이다. 나사 링(94)은, 복수의 설치 나사(도시하지 않음)에 의해 환상 리테이너 링 본체(48)에 고정되어 있다. 나사 링(94)의 하부는 환상 리테이너 링 본체(48) 내에 매설되어 있고, 나사 링(94)의 상부는, 환상 리테이너 링 본체(48)의 상면(40a)으로부터 상방으로 돌출되는 환상 돌기부(95)를 구성하고 있다.
본 실시 형태에서는, 제2 나사(92)의 가공 용이성의 관점에서, 환상 돌기부(95)는, 환상 리테이너 링 본체(48)와는 별도의 부재인 나사 링(94)의 일부로 구성되어 있다. 나사 링(94)을 환상 리테이너 링 본체(48)의 상면(40a)에 고정하여, 나사 링(94)의 전체로 환상 돌기부(95)가 구성되어도 된다. 보다 견고하게 나사 링(94)을 환상 리테이너 링 본체(48)에 고정하기 위해, 나사 링(94)을 환상 리테이너 링 본체(48)에 접착한 후, 복수의 설치 나사(도시하지 않음)로 고정해도 된다. 또한, 나사 링(94)과 환상 리테이너 링 본체(48)가 동일한 재료로 일체로 형성되어 리테이너 링(40)을 구성해도 된다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 제1 나사(91)와 제2 나사(92)의 체결력에 의해 환상 리테이너 링 본체(48)의 상면(40a)이 드라이브 링(46)의 하면(46a)에 압박된 상태에서, 리테이너 링(40)이 드라이브 링(46)에 접속된다. 드라이브 링(46)의 하면(46a)은, 리테이너 링(40)의 환상 리테이너 링 본체(48)의 상면(40a)과 접촉되어 있다. 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)는, 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)에 의해 완전히 둘러싸여, 외부에 노출되지 않는다. 따라서, 웨이퍼(W)의 연마시에 연마액(슬러리)이 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)에 침입하지 않고, 리테이너 링(40)의 원활한 분해가 확보된다. 상술한 도 7 내지 도 10에 도시하는 실시 형태는, 도 14에 도시하는 실시 형태에도 적절히 적용하는 것이 가능하다.
도 16은, 리테이너 링(40)을 회전시키기 위한 체결 공구(110)를 도시하는 도면이다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 리테이너 링(40)을 회전시키기 위한 전용 체결 공구(110)를 사용하여, 제2 나사(92)를 제1 나사(91)에 체결한다. 체결 공구(110)는, 리테이너 링(40)의 외주면을 따른 형상의 원호 아암(111)을 갖고 있고, 그 원호 아암(111)의 선단에는 돌기(112)가 형성되어 있다. 리테이너 링(40)의 외주면에는, 체결 공구(110)의 돌기(112)가 결합하는 복수의 오목부(120)가 형성되어 있다.
리테이너 링(40)은, 처음에는 체결 공구(110)를 사용하지 않고 손으로 회전되며, 제2 나사(92)를 제1 나사(91)에 어느 정도 비틀어 넣는다. 그 후, 도 16에 도시하는 체결 공구(110)를 사용하여 리테이너 링(40)에 강한 토크를 부여한다. 도 17은, 체결 공구(110)로 리테이너 링(40)을 그 축심 주위로 회전시키고 있는 모습을 도시하는 도면이다. 체결 공구(110)의 돌기(112)는, 리테이너 링(40)의 복수의 오목부(120) 중 하나에 끼워 넣어지고, 이 상태에서 체결 공구(110)를 손으로 화살표로 나타내는 방향으로 회전시킨다.
체결 공구(110)로 리테이너 링(40)을 회전시킬 때, 연마 헤드(1)가 회전하지 않도록 하기 위해, 헤드 모터(18)(도 2 참조)는, 연마 헤드(1)의 회전을 로크하는 로크 기능을 갖고 있다. 구체적으로는, 헤드 모터(18)를 회전시키지 않고, 헤드 모터(18)에 전류를 흘려, 헤드 모터(18)에 그 정격 토크 이상의 고정력을 발생시킨다. 연마 헤드(1)를 지지하는 헤드 샤프트(11)(도 1, 도 2 참조)를 전용 공구로 고정하면서, 리테이너 링(40)을 회전시켜도 된다.
웨이퍼(W)의 연마 중에 제1 나사(91)와 제2 나사(92)가 풀어져 버리면, 헤드 본체(10)에 대한 리테이너 링(40)의 위치가 바뀌어, 결과로서 웨이퍼(W)의 연마 프로파일이 변화하거나, 웨이퍼(W)가 파손되는 경우가 있다. 따라서, 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)의 풀림을 방지하기 위해, 도 18 내지 도 23에 도시하는 풀림 멈춤 구조체를 설치하는 것이 바람직하다.
도 18에 도시하는 풀림 멈춤 구조체는, 드라이브 링(46)에 대한 리테이너 링(40)의 회전을 멈추는 로크 나사(125)이다. 이 로크 나사(125)는, 리테이너 링(40)에 매설되어 있고, 드라이브 링(46)의 환상 돌기부(95)에 접촉되어 있다. 보다 구체적으로는, 리테이너 링(40)의 외주면에는 환상 오목부(97)에 연통되는 나사 구멍(122)이 형성되어 있고, 로크 나사(125)의 선단이 환상 돌기부(95)의 외주면에 접촉할 때까지 로크 나사(125)가 나사 구멍(122)에 비틀어 넣어져 있다.
도 19는, 도 14에 도시하는 실시 형태에 로크 나사(125)를 적용한 실시 형태를 도시하는 도면이다. 로크 나사(125)는, 드라이브 링(46)에 매설되어 있고, 리테이너 링(40)의 환상 돌기부(95)에 접촉되어 있다. 보다 구체적으로는, 드라이브 링(46)의 외주면에는 환상 오목부(97)에 연통되는 나사 구멍(122)이 형성되어 있고, 로크 나사(125)의 선단이 환상 돌기부(95)의 외주면에 접촉할 때까지 로크 나사(125)가 나사 구멍(122)에 비틀어 넣어져 있다.
도 20에 도시하는 풀림 멈춤 구조체는, 리테이너 링(40)을 드라이브 링(46)에 압박하는 로크 링(127)이다. 드라이브 링(46)의 외주면에는 수나사(130)가 형성되고, 로크 링(127)의 내주면에는, 드라이브 링(46)의 수나사(130)에 결합하는 암나사(131)가 형성되어 있다. 리테이너 링(40)의 상부에는 외측으로 돌출된 플랜지부(135)가 형성되어 있고, 로크 링(127)의 하부에는 내측으로 돌출된 소직경부(136)가 형성되어 있다. 로크 링(127)의 소직경부(136)의 상면이 리테이너 링(40)의 플랜지부(135)의 하면에 접촉할 때까지, 로크 링(127)은 드라이브 링(46)에 체결된다. 리테이너 링(40)은 로크 링(127)에 의해 드라이브 링(46)에 압박되고, 이에 의해 제1 나사(91) 및 제2 나사(92)의 풀림이 방지된다.
로크 링(127)을 체결하는 방향은, 리테이너 링(40)의 제2 나사(92)를 체결하는 방향과는 반대인 것이 바람직하다. 제2 나사(92)가 풀리는 방향으로 리테이너 링(40)이 회전하고자 하면, 로크 링(127)이 체결되므로, 리테이너 링(40)의 풀림 방지로서 보다 효과적이다. 로크 링(127)은, 도 14 및 도 15에 도시하는 실시 형태에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
도 21은, 풀림 멈춤 구조체의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 21에 도시하는 풀림 멈춤 구조체는, 로크 링(150)과 로크 너트(151)의 조합으로 기본적으로 구성된다. 도 22는, 도 21에 도시하는 로크 링(150)과 로크 너트(151)의 확대도이다. 로크 링(150)은, 하방으로 돌출되는 복수의 볼록부(152)를 갖고 있다. 리테이너 링(40)의 상면(40a)에는, 볼록부(152)가 끼워 넣어지는 복수의 구멍(40b)이 형성되어 있다. 로크 링(150)은, 그 볼록부(152)가 리테이너 링(40)의 구멍(40b)에 각각 끼워 넣어진 상태에서, 드라이브 링(46)의 외주면에 접촉되어 있다.
로크 링(150)은, 드라이브 링(46)의 주위에 배치되어 있다. 로크 링(150)은, 반경 방향 내측으로 돌출되는 소직경부(154)를 갖고 있다. 드라이브 링(46)은, 반경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(155)를 갖고 있다. 소직경부(154)의 하면은 플랜지부(155)의 상면에 접촉되고, 이에 의해 로크 링(150)의 소직경부(154)는 드라이브 링(46)의 플랜지부(155)에 결합한다.
로크 너트(151)는, 드라이브 링(46)의 주위에 배치되고, 또한 로크 링(150)에 접촉되어 있다. 로크 너트(151)의 내주면에는 암나사(157)가 형성되어 있고, 드라이브 링(46)의 외주면에는 수나사(158)가 형성되어 있다. 암나사(157)는 로크 너트(151)의 주위 방향으로 나선상으로 연장되고, 수나사(158)는 드라이브 링(46)의 주위 방향으로 나선상으로 연장되어 있다.
로크 너트(151)의 하면의 적어도 일부는 테이퍼면(161)으로 구성되어 있고, 로크 링(150)의 상면의 적어도 일부는, 로크 너트(151)의 테이퍼면(161)에 접촉하는 테이퍼면(162)으로 구성되어 있다. 테이퍼면(161) 및 테이퍼면(162)은, 동일한 경사 각도를 갖는 원뿔대 형상을 갖고 있다. 로크 너트(151)의 테이퍼면(161)은 로크 링(150)의 테이퍼면(162)에 접촉되고, 로크 너트(151)의 암나사(157)는 드라이브 링(46)의 수나사(158)에 나사 결합되어 있다. 로크 링(150)의 소직경부(154)는 드라이브 링(46)의 플랜지부(155)에 결합되어 있으므로, 로크 링(150)은 드라이브 링(46)에 지지되어 있다. 따라서, 로크 너트(151)를 강하게 체결해도, 로크 링(150)은 리테이너 링(40)에 하향의 힘을 전달하지 않는다.
로크 링(150)의 하면의 외주부는 테이퍼면(163)으로 구성되어 있고, 리테이너 링(40)의 상면(40a)의 외주부는, 로크 링(150)의 테이퍼면(163)에 접촉하는 테이퍼면(164)으로 구성되어 있다. 테이퍼면(163) 및 테이퍼면(164)은, 동일한 경사 각도를 갖는 원뿔대 형상을 갖고 있다. 로크 너트(151)를 체결하면, 로크 링(150)의 테이퍼면(163)은, 리테이너 링(40)의 테이퍼면(164)에 압박되고, 이에 의해 로크 링(150)과 리테이너 링(40)의 사이의 간극이 밀봉된다.
도 23은, 로크 링(150) 및 로크 너트(151)의 분해도이다. 로크 링(150)은, 그 볼록부(152)가 리테이너 링(40)의 구멍(40b)에 끼워 넣어지고, 또한 소직경부(154)가 플랜지부(155)에 결합한 상태에서, 드라이브 링(46)의 외주면에 설치된다. 또한, 로크 너트(151)를 회전시켜 그 암나사(157)를 드라이브 링(46)의 수나사(158)에 나사 결합시킨다. 로크 너트(151)를 체결함으로써, 로크 너트(151)의 테이퍼면(161)은 로크 링(150)의 테이퍼면(162)에 압박되고, 이에 의해 로크 링(150)은 로크 너트(151)와 드라이브 링(46)의 사이에 끼워진다. 로크 링(150)의 볼록부(152)는 리테이너 링(40)의 구멍(40b)에 끼워 맞추어져 있으므로, 리테이너 링(40)의 회전은 로크 링(150)에 의해 구속된다.
체결 공구(110)의 돌기(112)(도 16 참조)가 삽입 가능한 오목부(165)가 로크 너트(151)의 외주면에 형성되어 있다. 따라서, 리테이너 링(40)과 마찬가지로, 체결 공구(110)를 사용하여 로크 너트(151)를 체결 가능하게 되어 있다. 또한, 체결 공구(110)와는 별도의 체결 공구를 로크 너트(151)용으로 준비해도 된다. 로크 너트(151)를 조이면, 로크 링(150)과 로크 너트(151)의 테이퍼면(161, 162)이 쐐기 효과를 발휘하고, 로크 링(150)은 드라이브 링(46)에 고정된다. 리테이너 링(40)의 회전은 로크 링(150)에 의해 방지된다.
로크 너트(151)를 체결하는 방향은, 리테이너 링(40)의 제2 나사(92)를 체결하는 방향과는 반대인 것이 바람직하다. 제2 나사(92)가 풀리는 방향으로 리테이너 링(40)이 회전하고자 하면, 로크 너트(151)가 체결되므로, 리테이너 링(40)의 풀림 방지로서 보다 효과적이다.
도 21에 도시하는 바와 같이, 헤드 본체(10)와 로크 너트(151)의 사이의 간극으로부터의 연마액이나 물의 침입을 방지하기 위해, 헤드 본체(10)의 외주면과 로크 너트(151)의 외주면을 접속하는 시일 밴드(167)가 설치되어 있다. 이 시일 밴드(167)는 유연한 환상의 시트로 형성되어 있고, 헤드 본체(10) 및 로크 너트(151)의 전체 둘레에 연장되어 있다. 시일 밴드(167)는, 상하 방향으로 신축 가능하고, 리테이너 링(40)의 상하 이동을 방해하지 않도록 되어 있다.
도 21에 도시하는 실시 형태에서는, 탄성막(멤브레인)(45)과 리테이너 링(40)을 연결하는, 역U자형 단면을 가진 시일 링(100A)이 설치되어 있다. 이 시일 링(100A)의 내주연은 탄성막(45)에 접속되고, 시일 링(100A)의 외주연은 리테이너 링(40)에 접속되어 있다. 역U자형 시일 링(100A)은, 탄성막(멤브레인)(45)과 리테이너 링(40)의 사이에의 슬러리의 침입을 방지하고, 또한 리테이너 링(40)의 상하 동작도 방해하지 않는 형상으로 되어 있다. 시일 링(100A)은 탄성막(45)과 일체로 형성되어도 된다.
도 24는, 풀림 멈춤 구조체의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 24에 도시하는 풀림 멈춤 구조체는, 드라이브 링(46)에 상하 이동 가능하게 지지된 핀(170)과, 핀(170)에 결합하는 캠 샤프트(190)를 구비하고 있다. 핀(170)은 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하다. 리테이너 링(40)에는 구멍(40c)이 형성되어 있고, 이 구멍(40c)에 핀(170)의 선단이 삽입됨으로써 리테이너 링(40)의 드라이브 링(46)에 대한 회전이 구속된다. 본 실시 형태에서는, 핀(170)은 드라이브 링(46)에 상하 방향으로 연장되어 있고, 핀(170)의 횡방향의 이동은 드라이브 링(46)에 의해 구속되어 있다.
캠 샤프트(190)는, 드라이브 링(46)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 캠 샤프트(190)는 노출된 단부(191)를 갖고 있다. 이 노출된 단부(191)는, 드라이브 링(46)의 외주면 내에 위치하고 있다. 노출된 단부(191)에는, 마이너스 드라이버의 선단이 걸림 가능한 홈(192)이 형성되어 있다. 마이너스 드라이버의 선단이 홈(192)에 결합한 상태에서 마이너스 드라이버를 회전시키면, 캠 샤프트(190)는 그 축심을 중심으로 회전할 수 있다.
도 25는, 도 24에 도시하는 풀림 멈춤 구조체를 화살표 A로 나타내는 방향에서 본 단면도이다. 캠 샤프트(190)는, 그 축심에 대하여 편심된 캠부(195)를 갖고 있다. 핀(170)의 상부는, 직사각형의 구멍(171)이 빈 블록(172)으로 구성되어 있다. 캠 샤프트(190)는, 블록(172)의 구멍(171)을 관통하고 있고, 캠 샤프트(190)의 캠부(195)는, 구멍(171)을 형성하는 블록(172)의 내면에 접촉되어 있다. 캠 샤프트(190)가 그 축심을 중심으로 회전되면, 캠부(195)에 의해 핀(170)이 상하 이동한다. 도 24 및 도 25는, 핀(170)이 구멍(40c)에 삽입된 상태를 도시하고, 도 26 및 도 27은, 핀(170)이 상승되어 핀(170)이 구멍(40c)으로부터 나와진 상태를 도시하고 있다.
연마 중에 리테이너 링(40)이 풀리거나, 혹은 조이는 방향의 회전은, 이 핀(170)과 구멍(40c)의 결합에 의해 구속된다. 도 28에 도시하는 바와 같이, 리테이너 링(40)의 구멍(40c)은 작업성을 고려하면 주위 방향의 긴 구멍이 좋다. 일정한 토크로 리테이너 링(40)을 체결했을 때, 리테이너 링(40)이 어느 위치에서 멎출지는 알 수 없다. 이로 인해, 리테이너 링(40)의 구멍(40c)이 둥근 형상이면, 핀(170)을 둥근 구멍에 맞추기가 어렵다. 본 실시 형태에 따르면, 구멍(40c)은 리테이너 링(40)의 주위 방향으로 연장되는 긴 구멍이므로, 위치 조정을 생략할 수 있을 가능성이 높아지는 이점이 있다. 즉, 미리 정해진 토크로 리테이너 링(40)을 체결한 후, 핀(170)이 구멍(40c) 위에 위치해 있으면, 캠 샤프트(190)를 돌려 핀(170)을 낮출 수 있다. 한편, 핀(170)이 구멍(40c) 위에 없으면, 핀(170)이 구멍(40c) 위에 위치할 때까지 더 리테이너 링(40)을 체결한다. 핀(170)의 선단이 구멍(40c)에 삽입되어 있을 때라도, 리테이너 링(40)은 구멍(40c)의 길이의 범위 내에서 회전할 수 있다. 따라서, 구멍(40c)은 체결 토크가 변화해도 프로세스 영향이 없는 길이(리테이너 링(40)의 주위 방향의 길이)를 갖는 것이 좋다.
리테이너 링(40)을 체결했을 때 핀(170)이 구멍(40c)의 바로 위에 위치하고 있는지 여부는, 리테이너 링(40)의 외주면과 드라이브 링(46)의 외주면에 각각 설치된 표시(도시하지 않음)의 위치로부터 판별할 수 있다. 리테이너 링(40)에 설치된 표시는 구멍(40c)의 위치를 나타내고, 드라이브 링(46)에 설치된 표시는 핀(170)의 위치를 나타내고 있다.
도 29는, 풀림 멈춤 구조체의 또 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 30은, 도 29에 도시하는 풀림 멈춤 구조체를 화살표 B로 나타내는 방향에서 본 단면도이다. 도 29 및 도 30에 도시하는 풀림 멈춤 구조체는, 드라이브 링(46)에 상하 이동 가능하게 지지된 핀(170)과, 핀(170)에 결합하는 캠 샤프트(190)와, 핀(170)을 리테이너 링(40)을 향하여 누르는 스프링(197)을 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는 2개의 스프링(197)이 설치되어 있지만, 1개의 스프링, 또는 3개 이상의 스프링이 설치되어도 된다. 본 실시 형태의 기본적인 구성은, 도 24 및 도 25에 도시하는 실시 형태와 동일하므로, 중복 설명을 생략한다.
도 31은, 리테이너 링(40)에 형성된 구멍(40c)을 도시하는 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 구멍(40c)은 둥근 구멍이다. 도 32 및 도 33은, 캠 샤프트(190)를 회전시켜 캠부(195)에서 핀(170)을 상승시킨 상태를 도시하는 도면이다. 우선, 도 32 및 도 33에 도시하는 바와 같이, 리테이너 링(40)을 체결하기 전에 핀(170)을 캠 샤프트(190)에 의해 상승시킨다. 이어서, 리테이너 링(40)을 체결한 후에 캠 샤프트(190)를 회전시키고, 핀(170)을 스프링(197)에 의해 리테이너 링(40)에 대하여 압박한다. 도 34에 도시하는 바와 같이, 핀(170)과 구멍(40c)의 위치가 맞지 않는 경우라도, 연마 중에 작용하는 회전력으로 리테이너 링(40)이 드라이브 링(46)에 대하여 회전하면, 핀(170)이 구멍(40c)에 배열되고, 스프링(197)에 의해 핀(170)이 구멍(40c)에 삽입된다. 이 실시 형태에서는, 캠 샤프트(190)는 핀(170)을 상측 방향으로 들어 올릴 뿐이며, 핀(170)은 스프링(197)에 의해 하측 방향으로 이동된다.
도 35에 도시하는 바와 같이, 제1 나사(91)에 대한 제2 나사(92)의 풀림을 검출하는 풀림 검출기를 설치해도 된다. 도 35에 도시하는 풀림 검출기는, 드라이브 링(46)의 외주면에 형성된 제1 표시(141)와, 리테이너 링(40)의 외주면에 형성된 제2 표시(142)의 상대 위치를 검출하는 표시 검출기(143)이다. 표시 검출기(143)에는, 화상 센서 또는 레이저 센서 등의 형상이나 상대 위치를 측정할 수 있는 센서를 사용할 수 있다.
도 36은, 리테이너 링(40)의 제2 나사(92)가 풀리지 않았을 때의 제1 표시(141) 및 제2 표시(142)를 도시하는 확대도이다. 도 36에 도시하는 바와 같이, 리테이너 링(40)의 제2 나사(92)가 풀리지 않았을 때에는, 제1 표시(141) 및 제2 표시(142)는 동일한 위치에 있다. 이에 반해, 리테이너 링(40)의 제2 나사(92)가 풀리면, 도 37에 도시하는 바와 같이, 제1 표시(141)에 대한 제2 표시(142)의 위치가 어긋난다. 표시 검출기(143)는, 제1 표시(141)와 제2 표시(142)의 상대 위치에 기초하여, 제2 나사(92)의 풀림을 검출한다.
도 38은, 풀림 검출기로서 로드셀(145)을 사용한 실시 형태를 도시하는 도면이다. 로드셀(145)은 드라이브 링(46)과 나사 링(94)의 사이에 배치되어 있고, 또한 인접하는 2개의 설치 나사(90)(도 4 참조)의 사이에 배치되어 있다. 제2 나사(92)가 제1 나사(91)에 체결되면, 나사 링(94)은 리테이너 링(40)에 끌어 당겨진다. 로드셀(145)은, 이 인장력을 측정한다. 제2 나사(92)가 풀리면, 로드셀(145)에 의해 측정되는 인장력이 저하된다. 따라서, 인장력의 저하로부터 제2 나사(92)의 풀림을 검출할 수 있다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.
1: 연마 헤드(기판 보유 지지 장치)
2: 연마 패드
3: 연마 테이블
5: 연마액 공급 노즐
10: 헤드 본체
11: 헤드 샤프트
12: 회전통
13: 테이블 모터
14: 타이밍 풀리
16: 헤드 아암
18: 헤드 모터
19: 타이밍 벨트
20: 타이밍 풀리
21: 헤드 아암 샤프트
25: 로터리 조인트
26: 베어링
27: 상하 이동 기구
28: 브리지
29: 지지대
30: 지주
32: 볼 나사
38: 서보 모터
40: 리테이너 링
41: 플랜지
42: 스페이서
43: 캐리어
45: 탄성막
45a: 기판 접촉면
46: 드라이브 링
47: 환상 드라이브 링 본체
48: 환상 리테이너 링 본체
49: 오목 링
50: 압력실
60: 리테이너 링 가압 기구
61: 피스톤
62: 롤링 다이어프램
63: 리테이너 링 압력실
65: 압력 조정 장치
75: 연결 부재
76: 축부
77: 허브
78: 스포크
80: 구동 롤러
85: 구면 베어링
90: 설치 나사
91: 제1 나사
92: 제2 나사
95: 환상 돌기부
97: 환상 오목부
100A, 100B: 시일 링
110: 체결 공구
111: 원호 아암
112: 돌기
120: 오목부
122: 나사 구멍
125: 로크 나사
127: 로크 링
130: 수나사
131: 암나사
135: 플랜지부
136: 소직경부
141: 제1 표시
142: 제2 표시
143: 표시 검출기
145: 로드셀
150: 로크 링
151: 로크 너트
152: 볼록부
154: 소직경부
155: 플랜지부
157: 암나사
158: 수나사
161, 162, 163, 164: 테이퍼면
165: 오목부
167: 시일 밴드
170: 핀
171: 구멍
172: 블록
190: 캠 샤프트
191: 노출된 단부
192: 홈
195: 캠부
197: 스프링

Claims (32)

  1. 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과,
    기판을 상기 연마 패드에 압박하기 위한 연마 헤드와,
    상기 연마 헤드를 회전시키기 위한 헤드 모터를 구비하고,
    상기 연마 헤드는,
    기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링과,
    상기 기판 접촉면을 둘러싸고, 상기 드라이브 링에 접속된 리테이너 링을 구비하고,
    상기 드라이브 링에는 제1 나사가 형성되고, 상기 리테이너 링에는 상기 제1 나사에 결합하는 제2 나사가 형성되어 있고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있고,
    상기 드라이브 링은, 환상 드라이브 링 본체와, 상기 환상 드라이브 링 본체의 하면으로부터 하방으로 돌출되는 환상 돌기부를 갖고 있고,
    상기 리테이너 링의 상면에는, 상기 환상 돌기부가 수용되는 환상 오목부가 형성되어 있고,
    상기 환상 돌기부의 측면에는 상기 제1 나사가 형성되고, 상기 환상 오목부의 측면에는 상기 제2 나사가 형성되어 있고,
    상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 풀림 멈춤 구조체를 더 구비하고,
    상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 드라이브 링에 상하 이동 가능하게 지지된 핀을 구비하고 있고, 상기 리테이너 링은, 상기 핀의 선단이 삽입되는 것이 가능한 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환상 돌기부는, 상기 환상 드라이브 링 본체에 고정된 나사 링의 적어도 일부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 환상 드라이브 링 본체의 하면은, 상기 리테이너 링의 상면과 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 리테이너 링은, 환상 리테이너 링 본체와, 상기 환상 오목부 및 상기 제2 나사가 형성된 오목 링을 갖고 있고,
    상기 오목 링은, 상기 환상 리테이너 링 본체보다 높은 강도를 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  5. 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과,
    기판을 상기 연마 패드에 압박하기 위한 연마 헤드와,
    상기 연마 헤드를 회전시키기 위한 헤드 모터를 구비하고,
    상기 연마 헤드는,
    기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링과,
    상기 기판 접촉면을 둘러싸고, 상기 드라이브 링에 접속된 리테이너 링을 구비하고,
    상기 드라이브 링에는 제1 나사가 형성되고, 상기 리테이너 링에는 상기 제1 나사에 결합하는 제2 나사가 형성되어 있고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있고,
    상기 리테이너 링은, 환상 리테이너 링 본체와, 상기 환상 리테이너 링 본체의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 환상 돌기부를 갖고 있고,
    상기 드라이브 링의 하면에는, 상기 환상 돌기부가 수용되는 환상 오목부가 형성되어 있고,
    상기 환상 오목부의 측면에는 상기 제1 나사가 형성되고, 상기 환상 돌기부의 측면에는 상기 제2 나사가 형성되어 있고,
    상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 풀림 멈춤 구조체를 더 구비하고,
    상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 리테이너 링을 상기 드라이브 링에 압박하는 로크 링이고,
    상기 로크 링은 상기 리테이너 링과 상기 드라이브 링의 외주면에 제공되고, 상기 로크 링은 상기 드라이브 링의 외주면과 나사 결합되는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 환상 돌기부는, 상기 환상 리테이너 링 본체에 고정된 나사 링의 적어도 일부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 환상 리테이너 링 본체의 상면은, 상기 드라이브 링의 하면과 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 내측 및 외측에는, 상기 드라이브 링과 상기 리테이너 링의 사이의 간극을 밀봉하는 시일 링이 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 리테이너 링의 외주면에는, 해당 리테이너 링을 그 축심의 주위로 회전시키기 위한 체결 공구가 결합하는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 헤드 모터는, 상기 연마 헤드의 회전을 로크하는 로크 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2 나사가 체결되는 방향은, 상기 기판의 연마시에 상기 헤드 모터가 상기 연마 헤드를 회전시키는 방향과는 반대인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서, 상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 드라이브 링에 회전 가능하게 지지된 캠 샤프트를 더 구비하고 있고, 상기 캠 샤프트는, 상기 핀에 결합하는 캠부와, 노출된 단부를 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제1 나사에 대한 상기 제2 나사의 풀림을 검출하는 풀림 검출기를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 풀림 검출기는, 상기 드라이브 링에 형성된 제1 표시와, 상기 리테이너 링에 형성된 제2 표시의 상대 위치를 검출하는 표시 검출기인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 풀림 검출기는, 상기 드라이브 링과 상기 리테이너 링의 사이에 끼워진 로드셀인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  20. 기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링과,
    상기 기판 접촉면을 둘러싸고, 상기 드라이브 링에 접속된 리테이너 링을 구비하고,
    상기 드라이브 링에는 제1 나사가 형성되고, 상기 리테이너 링에는 상기 제1 나사에 결합하는 제2 나사가 형성되어 있고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있고,
    상기 드라이브 링은, 환상 드라이브 링 본체와, 상기 환상 드라이브 링 본체의 하면으로부터 하방으로 돌출되는 환상 돌기부를 갖고 있고,
    상기 리테이너 링의 상면에는, 상기 환상 돌기부가 수용되는 환상 오목부가 형성되어 있고,
    상기 환상 돌기부의 측면에는 상기 제1 나사가 형성되고, 상기 환상 오목부의 측면에는 상기 제2 나사가 형성되어 있고,
    상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 풀림 멈춤 구조체를 더 구비하고,
    상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 드라이브 링에 상하 이동 가능하게 지지된 핀을 구비하고 있고, 상기 리테이너 링은, 상기 핀의 선단이 삽입되는 것이 가능한 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 헤드.
  21. 제20항에 있어서, 상기 환상 돌기부는, 상기 환상 드라이브 링 본체에 고정된 나사 링의 적어도 일부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 헤드.
  22. 제20항에 있어서, 상기 환상 드라이브 링 본체의 하면은, 상기 리테이너 링의 상면과 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 헤드.
  23. 제20항에 있어서, 상기 리테이너 링은, 환상 리테이너 링 본체와, 상기 환상 오목부 및 상기 제2 나사가 형성된 오목 링을 갖고 있고,
    상기 오목 링은, 상기 환상 리테이너 링 본체보다 높은 강도를 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 헤드.
  24. 기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링과,
    상기 기판 접촉면을 둘러싸고, 상기 드라이브 링에 접속된 리테이너 링을 구비하고,
    상기 드라이브 링에는 제1 나사가 형성되고, 상기 리테이너 링에는 상기 제1 나사에 결합하는 제2 나사가 형성되어 있고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있고,
    상기 리테이너 링은, 환상 리테이너 링 본체와, 상기 환상 리테이너 링 본체의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 환상 돌기부를 갖고 있고,
    상기 드라이브 링의 하면에는, 상기 환상 돌기부가 수용되는 환상 오목부가 형성되어 있고,
    상기 환상 오목부의 측면에는 상기 제1 나사가 형성되고, 상기 환상 돌기부의 측면에는 상기 제2 나사가 형성되어 있고,
    상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 풀림 멈춤 구조체를 더 구비하고,
    상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 리테이너 링을 상기 드라이브 링에 압박하는 로크 링이고,
    상기 로크 링은 상기 리테이너 링과 상기 드라이브 링의 외주면에 제공되고, 상기 로크 링은 상기 드라이브 링의 외주면과 나사 결합되는 것을 특징으로 하는, 연마 헤드.
  25. 제24항에 있어서, 상기 환상 돌기부는, 상기 환상 리테이너 링 본체에 고정된 나사 링의 적어도 일부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 헤드.
  26. 제24항에 있어서, 상기 환상 리테이너 링 본체의 상면은, 상기 드라이브 링의 하면과 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 헤드.
  27. 제24항에 있어서, 상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 내측 및 외측에는, 상기 드라이브 링과 상기 리테이너 링의 사이의 간극을 밀봉하는 시일 링이 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 헤드.
  28. 기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링을 구비한 연마 헤드에 사용되는 리테이너 링이며,
    상기 드라이브 링에 형성된 제1 나사에 결합하는 제2 나사를 갖고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있고,
    상기 리테이너 링의 상면에는 환상 오목부가 형성되어 있고, 상기 환상 오목부의 측면에 상기 제2 나사가 형성되어 있고,
    상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 풀림 멈춤 구조체를 구비하고,
    상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 드라이브 링에 구비된 상하 이동 가능하게 지지된 핀의 선단이 삽입되는 것이 가능한 구멍을 상기 환상 오목부의 하면에 갖는 것을 특징으로 하는, 리테이너 링.
  29. 기판 접촉면을 갖는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 연결된 드라이브 링을 구비한 연마 헤드에 사용되는 리테이너 링이며,
    상기 드라이브 링에 형성된 제1 나사에 결합하는 제2 나사를 갖고, 상기 제2 나사는 상기 리테이너 링의 주위 방향으로 연장되어 있고,
    상기 리테이너 링은, 환상 리테이너 링 본체와, 상기 환상 리테이너 링 본체의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 환상 돌기부를 갖고 있고,
    상기 환상 돌기부의 측면에 상기 제2 나사가 형성되어 있고,
    상기 제1 나사 및 상기 제2 나사의 풀림 멈춤 구조체를 더 구비하고,
    상기 풀림 멈춤 구조체는, 상기 리테이너 링을 상기 드라이브 링에 압박하는 로크 링이고,
    상기 로크 링은 상기 리테이너 링과 상기 드라이브 링의 외주면에 제공되고,
    상기 리테이너 링의 상부에는 반경 방향 외측으로 돌출된 플랜지부가 형성되어 있고, 상기 로크 링의 하부에는 반경 방향 내측으로 돌출된 소직경부가 형성되어 있고, 상기 로크 링이 상기 드라이브 링의 외주면과 나사 결합되면, 상기 소직경부의 상면이 상기 플랜지부의 하면에 접촉하는 것을 특징으로 하는, 리테이너 링.
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