KR102121728B1 - 유지링 및 이를 포함하는 캐리어 헤드 - Google Patents
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Abstract
유지링 및 이를 포함하는 캐리어 헤드를 개시한다. 일 실시 예에 따른 기판을 파지하는 캐리어 헤드의 유지링에 있어서, 상기 유지링은 상기 파지된 기판의 엣지 영역을 감싸도록 구비되되, 상기 기판의 엣지 영역에 대하여 가변되는 간격을 형성할 수 있다.
Description
아래의 실시 예는 유지링 및 이를 포함하는 캐리어 헤드에 관한 것이다.
일반적으로, 기판의 제조과정은 CMP(Chemical mechanical polishing) 공정을 수행하게 된다. CMP 공정은 기판을 연마 정반에 대하여 상대 회전 시킴으로써 기판의 표면을 연마하는 표준 공정으로 알려져 있다.
기판을 연마 정반에 대해 회전시키기 위해서는, 기판을 파지하여 연마 정반으로 가압하기 위한 장치가 요구된다. 기판을 파지하는 장치는, 기판의 척킹(chucking) 또는 가압을 위한 압력 챔버가 구비된다. 또한, 기판을 파지하는 장치는, 기판이 연마 과정에서 이탈하지 않도록 기판의 둘레 영역을 감싸는 유지링을 구비하게 된다.
기판의 품질은 기판 전체에 대한 연마도의 균일 정도에 따라 요구되게 된다. 기판의 연마 균일도를 유지하기 위해서, 기판의 각 영역에 가해지는 압력을 다르게 설정하는 장치가 사용된다. 각각의 영역에 가해지는 압력은 실험을 통해 얻어진 프로파일에 따라 결정되는데, 실제 기판에 가해지는 압력이 설정된 압력 범위로부터 이탈하게 되면, 기판의 연마 균일도가 감소하게 되는 문제가 있다. 한편, 연마에 따른 유지링의 마모 역시 기판의 엣지 영역의 연마도를 저해하는 원인이 된다.
따라서, 기판의 엣지 영역의 연마도를 정밀하게 조절할 수 있는 장치가 요구되는 실정이다.
실시 예의 목적은, 기판의 척킹과정에서 기판의 손상을 방지하도록 기판과의 간격이 조절되는 유지링 및 이를 포함하는 캐리어 헤드를 제공하는 것이다.
실시 예의 목적은, 기판의 연마과정에서, 기판의 슬립아웃 현상을 방지하도록, 기판과의 간격이 조절되는 유지링 및 이를 포함하는 캐리어 헤드를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 기판을 파지하는 캐리어 헤드의 유지링에 있어서, 상기 유지링은 상기 파지된 기판의 측면 외측에 배치되고, 상기 캐리어 헤드에 대한 기판의 위치를 고정시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 유지링은 상기 파지된 기판의 중심으로부터 이격된 간격이 조절될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 유지링은, 상기 기판의 엣지 영역을 원주 방향으로 둘러싸는 링부; 및 상기 링부 및 기판 사이의 공간을 커버하도록, 상기 링부에 이동 가능하게 연결되는 지지부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 지지부는, 상기 기판 및 링부 사이 공간에 선택적으로 위치하도록 움직일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 지지부는, 상기 기판이 연마되는 과정에서는, 상기 캐리어 헤드에 대한 상기 기판의 슬립아웃(Slipout)을 방지하도록 상기 기판 및 링부 사이 공간에 위치하고, 상기 기판이 척킹(chucking)되는 과정에서는, 상기 기판 및 링부 사이 공간으로부터 이탈할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 링부는 기판을 향하는 내측면에 함몰 형성되는 수용홈을 포함하고, 상기 지지부는 상기 링부에 회전 가능하게 연결되는 지지부재를 포함하고, 상기 지지부재는 상기 기판을 향해 돌출되되, 하방으로부터 외력을 받으면 상기 수용홈에 삽입될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 지지부는 상기 수용홈에 배치되고, 상기 유지링은 상기 지지부재가 수용홈으로부터 돌출되도록, 원복력을 제공하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 지지부는, 상하방향으로의 위치가 조절되도록 상기 링부에 연결되는 상하이동부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 상하이동부재는, 상기 기판의 측면에 위치하는 제 1 위치 및, 상기 기판의 상측에 위치하는 제 2 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 상하이동부재는 하방으로부터 외력을 받으면 제 2 위치로 이동하고, 외력이 제거되면 제 1 위치로 이동할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 상하이동부재는 상하 방향으로 압축 될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 지지부는, 상기 상하이동부재의 이동을 가이드하는 가이드 부재; 및 상기 가이드 부재에 구비되고, 상기 상하이동부재가 하방으로 움직이도록 원복력을 제공하는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 지지부는 복수개가 구비되고, 상기 복수개의 지지부는 상기 파지된 기판의 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 캐리어 헤드는, 회전 작동하는 헤드 부재; 상기 헤드 부재의 하측에 연결되고, 기판의 파지를 위한 압력 챔버를 형성하는 멤브레인; 상기 기판이 파지되는 파지부; 및 상기 파지부의 엣지 영역에 배치되도록 상기 헤드 부재에 연결되고, 상기 헤드부재에 대한 상기 기판의 위치를 고정하는 유지링을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 파지부 및 유지링 사이의 간격은 조절될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 유지링은, 상기 기판의 척킹 과정에서는 상기 파지부에 대해 일정 간격만큼 이격되고, 상기 척킹된 기판의 연마 과정에서는, 상기 이격된 간격을 메꾸도록 작동할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 유지링은, 상기 파지부를 원주 방향으로 감싸도록 상기 헤드부재에 연결되는 링부; 및 상기 파지부를 향하는 링부의 내측에 연결되고, 상기 파지부의 중심을 향해 돌출되도록 작동되는 지지부를 포함하고, 상기 지지부의 돌출 정도는 조절 될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 헤드부재의 회전 축으로부터 상기 지지부까지의 거리는, 상기 회전 축으로부터 상기 링부까지의 간격에 대응하는 제 1 거리; 및 상기 기판의 반지름에 대응하는 제 2 거리 사이에서 조절될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 캐리어 헤드는, 상기 지지부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기판을 척킹하는 상태에서는, 상기 지지부가 상기 링부에 수용되도록 제어하고, 상기 기판을 연마하는 상태에서는, 상기 지지부가 상기 링부로부터 돌출되도록 제어할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 지지부는, 상기 파지된 기판의 적어도 하나 이상의 지점을 지지하도록, 상기 링부에 복수개가 연결될 수 있다.
실시 예에 따른 유지링 및 이를 포함하는 캐리어 헤드는, 기판의 척킹과정에서 기판의 손상을 방지하도록 기판과의 간격을 형성할 수 있다.
실시 예에 따른 유지링 및 이를 포함하는 캐리어 헤드는, 기판의 연마과정에서, 기판의 슬립아웃 현상을 방지하도록, 기판과의 간격을 최소화할 수 있다.
실시 예에 따른 유지링 및 이를 포함하는 캐리어 헤드의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 모식도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 모식도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 블록도이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 모식도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 모식도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 블록도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드(10)는, 기판(W)의 연마를 위해 기판(W)을 파지한 상태로 움직일 수 있다. 캐리어 헤드(10)는 다음과 같은 방식으로 기판(W)의 연마를 수행한다. 먼저, 캐리어 헤드(10)는 연마 전의 기판(W)을 척킹(chucking)하는 과정을 통해 기판(W)을 파지하게 된다. 다음으로, 캐리어 헤드(10)는 기판(W)을 파지한 상태로 연마정반에 기판(W)을 접촉시킴으로써, 기판(W)의 비연마면을 연마하게 된다. 이후, 캐리어 헤드(10)는 연마가 완료된 기판(W)을 디척킹(dechucking)하는 과정을 수행하게 된다.
일 실시 예에 따른 캐리어 헤드(10)는, 복수의 기판(W)에 대하여 상술한 과정을 반복 수행하게 된다. 캐리어 헤드(10)는 기판(W)을 파지하고 연마하는 각 과정동안, 멤브레인(110) 및 유지링(120) 사이의 간격을 조절함으로써, 기판(W)의 손상을 방지하면서도 기판(W)을 효율적으로 연마할 수 있다.
기판(W)은 반도체 장치(semiconductor) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나, 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(W) 은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)과 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스일 수도 있다. 기판(W)은 원반 형태의 형상을 가질 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 기판(W)이 원반 형태를 가지는 것을 예시로 설명하도록 한다.
일 실시 예에 따른 캐리어 헤드(10)는 헤드 부재(100), 멤브레인(110) 및 유지링(120)을 포함할 수 있다.
헤드 부재(100)는 회전 작동할 수 있다. 헤드 부재(100)는 동력을 제공받아 축을 중심으로 회전하면서, 기판(W)을 연마 정반에 대해 회전시킬 수 있다. 이 경우, 헤드 부재(100)의 회전 축은 기판(W) 면에 수직할 수 있다. 헤드 부재(100)는 상하로 이동할 수 있다. 예를 들어, 헤드 부재(100)는 기판(W)의 척킹 또는 디척킹을 위해 상하방향으로 승강 작동할 수 있다.
멤브레인(110)은 헤드 부재(100)의 하측에 연결될 수 있다. 멤브레인(110)은 기판(W)의 파지 및 연마를 위한 압력 챔버(130)를 형성할 수 있다. 멤브레인(110)은 기판(W)을 마주보는 지지면과, 지지면에 수직하게 형성되는 연장부를 포함할 수 있다. 연장부는 지지면의 중심을 기준으로 방사상으로 연결되는 원기둥 형태의 벽을 형성할 수 있다. 연장부는 서로 다른 직경을 가지는 복수의 벽을 형성함으로써, 각각의 벽에 의해 구분되는 복수의 압력 챔버(130)를 형성할 수 있다. 각각의 압력 챔버(130)에는 서로 다른 압력이 인가될 수 있다.
멤브레인(110)은 지지면을 통해 기판(W)을 파지할 수 있다. 멤브레인(110)의 지지면 및 기판(W) 사이에는 일정한 간격을 이루는 공간이 형성될 수 있다. 멤브레인(110)은 신축 가능한 가요성 재질로 형성되고, 압력 챔버(130)에 가해지는 압력에 따라 각 압력 챔버(131, 132)에 대응하는 지지면 부위 및 기판(W) 사이의 거리가 조절될 수 있다. 예를 들어, 압력 챔버(130)에 양압이 가해지면 지지면은 기판(W)을 향해 가까워지기 때문에, 기판(W)은 멤브레인(110)으로부터 멀어지는 방향으로 압력을 받을 수 있다. 반면, 압력 챔버(130)에 음압이 가해지면 지지면은 기판(W)으로부터 멀어지기 때문에, 기판(W)은 멤브레인(110)에 가까워지는 방향으로 압력을 받을 수 있다. 다시 말하면, 각 압력 챔버(131, 132)에 가해지는 압력에 따라, 각 압력 챔버(131, 132)에 대응하는 위치의 기판(W) 부위에 가해지는 압력이 변동될 수 있다.
멤브레인(110)은 기판(W) 엣지 영역에 대응하는 위치에 형성되는 엣지 압력 챔버(132)를 형성할 수 있다. 엣지 압력 챔버(132)를 통해 기판(W)의 엣지 영역에 가해지는 압력을 세밀하게 컨트롤할 수 있다. 예를 들어, 엣지 압력 챔버(132)는, 다른 압력 챔버(130)보다 좁은 폭을 가질 수 있다.
기판(W)의 연마과정에서, 기판(W) 피연마면 전체의 거칠기나, 연마정반의 거칠기가 일정하지 않기 때문에, 기판(W) 각 부위에 가해지는 압력을 조절하여, 기판(W) 전체의 연마도를 균일하게 조절할 필요가 있다. 특히, 기판(W)의 엣지 영역은, 후술하는 유지링(120)의 상태에 따라 달라지거나, 연마 과정간 기판(W)의 흔들림에 따라 연마도가 달라지기 때문에, 엣지 압력 챔버(132)를 통해 기판(W)의 엣지 영역의 연마도를 조절하는 엣지 컨트롤(edge control)을 수행할 수 있다.
유지링(120)은 캐리어 헤드에 대한 기판의 위치를 고정시킬 수 있다. 유지링은 멤브레인(110)의 엣지 영역에 배치되도록 헤드부재에 연결됨으로써, 파지된 기판(W)의 측면 외측을 원주 방향으로 감쌀 수 있다. 유지링(120)은 기판(W)의 엣지를 감쌈으로써, 기판(W)이 연마 과정간 캐리어 헤드(10)로부터 이탈하지 않도록 기판(W)의 위치를 유지시킬 수 있다. 유지링(120)은 하단이 파지된 기판(W)의 피연마면과 동일한 높이에 위치하는 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 기판(W)의 연마과정간, 기판(W)의 엣지 영역에서 발생할 수 있는 리바운드(rebound)현상을 방지할 수 있다.
유지링(120) 및 멤브레인(110) 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 유지링(120)이 멤브레인(110)의 엣지 영역을 따라 감싸는 경우, 유지링(120) 및 멤브레인(110) 사이에는 간격이 형성될 수 있다. 유지링(120) 및 멤브레인(110) 사이에 형성되는 간격의 크기는 가변될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 헤드(10)에 기판(W)이 척킹되는 과정에서는, 멤브레인(110) 및 유지링(120) 사이의 간격이 벌어지고, 척킹된 기판(W)이 연마되는 과정에서는, 멤브레인(110) 및 유지링(120) 사이의 간격이 메꿔질 수 있다.
일반적으로, 캐리어 헤드(10)에 의해 파지되는 기판(W)은 일정한 크기를 가지도록 형성되지만, 기판(W)의 제조 공정간에 세부적인 크기의 차이가 발생할 수 있다. 또한, 보관된 기판(W)의 위치상의 세부적인 차이가 발생할 수도 있다. 따라서, 유지링(120)은 멤브레인(110)으로부터 가변 가능한 간격을 형성함으로써, 기판(W)의 척킹 과정에서, 기판(W)의 엣지 영역이 유지링(120)에 충돌하면서 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 유지링(120) 및 멤브레인(110) 사이에 간격이 벌어지는 경우에는, 멤브레인(110)에 파지된 기판(W)이 유지링(120)의 내부에서 움직이는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)의 연마를 위해 헤드 부재(100)가 회전하는 경우, 기판(W)은 원심력에 의해 유지링(120)의 내측 공간에서 세차운동(precessional motion) 하는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 기판(W)이 멤브레인(110)으로부터 미끄러지는 슬립 아웃(slip out)현상이 발생하여, 기판(W)의 엣지 영역의 연마 컨트롤이 어려워질 수 있다. 따라서, 유지링(120)은 기판(W)이 파지된 이후, 멤브레인(110)으로부터 이격된 간격을 메꾸도록 작동할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 유지링(120) 및 멤브레인(110) 사이의 간격 조절을 통해 멤브레인(110)에 대한 기판(W)의 파지력을 향상시키고, 기판(W)의 엣지 영역에 대한 연마 컨트롤을 보다 정교하게 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 1 의 A영역을 확대한 도면을 통해 일 실시 예에 따른 유지링의 작동 방식에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2 내지 도 4는 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 유지링(120)은 링부(121) 및 지지부(122)를 포함할 수 있다.
링부(121)는 파지된 기판(W)의 엣지 영역을 원주 방향으로 둘러싸도록 헤드부재에 연결될 수 있다. 링부(121)는 기판(W)의 엣지 영역으로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 링부(121)는 기판(W)을 향하는 내측면에 함몰 형성되는 수용홈(1211)을 포함할 수 있다. 수용홈(1211)에는 후술하는 지지 부재(1221)가 수용될 수 있다.
지지부(122)는 링부(121)에 연결되고, 링부(121) 및 파지된 기판(W) 사이의 공간을 커버할 수 있다. 지지부(122)는 링부(121) 및 기판(W) 사이에 선택적으로 위치되도록 링부(121)에 연결될 수 있다. 지지부(122)는 링부(121)의 일측에 이동 가능하게 연결될 수 있다. 지지부(122)는 기판(W) 및 링부(121) 사이의 공간을 선택적으로 커버할 수 있다. 따라서, 지지부(122)는 링부(121) 및 기판(W) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 지지부(122)는 기판(W)의 척킹 과정에서는, 기판(W) 및 링부(121) 사이의 공간으로부터 이탈함으로써 기판(W) 및 링부(121) 사이의 간격을 유지하고, 기판(W)의 연마 과정에서는, 기판(W) 및 링부(121) 사이의 공간을 메꾸도록 기판(W) 및 링부(121) 사이 공간에 위치함으로써 기판(W)의 슬립 아웃 현상(slipout)을 방지할 수 있다.
지지부(122)는 파지된 기판(W)의 복수의 지점을 지지할 수 있다. 예를 들어, 지지부(122)는 복수개가 구비되고, 복수의 지지부(122)는 링부의 내부에 일정 간격으로 이격 배치될 수 있다. 즉, 복수의 지지부(122)는 파지된 기판의 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 배치됨으로써, 기판 측면의 복수의 위치를 지지할 수 있다. 예를 들어, 지지부(122)는 3개가 구비되어, 지지부(122)의 내측에 120도 간격으로 이격 배치될 수 있다. 다만 이는 일 예시에 불과하며, 지지부(122)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 구조에 의하면, 복수의 지지부(122)는 기판(W) 및 링부(121) 사이를 동시에 메꿈으로써, 파지된 기판(W)의 위치를 멤브레인의 중심으로 고정시킬 수 있다.
지지부(122)는 지지 부재(1221) 및 탄성부재(1222)를 포함할 수 있다.
지지 부재(1221)는 링부(121)에 회전 가능하게 연결되고, 적어도 일부가 수용홈(1211)에 수용될 수 있다. 지지 부재(1221)는 기판(W)을 향해 돌출되되, 하방으로부터 외력을 받으면 수용홈(1211)에 삽입되도록 회전 동작할 수 있다. 지지 부재(1221)의 회전 축은 수용홈(1211) 내에 위치할 수 있다.
탄성부재(1222)는 수용홈(1211)에 배치되고, 지지 부재(1221)가 수용홈(1211)으로부터 돌출되도록, 원복력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 탄성부재(1222)는 회전축에 연결되어 지지 부재(1221)가 일 방향으로 회전하도록 탄성력을 제공하는 토션 스프링(torsion spring)일 수 있다.
도 2와 같이, 캐리어 헤드(10)에 기판(W)이 척킹되지 않은 상태에서, 지지 부재(1221)는 탄성부재(1222)의 탄성력에 의해 링부(121) 및 멤브레인(110) 사이 공간에 위치할 수 있다.
도 3과 같이, 기판(W)의 척킹을 위해 헤드 부재(100)가 기판(W)을 향해 하강하면, 지지 부재(1221)에 기판(W)의 엣지 영역이 접촉할 수 있다. 지지 부재(1221)는 기판(W)에 의해 하방으로부터 외력을 받고, 회전 축을 중심으로 회전하면서 수용홈(1211)으로 삽입될 수 있다. 결과적으로, 지지 부재(1221)가 기판(W) 및 링부(121) 사이의 공간으로부터 이탈함으로써, 링부(121) 및 기판(W) 사이의 공간을 형성하고, 기판(W)과의 충돌에 따른 충격력을 감쇄시킬 수 있다.
도 4와 같이, 기판(W)이 연마되는 경우, 기판(W)은 멤브레인(110)에 대해 미끄러지면서 링부(121)의 내측에서 수평 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 기판(W)의 움직임에 따라 지지 부재(1221)에 가해지는 외력이 제거되면, 지지 부재(1221)는 탄성부재(1222)의 탄성력에 의해 원 위치로 복귀하면서, 기판(W) 및 링부(121) 사이의 공간을 커버할 수 있다. 지지 부재(1221)는 측면에서 가해지는 외력에 의해서는 회전 작동하지 않기 때문에, 도 4에서의 상태를 유지하면서 기판(W) 및 링부(121) 사이의 간격을 최소화할 수 있다. 따라서, 지지부(122)는 기판(W)이 링부(121)의 내측에서 움직이는 것을 방지하고, 멤브레인(110)에 대한 기판(W)의 파지 위치를 일정하게 유지할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 일 실시 예에 따른 유지링의 작동도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 유지링(220)은 링부(221) 및 지지부(222)를 포함할 수 있다.
지지부(222)는 상하이동부재(2221), 가이드 부재(2223) 및 탄성체(2222)를 포함할 수 있다.
상하이동부재(2221)는 상하 방향으로 위치가 조절되도록 링부(221)에 연결될 수 있다. 상하이동부재(2221)는 링부(221) 및 멤브레인(210) 사이에 위치하고, 기판(W)이 파지되는 경우 기판(W)의 엣지 영역에 접촉할 수 있다. 상하이동부재(2221)는, 기판(W)이 캐리어 헤드에 파지된 상태를 기준으로, 기판(W)의 측면에 위치하는 제 1 위치(H1) 및, 기판(W)의 상측에 위치하는 제 2 위치(H2) 사이에서 이동할 수 있다. 상하이동부재(2221)는 하방으로부터 외력을 받으면 제 2 위치(H2)로 이동하고, 외력이 제거하면 제 1 위치(H1)로 이동할 수 있다.
가이드 부재(2223)는 상하이동부재(2221)의 이동을 가이드 할 수 있다. 예를 들어, 상하이동부재(2221)는 적어도 일부가 가이드 부재(2223)에 삽입되고, 가이드 부재(2223)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.
탄성체(2222)는 가이드 부재(2223)에 구비되고, 상하이동부재(2221)가 하방으로 움직이도록 원복력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 탄성체(2222)는 상하이동부재(2221)에 외력이 가해지지 않는 경우, 상하이동부재(2221)를 제 1 위치(H1)로 이동시킬 수 있다.
반면, 도면에는 도시되지 않았지만, 상하이동부재(2221)는 상하 방향으로 압축되는 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 상하이동부재(2221)는 하방으로부터 외력을 받으면 압축되고, 외력이 제거하면 원상태로 길이가 복귀될 수 있다.
도 5와 같이, 캐리어 헤드에 기판(W)이 척킹되지 않은 상태에서, 상하이동부재(2221)는 탄성체(2222)의 원복력에 의해 제 1 위치(H1)에 위치할 수 있다. 이 경우, 상하이동부재(2221)는 링부(221) 및 멤브레인(210) 사이 공간에 위치할 수 있다.
도 6과 같이, 기판(W)의 척킹을 위해 헤드 부재가 기판(W) 방향으로 하강하면, 상하이동부재(2221)는 기판(W)의 엣지 영역에 접촉할 수 있다. 상하이동부재(2221)는 기판(W)에 의해 하방으로부터 외력을 받고, 가이드 부재(2223)를 따라 이동하면서 제 1 위치(H1)에서 제 2 위치(H2)로 움직일 수 있다. 결과적으로, 상하이동부재(2221)의 움직임에 따라, 링부(221) 및 기판(W) 사이의 공간이 형성되므로, 기판(W)의 척킹 과정에서 발생할 수 있는 충돌 현상을 방지할 수 있다.
도 7과 같이, 멤브레인(210)에 파지된 기판(W)이 연마되는 경우, 기판(W)은 링부(221)의 내측에서 수평 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 기판(W)의 움직임에 따라 상하이동부재(2221)에 가해지는 외력이 제거되면, 상하이동부재(2221)는 탄성체(2222)의 원복력에 의해 제 2 위치(H2)에서 제 1 위치(H1)로 움직일 수 있다. 따라서, 상하이동부재(2221)는 링부(221) 및 기판(W) 사이의 간격을 메꿈으로써, 기판(W)이 링부(221)의 내측에서 움직이는 것을 방지하고, 멤브레인(210)에 대한 기판(W)의 파지 위치를 일정하게 유지할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 모식도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드는, 헤드 부재(300), 멤브레인(310) 및 유지링(320)을 포함할 수 있다.
유지링(320)은, 멤브레인(310)을 원주 방향으로 감싸도록 헤드 부재(300)에 연결되는 링부(321)와, 파지된 기판(W)을 향하는 링부(321)의 내측에 연결되고 기판(W) 방향을 향해 돌출되도록 작동되는 지지부(322)를 포함할 수 있다.
링부(321)에 대한 지지부(322)의 돌출 정도는 조절될 수 있다. 예를 들어, 링부(321)의 내측면에는 홈(3211)이 형성되고, 지지부(322)는 상기 홈(3211)에 수용될 수 있다. 홈(3211)에 대한 지지부(322)의 수용 정도에 따라 헤드 부재(300)의 회전 축으로부터 지지부(322)까지의 거리가 조절될 수 있다. 예를 들어, 헤드 부재(300)의 회전 축을 중심으로 지지부(322)까지의 거리는, 회전 축으로부터 링부(321)까지의 간격에 대응하는 제 1 거리(d1) 및, 기판(W)의 반지름에 대응하는 제 2 거리(d2) 사이에서 조절될 수 있다.
다시 말하면, 헤드 부재(300)의 회전 축으로부터 지지부(322)까지의 거리가 제 1 거리(d1)인 경우, 지지부(322) 전체가 링부(321)의 내부에 수용될 수 있다. 따라서, 기판(W) 및 링부(321) 사이의 간격이 형성될 수 있다. 반면, 헤드 부재(300)의 회전 축으로부터 지지부(322)까지의 거리가 제 2 거리(d2)인 경우, 지지부(322)는 기판(W)이 링부(321)의 내부에서 움직이지 않도록, 기판(W)과의 간격을 최소화할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 블록도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드는, 유지링(420) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
유지링(420)은 기판(W)의 둘레 영역을 감싸도록 구비되는 링부 및, 링부 및 파지된 기판 사이에 위치하도록 링부에 연결되는 지지부(422)를 포함할 수 있다. 지지부(422)는 링부 및 기판 사이의 간격을 선택적으로 커버하도록 작동할 수 있다.
제어부(440)는 유지링(420)의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 기판을 척킹하는 상태에서는, 지지부(422)가 링부에 수용되도록 제어함으로써, 링부 및 기판 사이의 간격을 형성하고, 기판을 연마하는 과정에서는 지지부(422)가 링부로부터 돌출되어 링부 및 기판 사이의 간격을 메꾸도록 작동시킬 수 있다.
따라서, 캐리어 헤드는 기판의 척킹 과정에서는 기판 및 유지링의 충돌에 따른 기판 손상을 방지하고, 기판의 연마 과정에서는 멤브레인에 대한 기판의 위치를 일정하게 유지하여 기판의 엣지 컨트롤을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
10: 캐리어 헤드
100: 헤드부재
110: 멤브레인
120: 유지링
100: 헤드부재
110: 멤브레인
120: 유지링
Claims (19)
- 기판을 파지하는 캐리어 헤드의 유지링에 있어서,
상기 기판의 측면 외측을 원주 방향으로 둘러싸고, 상기 기판을 향하는 내측면에 함몰 형성되는 수용홈을 포함하는 링부; 및
상기 링부에 연결되고, 상기 링부 및 파지된 기판의 측면 사이 공간에 선택적으로 위치하는 지지부를 포함하고,
상기 지지부는,
상기 수용홈에 위치하는 회전 축을 중심으로 상기 링부에 회전 가능하게 연결되고, 하방으로부터 외력을 받으면 상기 수용홈에 삽입되도록 회전 작동하고, 상기 외력이 제거되면 상기 수용홈으로부터 돌출되는 지지부재; 및
상기 지지부재의 회전 축에 연결되고, 상기 지지부재에 원복력을 제공하는 탄성부재를 포함하는, 유지링.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 지지부는,
상기 기판이 연마되는 과정에서는, 상기 캐리어 헤드에 대한 상기 기판의 슬립아웃(Slipout)을 방지하도록 상기 기판 및 링부 사이 공간에 위치하고,
상기 기판이 척킹(chucking)되는 과정에서는, 상기 기판 및 링부 사이 공간으로부터 이탈하는, 유지링.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 회전 작동하는 헤드 부재;
상기 헤드 부재의 하측에 연결되고, 기판의 파지를 위한 압력 챔버를 형성하고, 하측에 형성되는 지지면을 통해 기판을 파지하는 멤브레인;
상기 헤드 부재에 연결되고, 상기 멤브레인에 파지된 기판의 위치를 유지하기 위한 유지링을 포함하고,
상기 유지링은,
상기 파지된 기판의 엣지 영역을 원주 방향으로 감싸도록 상기 헤드 부재에 연결되고, 내측면에 홈이 형성되는 링부; 및
상기 홈에 수용되고, 상기 파지된 기판을 향해 돌출되도록 작동하는 지지부를 포함하는, 캐리어 헤드.
- 삭제
- 제13항에 있어서,
상기 유지링은,
상기 기판의 척킹 과정에서는 상기 지지부가 상기 링부의 홈에 수용되도록 작동하고,
상기 기판의 연마 과정에서는 상기 지지부가 상기 링부로부터 돌출되어 상기 기판 및 링부 사이의 간격을 메꾸도록 작동하는, 캐리어 헤드.
- 삭제
- 제13항에 있어서,
상기 헤드 부재의 회전 축으로부터 상기 지지부의 단부까지의 거리는,
상기 회전 축으로부터 상기 링부까지의 간격에 대응하는 제 1 거리; 및
상기 기판의 반지름에 대응하는 제 2 거리 사이에서 조절되는, 캐리어 헤드.
- 삭제
- 제13항에 있어서,
상기 지지부는,
상기 파지된 기판의 적어도 하나 이상의 지점을 지지하도록, 상기 링부에 복수개가 연결되는, 캐리어 헤드.
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