KR102323727B1 - Retainer ring in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus and carrier head having the same - Google Patents
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Abstract
화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드를 개시한다. 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드는, 캐리어 헤드 본체; 상기 캐리어 헤드 본체의 하측에 연결되고, 파지된 기판을 연마 패드에 가압하기 위한 멤브레인; 상기 멤브레인의 외측면을 감싸도록 상기 캐리어 헤드 본체에 연결되고, 상기 멤브레인과 간극을 형성하며, 상기 파지된 기판의 측면을 구속하는 리테이너링; 및 상기 캐리어 헤드 본체에 형성되고, 상기 간극으로 세정액을 공급하기 위한 세정액 주입부를 포함할 수 있다.Disclosed are a retainer ring of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus and a carrier head having the same. A carrier head according to an embodiment includes a carrier head body; a membrane connected to the lower side of the carrier head body for pressing the gripped substrate against the polishing pad; a retainer ring connected to the carrier head body so as to surround an outer surface of the membrane, forming a gap with the membrane, and restraining a side surface of the gripped substrate; and a cleaning liquid injection unit formed on the carrier head body and configured to supply the cleaning liquid to the gap.
Description
아래의 실시 예는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드에 관한 것으로, 보다 구체적으로 리테이너 링의 내면으로 유입된 슬러리 및 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드에 관한 것이다.The following embodiment relates to a retainer ring of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus and a carrier head having the same, and more specifically, a carrier for a chemical mechanical polishing apparatus capable of effectively removing the slurry and foreign substances introduced into the inner surface of the retainer ring. It relates to a retainer ring of a head and a carrier head having the same.
화학기계적 연마(CMP) 장치는 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이다.The chemical mechanical polishing (CMP) device is used for wide area planarization and circuit formation that removes the height difference between the cell area and the surrounding circuit area due to the unevenness of the wafer surface that is generated while repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during the semiconductor device manufacturing process. It is a device used to precisely polish the surface of a wafer in order to improve the surface roughness of the wafer according to contact/wiring film separation and high-integration device.
이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다. In this CMP apparatus, the carrier head presses the wafer with the polishing surface facing the polishing pad before and after the polishing process to perform the polishing process, and at the same time, when the polishing process is finished, the wafer is directly and indirectly removed. It moves to the next process in the state of being held by vacuum adsorption.
도 1 및 도 2를 참조하면, 캐리어 헤드(1)는 본체부(110)와, 본체부(110)와 함께 회전하는 베이스부(120)와, 베이스부(120)를 둘러싸는 링 형태로 상하 이동 가능하게 장착되어 베이스부(120)와 함께 회전하는 리테이너링(130)과, 베이스부(120)에 고정되어 베이스부(120)와의 사이 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인(140)과, 공압 공급로(155)를 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력 제어부(150)로 구성된다.1 and 2 , the carrier head 1 has a body part 110 , a
탄성 재질의 멤브레인(140)은 웨이퍼(W)를 가압하는 평탄한 바닥판(141)의 가장자리 끝단에 측면(142)이 절곡 형성된다. 멤브레인(140)의 중앙부 끝단(140a)은 베이스부(120)에 고정되어 웨이퍼(W)를 직접 흡입하는 흡입공(77)이 형성된다. 멤브레인(150)의 중앙부에 흡입공이 형성되지 않고 웨이퍼(W)를 가압하는 면으로 형성될 수도 있다. 멤브레인(140)의 중심으로부터 측면(142)의 사이에는 베이스부(120)에 고정되는 링 형태의 격벽(143)이 다수 형성되어, 격벽(143)을 기준으로 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 동심원 형태로 배열된다.The
이에 따라, 화학 기계적 연마 공정 중에 압력 조절부(150)로부터 인가되는 공압에 의하여 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 팽창하면서, 멤브레인 바닥판(141)을 통해 웨이퍼(W)의 판면을 가압한다.Accordingly, while the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 expand by the pneumatic pressure applied from the
이와 동시에, 본체부(110) 및 베이스부(120)와 함께 회전하는 리테이너 링(130)의 저면(130s)도 연마 패드(11)를 가압하면서 회전함으로써, 리테이너 링(130)에 의하여 둘러싸인 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(1)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지한다.At the same time, the
한편, 리테이너 링(130)은 본체(110) 및 베이스(120)에 대해 상하 이동 가능하게 장착되기 때문에, 본체(100)에 고정 설치되는 멤브레인에 대한 리테이너 링의 상하 이동을 보장(비접촉 상태를 유지)하기 위하여, 멤브레인과 리테이너 링의 사이에는 간극이 형성된다.On the other hand, since the
그런데, 기존에는 연마 공정 중에 연마 패드(11)의 연마면에 공급된 슬러리(S)가 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 사이에 형성된 간극으로 유입된 후 잔류하는 문제점이 있다.However, there is a problem in that the slurry S supplied to the polishing surface of the
특히, 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 간극(L1)에 유입된 슬러리(S)를 신속하게 제거하지 못하면, 간극(L1)으로 유입된 슬러리가 고착됨에 따라 리테이너 링(130)의 원활한 상하 이동을 방해하는 문제점이 있으며, 간극(L1)에 잔류한 슬러리가 다시 기판 또는 멤브레인에 부착되거나 S/C 소스로 작용하는 문제점이 있다.In particular, if the slurry S flowing into the gap L1 between the
이에 기존에는 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 사이에 형성된 간극(L1)에 세정액을 분사하여 간극(L1)에 유입된 슬러리(S)를 제거할 수 있도록 하였으나, 간극(L1)에 공급된 세정액(15)이 충분하게 퍼지지 못하고 그대로 빠져나옴으로 인해, 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 간극에 잔류된 슬러리를 효과적으로 제거하기 어려운 문제점이 있다.Therefore, in the prior art, the cleaning solution was sprayed into the gap L1 formed between the
이를 위해, 최근에는 리테이너 링과 멤브레인의 간극에 잔류하는 이물질(슬러리 및 파티클)을 효과적으로 제거하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.To this end, recently, various studies have been made to effectively remove foreign substances (slurry and particles) remaining in the gap between the retainer ring and the membrane, but it is still insufficient and development thereof is required.
본 발명은 리테이너 링과 멤브레인의 간극에 잔류하는 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a retainer ring of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus capable of effectively removing foreign substances remaining in a gap between the retainer ring and a membrane, and a carrier head having the same.
특히, 본 발명은 리테이너 링과 멤브레인의 간극 사이로 공급된 세정액이 충분하게 퍼질 수 있도록 하여, 리테이너 링의 내면으로 유입된 슬러리 및 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, an object of the present invention is to allow the cleaning solution supplied between the gap between the retainer ring and the membrane to sufficiently spread, thereby effectively removing the slurry and foreign substances introduced into the inner surface of the retainer ring.
또한, 본 발명은 비용을 절감할 수 있으며, 공정 효율성 및 수율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to reduce costs and improve process efficiency and yield.
또한, 본 발명은 안정성 및 신뢰성을 높이고 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to increase stability and reliability and to improve precision.
또한, 본 발명은 리테이너 링의 가공성 및 조립성을 향상시키고, 연마패드에 대한 리테이너 링의 평탄도를 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to improve the workability and assembly of the retainer ring, and to increase the flatness of the retainer ring with respect to the polishing pad.
또한, 본 발명은 리테이너 링의 교체 공정을 간소화하고, 교체 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to simplify the replacement process of the retainer ring and shorten the time required for the replacement process.
또한, 본 발명은 생산성 및 수율을 향상시키고, 제조 원가를 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to improve productivity and yield, and to reduce manufacturing cost.
일 실시 예에 따른 캐리어 헤드는, 캐리어 헤드 본체; 상기 캐리어 헤드 본체의 하측에 연결되고, 파지된 기판을 연마 패드에 가압하기 위한 멤브레인; 상기 멤브레인의 외측면을 감싸도록 상기 캐리어 헤드 본체에 연결되고, 상기 멤브레인과 간극을 형성하며, 상기 파지된 기판의 측면을 구속하는 리테이너링; 및 상기 캐리어 헤드 본체에 형성되고, 상기 간극으로 세정액을 공급하기 위한 세정액 주입부를 포함할 수 있다.A carrier head according to an embodiment includes a carrier head body; a membrane connected to the lower side of the carrier head body for pressing the gripped substrate against the polishing pad; a retainer ring connected to the carrier head body so as to surround an outer surface of the membrane, forming a gap with the membrane, and restraining a side surface of the gripped substrate; and a cleaning liquid injection unit formed on the carrier head body and configured to supply the cleaning liquid to the gap.
일 측에 있어서, 상기 세정액 주입부는 상기 캐리어 헤드 본체의 상부로 낙하되는 세정액을 집수하여 상기 간극으로 유동시킬 수 있다.In one aspect, the cleaning liquid injection unit may collect the cleaning liquid falling to the upper portion of the carrier head body and flow it into the gap.
일 측에 있어서, 상기 세정액 주입부는 상기 캐리어 헤드 본체의 상부면에 형성되는 슬롯; 및 상기 슬롯으로부터 상기 캐리어 헤드 본체를 관통하여 상기 간극으로 연통되는 세정 유로를 포함할 수 있다.In one side, the cleaning liquid injection unit is a slot formed on the upper surface of the carrier head body; and a cleaning flow passage passing through the carrier head body from the slot and communicating with the gap.
일 측에 있어서, 상기 슬롯은 내측으로 단차지도록 상기 캐리어 헤드 본체의 상부면에 형성되고, 상기 세정 유로는 상기 슬롯의 내면에 형성된 유입구에 연통될 수 있다.In one side, the slot may be formed on an upper surface of the carrier head body to be stepped inward, and the cleaning passage may communicate with an inlet formed on an inner surface of the slot.
일 측에 있어서, 상기 캐리어 헤드 본체의 상부에서 바라본 상태를 기준으로, 상기 유입구는 상기 슬롯보다 면적이 작을 수 있다.In one aspect, based on a state viewed from the top of the carrier head body, the inlet may have a smaller area than the slot.
일 측에 있어서, 상기 슬롯에는 복수의 유입구가 형성되고, 상기 복수의 유입구 각각에는 복수의 세정 유로가 각각 연통될 수 있다.In one side, a plurality of inlets may be formed in the slot, and a plurality of cleaning passages may be in communication with each of the plurality of inlets.
일 측에 있어서, 상기 세정 유로는 상기 슬롯으로부터 수직 방향으로 상기 캐리어 헤드를 관통하여 형성되는 제1세정 유로; 및 일측은 상기 제1세정 유로에 연통되고, 타측은 상기 간극에 연통되며, 상기 제1세정유로보다 작은 단면적을 가지는 제2세정 유로를 포함할 수 있다.In one side, the cleaning passage may include: a first cleaning passage formed through the carrier head in a vertical direction from the slot; and a second cleaning flow path having one side communicating with the first cleaning flow path, the other side communicating with the gap, and having a cross-sectional area smaller than that of the first cleaning flow path.
일 측에 있어서, 상기 세정 유로의 상기 간극에 연통되는 부위가 상기 슬롯에 연통되는 부위보다 단면적이 작을 수 있다.In one side, a portion of the cleaning flow passage communicating with the gap may have a smaller cross-sectional area than a portion communicating with the slot.
일 측에 있어서, 상기 리테이너 링은 상기 멤브레인의 외측면을 향하도록 내면에 돌출되는 가이드돌기를 포함할 수 있다.In one side, the retainer ring may include a guide projection protruding from the inner surface to face the outer surface of the membrane.
일 측에 있어서, 상기 가이드돌기는, 상기 간극의 상부에 공급되는 세정액을 상기 멤브레인의 외측면으로 안내하는 상부경사면을 포함할 수 있다.In one side, the guide protrusion may include an upper inclined surface for guiding the cleaning solution supplied to the upper portion of the gap to the outer surface of the membrane.
일 측에 있어서, 상기 가이드돌기는 상기 간극의 하부로 공급되는 세정액을 상기 멤브레인의 외측면으로 안내하는 하부경사면을 포함할 수 있다.In one side, the guide protrusion may include a lower inclined surface for guiding the cleaning solution supplied to the lower portion of the gap to the outer surface of the membrane.
일 측에 있어서, 상기 가이드돌기는 단면을 기준으로, 상기 멤브레인을 향해 하향 경사지는 상부경사면 또는 상기 멤브레인을 향해 상향 경사지는 하부경사면 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one side, the guide protrusion may include at least one of an upper inclined surface inclined downwardly toward the membrane or a lower inclined surface inclined upward toward the membrane, based on a cross-section.
일 측에 있어서, 상기 리테이너링은 반경 방향을 따라 하부면에 관통 형성되는 관통홈; 및 일단은 상기 관통홈에 연통되고, 타단은 상기 간극에 연통되는 연결통로를 더 포함할 수 있다.In one side, the retaining ring may include: a through hole formed through a lower surface in a radial direction; and a connection passage having one end communicating with the through groove and the other end communicating with the gap.
일 실시 예에 따른 기판을 파지하는 캐리어 헤드에 있어서, 상기 캐리어 헤드는, 외부로부터 공급되는 세정액을 집수하도록 상면에 형성되는 슬롯; 및 상기 슬롯에 집수된 세정액을 하측으로 유동시키는 세정 유로를 포함할 수 있다.In a carrier head for holding a substrate according to an embodiment, the carrier head includes: a slot formed on an upper surface to collect a cleaning solution supplied from the outside; and a cleaning passage for flowing the cleaning liquid collected in the slot downward.
일 측에 있어서, 상기 세정 유로는 기판을 가압하기 위한 멤브레인과, 상기 멤브레인의 외측면을 감싸는 리테이너 링 사이의 간극으로 상기 세정액을 공급할 수 있다.In one aspect, the cleaning passage may supply the cleaning solution to a gap between a membrane for pressing the substrate and a retainer ring surrounding an outer surface of the membrane.
일 측에 있어서, 상기 슬롯은 상기 캐리어 헤드의 상면에 단차지게 함몰 형성되고, 상기 세정 유로는 상기 슬롯 내에 형성된 유입구에 연통될 수 있다.In one side, the slot may be formed to be recessed in a stepped manner in the upper surface of the carrier head, and the cleaning flow path may communicate with an inlet formed in the slot.
일 실시 예에 따른 캐리어 헤드 본체와, 상기 캐리어 헤드 본체의 하측에 연결되고 기판을 가압하는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 외측면을 감싸도록 상기 캐리어 헤드 본체에 연결되는 고리 형태의 리테이너링을 포함하는 캐리어 헤드에 있어서,A carrier comprising a carrier head body according to an embodiment, a membrane connected to a lower side of the carrier head body and pressing a substrate, and a ring-shaped retainer ring connected to the carrier head body to surround an outer surface of the membrane in the head,
상기 캐리어 헤드는 상기 캐리어 헤드 본체에 상부에 배치되고, 상기 캐리어 헤드 본체의 상면으로 세정액을 낙하하는 세정액 공급 장치를 포함하고, 상기 캐리어 헤드는 상기 세정액 공급 장치로부터 낙하하는 세정액을 상기 리테이너링 및 멤브레인 사이의 간극으로 유동시킬 수 있다.The carrier head is disposed on the carrier head body and includes a cleaning solution supply device for dropping the cleaning solution onto an upper surface of the carrier head body, the carrier head receiving the cleaning solution falling from the cleaning solution supply device to the retaining and membrane It can flow through the gap between them.
일 측에 있어서, 상기 캐리어 헤드는 상기 캐리어 헤드 본체의 상면에 함몰 형성되고 내부에 유입구가 형성되는 슬롯; 및 상기 캐리어 헤드 본체를 관통하여 형성되고, 일측은 상기 유입구와 연통되며 타측은 상기 간극과 연통되도록 상기 캐리어 헤드 본체의 하면에 형성된 배출구와 연통되는 세정 유로를 포함할 수 있다.In one side, the carrier head is recessed in the upper surface of the carrier head body, the slot in which the inlet is formed; and a cleaning flow passage formed through the carrier head body, one side communicating with the inlet and the other end communicating with the outlet formed on the lower surface of the carrier head body to communicate with the gap.
일 측에 있어서, 상기 유입구의 단면적은, 상기 배출구의 단면적보다 클 수 있다.In one side, a cross-sectional area of the inlet may be greater than a cross-sectional area of the outlet.
일 실시 예에 따른 화학 기계적 연마 공정 중에 기판을 연마 패드에 가압하는 캐리어 헤드로서, 상기 캐리어 헤드는 캐리어 헤드 본체; 상기 캐리어 헤드 본체의 저면에 장착되고, 상기 기판을 상기 연마 패드에 가압하는 멤브레인; 및 상기 멤브레인의 외측면에 이격되게 배치되는 리테이너링 몸체와, 상기 리테이너링 몸체의 내면에 돌출 형성되는 가이드돌기를 포함하며, 상기 캐리어 헤드 본체에 결합되어 상기 기판의 측면을 구속하는 리테이너 링을 포함할 수 있다.According to an embodiment, a carrier head for pressing a substrate against a polishing pad during a chemical mechanical polishing process, the carrier head comprising: a carrier head body; a membrane mounted on a lower surface of the carrier head body and pressing the substrate against the polishing pad; and a retaining ring disposed to be spaced apart from the outer surface of the membrane, and a guide protrusion protruding from an inner surface of the retaining body, the retainer ring being coupled to the carrier head body to constrain the side surface of the substrate. can do.
일 측에 있어서, 상기 리테이너링은 상면에 형성되는 평탄부 및 비평탄부를 포함하고, 상기 평탄부는 상기 캐리어 헤드 본체에 접촉되고, 상기 비평탄부는 상기 캐리어 헤드 본체에 비접촉될 수 있다.In one aspect, the retaining ring may include a flat portion and a non-planar portion formed on an upper surface, the flat portion may be in contact with the carrier head body, and the non-planar portion may be non-contacting the carrier head body.
일 측에 있어서, 상기 리테이너링의 상면에서 바라본 상태를 기준으로, 상기 비평탄부는 상기 평탄부보다 면적이 클 수 있다.In one aspect, based on a state viewed from the upper surface of the retaining ring, the non-flat portion may have a larger area than the flat portion.
일 측에 있어서, 상기 리테이너링은 상기 비평탄부에 함몰 형성되는 가이드홈을 포함하고, 상기 캐리어 헤드 본체는 저면으로 돌출되고, 상기 가이드홈에 수용되는 삽입돌기를 포함할 수 있다.In one aspect, the retainer ring may include a guide groove recessed in the non-planar portion, and the carrier head body may include an insertion protrusion that protrudes toward a bottom surface and is accommodated in the guide groove.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 리테이너 링과 멤브레인의 간극 사이에 잔류된 슬러리를 효과적으로 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect of effectively removing the slurry remaining between the gap between the retainer ring and the membrane.
특히, 본 발명에 따르면 리테이너링 몸체의 내면으로 공급된 세정액이 충분하게 퍼지도록 하는 것에 의하여, 세정액에 의한 간극(멤브레인과 리테이너링 몸체의 사이 간극)의 세정 효율을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In particular, according to the present invention, since the cleaning liquid supplied to the inner surface of the retaining body is sufficiently spread, it is possible to obtain an advantageous effect of increasing the cleaning efficiency of the gap (the gap between the membrane and the retaining body) by the cleaning liquid.
또한, 본 발명에 따르면 리테이너 링과 멤브레인의 간극에서 미세정 영역(세정액에 의한 세정이 행해지지 않는 영역)이 발생하는 것을 최소화하고, 세정 효율을 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to minimize the occurrence of an uncleaned region (a region in which cleaning by a cleaning solution is not performed) in the gap between the retainer ring and the membrane, and advantageous effects of further increasing cleaning efficiency can be obtained.
또한, 본 발명에 따르면 슬러리 제거에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 공정 효율성 및 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, the time and cost required for slurry removal can be reduced, and advantageous effects of improving process efficiency and yield can be obtained.
또한, 본 발명에 따르면 리테이너 링의 가공성 및 조립성을 향상시키고, 연마패드에 대한 리테이너 링의 평탄도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to obtain advantageous effects of improving the workability and assembling properties of the retainer ring and increasing the flatness of the retainer ring with respect to the polishing pad.
또한, 본 발명에 따르면 리테이너 링의 교체 공정을 간소화하고, 교체 공정에 소요되는 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect of simplifying the replacement process of the retainer ring and shortening the time required for the replacement process.
또한, 본 발명에 따르면 생산성 및 수율을 향상시키고, 제조 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to obtain advantageous effects of improving productivity and yield, and reducing manufacturing cost.
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 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 캐리어 헤드를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부분의 확대도이다.
도 3은 일 실시 예에 다른 기판 연마 시스템의 모식도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 부분 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 다른 캐리어 헤드의 부분 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 다른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 7은 도 6의 'B'부분의 확대도이다.
도 8 내지 도 10은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 리테이너링의 저면도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 14 및 도 15는 일 실시 예에 따른 리테이너링의 상면도이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.The following drawings attached to this specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited to the matters described in those drawings It should not be construed as being limited.
1 is a cross-sectional view showing a conventional carrier head.
FIG. 2 is an enlarged view of part 'A' of FIG. 1 .
3 is a schematic diagram of a substrate polishing system according to an embodiment.
4 is a partial perspective view of a carrier head according to an embodiment;
5 is a partial cross-sectional view of a carrier head according to one embodiment;
6 is a cross-sectional view of a carrier head according to one embodiment;
FIG. 7 is an enlarged view of part 'B' of FIG. 6 .
8 to 10 are cross-sectional views of a retaining ring according to an exemplary embodiment.
11 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
12 is a bottom view of a retaining ring according to an embodiment.
13 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
14 and 15 are top views of a retaining ring according to an exemplary embodiment.
16 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
17 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
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. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
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. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".
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.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.
도 3은 일 실시 예에 다른 기판 연마 시스템의 모식도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 부분 사시도이며, 도 5는 일 실시 예에 다른 캐리어 헤드의 단면도이고, 도 6은 일 실시 예에 다른 캐리어 헤드의 부분 단면도이다.3 is a schematic diagram of a substrate polishing system according to an embodiment, FIG. 4 is a partial perspective view of a carrier head according to an embodiment, FIG. 5 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment, and FIG. 6 is an embodiment Here is a partial cross-sectional view of another carrier head.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템은 기판(W)의 표면을 연마하는 화학적 기계적 평탄화 공정(CMP, Chemical Mechanical Planalazation)에 사용될 수 있다. 기판 연마 시스템을 통해 연마되는 기판(W)은 반도체 장치 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 device, FPD)용 글라스를 포함할 수 있다.3 to 6 , the substrate polishing system according to an exemplary embodiment may be used in a chemical mechanical planarization (CMP) process for polishing the surface of the substrate W. The substrate W polished through the substrate polishing system may be a silicon wafer for manufacturing a semiconductor device. However, the type of the substrate W is not limited thereto. For example, the substrate W may include glass for a liquid crystal display (LCD) or a plasma display device (FPD).
기판 연마 시스템은, 기판(W)의 연마 공정에서 발생한 이물질을 효과적으로 제거함으로써 공정 효율을 증대시키고, 기판(W)의 연마 균일도를 확보할 수 있다. 기판 연마 시스템은 캐리어 헤드(100) 및 세정액 공급 장치(20)를 포함할 수 있다.The substrate polishing system can increase process efficiency by effectively removing foreign substances generated in the polishing process of the substrate W, and ensure the polishing uniformity of the substrate W. The substrate polishing system may include a
캐리어 헤드(100)는 연마 대상 기판(W)을 파지하고 연마패드(11)에 접촉시킬 수 있다. 캐리어 헤드(100)는 거치대(미도시)로부터 기판(W)을 로딩 받아, 연마 정반(미도시)에 구비된 연마패드(11)(미도시) 상면에 슬러리(S)가 공급되는 상태에서 기판(W)을 가압하여 화학 기계적 연마 공정을 수행할 수 있다. 캐리어 헤드(100)는 연마 패드 및 슬러리(S)를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 완료된 이후에는 기판(W)을 세정 장치로 이송할 수 있다. 캐리어 헤드(100)는 캐리어 헤드 본체(101), 멤브레인(140), 리테이너 링(130) 및 세정액 주입부(170)를 포함할 수 있다.The
캐리어 헤드 본체(101)는 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체부(110)와, 본체부(110)에 연결되어 함께 회전하는 베이스부(120)를 포함할 수 있다.The
본체부(110)는 구동 샤프트에 상단이 결합되어 구동 샤프트의 작동에 따라 회전 구동될 수 있다. 참고로, 도면에서는 본체부(110)가 단일 몸체로 형성된 예를 들어 설명하고 있으나, 이와 달리 2개 이상의 몸체를 결합하여 본체를 구성할 수도 있다.The main body 110 may be rotationally driven according to the operation of the drive shaft by having an upper end coupled to the drive shaft. For reference, in the drawings, an example in which the main body 110 is formed as a single body is described, but unlike this, the main body may be configured by combining two or more bodies.
베이스부(120)는 본체부(110)에 대해 동축 상에 정렬되도록 배치되고, 본체부(110)와 함께 회전하도록 본체부(110)에 결합될 수 있다.The
멤브레인(140)은 캐리어 헤드 본체(101)의 하측에 연결되고, 기판(W)을 연마패드(11)에 가압할 수 있다. 멤브레인(140)은 탄성 가요성 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄성 가요성 소재는 폴리우레탄일 수 있다. 멤브레인(140)은 기판(W)의 비연마면을 향하는 원형태의 바닥판(141)과, 바닥판(141)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상측 연직 방향으로 연장되는 측면 및, 바닥판(141)의 중심과 측면 사이에 형성되고, 베이스부(120)에 결합되는 링 형태의 복수의 격벽(143)을 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 멤브레인(140)과 베이스부(120) 사이에는 격벽(143)에 의해 분할되는 복수의 압력 챔버(C1~C5)가 형성될 수 잇다.The
복수의 압력 챔버(C1~C5)에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 각 압력 챔버(C1~C5)의 압력은 압력제어부(150)에 의해 제어됨으로써, 개별적으로 조절될 수 있다. A pressure sensor for measuring a pressure may be provided in each of the plurality of pressure chambers C1 to C5. The pressure of each of the pressure chambers C1 to C5 is controlled by the
리테이너 링(130)은 고리 형태로 형성되고, 캐리어 헤드 본체(101)에 연결되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 캐리어 헤드(100)에 대한 기판(W)의 위치를 유지시킬 수 있다. 리테이너 링(130)은 멤브레인(140)의 외측면을 감싸도록 캐리어 헤드 본체(101)에 연결될 수 있다. 기판(W)이 멤브레인(140)의 하측에 파지된 상태에서, 리테이너 링(130)은 파지된 기판(W)의 측면을 감싸 구속함으로서, 연마 공정간에 기판(W)이 파지 위치로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.The
리테이너 링(130)은 멤브레인(140)의 외측면으로부터 소정 간격 이격될 수 있다. 제조상의 필요 또는 공정상의 필요에 따라 리테이너 링(130)의 내주면의 직경은 멤브레인(140)의 외경의 직경보다 약간 클 필요가 있다. 따라서, 리테이너 링(130)의 내주면과 멤브레인(140)의 외측면은 서로 마주본 상태로 소정의 간극(G)을 형성할 수 있다. The
리테이너 링(130)은 리테이너링 몸체(131), 리테이너링 몸체(131)의 내면에 돌출 형성되는 가이드돌기(138)를 포함할 수 있다.The
리테이너링 몸체(131)는 링 형태로 형성될 수 있다. 리테이너링 몸체(131)는 링 형태의 제1링부재(132)와, 제1링부재(132)의 하부에 적층되는 링 형태의 제2링부재(134)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 리테이너링 몸체(131)는 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인(140)의 바닥판(141) 하측에 위치한 기판(W)의 둘레를 감쌀 수 있다. 한편, 도면에서는 리테이너링 몸체(131)가 2개의 파트로 구성되는 경우를 예시하엿으나, 이와 달리 리테이너링 몸체(131)가 단일 링부재로 형성되는 경우도 가능하다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 리테이너링 몸체(131)가 제1링부재(132) 및 제2링부재(134)의 2개 파트로 구성되는 경우를 중심으로 설명하도록 한다.The retaining
제1링부재(132)는 도전성 소재, 예를 들어, 금속 재질로 형성될 수 있다. 반면, 제2링부재(134)는 비도전성 소재, 예를 들어, 엔지니어링 플라스틱 또는 수지등의 재질로 형성될 수 있다.The
리테이너 링(130)은 상측에 위치한 링 형태의 가압 챔버(미도시)의 압력에 의해 캐리어 헤드 본체(101)에 대해 상하 이동할 수 있다. 예를 들어, 리테이너 링(130)과 일체로 상하 이동하는 하측 부재와, 하측 부재의 상측에 위치하여 하측 부재의 상면과 맞닿은 상태로 배치되는 상측 부재와, 하측 부재 및 상측 부재의 접촉면의 둘레를 감싸는 가요성 링부재에 의해 가압 챔버가 형성될 수 있다. 이 경우, 압력 제어부로부터 가압 챔버로 공급되는 압력에 따라 하측 부재 및 상측 부재 사이의 간격이 조절되면서 리테이너 링(130)이 연마 패드의 표면을 가압하는 정도가 제어될 수 있다.The
세정액 주입부(170)는 캐리어 헤드 본체(101)에 형성되고, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이의 간극(G)으로 세정액(F)을 공급할 수 있다. The cleaning
기판(W)의 연마 공정에서, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이의 간극(G)에는 기판(W) 연마에서 발생한 잔여물, 슬러리(S)와 같은 이물질이 유입될 수 있다. 간극(G)에 유입된 이물질은 리테이너 링(130)의 이동을 방해하거나, 연마 공정에서 역으로 기판(W) 또는 멤브레인(140)에 부착됨으로써 기판(W) 연마도를 저하시키는 현상을 야기할 수 있다.In the polishing process of the substrate W, foreign substances such as residues generated from polishing the substrate W and the slurry S may flow into the gap G between the
세정액 주입부(170)는 캐리어 헤드(100)의 외부로부터 공급되는 세정액(F)을 집수하여 멤브레인(140) 및 리테이너 링(130) 사이의 간극(G)으로 유동시킬 수 있다. 즉, 세정액 주입부(170)는 간극(G)의 상부로부터 하부 방향으로 세정액(F)을 유동시키기 때문에, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이 간극(G)에 유입된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.The cleaning
세정액 주입부(170)는 캐리어 헤드 본체(101)의 상부면에 형성되는 슬롯(171), 상기 슬롯(171)으로부터 상기 간극(G)으로 연통되는 세정 유로(173)를 포함할 수 있다.The cleaning
슬롯(171)은 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에 낙하되는 세정액(F)을 집수할 수 있다. 슬롯(171)은 내측으로 단차지도록 캐리어 헤드 본체(101)의 상부면에 형성될 수 있다. 캐리어 헤드 본체(101)의 상부로 세정액(F)이 공급되는 경우, 세정액(F)은 슬롯(171) 내부로 유입됨으로써, 효과적으로 집수될 수 있다.The
세정 유로(173)는 슬롯(171)으로부터 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이의 간극(G)으로 세정액(F)을 유동시키도록, 캐리어 헤드 본체(101)를 상하 방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 세정 유로(173)의 일측은 슬롯(171) 내에 형성된 유입구(172)와 연통되고, 타측은 간극(G)과 이어지도록 캐리어 헤드 본체(101)의 하면에 형성된 배출구에 연통될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 슬롯(171) 내에 집수된 세정액(F)은 유입구(172)를 통해 세정 유로(173)로 주입되고, 세정 유로(173)를 따라 유동되어 배출구를 통해 간극(G)으로 배출될 수 있다. The
유입구(172)는 도 4와 같이, 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에서 바라본 상태를 기준으로 슬롯(171)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 캐리어 헤드 본체(101)에 세정 유로(173)가 형성되는 경우, 세정 유로(173)는 일정 크기 이내로 제한될 수 있다. 일반적으로, 세정 유로(173)의 직경은 5 mm 이내로 제한될 수 있는데, 이러한 경우에는 유입구(172)에 세정액(F)이 효율적으로 유입되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 슬롯(171)은 캐리어 헤드 본체(101)의 상면에 형성되기 때문에, 유입구(172)보다 넓은 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 세정액(F)이 캐리어 헤드 본체(101)의 상부로 공급되는 경우, 세정액(F)은 1차적으로 슬롯(171) 내에 집수되고, 2차적으로 슬롯(171) 내의 유입구(172)를 통해 세정 유로(173) 공급됨으로써 보다 안정적이고 효율적으로 간극(G)으로 유동할 수 있다.As shown in FIG. 4 , the
한편, 캐리어 헤드 본체(101)에는 복수의 유입구(172)가 형성될 수 있다. 복수의 유입구(172)는 캐리어 헤드 본체(101)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 이 경우, 하나의 슬롯(171)에는 복수의 유입구(172)가 형성되고, 복수의 유입구(172) 각각에는 복수의 세정유로가 각각 연통될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 복수의 세정유로에 각각 세정액(F)을 공급하는 경우와 비교하여, 세정액(F)이 슬롯(171)에 1차적으로 집수되고 자중에 따라 슬롯(171) 내의 유입구(172)를 통해 각각의 세정유로에 2차적으로 유입되기 때문에, 보다 효과적으로 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이 간극(G)으로 세정액(F)이 유입될 수 있다.Meanwhile, a plurality of
세정 유로(173)는 부위별로 단면적이 달라질 수 있다. 예를 들어, 세정 유로(173)는 슬롯(171)에 인접한 부위보다 간극(G)에 인접한 부위에서의 단면적이 더 작을 수 있다. 구체적으로, 간극(G)과 연통되는 세정 유로(173)의 부위, 즉, 배출구의 단면적은 슬롯(171)에 연통되는 부위, 즉, 유입구(172)의 단면적보다 작을 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 유입구(172)의 단면적을 넓게 형성하여 세정액(F)이 세정 유로(173)에 효과적으로 공급되게 하면서도, 배출구의 단면적을 상대적으로 좁게 형성함으로써 배출구를 통해 간극(G)으로 배출되는 세정액(F)의 분사 속도를 높임으로써 간극(G)의 세정 효율을 향상시킬 수 있다.The
세정 유로(173)는 연속적으로 형성될 수도 있으나, 도 5와 같이 단면적이 다른 복수의 세정 유로(173)가 연결될 수도 있다. 예를 들어, 세정 유로(173)는 슬롯(171)에 연통되도록 캐리어 헤드(100)를 상하 방향으로 관통하여 형성되는 제1세정유로(1732)와, 일측은 제1세정유로(1732)에 연결되고 타측은 간극(G)에 연통되는 제2세정유로(1731)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제2세정유로(1731)는 제1세정유로(1732)보다 작은 단면적을 가질 수 있다. 따라서, 제1세정유로(1732)는 슬롯(171)에 집수된 세정액(F)을 공급받아 제2세정유로(1731)로 유동시키고, 제2세정유로(1731)는 유입된 세정액(F)의 유동속도를 높여 간극(G)으로 배출할 수 있다.The
멤브레인(140) 및 리테이너 링(130) 사이의 간극(G)은 매우 좁은 폭으로 형성되기 때문에, 종래에는 간극(G)의 하부에서 세정액(F)을 분사하더라도, 세정액(F)이 간극(G)으로 충분하게 유입되지 못하고 되튕겨져 나오는 문제가 있었는데, 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드(100)의 경우에는 세정액 주입부(170)를 통해 간극(G)의 상부에서 세정액(F)을 공급하고, 간극(G)을 따라 낙하하는 세정액(F)에 의해 세정애 수행되므로, 멤브레인(140) 및 리테이너 링(130) 사이의 간극(G)에 잔류된 슬러리(S)가 효과적으로 제거될 수 있다.Since the gap G between the
세정액 공급 장치(20)는 캐리어 헤드(100)에 세정액(F)을 공급할 수 있다. 세정액 공급 장치(20)는 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에 배치될 수 있다. 세정액 공급 장치(20)는 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에서 캐리어 헤드 본체(101) 방향으로 세정액(F)을 낙하할 수 있다. 세정액 공급 장치(20)는 복수의 분사 노즐을 포함하고, 복수의 분사 노즐 각각은 캐리어 헤드 본체(101) 상부에 형성된 복수의 유입구(172)로 세정액(F)을 분사할 수 있다.The cleaning
분사 노즐을 통해 캐리어 헤드 본체(101)의 상부로 세정액(F)을 분사하는 경우, 캐리어 헤드 본체(101)에 대한 세정액(F)의 분사 지점이 세정 유로(173)의 유입구(172)에 일치하지 않으면, 분사된 세정액(F)이 간극(G)으로 효과적으로 공급되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 세정 유로(173)의 유입구(172)의 크기가 작을수록, 세정액(F)의 공급 효율이 감소할 수 있다. 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템에서, 캐리어 헤드(100)는 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에 함몰 형성되는 슬롯(171)을 통해 세정액 공급 장치(20)의 분사 노즐로부터 분사된 세정액(F)을 포집하여 집수하고, 집수된 세정액(F)을 슬롯(171) 내에 형성된 세정 유로(173)를 통해 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이 간극(G)으로 공급함으로써, 효과적인 캐리어 헤드(100)에 끼인 이물질을 제거할 수 있다.When the cleaning liquid F is sprayed onto the upper portion of the
도 7은 도 5의 'B'부분의 확대도이고, 도 8 내지 도 10은 일 실시 예에 따른 리테이너 링의 단면도이다.7 is an enlarged view of part 'B' of FIG. 5 , and FIGS. 8 to 10 are cross-sectional views of a retainer ring according to an exemplary embodiment.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 리테이너 링(130)은 리테이너 링(130) 본체 및 가이드 돌기를 포함할 수 있다.7 to 10 , the
가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면에 돌출되게 형성됨으로써, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이의 간극(G)으로 공급된 세정액(F)이 고르게 퍼지는 역할을 수행할 수 있다. 가이드 돌기는 간극(G)에서 미세정 영역, 즉, 세정액(F)에 의해 세정이 행해지지 않는 영역이 발생하는 것을 최소화하고, 리테이너 링(130)의 내면으로 유입된 슬러리(S) 및 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.The
가이드돌기(138)는 멤브레인(140) 및 리테이너링 몸체(131) 사이에 형성된 간극(G)을 부분적으로 막도록 리테이너링 몸체(131)의 내면에 돌출된다. 이 경우, 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너링 몸체(131) 사이에는 간극(G)보다 좁은 폭을 가지고, 세정액(F)이 통과되는 세정액(F) 통과유로(도 7의 DP)가 형성될 수 있다.The
즉, 가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면에서 세정액(F)을 일시적으로 잔류시킬 수 있다. 이하에서, 가이드돌기(138)가 리테이너링 몸체(131)의 내면에서 세정액(F)을 일시적으로 잔류시킨다 함은, 리테이너링 몸체(131)의 내면으로 공급된 세정액(F)이 곧바로 배출되지 않고 일시적으로 적체되게 하는 것으로 이해될 수 있으며, 리테이너링 몸체(131)의 내면 상에서 세정액(F)이 머무르는 시간을 지연시키는 것으로 이해될 수 있다.That is, the
가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면으로 공급된 세정액(F)이 일시적으로 잔류되도록 함으로써, 세정액(F)이 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너링 몸체(131) 내면에 접촉하는 시간을 증대시킬 수 있다. 또한, 가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)(131)의 내면으로 공급된 세정액(F)이 일시적으로 잔류되도록 하는 것에 의하여, 간극(G) 상에서 세정액(F)이 넓게 펼쳐진 상태로 공급되게 안내할 수 있으므로, 간극(G)에서 미세정 영역(세정액(F)에 의한 세정이 행해지지 않는 영역)이 발생하는 것을 최소화하고, 세정 효율을 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다. The
특히, 복수의 세정 유로(173)를 통해 간극(G)으로 세정액(F)을 공급하는 경우에, 복수의 세정 유로(173)는 리테이너 링(130)의 원주 방향을 따라 배치되게 되는데, 세정액(F)은 각각의 세정 유로(173)에 대응하는 간극(G) 지점에만 공급되기 때문에, 각 세정 유로(173) 사이 영역에서는 세정액(F)에 의한 세정이 충분히 수행되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 리테이너 링(130)은 가이드돌기(138)를 통해 간극(G)으로 공급된 세정액(F)을 넓게 분배함으로써, 간극(G)에서 미세정 영역이 발생하는 것을 최소화하고, 세정 효율을 보다 향상시킬 수 있다.In particular, when the cleaning liquid F is supplied to the gap G through the plurality of cleaning
가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면에 유입된 세정액(F)을 일시적으로 잔류시키기 위해 다양한 형태로 형성될 수 있다. The
예를 들어, 가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면에 링 형태로 형성될 수 있다. 가이드돌기(138)가 링 형태로 형성되는 경우, 간극(G) 전체 영역에 걸쳐 세정액(F)을 균일하게 정체시키는 효과를 얻을 수 있다.For example, the
한편, 이와 달리 리테이너링 몸체(131) 내면에는 단 하나의 가이드돌기(138)가 형성될 수도 있다. 경우에 따라, 리테이너링 몸체(131) 내면에 상하 "*?*향을 따라 복수의 가이드돌기(138)가 이격되게 형성될 수도 있다.On the other hand, unlike this, only one
반면, 가이드돌기(138)는 후술하는 도 12와 같이, 리테이너링 몸체(131)의 원주 방향을 따라 복수개가 이격되게 형성되거나, 리테이너링 몸체(131) 내면을 따라 스파이럴(spiral) 형태로 형성될 수도 있다.On the other hand, as shown in FIG. 12 to be described later, a plurality of
가이드돌기(138)는 단면을 기준으로, 멤브레인(140)을 향해 하향 경사지는 상부경사면(138a) 또는 멤브레인(140)을 향해 상향 경사지는 하부경사면(138b) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상부경사면(138a)은 간극(G)의 상부에 공급되는 세정액(F)을 멤브레인(140)의 외측면으로 안내할 수 있다. 이 경우, 상부경사면(138a)은 도 7과 같이 곡면 형태로 형성되거나 도 8 내지 도 10과 같이 평면 형태로 형성될 수도 있다. 하부경사면(138b)은 간극(G)의 하부로 공급되는 세정액(F)을 멤브레인(140)의 외측면으로 안내할 수 있다. 하부경사면(138b)은 도 7과 같이 곡면 형태로 형성되거나, 도 8 내지 도 10과 같은 평면 형태로 형성될 수도 있다.The
가이드돌기(138)는 상부경사면(138a) 및 하부경사면(138b) 중 하나만을 포함할 수 있으나, 이와 달리 상부경사면(138a) 및 하부경사면(138b)을 동시에 포함할 수 있다. 상부경사면(138a) 및 하부경사면(138b) 각각의 형상에 따라 가이드돌기(138)의 단면 형상이 달라질 수 있다. 예를 들어, 가이드돌기(138)는 도 10과 같이 상부경사면(138a)과 이어지는 하부경사면(138b)을 가지는 삼각형 단면 형태를 가질 수 있다. 반면, 이와 달리 가이드돌기(138)는 도 9와 같이 상부경사면(138a) 및 하부경사면(138b)을 가지는 사다리꼴의 단면 형태를 가질 수도 있다.The
정리하면, 가이드돌기(138)는 상부경사면(138a)(138a)과 하부경사면(138b)(138b)을 형성하는 것에 의하여, 간극(G)으로 유입된 세정액(F)을 멤브레인(140)(140)의 외측면을 향해 안내하여 세정액(F)이 멤브레인(140)(140)의 외측면에 접촉되는 시간을 증가시킬 수 있으므로, 세정액(F)에 의한 세정 효과와 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In summary, the
간극(G)의 상부에 공급되는 세정액(F)을 멤브레인(140)의 외측면으로 안내하는 상부경사면(138a)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상부경사면(138a)은 도 7과 같이 곡면 형태로 형성되거나, 도 8 내지 도 10과 같이, 평면 형태로 형성될 수도 있다.An upper
도 11은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드(100)의 부분 단면도이고, 도 12는 일 실시 예에 따른 리테이너 링(130)의 저면(130s)도이다.11 is a partial cross-sectional view of the
도 11 및 도 12를 참조하면, 리테이너 링(130)은 저면(130s)에 형성되는 관통홈(137a) 및 관통홈(137a)에 연통되는 연결통로(137b)를 포함할 수 있다. 11 and 12 , the
관통홈(137a)은 리테이너링 몸체(131)의 저면(130s)에 반경 방향으로 형성될 수 있다. 관통홈(137a)은 화학 기계적 연마 공정 간에, 연마 패드에 공급된 슬러리(S)를 리테어니링의 원부 방향을 따라, 캐리어 헤드(100)의 외부로 배출하는 기능을 수행할 수 있다. 관통홈(137a)은 리테이너 링(130)에 복수개 형성될 수 있다. 복수의 관통홈(137a)의 개수 및 관통홈(137a) 사이의 이격 간격은 설계 사향 및 요구 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The through-
연결통로(137b)는 관통홈(137a)과, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이 간극(G)을 연통시킬 수 있다. 연결통로(137b)는 일단은 관통홈(137a)에 연결되고, 타단은 간극(G)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결통로(137b)는 리테이너링 몸체(131)의 내주면에 상하 방향으로 함몰 형성될 수 있다. 다만, 이와 달리 연결통로(137b)는 리테이너링 몸체(131)의 내부를 관통하여 형성될 수도 있다.The
바람직하게, 연결통로(137b)의 하단부와 관통홈(137a)의 내측 단부는 서로 겹쳐지게 형성되며, 관통홈(137a)과 연결통로(137b)는 제2링부재(134)의 저면(130s) 및 내주면에 연속적으로 연결되어 "L"자 단면 형태의 홈을 형성할 수 있다. 이 때, 연결통로(137b)(137b)는 제2링부재(134)(134)의 내주면에 상하 방향을 따라 수직한 홈 형태로 형성되거나, 상하 방향에 대해 경사진 홈 형태로 형성될 수도 있다.Preferably, the lower end of the connection passage (137b) and the inner end of the through groove (137a) are formed to overlap each other, and the through groove (137a) and the connection passage (137b) are the bottom surface (130s) of the second ring member (134) and continuously connected to the inner circumferential surface to form a groove having an “L” cross-section. At this time, the
반면, 이와 달리, 연결통로(137b)의 하단부와 관통홈(137a)의 내측 단부는 완전히 겹쳐지게 형성됨으로써, 연결통로(137b)의 하단부가 제2링부재(134)의 저면(130s)으로 노출됨에 따른 접촉 면적 변화에 의해 연마 패드(11)의 평탄도 저하되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, the lower end of the connecting
연마 과정에서, 제2링부재(134)의 저면(130s)은 연질의 연마 패드에 직접 회전 접촉하게 되는데, 제2링부재(134)의 내주면에 형성된 연결통로(137b)의 하단부가 제2링부재(134)의 저면(130s) 내측(제2링부재(134)의 내주면에 인접한 저면(130s) 부위)에 노출되면, 제2링부재(134)의 저면(130s)에는 홈이 형성된 부위(제1영역, 연결통로(137b)의 하단부)와, 홈이 형성되지 않은 부위(제2영역)가 공존하게 되며, 제1영역에서는 연마 패드에 대한 접촉이 이루어지지 않고, 제2영역에서만 연마 패드에 대한 접촉(가압)이 이루어지게 된다. 따라서, 연마 패드는 제2링부재(134)의 저면(130s) 중에서 외주면에 인접한 저면(130s) 부위(제2영역)에서만 가압되기 때문에, 제2링부재(134)의 반경 방향을 따른 제1영역과 제2영역에서의 가압 면적 차이에 의하여 연마 패드의 평탄도가 일정하게 유지되기 어렵다. In the polishing process, the
반면, 관통홈(137a)은 제2링부재(134)의 저면(130s)에 반경 방향을 따라 전체적으로 형성되기 때문에, 다시 말해서 관통홈(137a)이 형성된 영역은 전체적으로 연마 패드에 접촉하지 않기 때문에, 제2링부재(134)의 반경 방향을 따른 접촉 면적이 일정하게 유지(제1영역과 제2영역에서의 가압 면적이 일정하게 유지)된다.On the other hand, since the through
이와 같이, 제2링부재(134)의 저면(130s)에 반경 방향을 따라 전체적으로 형성된 관통홈(137a)은 연마 패드의 평탄도에 영향을 미치지 않는다는 점에 기초하여, 관통홈(137a) 영역 상에 연결통로(137b)의 하단부를 겹쳐지게 형성하는 것에 의하여, 연결통로(137b)의 하단부가 제2링부재(134)의 저면(130s)으로 노출됨에 따른 접촉 면적 변화(연마 패드에 대한 제2링부재(134)의 접촉 면적 변화)를 방지할 수 있으므로, 연마 패드의 평탄도를 균일하게 유지시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As such, the through-
경우에 따라서는, 연결통로(137b)가 관통홈(137a)과 부분적으로 연통(연결통로(137b)의 하단부가 관통홈(137a)의 내측 단부와 일부만 겹쳐지게)되게 형성되는 것도 가능하나, 연결통로(137b)의 하단부가 제2링부재(134)의 저면(130s)에 노출됨에 따른 연마 균일도 저하를 최소화할 수 있도록, 연결통로(137b)의 하단부는 관통홈(137a)의 내측 단부와 최대한 겹쳐지게 형성하는 것이 바람직하다.In some cases, it is also possible that the
이와 같은 구조에 의하면, 제2링부재(134)의 내주면에 연결통로(137b)를 형성하고, 제2링부재(134)의 내주면에 형성된 연결통로(137b)가 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너 링(130)(130)의 내주면의 사이에 형성되는 간극(G)과 연통되게 하는 것에 의하여, 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너 링(130)의 내주면의 사이에는 연결통로(137b)와 간극(G)으로 이루어진 확장된 세정액(F) 진입 경로가 마련된다.According to this structure, the
따라서, 실시 예에 따른 캐리어 헤드(100)는 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너 링(130)의 내주면의 사이에 확장된 폭(간극(G) 폭 + 연결통로(137b) 폭)을 갖는 세정액(F) 진입 경로를 형성하고, 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 사이에 세정액(F)이 충분하게 유입될 수 있도록 하는 것에 의하여, 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 간극(G)에 잔류된 슬러리(S)를 효과적으로 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Accordingly, in the
도 13은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이고, 도 14 및 도 15는 일 실시 예에 따른 리테이너링의 상면도이다.13 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment, and FIGS. 14 and 15 are top views of a retaining ring according to an embodiment.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 리테이너 링(130)은 리테이너링 몸체(131)에 형성되며 캐리어 헤드 본체(101)와 접촉되는 평탄부(FZ)와, 리테이너링 몸체(131)에 형성되며 캐리어 헤드 본체(101)와 비접촉되는 비평탄부(NFZ)를 포함한다.13 to 15 , the
즉, 리테이너링 몸체(131)가 캐리어 헤드 본체(101)에 결합되는 부위에는 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)가 형성된다. 이때, 평탄부(FZ)는 캐리어 헤드 본체(101)와 접촉되고, 비평탄부(NFZ)는 캐리어 헤드 본체(101)와 비접촉(이격)된다.That is, a flat portion FZ and a non-flat portion NFZ are formed at a portion where the retaining
참고로, 본 발명에서 평탄부(FZ)라 함은 높은 가공 정밀도(평탄도)로 가공되어 피접촉면(예를 들어, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면)에 평탄하게 밀착될 수 있는 부위로 정의되고, 비평탄부(NFZ)라 함은 피접촉면에 완전하게 밀착되기 어려울 정도로 비교적 낮은 가공 정밀도(예를 들어, 까끌거림이 느껴질 정도)로 가공되는 부위로 정의된다.For reference, in the present invention, the flat portion FZ is defined as a portion that is processed with high processing precision (flatness) and can be flatly adhered to the contact surface (eg, the bottom surface of the carrier head body 101). and the non-flat part NFZ is defined as a region processed with a relatively low processing precision (eg, to the extent that it feels scratchy) to the extent that it is difficult to completely adhere to the contact surface.
리테이너링 몸체(131)에서 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)가 형성되는 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 상면에 형성된다. 경우에 따라서는 리테이너링 몸체의 측면에 연장된 연장부에 평탄부와 비평탄부를 형성하거나, 여타 다른 위치에 평탄부와 비평탄부를 형성하는 것도 가능하다.The positions at which the flat portion FZ and the non-flat portion NFZ are formed in the retaining
이와 같이, 리테이너링 몸체(131)가 캐리어 헤드 본체(101)에 결합되는 부위에 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)를 형성하는 것에 의하여, 리테이너 링(130)의 가공 효율을 높이고 정밀도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, by forming the flat portion FZ and the non-flat portion NFZ at the portion where the retaining
즉, 리테이너 링(130)은 본체부(110) 및 베이스부(120)에 대해 상하 이동 가능하게 장착되는 바, 리테이너 링(130)의 저면이 연마 패드(11)를 균일하게 가압하기 위해서는, 캐리어 헤드 본체(101)에 고정 설치되는 리테이너 링(130)의 설치면이 높은 가공 정밀도로 가공될 수 있어야 한다.That is, the
그런데, 캐리어 헤드 본체(101)에 밀착되는 리테이너 링(130)의 설치면(예를 들어, 상면)의 가공 정밀도가 낮으면, 리테이너 링(130)의 설치면이 본체(100)에 밀착될 수 없고, 리테이너 링(130)의 저면과 연마 패드(11)의 평행도 편차가 발생(리테이너 링의 자세가 기울어짐)하게 되는 문제점이 있다. 또한, 리테이너 링(130)의 저면과 연마 패드(11)의 평행도 편차가 발생한 상태에서는, 리테이너 링(130)의 상부에 균일한 가압력이 인가되더라도 리테이너 링(130)의 저면이 연마 패드(11)를 전체적으로 균일하게 가압하지 못하는 문제점이 있다.However, if the machining precision of the installation surface (eg, upper surface) of the
따라서, 리테이너 링(130)의 저면이 연마 패드(11)를 균일하게 가압하기 위해서는, 캐리어 헤드 본체(101)에 설치되는 리테이너 링(130)의 설치면이 높은 가공 정밀도(높은 평탄도)를 가질 수 있어야 하지만, 리테이너 링(130)의 설치면 전체를 높은 가공 정밀도로 가공해야 함에 따라 리테이너 링(130)의 생산 효율이 저하되고 제조 원가가 상승되는 문제점이 있다.Therefore, in order for the bottom surface of the
하지만, 본 발명은 캐리어 헤드 본체(101)에 밀착되는 리테이너 링(130)의 설치면(예를 들어, 상면)에 평탄부(FZ)를 형성함과 아울러 평탄부(FZ)보다 낮은 평탄도(가공 정밀도)를 갖는 비평탄부(NFZ)를 형성하는 것에 의하여, 리테이너 링(130)의 가공 효율을 높이고 정밀도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, in the present invention, the flat portion FZ is formed on the installation surface (eg, the upper surface) of the
무엇보다도, 리테이너링 몸체(131)의 상면 전체 면적에서 캐리어 헤드(100)의 저면에 밀착되는 평탄부(FZ) 영역 일부만을 높은 가공 정밀도로 가공하고, 캐리어 헤드(100)의 저면에 비접촉되는 비평탄부(NFZ)는 비교적 낮은 가공 정밀도로 가공하는 것이 가능하므로, 리테이너 링(130)의 가공성 및 조립성을 향상시키고, 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있으며, 제조 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Above all, in the entire area of the upper surface of the retaining
바람직하게, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 상면 전체 면적에서 평탄부(FZ)보다 큰 면적을 차지하도록 구성된다. 예를 들어, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 상면 전체 면적의 60% 이상을 형성하도록 구성된다. 이와 같이, 비평탄부(NFZ)를 평탄부(FZ)보다 넓은 면적으로 형성하는 것에 의하여, 정밀 가공 부위를 축소할 수 있으므로, 리테이너 링(130)의 가공성 및 조립성을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Preferably, the non-flat portion NFZ is configured to occupy a larger area than the flat portion FZ in the total area of the upper surface of the retaining
평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)의 형태 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The shape and structure of the flat portion FZ and the non-flat portion NFZ may be variously changed according to required conditions and design specifications, and the present invention is determined by the shape and structure of the flat portion FZ and the non-flat portion NFZ. This is not limited or limited.
일 예로, 도 11을 참조하면, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 원주 방향을 따라 연속적인 링 형태로 형성된다.For example, referring to FIG. 11 , the non-flat portion NFZ is formed in a continuous ring shape along the circumferential direction of the retaining
이때, 평탄부(FZ)는 리테이너링 몸체(131)의 반경 방향을 따라 비평탄부(NFZ)의 양측에 각각 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 리테이너링 몸체의 반경 방향을 따라 평탄부의 일측에만 평탄부를 형성하는 것도 가능하다.At this time, the flat portion FZ may be formed on both sides of the non-flat portion NFZ along the radial direction of the retaining
아울러, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면에는 평탄부(FZ)가 밀착되는 평탄면(UZ)이 형성된다. 이때, 평탄부(FZ)와 평탄면(UZ)은 완전하게 밀착될 수 있는 높은 평탄도를 갖도록 형성된다.In addition, a flat surface UZ to which the flat portion FZ is in close contact is formed on the bottom surface of the
다른 일 예로, 도 12를 참조하면, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 원주 방향을 따라 연속적인 링 형태로 형성되되, 리테이너링 몸체(131)의 반경 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성된다. 이때, 각 비평탄부(NFZ)의 사이에는 평탄부(FZ)가 교호적으로 형성된다.As another example, referring to FIG. 12 , the non-flat portion NFZ is formed in a continuous ring shape along the circumferential direction of the retaining
참고로, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 비평탄부(NFZ)가 연속적인 링 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리테이너링 몸체의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 비평탄부를 형성하는 것도 가능하다.For reference, although the above and illustrated embodiments of the present invention have been described as an example in which the non-flat portion NFZ is formed in a continuous ring shape, according to another embodiment of the present invention, it is spaced apart along the circumferential direction of the retaining ring body. It is also possible to form a plurality of non-flat portions.
참고로, 리테이너링 몸체(131)의 상면에 비평탄부(NFZ)가 형성된다 함은, 비평탄부(NFZ)가 리테이너링 몸체(131)의 상면에 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되거나, 리테이너링 몸체(131)의 상면과 수평한 형태로 형성된 것을 모두 포함하는 것으로 정의된다.For reference, that the non-flat portion NFZ is formed on the upper surface of the retaining
일 예로, 도 10을 참조하면, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 상면에 함몰되게 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비평탄부를 리테이너링 몸체의 상면과 수평하게 형성하고, 캐리어 헤드 본체의 저면에 비평탄부에 대응하는 수용부를 형성하는 것도 가능하다.For example, referring to FIG. 10 , the non-flat portion NFZ is formed to be recessed in the upper surface of the retaining
도 16은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.16 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
도 16을 참조하면, 캐리어 헤드 본체(101)와 리테이너링 몸체(131)는 체결볼트(B)에 의해 체결될 수 있다. 체결볼트(B)는 통상의 스크류 체결 방식으로 체결될 수 있으며, 체결볼트(B)의 구조 및 개수에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 16 , the
바람직하게, 비평탄부(NFZ)에는 가이드홈이 함몰되게 형성되고, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면에는 가이드홈에 수용되는 가이드돌기(103)가 돌출 형성된다.Preferably, a guide groove is formed to be depressed in the non-flat portion NFZ, and a
이와 같이, 비평탄부(NFZ)에는 가이드홈을 형성하고, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면에 돌출된 가이드돌기(103)가 수용되도록 하는 것에 의하여, 캐리어 헤드 본체(101)와 리테이너 링(130)의 결합 안정성을 높이고, 캐리어 헤드 본체(101)에 대한 리테이너 링(130)의 원주 방향을 이동을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, by forming a guide groove in the non-flat portion NFZ and allowing the
또한, 체결볼트와 가이드돌기(103)에 의해, 캐리어 헤드 본체(101)에 대한 리테이너 링(130)의 횡 방향 유동이 구속될 수 있으므로, 리테이너 링(130)의 변형 및 의도하지 않은 유동을 보다 효과적으로 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, since the lateral flow of the
더욱이, 가이드홈에 가이드돌기(103)가 수용되도록 하는 것에 의하여, 체결볼트를 리테이너 링(130)에 체결할 시 발생되는 변형을 흡수하여 리테이너 링(130)의 평면 정밀도를 유지시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Furthermore, by allowing the
더욱 바람직하게, 가이드홈의 깊이(H1)는 가이드돌기(103)의 돌출 길이(H2)보다 크게 형성된다. 이와 같이, 가이드돌기(103)의 돌출 길이(H2)보다 가이드홈의 깊이(H1)를 크게 형성하는 것에 의하여, 가이드돌기(103)와 리테이너 링(130)의 접촉을 방지할 수 있으므로, 가이드돌기(103)의 저면을 높은 가공 정밀도로 가공할 필요가 없으며, 가공 효율 및 생산성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.More preferably, the depth (H1) of the guide groove is formed larger than the protrusion length (H2) of the guide protrusion (103). In this way, by forming the guide groove depth (H1) larger than the protrusion length (H2) of the guide projection (103), it is possible to prevent contact between the guide projection (103) and the retainer ring (130), the guide projection It is not necessary to process the bottom surface of (103) with high processing precision, and advantageous effects of increasing processing efficiency and productivity can be obtained.
도 17은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.17 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
도 17을 설명함에 있어서, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. In the description of FIG. 17, the same or equivalent reference numerals are assigned to the same and equivalent parts as those of the above-described configuration, and detailed description thereof will be omitted.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 비평탄부(NFZ)에 함몰된 가이드홈이 형성되고, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면에 돌출된 가이드돌기가 가이드홈에 수용되는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 비평탄부에 돌출된 가이드돌기를 형성하는 것도 가능하다.In the above and illustrated embodiments of the present invention, a guide groove recessed in the non-flat portion NFZ is formed, and a guide protrusion protruding from the bottom surface of the
예를 들어, 도 17을 참조하면, 캐리어 헤드(100)의 저면에는 수용홈(103')이 함몰 형성되고, 비평탄부(NFZ)에는 수용홈(103')에 수용되는 가이드돌기(136')가 돌출되게 형성된다.For example, referring to FIG. 17 , a receiving
가이드돌기(136')는 수용홈(103')에 수용되어 체결볼트(도 13의 B 참조)와 함께 캐리어 헤드 본체(101)에 대한 리테이너 링(130)의 횡 방향 유동을 구속한다.The guide protrusion 136' is accommodated in the receiving groove 103' and constrains the lateral flow of the
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.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of structures, devices, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components or equivalents are used. Appropriate results can be achieved even if substituted or substituted by
100 : 캐리어 헤드 101 : 캐리어 헤드 본체
103 : 가이드돌기 110 : 본체부
120 : 베이스부 130 : 리테이너 링
131 : 리테이너링 몸체 132 : 제1링부재
134 : 제2링부재 136 : 가이드홈
137a : 관통홈 137b : 연결통로
138 : 가이드돌기 140 : 멤브레인100: carrier head 101: carrier head body
103: guide projection 110: body part
120: base 130: retainer ring
131: retaining ring body 132: first ring member
134: second ring member 136: guide groove
137a: through
138: guide projection 140: membrane
Claims (23)
상기 캐리어 헤드 본체의 하측에 연결되고, 파지된 기판을 연마 패드에 가압하기 위한 멤브레인;
상기 멤브레인의 외측면을 감싸도록 상기 캐리어 헤드 본체에 연결되고, 상기 멤브레인과 간극을 형성하며, 상기 파지된 기판의 측면을 구속하는 리테이너링; 및
상기 캐리어 헤드 본체에 형성되고, 상기 간극으로 세정액을 공급하기 위하여 상기 캐리어 헤드 본체의 상부로 낙하되는 세정액을 집수하는 세정액 주입부를 포함하는, 캐리어 헤드.
carrier head body;
a membrane connected to the lower side of the carrier head body for pressing the gripped substrate against the polishing pad;
a retainer ring connected to the carrier head body so as to surround an outer surface of the membrane, forming a gap with the membrane, and restraining a side surface of the gripped substrate; and
and a cleaning liquid injection unit formed in the carrier head body and collecting the cleaning liquid falling onto the carrier head body in order to supply the cleaning liquid to the gap.
상기 세정액 주입부는,
상기 캐리어 헤드 본체의 상부면에 형성되는 슬롯; 및
상기 슬롯으로부터 상기 캐리어 헤드 본체를 관통하여 상기 간극으로 연통되는 세정 유로를 포함하는, 캐리어 헤드.
According to claim 1,
The cleaning solution injection unit,
a slot formed in an upper surface of the carrier head body; and
and a cleaning flow passage from the slot passing through the carrier head body and communicating with the gap.
상기 슬롯은 내측으로 단차지도록 상기 캐리어 헤드 본체의 상부면에 형성되고,
상기 세정 유로는 상기 슬롯의 내면에 형성된 유입구에 연통되는, 캐리어 헤드.
4. The method of claim 3,
The slot is formed on the upper surface of the carrier head body so as to step inward,
The cleaning flow passage communicates with an inlet formed in an inner surface of the slot.
상기 캐리어 헤드 본체의 상부에서 바라본 상태를 기준으로,
상기 유입구는 상기 슬롯보다 면적이 작은, 캐리어 헤드.
5. The method of claim 4,
Based on the state viewed from the top of the carrier head body,
wherein the inlet has a smaller area than the slot.
상기 슬롯에는 복수의 상기 유입구가 형성되고,
상기 복수의 유입구 각각에는 복수의 세정 유로가 각각 연통되는, 캐리어 헤드.
5. The method of claim 4,
A plurality of the inlets are formed in the slot,
A plurality of cleaning flow passages are respectively communicated with each of the plurality of inlets.
상기 세정 유로는,
상기 슬롯에 연통되도록 상기 캐리어 헤드를 관통하여 형성되는 제1세정 유로; 및
일측은 상기 제1세정유로에 연통되고, 타측은 상기 간극에 연통되며, 상기 제1세정유로보다 작은 단면적을 가지는 제2세정 유로를 포함하는, 캐리어 헤드.
4. The method of claim 3,
The cleaning flow path,
a first cleaning flow passage formed through the carrier head to communicate with the slot; and
and a second cleaning flow path having one side communicating with the first cleaning flow path, the other side communicating with the gap, and having a cross-sectional area smaller than that of the first cleaning flow path.
상기 세정 유로는,
상기 간극에 연통되는 부위가 상기 슬롯에 연통되는 부위보다 단면적이 작은, 캐리어 헤드.
4. The method of claim 3,
The cleaning flow path,
A portion communicating with the gap has a smaller cross-sectional area than a portion communicating with the slot.
상기 리테이너 링은,
상기 멤브레인의 외측면을 향하도록 내면에 돌출되는 가이드돌기를 포함하는, 캐리어 헤드.
According to claim 1,
The retainer ring is
and a guide protrusion protruding from the inner surface to face the outer surface of the membrane.
상기 가이드돌기는,
상기 간극의 상부에 공급되는 세정액을 상기 멤브레인의 외측면으로 안내하는 상부경사면을 포함하는, 캐리어 헤드.
10. The method of claim 9,
The guide projection,
and an upper inclined surface guiding the cleaning liquid supplied to the upper portion of the gap to the outer surface of the membrane.
상기 가이드돌기는,
상기 간극의 하부로 공급되는 세정액을 상기 멤브레인의 외측면으로 안내하는 하부경사면을 포함하는, 캐리어 헤드.
10. The method of claim 9,
The guide projection,
and a lower inclined surface guiding the cleaning liquid supplied to the lower portion of the gap to the outer surface of the membrane.
상기 가이드돌기는 단면을 기준으로,
상기 멤브레인을 향해 하향 경사지는 상부경사면 또는 상기 멤브레인을 향해 상향 경사지는 하부경사면 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 캐리어 헤드.
10. The method of claim 9,
The guide projection is based on the cross-section,
at least one of an upper sloping surface slanting downward toward the membrane or a lower sloping surface slanting upward toward the membrane.
상기 리테이너링은,
반경 방향을 따라 하부면에 관통 형성되는 관통홈; 및
일단은 상기 관통홈에 연통되고, 타단은 상기 간극에 연통되는 연결통로를 더 포함하는, 캐리어 헤드.
According to claim 1,
The retaining is
a through-groove formed through the lower surface in a radial direction; and
The carrier head further comprising a connection passage having one end communicating with the through groove and the other end communicating with the gap.
상기 캐리어 헤드는,
캐리어 헤드 본체의 상부로 낙하되는 세정액을 집수하도록 상면에 형성되는 슬롯; 및
상기 슬롯에 집수된 세정액을 하측으로 유동시키는 세정 유로를 포함하는, 캐리어 헤드.
A carrier head for holding a substrate, comprising:
The carrier head,
a slot formed on an upper surface of the carrier head body to collect the cleaning liquid falling onto the upper portion; and
and a cleaning passage for flowing the cleaning liquid collected in the slot downward.
상기 세정 유로는,
기판을 가압하기 위한 멤브레인과, 상기 멤브레인의 외측면을 감싸는 리테이너 링 사이의 간극으로 상기 세정액을 공급하는, 캐리어 헤드.
15. The method of claim 14,
The cleaning flow path,
and supplying the cleaning solution to a gap between a membrane for pressing a substrate and a retainer ring surrounding an outer surface of the membrane.
상기 슬롯은 상기 캐리어 헤드의 상면에 단차지게 함몰 형성되고,
상기 세정 유로는 상기 슬롯 내에 형성된 유입구에 연통되는, 캐리어 헤드.
15. The method of claim 14,
The slot is formed to be recessed in an upper surface of the carrier head,
and the cleaning flow passage communicates with an inlet formed in the slot.
상기 캐리어 헤드 본체의 상부에서 상기 캐리어 헤드 본체와 이격되어 배치되고, 상기 캐리어 헤드 본체의 상면으로 세정액을 낙하하는 세정액 공급 장치를 포함하고,
상기 캐리어 헤드는,
상기 세정액 공급 장치로부터 낙하하는 세정액을 상기 리테이너링 및 멤브레인 사이의 간극으로 유동시키는, 기판 연마 시스템.
a carrier head including a carrier head body, a membrane connected to a lower side of the carrier head body for pressing a substrate against a polishing pad, and a ring-shaped retaining ring connected to the carrier head body to surround an outer surface of the membrane;
and a cleaning liquid supply device disposed at an upper portion of the carrier head body and spaced apart from the carrier head body, and configured to drop the cleaning liquid onto an upper surface of the carrier head body;
The carrier head,
and flowing a cleaning liquid falling from the cleaning liquid supply device into a gap between the retaining ring and the membrane.
상기 캐리어 헤드는,
상기 캐리어 헤드 본체의 상면에 함몰 형성되고 내부에 유입구가 형성되는 슬롯; 및
상기 캐리어 헤드 본체를 관통하여 형성되고, 일측은 상기 유입구와 연통되며 타측은 상기 간극과 연통되도록 상기 캐리어 헤드 본체의 하면에 형성된 배출구와 연통되는 세정 유로를 포함하는, 기판 연마 시스템.
18. The method of claim 17,
The carrier head,
a slot recessed in the upper surface of the carrier head body and having an inlet therein; and
and a cleaning flow passage formed through the carrier head body, one side communicating with the inlet and the other side communicating with the outlet formed on the lower surface of the carrier head body to communicate with the gap.
상기 유입구의 단면적은, 상기 배출구의 단면적보다 큰, 기판 연마 시스템.
19. The method of claim 18,
and a cross-sectional area of the inlet is greater than a cross-sectional area of the outlet.
캐리어 헤드 본체;
상기 캐리어 헤드 본체의 저면에 장착되고, 상기 기판을 상기 연마 패드에 가압하는 멤브레인; 및
상기 멤브레인의 외측면에 이격되게 배치되는 리테이너링 몸체와, 상기 리테이너링 몸체의 내면에 돌출 형성되는 가이드돌기를 포함하며, 상기 캐리어 헤드 본체에 결합되어 상기 기판의 측면을 구속하는 리테이너 링을 포함하고,
상기 리테이너링은
상면에 형성되는 평탄부 및 비평탄부를 포함하고,
상기 평탄부는 상기 캐리어 헤드 본체에 접촉되고, 상기 비평탄부는 상기 캐리어 헤드 본체와 이격되어 비접촉되도록 형성된, 캐리어 헤드.
A carrier head for pressing a substrate to a polishing pad during a chemical mechanical polishing process, comprising:
carrier head body;
a membrane mounted on a lower surface of the carrier head body and pressing the substrate against the polishing pad; and
a retainer ring body disposed to be spaced apart from the outer surface of the membrane, a guide protrusion protruding from an inner surface of the retaining body, and a retainer ring coupled to the carrier head body to constrain a side surface of the substrate; ,
The retaining is
It includes a flat portion and a non-flat portion formed on the upper surface,
wherein the flat portion is in contact with the carrier head body, and the non-planar portion is formed to be spaced apart from and in contact with the carrier head body.
상기 리테이너링의 상면에서 바라본 상태를 기준으로,
상기 비평탄부는 상기 평탄부보다 면적이 큰, 캐리어 헤드.
22. The method of claim 21,
Based on the state viewed from the upper surface of the retaining ring,
and the non-flat portion has a larger area than the flat portion.
상기 리테이너링은 상기 비평탄부에 함몰 형성되는 가이드홈을 포함하고,
상기 캐리어 헤드 본체는 저면으로 돌출되고, 상기 가이드홈에 수용되는 삽입돌기를 포함하는, 캐리어 헤드.
22. The method of claim 21,
The retaining ring includes a guide groove recessed in the non-flat portion,
The carrier head body protrudes toward a bottom surface and includes an insertion protrusion accommodated in the guide groove.
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