KR102404310B1 - 화학 기계적 연마장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 화학 기계적 연마장치는, 캐리어 헤드와, 상기 캐리어 헤드 상에 제공되며 정전용량의 변화를 이용하여 캐리어 헤드에 부착되는 기판을 감지하는 기판감지센서를 포함하고, 기판감지센서는 기판에 의해 정전용량 변화가 감지되면 기판이 존재하는 것으로 센싱하여, 캐리어 헤드에 대한 기판의 부착 상태를 정확하게 감지할 수 있다.

Description

화학 기계적 연마장치{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}
본 발명은 화학 기계적 연마 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 캐리어 헤드에 대한 기판의 부착 상태를 정확하게 감지할 수 있는 화학 기계적 연마장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 행해진다.
즉, 연마 정반(10)의 상면에는 웨이퍼(W)가 가압되면서 맞닿는 연마 패드(11)가 연마 정반(10)과 함께 회전(11d)하도록 설치되며, 화학적 연마를 위해 공급 유닛(30)의 슬러리 공급구(32)를 통해 슬러리가 공급되면서, 마찰에 의한 기계적 연마를 웨이퍼(W)에 행한다. 이때, 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(20)에 의해 정해진 위치에서 회전(20d)하여 정밀하게 평탄화시키는 연마 공정이 행해진다.
상기 연마 패드(11)의 표면에 도포된 슬러리는 도면부호 40d로 표시된 방향으로 회전하면서 아암(41)이 41d로 표시된 방향으로 선회 운동을 하는 컨디셔너(40)에 의해 연마 패드(11) 상에서 골고루 퍼지면서 웨이퍼(W)에 유입될 수 있고, 연마 패드(11)는 컨디셔너(40)의 기계적 드레싱 공정에 의해 일정한 연마면을 유지할 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼(W)는 연마 패드 및 슬러리를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후, 캐리어 헤드(20)에 부착된 상태로 캐리어 헤드(20)에 의해 세정 장치로 이송될 수 있다.
그러나, 상기 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(20)에 정확하게 부착되지 않은 상태에서 캐리어 헤드(20)가 이동하게 되면, 웨이퍼(W)의 이송 도중에 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(20)로부터 분리되어 낙하할 우려가 있기 때문에, 상기 캐리어 헤드(20)가 이송되기 전 또는 이송되는 동안에는 캐리어 헤드에 웨이퍼(W)가 정확하게 부착되어 있는지 여부를 감지할 수 있어야 한다.
또한, 캐리어 헤드(20)에 웨이퍼(W)가 부착된 상태를 정확히 감지하지 못하면 연마 공정 및 세정 공정을 정확히 제어하기 어렵기 때문에, 캐리어 헤드(20)에 대한 웨이퍼(W)의 부착 상태를 정확히 감지할 수 있어야 한다.
이를 위해, 최근에는 캐리어 헤드에 대한 기판의 부착 상태를 정확히 감지하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 기판의 부착 상태를 정확하게 감지할 수 있으며, 기판의 이송을 정확하게 제어하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판이 접근함에 따른 정전용량 변화를 이용하여 캐리어 헤드에 대한 기판의 부착 상태를 정확하게 감지할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치는, 캐리어 헤드와, 상기 캐리어 헤드 상에 제공되며 정전용량의 변화를 이용하여 캐리어 헤드에 부착되는 기판을 감지하는 기판감지센서를 포함하고, 기판감지센서는 기판에 의해 정전용량 변화가 감지되면 기판이 존재하는 것으로 센싱하여, 캐리어 헤드에 대한 기판의 유무 및 부착 상태를 정확하게 감지할 수 있다.
참고로, 본 발명에 기판이라 함은 캐리어 헤드를 이용하여 연마 패드 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.
캐리어 헤드는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 캐리어 헤드는 회전 가능하게 제공되는 본체부, 본체부와 함께 회전 가능하게 제공되는 베이스부, 베이스부의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인을 포함할 수 있다.
기판감지센서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기판을 감지할 수 있는 캐리어 헤드의 다양한 위치에 장착될 수 있다. 일 예로, 기판감지센서는 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이에 배치되도록 베이스부의 저면에 장착될 수 있다.
기판감지센서의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 기판감지센서는, 전극, 전극에 감지대상체가 접근되면 고주파 신호를 발진하는 고주파 발진회로, 고주파 발진회로부터 발진된 신호의 레벨을 검출하는 신호레벨 검출기, 검출된 신호를 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 출력 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
기판감지센서는 기판상에 형성된 전도성 패턴(예를 들어, 구리 또는 텅스텐) 또는 비전도성 패턴(예를 들어, 산화막(SiOx))을 감지하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 기판감지센서에는 다양한 재질의 감지대상체를 감지하기 위해 통상의 전위차계(protentiometer)가 장착될 수 있으며, 전위차계의 감도를 조절함으로써 금속뿐만 아니라 유전체(절연체)의 감지가 가능하다.
기판감지센서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조 및 다양한 배치구조로 제공될 수 있다. 기판감지센서는 독립적으로 센싱 가능하게 캐리어 헤드 상에 복수개가 제공될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 단 하나의 기판감지센서가 사용되는 것도 가능하다.
일 예로, 기판감지센서는 베이스부의 원주 방향을 따라 링 형태로 제공될 수 있다. 참고로, 본 발명에서 기판감지센서가 링 형태를 갖는다 함은, 기판감지센서가 원형, 타원형은 물론 폐루프를 이루는 기하학적 형태로 형성될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
다른 일 예로, 기판감지센서는 베이스부의 원주 방향 또는 반경 방향을 따라 이격되게 복수개가 제공될 수 있다.
또 다른 일 예로, 기판감지센서는 서로 다른 형태를 갖는 센서를 조합하여 제공되는 것도 가능하다. 가령, 기판감지센서는 베이스부의 원주 방향 또는 반경 방향을 따라 이격되게 제공되는 제1센서, 및 상기 베이스부의 원주 방향을 따라 링 형태로 제공되는 제2센서를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 캐리어 헤드와, 상기 캐리어 헤드 상에 제공되며 정전용량의 변화를 이용하여 캐리어 헤드의 저면에 부착되는 기판을 감지하는 기판감지센서를 포함하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 캐리어 헤드에 상기 기판을 부착하는 단계, 기판감지센서를 통해 기판에 의한 정전용량 변화를 감지하여 기판의 존재 유무를 감지하는 단계를 포함하여, 캐리어 헤드에 대한 기판의 유무 및 부착 상태를 정확하게 감지할 수 있다.
캐리어 헤드는, 회전 가능하게 제공되는 본체부, 상기 본체부와 함께 회전 가능하게 제공되는 베이스부, 상기 베이스부의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인, 및 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이에 제공된 압력챔버의 압력을 제어하는 압력챔버 제어부를 포함하여 제공될 수 있으며, 기판감지센서는 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이에 배치되도록 베이스부의 저면에 제공될 수 있다.
또한, 기판의 유무를 감지하기 전에, 탄성 멤브레인이 베이스부에 인접하게 이동하도록 압력챔버의 압력을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 부착 상태를 정확하게 감지할 수 있으며, 기판의 이송을 정확하게 제어할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기판감지센서를 통해 기판의 유무에 따른 정전용량 변화를 감지하여 캐리어 헤드에 대한 기판의 유무 및 부착 상태를 정확하게 감지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판상에 형성된 전도성 패턴 또는 비전도성 패턴에 의한 정전용량 변화를 감지함으로써 기판의 유무를 확인하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 별도의 공압라인을 통하지 않고 기판의 유무를 확인할 수 있기 때문에, 구조를 간소화할 수 있으며, 제어의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 세정액과 같은 이물질에 따른 진공 노이즈와 무관하게 기판을 인식할 수 있기 때문에, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면,
도 4은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 캐리어 헤드를 설명하기 위한 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 기판감지센서의 구조 및 원리를 설명하기 위한 도면,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 기판감지센서의 변형예를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 기판감지센서에 의한 다른 센싱 방식을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면이고, 도 4은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 캐리어 헤드를 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 기판감지센서의 구조 및 원리를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 기판감지센서의 변형예를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 기판감지센서에 의한 다른 센싱 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는, 캐리어 헤드(120) 및 기판감지센서(200)를 포함한다.
상기 캐리어 헤드(120)는 연마 정반(110) 상에 제공되는 연마 패드(111) 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 기판(10)을 가압하여 화학 기계적 연마 공정을 수행하도록 제공되며, 연마 패드(111) 및 슬러리를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후에는 기판(10)을 세정 장치로 이송할 수 있다.
참고로, 본 발명에 기판(10)이라 함은 연마 패드(111) 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(10)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(10)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.
상기 캐리어 헤드(120)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 캐리어 헤드(120)는 회전 가능하게 제공되는 본체부(122), 상기 본체부(122)와 함께 회전 가능하게 제공되는 베이스부(124), 상기 베이스부(124)의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인(128)을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 탄성 멤브레인(128)은 중앙부에 개구부가 형성되며, 탄성 멤브레인(128)의 중앙부에 인접한 내측단은 베이스부(124)에 고정될 수 있고, 탄성 멤브레인(128)의 외측단은 베이스부(124)의 엣지부에 결합되는 리테이너링(126)에 의해 베이스부(124)에 고정될 수 있다.
상기 탄성 멤브레인(128)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 탄성 멤브레인(128)에는 복수개의 플립(예를 들어, 링 형태의 플립)이 형성될 수 있으며, 복수개의 플립에 의해 베이스부(124)와 탄성 멤브레인(128)의 사이에는 베이스부(124)의 반경 방향을 따라 구획된 복수개의 압력챔버가 제공될 수 있다.
상기 각 압력챔버에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 상기 각 압력챔버의 압력은 압력챔버 제어부에 의한 제어에 의해 개별적으로 조절될 수 있으며, 각 압력챕버의 압력을 조절하여 기판(10)이 가압되는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다.
상기 캐리어 헤드(120)의 중심부에는 탄성 멤브레인(128)의 개구에 의해 관통 형성되는 중심부 압력챔버(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 중심부 압력챔버는 기판(10)과 직접 연통되어 폴리싱 공정 중에 웨이퍼를 가압할 뿐만 아니라, 흡입압이 작용되어 기판(10)을 캐리어 헤드(120)의 탄성 멤브레인(128)에 밀착시킴으로써 기판(10)을 파지한 상태로 제3의 위치(예를 들어, 세정장치)로 이동시키는 역할도 수행할 수 있다.
상기 기판감지센서(200)는 캐리어 헤드(120) 상에 제공되며, 정전용량의 변화를 이용하여 캐리어 헤드(120)의 저면에 부착되는 기판(10)을 감지하도록 구성된다.
상기 기판감지센서(200)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기판(10)을 감지할 수 있는 캐리어 헤드(120)의 다양한 위치에 장착될 수 있다. 일 예로, 상기 기판감지센서(200)는 베이스부(124)와 탄성 멤브레인(128)의 사이에 배치되도록 베이스부(124)의 저면에 장착될 수 있다.
상기 기판감지센서(200)의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 기판감지센서(200)는, 전극(210), 상기 전극(210)에 감지대상체가 접근되면 고주파 신호를 발진하는 고주파 발진회로(220), 고주파 발진회로(220)부터 발진된 신호의 레벨을 검출하는 신호레벨 검출기(230), 검출된 신호를 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 출력 스위칭 소자(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기판감지센서(200)를 구성하는 전극(210)의 구조 및 배치구조는 요구되는 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 경우에 따라서는 기판감지센서로서 정전용량의 변화를 감지하여 감지대상체를 감지할 수 있는 여타 다른 정전용량 근접센서가 사용될 수 있으며, 기판감지센서의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
상기 기판감지센서(200)는 기판(10)상에 형성된 전도성 패턴(예를 들어, 구리 또는 텅스텐) 또는 비전도성 패턴(예를 들어, 산화막(SiOx))을 감지하도록 구성될 수 있다. 상기 기판감지센서(200)에는 다양한 재질의 감지대상체를 감지하기 위해 통상의 전위차계(protentiometer)가 장착될 수 있으며, 전위차계의 감도를 조절함으로써 금속뿐만 아니라 유전체(절연체)의 감지가 가능하다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 전극(210)에 감지대상체(기판)가 접근하면, 전극(210) 대지간의 정전용량이 증가하여 발진 주파수와 진폭이 증가할 수 있으며, 이때 발생된 신호를 이용하여 감지대상체의 접근 유무를 감지할 수 있다. 일 예로, 검출 용량이 1(pF)이하일 경우, 전극(210)에는 수백 KHz ~ 수 MHz의 고주파 전압이 인가될 수 있다.
상기 기판감지센서(200)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조 및 다양한 배치구조로 제공될 수 있다.
상기 기판감지센서(200)는 독립적으로 센싱 가능하게 캐리어 헤드(120) 상에 복수개가 제공될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 단 하나의 기판감지센서가 사용되는 것도 가능하나, 센싱 정확도를 높일 수 있도록 복수개의 기판감지센서를 사용하는 것이 바람직하다.
일 예로, 도 7을 참조하면, 상기 기판감지센서(200)는 베이스부(124)의 원주 방향을 따라 링 형태의 제1센서(201)를 포함할 수 있으며, 제1센서(201)는 베이스부(124)의 반경 방향을 따라 이격되게 복수개가 제공될 수 있다.
참고로, 본 발명에서 기판감지센서(200)가 링 형태를 갖는다 함은, 기판감지센서(200)가 원형, 타원형은 물론 폐루프를 이루는 기하학적 형태로 형성될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
아울러, 링 형태를 갖는 복수개의 제1센서(201)의 두께 및 배치 간격 역시 요구되는 조건 및 설계 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
다른 일 예로, 도 8을 참조하면, 상기 기판감지센서(200')는 베이스부(124)의 원주 방향 또는 반경 방향을 따라 이격되게 배치되는 복수개의 제2센서(202)를 포함할 수 있다. 이하에서는 상기 베이스부(124)의 저면에서 특정 스팟(spot) 부위를 감지하도록 4개의 제2센서(202)가 원주 방향을 따라 이격되게 제공된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 복수개의 제2센서가 불규칙한 배열로 배열되는 것도 가능하다.
또 다른 일 예로, 도 9를 참조하면, 상기 기판감지센서(200")는 서로 다른 형태를 갖는 센서(201,202)를 조합하여 제공되는 것도 가능하다. 가령, 기판감지센서(200")는 베이스부(124)의 원주 방향을 따라 링 형태로 제공되는 제1센서(201), 및 상기 베이스부(124)의 원주 방향 또는 반경 방향을 따라 이격되게 제공되는 제2센서(202)를 포함하여 구성될 수 있다. 아울러, 상기 제1센서(201) 및 제2센서(202)의 갯수 및 배치 간격은 다양하게 조절 가능하다.
이하에서는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기로 한다. 캐리어 헤드(120)와, 상기 캐리어 헤드(120) 상에 제공되며 정전용량의 변화를 이용하여 캐리어 헤드(120)의 저면에 부착되는 기판(10)을 감지하는 기판감지센서(200)를 포함하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 상기 캐리어 헤드(120)에 상기 기판(10)을 부착하는 단계, 상기 기판감지센서(200)를 통해 기판(10)에 의한 정전용량 변화를 감지하여 기판(10)의 존재 유무를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 캐리어 헤드(120)는, 회전 가능하게 제공되는 본체부(122), 상기 본체부(122)와 함께 회전 가능하게 제공되는 베이스부(124), 상기 베이스부(124)의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인(128)을 포함하여 제공될 수 있으며, 상기 기판감지센서(200)는 베이스부(124)와 탄성 멤브레인(128)의 사이에 배치되도록 베이스부(124)의 저면에 제공될 수 있다.
먼저, 캐리어 헤드(120)의 저면에 기판(10)을 부착한다.
즉, 상기 탄성 멤브레인(128)의 저면에는 기판(10)이 부착될 수 있으며, 탄성 멤브레인(128)에 대한 기판(10)의 부착은 전술한 중심부 압력챔버를 이용한 흡입압에 의해 수행될 수 있다.
다음, 상기 기판감지센서(200)를 통해 기판(10)에 의한 정전용량 변화를 감지하여 기판(10)의 존재 유무를 감지한다. 상기 기판(10)이 탄성 멤브레인(128)의 저면에 부착됨에 따라, 기판감지센서(200)와 대지간의 정전용량이 증가하여 발진 주파수와 진폭이 증가할 수 있으며, 이때 발생된 신호를 이용하여 기판(10)의 존재 유무를 감지할 수 있다.
또한, 상기 캐리어 헤드(120)는 베이스부(124)와 탄성 멤브레인(128)의 사이에 제공된 압력챔버의 압력을 제어하는 압력챔버 제어부를 포함할 수 있는 바, 상기 기판(10)의 유무를 감지하기 전에, 상기 탄성 멤브레인(128)이 베이스부(124)에 인접하게 이동하도록 압력챔버의 압력을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 베이스부(124)와 탄성 멤브레인(128)의 사이에는 베이스부(124)의 반경 방향을 따라 구획된 복수개의 압력챔버가 제공될 수 있는 바, 압력챔버 제어부의 제어에 의해 각 압력챔버에 부압(진공)이 형성될 경우에는, 탄성 멤브레인(128)이 베이스부(124)의 저면에 인접하는 방향으로 이동할 수 있고, 탄성 멤브레인(128)에 부착된 기판(10) 역시 베이스부(124)에 인접하게 이동될 수 있다. 따라서, 기판(10)은 베이스부(124)의 저면에 장착된 기판감지센서(200)에 보다 가깝게(L2〈 L1) 배치될 수 있다.
상기와 같이, 기판(10)이 베이스부(124)의 저면에 장착된 기판감지센서(200)에 인접하게(L2〈 L1) 배치된 상태에서, 기판감지센서(200)는 기판(10)이 접근됨에 따른 정전용량의 변화를 이용하여 기판(10)의 존재 유무를 감지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 연마 정반 111 : 연마 패드
120 : 캐리어 헤드 122 : 본체부
124 : 베이스부 126 : 리테이너링
128 : 탄성 멤브레인 200 : 기판감지센서
210 : 전극 220 : 고주파 발진회로
230 : 신호레벨 검출기 240 : 출력 스위칭 소자

Claims (13)

  1. 화학 기계적 연마장치에 있어서,
    회전 가능하게 제공되는 본체부와, 상기 본체부와 함께 회전 가능하게 제공되는 베이스부와, 상기 베이스부의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인과, 상기 베이스부와 상기 탄성 멤브레인의 사이에 제공된 압력챔버를 포함하는 캐리어 헤드와;
    상기 베이스부의 저면에 장착되어, 정전용량의 변화를 이용하여 상기 캐리어 헤드에 부착되는 기판을 감지하는 기판감지센서와;
    상기 캐리어 헤드에서의 상기 기판의 존재 여부를 센싱하고자 하면, 상기 탄성 멤브레인이 상기 베이스부에 인접하게 이동하도록 상기 압력챔버의 압력을 제어하는 압력챔버 제어부를;
    포함하고, 상기 기판감지센서에 의해 상기 기판에 의해 정전용량 변화가 감지되면 상기 기판이 존재하는 것으로 센싱하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판감지센서는 상기 베이스부의 원주 방향 또는 반경 방향을 따라 다수 이격되게 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판감지센서는 상기 베이스부의 원주 방향을 따라 링 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판감지센서는 상기 기판상에 형성된 전도성 패턴 또는 비전도성 패턴을 감지 가능한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004195629A (ja) * 2002-12-20 2004-07-15 Ebara Corp 研磨装置
JP2009117153A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Hanshin Electric Co Ltd 静電容量型近接スイッチ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7737953B2 (en) * 2004-08-19 2010-06-15 Synaptics Incorporated Capacitive sensing apparatus having varying depth sensing elements
TWI405281B (zh) * 2005-12-13 2013-08-11 Sensarray Corp 製程條件感應晶圓及資料分析系統
US20090181475A1 (en) * 2008-01-11 2009-07-16 Novellus Systems, Inc. Detecting the presence of a workpiece relative to a carrier head

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004195629A (ja) * 2002-12-20 2004-07-15 Ebara Corp 研磨装置
JP2009117153A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Hanshin Electric Co Ltd 静電容量型近接スイッチ装置

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