KR102599888B1 - 기판 캐리어 및 이를 포함하는 기판 연마 장치 - Google Patents

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    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment

Abstract

기판 캐리어 및 이를 포함하는 기판 연마 장치를 개시한다. 일 실시 예에 따른 기판 캐리어는 캐리어 헤드; 상기 캐리어 헤드에 파지된 기판의 둘레를 감싸는 리테이너링; 상기 캐리어 헤드 및 리테이너링을 연결하고, 상기 캐리어 헤드에 대해 상대적인 움직임이 가능한 톱링을 포함하는 링 어셈블리; 및 상기 기판의 연마과정에서, 상기 톱링의 수평 상태를 유지하기 위한 수평 유지부를 포함할 수 있다.

Description

기판 캐리어 및 이를 포함하는 기판 연마 장치{SUBSTRATE CARRIER AND SUBSTRATE POLISHING APPARATUS COMPRISIHG THE SAME}
아래의 실시예는 리테이너 링 조립체 및 이를 포함하는 기판 캐리어에 관한 것이다.
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편평하게 할 필요성이 증가한다. 편평화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속 CMP 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.
CMP 작업은 기판의 표면을 연마패드를 통해 물리적으로 연마하는 공정을 수행하게 된다. 이러한 공정은, 기판 캐리어를 통해 기판을 파지한 상태로 기판을 연마패드에 가압하는 방식으로 수행된다. 기판의 연마 과정 간, 기판 및 연마 패드 사이의 마찰력이 기판 전체면에 대해 균일하지 않은 경우에는, 기판의 각 부분에 부여되는 압박력에 따라 연마 부족 또는 과연마의 현상이 발생할 수 있다. 한편, 연마패드는 탄성을 가지므로 연마 중에 기판의 가해지는 압박력이 불균일하여 기판이 지지 장치로부터 이탈하는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 기판 캐리어는 기판의 엣지 영역을 지지하는 리테이너링을 구비하게 된다. 한편, 리테이너링은 기판의 연마 과정에서 함께 연마되기 때문에, 자체 마모에 따른 진동과, 기판에서 발생하는 진동을 기판 캐리어로 전달하게 된다. 기판 캐리어에 전달되는 진동은 기판에 대한 압박 불균일을 야기하기 때문에, 기판의 연마 균일도를 저해하는 중요한 원인이 된다.
일 실시 예에 따른 목적은, 기판의 연마 과정 중, 리테이너링으로부터 캐리어 헤드로 전달되는 진동을 감쇄하는 기판 캐리어 및 이를 포함하는 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 리테이너링에서 발생하는 진동을 감쇄시키면서도, 리테이너링의 수평 상태를 유지시킬 수 있는 기판 캐리어 및 이를 포함하는 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어는, 캐리어 헤드; 상기 캐리어 헤드에 파지된 기판의 둘레를 감싸는 리테이너링; 상기 캐리어 헤드 및 리테이너링을 연결하고, 상기 캐리어 헤드에 대해 상대적인 움직임이 가능한 톱링을 포함하는 링 어셈블리; 및 상기 기판의 연마과정에서, 상기 톱링의 수평 상태를 유지하기 위한 수평 유지부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 링 어셈블리는 상기 캐리어 헤드의 중심에 연결되는 중심부를 더 포함하고, 상기 톱링은 상기 캐리어 헤드에 대해 틸팅(tiling) 가능하도록, 상기 중심부에 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판의 연마과정에서, 상기 톱링은 상기 리테이너링으로부터 상기 캐리어 헤드로 전달되는 진동을 감쇄할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 수평 유지부는, 상기 기판의 연마과정에서, 상기 캐리어 헤드에 대해 상기 톱링이 수평 상태가 되도록 상기 톱링에 외력을 제공할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 수평 유지부는 상기 톱링 및 캐리어 헤드 사이에 배치되고, 상기 톱링에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 톱링의 중심을 기준으로 방사형으로 복수개가 배치될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 수평 유지부는 상기 톱링의 복수 지점에 각각 연결되고, 상기 연결된 톱링의 각 지점 및 캐리어 헤드 사이의 간격을 각각 조절하는 간격조절부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판이 접촉되는 연마패드를 포함하는 연마 유닛; 및 기판을 상기 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드와, 상기 캐리어 헤드에 파지된 기판의 둘레 영역을 지지하는 리테이너링과, 상기 캐리어 헤드 및 리테이너링을 상대적으로 움직이도록 연결하는 톱링을 포함하는 링 어셈블리와, 상기 리테이너링의 수평 상태를 유지시키는 수평 유지부를 포함하는 기판 캐리어를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 링 어셈블리는 상기 캐리어 헤드의 중심에 연결되는 중심부를 더 포함하고, 상기 톱링은 상기 중심부에 대해 상대적인 움직임이 가능하게 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 수평 유지부는 상기 기판의 연마 과정에서 상기 리테이너링이 상기 연마패드 면에 대해 수평 상태가 유지될 수 있도록, 캐리어 헤드에 대한 상기 톱링의 상대적인 위치를 조절할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 수평 유지부는 상기 톱링의 복수 지점에 각각 연결되고, 상기 톱링에 대한 연결 지점 및 캐리어 헤드 사이의 간격을 조절하는 간격조절부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 수평 유지부는 상기 캐리어 헤드에 대해 상기 톱링이 수평한지 여부를 검출하는 검출부를 더 포함하고, 상기 검출부의 검출 결과에 따라, 상기 복수의 간격조절부재 각각의 작동을 제어할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 캐리어는 상기 캐리어 헤드에 연결되고, 상기 파지된 기판을 가압하는 복수의 압력 챔버가 형성되는 멤브레인; 및 상기 복수의 압력 챔버 각각의 압력을 조절하는 압력 조절부를 더 포함하고, 상기 압력 조절부는, 상기 연마패드에 대한 리테이너링의 상대적인 움직임에 따른 불균일을 보상하도록 상기 복수의 압력 챔버의 압력을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어 및 이를 포함하는 기판 연마 장치는, 기판의 연마 과정 중, 리테이너링으로부터 캐리어 헤드로 전달되는 진동을 감쇄시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어 및 이를 포함하는 기판 연마 장치는, 리테이너링에서 발생하는 진동을 감쇄시키면서도, 리테이너링의 수평 상태를 유지시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어 및 이를 포함하는 기판 연마 장치의 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 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 모식도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 작동도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 단면도이다.
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 기판 연마 장치의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(1)는 기판(W)의 표면을 연마하는 CMP 공정에 사용될 수 있다.
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 panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함할 수 있다. 한편, 도면에서는 기판(W)이 원형 형태를 가지는 것으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 기판(W)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
기판 연마 장치(1)는 기판(W)을 연마할 수 있다. 기판 연마 장치(1)는 연마 유닛(11) 및 기판 캐리어(10)를 포함할 수 있다.
연마 유닛(11)은 기판(W)의 피연마면을 연마할 수 있다. 연마 유닛(11)은 연마 정반(112) 및 연마 패드(111)를 포함할 수 있다.
연마 정반(112)에는 연마 패드(111)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 연마 패드(111)는 연마 정반(112)의 상부에 부착될 수 있다. 연마 정반(112)은 축을 중심으로 회전하면서 연마 패드(111)에 접촉된 기판(W)면을 오비탈(orbital)방식으로 연마할 수 있다. 연마 정반(112)은 상하 방향으로 움직이면서 지면에 대한 연마 패드(111)의 위치를 조절할 수 있다. 연마 패드(111)는 기판(W) 면에 접촉되어 기판(W) 면을 물리적으로 문지를 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 단면도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 캐리어(10)는 기판(W)을 파지할 수 있다. 기판 캐리어(10)는 연마 대상 기판(W)을 척킹하여 파지하고, 파지된 기판(W)을 연마 패드(111)의 상부로 이동시킬 수 있다. 기판 캐리어(10)는 연마 패드(111)의 상부로 이송된 기판(W)을 연마 패드(111)에 접촉시킴으로써, 기판(W)의 연마 공정을 수행할 수 있다. 기판 캐리어(10)는 연마 패드(111)에 접촉된 기판(W)을 가압함으로써, 기판(W) 및 연마 패드(111) 사이의 마찰력을 조절할 수 있다. 기판 캐리어(10)는 기판(W)의 연마 과정에서 발생하는 진동을 감쇄시킴으로써, 기판(W)이 연마 위치로부터 이탈하는 것을 방지하는 한편, 기판(W)의 연마 균일도를 확보할 수 있도록 리테이너링(102)의 수평 상태를 유지시킬 수 있다. 기판 캐리어(10)는 캐리어 헤드(101), 리테이너링(102), 링 어셈블리(103), 수평 유지부(104), 멤브레인(106) 및 압력조절부(미도시)를 포함할 수 있다.
캐리어 헤드(101)는 기판(W)의 위치를 조절할 수 있다. 캐리어 헤드(101)는 외부로부터 동력을 전달받고, 연마 패드(111) 면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있다. 캐리어 헤드(101)의 회전에 따라 파지된 기판(W)은 연마 패드(111)에 접촉한 상태로 회전하면서 연마될 수 있다.
캐리어 헤드(101)는 기판(W)을 수평으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 캐리어 헤드(101)는 연마 패드(111) 면에 평행한 제1방향 및 제1방향에 수직한 제2방향으로 병진 운동할 수 있다. 제1방향 및 제2방향으로의 복합적인 움직임을 통해, 캐리어 헤드(101)는 기판(W)을 연마 패드(111) 면에 평행한 평면상에서 이동시킬 수 있다. 따라서, 캐리어 헤드(101)의 수평 이동에 따라 기판(W)은 연마 위치로 이송되거나, 연마 위치로부터 제거될 수 있다.
캐리어 헤드(101)는 기판(W)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 캐리어 헤드(101)는 기판(W)의 척킹/디척킹을 위해 상하로 움직이거나, 기판(W)을 연마패드에 가압할 수 있다.
리테이너링(102)은 캐리어 헤드(101)에 파지된 기판(W)의 둘레를 감싸도록 캐리어 헤드(101)에 연결될 수 있다. 리테이너링(102)은 기판(W)이 파지된 위치로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 리테이너링(102)은 기판(W)의 연마 공정 중 발생하는 외력으로 인해, 기판(W)이 기판 캐리어(10)로부터 이탈하지 않도록, 기판(W)의 측면을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
링 어셈블리(103)는 리테이너링(102) 및 캐리어 헤드(101)를 연결할 수 있다.
기판(W) 연마 과정은, 기판(W)이 연마 패드(111)에 접촉함으로써 수행된다. 리테이너링(102)은 기판(W)의 둘레를 지지하기 때문에, 리테이너링(102)은 기판(W) 연마 공정 간 기판(W)과 함께 연마 패드(111)에 접촉할 수 있다. 따라서, 기판(W) 연마 공정은 리테이너링(102)의 연마 및 마모를 수반하게 된다. 리테이너링(102)은 연마 패드(111)를 가압함으로써 연마 패드(111)를 변형시키고, 상기 변형에 따라 기판(W)의 엣지 영역의 연마량을 제어하게 된다.
한편, 기판(W) 및 연마 패드(111)의 접촉을 통한 연마 과정에서는, 스틱 슬립등을 원인으로 하는 진동이 발생하게 된다. 리테이너링(102)은 캐리어 헤드(101)에 연결되기 때문에, 연마 과정에서 발생하는 진동은 리테이너링(102)을 통해 캐리어 헤드(101)로 전달되고, 결과적으로 연마 과정간의 캐리어 헤드(101)의 지지 안정성을 저해할 수 있다. 캐리어 헤드(101)의 지지 안정성의 저하는 연마 과정 중 기판(W)이 기판 캐리어(10)로부터 이탈하는 현상을 야기하게 되므로, 연마 과정 중 리테이너링(102)으로부터 캐리어 헤드(101)로 전달되는 진동을 감쇄시키는 것은 기판(W) 연마 성능에 직결될 수 있다.
일 실시 예에 따른 링 어셈블리(103)는 리테이너링(102)으로부터 캐리어 헤드(101)로 전달되는 진동을 감쇄시킬 수 있다. 따라서, 링 어셈블리(103)는 캐리어 헤드(101)의 기판(W) 지지 안정성을 향상시키고, 기판 캐리어(10)의 진동을 최소화하여 기판(W)의 연마 효율을 상승시킬 수 있다. 링 어셈블리(103)는 캐리어 헤드(101)의 중심에 연결되는 중심부(1032)와, 중심부(1032)에 연결되는 톱링(1031)을 포함할 수 있다.
톱링(1031)은 캐리어 헤드(101) 및 리테이너링(102)을 연결할 수 있다. 예를 들어, 톱링(1031)은 일측이 중심부(1032)에 연결될 수 있다. 톱링(1031)은 캐리어 헤드(101)에 대해 상대적인 움직임이 가능할 수 있다. 예를 들어, 톱링(1031)은 캐리어 헤드(101)에 대해 틸팅(tilting) 가능하도록, 중심부(1032)에 연결될 수 있다. 톱링(1031)의 하측에는 리테이너링(102)이 연결될 수 있다. 예를 들어, 톱링(1031)에는 연결부(1033)가 연결되고, 연결부(1033)의 하측에는 리테이너링(102)이 연결될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 톱링(1031)은 캐리어 헤드(101)에 의해 상대적으로 움직이면서, 리테이너링(102)으로부터 캐리어 헤드(101)로 전달되는 진동을 감쇄시키는 완충재로의 역할을 수행할 수 있다.
수평 유지부(104)는, 기판(W)의 연마 과정에서 캐리어 헤드(101)에 대한 톱링(1031)의 수평 상태를 유지시킬 수 있다. 기판(W)의 연마 과정에서, 톱링(1031)은 리테이너링(102)에 의해 발생하는 진동을 감쇄시킬 수 있도록 캐리어 헤드(101)에 대해 상대적인 움직임, 예를 들어, 틸팅될 수 있다. 한편, 톱링(1031)이 캐리어 헤드(101)에 대해 기울어진 상태가 지속되면, 캐리어 헤드(101)의 회전 과정에서 리테이터링이 연마 패드(111)에 대해 기울어지는 문제가 발생하게 되므로, 수평 유지부(104)는 캐리어 헤드(101)에 대해 톱링(1031)을 수평상태로 원복시키는 외력을 제공함으로써, 연마 패드(111)에 대한 리테이너링(102)의 수평 상태를 유지시킬 수 있다. 다시 말해, 수평 유지부(104)는 캐리어 헤드(101)에 대한 톱링(1031)의 상대적인 위치를 초기 설정 위치로 복귀시킬 수 있다.
수평 유지부(104)는 간격조절부재(1041) 및 검출부(105)를 포함할 수 있다.
간격조절부재(1041)는 일측은 캐리어 헤드(101)에 연결되고, 타측은 톱링(1031)에 연결될 수 있다. 간격조절부재(1041)는 톱링(1031)의 복수 지점에 각각 연결되고, 연결된 톱링(1031)의 각 지점 및 캐리어 헤드(101) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
검출부(105)는 캐리어 헤드(101)에 대해 톱링(1031)이 수평한지 여부를 검출할 수 있다. 검출부(105)의 검출 결과에 따라, 수평 유지부(104)는 복수의 간격조절부재(1041) 각각을 작동시킴으로써, 캐리어 헤드(101)에 대해 톱링(1031)을 수평하게 조절할 수 있다. 검출부(105)는 예를 들어, 캐리어 헤드(101)에 설치되는 수평감지센서를 포함할 수 있다.
멤브레인(106)은 캐리어 헤드(101)에 연결되고, 기판(W)에 압력을 작용하기 위한 압력 챔버(C)를 형성할 수 있다. 멤브레인(106)이 형성하는 압력 챔버(C)의 압력 변동에 따라, 기판(W)에 각 부위에 작용하는 압력이 조절될 수 있다. 예를 들어, 기판(W)이 연마 패드(111)에 접촉한 상태에서 압력 챔버(C)의 압력 상승을 통해 기판(W)이 연마 패드(111)에 가압될 수 있다. 멤브레인(106)은 바닥판 및 플랩을 포함할 수 있다.
바닥판은 압력 챔버(C)의 바닥을 형성할 수 있다. 바닥판의 외면에는 기판(W)이 위치할 수 있다. 다시 말하면, 기판(W)은 파지된 상태에서 바닥판의 외면을 마주볼 수 있다. 바닥판은 기판(W)과 대응되는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 바닥판은 원 형상으로 형성될 수 있다. 바닥판은 압력 챔버(C)에 인가되는 압력을 기판(W)에 작용할 수 있도록 신축 가능한 가요성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 압력 챔버(C)의 압력이 증가하는 경우 바닥판은 기판(W) 방향으로 굴곡됨으로써 기판(W)을 연마 패드(111) 방향으로 가압할 수 있다. 반면 압력 챔버(C)의 압력이 감소하면, 바닥판은 기판(W)의 반대 방향으로 굴곡됨으로써 기판(W)을 멤브레인(106) 방향으로 당길 수 있다.
플랩은 압력 챔버(C)의 측벽을 형성할 수 있다. 플랩은 캐리어 헤드(101) 방향을 향하도록 바닥판으로부터 연장 형성될 수 있다. 플랩은 바닥판의 중심을 원점으로 하는 링 형태를 가질 수 있다. 다시 말하면, 멤브레인(106)을 상부에서 바라본 상태에서 플랩은 원 형상일 수 있다. 플랩은 복수개가 형성될 수 있다. 복수개의 플랩은 바닥판의 중심을 기준으로, 서로 다른 반지름을 가지는 고리 형태로 형성될 수 있다. 서로 인접한 플랩은 하나의 압력 챔버(C)를 구획하기 때문에, 복수의 플랩을 통해 기판 캐리어(10)에 복수의 압력 챔버(C)가 구획될 수 있다. 이 경우, 복수의 압력 챔버(C) 각각의 크기는 각각의 압력 챔버(C)를 구획하는 인접한 플랩 사이의 간격을 통해 결정될 수 있다.
복수의 압력 챔버(C)에는 서로 다른 압력이 인가될 수 있다. 각각의 압력 챔버(C)의 바닥을 마주보는 기판(W) 부위에는 대응되는 압력 챔버(C)의 압력이 인가될 수 있다. 따라서, 복수의 압력 챔버(C)의 개별적인 압력 조절을 통해, 기판(W)의 각 부위가 국부적으로 가압될 수 있다.
압력 조절부는 멤브레인(106)에 형성된 복수의 압력 챔버(C) 각각의 압력을 조절할 수 있다. 압력 조절부는 연마패드에 대한 리테이너링(102)의 상대적인 움직임에 따라 발생하는 연마 불균일을 보상할 수 있도록, 복수의 압력 챔버(C) 각각의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 압력 조절부는 연마패드에 대해 충분히 가압되지 않는 기판(W) 부위에 대응하는 압력 챔버(C)의 압력을 상승시킬 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 작동도이다.
도 4를 참조하여, 수평 유지부(104)의 작동과정을 설명한다. 기판(W)의 연마 과정에서 리테이너링(102)은 기판(W) 표면에 접촉하면서 외력을 받게 되며, 이에 따른 진동을 발생시킬 수 있다. 톱링(1031)은 리테이너링(102)에서 발생하는 진동에 따라 캐리어 헤드(101)에 대해 상대적으로 움직이면서, 캐리어 헤드(101)로 전달되는 진동을 감쇄시킬 수 있다. 수평 유지부(104)는, 도 4와 같이 캐리어 헤드(101)에 대해 톱링(1031)이 기울어지는 경우, 간격조절부재(1041)를 이동시킴으로써, 간격조절부재(1041)가 위치한 톱링(1031)의 각 부위 및 캐리어 헤드(101) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 간격조절부재(1041)는 예를 들어, 유압실린더(1042)에 연결되어 이동될 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과하며, 간격조절부재(1041)를 이동시키기 위한 다양한 구성이 수평 유지부(104)에 적용될 수 있다. 결과적으로, 수평 유지부(104)는 간격조절부재(1041)의 이동을 통해, 캐리어 헤드(101)에 대한 톱링(1031)의 상대적인 위치를 원 상태로 복귀시킬 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 캐리어(10)는, 캐리어 헤드(101), 리테이너링(102), 링 어셈블리 및 수평 유지부(104)를 포함할 수 있다.
수평 유지부(104)는 톱링(1031) 및 캐리어 헤드(101) 사이에 배치되고, 톱링(1031)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(1043)를 포함할 수 있다. 탄성 부재는 복수개가 구비되고, 톱링(1031)의 각 부위에 탄성력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 복수의 탄성부재(1043)는 톱링(1031)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치될 수 있다.
도 5와 같이, 톱링(1031)이 리테이너링(102)의 진동에 따라 캐리어 헤드(101)에 대해 일 방향으로 기울어진 경우, 탄성부재(1043)는 톱링(1031)의 움직임에 따른 탄성 에너지를 흡수하고, 흡수된 탄성 에너지를 통해 캐리어 헤드(101)에 대해 톱링(1031)이 수평 상태가 되도록 톱링(1031)에 탄성력을 제공할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 캐리어 헤드(101)에 대한 톱링(1031)의 상대적인 위치를 조절하기 위한 별도의 제어 구성 없이도, 톱링(1031)의 수평 상태를 유지시킬 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.
1: 기판 연마 장치
10: 기판 캐리어
11: 연마 유닛

Claims (13)

  1. 캐리어 헤드;
    상기 캐리어 헤드에 대해 상대적인 움직임이 가능하게 연결되는 톱링을 포함하는 링 어셈블리;
    상기 톱링의 하측에 연결되고, 파지된 기판의 둘레를 감싸는 리테이너링; 및
    상기 기판의 연마과정에서, 상기 캐리어 헤드에 대한 상기 톱링의 수평 상태를 유지하기 위한 수평 유지부를 포함하고,
    상기 수평 유지부는, 상기 톱링 및 캐리어 헤드 사이에서 상기 톱링의 중심을 기준으로 방사형으로 복수개가 배치되는, 기판 캐리어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링 어셈블리는,
    상기 캐리어 헤드의 중심에 연결되는 중심부를 더 포함하고,
    상기 톱링은 상기 캐리어 헤드에 대해 틸팅(tiling) 가능하도록, 상기 중심부에 연결되는, 기판 캐리어.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판의 연마과정에서, 상기 톱링은 상기 리테이너링으로부터 상기 캐리어 헤드로 전달되는 진동을 감쇄하는, 기판 캐리어.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수평 유지부는, 상기 기판의 연마과정에서, 상기 캐리어 헤드에 대해 상기 톱링이 수평 상태가 되도록 상기 톱링에 외력을 제공하는, 기판 캐리어.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수평 유지부는,
    상기 톱링 및 캐리어 헤드 사이에 배치되고, 상기 톱링에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는, 기판 캐리어.
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 수평 유지부는,
    상기 톱링의 복수 지점에 각각 연결되고, 상기 연결된 톱링의 각 지점 및 캐리어 헤드 사이의 간격을 각각 조절하는 간격조절부재를 포함하는, 기판 캐리어.
  8. 기판이 접촉되는 연마패드를 포함하는 연마 유닛; 및
    기판을 파지하는 기판 캐리어를 포함하고,
    상기 기판 캐리어는,
    기판을 상기 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드;
    상기 캐리어 헤드에 파지된 기판의 둘레 영역을 지지하는 리테이너링;
    상기 캐리어 헤드 및 리테이너링을 연결하고, 상기 캐리어 헤드에 틸팅 가능하게 연결되는 톱링을 포함하는 링 어셈블리; 및
    상기 기판의 연마 과정에서 상기 리테이너링이 상기 연마패드 면에 대해 수평 상태가 유지될 수 있도록, 상기 캐리어 헤드에 대한 상기 톱링의 상대적인 위치를 조절하는 수평 유지부를 포함하고,
    상기 수평 유지부는,
    상기 톱링의 복수 지점에 각각 연결되고, 상기 톱링에 대한 연결 지점 및 캐리어 헤드 사이의 간격을 조절하도록 이동하는 간격조절부재를 포함하는, 기판 연마 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 링 어셈블리는,
    상기 캐리어 헤드의 중심에 연결되는 중심부를 더 포함하고,
    상기 톱링은 상기 중심부에 대해 상대적인 움직임이 가능하게 연결되는, 기판 연마 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 수평 유지부는,
    상기 캐리어 헤드에 대해 상기 톱링이 수평한지 여부를 검출하는 검출부를 더 포함하고,
    상기 검출부의 검출 결과에 따라, 상기 간격조절부재 각각의 작동을 제어하는, 기판 연마 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 기판 캐리어는,
    상기 캐리어 헤드에 연결되고, 상기 파지된 기판을 가압하는 복수의 압력 챔버가 형성되는 멤브레인; 및
    상기 복수의 압력 챔버 각각의 압력을 조절하는 압력 조절부를 더 포함하고,
    상기 압력 조절부는, 상기 연마패드에 대한 리테이너링의 상대적인 움직임에 따른 불균일을 보상하도록 상기 복수의 압력 챔버의 압력을 조절하는, 기판 연마 장치.
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