KR20010043642A - 기판 리테이너 - Google Patents

Abstract

리테이너(52)는 기판을 연마하는 장치와 함께 이용된다. 상기 기판은 상부 및 하부 표면과 측면의, 실질적으로 원형의 원주변을 갖는다. 상기 장치는 상기 기판의 하부면과 접촉하고 연마하는 상부 연마 표면과 함께 연마 패드를 갖는다. 상기 리테이너(52)는 상기 기판의 연마 중에 측면의 이동을 방지하도록 상기 기판을 결합하고 유지하는 내부에 접하는 유지 면(54)을 갖는다. 상기 유지 면(54)은 상기 기판의 원주변에 따른 하나 이상의 개별 원주변 영역에서 기판의 원주변을 결합시킨다.

Description

기판 리테이너{SUBSTRATE RETAINER}

집적회로는 일반적으로 기판, 특히 실리콘 웨이퍼상에 일련의 전도체, 반도체 또는 절연체 층들을 연속적으로 증착시킴으로써 형성된다. 각각의 층이 증착된 후에, 상기 층은 회로 미세구조물을 생성하기 위해 에칭된다. 일련의 층이 연속적으로 증착되고 에칭되었을 때, 기판의 외부 또는 최상부 표면, 즉, 기판의 노출 표면은 상당히 비평탄화된다. 이러한 비평면의 표면은 집적회로 제조 공정의 포토리소그래픽 단계에서 문제를 나타낸다. 그러므로, 기판 표면을 주기적으로 평탄화할 필요가 있다.

화학 기계적 연마(CMP)는 평탄화의 한 방법이다. 이러한 평탄화 방법은 일반적으로 기판이 캐리어나 연마 헤드 상에 장착될 것을 필요로 한다. 상기 기판의 노출 표면은 회전식 연마 패드를 마주보며 놓인다. 연마 패드는 연마 패드 표면이 내구성의 거친 표면을 갖는 "표준" 패드, 또는 연마재 입자가 구속 매체로 유지되어 있는 고정식 연마재 패드일 수도 있다. 상기 캐리어 헤드는 기판에 제어 가능한 부하, 즉, 압력을 상기 기판 상에 가하여 상기 연마 패드에 대해 기판을 누른다. 하나 이상의 화학 반응 약품을 포함하는 연마 슬러리와 표준 패드의 사용시 연마재 입자가 연마 패드에 제공된다. CMP공정의 효율은 연마 속도와 기판 표면의 최종적인 거칠기(예를 들어, 작은 크기의 요철이 없는) 및 평탄도(예를 들어, 큰 크기의 요철이 없는)에 의해 측정된다. 연마 속도, 거칠기 및 평탄도는 패드와 슬러리의 조합, 기판과 패드의 상대적인 속도, 및 패드에 대항하는 기판의 가압력에 의해 결정된다.

CMP에 의한 반도체 기판 웨이퍼의 평탄화 공정에서, 웨이퍼와 이동 연마 패드 사이의 마찰에 기인한 웨이퍼의 측면 이동을 방지하기 위해서 연마될 웨이퍼를 감싸도록 환상의 유지 링을 이용한다는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 본원에 참조된 놈 쉐든 등의 미국 특허 제 5,205,082 호 참조.

CMP에서 계속되는 문제점은 소위 "에지 효과", 즉, 기판의 에지가 기판의 중앙과 상이한 속도로 연마되는 경향이다. 상기 에지 효과는, 에지 효과가 언더-폴리싱(under polishing)을 나타냄에도 불구하고, 일반적으로 기판의 주변 부분, 예를 들어, 최외각으로부터 5 내지 10mm 부분의 오버-폴리싱(over polishing)을 나타낸다. 기판 원주변의 오버 폴리싱 또는 언더 폴리싱은 기판의 전체적인 평탄도를 줄이고, 기판의 에지가 집적회로에 이용되는데 부적당하게 하며, 수율을 감소시킨다.

본 발명은 일반적으로 기판의 화학 기계적 연마, 특히 화학 기계적 연마 시스템의 캐리어 헤드와 기판 리테이너에 관한 것이다.

도 1은 CMP시스템에서 플레이튼의 개략적인 평면도.

도 2는 도 1의 플레이튼의 개략적인 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 리테이너를 갖는 기판 캐리어의 단면도.

도 4는 도 3의 리테이너의 확대도.

도 5는 도 4의 캐리어에 있는 리테이너의 개략적인 부분 저면도.

도 6은 리테이너 몸체의 부분으로 형성된 슬리브를 가지는 리테이너 시스템의 개략적인 부분 단면도.

도 7은 분할된 슬리브를 갖는 리테이너 시스템의 개략적인 부분 저면도.

도 8은 유지 몸체의 상부에 고정된 슬리브를 갖는 리테이너 시스템의 개략적인 부분 단면도.

도 9는 탄성 중합체 삽입구를 갖는 리테이너 시스템의 개략적인 부분 단면도.

도 10은 도 9의 리테이너 시스템의 개략적인 부분 저면도.

도 11은 가요성 막으로부터 연장하는 립을 가지는 리테이너 시스템의 개략적인 부분 단면도.

도 12는 가요성 막으로부터 연장하는 립을 가지는 다른 리테이너 시스템의 개략적인 부분 단면도.

도 13 및 도 14는 기판을 각각 분리 및 결합하는 구성에서 조절 가능한 지름을 가지는 유지 링을 포함하는 리테이너 시스템의 개략적인 부분 단면도.

도 15는 도 13 및 도 14의 리테이너 시스템의 개략적인 부분 저면도.

도 16은 복수의 조절 가능한 부분을 가지는 유지 링을 포함하는 리테이너 시스템의 개략적인 부분 저면도.

도 17은 유지 링으로부터 내부로 확장하는 복수의 돌출부를 갖는 리테이너 시스템의 부분 절단된 저면도.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.

한 측면에서, 본 발명은 기판 연마 장치와 함께 사용되는 리테이너를 제공한다. 상기 장치는 기판의 표면과 접촉하는 연마 표면을 갖는 연마 패드를 가진다. 상기 리테이너는 기판의 연마중에 측면 이동을 방지하도록 기판과 결합하여 유지하는 내향 유지 면을 가진다. 상기 유지 면은 상기 주변을 따라서 실질적으로 단일의 분리된 주위 지점보다 많은 지점에서 기판의 주변과 결합된다.

본 발명의 다양한 실시예는 하나 이상의 다음 사항을 포함한다. 유지 면은 정확히 두 개로 별도 분리된 위치에서 기판 원주변과 결합한다. 상기 유지 면은 기판 원주변을 적어도 연속적인 원주 영역을 따라 결합시킨다. 결합부의 원주 영역은 10°이상 이격될 것이다. 결합부의 원주 영역은 실질적으로 기판 원주변 전체에 걸쳐 분포된다. 상기 유지 면은 주변을 따라 복수의 원주 영역에서 기판 원주변과 가압적으로 결합될 것이다.

상기 유지 면은 길이 방향으로 연장하는 연속 환형 리테이너 부분의 연속 원통형의 내부 표면일 것이다. 이러한 리테이너 부분은 리테이너 부분의 하단에서 기판을 수용하는 개방구를 가지고 상기 기판과 가압적 연결을 유지하는 동안 기판을 수용하기 위해서 충분한 탄성을 가질 수도 있다. 상기 리테이너는 유지 링의 지붕 부분으로부터 연장하고 환상의 리세스(recess)에 의해 링의 몸체로부터 분리된 환상의 길이 방향으로 연장하는 슬리브로 형성된다.

상기 유지 면은 환상의 길이 방향으로 연장하는 슬리브 부분의 원통형의 내부 표면일 수도 있다. 리테이너는 환상의 외측 반경으로 연장하는 플랜지, 플랜지로부터 연장하는 슬리브 부분, 및 유지 링과 캐리어 몸체 사이에 고정된 플랜지를 포함한다. 선택적으로, 리테이너는 클램프(clamp)와 막 지지 구조물 사이에 고정된 환상의 내측 반경 방향으로 연장하는 플랜지를 포함한다.

유지 면은 기판의 전체 주위를 실질적으로 감싸고 기판을 결합 및 해제하도록 원주 방향으로 조절되는 밴드의 내부 면에 의해 형성된다. 리테이너는 탄성 중합체일 수도 있다. 리테이너는 기판 배면 막으로부터 연장하는 환상의 립으로서 형성될 것이다. 리테이너는 복수의 환형 부분을 포함하며, 각각의 환형 부분은 바닥 면과 원통의 내부 면을 가진다. 상기 부분의 원통 내부 면은 유지 면을 형성하고 상기 환형 부분은 기판 주변을 가압적으로 결합시키도록 선택적으로 내부로 편향될 수 있다. 리테이너는 상기 환형 부분과 지지 구조물의 내부 면 사이에 끼인 평평하지 않은 환상의 블래더(bladder)를 포함함으로써 블래더의 팽창으로 인해 기판 원주변과 결합되도록 상기 환형 부분이 내측 반경 방향으로 편향된다.

접촉 지역의 단일 지점에 집중될 리테이너와 기판 사이의 측면 접촉력을 분산시킴으로써, 리테이너는 "에지 효과"에 기여할 기판 근처의 주변에서 국부적인 뒤틀림(예를 들어, 리테이너에 의한 기판의 압력 때문에 접촉 지점에서의 기판의 수직적인 휨)을 감소시킨다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 대하여 첨부된 도면과 아래의 상세한 설명에서 설명될 것이다. 본 발명의 다른 특징, 목적, 및 장점은 상세한 설명과 도면, 그리고 청구범위로부터 분명해질 것이다.

도 1 및 도 2는 플레이튼(22, 도 2)의 상부에 고정된 연마 패드(20)를 도시한다. 상기 패드와 플레이튼은 중앙 축(100) 주위를 회전한다. 기판(24), 예를 들어 원형의 반도체 웨이퍼는 기판의 하부 면(25)을 패드의 상부(연마) 표면(27)과 마주 보게 놓는 기판 캐리어 또는 연마 헤드(26)에 의해 유지된다. 상기 캐리어와 기판은 캐리어 중앙 축(102)을 주위를 한 단위로 실질적으로 회전한다. 회전과 함께, 캐리어와 기판은 도 1에 도시된 것처럼 굵은 선 위치(24 및 26)와 점선 위치(24' 및 26') 사이를 동시에 왕복운동된다. 본 발명의 실시예에서, 상기 패드(20)는 20.0 인치의 지름을 가지고, 상기 기판(24)은 7.87 인치의 지름(200mm 기판에 대해서, 통상적으로 "8 인치" 기판으로 언급됨)을 가지며, 상기 캐리어(26)는 약 10 인치의 외부 지름을 가지며, 그리고 상기 캐리어는 왕복운동을 하며 패드의 중앙 축(100)으로부터 캐리어의 중앙축(102)의 분리는 4.2와 5.8 인치 사이의 범위에 있다. 패드의 회전 속도는 60에서 150rpm이고 캐리어의 회전 속도는 60 내지 150rpm이다.

도 3은 캐리어 헤드(26)의 전형적인 구조를 보다 상세히 도시한다. 캐리어 헤드(26)는 하우징(40)과 일반적으로 기판을 지지하기 위한 원통의 기판 배면 조합체(42)를 포함한다. 상기 배면 조합체는 하우징에 대해서 상하로 이동될 수 있다. 상기 캐리어는 일반적으로 연마중에 캐리어 내에 기판을 유지하기 위해 환상의 유지 링(44)을 더 포함한다. 유지 링(44)은 원통의 내부 표면(74), 원통의 외부 표면(76), 및 상기 내부 표면(74)과 상기 외부 표면(76)을 연결하는 환상의 하부 표면(78)을 포함한다. 유지 링은 수많은 마운팅 홀(46, 단지 하나만이 도 3에 도시됨)에 스크류나 볼트에 의해 캐리어 헤드(26)의 베이스(80)에 부착된다. 유지 링(44)은 상기 배면 조합체(42)와 독립적으로 하우징(40)에 대해 수직으로 이동할 수 있어서 요구된 독립적인 하향력이 유지 링과 기판에 연마 패드와 함께 유지 링과 기판을 잡고 있도록 가해진다. 유사한 캐리어에 대한 설명은 "화학 기계적 연마 시스템용 가요성 막을 가지는 캐리어 헤드"라는 명칭으로 주니가 등에 의해 1996년 11월 8일에 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 번호 08/745,760호에서 개시되어 있다.

로딩 챔버(82)는 하우징(40)과 베이스(80) 사이에 형성된다. 로딩 챔버(82)의 가압은 부하, 즉, 하방향의 압력과 힘을 베이스(80)에 가한다. 연마 패드(도시 않음)에 대해 베이스(80)의 수직 위치는 로딩 챔버(82)의 가압/감압을 통해 제어된다.

상기 기판 배면 조합체(42)는 지지 구조물(84), 지지 구조물과 베이스(80) 사이에 연결된 플렉셔(86, flexure) 및 지지 구조물(84)의 하부에 연결되고 덮는 가요성 막(88)을 포함한다. 가요성 막(88)은 기판에 마운팅 표면을 제공하기 위해 지지 구조물 아래로 확장된다. 베이스(80)와 기판 배면 조합체(42)의 사이에 형성된 챔버(90)의 가압은 기판을 연마 패드에 대해 누른다.

환상의 블래더(92)는 베이스(80)의 하부 표면에 부착된다. 상기 블래더는 지지 구조물(84)과 기판을 아래로 가압하기 위해 플랙셔(86)의 안으로[예를 들어, 상대적으로 중앙 축(102)에 가까운] 향한 부분 상부에 환상의 상부 클램프(60)를 잡도록 가압될 것이다. 챔버(82)와 블래더(92)는 관계된 도관 또는 파이프(또한 도시 않음)에 의해 하나 이상의 펌프(도시 않음)로부터 전달된 유체를 도입 및 제거를 통해 각각 가압되고 감압된다. 그러므로, 하우징(40)에 관해 베이스(80)와 링(44)의 수직 위치는 로딩 챔버(82)의 가압/감압에 의해 제어된다. 로딩 챔버(82)의 가압은 베이스를 아래로 누르고, 연마 패드에 부하를 가하도록 유지 링의 하부 표면(78)을 아래로 누른다.

기판 배면 조합체(42)와 기판의 수직 위치는 챔버(90) 및/또는 블래더(92)의 가압/감압에 의해 제어된다. 챔버(90)의 감압은 연마 패드에 잡히지 않도록 기판을 움직이는 막과 기판 사이의 흡인력을 생성하기 위해 막(88)을 상승시킨다. 그러므로, 한편으로 로딩 챔버(82)의 선택적인 가압과 감압, 다른 한편으로 블래더(92)와 챔버(90)는 링과 패드 사이와 기판과 패드 사이에 수직 위치의 독립적인 유지와 잡는 힘을 제공한다.

도 4에 도시된 것처럼, 지지 구조물(84)은 상부 클램프(60), 하부 클램프(62), 및 지지 링 또는 플레이트(64)를 포함한다. 플랙셔(86)의 내부 에지는 상부 클램프(60)와 하부 클램프(62) 사이에 클램프되고, 가요성 막(88)의 에지는 하부 챔버(62)와 지지 플레이트(64) 사이에 클램프된다.

리테이너 슬리브(52)는 하부 클램프(62)와 같은 지지 구조물(84)의 부분으로부터 아래로 연장된다. 상기 슬리브는 연속적인 내부 원통의 표면(54)과 환상의 바닥 에지 표면(58)에 연결된 연속적인 외부 원통의 표면(56)을 가진다. 상기 슬리브(52)는 슬리브의 상부로부터 내측 반경 방향으로 연장되는 웹(66, web)에 의해 지지 구조물(84)에 연결된다. 리테이너 슬리브(52)의 수직운동은 유지 링(44)의 수직운동과 분리된다. 이러한 분리는 더 큰 융통성, 예를 들어 슬리브(52)와 패드 사이의 동등한 압력 연결 없이 링(44)과 연마 패드 사이에 더 큰 압력을 허용하게 한다. 슬리브(52)와 패드 사이의 불필요한 압력은 슬리브에 마모를 야기하고 슬리브가 교체되는 빈도를 증가시킨다. 상기 슬리브(52)는, 후술되는 도 7의 실시예와 유사하게, 독립적으로 이동 가능한 부분들로 분할될 수 있다. 슬리브(52)의 하부 또는 말단은 개방구(89, 도 3)를 기판을 수용하는 포켓으로 한정한다.

연마 중에, 총 하부 힘은 연마 패드(20)를 가볍게 압축하기 위해 기판에 가해진다. 상기 힘, 및 상기 압축은 기판 재료, 패드 재료 및 두께, 회전 속도, 및 사용되는 연마 슬러리의 존재여부/형태와 같은 요소의 관점에서 요구된 연마 속도를 얻기 위해 결정된다.

도 5에 도시된 것처럼, 어떤 주어진 순간에, 연마 패드는 기판 에지 또는 주변(70)을 슬리브(52)의 내부 원통 표면(54)에 연결하기 위해 기판에 전단력을 가하는 패드와 기판 사이의 마찰과 함께, 기판과 캐리어에 관계된 일반적인 총 이동 방향(120)을 가질 수도 있다. 슬리브의 내부 표면(54)은 유지 링(44)의 유지 표면을 형성한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 연결은 기판 원주변(70)을 따라 연장하는 지역(122)에서의 직접적인 접촉에 의해 이루어진다. 기판 원주변(70)과 유지 면 내부의 표면(54) 사이의 증가하는 갭(123)은 접촉 지역(122)의 직경 방향으로 정반대의 위치(124)에서 최대에 이른다. 그러나, 이러한 최대 갭은 작고, 일반적으로 1mm 이하이다.

상기 슬리브(52)는 치수(예를 들어, 슬리브의 내부 및 외부 원통 표면과 슬리브의 높이가 적당히 선택된다)가 정해지고, 아래에서 설명되는 것처럼 연마중에 기판을 수용하기 위해서, 기판 에지의 충격에 저항하는 플라스틱과 같은, 충분히 가요성이지만 내구성 재료로 형성된다. 슬리브의 내부 표면(54)의 완화된 지름(즉, 연마중에 기판과 연결함으로써 바이어스되지 않았을 때)은 기판의 직경보다 약간 크다. 슬리브(52)의 가요성과 탄성 때문에, 접촉 지역(122)에서 기판 원주변(70)과 내부 원통의 표면(54) 사이의 연결은 슬리브를 약간 수축시키고 압축할 것이다. 이러한 수용 때문에, 유지 링(44)과 기판 원주변(70) 사이의 단일의 주위 접촉 지점을 갖는 대신에, 접촉 지역(122)은 슬리브의 내부 표면(54)과 기판 원주변(70) 사이의 연속적인 주위의 결합 영역이다. 접촉 힘은 결합 지역을 가로지르는 압력 분포이고, 슬리브(52)가 없을 때에는, 그러한 수용이 없고 접촉 힘은 단일 접촉 지점에서의 지점 힘이다. 결합 지역은 아마 10°이상에 걸친다. 슬리브 재료의 선택에서 유연성과 마모 저항성을 균형잡으므로써, 적당한 치수는 링과 기판 사이의 필요한 측면 힘의 관점에서 실험적으로 결정된다. 상기 측면 힘은 기판의 크기 및 재료, 연마 패드 재료, 연마 슬러리의 존재 여부 및 형태, 및 요구된 연마 속도를 포함하는 요소의 함수이다. 결합 영역을 따라 접촉 힘을 분배시킴으로써, 기판에 인접한 주변에서의 뒤틀림은 단일의 분리된 접촉 지점인 상황에 관해 감소된다. 이러한 국부적인 뒤틀림은 관계된 에지 효과에 따라 감소된다. 게다가, 슬리브를 가로질러 기판으로부터 힘을 분배함으로써, 기판의 경사(bevel) 에지와 유지 링 사이에서 슬러리의 압축은 감소되고, 슬러리의 응집 작용과 결과적인 스크래치 결함을 줄인다.

기판의 연마 중에, 유지 링의 하부 표면(78)을 통해 유지 링(44)의 몸체는 연마 패드에 대해 압축되고 연마 패드와 기판의 하부 표면 사이의 경계를 가로질러 더 일정한 압력 분포를 나타내도록 요구되는 것처럼 연마 패드가 압축한다. 부가적으로, 유지 링(44)은 캐리어 헤드의 잔류물에 대해 기판과 슬리브의 측면 이동에 대해 어느 정도 백업을 제공한다.

전형적인 실시예에서, 유지 링은 폴리페닐렌 설파이드(polypenylene sulfide, pps)로 형성될 수도 있다. 200mm(7.87 인치) 직경의 기판용으로 형성되었을 때, 슬리브의 내부 표면의 직경은 약 7.90 인치이고, 슬리브의 외부 표면의 직경은 약 8.20 인치이며, 유지 링의 내부 표면은 약 8.30이며, 그리고 유지 링의 외부 표면의 직경은 약 9.75인치이다. 슬리브의 하단부는 몸체의 바닥면 아래로 튀어나오지 않게 하기 위해 몸체의 바닥면과 거의 평행하거나 약간 리세스되고, 연마 패드와의 연결 때문에 초과 마모와 변형에 구속된다.

도 6은 연속적인 환상의 길이 방향으로 연장하는 슬리브(134)에 의존하는 상부 지붕 부분(132)을 갖는 유지 링(130)을 도시한다. 상기 슬리브는 연속적인 내부 원통의 표면(136)과 환상의 바닥 에지 표면(139)에 의해 연결된 연속적인 외부 원통의 표면(138)을 갖는다. 유지 링(130)은 슬리브(134) 밖의[예를 들어, 중앙 축(102)과 상대적으로 떨어진] 몸체 부분(140)을 가진다. 몸체 부분(140)은 슬리브의 외부 원통 표면(138)과 직면하고 떨어져 위치한 내부 원통표면(142)을 갖고 상기 몸체는 환상의 위로 향한 리세스(144)에 의해 슬리브로부터 분리된다. 몸체 부분(140)은 평평하고 수평의 환상 바닥면(148)에 의해 내부 표면(142)에 연결된 원통의 외부 표면(146)을 갖는다. 접촉 지역에서 기판 원주변(70)과 내부 원통의 표면(136) 사이의 결합은 슬리브를 리세스(144)에서 약간 외측 반경 방향으로 향하도록 수축시킨다. 접촉 힘은 결합 지역을 가로지르는 압력 분포이며, 리세스(144)가 없다면, 그러한 수용은 없을 것이며 접촉 힘은 단일의 접촉 지점에서의 지점 힘일 것이다.

도 7은, 연속적이기 보다는, 복수의 외측 반경 방향으로의 가요성 스프링 아암(155)으로 나누는 복수의 상방향(연마 패드로부터 떨어진) 리세스(153)를 포함하는 슬리브(152)를 갖는 유지 링(150)을 도시한다. 설명된 예에서, 4개의 리세스(153)는 슬리브를 4개의 스프링 아암(155)으로 분리한다. 주어진 슬리브의 높이와 두께에 대해, 리세스(153)의 존재는 슬리브의 효과적인 융통성을 증가시키고 기판(24)에의 수용을 증가시킨다. 이러한 효과는 리세스에 의해 야기된 슬리브에서의 주위 응력에서 방해로부터 일어난다. 상기 리세스(153)는 슬리브의 내부 표면으로부터 슬리브의 외부 표면으로 확장하는 컷 아웃 영역을 포함하거나, 슬리브의 두께를 통해 부분적으로 확장하는 그루브를 포함한다.

도 8은 일반적으로 도 4의 링(44)과 전체적으로 유사한 형태인 리테이너 시스템(210)을 도시한다. 단일의 링으로 형성되기 보다는 슬리브(220)와 몸체(222)로 각각 형성된다. 이것은 슬리브와 몸체에 상이한 재료를 이용하는 것을 용이하게 하고, 특정 조건에 의존해서, 슬리브와 몸체의 상이한 조합을 가능하게 하며, 그리고 슬리브와 몸체의 상이한 마모 속도를 수용하도록 독립적인 교체를 가능하게 한다. 특히, 슬리브(220)는 가요성이 있어서 기판의 충격을 흡수하는 범퍼로 제공되지만 연마 패드에 작은 힘을 나타내는 재료로 형성된다. 슬리브(220)는 환상의 외측 반경 방향으로 연장하는 플랜지(226)와 집합적으로 형성되고 연장하는 환상의 길이 방향으로 연장하는 슬리브 부분(224)을 포함한다. 상기 플랜지(226)는 플랙셔(86)의 외부 부분 아래에 즉시 위치된다. 플랜지(226)와 플랙셔(86)는 몸체(222)와 캐리어 베이스(80) 사이에 클램프된다.

도 9 및 도 10은 유지 링의 바닥면(428)에 인접한 유지 링의 내부 원통의 표면(426)에서 환상의 포켓(424)에 환상의 탄성 중합체 삽입물(422)을 수송하는 유지 링(420)을 도시한다. 상기 삽입물(422)은 링 몸체(430)를 형성하는 재료보다 더 압축될 수 있는 재료로 형성된다. 작동중에, 삽입물(422)은 연속적인 결합 영역(122)을 따라 기판(24)의 원주변(70)에 의해 외측 반경 방향으로 압축된다(도 10). 상기 삽입물(422)은 아마 기판이 수용하고 캐리어 헤드가 제공되어야 하는 빈도를 상당히 증가시키지 않는 충분한 내구성이 있는 재료에 접촉 힘을 분산시키는 충분히 연한 재료로 형성된다. 상기 삽입물(422)은 유지 링 몸체(430)에 의해 구조적으로 뒤에 있기 때문에, 상기 삽입물(422)은 몸체(430)보다 더 연한 재료로 제조된다. 이러한 구성은 재료의 선택에 더 큰 융통성을 제공하고 증가된 수용의 정도를 제공한다. 예를 들어, 링 몸체(430)가 pps로 제조되면, 상기 삽입물(422)은 EPDM, 우레탄 또는 델린(Delrin)과 같은 탄성 중합체로 제조될 것이다.

도 11은 막의 외부 말단에서 기판 배면 막(524)에 의존하는 환상의 립(522)으로 형성된 리테이너를 도시한다. 상기 립은 기판 원주변(70)과 유지 링(528)의 원통의 내부 표면(526) 사이에 압축적으로 끼인다. 아마 상기 막, 또는 적어도 상기 립은 상기 기판과 결합하여 커트되는 것을 막고 상기 헤드가 제공되야 하는 빈도를 증가시킬 초과 마모를 막기에 충분히 단단한 필요한 유연성과 적합성을 제공하기에 충분히 연한 재료로 만들어진다. 상기 막에 대한 통상의 재료는 네오프렌이다.

도 12는 배면 막(624)에 의존하는 립(622)을 도시한다. 상기 립은 형성되어 상기 막 챔버(625)가 상기 립으로 밀어낸다. 상기 챔버가 상기 연마 패드에 대해 상기 기판을 가압하기 위해 팽창될 때, 상기 팽창은 상기 기판 원주변을 가압적으로 결합시키기 위해 상기 기판 원주변(70)과 상기 링(628)의 내부 표면(626) 사이의 상기 립을 측면으로 팽창시킨다. 이러한 구조는 상기 기판 원주변(70)과 상기 립(622) 사이의 총 360°영역의 결합을 제공하기 위해 이용될 것이다. 그러한 결합은 상기 기판과 상기 립(622) 사이의 접촉력을 크게 분산시키고, 상기 캐리어 헤드 내의 상기 기판의 이동을 막는다.

도 13, 도 14 및 도 15는 상기 기판 원주위에 실질적으로 쌓인 밴드(722)에 의해 형성된 리테이너를 도시한다. 상기 밴드는 상기 연마 패드의 상부 표면과 접촉하는 평평한 바닥면(724)과 상기 기판 원주변과 결합하는 원통의 내부 면(726)을 가진다. 상기 밴드(722)는 리테이너 지지물(730)의 내부 보어(728)를 탄다. 상기 밴드의 평평한 수평 상부 면(732)은 상기 보어의 환형의 하향 면(734)을 결합시킨다. 상기 밴드는 상기 지지물 내에서 수직으로 고정되지만 반경 방향으로 자유롭게 움직인다. 상기 밴드의 외부 면은 환형의 블래더(740)를 타는 수직의 주변으로 뻗고 외부에서 직면하는 채널(736)을 가진다. 상기 블래더는 상기 채널(740)을 결합할 뿐만 아니라 상기 보어(728)의 내부 원통의 면(742)을 결합시킨다. 도 14 및 도 15에 도시된 것처럼, 상기 밴드(722)와 상기 보어의 내부 면(742) 사이에 끼인 상기 블래더(740)와 함께, 상기 블래더의 팽창은 상기 기판 주변을 가압적으로 결합시키기 위해 상기 밴드를 내측 반경 방향으로(도 14) 편향시킨다. 상기 밴드(722)의 내측 반경 방향으로의 이동을 용이하게 하기 위해, 상기 밴드는 커트 또는 갭(744)와 함께 제공된다. 상기 갭(744)은 상기 밴드(722)가 반경 방향으로 내부 및 외부로 각각 이동함에 따라 감소되고 증가한다. 상기 블래더(740)의 팽창은 상기 갭의 부분적인 폐쇄를 야기한다. 그러므로, 상기 팽창된 블래더와 함께, 상기 밴드(722)의 내부 면(726)은 상기 기판 원주변(70)을 실질적으로 상기 전제 기판 원주변(70) 주위로 확장하는 연속적인 결합의 주변 영역을 따라 결합시킨다. 선택적으로, 도 16에 도시된 것처럼, 상기 밴드는 갭(844)에 의해 분리된 복수의 분리되고, 내측 반경 방향으로 편향될 수 있는 부재(822)로 형성될 것이다.

도 17은 복수의 내측 반경 방향으로 돌출된 결합 미세구조물(922)을 가지는 유지 링(920)을 도시한다. 재료와 구조 설명에 의존해서, 그러한 미세구조물은 상기 링과 상기 기판 원주변(70) 사이의 복수의 분리된 접촉 지점(924) 또는 짧은 접촉 영역을 제공할 것이다. 그러한 결합 미세구조물은 정적 유지 링이나 내부로 편향될 수 있는 유지 링에 이용될 것이다. 정적 링의 실시예에서, 상기 링 내부에서 상기 기판의 롤링 작용은 상기 기판을 하나와 둘의 접촉 지점 또는 영역 사이를 교체시키게 할 것이다. 내부로 편향될 수 있는 유지 링으로, 세 개 이상의 접촉 지점 또는 영역이 일반적으로 존재하고 상기 기판은 안전하게 상기 링 내부에 유지될 것이다. 상기 결합 미세구조물(922)은 상기 기판의 에지가 상기 결함 미세구조물과 인접할 때 생성되는 전단력과 압축력에 저항하는 높은 내구성 재료로 형성되어야 한다.

본 발명의 많은 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 수정이 본 발명의 취지와 범위를 벗어남이 없이 만들어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 미세구조물이 다양한 캐리어 헤드 구조에 이용되도록 적용될 것이다. 따라서, 다른 실시예는 다음 청구의 범위 내에 있다.

Claims (24)

1. 기판의 일면과 접촉하는 연마면을 갖춘 연마 패드를 구비한 기판 연마용 장치에 사용되는 리테이너로서,

   상기 기판의 연마 중에 기판의 측면 이동을 방지하도록 상기 기판과 결합하여 기판을 유지하며, 상기 기판의 원주변에 따른 하나 이상의 개별 원주변 영역에서 기판의 원주변과 결합하는 내향 유지면을 포함하는 리테이너.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유지 면은 두 개 이상의 분리된 개별 위치에서 상기 기판 원주변과 결합하는 리테이너.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유지 면은 결합부의 적어도 주위 영역을 따라 상기 기판 원주변과 결합하는 리테이너.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 결합부의 주위 영역이 상기 기판 원주변에서 10°이상 이격되어 있는 리테이너.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 결합부의 주위 영역이 실질적으로 상기 기판의 전체 원주변에 걸쳐 이격되어 있는 리테이너.
6. 제 1 항에 있어서,

   환형의 길이 방향으로 연장하는 리테이너 부분을 더 포함하며,

   상기 리테이너 부분이 상기 유지 면을 형성하는 원통의 내부 표면을 가지며 상기 리테이너 부재의 하단부에서 상기 기판을 수용하는 개방구를 가지며 상기 기판과 가압적 결합을 유지하는 동안 상기 기판을 수용하기에 충분한 탄성을 가지는 리테이너.
7. 제 1 항에 있어서,

   루프부, 몸체, 및 길이 방향으로 연장하는 환형 슬리브를 갖는 유지 링을 더 포함하며,

   상기 슬리브는 상기 루프부로부터 연장하고 환형의 리세스에 의해 상기 유지 링과 분리되어 있으며 상기 유지 면을 형성하는 원통의 내부 표면을 갖는 리테이너.
8. 제 1 항에 있어서,

   유지 링의 몸체와 캐리어 몸체 사이에 고정된 외측 반경 방향으로 연장하는 환형 플랜지, 및 상기 유지 면을 형성하는 원통의 내부 표면을 갖고 플랜지로부터 연장하는 환형의 길이 방향으로 연장하는 슬리브 부재를 더 포함하는 리테이너.
9. 제 1 항에 있어서,

   클램프와 막 지지 구조물 사이에 고정된 내측 반경 방향으로 연장하는 환형 플랜지, 및 상기 유지 면을 형성하는 원통의 내부 표면을 갖고 플랜지로부터 연장하는 환형의 길이 방향으로 연장하는 슬리브 부재를 더 포함하는 리테이너.
10. 기판의 일면과 접촉하는 연마면을 갖춘 연마 패드를 구비한 기판 연마용 장치에 사용되는 리테이너로서,

    상기 기판의 연마 중에 기판의 측면 이동을 방지하도록 상기 기판과 결합하여 기판을 유지하며, 상기 기판의 원주변에 따른 복수의 개별 원주변 영역에서 기판의 원주변과 결합하는 내향 유지면을 포함하는 리테이너.
11. 제 10 항에 있어서,

    실질적으로 상기 기판 전체 원주변을 따라 이격된 연속적인 결합부의 주위 영역을 따라 상기 기판 주변과 결합하는 리테이너.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 유지 면은 상기 기판을 결합 및 해제하도록 원주 방향으로 조절할 수 있는 밴드의 내부 면에 의해 형성되는 리테이너.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 밴드가 상기 기판 주위 전체를 실질적으로 덮고 있는 리테이너.
14. 제 10 항에 있어서,

    상기 리테이너가 탄성 중합체인 리테이너.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 리테이너가 기판의 배면을 제공하는 가요성 막으로부터 연장하는 환형의 립으로서 형성되는 리테이너.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 막이 부풀게 할 수 있고 상기 환형 립의 내측으로 적어도 일부 연장하고 팽창 가능한 챔버를 형성하는 리테이너.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 챔버의 팽창으로 상기 립을 편향시켜서 상기 기판 원주변과 결합시키는 리테이너.
18. 제 10 항에 있어서,

    상기 리테이너가 복수의 환형의 부분들을 더 포함하며,

    상기 환형 부분은 각각 바닥 면과 내부 면을 갖고, 상기 기판의 원주변을 가압적으로 결합시키도록 선택적으로 내부로 편향될 수 있으며, 상기 환형 부분의 내부 면은 상기 유지 면을 형성하는 리테이너.
19. 제 18 항에 있어서,

    각각의 환형 부분의 내부 면이 원통형인 리테이너.
20. 제 18 항에 있어서,

    실질적으로 환형의 팽창 가능한 블래더를 더 포함하고,

    상기 블래더가 상기 환형 부분들과 지지 구조물 사이에 끼어 상기 블래더의 팽창에 의해 상기 부분들이 상기 기판 원주변과 결합하도록 내측 반경 방향으로 편향되는 리테이너.
21. 제 12 항에 있어서,

    팽창 가능한 블래더를 더 포함하며,

    상기 블래더는 실질적으로 환형의 형태이고 상기 밴드와 지지 구조물의 내부 면 사이에 끼어서 상기 블래더의 팽창에 의해 상기 밴드가 상기 기판 원주변과 결합되도록 내측 반경 방향으로 편향하는 리테이너.
22. 기판을 연마하는 방법으로서,

    상기 기판의 면과 접촉하는 연마 표면을 이동 연마 패드에 제공하는 단계,

    리테이너를 제공하는 단계,

    상기 기판의 원주변을 결합부의 원주변 영역을 따라 상기 리테이너와 결합시키는 단계를 포함하는 방법.
23. 이동 연마 패드의 연마 표면과 결합되게 기판을 유지하는 캐리어 헤드로서,

    상기 기판의 상부면을 결합시키고 상기 기판에 하향력을 가하는 기판 배면 부재, 및

    상기 기판의 연마 중에 기판의 측면 이동을 방지하도록 상기 기판과 결합하여 기판을 유지하며 상기 기판의 원주변에 따른 하나 이상의 개별 원주변 영역에서 기판의 원주변과 결합하는 내향 유지면을 갖춘 리테이너를 포함하는 캐리어 헤드.
24. 기판 연마 장치로서,

    연마 표면을 갖는 이동 가능한 연마 패드, 및

    회전 가능한 캐리어 헤드를 포함하며,

    상기 캐리어 헤드가

    상기 기판의 상부면과 결합하고 상기 기판에 하향력을 가하는 기판 배면 부재와,

    상기 기판의 연마 중에 기판의 측면 이동을 방지하도록 상기 기판과 결합하여 기판을 유지하며 상기 기판의 원주변에 따른 실질적으로 하나 이상의 개별 원주변 영역에서 기판의 원주변과 결합하는 내향 유지면을 갖춘 리테이너를 포함하는 기판 연마 장치.