KR200465446Y1

KR200465446Y1 - 캐리어 헤드 하우징과 보유 링 간의 결합 상태 점검 기능을 갖는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드

Info

Publication number: KR200465446Y1
Application number: KR2020120008162U
Authority: KR
Inventors: 전용준
Original assignee: 전용준
Priority date: 2012-09-09
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-02-19
Also published as: KR101372193B1; KR20140001638U

Abstract

캐리어 헤드 하우징과 보유 링 간의 결합 상태 점검 기능을 갖는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드가 개시된다. 이 캐리어 헤드는 캐리어 헤드 하우징, 캐리어 헤드 하우징의 하부에 결합되어 내부 공간에 연마 대상 웨이퍼를 보유하는 보유 링, 캐리어 헤드 하우징과 보유 링을 결합시키기 위한 복수의 체결부재들, 그리고, 캐리어 헤드 하우징의 외부에서 공기를 주입 또는 흡입하는 경우 체결부재들 간에 유로가 형성되도록 하는 누설 점검부를 포함한다. 그리하여, 본 고안은 캐리어 헤드에 있어서 헤드 하우징과 보유 링을 결합시키는 복수의 체결부재들 중 일부가 느슨하게 체결됨으로 인해 발생되는 여러 가지 문제들을 해결할 수 있으며, 특히 캐리어 헤드 하우징과 보유 링을 결합시키는 복수의 체결부재 중 일부의 느슨한 결합 여부를 용이하게 점검하여 연마 공정에 의한 불량 원인을 대폭 줄일 수 있다.

Description

캐리어 헤드 하우징과 보유 링 간의 결합 상태 점검 기능을 갖는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드{CARRIER HEAD IN CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS CAPABLE OF CHECKING CONJUNCTION STATUS BETWEEN CARRIER HEAD HOUSING AND RETAINING RING}

본 고안은 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Poilshing;CMP) 장치의 캐리어 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드(carrier head) 하우징과 결합되어 웨이퍼의 측면을 에워싸는 보유 링(retaining ring)과, 상기 캐리어 헤드 하우징 간의 결합 상태를 항시 점검할 수 있는 기능을 갖는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조에 있어서 웨이퍼 표면을 평탄화하거나 도전층을 선택적으로 제거하기 위해 화학 기계적 연마 공정이 채용된다. 특히, 최근에는 화학 기계적 연마 기술과 듀얼 다마신(dual-damascene) 기술이 결합되어 메탈 공정에도 채용되면서 그 중요성은 더 해가고 있다.

화학 기계적 연마 공정 중에는 웨이퍼의 연마를 위해 웨이퍼에 대해 압력을 가하고 회전시키면서 필요한 경우 웨이퍼를 이송시킬 수도 있는데, 이러한 작업들을 수행하는 장치를 캐리어 헤드(carrier head)라고 한다. 이러한 캐리어 헤드의 본체에는 웨이퍼의 측면을 에워싸서 연마 공정 진행 중 웨이퍼가 이탈하는 것을 방지하는 보유 링(retaining ring)이 구비된다.

이와 같은 화학 기계적 연마 공정을 위한 캐리어 헤드에 있어서, 특히 연마 공정 진행 전 또는 진행 중에 캐리어 헤드의 본체와 보유 링 간의 결합이 느슨해지게 되어 공정 진행 중에 보유 링이 이격되거나 탈락함으로 인한 여러 가지 문제들이 파생된다.

이러한 문제 중의 일부라도 해결하기 위한 종래의 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 일 예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1은 종래의 캐리어 헤드의 단면도이고, 도 2는 도 1의 캐리어 헤드의 일부의 확대 단면도로서, 도시된 종래의 캐리어 헤드는 헤드 본체(10;10a, 10b), 보유 링(20), 체결부재(30) 및 커버(40)를 포함한다.

헤드 본체(10)는 연마 공정 진행 중에 웨이퍼(S)를 공기의 흡착력으로 고정시켜 연마 패드에 웨이퍼(S)를 접촉하도록 하는 부분으로서, 예를 들어, 웨이퍼(S)를 고정시킬 수 있도록 웨이퍼(S)의 형상에 상응하도록 원판으로 구비된다. 헤드 몸체의 중앙부에는 하측으로 오픈되어 웨이퍼(S)가 수용되도록 하는 수용 공간(10a)이 마련되고, 몸체의 외연에는 수용 공간(10a)의 외측부를 에워싸는 하우징부(10b)가 형성된다. 수용 공간(10a)에는 웨이퍼(S)를 고정시키는 멤브레인 어셈블리(membrane assembly)(11)가 마련되고, 헤드 본체(10)의 몸체에는 수용 공간(10a)으로 연통되어 멤브레인 어셈블리(11) 측으로도 연통되는 메인 유로(12)가 형성되고, 더 나아가 하우징부(10b)를 상하로 관통하는 복수의 연결홀들(14)이 형성된다. 복수의 연결홀들(14)은 헤드 본체(10)와 보유 링(20)이 결합되고 고정될 수 있도록 하기 위한 체결부재(30)가 체결되는 홀들이다. 이러한 복수의 연결홀들(14)에는 각각 메인 유로(12)와 연결홀들(14) 각각을 연통시키는 보조 유로(13)가 형성된다.

헤드 본체(10) 상측에는 매니폴드 어셈블리(manifold assembly)(16)가 장착되며, 복수의 연결홀들(14) 및 연결유로(15)의 상부는 하우징부(10b)를 따라 씌워지는 커버(40)에 의해 폐쇄된다.

매니폴드 어셈블리(16)는 웨이퍼의 화학 기계적 연마 과정에서 웨이퍼(S)의 영역마다 다른 압력을 가할 수 있도록 메인 유로(12)를 통해 공기를 적절한 압력으로 분배한다. 이와 같이, 매니폴드 어셈블리(16)에는 메인 유로(12)가 형성되어 있을 뿐만이 아니라 상단부를 통해 공기를 주입하거나 흡입하기 위한 복수 개의 홀들(미도시)이 형성되어 있다. 또한, 매니폴드 어셈블리(16)의 측면에 복수 개의 공기 주입호스(도 5의 521)가 구비되어 매니폴드 어셈블리(16) 하부의 공간(10a)으로 공기를 주입하는 용도로 사용된다.

연결홀들(14)의 하단은 폐쇄된다. 즉 연결홀들(14)의 하단은 보유 링(20)을 완전히 관통하지는 않는다. 이러한 연결홀들(14)은 체결부재(30)가 삽입되는 공간이면서도 연마 공정 중 보유 링(20)이 헤드 본체(10)로부터 이격 또는 탈락되면서 외기가 지나가는 공간이기도 하다.

보조 유로(13)는 메인 유로(12)와 연결홀들(14)을 연통시키는 부분이다.

보유 링(20)은 멤브레인 어셈블리(110)에 장착되는 웨이퍼(S)의 측면을 에워싸서 웨이퍼(S)의 이탈을 방지하는 부분으로서, 도우넛 형상 또는 링 형상으로 형성되어 헤드 본체(100)의 하우징부(10b)의 하면에 결합되어 웨이퍼(S)가 보유 링(20)의 내부 공간에 배치되도록 한다. 보유 링(20)은 헤드 본체(10)의 하우징부(10b)의 하면에 체결부재들(30)을 통해 결합되어 하우징부(10b)의 하면에 관통되어 있는 연결홀들(14)의 하단을 폐쇄시킨다.

이와 같은 캐리어 헤드에 있어서는 연마 공정 진행 중에 복수의 체결부재들(30) 중 일부가 느슨하게 풀리거나 또는 작업자들이 체결부재들(30)을 제대로 조이지 못한 경우에는 공기압의 변화로 이를 감지할 수 있었다.

그러나, 상기된 종래 기술은 하기된 많은 문제를 발생시켰다.

첫째, 상기된 종래기술은 메인유로에서 분기된 보조유로를 이용하여 공기를 주입하는 형태인데, 메인유로는 공정 진행 중에만 공기가 공급되게 되고, 이로 인하여 공정 진행 전에 문제가 발생한 경우에도 캐리어 헤드가 웨이퍼를 흡착하여 공정을 진행해야지만 이상 유무를 감지할 수 있어서, 공정 진행 전에 발생한 문제를 사전에 감지하고 이에 대한 조치를 취할 수가 없다는 문제가 있었다. 그런데 대부부의 문제는 작업자가 정비하는 동안에 체결나사를 제대로 체결하지 않아서 발생하는데, 상기된 종래기술은 공정을 진행해야지만 문제를 감지할 수 있다는 문제가 있었다.

둘째, 상기된 종래 기술은 단순히 연결홀에서의 체결 문제만을 감시할 수 있을 뿐, 캐리어 헤드 하우징과 보유 링의 원형의 결합 부분 전체를 감시할 수는 없다는 한계가 있었다.

셋째, 종래 기술은 커버를 장착하여야 하고, 그 커버를 하우징에 고정시키기 위하여 별도의 스크류를 이용하여야 하며, 그 개개의 스크류에는 공기 누출을 방지하기 위한 오링이 개별적으로 부착되어야 한다. 이로 인하여 커버에 부착되는 개개의 스크류와 오링을 감시하여야 하며, 새로 부착되는 오링은 소모품이므로 주기적으로 교체하여야 하고, 그 교체시간도 상당히 많이 늘어나는 단점이 있다. 또한 커버와 커버를 고정시키기 위하여 사용된 스크류가 작업자의 실수로 인한 체결불량 및 공정진행중의 분리시에는 새로 문제를 발생시킨다.

넷째, 상기된 종래의 기술은 항상 공기를 불어넣는 경우에만 그 감시작용을 하게 되고, 공기를 흡입하는 경우에는 이러한 기능을 수행하지 못하는 한계가 있었다.

다섯째, 종래의 기술은 캐리어 헤드 하우징 내부에 보조 유로 등을 만들고, 이를 각각의 연결홀들에 연결하여야 하므로, 캐리어 헤드 내부 부분에 대한 가공이 상당히 많아야 하고, 가공이 정교하게 이루어져야 하는 단점이 있다.

본 고안은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 본 고안이 해결하고자 하는 과제는 캐리어 헤드 하우징과 보유 링의 둘레로 공기 유로를 형성시켜 하우징과 보유 링의 원형의 결합 부분을 전체적으로 감시하되, 공정 진행 여부와 무관하게 항시 감시기능을 수행할 수 있는 캐리어 헤드를 제공하는 것이다.

본 고안이 해결하고자 하는 다른 과제는 원래 헤드에 형성되어 있으나 사용하지 않던 구멍을 추가적으로 깊게 뚫고, 하우징 내부에는 단순히 하나의 유로만 형성함으로써, 헤드 내부 구조의 개조를 최소한으로 하여 효율적으로 결합 부분을 감시할 수 있는 캐리어 헤드의 보유 링을 제공하는 것이다.

본 고안이 해결하고자 하는 다른 과제는 기존의 헤드에 비하여 정비시간도 단축되고 불량의 가능성이 낮은 새로운 형태의 캐리어 헤드를 제공하는 것이다.

본 고안이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 하우징과 보유 링 간의 결합 부분을 공기를 주입하는 것 뿐만 아니라, 공기를 흡입함으로써도 감시할 수 있는, 캐리어 헤드의 보유 링을 제공하는 것이다.

본 고안에 의한 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드는, 캐리어 헤드 하우징; 상기 캐리어 헤드 하우징의 하부에 결합되어 내부 공간에 연마 대상 웨이퍼를 보유하는 보유 링; 상기 캐리어 헤드 하우징과 상기 보유 링을 결합시키기 위한 복수의 체결부재들; 및 외부에서 공기를 주입 또는 흡입하기 위하여 캐리어 헤드 하우징을 상하로 관통하는 적어도 하나 이상의 공기홀, 상기 공기홀과 연통하며 상기 캐리어 헤드 하우징의 하부면과 상기 보유 링의 상부면 사이에 환형으로 형성된 환형홈, 상기 공기홀의 상부를 밀봉하는 밀봉캡, 및 상기 공기홀과 상기 캐리어 헤드 상부에 위치하는 매니폴더 어셈블리의 수용부 측면을 연결하는 공기 유로를 포함하는 누설 점검부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 다른 캐리어 헤드는 캐리어 헤드 하우징; 상기 캐리어 헤드 하우징의 하부에 결합되어 내부 공간에 연마 대상 웨이퍼를 보유하는 보유 링; 상기 캐리어 헤드 하우징과 상기 보유 링을 결합시키기 위한 복수의 체결부재들; 및 캐리어 헤드 상부의 공기 호스에서 분기된 분로, 상기 분로가 연결되며 캐리어 헤드 하우징을 상하로 관통하는 적어도 하나 이상의 공기홀, 상기 공기홀과 연통하며 상기 캐리어 헤드 하우징의 하부면과 상기 보유 링의 상부면 사이에 환형으로 형성된 환형홈을 포함하는 누설 점검부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 바람직한 특징에 의하면, 환형홈은 캐리어 헤드 하우징의 하부면과 보유링의 상부면 중의 어느 하나 이상에 면에 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 개선된 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드를 제공함으로써, 캐리어 헤드 하우징과 보유 링의 접합부에 공기 유로를 형성시켜서 하우징과 보유 링의 원형의 결합 부분을 전체적으로 감시할 수 있을 뿐 아니라, 공정의 진행여부와 무관하게 항시 감시기능을 수행할 수 있다. 이로 인하여 공정진행전에 이상이 발생한 경우에는 공정을 진행하지 않을 수 있어서, 불필요한 공정 진행을 막고, 비용을 절감할 수 있다.

나아가, 본 고안은 종래의 헤드에 형성되어 있으나 사용하지 않던 구멍을 추가적으로 깊게 뚫고, 하우징 내부에는 단순히 하나의 유로만 형성함으로써, 기존의 헤드 내부 구조 개조를 최소화하여 기능상 문제가 없으면서도 효율적으로 캐리어 헤드 하우징과 보유 링의 접합 부분을 감시할 수 있는 효과를 갖는다. 특히, 캐리어 헤드 하우징과 보유링의 접합 부분을 직접적으로 감시함으로서 약간의 틈만 벌어져도 쉽게 감시할 수 있다.

또한 본 고안은 종래의 헤드에 비하여 구조가 간단하여 정비시간이 단축되고 고장의 가능성이 낮아지는 효과가 있다.

더 나아가, 본 고안은 하우징과 보유 링 간의 접합 부분에 공기를 주입 또는 흡입하는 것 뿐만 아니라, 공기를 빨아들임으로써도 하우징과 보유 링 간의 접합 부분을 항시 감시할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 캐리어 헤드의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 캐리어 헤드 일부의 확대 단면도이다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 4는 도 3의 캐리어 헤드의 단면에 대응하는 사시도이다.
도 5는 캐리어 헤드의 평면도이다.
도 6은 본 고안의 제2실시예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 설명하도록 한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들은 당해 기술 분야에 있어서 통상의 기술을 가진 자들에게 이해를 돕기 위한 의도로 예시된 것이므로 이하의 설명 및 첨부된 도면들이 본 고안의 외연을 한정하려는 의도로 사용되어서는 아니될 것이다.

본 고안은 캐리어 헤드 하우징의 하부 면과 보유 링의 상부 면 사이에 접합상태를 확인하기 위하여 캐리어 헤드 하우징의 하부 면과 보유 링의 상부 면 사이에 공기를 주입 또는 흡입할 수 있는 누설점검부를 포함하는 것에 가장 큰 특징이 있다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이고 도 4는 이에 대응되는 사시도이다.

우선, 도 3에서 좌측 부분의 단면은 공기홀(500) 관련 부분의 특징을 보이기 위한 단면이고, 우측 부분의 단면은 체결부재(300) 관련 부분의 특징을 보이기 위한 단면이다. 따라서, 도 3에 보여지는 단면은 하나의 면으로 자른 단면이 아니라 두 개의 면으로 잘려진 단면으로 보아야 할 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드는 캐리어 헤드 하우징(100), 캐리어 헤드 하우징(100)의 하부에 결합되어 내부 공간에 연마 대상 웨이퍼를 보유하는 보유 링(200), 캐리어 헤드 하우징(100)과 보유 링(200)을 결합시키기 위한 복수의 체결부재들(300), 그리고 캐리어 헤드 하우징(100)의 하부 면과 보유 링(200)의 상부 면 사이에 위치하고, 외부에서 공기를 주입 또는 흡입하는 경우 체결부재들(300) 간에 유로가 형성되도록 하는 누설 점검부(410, 500, 510, 520)를 포함한다. 또한, 상기 캐리어 헤드는 캐리어 헤드 하우징(100)의 상부에 위치하여 캐리어 헤드 하우징(100)의 내부 공간으로 공기를 주입 또는 흡입하기 위한 매니폴드 어셈블리(700)를 포함한다. 또한 그 상부는 캡(도 4의 800)으로 덮여 있다. 나아가, 매니폴드 어셈블리(700)의 상단으로부터 상기 캐리어 헤드 하우징(100)의 내부 공간으로 공기를 주입 또는 흡입하기 위한 적어도 하나의 공기 호스(521; 도 6 참조)가 더 구비될 수 있다.

캐리어 헤드 하우징의 중앙부에는 아랫 방향으로 오픈되어 웨이퍼가 수용되도록 하는 수용 공간이 마련되고, 복수의 체결부재들(300)의 상부는 캡(800)으로 덮인다. 체결부재들(300)은 도면 상에는 편의상 하나만 도시되어 있다.

보유 링(200)은 캐리어 헤드 하우징(100)의 하부에서 캐리어 헤드 하우징(100)과 결합되어 그 결합된 내부 공간 내에 화학적 기계적 연마 공정 대상 웨이퍼를 보유한다. 그리하여, 보유 링(200)은 연마 공정 진행 중에 회전 운동에 의한 진동으로 인해 웨이퍼가 그 내부 공간으로부터 이탈되지 않도록 한다.

복수의 체결부재들(300)은 캐리어 헤드 하우징(100)이 보유 링(200)의 하부에서 결합될 수 있도록 하기 위한 수단이다. 다시 말해, 보유 링(200)은 복수의 체결부재들(300)을 통해 캐리어 헤드 하우징(100)에 결합됨으로써 웨이퍼의 이탈을 방지할 수 있다. 이러한 복수의 체결부재들(300) 각각이 체결될 수 있도록 하기 위해 캐리어 헤드 하우징(100)과 보유 링(200)에는 각각의 체결부재(300)에 대응되게 체결홀들(참조부호 미표시)이 마련된다. 상기된 구성요소들은 종래의 캐리어 헤드에도 존재하는 부분이다.

누설 점검부는 캐리어 헤드 하우징의 하부 면과 보유 링의 상부 면 사이에 접합상태를 확인하기 위한 부분으로서, 공기홀(500), 공기유로(510), 환형홈(410) 및 밀봉캡(520)을 포함한다.

공기홀(500)은 종래의 캐리어 헤드 하우징에 형성되어 있던 것을 보유 링(200)까지 더 관통시켜 형성시킨 것이다. 도 5는 캐리어 헤드의 평면도인데, 도 5에서 공기홀(500) 부분이 종래의 캐리어 헤드 하우징에 형성되어 있으나, 사용하지 않던 구멍을 더욱 깊게 형성하여 캐리어 헤드 하우징을 관통하게 하여 형성된 홀이다. 도 5에서 보는 바와 같이 기존의 헤드에는 공기홀(500)에 상응하는 홀이 3개 형성되어 있다.

환형홈(410)은 공기홀(500)과 연통하며, 캐리어 헤드 하우징(100)의 하부 면과 보유 링(200)의 상부 면 사이에 위치한다. 도 3에서는 환형홈(410)이 캐리어 헤드 하우징(100)의 하부 면에만 형성된 것으로 되시되어 있지만, 필요에 따라서는 환형홈(410)은 보유 링(200)의 상부 면에만 형성될수도 있고, 양면에 동시에 형성시킬 수도 있다.

특히, 본 발명에서는 환형홈(410)이 캐리어 헤드 하우징(100)의 하부 면과 보유 링(200)의 상부 면 사이에 전체적으로 환형을 이루며 형성되어 있으므로, 캐리어 헤드 하우징(100)과 보유 링(200) 사이의 어느 지점이라도 틈새가 발생한다면, 환형홈(410)에 주입된 공기가 새어나가게 되어서 이상 유무를 알 수 있게 되는데, 이는 단순히 연결홀(도 2에서 14)들에서의 체결상태를 감시하는 종래 기술보다 향상된 감시 기능을 발휘할 수 있다.

환형홈(410)의 내외곽에 환형으로 형성되는 한 쌍의 오링 삽입홀(430a, 430b)이 형성되고, 이 한 쌍의 오링 삽입홀(430a, 430b) 각각에는 한 쌍의 오링(O-ring)이 삽입되어 환형홈(410)의 기밀이 유지될 수 있도록 한다. 따라서, 환형홈(410) 및 이와 연통된 부분들을 외부로부터 밀폐를 더 확실하게 시킬 수 있도록 하기 위해, 한 쌍의 오링(420a, 420b)은 각각의 오링 삽입홀(430a, 430b)에서 캐리어 헤드 하우징(100)의 하면 바깥까지 돌출되는 두께를 갖도록 형성되고, 체결부재들(300)에 의해 캐리어 헤드 하우징(100)과 보유 링(200)을 결합할 경우, 이 돌출된 부분은 수축되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 한 쌍의 오링(420a, 420b)은 연성 재질인 것이 바람직하다.

나아가 환형홈(410)은 공기홀(500)과 연통하게 형성되는데, 필요에 따라서는 환형홈(410)이 체결부재들(300)이 체결되는 체결홀들과도 연통이 되게 형성할 수도 있다. 이 경우에는 환형홈(410)이 체결부재들(300)의 각각의 체결홀들과 연통이 되는 경우에는 환형홈(410)의 기밀을 유지하기 위하여 각각의 체결홀들에는 와셔(600)를 더 포함한다. 와셔(600)는 고무 재질인 것이 바람직하나, 특별히 이러한 예로 한정되는 것은 아니다.

공기유로(510)은 공기홀(500)과 매니폴드 어셈블리(700)를 연통시키기 위하여 매니폴드 어셈블리(700) 수용부의 하부 측면에서 캐리어 헤드 하우징을 관통하여 공기홀(500)과 연결되는 부분이다. 특히, 본 고안에서는 공기유로(510)가 공기가 주입하는 경우와 공기가 흡입되는 경우가 상존하는 매니폴드 어셈블리(700)와 연통되어 있으므로, 공기가 주입되는 경우 뿐 아니라, 공기가 흡입되는 경우에도 감시기능을 수행할 수 있으므로 항시 감시기능을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

특히, 본 고안에서는 항시 감시체계를 유지하기 위하여 공기유로(510)가 매니폴더 어셈블리와 연통된다는 점에 특징이 있다.

도 5에서 매니폴드 어셈블리(700)의 상부면인 헤드 플랜지(710)를 보면, 헤드 플랜지(710)에는 6개의 공기의 흐름을 위한 관통구가 형성되어 있다. 여기서 5개의 관통구(711~715)는 도 1에서의 메인유로(120)에 연결되어 있고, 하나의 관통구(720)만은 매니폴드 어셈블리(700)와 연결되어 있다. 문제는 메인유로(120)와 연결된 5개의 관통구(711~715)는 공정의 진행 중에만 공기의 흐름이 있는 부분이고, 다른 하나의 관통구(720)만은 공정 진행 여부와 무관하게 항시 공기가 주입 또는 흡입된 상태가 유지되는 부분이다. 즉, 본 고안은 상기된 종래의 기술이 공정 진행 중에만 공기를 주입하게 되어서 공정진행중에만 감시기능을 수행하는 것으로부터 유발되는 문제점을 해결하기 위하여, 항시 공기가 주입 또는 흡입된 상태를 유지할 수 있는 매니폴드 어셈블리(700)와 공기유로(510)를 연결시켰다. 이로서 본 발명은 공정 진행 전이라도 문제 발생 여부를 감시하여, 필요시에는 공정진행전에 정비할 수 있는 기회를 제공한다.

밀봉캡(520)은 공기홀(500)의 상부를 밀봉시키는 캡으로서, 이는 공기가 공기홀(500)의 상부로 누설되는 것을 방지하기 위한 부분이다. 밀봉캡(520)의 내측 상부면에는 밀봉 기능을 향상시키기 위한 오링(미도시)이 삽입될 수도 있다.

누설 점검부는 기본적으로 캐리어 헤드 하우징(100)과 보유 링(200) 사이의 결합상태를 점검하기 위해 외부에서 공기를 주입 또는 흡입하는 경우 공기의 유로를 제공해 준다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어 헤드 하우징(100)과 보유 링(200) 사이의 결합상태를 확인을 위해, 예를 들어, 공기 주입 또는 흡입을 위해 캐리어 헤드 본체 상측에 마련되는 매니폴드 어셈블리(700)를 통해 공기가 주입 또는 흡입되는 경우, 공기홀(500)을 통해 환형홈(410)으로 공기가 주입 또는 흡입된다.

한편, 매니폴드 어셈블리(700)를 통해 환형홈(410) 내로 공기를 주입 또는 흡입하는 제2실시예는 도 6에 도시되어 있다.

제2실시예는 상기된 도 3에서의 제1실시예에서의 공기유로(510)와 밀봉캡(520)이 없어지고, 그 대신에 공기호스의 분로(522)를 만들고, 이를 밀봉캡(520)이 씌워지는 부분에 연결시킨 점만 상이하다.

즉, 도 6은 본 고안의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 단면도로서, 종래의 캐리어 헤드에는 매니폴드 어셈블리(700)의 상단으로부터 캐리어 헤드 하우징(100)의 내부 공간으로 공기를 주입 또는 흡입하기 위한 적어도 하나의 공기 호스(521)가 형성되어 있는데, 제2실시예에서는 이 공기 호스(521)에 T자 피팅(pitting)(552)을 통해 이 공기 호스(521)의 분로(522)를 만들고 이 분로(522)를 공기홀(500)의 상부로 연결시킨 것이다(화살표 554).

이 경우에는 캐리어 헤드의 내부를 공기유로(510)를 형성할 필요가 없으므로 개조가 비교적 간단하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

다음으로 본 고안에 의한 캐리어 헤드의 작동에 대하여 설명한다.

캐리어 헤드 하우징과 보유 링의 결합상태에 대한 점검은 공기홀(500)에 공기를 주입 또는 흡인하는 위하여 공기유로(510) 또는 공기호스의 분로(552)에 공기를 주입하는 것으로 부터 시작한다(화살표 550 참조).

만약, 캐리어 헤드 하우징과 보유 링의 결합상태가 정상적으로 밀착된 상태라면, 공기홀(500)을 통해 공기를 주입 또는 흡입하는 경우, 환형홈(410) 및 이와 연결된 공간은 외부와는 밀폐된 상태를 유지하므로, 공기 누설(air leak)이 발생하지 않는다. 그렇지 않고, 만약 캐리어 헤드 하우징과 보유 링의 결합상태가 불량인 경우에는 공기홀(500)을 통해 공기를 주입 또는 흡입하게 되면 그 부분으로 공기 누설이 발생하게 된다. 공기누설이 발생한 경우에는 매니폴더 어셈블리에 주입 또는 흡입되는 공기압의 이상이 발생하여서 이를 감지함으로서 캐리어 헤드 하우징과 보유 링의 결합상태를 상시 점검할 수 있다.

따라서 도면에는 도시되지 않았지만, 공기압의 이상유무를 감지할 수 있는 제어부를 포함하며, 제어부는 공기압의 이상 유무를 감시하여 이상 발생시 다양한 방법으로 이를 운전원에게 알릴 수 있다. 이는 통상적인 기술에 해당하므로 여기서는 자세한 설명은 생략한다.

100 : 캐리어 헤드 하우징 200 : 보유 링
300 : 체결부재 410 : 환형홈
420a, 420b : 오링
500 : 공기홀

Claims

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드에 있어서,
캐리어 헤드 하우징;
상기 캐리어 헤드 하우징의 하부에 결합되어 내부 공간에 연마 대상 웨이퍼를 보유하는 보유 링;
상기 캐리어 헤드 하우징과 상기 보유 링을 결합시키기 위한 복수의 체결부재들; 및
외부에서 공기를 주입 또는 흡입하기 위하여 캐리어 헤드 하우징을 상하로 관통하는 적어도 하나 이상의 공기홀,
상기 공기홀과 연통하며 상기 캐리어 헤드 하우징의 하부면과 상기 보유 링의 상부면 사이에 환형으로 형성된 환형홈,
상기 공기홀의 상부를 밀봉하는 밀봉캡, 및
상기 공기홀과 상기 캐리어 헤드 상부에 위치하는 매니폴더 어셈블리의 수용부 측면을 연결하는 공기 유로를 포함하는 누설 점검부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드 하우징과 보유 링 간의 항시 결합 상태 점검 기능을 갖는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드에 있어서,
캐리어 헤드 하우징;
상기 캐리어 헤드 하우징의 하부에 결합되어 내부 공간에 연마 대상 웨이퍼를 보유하는 보유 링;
상기 캐리어 헤드 하우징과 상기 보유 링을 결합시키기 위한 복수의 체결부재들; 및
캐리어 헤드 상부의 공기 호스에서 분기된 분로,
상기 분로가 연결되며 캐리어 헤드 하우징을 상하로 관통하는 적어도 하나 이상의 공기홀,
상기 공기홀과 연통하며 상기 캐리어 헤드 하우징의 하부면과 상기 보유 링의 상부면 사이에 환형으로 형성된 환형홈을 포함하는 누설 점검부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드 하우징과 보유 링 간의 항시 결합 상태 점검 기능을 갖는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
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