KR20100133447A - 향상된 캐리어 헤드 멤브레인 - Google Patents

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Abstract

기판을 평탄화하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 안전하게 기판을 지지하기 위한 향상된 커버를 구비한 기판 캐리어 헤드가 제공된다. 이러한 커버는 이것이 끼워지는 리세스보다 큰 헤드를 가질 수 있고, 이에 의해 압축은 리세스 내부에서 등각 밀봉(conformal seal)을 형성한다. 또한, 헤드는 그루브의 표면에 대한 헤드의 부착을 향상시키도록 코팅되지 아니한 채로 남겨질 수 있다. 커버의 표면은 눌어붙지 않는(non-stick) 코팅을 이용하지 아니하면서 커버에 대한 기판의 부착을 감소시키도록 거칠어질 수 있다.

Description

향상된 캐리어 헤드 멤브레인 {IMPROVED CARRIER HEAD MEMBRANE}
본 명세서는 일반적으로 반도체 제조를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 실시예는 반도체 기판을 평탄화시키기 위한 장치 및 이러한 장치를 형성하는 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 산업에서, 평탄화는 기판으로부터 물질을 제거하는 단계, 기판 표면을 매끄럽게 하는 단계 및 기판 표면 아래에 층을 노출시키는 단계의 프로세스이다. 일반적으로 기판은 하나 이상의 증착 프로세스가 기판 상의 물질층을 만든 이후 평탄화를 겪는다. 이러한 프로세스에서, 개구는 기판의 필드 영역에 형성되고 전기도금과 같은 도금 프로세스에 의해 금속으로 채워진다. 금속은 표면에서 와이어 또는 콘택(contacts)과 같은 피쳐를 만들도록 개구를 채운다. 개구는 주위 기판의 레벨까지만 금속으로 채워지는 것이 바람직하지만, 증착은 개구 뿐만 아니라 필드 영역 상에서도 일어난다. 이러한 부가적인 원하지 않는 증착은 제거되어야만 하고, 평탄화는 초과 금속을 제거하기 위한 선택 방법이다.
화학 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization; CMP)는 평탄화 프로세스의 더욱 공통적 유형의 하나이다. 기판은 일정한 위치에서 단단하게 지지되고 연마 패드 또는 웹으로 스크럽된다. 기판은 웹이 기판 아래에서 선형으로 이동됨에 따라 웹에 대해 회전할 수 있거나, 또는 기판은 패드가 동일 또는 반대 방향으로 회전하고, 선형으로 이동하며, 원형 움직임으로 이동되거나 또는 이들의 조합으로 이동하는 동안 패드에 대해 회전할 수 있다. 연마 조성물은 빈번하게 스크럽 패드로 추가되어 물질 제거를 촉진시킨다. 이러한 조성물은 일반적으로 기판을 윤내기 위한 연마 물질 및 기판 표면으로부터 물질을 분해시키기 위한 화학물질을 포함한다. 전자-화학 기계적 평탄화의 경우에, 전자화학 수단에 의해 물질의 제거를 촉진시키기 위해 전압이 기판에 인가된다.
이러한 프로세스 동안 기판 표면에 가해진 힘은 상당할 수 있다. 스크럽 프로세스는 일반적으로 기판의 표면에서 100 파운드 퍼 스퀘어 인치(psi) 이하의 전단 응력을 생성하고, 프로세싱 위치 안으로 그리고 밖으로 기판의 수직 이동은 10 psi 이하의 축방향 힘을 초래할 수 있다. 이러한 힘은 기판 파손에 대한 보호를 위해 그리고 균일한 결과를 보장하기 위해 프로세싱 이전에, 동안에 그리고 이후에 기판이 단단하게 지지되는 것을 필요로 한다.
대부분의 실시예에서, 기판은 캐리어 헤드에 의해 일정한 위치에서 지지되고 이러한 예는 도 1의 개략적인 단면도에서 도시된다. 캐리어 헤드(100)는 기판 체결부(102)의 특징을 갖는다. 기판 체결부(102)에는 멤브레인 또는 다이어프램(104)이 장착된다. 멤브레인(104)은 캐리어 헤드(100)에 의해 지지되는 기판을 접촉한다. 또한, 캐리어 헤드(100)는 일반적으로 하나 이상의 통로(106)의 특징을 갖는다. 통로(106)는 멤브레인(104)의 형상을 제어하기 위해 캐리어 헤드(100)의 안으로 또는 밖으로 가스가 펌프되는 것을 가능하게 한다. 작동시, 캐리어 헤드(100)는 기판에 대해 멤브레인(104)을 프레스 함에 의해 기판을 접촉할 것이다. 가스는 통로(106)를 통해 캐리어 헤드(100) 밖으로 펌프될 것이고, 멤브레인(104) 뒤에 진공을 생성한다. 멤브레인(104)은 오목하게 되고, 멤브레인(104) 및 기판 사이에 진공을 생성한다. 캐리어 헤드(100)를 향한 기판 표면 및 캐리어 헤드(100)로부터 멀어지도록 향한 표면 사이의 압력차는 캐리어 헤드에 대해 기판에 힘을 가하고, 이에 의해 "진공 처크"를 생성한다. 따라서, 캐리어 헤드(100)는 프로세싱 동안 단단하게 기판을 지지한다. 프로세싱 이후 기판을 방출하기 위해, 가스는 통로(106)를 통해 캐리어 헤드(100) 안으로 펌프된다. 이는 진공을 해제하고, 멤브레인(104)을 평평한 위치로 되돌리며, 진공 처크를 방출한다.
일반적으로, 멤브레인(104)은 도 1a에서 도시된 것처럼 캐리어 헤드(100)에서 그루브(110)를 체결하는 멤브레인(104)의 엣지에서 비드(108)에 의해 캐리어 헤드(100)에 부착된다. 비드(108)는 그루브(110) 내에 장착되는 크기의 형상화된 엣지 피쳐이다. 일정한 경우에, 멤브레인의 탄성은 그루브(110)에서 비드(108)를 지지하고, 멤브레인(104)이 캐리어 헤드(100)에 부착되게 유지시킨다. 기판 및 멤브레인(104) 사이의 접촉력은 마찰력을 생성하고, 이러한 마찰력은 프로세싱 동안 기판의 측방향 움직임을 방해한다. 또한, 진공 처크는 프로세싱 표면 위로의 리프트를 위한 캐리어 헤드에 대해 기판을 지지한다.
불행히도 오늘날 캐리어 헤드에서 공통적으로 이용되는 멤브레인은 상당한 누출 속도를 갖는다. 멤브레인 누출은 멤브레인 뒤로 진공의 유지를 전달하고, 기판이 프로세싱 동안 캐리어 헤드로부터 분리되는 것을 가능하게 한다. 일반적으로, 진공 처크는 평탄화 동안 발생하는 전단 응력을 견디기에 충분한 힘을 가져야 한다. 진공 힘이 너무 낮다면, 전단 응력은 마찰력을 극복하고 기판은 캐리어 헤드로부터 분리된다. 이는 종종 기판에 대한 손상을 초래하고, 기판을 사용 불가능하게 만든다. 프로세싱 장비로부터 분리된 기판은 빈번하게 생산 라인 상에서 다른 기판에 손상을 가한다. 손상을 입은 기판을 제거하기 위해 생산 라인을 종종 중단시킬 필요가 있다.
또한, 기판은 멤브레인에 교착된다. 프로세싱 동안, 멤브레인 표면에 대해 힘으로 추진되는 기판의 일부는 멤브레인에 부착되고, 이에 의해 장치로부터 기판을 제거하는 것을 어렵게 만든다. 압력이 기판을 디처크(de-chuck) 하도록 하나 이상의 챔버에 가해진 때 조차도, 기판은 멤브레인에 부착되고 디처킹에 저항할 수 있다. 또한, 바람직한 것보다 오래 캐리어 헤드에 부착되는 기판은 손상을 입을 수 있다.
따라서, 평탄화 동안 단단하게 기판을 지지하고 프로세싱 이후 신뢰성 있게 기판을 방출할 수 있는 캐리어 헤드에 대한 계속적인 요구가 있다.
실시예는 평탄화 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드 및 커버를 일반적으로 제공한다.
일 태양에서, 기판 캐리어 헤드를 위한 커버가 제공되고, 이러한 커버는 기판을 체결하는 표면, 캐리어 헤드 상에서 수용 구조물과 체결하는 표면의 엣지에서 비드를 포함하고, 이 경우 비드의 폭은 수용 구조물의 폭보다 크다. 캐리어 헤드는 상부 및 하부를 갖고, 그 내부에 형성된 수용 구조물을 갖는다. 하부는 상부에 대해 하부가 이동하는 것을 가능하게 하는 방식으로 상부와 조화를 이룬다. 수용 구조물의 폭보다 큰 두께를 갖는 비드를 멤브레인의 엣지부 상에 형성하고, 비드를 수용 구조물로 삽입하며 수용 구조물과 동일한 형상을 이루도록 비드를 압축함에 의해, 밀봉이 멤브레인 및 캐리어 헤드 사이에 형성된다.
다른 태양에서, 기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인이 제공되고, 이러한 멤브레인은 기판을 체결하는 장착면, 장착면으로부터 연장하는 둘레부, 둘레부로부터 연장하는 비드, 그리고 코팅부와 비코팅부를 형성하도록 멤브레인의 일부를 커버하는 비교착 코팅을 포함하고, 이 경우 비코팅부는 비드를 포함한다. 캐리어 헤드는 멤브레인이 커플링되는 베이스와 베이스에 부착되는 비코팅된 비드를 포함하고, 이에 의해 형성된 밀봉을 향상시킨다. 비교착 코팅은 코팅되지 아니한 채로 남아 있는 멤브레인의 부분 위에 마스크를 적용하고, 비교착 코팅을 적용하며, 마스크를 제거함에 의해 멤브레인의 일부에 적용된다.
다른 태양에서, 기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인은 기판을 체결하는 표면과 캐리어 헤드에서 수용 구조물을 체결하기 위한 표면의 엣지에서 비드를 포함한다. 이러한 표면은 적어도 약 10마이크로 인치의 Ra 거칠기를 갖는다.
일정한 구현은 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 수용 구조물은 그루브일 수 있다. 이러한 표면은 적어도 약 15 마이크로 인치의 Ra 거칠기를 가질 수 있다. 표면은 예를 들어 약 0.01 lbs 미만과 같이 약 0.02 lbs 미만의 교착력으로 기판에 부착될 수 있다. 수용 구조물은 캐리어 헤드의 베이스부에서 형성될 수 있고, 베이스부는 캐리어 헤드의 하우징부에 이동 가능하게 커플링될 수 있다. 이러한 표면은 기판의 중량 미만의 교착력으로 기판에 부착될 수 있다.
다른 태양에서, 기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인은 기판을 체결하는 장착면, 장착면으로부터 연장하는 둘레부, 둘레부로부터 연장하는 비드, 코팅부 및 비코팅부를 형성하도록 멤브레인의 일부를 커버하는 비교착 코팅을 포함한다. 비코팅부는 비드를 포함한다.
일정한 구현은 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 비코팅부는 둘레부를 포함할 수 있다. 멤브레인의 누출 속도는 약 0.2 psi/min 미만일 수 있다. 비드의 표면은 적어도 6.0 Pa의 교착 응력으로 금속에 부착될 수 있다. 비드는 캐리어 헤드의 베이스부에 형성된 수용 구조물과 체결되도록 이루어질 수 있고, 베이스부는 캐리어 헤드의 하우징부에 이동 가능하게 커플링될 수 있다.
다른 태양에서, 평탄화 장치에서 기판을 조작하는 방법은 멤브레인을 가진 캐리어 헤드를 제공하는 단계, 진공 처크를 형성하도록 멤브레인 뒤에서 압력을 감소시키고 기판에 대해 멤브레인의 표면을 프레스함에 의해 기판을 체결시키는 단계, 및 진공 처크를 방출함에 의해 기판을 분리시키는 단계를 포함한다. 멤브레인은 적어도 약 0.10 마이크로 인치의 Ra 거칠기를 갖는 표면을 갖는다.
일정한 구현은 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 기판의 중량은 멤브레인의 표면 및 기판 사이의 교착력을 초과할 수 있다. 또한, 기판을 분리시키는 것은 중량에 의해 멤브레인의 표면으로부터 기판이 분리되는 것을 가능하게 하는 것을 포함할 수 있다. 기판은 약 0.01 lbs 미만의 교착력으로 멤브레인의 표면에 부착될 수 있다. 멤브레인을 제공하는 단계는 적어도 멤브레인의 일부에 표면 거칠기를 전달하도록 설계된 내부면을 가진 몰드로 경화 가능한 액체를 제공하는 단계, 멤브레인을 형성하도록 액체를 설정하는 단계, 및 몰드로부터 멤브레인을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 멤브레인을 제공하는 단계는 몰드로 경화 가능한 액체를 제공하는 단계, 멤브레인을 형성하도록 액체를 설정하는 단계, 몰드로부터 멤브레인을 제거하는 단계, 그리고 멤브레인 표면을 거칠게 하도록 기계적 힘을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 평탄화 장치를 위한 멤브레인을 형성하는 방법은, 평평한 중앙부, 윤곽을 가진 둘레부, 및 엣지 주위의 비드를 가진 가요성 물품을 형성하는 단계; 가요성 물품의 일부로 마스크를 적용하는 단계; 비교착 코팅으로 물품을 코팅하는 단계; 및 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.
일정한 구현들은 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 가요성 물품은 실리콘 고무, 부틸 고무, 천연 고무, EPDM 고무, 폴리이미드, 및 열가소성 탄성체를 포함한 그룹으로부터 선택된 물질로 형성될 수 있다. 가요성 물품의 일부를 마스크하는 단계는 물품의 일부 위에 가요성 커버링을 장착시키는 단계를 포함할 수 있다. 물품의 마스크된 부분은 비드를 포함할 수 있다. 비교착 코팅은 예를 들어 파릴렌 코팅과 같은 폴리머 코팅일 수 있다. 가요성 물품을 형성하는 단계는 몰드로 경화 가능한 액체를 제공하는 단계, 액체를 가열하여 경화시키는 단계, 및 몰드로부터 가요성 물품을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인은 기판을 체결하는 표면, 및 캐리어 헤드 상의 수용면과 체결하는 표면의 엣지에서 비드를 포함한다. 비드의 폭은 수용 구조물의 폭보다 크다.
일정한 구현은 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 수용 구조물은 그루브일 수 있다. 비드의 폭은 수용 구조물의 폭보다 적어도 약 10% 클 수 있다. 멤브레인의 두께는 수용 구조물의 폭 미만일 수 있다. 비드는 원형 단면 형상을 가질 수 있다. 비드는 수용 구조물과 체결될 때 예를 들어 약 12% 내지 약 20%와 같이 적어도 약 10%의 압축률을 받을 수 있다. 비드의 압축은 수용 구조물 내부에서 동일 형상의 밀봉을 초래할 수 있다. 표면은 적어도 약 10마이크로 인치의 Ra 거칠기를 가질 수 있다. 멤브레인의 일부는 코팅 영역 및 비코팅 영역을 형성하도록 비교착 코팅으로 코팅될 수 있다. 비드의 표면은 적어도 6.0Pa의 교착 응력으로 금속에 부착될 수 있다.
다른 태양에서, 화학 기계적 폴리싱 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드는 하우징, 하우징에 커플링된 베이스, 및 베이스에 커플링된 커버를 포함한다. 커버는 베이스 상에서 수용 구조물을 체결하는 비드를 포함하고, 비드의 압축되지 않은 두께는 수용 구조물의 폭보다 크다.
일정한 구현은 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 수용 구조물은 그루브일 수 있다. 비드는 수용 구조물과 체결될 때 약 12% 내지 약 20%와 같이 적어도 약 10%의 압축률을 겪을 수 있다. 커버는 약 0.2 psi/min 미만의 누출 속도를 가질 수 있다. 비드의 표면은 밀봉을 형성하기 위해 그루브의 표면과 동일한 형상을 이룰 수 있다. 커버는 기판을 체결하기 위한 표면을 추가로 포함할 수 있고, 표면은 적어도 약 10 마이크로 인치의 Ra 거칠기를 가질 수 있다. 커버의 일부는 코팅 영역 및 비코팅 영역을 형성하기 위해 비교착 코팅으로 코팅될 수 있고, 비코팅 영역은 적어도 비드를 포함할 수 있다. 비드의 표면은 적어도 6.0 Pa의 교착 응력으로 금속에 부착될 수 있다.
다른 태양에서, 기판 캐리어 헤드 및 멤브레인 사이의 밀봉을 형성하는 방법은 기판 캐리어 헤드의 일부에서 그루브를 제공하는 단계, 그루브 폭보다 큰 두께를 가진 멤브레인의 엣지 주위로 비드를 형성하는 단계, 그루브 안으로 비드를 삽입하는 단계, 및 그루브 내부로 비드를 압축하는 단계를 포함하고, 이에 의해 비드의 표면은 밀봉을 형성하기 위해 그루브의 표면과 동일한 형상을 갖는다.
일정한 구현들은 이하의 피쳐의 하나 이상을 포함할 수 있다. 비드의 두께는 그루브의 폭보다 적어도 약 10% 클 수 있다. 그루브 내부로 비드를 압축함에 의해 그루브는 예를 들어 약 12% 내지 20%와 같이 적어도 약 10%의 압축률로 비드를 변형할 수 있다. 그루브 내부로 비드를 압축함에 의해 그루브에서 약 1% 미만의 빈 공간을 초래할 수 있다.
다른 태양에서, 기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인이 제공되고, 이러한 멤브레인은 기판을 체결하는 표면, 베이스에서 수용 구조물을 체결하기 위한 표면의 엣지에서의 비드를 포함하고, 이 경우 표면은 적어도 약 10 마이크로 인치의 Ra 거칠기를 갖는다. 멤브레인 상의 비드는 캐리어 헤드 상의 그루브와 조화를 이룬다.
상기 언급된 특징을 상세하게 이해할 수 있도록, 상기 간략히 요약된 더욱 특별한 설명은 실시예를 참고하여 이루어지고 그 중 일부는 첨부된 도면에서 도시된다. 첨부된 도면은 오직 전형적인 실시예 만을 도시하고, 따라서 청구항의 범위를 제한하려는 의도는 아니며 다른 동등하게 효과적인 실시예가 가능할 수 있다.
도 1은 예시적인 종래 기술 캐리어 헤드 장치의 개략 단면도이다.
도 1a는 도 1의 장치의 상세도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 예시적 캐리어 헤드 장치의 개략 단면도이다.
도 2a 및 2b는 도 2의 장치의 상세도이다.
도 3a 및 3b는 실시예에 따른 두 개의 캐리어 헤드 멤브레인의 개략 단면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 장치의 사시도이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 마스크 장치의 측면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 캐리어 헤드 장치의 개략 단면도이다.
이해를 촉진시키기 위해, 가능한 동일한 참조 번호가 도면에 공통적인 동일한 요소를 나타내도록 이용되었다. 일 실시예에서 개시된 요소는 특별한 인용이 없어도 다른 실시예에 유리하게 이용될 수 있다.
실시예는 일반적으로 평탄화 프로세스에서 기판을 조작하기 위한 기판 캐리어 헤드를 제공한다. 도 2는 일 실시예에 따른 예시적 캐리어 헤드(200)를 도시한다. 도 2에서 도시된 캐리어 헤드(200)는 하우징(202), 베이스(204) 및 멤브레인(206)을 갖는다. 하우징(202)은 일반적으로 캐리어 헤드(200)로 구조 지지체를 제공하고, 이를 장치(미도시)의 나머지 부분에 부착시키며, 그리고 캐리어 헤드(200)의 안으로 그리고 밖으로 프로세스 가스를 통과시키기 위한 도관(208)을 제공한다. 일 실시예에서, 베이스(204)는 가요성 다이어프램(210)에 의해 하우징(202)에 커플링되고, 이에 의해 하우징(202) 및 베이스(204) 사이에서 일정한 정도의 독립적인 이동을 허용한다. 이는 캐리어 헤드(200) 상의 밀봉을 유지시키면서 기판이 캐리어 헤드(200) 상에 장착될 때 작업 표면에 대한 기판 위치의 조정을 가능하게 한다. 베이스(204)의 이동은 이 기술 분야에서 잘 알려져 있으며 미국 특허 제 6,183,354호에 의해 예시된 기계장치(미도시)에 의해 제어될 수 있고, 베이스(204) 내에 위치하며 하우징(202)에 대한 베이스(204)의 이동을 구속하도록 이루어진다. 다이어프램(210)은 CMP 프로세스의 기계적 및 화학적 요구사항을 견디기 쉬운 가요성 물질로 만들어질 수 있다. 이러한 물질은 부틸 고무, EPDM 고무, 천연 고무, 또는 실리콘 고무와 같은 탄성 물질을 포함할 수 있다.
베이스(204)는 베이스(204)의 하부면에서 멤브레인(206)에 의해 커버된다. 멤브레인(206)은 일반적으로 기판과 접촉하는 표면(212), 둘레부(214), 및 멤브레인(206)의 엣지에서 비드(bead; 216)를 포함한다. 비드(216)는 일반적으로 멤브레인의 엣지에서 형상화된 피쳐이고, 일정한 실시예에서 멤브레인 표면(212)의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 비드(216)는 베이스(204)에 형성된 그루브(218)를 이용하여 베이스(204)와 체결된다. 일정한 실시예에서, 비드(216)는 베이스(204) 상에서 멤브레인(206)을 설치하기 위해 그루브(218) 안으로 삽입된다. 가요성 멤브레인(206)은 베이스(204)에 걸쳐 신장되고, 함께 이들은 멤브레인 위에서 공간(220)을 협력하여 형성한다. 공간(220)의 압력은 멤브레인(206) 뒤에서 진공을 만들도록 조작될 수 있다. 멤브레인 표면(212)이 기판과 접촉할 때, 진공은 멤브레인 표면(212)을 변형시키고 이를 기판 표면으로부터 끌어당긴다. 멤브레인 표면(212)의 엣지부(222)는 멤브레인 표면(212)이 멀어질 때 기판 표면과 접촉한 채로 남아 있고, 진공은 멤브레인 표면(212) 및 기판 표면 사이에서 형성된다. 멤브레인을 향한 기판 표면 및 멤브레인으로부터 멀어지는 방향의 기판 표면 사이의 압력차는 캐리어 헤드로 기판을 추진시키는 힘을 만들고, 결과적으로 "진공 처크(vacuum chuck)"된다.
실시예는 멤브레인(206)을 통해 그리고 주위로 누수를 방지함에 의해 진공 처크를 유지시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 도 2a는 도 2에서 도시된 캐리어 헤드(200)의 멤브레인(206)과 연관된 비드(216) 및 그루브(218) 어셈블리의 확대도이다. 비드(216)는 멤브레인(206)의 두께(T)보다 클 수 있는 폭(W)을 갖는다. 비드는 원의 아크를 나타내는 단면을 갖는 일반적으로 원형 형상일 수 있거나, 또는 타원과 같은 오목한 커브의 아크를 나타내는 단면을 갖는 난형, 직사각형 또는 타원형일 수 있다. 난형, 타원형 또는 일반적으로 비원형 형식의 형상을 가진 비드는 멤브레인(206)의 비드 부착 영역(226)과 거의 평행하거나 또는 동일 평면에 있는 제 1 치수(L), 및 멤브레인(206)의 부착 영역(226)에 거의 수직인 제 2 치수(W)를 가질 수 있다. 일정한 실시예에서, W는 L보다 클 수 있다. 다른 경우에는 L이 W보다 클 수 있다.
비드(216)는 베이스(204) 상에서 그루브(218) 안으로 일반적으로 삽입된다. 오늘날 공통적으로 이용된 캐리어 헤드에서, 그루브(218)는 비드(216)의 폭(W)보다 크거나 또는 동일한 폭(Wg)을 갖는다. 이러한 "정확한 장착(exact fit)" 어셈블리에서, 비드(216)는 비드(216)가 그루브(218)로부터 빠져나오는 것을 막는 유지 링(224)에 의해 그루브(218) 안에서 유지될 수 있다. 그루브(218)가 정확하게 장착되는 크기이거나 또는 비드보다 큰 크기라면, 상당한 빈 공간이 비드(216) 둘레에 남겨질 수 있고 이에 의해 가스가 비드(216) 주위로 그리고 그루브(218)를 통해 통과하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 발명자는 그루브 폭(Wg)보다 큰 비드(216)를 이용하는 것이 멤브레인(206)을 통한 가스 누출을 시각적으로 제거하는 압축 밀봉을 초래한다는 것을 발견하였다. 도 2B에서 도시된 것처럼, 폭(W)을 가진 비드(216)는 그루브(218) 안으로 삽입될 때 압축 폭(C)으로 압축될 수 있다. 압축 비율은 R=(W-C)/W로서 정의될 수 있고, 결과적인 분수값에 100을 곱함에 의해 퍼센트로 표현될 수 있다. 따라서, 압축 비율은 그루브(218) 안으로 삽입될 때 비드(216)의 폭이 감소되는 정도를 나타낸다. 비드(216)의 표면이 압력 하에서 그루브(218)의 표면에 거의 같은 모양이 됨에 따라 그루브(218) 내에서 비드(216)의 압축은 밀봉을 만들고, 그 결과 비드(216) 주의에서 그루브를 통한 압축된 가스의 통과를 막는다. 비드 주위의 그루브의 빈 공간은 1% 미만으로 감소된다. 약 10% 내지 약 25%의 압축 비율은 대부분의 실시예에서 이용될 수 있다. 약 12% 내지 약 20%의 압축 비율이 바람직하다. 캐리어 헤드 상에서 수용 구조물보다 큰 비드를 이용하는 것은 0.2psi/min 또는 그 미만으로 멤브레인의 누출 비율을 감소시킬 수 있다.
상기 설명되며 도 2a 및 2b에서 도시된 것과 같은 멤브레인은 일반적으로 가요성 물질로 만들어질 것이고, 이러한 가요성 물질은 높은 전단 응력 및 산성 조성과 같은 처리 조건을 견딜 수 있다. 실리콘, 고무, 부틸 고무, 천연 고무, EPDM 고무, 폴리이미드, 및 열가소성 탄성체와 같은 내구성 있는 중합 물질은 일반적으로 캐리어 헤드 멤브레인을 형성하는데 이용될 수 있다.
기판은 CMP 장치에서 캐리어 헤드를 덮는 멤브레인에 교착된다. 이러한 교착은 때때로 기판에 대한 손상 및 생산 중단을 초래할 수 있다. 캐리어 헤드 멤브레인에 교착되는 기판은 적절한 시간에 체결될 수 있고, 기판 핸들링 기계 장치에 의해 손상될 수 있다. 이러한 손상을 입은 기판은 손상 이후 기판 뒤에 파편 또는 입자를 남길 수 있고, 이에 의해 일련의 허비된 기판을 초래한다. 또한, 조각을 제거하기 위해 생산 라인을 차단하는 것이 필요할 수 있다.
캐리어 헤드 멤브레인에 교착되는 기판에 대항하여, 제작자는 파릴렌과 같은 비교착 코팅으로 멤브레인을 공통적으로 코팅해왔다. 파릴렌 코팅 프로세스는 저압 증기상 증착 프로세스이다. 또한 디파라자일렌(diparaxylylene)으로 증착되고 중합되는 디파라자일렌 이중라디컬을 만들도록 증기화되고 열분해된다(pyrolyzed). 코팅은 동일한 모양으로 멤브레인을 커버하고, 기판이 멤브레인에 교착되는 경향을 제거한다. 그러나, 이는 또한 그루브와 동일한 모양으로 되는 멤브레인 비드의 능력을 감소시키고, 결과적으로 높은 비율의 가스 누출을 초래한다.
실시예는 캐리어 헤드 상에서 수용 구조물과 동일한 모양을 갖는 비드를 구비하며 그리고 기판에 교착되는 감소된 경향을 가진 멤브레인을 특징짓는 캐리어 헤드를 위한 방법 및 장치를 제공한다. 도 3a는 일 실시예에 따른 캐리어 헤드 멤브레인(300)의 단면도이다. 도 3a의 캐리어 헤드 멤브레인은 비드(302)를 갖고, 비드(302)에 까지 연장하나 비드를 커버하지 않는 비교착 코팅으로 코팅된다. 따라서, 비교착 코팅(304)은 오직 멤브레인(300)의 둘레부(308) 및 장착 표면(306) 만을 커버한다. 비드(302)를 코팅되지 아니한 채로 남기는 것은 밀봉을 향상시키도록 다른 표면에 교착시키기 위해 멤브레인(300)의 코팅되지 아니한 부분의 자연스런 경향을 이용한다. 많은 실시예에서, 캐리어 헤드 상에 멤브레인(300)을 설치하기 위해, 비드(302)는 캐리어 헤드(미도시)의 베이스 상에 형성된 그루브와 같은 리세스된 부분으로 삽입된다. 도 3a의 코팅되지 않은 비드는 더욱 쉽게 리세스된 부분과 동일한 모양이 되는데, 왜냐하면 멤브레인(300)의 코팅되지 않은 표면은 코팅된 표면보다 더욱 탄성적이기 때문이다. 추가적으로, 비드(302)의 표면은 리세스된 부분의 내부 표면에 부착되고, 이에 의해 형성된 밀봉을 향상시킨다. 일정한 실시예에서, 비드의 표면과 같은 멤브레인의 물질은 일반적으로 적어도 약 6.0파스칼(Pa)에서 교착력으로 금속에 부착된다. 다른 실시예에서, 베이스로부터 비드를 분리시키는데 필요한 힘은 적어도 약 0.5밀리뉴턴(mN)이다.
도 3b는 다른 실시예에 따른 캐리어 헤드 멤브레인의 단면도이다. 도 3b의 실시예에서, 비교착 코팅(304)은 멤브레인의 둘레부(308)까지 연장한다. 따라서, 비교착 코팅은 오직 장착 표면(306)을 커버하고, 둘레부(308) 및 비드(304)는 코팅되지 않은 표면을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 장착 표면(306)에 적용된 것보다 얇은 비교착 코팅이 비드(302)에 적용될 수 있다. 예를 들면, 일정한 실시예에서, 파릴렌 또는 폴리파라자일렌은 장착 표면(306) 상에 50미크론(μm), 비드(302) 상에서 오직 10μm의 두께에 적용될 수 있다. 비드(302) 상에 얇은 비교착층은 밀봉을 형성하기 위해 베이스의 리세스된 부분과 동일 모양을 이루는 비드(302)의 능력을 향상시키면서, 비드(302)를 제거하는데 필요한 분리력(detachment force)을 감소시킨다.
다른 실시예는 신뢰성 있게 기판을 방출하기 위해 상기 설명된 것과 같은 비교착 코팅을 필요로 하지 않는 캐리어 헤드 멤브레인을 제공한다. 캐리어 헤드 멤브레인은 표면 상에서 비교착 코팅을 형성하지 아니한 채로 예를 들어 0.01 lbs.미만과 같은 0.02 lbs.미만의 낮은 교착력을 갖는 기판을 체결시키기 위한 표면으로 형성될 수 있다. 적어도 약 15μin과 같은 적어도 약 10μin(micro-inches)의 Ra 거칠기를 갖는 표면을 가진 캐리어 헤드 멤브레인은 기판의 중량 미만의 교착력을 가질 것이고, 이에 의해 캐리어 헤드가 기판으로부터 분리됨에 따라 기판은 멤브레인 표면에 교착되지 아니할 것이다. 이러한 캐리어 헤드 멤브레인은 원하는 표면 거칠기를 전하도록 설계된 금형을 이용하여 압축 성형 또는 사출 성형과 같은 성형 프로세스에서 형성될 수 있다. 대안적으로 표면 거칠기는 멤브레인이 표면 거칠음 물품이 원하는 표면에 적용함에 의해 형성된 이후 전해질 수 있다. 이러한 물품은 표면을 거칠게 하도록 표면을 연마할 수 있거나, 또는 거친 표면을 전하도록 멤브레인의 매끄러운 성형 표면에 부착되는 거친 표면을 가진 라미네이트(laminate)가 될 수 있다. 원한다면, 거친 표면의 비교착 품질은 거친 표면을 가진 전체 멤브레인으로 또는 멤브레인의 거친 표면의 일부로 상기에서 설명된 것과 같은 비교착 코팅의 적용에 의해 향상될 수 있다.
캐리어 헤드는 상기 설명된 특성의 모두 또는 일부를 갖도록 제공될 수 있다. 일례에서, 캐리어 헤드는 상부 부분 및 이와 함께 조화를 이루는 하부 부분을 가질 수 있고, 이에 의해 도 2와 함께 상기 설명된 것처럼 상부 부분에 대해 하부 부분이 이동할 수 있다. 그루브와 같은 커버를 위한 수용 위치로 형성된 리세스는 하부 부분에 형성될 수 있다. 리세스는 사각형 또는 직사각형 형상과 같은 둥근 형상 또는 각진 형상을 가질 수 있고, 실시예에 따라 깊이보다 크거나, 동일하거나 또는 작은 폭을 가질 수 있다.
커버는 기판의 핸들링을 촉진시키도록 캐리어 헤드를 위해 제공될 수 있다. 커버는 가요성 폴리머와 같은 유연한 물질로 형성된 멤브레인일 수 있다. 커버는 전체 표면 또는 그 일부에 걸쳐 비교착 코팅으로 코팅될 수 있다. 일반적으로 커버는 그 위에 기판을 체결 또는 장착시키기 위한 표면을 가진 중앙부, 캐리어 헤드와 조화를 이루도록 촉진시키는 둘레부, 및 캐리어 헤드와 조화를 이루는 엣지부를 가질 것이다. 커버의 엣지부는 헤드일 수 있고, 원형, 직사각형 또는 타원형 또는 각진 형상과 같은 일반적으로 그 형상이 둥근 형상일 수 있다. 엣지부는 일반적으로 캐리어 헤드의 리세스된 부분으로 장착되도록 형성될 것이다. 엣지부의 크기 및 형상은 정확하게 리세스된 부분의 크기 및 형상을 장착시키도록 구성될 수 있거나 또는 리세스된 부분보다 넓도록 구성되는 것이 바람직하고, 이에 의해 압축은 리세스된 부분으로 엣지부를 삽입시키는 것이 필요하다. 약 12% 내지 약 20%와 같이 약 10% 내지 약 25%의 압축시 폭의 감소 퍼센트로 정의된 압축 비율은 약 0.2psi/min 또는 그 미만으로 커버 주위로 가스의 누출을 제어하는데 이용될 수 있다. 일반적으로 삽입되는 리세스보다 폭에서 적어도 10% 큰 엣지부는 가공 가능한 밀봉을 초래한다. 커버는 실시예에 따라 엣지부의 폭 미만의 또는 엣지부의 폭 초과의 두께를 가질 수 있다. 일반적으로 커버 뒤의 압력을 조정하기 위해 캐리어 헤드 내에서 하나 이상의 공간 또는 공동을 형성할 것이다. 커버 뒤의 압력을 조정함에 의해 커버의 형상은 프로세스 목적을 충족시키도록 변화되는 것을 가능하게 한다.
커버는 비교착 코팅으로 코팅될 수 있다. 파릴렌 코팅 또는 액체로서 적용된 코팅과 같은 증기로부터 증착된 비교착 코팅이 이용될 수 있다. 비교착 코팅은 커버의 전체 표면 또는 커버의 오직 일부에 걸쳐 적용될 수 있다. 예를 들면, 비교착 코팅은 거의 엣지 부분에 걸쳐 또는 오직 기판 체결 표면 상에만 적용될 수 있다. 마스크는 코팅되지 않은 커버의 부분을 보호하도록 코팅 적용 프로세스 동안 이용될 수 있다. 마스크는 엣지 부분의 향상과 유사한 형상의 정착물일 수 있다. 도 4a는 설치된 마스크(402)를 가진 커버(400)의 사시도이다. 일 실시예에서, 마스크(402)는 도 4b에서 도시된 것처럼 길이를 따라 종방향 개구(404)를 가진 가요성 관형 정착물일 수 있다. 다른 실시예에서, 마스크(402)는 종방향 개구를 가진 가요성, 중공형 직사각형 슬리브일 수 있다. 개구(404)는 비교착 코팅의 적용 동안 커버의 엣지부가 마스크 안으로 삽입되는 것을 가능하게 한다. 커버(400) 상에 설치될 때 마스크(402)는 그 형상이 도넛 형태일 수 있다. 마스크(402)는 표면의 일부분 위에 비교착 코팅을 가진 커버(400)를 생기게 하도록 비교착 코팅을 적용한 이후 제거될 수 있다. 일정한 실시예에서, 엣지부 또는 커버의 엣지 및 둘레부를 마스크하는 것이 유리할 수 있다. 비교착 코팅은 금속과 같은 캐리어 헤드 물질을 위해 실리콘 고무, EPDM 고무, 부틸 고무, 천연 고무, 또는 다른 탄성 또는 열가소성 물질과 같은 커버 물질의 친화력을 감소시킴에 의해 리세스를 밀봉하는 엣지부의 능력을 감소시킬 수 있다. 감소된 친화력은 감소된 밀봉 및 증가된 누출 속도를 유도한다. 엣지부, 또는 엣지 및 둘레부를 코팅되지 아니한 채로 남김에 의해 리세스와 동일한 형상을 취하고 필요한 밀봉을 형성하기 위한 엣지부의 능력을 유지한다.
일정한 실시예에서, 커버는 비교착 코팅보다 거친 기판 체결면으로 형성될 수 있다. 상기에서 설명된 것과 같은 커버는 일반적으로 성형 프로세스에 의해 형성되고, 이 프로세스에서 경화 가능하거나 또는 설정 가능한 물질(curable or settable materail)이 몰드에 배치되고 몰드 및 세트를 형성하는 것이 가능하게 된다. 몰드는 성형된 커버의 선택된 부분으로 표면 거칠음을 전달하는데 이용될 수 있다. 약 15μin 또는 그 초과와 같은 적어도 10μin의 표면 거칠기(Ra)는 약 0.02 lbs.미만으로 많은 실시예에서 교착력을 감소시키고, 이에 의해 기판의 중량은 교착력을 초과하며 기판은 캐리어 헤드로부터 분리된다. 또한, 표면 거칠기는 표면의 선택된 표면으로 기계적 힘을 가하는 것에 의해 커버로 전달될 수 있다. 거칠음 도구(roughening tool)는 거칠음을 전달하도록 커버의 표면을 문지르거나 또는 연마시키는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 거친 표면을 가진 라미네이트는 일정한 실시예에서 커버에 적용될 수 있다.
일정한 커버는 구성에서 구분적일 수 있고, 챔버를 형성하며 커버의 표면으로부터 연장하는 분할기를 갖는다. 도 5는 구분적 커버(502)를 구비한 캐리어 헤드(500)의 개략적 단면도이다. 분할기(516)는 캐리어 헤드(500)의 베이스(520) 상에 부착 포인트(518)에 동일한 형상을 가질 수 있고, 부착 포인트(518)와 조화될 때 챔버(506)를 밀봉할 수 있다. 구분적 커버(502)를 구비한 캐리어 헤드(500)는 일반적으로 챔버(506) 및 캐리어 헤드(미도시)의 외부의 가스 소스 사이에서 소통하는 통로(504)를 가질 것이고, 이에 의해 가스는 챔버(506)로 독립적으로 제공될 수 있거나 또는 챔버(506)로부터 독립적으로 비워질 수 있다. 작동시, 챔버(506)는 기판 체결 표면(522)을 형상화하도록 일정한 정도로 가압될 수 있다. 일정한 실시예에서 어떻게 챔버(506)가 작동되는지에 따라 기판 체결면(522)의 일부로 비교착 코팅(508)을 적용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 동심적 챔버가 제공되고 이에 의해 기판 체결면(522)의 중심이 기판의 핸들링을 향상시키도록 가압되거나 또는 비워질 수 있다면, 가장 중앙 챔버에 대응하는 기판 체결면의 중앙부(510)에만 비교착 코팅이 적용되는 것이 유리할 수 있다. 기판의 둘레가 기판 체결면(522)의 둘레부(514)에 교착된다면, 커버(502)의 중심에 가장 밀접한 챔버(506)는 둘레부(514)로부터 기판을 분리시키도록 볼록한 형상으로 가압될 수 있고, 기판 체결면(522)의 중앙부(510)의 비교착 특성은 신뢰성 있게 캐리어 헤드(500)로부터의 기판 분리를 보장할 것이다. 유사하게, 일정한 실시예에서 기판 체결면(522)의 일부에 대해 표면 거칠음을 생성하는 것이 유리할 수 있다. 일정한 실시예에서, 단일 커버는 비교착 코팅을 가진 부분 및 거친 표면을 가진 다른 부분을 가질 수 있다.
작동시, 상기 설명된 커버가 장착된 캐리어 헤드는 평탄화 장치 상에서 신뢰성 있게 기판을 조작하는데 이용될 수 있다. 도 5를 다시 참고하면, 커버(502)의 기판 체결면(522)이 기판에 인접하도록 이동하고, 표면(522)의 중심은 좋은 결과를 위한 기판의 중심과 정렬된다. 표면(522)은 기판에 대해 추진되고, 커버 뒤에서 캐리어 헤드 내부에 공간은 비워진다. 구분적 커버를 가진 실시예에서, 하나 이상의 챔버는 비워질 수 있다. 구분적이지 않은 커버를 구비한 실시예에서, 실질적으로 커버 뒤의 전체 공간이 비워진다. 커버(502) 뒤에서 만들어진 진공은 오목한 형태로 기판 체결면(522)을 비틀고, 기판의 둘레 및 커버(502)의 둘레부(514) 사이의 접촉에 의해 밀봉되는 기판 및 기판 체결면(522) 사이의 공간을 만든다. 이러한 진공은 프로세싱 동안 캐리어 헤드(500)에 대해 단단하게 기판을 지지한다. 여기서 설명된 것과 같은 커버는 매우 낮은 누출 속도로 진공을 유지한다. 기판은 프로세싱을 통해 캐리어 헤드에 의해 고정식으로 유지된다. 기판을 방출하기 위해, 커버 뒤의 진공은 기판을 분리하도록 대기 압력으로 완화될 수 있다. 기판 체결면(522)이 상기 설명된 것과 같은 비교착 코팅 또는 표면 거칠기를 갖는다면, 기판은 자동적으로 분리될 것이다. 기판 스틱 및 중앙부와 같은 기판 체결면의 일부가 코팅되거나 또는 거칠어진다면, 포지티브 압력(positive pressure)이 기판의 둘레를 분리하기 위해 오목한 형태로 커버를 변형시키도록 가해질 수 있으며, 이후 기판의 중심은 자동적으로 분리될 것이다. 이는 불편한 시간에서 캐리어 헤드로부터 기판의 원하지 않는 분리를 방지하는데 유리할 수 있다.
실시예는 기판 캐리어 헤드 및 멤브레인 사이의 밀봉을 형성하는 방법을 제공한다. 캐리어 헤드에는 그루브 또는 다른 수용 구조물일 수 있는 리세스된 부분이 제공된다. 이러한 리세스된 부분은 어떠한 편리한 형태를 가질 수 있지만, 대부분 공통적인 것은 둥근 또는 U-형상, 또는 직사각형 형상이다. 멤브레인은 캐리어 헤드에 장착되기 위해 제공되고, 멤브레인은 기판을 체결시키기 위한 표면, 기판 체결면으로부터 연장하는 밀봉을 촉진시키기 위한 둘레부, 그리고 둘레부로부터 연장하는 캐리어 헤드와 조화되고 밀봉시키기 위한 엣지부를 갖는다. 비드는 멤브레인의 두께보다 큰 두께를 가진 멤브레인의 엣지부 상에서 형성될 수 있다. 대안적으로, 멤브레인의 부분은 비드의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 또한, 비드는 편리한 형상을 가질 수 있으나 공통적으로 원형, 직사각형 또는 타원형 단면 형상을 가질 것이다.
비드의 두께는 조화를 이루는 리세스된 부분의 폭보다 크다. 리세스된 부분의 폭보다 적어도 약 10% 큰 두께를 갖는 비드가 바람직하다. 비드는 리세스된 부분으로 삽입될 때 압축되고, 이에 의해 비드의 표면은 리세스된 부분의 표면과 동일한 형상의 밀봉을 형성한다. 리세스된 부분 안으로 삽입될 때 비드가 압축되고 이에 의해 비드의 표면은 리세스된 부분의 표면과 동일 형상의 밀봉을 형성한다. 리세스된 부분 안으로 삽입될 때, 비드는 변형될 것인데 약 12% 내지 약 20%와 같이 약 10% 내지 약 25%의 폭 또는 두께의 퍼센트 감소로 정의된 압축률을 초래하고, 리세스된 부분 내에서 1% 미만의 잔류 빈 공간을 남긴다.
이렇게 제공된 멤브레인은 상기 설명된 것처럼 멤브레인의 일부에 적용된 비교착 코팅을 가질 수 있다. 멤브레인의 일부분은 비교착 코팅의 적용 이전에 마스크될 수 있고, 이에 의해 이러한 부분은 원한다면 코팅되지 아니한 채로 남아 있을 수 있다. 상기 설명된 것과 같은 가요성 마스크는 코팅을 적용하기 이전에 멤브레인에 적용될 수 있고, 이후 멤브레인의 코팅되지 않은 부분을 남기도록 제거될 수 있다. 일정한 실시예에서, 비드 및 캐리어 헤드 사이의 밀봉을 향상시키도록 멤브레인의 코팅되지 않은 부분에서 엣지부를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 다른 실시예에서, 또한 코팅되지 않은 부분에서 둘레부를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 포지티브 압력이 멤브레인에 가해질 때 기판의 신뢰성 있는 방출, 캐리어 헤드에 대한 기판의 신뢰성 있는 부착, 및 비드 주위로 신뢰성 있는 밀봉을 갖도록 코팅되지 않은 부분에서 기판 체결면의 거의 중앙부를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 코팅되지 않은 비드를 가진 멤브레인은 0.2psi/min 미만의 누출 속도를 일반적으로 얻을 것이다.
상기 설명된 마스크는 원형 도는 직사각형과 같은 편리한 단면 형상의 가요성 세장형 마스킹 시스(sheath)을 형성하고, 마스크가 멤브레인의 일부에 적용되는 것을 가능하게 하도록 시스의 길이 아래로 종방향 개구를 생성함에 의해 만들어질 수 있다. 이렇게 형성된 마스크는 예를 들어 멤브레인의 엣지부 위에서 슬립될(slipped) 수 있고, 이에 의해 비교착 코팅의 적용 동안 엣지부를 차폐(shield)하며, 이후 마스크는 제거될 수 있다.
상기 설명된 것과 같이 장치를 평탄화시키기 위한 멤브레인은 평평한 중앙부, 윤곽을 가진 둘레부, 및 엣지 주위의 비드를 가진 가요성 물품으로서 형성될 수 있고, 가요성 물품의 일부로 마스크를 장착시키고, 비교착 코팅으로 물품을 코팅하며 마스크를 제거함에 의해 적용된 비교착 코팅을 가질 수 있다. 멤브레인은 몰드(mold) 안으로 설정 가능하거나 또는 경화 가능한 액체를 주입하고 가요성 또는 유연한 물질로 액체가 경화 또는 세팅되도록 형성될 수 있다. 열 또는 압력이 경화를 촉진시키도록 가해질 수 있다. 적어도 6.0Pa의 교착력을 가진 금속에 부착되는 물질은 코팅되지 않은 비드가 캐리어 헤드에 부착됨에 의해 밀봉을 향상시키는데 이용될 때 도움이 될 수 있다. 이러한 물질의 예는 상기에서 설명되고, 적어도 약 0.5mN의 캐리어 헤드 및 비드 사이의 분리력을 초래할 수 있다.
일정한 실시예에서, 몰드는 제공될 수 있고, 이러한 몰드는 멤브레인의 일부 상에서 거친 표면을 형성한다. 이렇게 형성된 멤브레인은 그 일부 상에서 15μin 또는 그 초과와 같이 적어도 약 10μin의 표면 거칠기를 가질 수 있다. 기판과 접촉하는 멤브레인의 일부 상의 표면 거칠기는 0.02 lbs 미만으로 멤브레인에 대한 기판의 교착력을 감소시킬 것이고, 진공 처크가 방출될 때 동시에 기판이 캐리어 헤드로부터 분리되는 것을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 멤브레인의 표면은 멤브레인이 성형된 이후 기계적 힘을 가하는 것에 의해 거칠어질 수 있다.
이전의 내용은 다양한 실시예에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예가 고안될 수 있다.

Claims (23)

  1. 기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인으로서,
    기판을 체결하는(engage) 표면; 및
    캐리어 헤드에서 수용 구조물을 체결하기 위한 표면의 엣지에 있는 비드(bead)를 포함하고,
    상기 표면은 약 10 마이크로 인치 이상의 Ra 거칠기를 갖는,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면은 약 15 마이크로 인치 이상의 Ra 거칠기를 갖는,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면이 약 0.02 lbs 미만의 교착력으로 상기 기판에 부착되는,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면이 약 0.01 lbs 미만의 교착력으로 상기 기판에 부착되는,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  5. 기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인으로서,
    기판을 체결하는 장착면;
    상기 장착면으로부터 연장하는 둘레부;
    상기 둘레부로부터 연장하는 비드; 및
    코팅부 및 비코팅부를 형성하도록 상기 멤브레인의 일부를 커버하는 비교착 코팅을 포함하고,
    상기 비코팅부는 상기 비드를 포함하는,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 비코팅부는 상기 둘레부를 포함하는,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 멤브레인의 누출 속도는 약 0.2 psi/min 미만인,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 비드의 표면이 6.0 Pa 이상의 교착 응력(sticking tension)으로 금속에 부착되는,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  9. 평탄화 장치를 위한 멤브레인을 형성하는 방법으로서,
    평평한 중앙부, 윤곽을 가진 둘레부, 및 엣지 주위의 비드를 구비한 가요성 물품을 형성하는 단계;
    상기 가요성 물품의 일부에 마스크를 적용하는 단계;
    상기 가요성 물품을 비교착 코팅으로 코팅하는 단계; 및
    상기 마스크를 제거하는 단계를 포함하는,
    평탄화 장치를 위한 멤브레인을 형성하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가요성 물품은 실리콘 고무, 부틸 고무, 천연 고무, EPDM 고무, 폴리이미드 및 열가소성 탄성체를 포함한 그룹으로부터 선택된 물질로 형성되는,
    평탄화 장치를 위한 멤브레인을 형성하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 가요성 물품의 일부에 마스크를 적용하는 단계는 상기 가요성 물품의 일부 위에 가요성 커버링(covering)을 장착시키는 단계를 포함하는,
    평탄화 장치를 위한 멤브레인을 형성하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가요성 물품의 일부는 상기 비드를 포함하는,
    평탄화 장치를 위한 멤브레인을 형성하는 방법.
  13. 기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인으로서,
    기판을 체결하는 표면; 및
    캐리어 헤드 상에서 수용 구조물을 체결하기 위한 표면의 엣지에 있는 비드를 포함하고,
    상기 비드의 폭은 상기 수용 구조물의 폭보다 큰,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비드는 원형 단면 형상을 갖는,
    기판 캐리어 헤드를 위한 멤브레인.
  15. 화학 기계적 폴리싱 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드로서,
    하우징;
    상기 하우징에 커플링된 베이스; 및
    상기 베이스에 커플링된 커버를 포함하고,
    상기 커버는 상기 베이스 상에서 수용 구조물과 체결하는 비드를 포함하며, 상기 비드의 두께는 상기 수용 구조물의 폭보다 큰,
    화학 기계적 폴리싱 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 수용 구조물이 그루브인,
    화학 기계적 폴리싱 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 비드는 상기 수용면과 체결될 때 약 10% 이상의 압축률을 겪는,
    화학 기계적 폴리싱 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 비드는 상기 수용 구조물과 체결될 때 약 12% 내지 약 20%의 압축률을 겪는,
    화학 기계적 폴리싱 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 커버는 약 0.2 psi/min 미만의 누출 속도를 갖는,
    화학 기계적 폴리싱 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 비드의 표면은 밀봉을 형성하도록 상기 그루브의 표면과 동일 형상을 이루는,
    화학 기계적 폴리싱 장치에서 기판을 조작하기 위한 캐리어 헤드.
  21. 기판 캐리어 헤드 및 멤브레인 사이에서 밀봉을 형성하는 방법으로서,
    기판 캐리어 헤드의 일부에 그루브를 제공하는 단계;
    상기 그루브의 폭보다 큰 두께를 갖는 멤브레인의 엣지 주위에 비드를 형성하는 단계;
    상기 그루브 안으로 상기 비드를 삽입하는 단계; 및
    상기 그루브 내부로 상기 비드를 압축하여 상기 비드의 표면이 상기 그루브의 표면과 동일 형상을 이루어 밀봉을 형성하는,
    기판 캐리어 헤드 및 멤브레인 사이에서 밀봉을 형성하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 비드의 두께는 상기 그루브의 폭보다 약 10% 이상 큰,
    기판 캐리어 헤드 및 멤브레인 사이에서 밀봉을 형성하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 그루브 내부로 상기 비드를 압축하는 단계는 약 12% 내지 20%의 압축률로 상기 비드를 변형시키는 단계를 포함하는,
    기판 캐리어 헤드 및 멤브레인 사이에서 밀봉을 형성하는 방법.
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