KR20130088738A - Real-time monitoring of retaining ring thickness and lifetime - Google Patents

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KR20130088738A
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에릭 에스. 론덤
갈렌 씨. 레웅
아담 에이치. 종
그레고리 이. 멘크
고팔라크리쉬나 비. 프라부
토마스 에이치. 오스터헬드
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

폴리싱 모듈에서 캐리어 헤드 상에 배치된 유지 링의 표면의 상태를 모니터링하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 장치가 제공된다. 상기 장치는 캐리어 헤드를 포함하고, 상기 캐리어 헤드는 기판이 당해 캐리어 헤드 내에 유지되었을 때 상기 기판을 폴리싱하기 위한 적어도 하나의 폴리싱 스테이션과, 당해 캐리어 헤드에 대해 그리고 당해 캐리어 헤드로부터 기판을 이송하기 위한 이송 스테이션 간의 이동 경로에서 이동가능하며, 상기 캐리어 헤드는 유지 링을 갖고, 상기 캐리어 헤드의 이동 경로에 센서가 배치되며, 상기 센서는 상기 유지 링의 상태에 대한 계측 표식을 제공하도록 작동가능하다. An apparatus and method for monitoring the condition of a surface of a retaining ring disposed on a carrier head in a polishing module is disclosed. In one embodiment, an apparatus is provided. The apparatus includes a carrier head, the carrier head having at least one polishing station for polishing the substrate when the substrate is held within the carrier head, and for transferring the substrate to and from the carrier head. Movable in the travel path between the transfer stations, the carrier head has a retaining ring, and a sensor is disposed in the travel path of the carrier head, the sensor being operable to provide a measure of the state of the retaining ring.

Description

유지 링 두께 및 수명의 실시간 모니터링{REAL-TIME MONITORING OF RETAINING RING THICKNESS AND LIFETIME}REAL-TIME MONITORING OF RETAINING RING THICKNESS AND LIFETIME}
본 발명의 실시예들은 반도체 기판과 같은 기판을 폴리싱하기 위한 폴리싱 시스템에 관한 것이다. 특히, 폴리싱 시스템의 부품들을 모니터링하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a polishing system for polishing a substrate, such as a semiconductor substrate. In particular, it relates to an apparatus and a method for monitoring components of a polishing system.
화학적 기계적 폴리싱(CMP)은 기판 상에 증착된 재료의 층을 평탄화하거나 폴리싱하기 위해 고밀도 집적 회로들의 제조에 흔히 사용되고 있는 하나의 프로세스이다. 기판이 폴리싱 시스템의 폴리싱 스테이션에 제공될 수 있으며, 움직이는 폴리싱 패드에 대해 기판을 제어가능하게 강제하는 캐리어 헤드 내에 유지될 수 있다. CMP는 기판의 피쳐면 사이에 접촉을 제공하고 폴리싱 유체가 제공된 상태에서 폴리싱 패드에 대해 기판을 움직임으로써 효과적으로 사용된다. 화학적 및 기계적 작용의 조합을 통하여 폴리싱 표면과 접촉한 기판의 피쳐면으로부터 재료가 제거된다. Chemical mechanical polishing (CMP) is one process commonly used in the manufacture of high density integrated circuits to planarize or polish a layer of material deposited on a substrate. The substrate may be provided to a polishing station of the polishing system and held in a carrier head that controllably forces the substrate against a moving polishing pad. CMP is effectively used by providing contact between feature surfaces of the substrate and moving the substrate relative to the polishing pad with a polishing fluid provided. The combination of chemical and mechanical action removes material from the feature surface of the substrate in contact with the polishing surface.
통상적으로, 상기 캐리어 헤드는 유지 링을 포함하며, 상기 유지 링은 기판을 둘러싸며 캐리어 헤드에서 기판의 유지를 용이하게 할 수 있다. 상기 유지 링의 하나 또는 그 초과의 표면들은 폴리싱 중 폴리싱 패드와 접촉한다. 상기 유지 링이 다수의 기판들의 폴리싱을 견디도록 되어 있어도, 폴리싱 패드와 접촉하는 표면들은 마모되며 유지 링의 주기적 교환이 필수적이다. 따라서, 마모를 모니터링하고 교환 간격들을 결정하기 위해, 유지 링의 검사가 필요하다. Typically, the carrier head includes a retaining ring, which retains the substrate and can facilitate the holding of the substrate in the carrier head. One or more surfaces of the retaining ring are in contact with the polishing pad during polishing. Although the retaining ring is adapted to withstand the polishing of multiple substrates, the surfaces in contact with the polishing pad are worn and periodic replacement of the retaining ring is essential. Therefore, in order to monitor wear and determine exchange intervals, an inspection of the retaining ring is necessary.
종래의 검사 방법들은 시간 소모적이며, 사람이 스테이션에서 부품들을 물리적으로 취급하여야 할 필요가 있고, 폴리싱 시스템의 폐쇄를 필요로 한다. 아울러, 종래의 방법들은 폴리싱 스테이션의 부분적인 분해와 스테이션으로부터 캐리어 헤드의 제거를 필요로 할 수 있으며, 이는 시스템 내부의 다른 부품들을 오염에 노출시킬 수 있다. Conventional inspection methods are time consuming, require a person to physically handle the parts at the station, and require closure of the polishing system. In addition, conventional methods may require partial disassembly of the polishing station and removal of the carrier head from the station, which may expose other components inside the system to contamination.
따라서, 유지 링을 물리적으로 취급하거나 폴리싱 시스템을 폐쇄할 필요없이 유지 링의 모니터링을 용이하게 하는 장치 및 방법이 필요하다. Therefore, a need exists for an apparatus and method that facilitates monitoring of a retaining ring without the need to physically handle the retaining ring or close the polishing system.
본 발명은 일반적으로 유지 링의 상태를 결정하고 및/또는 유지 링의 수명을 평가하기 위해 폴리싱 시스템 내부에서 유지 링의 모니터링을 용이하게 하는 장치 및 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 장치가 제공된다. 상기 장치는 캐리어 헤드를 포함하고, 상기 캐리어 헤드는 기판이 당해 캐리어 헤드 내에 유지되었을 때 상기 기판을 폴리싱하기 위한 적어도 하나의 폴리싱 스테이션과, 당해 캐리어 헤드에 대해 그리고 당해 캐리어 헤드로부터 기판을 이송하기 위한 이송 스테이션 간의 이동 경로에서 이동가능하며, 상기 캐리어 헤드는 유지 링을 갖고, 상기 캐리어 헤드의 이동 경로에 센서가 배치되며, 상기 센서는 상기 유지 링의 상태에 대한 계측 표식을 제공하도록 작동가능하다. The present invention generally provides an apparatus and method for facilitating the monitoring of the retaining ring within the polishing system to determine the condition of the retaining ring and / or to evaluate the life of the retaining ring. In one embodiment, an apparatus is provided. The apparatus includes a carrier head, the carrier head having at least one polishing station for polishing the substrate when the substrate is held within the carrier head, and for transferring the substrate to and from the carrier head. Movable in the travel path between the transfer stations, the carrier head has a retaining ring, and a sensor is disposed in the travel path of the carrier head, the sensor being operable to provide a measure of the state of the retaining ring.
다른 실시예에서, 기판 이송 장치와 적어도 하나의 캐리어 헤드 사이에서 기판들을 이송하기 위해 폴리싱 모듈에 배치된 이송 스테이션이 제공된다. 상기 이송 스테이션은 상기 적어도 하나의 캐리어 헤드에 커플링된 유지 링의 적어도 일부와 기판을 수용하도록 된 크기의 본체를 가진 로드 컵 조립체와, 상기 본체 상에 배치된 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 유지 링의 상태에 대한 계측 표식을 제공하도록 작동가능하며, 상기 기판은 제 1 반경을 포함하고, 상기 센서는 상기 제 1 반경보다 더 큰 제 2 반경에서 상기 본체 상에 위치된다. In another embodiment, a transfer station is provided disposed in the polishing module for transferring substrates between the substrate transfer device and the at least one carrier head. The transfer station includes a load cup assembly having a body sized to receive a substrate and at least a portion of a retaining ring coupled to the at least one carrier head, and the sensor disposed on the body; Operable to provide a metrology indication of the state of the retaining ring, the substrate comprising a first radius, and the sensor located on the body at a second radius greater than the first radius.
다른 실시예에서, 캐리어 헤드에 커플링된 유지 링의 적어도 하나의 표면을 모니터링하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 캐리어 헤드를 폴리싱 모듈에 배치된 센서 장치 근처에 이동시키는 단계; 상기 센서 장치로부터의 에너지를 유지 링을 향하여 전송하는 단계; 상기 유지 링으로부터 반사된 에너지를 수신하는 단계; 및 수신된 에너지에 기초하여 상기 유지 링의 상태를 결정하는 단계;를 포함한다. In another embodiment, a method is provided for monitoring at least one surface of a retaining ring coupled to a carrier head. The method includes moving the carrier head near a sensor device disposed in a polishing module; Transmitting energy from the sensor device towards the retaining ring; Receiving energy reflected from the retaining ring; And determining a state of the retaining ring based on the received energy.
다른 실시예에서, 캐리어 헤드에 커플링된 유지 링의 적어도 하나의 표면을 모니터링하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 캐리어 헤드를 폴리싱 모듈에 배치된 로드 컵 조립체 근처에 이동시키는 단계이며, 상기 로드 컵 조립체의 본체 내에 센서 장치가 배치되어 있는, 이동시키는 단계; 상기 유지 링이 상기 센서 장치의 시선 내에 있을 때, 상기 센서 장치로부터의 에너지를 유지 링의 표면을 향하여 전송하는 단계; 상기 표면으로부터 반사된 에너지를 수신하는 단계; 및 수신된 에너지에 기초하여 상기 유지 링의 두께를 결정하는 단계;를 포함한다. In another embodiment, a method is provided for monitoring at least one surface of a retaining ring coupled to a carrier head. The method includes moving the carrier head near a rod cup assembly disposed in a polishing module, the sensor device being disposed within the body of the rod cup assembly; When the retaining ring is within the line of sight of the sensor device, transferring energy from the sensor device toward the surface of the retaining ring; Receiving energy reflected from the surface; And determining a thickness of the retaining ring based on the received energy.
다른 실시예에서, 캐리어 헤드에 커플링된 유지 링의 적어도 하나의 표면을 모니터링하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 캐리어 헤드를 폴리싱 모듈에 배치된 로드 컵 조립체 근처에 이동시키는 단계이며, 상기 로드 컵 조립체의 본체 내에 센서 장치가 배치되어 있는, 이동시키는 단계; 상기 유지 링을 세정(rinsing)하는 단계; 상기 유지 링이 상기 센서 장치의 시선 내에 있을 때, 상기 센서 장치로부터의 에너지를 유지 링의 표면을 향하여 전송하는 단계; 상기 표면으로부터 반사된 에너지를 수신하는 단계; 및 수신된 에너지에 기초하여 상기 유지 링의 두께를 결정하는 단계;를 포함한다. In another embodiment, a method is provided for monitoring at least one surface of a retaining ring coupled to a carrier head. The method includes moving the carrier head near a rod cup assembly disposed in a polishing module, the sensor device being disposed within the body of the rod cup assembly; Rinsing the retaining ring; When the retaining ring is within the line of sight of the sensor device, transferring energy from the sensor device toward the surface of the retaining ring; Receiving energy reflected from the surface; And determining a thickness of the retaining ring based on the received energy.
다른 실시예에서, 장치가 제공된다. 상기 장치는 캐리어 헤드를 포함하고, 상기 캐리어 헤드는 기판이 당해 캐리어 헤드 내에 유지되었을 때 상기 기판을 폴리싱하기 위한 적어도 하나의 폴리싱 스테이션과, 당해 캐리어 헤드에 대해 그리고 당해 캐리어 헤드로부터 기판을 이송하기 위한 이송 스테이션 간의 이동 경로에서 이동가능하며, 상기 캐리어 헤드는 유지 링을 갖고, 상기 캐리어 헤드의 이동 경로에 센서가 배치되며, 상기 센서는 상기 유지 링의 상태에 대한 계측 표식을 제공하도록 작동가능하다. In another embodiment, an apparatus is provided. The apparatus includes a carrier head, the carrier head having at least one polishing station for polishing the substrate when the substrate is held within the carrier head, and for transferring the substrate to and from the carrier head. Movable in the travel path between the transfer stations, the carrier head has a retaining ring, and a sensor is disposed in the travel path of the carrier head, the sensor being operable to provide a measure of the state of the retaining ring.
다른 실시예에서, 기판 이송 장치와 적어도 하나의 캐리어 헤드 사이에서 기판들을 이송하기 위해 폴리싱 모듈에 배치된 이송 스테이션이 제공된다. 상기 이송 스테이션은 상기 적어도 하나의 캐리어 헤드에 커플링된 유지 링의 적어도 일부와 기판을 수용하도록 된 크기의 본체를 가진 로드 컵 조립체와, 상기 본체 상에 배치된 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 유지 링의 상태에 대한 계측 표식을 제공하도록 작동가능하며, 상기 기판은 제 1 반경을 포함하고, 상기 센서는 상기 제 1 반경보다 더 큰 제 2 반경에서 상기 본체 상에 위치된다.In another embodiment, a transfer station is provided disposed in the polishing module for transferring substrates between the substrate transfer device and the at least one carrier head. The transfer station includes a load cup assembly having a body sized to receive a substrate and at least a portion of a retaining ring coupled to the at least one carrier head, and the sensor disposed on the body; Operable to provide a metrology indication of the state of the retaining ring, the substrate comprising a first radius, and the sensor located on the body at a second radius greater than the first radius.
첨부도면에 도시된 본 발명의 예시적 실시예들을 참조하면, 위에서 약술하고 아래에 매우 구체적으로 설명한 본 발명의 실시예들을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 첨부도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 도시하고 있을 뿐이며, 본 발명은 다른 동등한 효과를 가진 실시예들을 포함할 수 있으므로, 그 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 아니됨을 유의하여야 한다.
도 1은 폴리싱 시스템의 일 실시예의 평면도이다.
도 2는 도 1의 폴리싱 시스템에 사용될 수 있는 이송 스테이션의 일 실시예의 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 폴리싱 시스템과 함께 사용될 수 있는 이송 스테이션의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 1의 폴리싱 시스템과 함께 사용될 수 있는 이송 스테이션의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5a는 유지 링의 일 실시예의 부분 평면도이다.
도 5b는 도 1의 폴리싱 시스템과 함께 사용될 수 있는 이송 스테이션의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 1의 폴리싱 시스템과 함께 사용될 수 있는 이송 스테이션의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 7은 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 가능한 한 도면에서 공통된 동일 요소들은 동일한 참조번호들을 사용하여 표시하였다. 일 실시예에 개시된 요소들이 특별한 언급없이 다른 실시예들에 유리하게 사용될 수 있음을 고려하였다.
With reference to exemplary embodiments of the invention shown in the accompanying drawings, it will be understood that embodiments of the invention are outlined above and described in greater detail below. It is to be noted, however, that the appended drawings illustrate only typical embodiments of the invention and that the invention may include other equivalents, and should not be construed as limiting the scope thereof.
1 is a plan view of one embodiment of a polishing system.
2 is a partial cross-sectional view of one embodiment of a transfer station that may be used in the polishing system of FIG.
3 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transfer station that may be used with the polishing system of FIG. 1.
4 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transfer station that may be used with the polishing system of FIG. 1.
5A is a partial plan view of one embodiment of a retaining ring.
5B is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transfer station that may be used with the polishing system of FIG. 1.
6 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transfer station that may be used with the polishing system of FIG. 1.
7 is a flow diagram illustrating one embodiment of a method.
In order to facilitate understanding, the same elements which are common in the drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible. It is contemplated that the elements disclosed in one embodiment may be used to advantage in other embodiments without particular mention.
본 발명은 일반적으로 유지 링의 마모를 결정하고 및/또는 유지 링의 수명을 평가하기 위해 폴리싱 시스템 내부에서 유지 링의 모니터링을 용이하게 하는 장치 및 방법을 제공한다. 유지 링을 물리적으로 취급하거나 폴리싱 시스템을 폐쇄할 필요없이 유지 링의 모니터링을 제공하는 온-툴 모니터링 장치가 개시된다. 아울러, 모니터링 장치로부터의 데이터가 컨트롤러에 제공되어, 후속 폴리싱 프로세스들을 조정하기 위해 사용될 수 있다. The present invention generally provides an apparatus and method for facilitating monitoring of a retaining ring within a polishing system to determine wear of the retaining ring and / or to evaluate the life of the retaining ring. An on-tool monitoring device is disclosed that provides monitoring of a retaining ring without the need to physically handle the retaining ring or close the polishing system. In addition, data from the monitoring device can be provided to the controller and used to coordinate subsequent polishing processes.
도 1은 전기화학적 기계적 폴리싱 및/도는 화학적 기계적 폴리싱에 적합한 기판 이송 장치 및 폴리싱 모듈(105)을 가진 폴리싱 시스템(100)의 평면도이다. 상기 폴리싱 모듈(105)은 환경적으로 제어된 인클로져(115) 내에 배치된 제 1 폴리싱 스테이션(110A), 제 2 폴리싱 스테이션(110B), 및 제 3 폴리싱 스테이션(110C)을 포함한다. 캐러셀(125)과 같은 기판 이송 장치가 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들 사이로 기판들을 이동시킨다. 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들 중 임의의 폴리싱 스테이션은 기판의 피쳐면으로부터 재료를 제거하여 상기 피쳐면에 평탄한 표면을 형성하기 위해 평탄화 또는 폴리싱 프로세스를 실시할 수 있다. 상기 모듈(105)은, 다른 폴리싱 시스템들이 사용될 수도 있으나, 예컨대, 캘리포니아주 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼 인코포레이티드로부터 이용가능한 REFLEXION®, REFLEXION® LK, REFLEXION® LK ECMPTM, MIRRA MESA® 및 REFLEXION GTTM 폴리싱 시스템과 같은 대형 폴리싱 시스템의 일부일 수 있다. 다른 유형들의 폴리싱 패드들, 벨트들, 인덱서블 웨브형 패드들 또는 이들의 조합을 사용하는 것들과, 폴리싱 표면에 대해 기판을 회전 운동, 선형 운동 또는 다른 평면 운동으로 움직이는 것들을 포함하여, 다른 폴리싱 모듈들이 본 명세서에 개시된 실시예들로부터의 장점을 이용하도록 개조될 수도 있다. 1 is a plan view of a polishing system 100 having a substrate transfer device and polishing module 105 suitable for electrochemical mechanical polishing and / or chemical mechanical polishing. The polishing module 105 includes a first polishing station 110A, a second polishing station 110B, and a third polishing station 110C disposed within an environmentally controlled enclosure 115. A substrate transfer device, such as carousel 125, moves the substrates between the polishing stations 110A, 110B, 110C. Any of the polishing stations 110A, 110B, 110C may perform a planarization or polishing process to remove material from the feature surface of the substrate to form a flat surface on the feature surface. The module 105 may be used with other polishing systems, for example REFLEXION ® , REFLEXION ® LK, REFLEXION ® LK ECMP TM , MIRRA MESA ® available from Applied Materials Inc., Santa Clara, CA. And large polishing systems such as the REFLEXION GT polishing system. Other polishing modules, including those using other types of polishing pads, belts, indexable web pads, or a combination thereof, and those that move the substrate in rotational, linear, or other planar motion relative to the polishing surface. May be adapted to take advantage of the embodiments disclosed herein.
일 실시예에서, 폴리싱 모듈(105)의 각각의 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들은 통상의 화학적 기계적 폴리싱(CMP) 프로세스를 실시하도록 되어 있다. 대안적으로, 제 1 폴리싱 스테이션(110A)은 전기화학적 기계적 평탄화(ECMP) 프로세스를 실시하도록 구성되는 반면, 제 2 폴리싱 스테이션(110B)과 제 3 폴리싱 스테이션(110C)은 CMP 프로세스를 실시하도록 구성될 수 있다. 프로세스의 일 실시예에서, 피쳐 정의(feature definitions)들이 내부에 형성되고 배리어층으로 덮이며 상기 배리어층 위에 전도성 재료가 배치된 기판은, 그 전도성 재료가 CMP 프로세스에 의해 제 1 및 제 2 폴리싱 스테이션(110A,110B)들에서의 2개의 단계들에서 제거되며, 상기 배리어층이 제 3 폴리싱 스테이션(110C)에서 제 3 CMP 프로세스에 의해 프로세싱되어 당해 기판 상에 평탄화된 표면을 형성하게 된다. In one embodiment, each polishing station 110A, 110B, 110C of the polishing module 105 is adapted to perform a conventional chemical mechanical polishing (CMP) process. Alternatively, the first polishing station 110A may be configured to perform an electrochemical mechanical planarization (ECMP) process, while the second polishing station 110B and the third polishing station 110C may be configured to perform a CMP process. Can be. In one embodiment of the process, a substrate having feature definitions formed therein and covered with a barrier layer and a conductive material disposed thereon, wherein the conductive material is first and second polishing stations by a CMP process Removed in two steps at 110A, 110B, and the barrier layer is processed by a third CMP process at third polishing station 110C to form a planarized surface on the substrate.
일 실시예에서, 상기 시스템(100)은 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들, 이송 스테이션(120) 및 캐러셀(125)을 지지하는 모듈 베이스(118)를 포함한다. 각각의 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들은 폴리싱 프로세스 중 폴리싱 표면(175)에 대해 폴리싱 유체를 전달하도록 된 폴리싱 유체 전달 암(128)을 포함한다. 모듈 베이스(118)에 커플링된 복수의 컨디셔닝 장치(130)들이 도시되어 있으며, 이들은 각각의 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들 위에 컨디셔닝 장치(130)를 선택적으로 위치시키기 위해 방향(A)으로 이동가능하다. 상기 이송 스테이션(120)은 일반적으로 습식 로봇(140)에 의해 시스템(100)에 대해 그리고 시스템으로부터 기판(135)의 이송을 용이하게 한다. 상기 습식 로봇(140)은 일반적으로 이송 스테이션(120)과 팩토리 인터페이스(미도시) 사이에서 기판(135)들을 이송하며, 상기 팩토리 인터페이스는 세척 모듈, 계측 장치 및 하나 또는 그 초과의 기판 저장 카세트들을 포함할 수 있다. 상기 이송 스테이션(120)은 제 1 버퍼 스테이션(145), 제 2 버퍼 스테이션(150), 이송 로봇(155) 및 로드 컵 조립체(160)를 포함한다. 상기 이송 로봇(155)은 제 1 버퍼 스테이션(145), 제 2 버퍼 스테이션(150) 및 로드 컵 조립체(160) 사이에서 기판들을 이송한다. 상기 로드 컵 조립체(160)는 컨트롤러에 커플링된 모니터링 장치(162)를 포함한다. In one embodiment, the system 100 includes a module base 118 that supports polishing stations 110A, 110B, 110C, a transfer station 120, and a carousel 125. Each polishing station 110A, 110B, 110C includes a polishing fluid delivery arm 128 adapted to deliver a polishing fluid to the polishing surface 175 during the polishing process. Shown are a plurality of conditioning devices 130 coupled to the module base 118, which direction A to selectively position the conditioning device 130 over respective polishing stations 110A, 110B, 110C. Can be moved to The transfer station 120 generally facilitates transfer of the substrate 135 to and from the system 100 by the wet robot 140. The wet robot 140 generally transfers the substrates 135 between the transfer station 120 and a factory interface (not shown), which factory interface includes a cleaning module, a metering device and one or more substrate storage cassettes. It may include. The transfer station 120 includes a first buffer station 145, a second buffer station 150, a transfer robot 155, and a load cup assembly 160. The transfer robot 155 transfers substrates between the first buffer station 145, the second buffer station 150, and the load cup assembly 160. The rod cup assembly 160 includes a monitoring device 162 coupled to a controller.
상기 캐러셀(125)은 복수의 암(170)들을 포함하며, 각각의 암(170)은 캐리어 헤드(165A 내지 165D)를 지지한다. 이송 스테이션(120)과 폴리싱 스테이션(110C)의 폴리싱 표면(175)이 보이도록, 캐리어 헤드(165C,165D)와 아울러 2개의 암(170)들의 일부가 가상선으로 도시되어 있다. 폴리싱 표면(175)은 회전가능한 플래튼(이 도면에는 도시되지 않음) 상에 배치된 패드 조립체의 상부 표면을 포함한다. 각각의 캐리어 헤드(165A 내지 165D)는 액츄에이터(168)를 포함한다. 상기 캐러셀(125)은 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들을 이송 스테이션(120)과 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들 사이로 움직이고, 액츄에이터(168)는 캐러셀(125)에 대해 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들을 움직이도록 되어 있다. 상기 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들이 사용자에 의해 규정된 순서로 이송 스테이션(120)과 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들 사이에서 움직일 수 있도록, 상기 캐러셀(125)은 인덱서블하다. 각각의 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들은 폴리싱 스테이션(110A 내지 110C)들에서의 폴리싱 프로세스 중 하나의 기판(135)을 유지한다. 폴리싱 스테이션 당 하나 초과의 캐리어 헤드를 포함하는 REFLEXTION GTTM 폴리싱 시스템과 같은 다른 폴리싱 모듈들이 본 명세서에 개시된 실시예들로부터의 장점을 이용하도록 개조될 수도 있다. 각각의 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들은 각각의 암(170)의 종축에서 이동가능하다. 폴리싱된 기판(135)은 이송 스테이션(120A)에서 각각의 캐리어 헤드(165A 내지 165D)로부터 이송될 수 있다. 아울러, 폴리싱되지 않은 기판(135)이 이송 스테이션(120)에서 각각의 캐리어 헤드(165A 내지 165D)로 이송될 수 있다. 캐리어 헤드(165D)를 인용하여 도시한 바와 같이, 캐리어 헤드(165D)가 로드 컵 조립체(160)에 악세스할 수 있도록 하고 기판들의 이송을 용이하게 하기 위하여, 캐리어 헤드(165D)는 쇄선들로 표시된 이동 경로(164)에서 암(170)의 종축을 따라 이동가능하다. The carousel 125 includes a plurality of arms 170, each supporting the carrier heads 165A-165D. The carrier heads 165C, 165D, and some of the two arms 170 are shown in phantom so that the polishing surface 175 of the transfer station 120 and the polishing station 110C is visible. The polishing surface 175 includes a top surface of the pad assembly disposed on the rotatable platen (not shown in this figure). Each carrier head 165A-165D includes an actuator 168. The carousel 125 moves the carrier heads 165A-165D between the transfer station 120 and the polishing stations 110A, 110B, 110C, and the actuator 168 is the carrier head 165A relative to the carousel 125. To 165D). The carousel 125 is indexed such that the carrier heads 165A- 165D can move between the transfer station 120 and the polishing stations 110A, 110B, 110C in the order defined by the user. Each of the carrier heads 165A- 165D holds one substrate 135 of the polishing process at the polishing stations 110A-110C. Other polishing modules, such as a REFLEXTION GT polishing system that includes more than one carrier head per polishing station, may be retrofitted to take advantage of the embodiments disclosed herein. Each carrier head 165A-165D is movable in the longitudinal axis of each arm 170. The polished substrate 135 may be transferred from each carrier head 165A-165D at the transfer station 120A. In addition, the unpolished substrate 135 may be transferred from the transfer station 120 to each carrier head 165A- 165D. As illustrated with reference to the carrier head 165D, the carrier head 165D is indicated by dashed lines to allow the carrier head 165D to access the load cup assembly 160 and to facilitate the transfer of substrates. It is movable along the longitudinal axis of the arm 170 in the movement path 164.
일 실시예에서, 상기 캐러셀(125)은 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들과 이송 스테이션(120) 위로 캐리어 헤드(165A 내지 165D)를 움직이기 위해 반시계 방향(방향(B))으로 순차적으로 진행하게 된다. 프로세싱 중, 4개의 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들 중 내부에 기판들을 유지하고 있는 3개가 폴리싱 프로세스를 실시하기 위해 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들 위에 배치된다. 동일한 캐리어 헤드(165A 내지 165D) 내에 유지된 상태에서 기판을 스테이션들 사이로 이동시킴으로써, 기판(135)들이 순차적으로 프로세싱된다. 일 예에서, 3개의 캐리어 헤드(165A 내지 165C)들은 기판들을 포함하고 있으며, 폴리싱 스테이션(110A,110B,110C)들의 폴리싱 표면(175)을 향하여 기판(135)들을 강제한다. 폴리싱 중, 기판들을 수용하고 있는 상기 캐리어 헤드(165A 내지 165C)들은 반시계 방향(방향(C))으로 회전하게 되는 반면, 폴리싱 표면(175)은 반시계 방향(방향(D))으로 회전하게 된다. In one embodiment, the carousel 125 is counterclockwise (direction B) to move the carrier heads 165A to 165D over the polishing stations 110A, 110B and 110C and the transfer station 120. It will proceed sequentially. During processing, three of the four carrier heads 165A to 165D holding substrates therein are placed over the polishing stations 110A, 110B, 110C to perform the polishing process. The substrates 135 are processed sequentially by moving the substrate between stations while held within the same carrier heads 165A-165D. In one example, three carrier heads 165A-165C include substrates and force the substrates 135 toward the polishing surface 175 of the polishing stations 110A, 110B, 110C. During polishing, the carrier heads 165A to 165C containing the substrates are rotated in a counterclockwise direction (direction C), while the polishing surface 175 is caused to rotate in a counterclockwise direction (direction D). do.
이 예에서 캐리어 헤드(165A 내지 165C)들로서 도시된 3개의 캐리어 헤드들이 스테이션(110A,110B,110C)들에서 사용되고 있기 때문에, 캐리어 헤드(165D)는 기판 이송 프로세스가 발생하는 이송 스테이션(120) 근처에 놓인다. 상기 캐리어 헤드(165D)는 3개의 캐리어 헤드(165A 내지 165C)들이 폴리싱 프로세스를 실시하고 있는 시간 주기 동안 휴지 상태일 수 있다. 이 시간 주기 동안, 상기 캐리어 헤드(165D)는 후속 사이클에서 폴리싱 스테이션(110A)에서의 활용을 위해 이송 스테이션(120)에서 준비된다. 상기 캐리어 헤드(165D)는 이송 스테이션(120)에 근접하도록 이동 경로(164)를 따라 진행될 수 있다. 상기 캐리어 헤드(165D)가 이송 스테이션(120)에 있을 때, 상기 캐리어 헤드(165D)는 폴리싱된 기판(135)을 언로딩하고, 세척되며, 폴리싱 스테이션(110A)에서의 폴리싱 프로세스를 위해 폴리싱되지 않은 새로운 기판(135)을 수용할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 캐리어 헤드(165D)는 이송 스테이션(120)에 배치된 모니터링 장치(162)를 사용하여 검사된다. Since three carrier heads, shown in this example as carrier heads 165A to 165C, are being used at stations 110A, 110B and 110C, carrier head 165D is near transfer station 120 where the substrate transfer process occurs. Is placed on. The carrier head 165D may be idle for a period of time during which three carrier heads 165A through 165C are performing a polishing process. During this time period, the carrier head 165D is prepared at the transfer station 120 for use at the polishing station 110A in subsequent cycles. The carrier head 165D may travel along the movement path 164 to approach the transfer station 120. When the carrier head 165D is in the transfer station 120, the carrier head 165D unloads the polished substrate 135, is cleaned, and is not polished for the polishing process at the polishing station 110A. New substrate 135 may be accommodated. In one embodiment, the carrier head 165D is inspected using a monitoring device 162 disposed at the transfer station 120.
상기 폴리싱 표면(175)은 기판(135)들로부터 재료의 기계적 제거를 용이하게 하기 위해 거칠게 되어 있다. 폴리싱 패드의 폴리싱 표면(175)은 폴리싱 프로세스 중 기판(135)들로부터 재료들의 제거를 용이하게 하기 위해 전체가 유전체일 수 있는 폴리머 재료일 수 있다. 대안적으로, 폴리싱 패드의 폴리싱 표면(175)은 전기화학적 기계적 폴리싱(ECMP) 프로세스에서 기판들로부터 재료들의 전기화학적 분해를 용이하게 하기 위해 적어도 부분적으로 전도성일 수 있다. 사용될 수 있는 적당한 폴리머 재료들은 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 플로오로폴리머들, PTFE, PTFA, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 또는 이들의 조합, 및 기판 표면들을 폴리싱하느데 사용되는 다른 폴리싱 재료들을 포함한다. 일 실시예에서, 폴리싱 패드의 폴리싱 표면(175)은 반도체 기판들의 폴리싱을 위한 폴리싱 패드들의 제조에 통상적으로 사용되는 개방형 세공 또는 폐쇄형 세공 폴리우레탄 재료와 같은 폴리머 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 폴리싱 패드의 폴리싱 표면(175)은 고정된 연마재들을 포함할 수 있다. 폴리싱 중 폴리싱 패드의 폴리싱 표면(175)에는 폴리싱 유체가 통상적으로 전달된다. 사용되는 폴리싱 패드의 종류와 폴리싱 프로세스에 따라 상기 폴리싱 유체는 슬러리 또는 전해 유체일 수 있다. The polishing surface 175 is roughened to facilitate mechanical removal of the material from the substrates 135. The polishing surface 175 of the polishing pad can be a polymeric material that can be a dielectric in its entirety to facilitate removal of materials from the substrates 135 during the polishing process. Alternatively, the polishing surface 175 of the polishing pad may be at least partially conductive to facilitate electrochemical decomposition of materials from the substrates in an electrochemical mechanical polishing (ECMP) process. Suitable polymeric materials that can be used include polyurethane, polycarbonate, fluoropolymers, PTFE, PTFA, polyphenylene sulfide (PPS) or a combination thereof, and other polishing materials used to polish substrate surfaces. In one embodiment, the polishing surface 175 of the polishing pad comprises a polymeric material, such as an open pore or closed pore polyurethane material commonly used in the manufacture of polishing pads for polishing semiconductor substrates. In another embodiment, the polishing surface 175 of the polishing pad may include fixed abrasives. Polishing fluid is typically delivered to the polishing surface 175 of the polishing pad during polishing. Depending on the type of polishing pad used and the polishing process, the polishing fluid may be a slurry or an electrolytic fluid.
도 2는 도 1의 이송 스테이션(120)의 일 실시예의 부분 단면도이다. 전술한 바와 같이, 상기 이송 스테이션(120)은 제 1 버퍼 스테이션(145) 근처에 로드 컵 조립체(160)를 포함한다. 상기 제 1 버퍼 스테이션(145)은 기판(135)을 지지하도록 구성된 입력 또는 출력 버퍼 스테이션일 수 있다. 상기 이송 로봇(155)은 캐리어 헤드(165D)에 대한 기판들의 이송을 용이하게 하는 로드 컵 조립체(160)와 제 1 버퍼 스테이션(145) 사이로 기판(135)들을 이송한다. 2 is a partial cross-sectional view of one embodiment of the transfer station 120 of FIG. 1. As mentioned above, the transfer station 120 includes a load cup assembly 160 near the first buffer station 145. The first buffer station 145 may be an input or output buffer station configured to support the substrate 135. The transfer robot 155 transfers the substrates 135 between the load cup assembly 160 and the first buffer station 145 which facilitate the transfer of the substrates to the carrier head 165D.
일 실시예에서, 상기 제 1 버퍼 스테이션(145)은 후속 폴리싱 및/또는 저장을 위해 팩토리 인터페이스로 습식 로봇(140)(도 1 참조)이 기판(135)을 이송할 수 있도록 하기 위해 폴리싱된 기판(135)을 지지한다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 버퍼 스테이션(145)은 폴리싱 스테이션(110A)에서의 폴리싱을 위해 캐리어 헤드(165D)가 기판(135)을 수용할 수 있도록 하기 위해 폴리싱되지 않은 기판(135)을 지지한다. 일 실시예에서, 상기 이송 로봇(155)은 도 2에 가상선으로 도시된 바와 같이 캐리어 헤드(165D)가 기판(135)을 수용할 수 있도록 하기 위해 제 1 버퍼 스테이션(145)과 로드 컵 조립체(160) 사이로 기판(135)들을 이송하도록 구성된다. In one embodiment, the first buffer station 145 is a polished substrate to enable the wet robot 140 (see FIG. 1) to transport the substrate 135 to the factory interface for subsequent polishing and / or storage. Support 135. In another embodiment, the first buffer station 145 supports the unpolished substrate 135 to enable the carrier head 165D to receive the substrate 135 for polishing at the polishing station 110A. do. In one embodiment, the transfer robot 155 includes a first buffer station 145 and a load cup assembly to allow the carrier head 165D to receive the substrate 135 as shown in phantom in FIG. 2. And transfer substrates 135 between 160.
상기 캐리어 헤드(165D)는 샤프트(200)에 커플링되며, 상기 샤프트는 캐리어 헤드(165D)를 암(170)에 대해 측방향으로 선형 운동으로(X 및/또는 Y 방향) 움직이도록 구성된 모터(215)에 커플링된다. 또한, 상기 캐리어 헤드(165D)는 암(170)에 대해 Z 방향으로 캐리어 헤드(165D)를 상승 또는 하강시키기 위해 액츄에이터 또는 모터(210)를 포함한다. 또한, 상기 캐리어 헤드(165D)는 암(170)에 대해 회전축을 중심으로 캐리어 헤드(165D)를 회전시키도록 된 회전식 액츄에이터 또는 모터(220)에 커플링된다. 또한, 상기 캐리어 헤드(165D) 상에 배치된 모터(210,215,220)들은 폴리싱 패드의 폴리싱 표면(175)(도 1 참조)에 대해 상대적인 캐리어 헤드(165D)의 운동을 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 모터(210,215,220)들은 회전하는 폴리싱 표면(175)에 대해 상대적으로 캐리어 헤드(165D)를 회전시킬 뿐만 아니라, 프로세싱 중 폴리싱 패드의 폴리싱 표면(175)에 대해 그 내부에 유지되어 있는 기판(135)을 강제하기 위한 하방력을 제공하도록 구성된다. 도 2에 도시된 캐리어 헤드(165D)의 구조 및 작동은 도 1의 캐리어 헤드(165A 내지 165C)를 나타내며, 간결함을 위해 캐리어 헤드(165A 내지 165C)들은 더 이상 설명하지 않기로 한다. The carrier head 165D is coupled to the shaft 200, which shaft is configured to move the carrier head 165D in a linearly lateral direction (X and / or Y direction) relative to the arm 170. 215). The carrier head 165D also includes an actuator or motor 210 to raise or lower the carrier head 165D relative to the arm 170 in the Z direction. The carrier head 165D is also coupled to a rotary actuator or motor 220 adapted to rotate the carrier head 165D about an axis of rotation relative to the arm 170. In addition, the motors 210, 215, 220 disposed on the carrier head 165D are configured to provide movement of the carrier head 165D relative to the polishing surface 175 (see FIG. 1) of the polishing pad. In one embodiment, the motors 210, 215, 220 not only rotate the carrier head 165D relative to the rotating polishing surface 175 but also remain therein relative to the polishing surface 175 of the polishing pad during processing. It is configured to provide a downward force for forcing the substrate 135. The structure and operation of the carrier head 165D shown in FIG. 2 represents the carrier heads 165A through 165C of FIG. 1, and the carrier heads 165A through 165C will not be described any further for the sake of brevity.
상기 캐리어 헤드(165D)는 유지 링(230)에 의해 둘러싸인 본체(225)를 포함한다. 또한, 캐리어 헤드(165D)는 가요성 멤브레인(240) 근처에 있는 하나 또는 그 초과의 블래더(235A,235B)들을 포함한다. 상기 가요성 멤브레인(240)은, 기판(135)이 캐리어 헤드(165D)에 유지되어 있을 때, 기판(135)의 배면에 접촉한다. 상기 블래더(235A,235B)들은 가요성 멤브레인(240)에 힘을 인가하기 위해 당해 블래더(235A,235B)들에 유체를 선택적으로 전달하는 제 1 가변 압력 소오스(245A)에 커플링된다. 일 실시예에서, 블래더(235A)는 가요성 멤브레인(240)의 외측 구역에 힘을 인가하는 반면, 블래더(235B)는 가요성 멤브레인(240)의 중심 구역에 힘을 인가한다. 블래더(235A,235B)들로부터 가요성 멤브레인(240)에 인가되는 힘들은 기판(135)의 부분들에 전달되며, 폴리싱 패드(미도시)의 폴리싱 표면을 향하여 기판(135)의 부분들을 강제하기 위해 사용될 수 있다. 상기 제 1 가변 압력 소오스(245A)는 가요성 멤브레인(240)을 통과하는 기판(135)의 개별 영역들에 대한 힘들을 제어하기 위해 각각의 블래더(235A,235B)들에 대해 독립적으로 유체들을 전달하도록 구성되어 있다. 아울러, 캐리어 헤드(165D)에서 기판(135)의 유지를 용이하게 하기 위해 기판(135)의 배면에 흡인력을 인가하는 진공 포트(미도시)들이 캐리어 헤드(135)에 제공될 수 있다. 사용될 수 있는 캐리어 헤드(165D)의 예들은 캘리포니아주 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼 인코포레이티드로부터 이용가능한 TITAN HEADTM, TITAN CONTOURTM 및 TITAN PROFILERTM 캐리어 헤드들을 포함한다. The carrier head 165D includes a body 225 surrounded by a retaining ring 230. The carrier head 165D also includes one or more bladders 235A, 235B near the flexible membrane 240. The flexible membrane 240 contacts the backside of the substrate 135 when the substrate 135 is held on the carrier head 165D. The bladders 235A and 235B are coupled to a first variable pressure source 245A that selectively delivers fluid to the bladders 235A and 235B to apply force to the flexible membrane 240. In one embodiment, bladder 235A applies a force to the outer region of flexible membrane 240, while bladder 235B applies a force to the central region of flexible membrane 240. Forces applied from the bladders 235A and 235B to the flexible membrane 240 are transmitted to portions of the substrate 135, forcing portions of the substrate 135 toward the polishing surface of a polishing pad (not shown). Can be used to The first variable pressure source 245A draws fluids independently for each bladder 235A, 235B to control the forces on individual regions of the substrate 135 passing through the flexible membrane 240. It is configured to deliver. In addition, vacuum ports (not shown) may be provided to the carrier head 135 to apply suction to the back surface of the substrate 135 to facilitate the holding of the substrate 135 in the carrier head 165D. Examples of carrier heads 165D that may be used include TITAN HEAD , TITAN CONTOUR ™, and TITAN PROFILER carrier heads available from Applied Materials Inc., Santa Clara, CA.
일 실시예에서, 상기 유지 링(230)은 액츄에이터(232)에 의해 본체(225)에 커플링된다. 상기 액츄에이터(232)는 제 2 가변 압력 소오스(245B)에 의해 제어된다. 상기 제 2 가변 압력 소오스(245B)는 액츄에이터(232)에 대해 유체를 제공하거나 그로부터 유체를 제거함으로써, 유지 링(230)이 적어도 Z 방향에서 캐리어 헤드(165D)의 본체(225)에 대해 상대적으로 이동하도록 한다. 상기 제 2 가변 압력 소오스(245B)는 모터(210)에 의해 제공되는 운동과는 무관하게 유지 링(230)의 Z 방향 운동을 제공하도록 되어 있다. 상기 제 2 가변 압력 소오스(245B)는 액츄에이터(232) 및/또는 유지 링(230)에 대해 음압 또는 양압을 인가함으로써 유지 링(230)의 운동을 제공할 수 있다. 일 양태에서, 폴리싱 프로세스 중 폴리싱 패드(미도시)의 폴리싱 표면(175)(도 1 참조)을 향하여 유지 링(230)을 강제하기 위해 유지 링(230)에 압력이 인가된다. 각각의 제 1 가변 압력 소오스(245A)와 제 2 가변 압력 소오스(245B)는, 폴리싱 프로세스 중 기판(135)의 구역들에 대한 압력들을 자동으로 제어하는 폴리싱 레시피의 실행을 용이하게 하기 위해 컨트롤러에 커플링될 수 있다. In one embodiment, the retaining ring 230 is coupled to the body 225 by an actuator 232. The actuator 232 is controlled by a second variable pressure source 245B. The second variable pressure source 245B provides fluid to or removes fluid from the actuator 232 such that the retaining ring 230 is relatively relative to the body 225 of the carrier head 165D in at least the Z direction. Let's move. The second variable pressure source 245B is adapted to provide the Z direction movement of the retaining ring 230 independent of the movement provided by the motor 210. The second variable pressure source 245B may provide movement of the retaining ring 230 by applying a negative or positive pressure to the actuator 232 and / or the retaining ring 230. In one aspect, pressure is applied to the retaining ring 230 to force the retaining ring 230 towards the polishing surface 175 (see FIG. 1) of the polishing pad (not shown) during the polishing process. Each of the first variable pressure source 245A and the second variable pressure source 245B is coupled to a controller to facilitate the execution of a polishing recipe that automatically controls the pressures on the regions of the substrate 135 during the polishing process. Can be coupled.
상기 유지 링(230)은 폴리싱 프로세스 중 폴리싱 표면(175)에 접촉한다. 상기 유지 링(230)은 폴리싱 표면(175) 상에서 폴리싱 유체의 이송을 또한 용이하게 하며, 폴리싱 표면(175)과의 접촉으로 인한 마찰에 의해 열을 생성할 수도 있다. 상기 유체 이송과 발생된 열은 폴리싱 프로세스 중 유리하게 활용될 수 있다. 폴리싱 표면(175)과의 접촉은 유지 링(230)의 마모를 유발한다. 유지 링(230)의 표면들의 마모는 폴리싱 프로세스에 영향을 미치며, 유지 링(230)은 결국 교환을 필요로하게 될 것이다. 따라서, 마모와 교환 기간들을 결정하기 위해 유지 링(230)의 두께가 주기적으로 평가되어야만 한다. The retaining ring 230 contacts the polishing surface 175 during the polishing process. The retaining ring 230 also facilitates transfer of the polishing fluid on the polishing surface 175 and may generate heat by friction due to contact with the polishing surface 175. The fluid transfer and generated heat can be advantageously utilized during the polishing process. Contact with the polishing surface 175 causes wear of the retaining ring 230. Wear of the surfaces of retaining ring 230 affects the polishing process, and retaining ring 230 will eventually require replacement. Therefore, the thickness of retaining ring 230 must be periodically evaluated to determine wear and exchange periods.
일 실시예에서, 상기 유지 링(230)의 표면들이 로드 컵 조립체(160)에 배치된 모니터링 장치(162)에 의해 모니터링된다. 상기 유지 링(230)의 표면들은 캐리어 헤드(165D)가 로드 컵 조립체(160) 근처에 있을 때 감지될 수 있으며, 유지 링(230)의 마모를 나타내는 데이터가 컨트롤러에 전송될 수 있다. 상기 컨트롤러는 사용자에게 데이터를 디스플레이하기 위해 모니터와 통신할 수 있다. 상기 모니터링 장치(162)로부터의 데이터는 유지 링(230)의 수명과 교환을 결정하기 위해 활용되는 유지 링(230)의 상태를 예측 및/또는 확인하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 상기 데이터는 유지 링(230)의 두께를 표시한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 상기 컨트롤러는 상기 데이터를 분석하고, 폴리싱 프로세스에서 유지 링(230)의 마모를 보상하기 위해 프로세스 레시피의 교정 수단들을 실행시킬 수 있는 시스템 컨트롤러일 수 있다. 따라서, 상기 모니터링 장치(162)로부터의 데이터는 유지 링(230)의 수명과 교환을 결정하기 위해 사용되며, 폴리싱 프로세스를 조정하기 위한 제어 노브(knob)로서 부가적으로 활용될 수 있다. 또한, 유지 링들을 구비한 다수의 캐리어 헤드들을 가진 시스템들에서, 상기 모니터링 장치(162)로부터의 데이터는 시스템에서 다른 캐리어 헤드들의 다른 유지 링들로부터 독립적으로 개별 유지 링들의 프로세스 레시피를 조절하기 위해 활용될 수 있다. 예컨대, 각각의 유지 링들이 상이한 속도로 마모될 수 있으므로, 하나의 케리어 헤드의 하나의 유지 링을 위한 프로세스 레시피는 조절될 수 있는 반면, 나머지 캐리어 헤드들의 다른 유지 링들에 대한 다른 프로세스 레시피들은 동일하게 유지될 수 있다. In one embodiment, the surfaces of the retaining ring 230 are monitored by a monitoring device 162 disposed in the rod cup assembly 160. Surfaces of the retaining ring 230 may be sensed when the carrier head 165D is near the rod cup assembly 160, and data indicative of wear of the retaining ring 230 may be transmitted to the controller. The controller can communicate with a monitor to display data to a user. The data from the monitoring device 162 is used to predict and / or confirm the state of the retaining ring 230 utilized to determine the life and exchange of the retaining ring 230. In one embodiment, the data indicates the thickness of retaining ring 230. Alternatively or additionally, the controller may be a system controller capable of analyzing the data and executing calibration means of the process recipe to compensate for wear of the retaining ring 230 in the polishing process. Thus, the data from the monitoring device 162 is used to determine the life and exchange of the retaining ring 230 and may additionally be utilized as a control knob to adjust the polishing process. In addition, in systems with multiple carrier heads with retaining rings, the data from the monitoring device 162 is utilized to adjust the process recipe of individual retaining rings independently from other retaining rings of other carrier heads in the system. Can be. For example, because each retaining ring can wear at a different speed, the process recipe for one retaining ring of one carrier head can be adjusted while the other process recipes for the other retaining rings of the remaining carrier heads are the same. Can be maintained.
도 3은 도 1의 폴리싱 시스템(100)과 함께 사용될 수 있는 이송 스테이션(120)의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다. 상기 이송 스테이션(120)은 로드 컵 조립체(160)와, 상기 로드 컵 조립체(160) 근처에 배치된 캐리어 헤드(165D)를 포함한다. 이 실시예에서, 상기 로드 컵 조립체(160)는, 캐리어 헤드(165D)가 도 1의 폴리싱 스테이션(110A 내지 110C)에서 폴리싱을 위해 사용되지 않을 때, 상기 캐리어 헤드(165D)를 세척하도록 된 세척 스테이션(300)으로서 구성되어 있다. 3 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transfer station 120 that may be used with the polishing system 100 of FIG. 1. The transfer station 120 includes a rod cup assembly 160 and a carrier head 165D disposed near the rod cup assembly 160. In this embodiment, the rod cup assembly 160 is configured to clean the carrier head 165D when the carrier head 165D is not used for polishing at the polishing stations 110A- 110C of FIG. It is comprised as the station 300.
일 실시예에서, 상기 로드 컵 조립체(160)는 베이스(309)에 커플링된 기준 콘 또는 링(307)을 가진 본체(305)를 포함한다. 상기 링(307)과 베이스(309)는 제 1 액츄에이터(310A)에 의해 모듈 베이스(118)에 대해 이동가능하다. 상기 제 1 액츄에이터(310A)는 모듈 베이스(118)에 대해 적어도 선형 방향(Z 방향)으로 본체(305)를 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 로드 컵 조립체(160)는 (가상선으로 도시된) 기판(135)을 지지하도록 된 페데스탈(320)을 또한 포함한다. 상기 페데스탈(320)은 당해 페데스탈(320)의 지지면(321)을 상승 및 하강시키도록 된 제2 액츄에이터(310B)에 커플링된다. 상기 제 2 액츄에이터(310B)는 본체(305)에 대해 Z 방향으로 지지면(321)을 이동시킴으로써 캐리어 헤드(165D)에 대해 또는 그로부터 기판(135)의 이송을 용이하게 한다. In one embodiment, the rod cup assembly 160 includes a body 305 having a reference cone or ring 307 coupled to the base 309. The ring 307 and the base 309 are moveable relative to the module base 118 by the first actuator 310A. The first actuator 310A may be used to move the body 305 in at least a linear direction (Z direction) relative to the module base 118. The rod cup assembly 160 also includes a pedestal 320 adapted to support the substrate 135 (shown in phantom). The pedestal 320 is coupled to a second actuator 310B configured to raise and lower the support surface 321 of the pedestal 320. The second actuator 310B facilitates transfer of the substrate 135 to or from the carrier head 165D by moving the support surface 321 in the Z direction relative to the body 305.
상기 본체(305)는, 기판이 페데스탈(320) 상에 없을 때, 캐리어 헤드(165D)를 세척하기 위해 사용되는 복수의 노즐(315)들을 또한 포함한다. 상기 노즐(315)들은 가압 유체 서플라이(330)와 유체 소통한다. 상기 가압 유체 서플라이(330)는 캐리어 헤드(165D)를 세척하기 위해 노즐(315)들을 통해 제공되는 탈이온수와 같은 유체를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 페데스탈(320)의 지지면(321)은 노즐(315)들로부터의 세척 유체가 캐리어 헤드(165D)에 충돌할 수 있도록 하기 위해 다수의 개방 영역들을 가진 링으로서 구성된다. 상기 세척 유체는 캐리어 헤드(165D) 상에 있을 수 있는 폴리싱 프로세스로부터의 폴리싱 액체 및 다른 파편들을 세척한다. 상기 세척 스테이션(300)은 캐리어 헤드(165D)로부터 분리된 폴리싱 파편과 유체를 선택적으로 제거하기 위한 배출구로서 개조되어 상기 베이스(309)에 형성된 개구(325)를 또한 포함한다. The body 305 also includes a plurality of nozzles 315 used to clean the carrier head 165D when the substrate is not on the pedestal 320. The nozzles 315 are in fluid communication with the pressurized fluid supply 330. The pressurized fluid supply 330 includes a fluid, such as deionized water, provided through the nozzles 315 to clean the carrier head 165D. In one embodiment, the support surface 321 of the pedestal 320 is configured as a ring with a plurality of open areas to allow cleaning fluid from the nozzles 315 to impinge on the carrier head 165D. The cleaning fluid cleans the polishing liquid and other debris from the polishing process that may be on the carrier head 165D. The cleaning station 300 also includes an opening 325 formed in the base 309 that has been adapted as an outlet for selectively removing fluid and polishing debris separated from the carrier head 165D.
이 실시예에서, 상기 세척 스테이션(300)은 컨트롤러에 커플링된 센서(335)를 포함한 모니터링 장치(162)를 포함한다. 상기 센서(335)는 유지 링(230)의 두께(T)를 측정하도록 되어 있다. 일 실시예에서, 상기 센서(335)는 초음파 센서이다. 상기 센서(335)는 음파들을 송신 및 수신하기 위해 본체(305)에 커플링되거나 그 내부에 내장될 수 있다. 상기 음파들은 유지 링(230)의 두께(T)의 계측 표시를 제공하기 위해 컨트롤러에 송신된다. 일 실시예에서, 상기 유지 링(230)은 상부(355A)와 하부(355B)와 같은 2개의 환형 부분들을 포함한다. 일 실시예에서, 상부(355A)와 하부(355B)는 금속 재료, 세라믹 재료 또는 플라스틱 재료와 같이 CMP 프로세스에서 화학적으로 불활성인 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 하부(355B)는 플라스틱, 예컨대, 폴리페닐렌 설페이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), PEEK 재료를 함유한 탄소, PEEK 재료를 함유한 TEFLON®, 또는 복합 재료를 포함한다. 상기 상부(355A)는 하부(355B)보다 더 강하거나 밀도가 높은 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 상부(355A)는 스테인리스강, 알루미늄, 몰리브덴 또는 세라믹 재료들을 포함한다. In this embodiment, the cleaning station 300 includes a monitoring device 162 including a sensor 335 coupled to a controller. The sensor 335 is adapted to measure the thickness T of the retaining ring 230. In one embodiment, the sensor 335 is an ultrasonic sensor. The sensor 335 may be coupled to or embedded within the body 305 to transmit and receive sound waves. The sound waves are sent to the controller to provide a measurement indication of the thickness T of the retaining ring 230. In one embodiment, the retaining ring 230 includes two annular portions, such as top 355A and bottom 355B. In one embodiment, top 355A and bottom 355B may comprise a material that is chemically inert in a CMP process, such as a metal material, ceramic material, or plastic material. In one embodiment, the bottom 355B is a plastic, such as polyphenylene sulfate (PPS), polyetheretherketone (PEEK), carbon containing PEEK material, TEFLON ® containing PEEK material, or composite materials. It includes. The top 355A may comprise a material that is stronger or denser than the bottom 355B. In one embodiment, the top 355A includes stainless steel, aluminum, molybdenum or ceramic materials.
일 작동예에서, 상기 센서(335)는 본체(305)의 랜드 영역(345)의 활성면(340)에 장착된다. 상기 랜드 영역(345)은 유지 링(230)의 하부(355B)가 링(307)의 표면에 접촉하는 상기 링(307)의 바닥면의 영역으로서 규정될 수 있다. 상기 활성면(340)은 유지 링(230)이 위치된 랜드 영역(345)에서 링(307)의 표면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 일 실시예에서, 음파들은 유지 링(230)의 하부(355B)에 전송되거나 이를 통과하며, 상부(355A)로부터 반사된다. 반사된 신호들은 컨트롤러로 전송되며, 유지 링(230)의 하부(355B)의 두께(T)를 결정하기 위해 사용된다. 시간에 따른 두께(T)의 변화는 유지 링(230)의 마모를 나타낸다. In one operation, the sensor 335 is mounted to the active surface 340 of the land area 345 of the body 305. The land area 345 may be defined as the area of the bottom surface of the ring 307 where the bottom 355B of the retaining ring 230 contacts the surface of the ring 307. The active surface 340 may be coplanar with the surface of the ring 307 in the land region 345 where the retaining ring 230 is located. In one embodiment, the sound waves are transmitted to or pass through the bottom 355B of the retaining ring 230 and are reflected from the top 355A. The reflected signals are sent to the controller and used to determine the thickness T of the lower portion 355B of the retaining ring 230. The change in thickness T over time indicates wear of retaining ring 230.
도 4는 도 1의 폴리싱 시스템(100)과 함께 사용될 수 있는 이송 스테이션(120)의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다. 이 실시예에서, 로드 컵 조립체(160)는 세척 스테이션(400)으로서 구성되며, 이는 도 3에 도시된 실시예와 실질적으로 유사할 수 있다. 도 3의 이송 스테이션(120)과 유사한 이송 스테이션(120)의 요소들은 간결함을 위해 반복하지 않기로 한다. 4 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transfer station 120 that may be used with the polishing system 100 of FIG. 1. In this embodiment, the rod cup assembly 160 is configured as a wash station 400, which may be substantially similar to the embodiment shown in FIG. 3. Elements of the transfer station 120 similar to the transfer station 120 of FIG. 3 will not be repeated for brevity.
이 실시예에서, 모니터링 장치(162)는 하부(355B)의 두께(T)를 측정하도록 된 와전류 센서인 센서(335)를 포함한다. 이 실시예에서, 하부(355B)의 접촉면(405)은 링(307)의 활성면(340)과 접촉하고 있다. 다른 실시예들에서, 상기 센서(355)는 유지 링(230)이 링(307)으로부터 이격되었을 때 사용될 수 있다. 일 양태에서, 와전류 센서로서 이루어진 센서(335)가 유지 링(230)의 상부(355A)의 접촉면(405)과 활성면(340) 간의 변위를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 변위는 유지 링(230)의 적어도 하부(355B)의 두께 변화에 대응한다. 상기 변위는, 유지 링(230)의 하부(355B)가 활성면(340)과 접촉할 때 또는 하부(355B)가 활성면(340)으로부터 일정 거리에 유지될 때, 결정될 수 있다. In this embodiment, the monitoring device 162 includes a sensor 335 which is an eddy current sensor adapted to measure the thickness T of the lower portion 355B. In this embodiment, the contact surface 405 of the lower portion 355B is in contact with the active surface 340 of the ring 307. In other embodiments, the sensor 355 may be used when the retaining ring 230 is spaced apart from the ring 307. In one aspect, a sensor 335 configured as an eddy current sensor can be used to measure the displacement between the contact surface 405 and the active surface 340 of the top 355A of the retaining ring 230. The displacement corresponds to a change in thickness of at least the bottom 355B of the retaining ring 230. The displacement can be determined when the lower portion 355B of the retaining ring 230 is in contact with the active surface 340 or when the lower portion 355B is held at a distance from the active surface 340.
도 5a는 하나 또는 그 초과의 그루브(500)들을 가진 유지 링(230)의 일 실시예의 부분 평면도이다. 상기 하나 또는 그 초과의 그루브(500)들은 유지 링(230)의 접촉면(405)과 그루브(500)의 바닥(505) 사이의 소정 깊이에서 유지 링(230)에 각각 형성된다. 상기 유지 링(230) 상에 배치된 각각의 그루브(500)들은 폴리싱 프로세스 중 폴리싱 유체의 이송을 강화함으로써 폴리싱을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 5A is a partial plan view of one embodiment of a retaining ring 230 having one or more grooves 500. The one or more grooves 500 are each formed in the retaining ring 230 at a predetermined depth between the contact surface 405 of the retaining ring 230 and the bottom 505 of the groove 500. Each groove 500 disposed on the retaining ring 230 may be used to facilitate polishing by enhancing the transfer of polishing fluid during the polishing process.
도 5b는 도 5a에 도시된 유지 링(230) 및 도 1의 폴리싱 시스템(100)과 함께 사용될 수 있는 이송 스테이션(120)의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다. 상기 유지 링(230)은 바닥(505)과 접촉면(405)에 의해 규정되는 깊이(D')를 가진 하나 또는 그 초과의 그루브(500)들을 포함한다. 상기 그루브(500)의 깊이(D')의 변화는 유지 링(230)의 두께의 변화에 대응한다. 일 실시예에서, 센서(335)가 링(307)에 커플링되거나 그 내부에 내장될 수 있다. 상기 센서(335)는 광학 센서, 와전류 센서, 초음파 센서 또는 다른 적당한 센서 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 센서(335)는 접촉면(405)에 충돌하는 신호(510)들과 같이 도시된 음파들을 송신 및 수신하도록 구성된 초음파 센서이다. 상기 음파들은 그루브(500)의 깊이(D'), 및, 그에 따른 유지 링(230)의 두께, 유지 링(230)이 건식 또는 습식으로 감지되었는지의 여부의 계측 표시를 제공하기 위해 컨트롤러에 송신된다. 따라서, 로드 컵 조립체(160)의 다른 부분들과 유지 링(230) 간의 물리적 접촉 없이 마모를 결정하기 위해 바닥(505)과 접촉면(405) 사이에서 그루브(500)의 깊이가 측정된다. 상기 캐리어 헤드(165D)는 유지 링(230)의 다수의 위치들에서의 감지를 제공하기 위해 미리 정해진 회전 속도로 회전될 수 있다. 따라서, 다수의 그루브(500)들이 모니터링될 수 있다. 대안적으로, 상기 캐리어 헤드(165D)는 단일 그루브(500)의 감지를 가능하게 하기 위해 정지식일 수 있다. 다른 실시예에서, 신호(510)들을 둘러싸고 유지 링(230)과 센서(335) 간의 인터페이스를 제어하기 위해, 제어된 공기 칼럼 또는 액체 칼럼이 사용될 수 있다. 예컨대, 신호(510)들의 경로를 둘러싸는 원통형 공기 칼럼을 형성하기 위해 버블러(미도시)가 사용될 수 있다. 5B is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transfer station 120 that may be used with the retaining ring 230 shown in FIG. 5A and the polishing system 100 of FIG. 1. The retaining ring 230 includes one or more grooves 500 having a depth D ′ defined by the bottom 505 and the contact surface 405. The change in the depth D 'of the groove 500 corresponds to the change in the thickness of the retaining ring 230. In one embodiment, sensor 335 may be coupled to or embedded within ring 307. The sensor 335 may be an optical sensor, eddy current sensor, ultrasonic sensor or other suitable sensor device. In one embodiment, the sensor 335 is an ultrasonic sensor configured to transmit and receive sound waves shown, such as signals 510 impinging on the contact surface 405. The sound waves are transmitted to the controller to provide a measurement indication of the depth D ′ of the groove 500, and thus the thickness of the retaining ring 230, whether the retaining ring 230 has been detected dry or wet. do. Thus, the depth of groove 500 is measured between bottom 505 and contact surface 405 to determine wear without physical contact between other portions of rod cup assembly 160 and retaining ring 230. The carrier head 165D may be rotated at a predetermined rotational speed to provide sensing at multiple locations of the retaining ring 230. Thus, multiple grooves 500 can be monitored. Alternatively, the carrier head 165D may be stationary to enable detection of a single groove 500. In another embodiment, a controlled air column or liquid column may be used to surround the signals 510 and to control the interface between the retaining ring 230 and the sensor 335. For example, a bubbler (not shown) may be used to form a cylindrical air column surrounding the path of the signals 510.
일 실시예에서, 모니터링 장치(162)의 위치는 관심없는 캐리어 헤드(165D)의 부분들 또는 기판(135)의 어떤 우연한 감지를 방지하기 위해 기판(135)의 영역 외부에 있다. 예컨대, 기판(135)은 원형 기판인 경우 제 1 반경(R1)을 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 반경(R1)은 200㎜ 직경의 기판에 대하여 약 100㎜의 반경을 포함한다. 다른 실시예에서, 제 1 반경(R1)은 300㎜ 직경의 기판에 대하여 약 150㎜의 반경을 포함한다. 일 실시예에서, 모니터링 장치(162)는 제 1 반경(R1)보다 더 크거나 그 외부에 있는 제 2 반경(R2)에 위치된다. 제 2 반경(R2)은 200㎜ 기판에 대하여 중심선(C')으로부터 약 105㎜ 내지 약 120㎜와 같이 약 100㎜보다 더 클 수 있다. 다른 예에서, 제 2 반경(R2)은 300㎜ 기판에 대하여 중심선(C')으로부터 약 155㎜ 내지 약 170㎜와 같이 약 150㎜보다 더 클 수 있다. 상기 중심선(C')은 로드 컵 조립체(160)의 기하학적 중심 및/또는 캐리어 헤드(165D)의 중심일 수 있다. 따라서, 상기 모니터링 장치(162)의 위치는 관심없는 캐리어 헤드(165D)의 부분들 또는 기판(135)의 어떤 우연한 감지를 방지한다. In one embodiment, the location of the monitoring device 162 is outside the area of the substrate 135 to prevent any accidental sensing of portions of the carrier head 165D or the substrate 135 that are not of interest. For example, the substrate 135 includes a first radius R 1 when it is a circular substrate. In one embodiment, the first radius R 1 comprises a radius of about 100 mm for a 200 mm diameter substrate. In another embodiment, the first radius R 1 comprises a radius of about 150 mm for a 300 mm diameter substrate. In one embodiment, the monitoring device 162 is located at a second radius R 2 that is greater than or outside the first radius R 1 . The second radius R 2 may be greater than about 100 mm, such as about 105 mm to about 120 mm from the centerline C ′ for a 200 mm substrate. In another example, the second radius R 2 may be greater than about 150 mm, such as about 155 mm to about 170 mm from the centerline C ′ for a 300 mm substrate. The center line C ′ may be the geometric center of the rod cup assembly 160 and / or the center of the carrier head 165D. Thus, the location of the monitoring device 162 prevents any accidental sensing of portions of the carrier head 165D or the substrate 135 that are not of interest.
도 6은 도 1의 폴리싱 시스템(100)과 함께 사용될 수 있는 이송 스테이션(120)의 다른 실시예의 개략적인 단면도이다. 이 실시예에서, 로드 컵 조립체(160)는 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 실시예와 유사하다. 도 3 내지 도 5의 이송 스테이션(120)과 유사한 이송 스테이션(120)의 요소들은 간결함을 위해 반복하지 않기로 한다. 일 실시예에서, 유지 링(230)은 도 5의 유지 링(230)의 실시예와 유사한 하나 또는 그 초과의 그루브(500)들을 포함한다. 6 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a transfer station 120 that may be used with the polishing system 100 of FIG. 1. In this embodiment, the rod cup assembly 160 is similar to the embodiment shown in FIGS. 3, 4, and 5. Elements of the transfer station 120 similar to the transfer station 120 of FIGS. 3 to 5 will not be repeated for brevity. In one embodiment, retaining ring 230 includes one or more grooves 500 similar to the embodiment of retaining ring 230 of FIG. 5.
이 실시예에서, 모니터링 장치(162)는, 광학 센서, 와전류 센서 또는 다른 적당한 감지 장치가 사용될 수도 있으나, 초음파 센서인 센서(335)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 센서(335)는, 유지 링(230)이 센서(335)의 시선 또는 시야에 있을 때, 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 센서(335)는, 유지 링(230)이 로드 컵 조립체(160)에 적어도 부분적으로 배치될 때, 사용될 수 있다. 일 양태에서, 상기 센서(335)는 당해 센서(335) 근처에 배치된 관형 도관(600)을 포함한다. 상기 관형 도관(600)은 센서(335)의 신호 경로를 둘러싸기 위해 탈이온수와 같은 유체를 전달하는 유체 서플라이(605)에 커플링된다. 상기 유체는 센서(335)로부터의 신호들에 영향을 미칠 수 있는 제어되지 않은 공기를 제거하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 유지 링(230)의 접촉면(405)은 링(307)의 활성면(340)과 직접 접촉한다. 다른 실시예에서, 상기 관형 도관(600)은 액츄에이터(610)에 커플링되며, 상기 액츄에이터는 링(307)의 활성면(340)에 대해 관형 도관(600)이 팽창 및 수축할 수 있도록 한다. 상기 관형 도관(600)은, 캐리어 헤드(165D)가 링(307)과 접촉하고 있지 않을 때, 유지 링(230)의 접촉면(405) 근처의 위치로 가상선으로 도시된 바와 같은 접촉면(405)을 향하여 액츄에이팅될 수 있다. 상기 관형 도관(600)은 유지 링(230)의 접촉면(405)을 향하여 관형 도관(600)과 함께 이동하는 센서(335)의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 상기 액츄에이터(610)는, 센서(335)가 필요없을 때, 관형 도관(600)을 수축시킬 수도 있다. In this embodiment, the monitoring device 162 includes a sensor 335 that is an ultrasonic sensor although an optical sensor, eddy current sensor or other suitable sensing device may be used. In one embodiment, the sensor 335 may be used when the retaining ring 230 is in the line of sight or field of view of the sensor 335. In other embodiments, the sensor 335 can be used when the retaining ring 230 is at least partially disposed in the rod cup assembly 160. In one aspect, the sensor 335 includes a tubular conduit 600 disposed near the sensor 335. The tubular conduit 600 is coupled to a fluid supply 605 that delivers a fluid, such as deionized water, to enclose the signal path of the sensor 335. The fluid is used to remove uncontrolled air that may affect the signals from the sensor 335. In one embodiment, the contact surface 405 of the retaining ring 230 is in direct contact with the active surface 340 of the ring 307. In another embodiment, the tubular conduit 600 is coupled to an actuator 610 that allows the tubular conduit 600 to expand and contract with respect to the active surface 340 of the ring 307. The tubular conduit 600 has a contact surface 405 as shown in phantom to a position near the contact surface 405 of the retaining ring 230 when the carrier head 165D is not in contact with the ring 307. Actuated toward the. The tubular conduit 600 may include at least a portion of the sensor 335 that moves with the tubular conduit 600 toward the contact surface 405 of the retaining ring 230. The actuator 610 may shrink the tubular conduit 600 when the sensor 335 is not needed.
도 7은 방법(700)의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다. 단계(705)에서, 유지 링(230)을 가진 캐리어 헤드(165D)가 모니터링 장치(162) 근처로 이동하게 된다. 일 실시예에서, 상기 모니터링 장치(162)는 폴리싱 모듈(105) 내부의 로드 컵 조립체(160) 상에 배치된다. 다른 실시예들에서, 상기 모니터링 장치(162)는 이송 스테이션(120) 근처에, 또는 상기 이송 스테이션(120) 근처의 캐리어 헤드(165D)의 이동 경로에, 또는 폴리싱 모듈(105) 상의 다른 위치에 있을 수 있다. 상기 모니터링 장치(162)는 센서(335)를 포함하며, 단계(710)에 도시된 바와 같이 센서(335)로부터 에너지가 전송된다. 상기 에너지는 초음파들, 광파들 또는 자기장들 또는 자기 신호들일 수 있다. 단계(715)에서, 상기 유지 링(230)으로부터 반사된 에너지는 센서(335)에 의해 수신된다. 상기 반사된 에너지는 유지 링(230)의 내부 또는 외부 표면 또는 표면들로부터 나올 수 있다. 단계(720)에서, 상기 반사된 에너지에 기초하여 유지 링의 상태가 결정될 수 있다. 상기 유지 링(230)의 상태에 대한 계측 표식을 얻기 위해, 예컨대, 유지 링(230) 또는 그 일부의 두께, 또는 상기 유지 링(230)의 두께와 연관될 수 있는 유지 링(230)의 그루브의 깊이를 얻기 위해, 반사된 신호들이 컨트롤러에 제공될 수 있다. 후속 폴리싱 프로세스들에서 변수들의 조정 및/또는 유지 링(230)의 교환 간격들을 결정하기 위해, 상기 데이터가 사용될 수 있다. 7 is a flow diagram illustrating one embodiment of a method 700. In step 705, the carrier head 165D with the retaining ring 230 is moved near the monitoring device 162. In one embodiment, the monitoring device 162 is disposed on the rod cup assembly 160 inside the polishing module 105. In other embodiments, the monitoring device 162 may be located near the transfer station 120, in the movement path of the carrier head 165D near the transfer station 120, or at another location on the polishing module 105. There may be. The monitoring device 162 includes a sensor 335, where energy is transmitted from the sensor 335 as shown in step 710. The energy may be ultrasound waves, light waves or magnetic fields or magnetic signals. In step 715, the energy reflected from the retaining ring 230 is received by the sensor 335. The reflected energy may come from the inner or outer surface or surfaces of retaining ring 230. In step 720, the state of the retaining ring may be determined based on the reflected energy. To obtain a metrology mark for the state of the retaining ring 230, for example, the groove of the retaining ring 230, which may be associated with the thickness of the retaining ring 230 or a portion thereof, or the thickness of the retaining ring 230. To obtain the depth of, the reflected signals can be provided to the controller. The data may be used to determine adjustments to the variables and / or exchange intervals of the retaining ring 230 in subsequent polishing processes.
본 명세서에 개시된 실시예들은, 본 명세서에 개시된 바와 같은 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들과 같이, 폴리싱 스테이션의 캐리어 헤드 상에 배치된 유지 링(230)의 표면의 상태를 모니터링하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 온-툴식으로 장착될 수 있으며, 일 실시예에서, 폴리싱 사이클들 간에 유지 링(230)의 상태를 감지하는 모니터링 장치(162)가 개시된다. 상기 유지 링(230)의 감지는 사용자의 기호에 기초하여 선택된 간격들로 또는 규칙적인 모니터링의 일부로서 미리 규정된 간격들로 사용자에 의해 설정될 수 있다. 모니터링 장치(162)로부터의 데이터는 유지 링(230)의 마모를 모니터링하거나, 유지 링(230)의 수명을 결정하거나, 및/또는 유지 링(230)의 교환 간격들을 결정하기 위해 사용될 수 있는 컨트롤러에 제공된다. 일 양태에서, 모니터링 장치(162)로부터의 데이터는 유지 링(230)의 수명을 예측하고, 유효 수명의 끝에서 유지 링(230)의 교환을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 다른 양태에서, 모니터링 장치(162)로부터의 데이터는, 유지 링(230)이 완전히 마모되지 않았어도, 수명을 예측하고 통상적인 교환 간격을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. Embodiments disclosed herein are apparatus and methods for monitoring the condition of the surface of retaining ring 230 disposed on a carrier head of a polishing station, such as carrier heads 165A-165D as disclosed herein. To provide. Monitoring device 162 is disclosed, which may be mounted on-tool, and in one embodiment detects the state of retaining ring 230 between polishing cycles. The sensing of the retaining ring 230 may be set by the user at intervals selected based on the user's preferences or at predefined intervals as part of regular monitoring. The data from the monitoring device 162 may be used to monitor the wear of the retaining ring 230, determine the life of the retaining ring 230, and / or determine exchange intervals of the retaining ring 230. Is provided. In one aspect, data from the monitoring device 162 can be used to predict the life of the retaining ring 230 and to facilitate exchange of the retaining ring 230 at the end of its useful life. In another aspect, the data from the monitoring device 162 may be used to predict life and facilitate common exchange intervals, even if the retaining ring 230 is not fully worn.
본 명세서에 개시된 바와 같은 모니터링 장치(162)의 실시예들은 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들 및 유지 링(230)과의 기계적 접촉 및/또는 물리적 취급을 최소화하거나 제거한다. 예컨대, 캘리퍼들과 같은 기계적 측정 장치들은 유지 링(230)과의 접촉을 필요로 한다. 기계적 측정 장치들과의 접촉은 측정 중 유지 링(230)을 손상시킬 수 있고, 이는 프로세싱 중 폴리싱 표면(175)을 다시 손상시킬 수 있다. 툴 내부에서 측정들이 이루어질 수 있으며, 폴리싱 시스템을 폐쇄할 필요가 없다. 아울러, 측정들을 위해 유지 링(230)을 완전히 건조시킬 필요가 없다. 모니터링 장치(162)는 온-툴식으로 장착되며, 이에 따라, 환경이 환경적으로 제어된 인클로져(115)(도 1 참조) 내에 수용된다. 따라서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 모니터링 장치(162)는, 캐리어 헤드(165A 내지 165D)들을 잠재적으로 손상시키는 취급 또는 접촉 및/또는 폴리싱 모듈(105)의 환경 파괴 없이, 유지 링(230)의 모니터링을 제공한다. 상기 방법 및 장치는 시간 소모적이며 부정확할 수 있는 시각적 검사들을 또한 최소화하거나 제거한다. 아울러, 유지 링(230)의 측정 및/또는 관측을 위해 폴리싱 시스템이 폐쇄될 필요가 없으므로, 처리량이 최대화될 수 있다. Embodiments of the monitoring device 162 as disclosed herein minimize or eliminate mechanical contact and / or physical handling with the carrier heads 165A-165D and the retaining ring 230. For example, mechanical measuring devices such as calipers require contact with the retaining ring 230. Contact with the mechanical measuring devices may damage the retaining ring 230 during measurement, which may damage the polishing surface 175 again during processing. Measurements can be made inside the tool and there is no need to close the polishing system. In addition, there is no need to dry the retaining ring 230 completely for the measurements. The monitoring device 162 is mounted on-tool, so that the environment is housed in an environmentally controlled enclosure 115 (see FIG. 1). Thus, the monitoring device 162 as disclosed herein monitors the retaining ring 230 without damaging the environment of the handling or contacting and / or polishing module 105 potentially damaging the carrier heads 165A-165D. To provide. The method and apparatus also minimize or eliminate time-consuming and inaccurate visual inspections. In addition, the throughput can be maximized since the polishing system does not need to be closed for the measurement and / or observation of the retaining ring 230.
아울러, 유지 링(230) 마모 데이터가 폴리싱 프로세스 중 제어 변수로서 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 유지 링(230)이 그루브(500)들을 포함하면, 상기 그루브(500)들이 미리 정해진 마모량을 나타내며, 폴리싱 균일성에서 임의의 유지 링(230) 두께 효과를 보상하기 위해 하나 또는 그 초과의 폴리싱 매개변수들이 조절될 수 있다. 일 예에서, 유지 링(230)의 마모를 확인하고 덜 마모된 유지 링(230)의 폴리싱 효과를 모방하기 위해, 캐리어 헤드(165A 내지 165D)의 회전 속도 및 하방력과 같은 폴리싱 매개변수들이 조절될 수 있다. 일 양태에서, 덜 마모된 유지 링(230)의 효과와 실질적으로 등가인 폴리싱 표면(175) 상에서 열을 생성하고 폴리싱 유체의 전달을 용이하게 하기 위해, 캐리어 헤드(165A 내지 165D)의 회전 속도가 가속될 수 있다. In addition, retaining ring 230 wear data may be used as a control variable during the polishing process. For example, if the retaining ring 230 includes grooves 500, the grooves 500 exhibit a predetermined amount of wear and one or more to compensate for any retaining ring 230 thickness effect in polishing uniformity. The polishing parameters of can be adjusted. In one example, polishing parameters such as rotational speed and downward force of the carrier heads 165A-165D are adjusted to confirm wear of the retaining ring 230 and to mimic the polishing effect of the less worn retaining ring 230. Can be. In one aspect, the rotational speeds of the carrier heads 165A-165D are generated to generate heat on the polishing surface 175 that is substantially equivalent to the effect of the less worn retaining ring 230 and to facilitate the transfer of the polishing fluid. Can be accelerated.
다른 예에서, 상기 유지 링(230) 마모 데이터는 유지 링(230)의 수명 동안 웨이퍼 내에서 불균일성을 최소화하기 위해 사용될 수 있다. 상기 유지 링(230)의 마모 데이터는, 도 2에 도시된 캐리어 헤드(165D)와 같은 멀티-존 캐리어 헤드들에서 블래더(235A,235B)들에 커플링된 자동 프로세스 제어 시스템과 함께 사용될 수 있다. 아울러, 상기 자동 프로세스 제어 시스템은 도 2에 도시된 캐리어 헤드(165D) 상의 액츄에이터(232)와 소통할 수 있다. 일 양태에서, 액츄에이터(232)에 의해 유지 링(230) 및/또는 외측 구역(블래더(235A))들에 인가되는 압력은 유지 링(230)의 두께 변화에 응답하여 변화될 수 있다. 블래더(235A,235B)들에 의해 기판에 인가되는 압력 및/또는 유지 링(230)에 인가되는 압력들의 변화는 유지 링(230)의 두께 데이터에 기초하여 실시간으로 이루어질 수 있다. 따라서, 폴리싱되고 있는 기판들의 제거율, 제거 프로파일 및/또는 지형은 유지 링(230)의 마모에 기초하여 폴리싱 매개변수들을 조정함으로써 제어될 수 있다. 아울러, 상기 폴리싱 매개변수들이 각각의 캐리어 헤드(165A 내지 165D)에 대해 조정될 수 있으므로, 캐리어 헤드들 간의 편차가 최소화될 수 있다. In another example, the retaining ring 230 wear data can be used to minimize nonuniformity within the wafer for the life of the retaining ring 230. The wear data of the retaining ring 230 can be used with an automated process control system coupled to bladder 235A, 235B in multi-zone carrier heads, such as carrier head 165D shown in FIG. 2. have. In addition, the automated process control system may be in communication with an actuator 232 on the carrier head 165D shown in FIG. In one aspect, the pressure applied by the actuator 232 to the retaining ring 230 and / or the outer zones (bladers 235A) may be changed in response to a change in thickness of the retaining ring 230. Changes in the pressure applied to the substrate by the bladders 235A and 235B and / or the pressures applied to the retaining ring 230 may be made in real time based on the thickness data of the retaining ring 230. Thus, the removal rate, removal profile and / or topography of the substrates being polished can be controlled by adjusting the polishing parameters based on the wear of the retaining ring 230. In addition, since the polishing parameters can be adjusted for each of the carrier heads 165A to 165D, the deviation between the carrier heads can be minimized.
본 명세서에 개시된 실시예들은 유지 링의 상태를 결정하고 및/또는 유지 링의 수평을 평가하기 위해 폴리싱 시스템 내부의 유지 링의 모니터링을 용이하게 하는 장치 및 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 장치가 제공된다. 상기 장치는 캐리어 헤드를 포함하고, 상기 캐리어 헤드는 기판이 당해 캐리어 헤드 내에 유지되었을 때 상기 기판을 폴리싱하기 위한 적어도 하나의 폴리싱 스테이션과, 당해 캐리어 헤드에 대해 그리고 당해 캐리어 헤드로부터 기판을 이송하기 위한 이송 스테이션 간의 이동 경로에서 이동가능하며, 상기 캐리어 헤드는 유지 링을 갖고, 상기 캐리어 헤드의 이동 경로에 센서가 배치되며, 상기 센서는 상기 유지 링의 상태에 대한 계측 표식을 제공하도록 작동가능하다. Embodiments disclosed herein provide an apparatus and method that facilitates monitoring of a retaining ring within a polishing system to determine the condition of the retaining ring and / or evaluate the level of the retaining ring. In one embodiment, an apparatus is provided. The apparatus includes a carrier head, the carrier head having at least one polishing station for polishing the substrate when the substrate is held within the carrier head, and for transferring the substrate to and from the carrier head. Movable in the travel path between the transfer stations, the carrier head has a retaining ring, and a sensor is disposed in the travel path of the carrier head, the sensor being operable to provide a measure of the state of the retaining ring.
다른 실시예에서, 기판 이송 장치와 적어도 하나의 캐리어 헤드 사이에서 기판들을 이송하기 위해 폴리싱 모듈에 배치된 이송 스테이션이 제공된다. 상기 이송 스테이션은 상기 적어도 하나의 캐리어 헤드에 커플링된 유지 링의 적어도 일부와 기판을 수용하도록 된 크기의 본체를 가진 로드 컵 조립체와, 상기 본체 상에 배치된 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 유지 링의 상태에 대한 계측 표식을 제공하도록 작동가능하며, 상기 기판은 제 1 반경을 포함하고, 상기 센서는 상기 제 1 반경보다 더 큰 제 2 반경에서 상기 본체 상에 위치된다. In another embodiment, a transfer station is provided disposed in the polishing module for transferring substrates between the substrate transfer device and the at least one carrier head. The transfer station includes a load cup assembly having a body sized to receive a substrate and at least a portion of a retaining ring coupled to the at least one carrier head, and the sensor disposed on the body; Operable to provide a metrology indication of the state of the retaining ring, the substrate comprising a first radius, and the sensor located on the body at a second radius greater than the first radius.
이상은 본 발명의 실시예들과 관련되었으나, 본 발명의 또 다른 실시예들이 그 기본적인 범위를 벗어나지 않고 안출될 수 있다. Although the foregoing has been related to embodiments of the present invention, other embodiments of the present invention may be devised without departing from the basic scope thereof.

Claims (15)

  1. 캐리어 헤드에서 기판이 유지되면서 상기 기판을 폴리싱하기 위한 적어도 하나의 폴리싱 스테이션 사이에서의 이동 경로에서 이동가능한 상기 캐리어 헤드; 및
    상기 캐리어 헤드로 그리고 상기 캐리어 헤드로부터 상기 기판을 이송하기 위한 이송 스테이션을 포함하며,
    상기 캐리어 헤드는 유지 링을 갖고, 상기 캐리어 헤드의 이동 경로에 센서가 배치되며, 상기 센서는 상기 유지 링의 상태를 표시하는 메트릭(metric)을 제공하도록 작동가능한,
    장치.
    The carrier head moveable in a travel path between at least one polishing station for polishing the substrate while the substrate is held at the carrier head; And
    A transfer station for transferring said substrate to and from said carrier head,
    The carrier head has a retaining ring, a sensor disposed in the path of travel of the carrier head, the sensor operable to provide a metric indicating the condition of the retaining ring;
    Device.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 초음파 센서인,
    장치.
    The method of claim 1,
    The sensor is an ultrasonic sensor,
    Device.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 와전류 센서인,
    장치.
    The method of claim 1,
    The sensor is an eddy current sensor,
    Device.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 광학 센서인,
    장치.
    The method of claim 1,
    The sensor is an optical sensor,
    Device.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 이송 스테이션의 본체 내에 배치되며 상기 유지 링이 상기 이송 스테이션의 본체와 정렬되는 경우에 상기 유지 링을 향하여 광을 안내하도록 위치된 복수의 도파관들을 포함하는,
    장치.
    The method of claim 4, wherein
    The sensor includes a plurality of waveguides disposed within the body of the transfer station and positioned to guide light towards the retaining ring when the retaining ring is aligned with the body of the transfer station,
    Device.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서는 송신기 및 수신기를 포함하는,
    장치.
    The method of claim 4, wherein
    The sensor comprises a transmitter and a receiver,
    Device.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송 스테이션은 물 소오스와 유체 소통하는 하나 또는 그 초과의 노즐들을 포함하는,
    장치.
    The method of claim 1,
    The transfer station comprises one or more nozzles in fluid communication with the water source,
    Device.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 이송 스테이션은 유체를 수용하도록 성형된 본체를 포함하는,
    장치.
    3. The method of claim 2,
    The transfer station comprises a body shaped to receive a fluid,
    Device.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은 제 1 반경을 포함하고, 상기 센서는 상기 제 1 반경보다 더 큰 제 2 반경에 위치되는,
    장치.
    The method of claim 7, wherein
    The substrate comprises a first radius, and the sensor is located at a second radius greater than the first radius,
    Device.
  10. 캐리어 헤드에 커플링된 유지 링의 적어도 하나의 표면을 모니터링하기 위한 방법으로서,
    상기 캐리어 헤드를 폴리싱 모듈에 배치된 센서 디바이스 근처로 이동시키는 단계;
    상기 센서 디바이스로부터의 에너지를 상기 유지 링을 향하여 전송하는 단계;
    상기 유지 링으로부터 반사된 에너지를 수신하는 단계; 및
    수신된 에너지에 기초하여 상기 유지 링의 상태를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    모니터링 방법.
    A method for monitoring at least one surface of a retaining ring coupled to a carrier head, the method comprising:
    Moving the carrier head near a sensor device disposed in a polishing module;
    Transmitting energy from the sensor device towards the retaining ring;
    Receiving energy reflected from the retaining ring; And
    Determining the state of the retaining ring based on the received energy
    / RTI >
    How to monitor.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전송되고 수신된 에너지가 음파인,
    모니터링 방법.
    11. The method of claim 10,
    The transmitted and received energy is sound waves,
    How to monitor.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전송되고 수신된 에너지가 광학 신호인,
    모니터링 방법.
    11. The method of claim 10,
    Wherein the transmitted and received energy is an optical signal,
    How to monitor.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 전송되고 수신된 에너지가 자기장인,
    모니터링 방법.
    11. The method of claim 10,
    The transmitted and received energy is a magnetic field,
    How to monitor.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 에너지가 액체를 통해 전송되고 수신되는,
    모니터링 방법.
    11. The method of claim 10,
    The energy is transmitted and received through the liquid,
    How to monitor.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐리어 헤드를 상기 폴리싱 모듈에 배치된 로드 컵 조립체 근처로 이동시키는 단계를 더 포함하고, 상기 센서 디바이스는 상기 로드 컵 조립체의 본체 내에 배치되어 있는,
    모니터링 방법.
    11. The method of claim 10,
    Moving the carrier head near a rod cup assembly disposed in the polishing module, wherein the sensor device is disposed within a body of the rod cup assembly;
    How to monitor.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI381904B (en) * 2009-12-03 2013-01-11 Nat Univ Chung Cheng The method of detecting the grinding characteristics and service life of the polishing pad
WO2013112764A1 (en) * 2012-01-25 2013-08-01 Applied Materials, Inc. Retaining ring monitoring and control of pressure
US9067295B2 (en) * 2012-07-25 2015-06-30 Applied Materials, Inc. Monitoring retaining ring thickness and pressure control
US9242338B2 (en) * 2013-10-22 2016-01-26 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. CMP head structure
US9227294B2 (en) * 2013-12-31 2016-01-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Apparatus and method for chemical mechanical polishing
JP2015188955A (en) 2014-03-27 2015-11-02 株式会社荏原製作所 Polishing device
JP6344950B2 (en) * 2014-03-31 2018-06-20 株式会社荏原製作所 Polishing apparatus and polishing method
TWI658899B (en) * 2014-03-31 2019-05-11 日商荏原製作所股份有限公司 Polishing apparatus and polishing method
US9878421B2 (en) * 2014-06-16 2018-01-30 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing retaining ring with integrated sensor
EP3242731B1 (en) * 2015-01-09 2019-03-06 Ironburg Inventions Controller for a games console
CN105397618B (en) * 2015-10-20 2018-03-06 上海华力微电子有限公司 Retainer ring for work-table of chemicomechanical grinding mill
JP6577385B2 (en) * 2016-02-12 2019-09-18 株式会社荏原製作所 Substrate holding module, substrate processing apparatus, and substrate processing method
KR20200120960A (en) * 2018-03-13 2020-10-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Monitoring of consumable parts in chemical mechanical polishers
CN108716899B (en) * 2018-06-27 2020-04-10 山东天厚石油科技有限责任公司 Non-contact ultrasonic thickness gauge with high detection precision

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4056970A (en) * 1975-10-30 1977-11-08 Yeda Research And Development Co., Ltd. Ultrasonic velocity and thickness gage
EP0049956A1 (en) * 1980-10-10 1982-04-21 Imperial Chemical Industries Plc Ultrasonic identification of damage in lined structures
US5343750A (en) * 1991-11-25 1994-09-06 General Electric Company Manual ultrasonic scanner for complex surfaces
US5738574A (en) * 1995-10-27 1998-04-14 Applied Materials, Inc. Continuous processing system for chemical mechanical polishing
US6110025A (en) * 1997-05-07 2000-08-29 Obsidian, Inc. Containment ring for substrate carrier apparatus
JP2000153445A (en) * 1998-11-19 2000-06-06 Seiko Epson Corp Dresser for polishing device
US6390908B1 (en) * 1999-07-01 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Determining when to replace a retaining ring used in substrate polishing operations
JP2001223190A (en) * 2000-02-08 2001-08-17 Hitachi Ltd Method and device for evaluating surface state of polishing pad, and method and device for manufacturing thin-film device
US6354928B1 (en) * 2000-04-21 2002-03-12 Agere Systems Guardian Corp. Polishing apparatus with carrier ring and carrier head employing like polarities
JP2002367941A (en) * 2001-06-08 2002-12-20 Hitachi Ltd Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
US6579151B2 (en) * 2001-08-02 2003-06-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Retaining ring with active edge-profile control by piezoelectric actuator/sensors
TW545580U (en) * 2002-06-07 2003-08-01 Nanya Technology Corp CMP device of measuring apparatus with a notched size for measuring the guide ring of wafer edge
US6964597B2 (en) * 2003-06-27 2005-11-15 Khuu's Inc. Retaining ring with trigger for chemical mechanical polishing apparatus
TWI373393B (en) * 2004-11-01 2012-10-01 Ebara Corp Top ring, polishing apparatus and polishing method
JP4814677B2 (en) * 2006-03-31 2011-11-16 株式会社荏原製作所 Substrate holding device and polishing device
JP2007287787A (en) * 2006-04-13 2007-11-01 Elpida Memory Inc Method and equipment for manufacturing semiconductor device
JP2009260142A (en) * 2008-04-18 2009-11-05 Panasonic Corp Wafer-polishing apparatus and wafer-polishing method

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