KR20150005672A - Methods and apparatus for active substrate precession during chemical mechanical polishing - Google Patents

Methods and apparatus for active substrate precession during chemical mechanical polishing Download PDF

Info

Publication number
KR20150005672A
KR20150005672A KR20147033300A KR20147033300A KR20150005672A KR 20150005672 A KR20150005672 A KR 20150005672A KR 20147033300 A KR20147033300 A KR 20147033300A KR 20147033300 A KR20147033300 A KR 20147033300A KR 20150005672 A KR20150005672 A KR 20150005672A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
substrate
retaining ring
spindle
during polishing
Prior art date
Application number
KR20147033300A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
훙 첸
락쉬마난 카루피아
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20150005672A publication Critical patent/KR20150005672A/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27Work carriers
    • B24B37/30Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B24B37/32Retaining rings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

일부 양태들에서, 폴리싱 헤드를 포함하는 화학적 기계적 폴리싱(CMP) 장치가 제공되며, 폴리싱 헤드는 (a) 회전가능한 스핀들, (b) 회전가능한 스핀들에 연결되고, 기판의 폴리싱 동안 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인, 및 (c) 스핀들에 회전가능하게 연결되고, 폴리싱 동안 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 폴리싱 헤드에 대한 기판의 측방향 이동을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링을 갖는다. CMP 장치는, 리테이닝 링에 연결되고 폴리싱 동안 리테이닝 링을 스핀들과는 다른 회전 속도로 구동하도록 되어 있는 드라이브 메커니즘을 또한 포함한다. 다수의 다른 양태가 제공된다.In some aspects, a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus is provided that includes a polishing head, wherein the polishing head comprises: (a) a rotatable spindle; (b) a rotatable spindle connected to the rotatable spindle, And (c) a retaining ring rotatably connected to the spindle, the retaining ring surrounding the substrate being pushed towards the polishing pad during polishing to limit lateral movement of the substrate relative to the polishing head. The CMP apparatus also includes a drive mechanism coupled to the retaining ring and adapted to drive the retaining ring at a different rotational speed than the spindle during polishing. Numerous other aspects are provided.

Description

화학적 기계적 폴리싱 동안의 능동적 기판 프리세션을 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR ACTIVE SUBSTRATE PRECESSION DURING CHEMICAL MECHANICAL POLISHING}≪ Desc / Clms Page number 1 > METHODS AND APPARATUS FOR ACTIVE SUBSTRATE PRECISION DURING CHEMICAL MECHANICAL POLISHING BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

<관련 출원><Related application>

본 출원은, 2012년 4월 27일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "METHODS AND APPARATUS FOR ACTIVE SUBSTRATE PRECESSION DURING CHEMICAL MECHANICAL POLISHING"인 미국 특허 출원 제13/459,075호(대리인 정리번호 제17268호)의 우선권을 주장하며, 그것의 전체 내용은 모든 목적을 위해 참조로 여기에 포함된다.This application claims priority from U.S. Patent Application No. 13 / 459,075 (Attorney Docket No. 17268), filed April 27, 2012, entitled " METHODS AND APPARATUS FOR ACTIVE SUBSTRATE PRECISION DURING CHEMICAL MECHANICAL POLISHING & , The entire contents of which are hereby incorporated by reference for all purposes.

<기술분야><Technical Field>

본 발명은 반도체 디바이스 처리에 관한 것이고, 더 구체적으로는 화학적 기계적 폴리싱 동안의 능동적 기판 프리세션(active substrate precession)에 관한 것이다.The present invention relates to semiconductor device processing, and more particularly to active substrate precession during chemical mechanical polishing.

반도체 디바이스의 제조 동안, 기판 상에 전자 회로망 및/또는 전기 접속들을 형성하기 위해, 다수의 재료 층이 퇴적되고 패터닝되고 에칭된다. 많은 경우들에, 기판의 최상부면은 처리 단계들 사이에서 평탄화될 수 있다. 그러한 평탄화는 통상적으로 에치-백 단계(etch-back step) 또는 화학적 기계적 폴리싱(CMP: chemical mechanical polishing)을 이용하여 수행된다.During the fabrication of semiconductor devices, multiple layers of material are deposited, patterned, and etched to form electronic circuitry and / or electrical connections on the substrate. In many cases, the top surface of the substrate may be planarized between processing steps. Such planarization is typically performed using an etch-back step or chemical mechanical polishing (CMP).

CMP 동안, 기판은 폴리싱 패드 상에 뒤집혀져서(face down) 배치되고, 슬러리의 존재 하에서 폴리싱 헤드를 통해 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 폴리싱 패드에 대해 회전된다. 슬러리는 연마 입자들(abrasive particles), 및/또는 기판으로부터의 재료 제거에 도움이 되는 화학물질들을 함유할 수 있다. 폴리싱은 기판 상에 평탄한 표면을 형성하기에 충분한 재료가 제거될 때까지 계속된다.During CMP, the substrate is placed face down on the polishing pad and pressed against the polishing pad through the polishing head in the presence of slurry and rotated against the polishing pad. The slurry may contain abrasive particles, and / or chemicals that help to remove material from the substrate. The polishing continues until sufficient material is removed to form a flat surface on the substrate.

기판 상에 형성되는 디바이스들에 대한 균일한 층 두께를 보장하기 위해서는, CMP 동안 기판에 걸쳐 균일성을 유지하는 것이 중요하다. 그러나, 기판의 표면 전체에 걸쳐서 두께 균일성을 유지하는 것은 어렵다. 직경이 큰 기판일수록 특히 더 그렇다. 그러므로, 특히 큰 기판 크기에 대해, 화학적 기계적 폴리싱 동안 균일성을 개선하기 위한 방법 및 장치가 필요하다.In order to ensure a uniform layer thickness for the devices formed on the substrate, it is important to maintain uniformity across the substrate during CMP. However, it is difficult to maintain thickness uniformity over the entire surface of the substrate. Especially for larger diameter substrates. Therefore, there is a need for a method and apparatus for improving uniformity during chemical mechanical polishing, especially for large substrate sizes.

일부 양태들에서, 폴리싱 헤드를 포함하는 화학적 기계적 폴리싱(CMP) 장치가 제공되며, 폴리싱 헤드는 (a) 회전가능한 스핀들(rotatable spindle); (b) 회전가능한 스핀들에 연결되고, 기판의 폴리싱 동안 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인; 및 (c) 스핀들에 회전가능하게 연결되고, 폴리싱 동안 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 폴리싱 헤드에 대한 기판의 측방향 이동을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링을 갖는다. CMP 장치는, 리테이닝 링에 연결되고 폴리싱 동안 리테이닝 링을 스핀들과는 다른 회전 속도(rate of rotation)로 구동하도록 되어 있는 드라이브 메커니즘을 또한 포함한다.In some aspects, a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus is provided that includes a polishing head, the polishing head comprising: (a) a rotatable spindle; (b) a membrane coupled to the rotatable spindle and adapted to press the substrate against the polishing pad during polishing of the substrate; And (c) a retaining ring rotatably connected to the spindle and configured to surround the substrate being pressed toward the polishing pad during polishing and to limit lateral movement of the substrate relative to the polishing head. The CMP apparatus also includes a drive mechanism coupled to the retaining ring and adapted to drive the retaining ring at a different rate of rotation than the spindle during polishing.

일부 양태들에서, 폴리싱 헤드를 포함하는 화학적 기계적 폴리싱 장치가 제공되며, 폴리싱 헤드는 (a) 회전가능한 스핀들; (b) 회전가능한 스핀들에 연결되고, 기판의 폴리싱 동안 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인; (c) 스핀들에 연결되고, 폴리싱 동안 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 폴리싱 헤드에 대한 기판의 측방향 이동을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링; 및 (d) 리테이닝 링에 연결되고, 폴리싱 동안 기판에 접촉하도록 되어 있고, 폴리싱 동안 기판이 스핀들과는 다른 속도로 회전하는 것을 허용하도록 되어 있는 적어도 하나의 회전 메커니즘을 갖는다.In some aspects, there is provided a chemical mechanical polishing apparatus comprising a polishing head, the polishing head comprising: (a) a rotatable spindle; (b) a membrane coupled to the rotatable spindle and adapted to press the substrate against the polishing pad during polishing of the substrate; (c) a retaining ring connected to the spindle and adapted to limit the lateral movement of the substrate relative to the polishing head, surrounding the substrate being pressed towards the polishing pad during polishing; And (d) has at least one rotation mechanism coupled to the retaining ring, adapted to contact the substrate during polishing, and adapted to allow the substrate to rotate at a different speed than the spindle during polishing.

일부 양태들에서, 기판을 폴리싱하는 방법이 제공되고, 이 방법은 폴리싱 헤드를 이용하여 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르는 단계를 포함하고, 폴리싱 헤드는, (a) 회전가능한 스핀들; (b) 회전가능한 스핀들에 연결되고, 기판의 폴리싱 동안 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인; 및 (c) 스핀들에 회전가능하게 연결되고, 폴리싱 동안 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 폴리싱 헤드에 대한 기판의 측방향 이동을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링을 갖는다. 이 방법은, 폴리싱 동안, 폴리싱 헤드의 스핀들 및 멤브레인을 제1 회전 속도로 회전시키는 단계; 및 기판으로 하여금 폴리싱 헤드의 멤브레인에 대하여 회전하도록 하기 위해, 폴리싱 동안, 폴리싱 헤드의 리테이닝 링을 제2 회전 속도로 회전시키는 단계를 포함한다.In some aspects, there is provided a method of polishing a substrate, the method comprising pressing a substrate toward a polishing pad using a polishing head, the polishing head comprising: (a) a rotatable spindle; (b) a membrane coupled to the rotatable spindle and adapted to press the substrate against the polishing pad during polishing of the substrate; And (c) a retaining ring rotatably connected to the spindle and configured to surround the substrate being pressed toward the polishing pad during polishing and to limit lateral movement of the substrate relative to the polishing head. The method includes rotating the spindle and the membrane of the polishing head at a first rotational speed during polishing; And rotating the retaining ring of the polishing head at a second rotational speed during polishing, to cause the substrate to rotate relative to the membrane of the polishing head.

일부 양태들에서, 기판을 폴리싱하는 방법이 제공되고, 이 방법은 폴리싱 헤드를 이용하여 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르는 단계를 포함하고, 폴리싱 헤드는 (a) 회전가능한 스핀들; (b) 회전가능한 스핀들에 연결되고, 기판의 폴리싱 동안 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인; (c) 스핀들에 연결되고, 폴리싱 동안 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 폴리싱 헤드에 대한 기판의 측방향 이동을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링; 및 (d) 리테이닝 링에 연결되고, 폴리싱 동안 기판에 접촉하도록 되어 있고, 폴리싱 동안 기판이 스핀들과는 다른 속도로 회전하는 것을 허용하도록 되어 있는 적어도 하나의 회전 메커니즘을 갖는다. 이 방법은, 폴리싱 동안, 폴리싱 헤드의 스핀들 및 멤브레인을 제1 회전 속도로 회전시키는 단계; 및 기판으로 하여금 폴리싱 헤드의 멤브레인에 대하여 회전하도록 하기 위해, 폴리싱 동안, 폴리싱 헤드의 리테이닝 링에 연결된 적어도 하나의 회전 메커니즘을 제2 회전 속도로 회전시키는 단계를 포함한다.In some aspects, a method of polishing a substrate is provided, the method comprising pressing a substrate against a polishing pad using a polishing head, the polishing head comprising: (a) a rotatable spindle; (b) a membrane coupled to the rotatable spindle and adapted to press the substrate against the polishing pad during polishing of the substrate; (c) a retaining ring connected to the spindle and adapted to limit the lateral movement of the substrate relative to the polishing head, surrounding the substrate being pressed towards the polishing pad during polishing; And (d) has at least one rotation mechanism coupled to the retaining ring, adapted to contact the substrate during polishing, and adapted to allow the substrate to rotate at a different speed than the spindle during polishing. The method includes rotating the spindle and the membrane of the polishing head at a first rotational speed during polishing; And rotating the at least one rotating mechanism connected to the retaining ring of the polishing head at a second rotational speed during polishing, to cause the substrate to rotate relative to the membrane of the polishing head.

다수의 다른 양태가 제공된다. 본 발명의 다른 특징 및 양태는 이하의 상세한 설명, 첨부된 청구항들 및 첨부 도면들로부터 더 완전하게 명백해질 것이다.Numerous other aspects are provided. Other features and aspects of the present invention will become more fully apparent from the following detailed description, the appended claims, and the accompanying drawings.

도 1은 실시예들에 따라 기판을 폴리싱하기 위한 예시적인 화학적 기계적 평탄화 시스템의 측면도를 도시한 개략도이다.
도 2a-2b는 본 발명의 실시예들에 따른 폴리싱 동안의 기판 및 리테이닝 링의 상부 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제공되는 예시적인 폴리싱 시스템의 제1 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 4a는 본 발명에 따라 제공되는 예시적인 폴리싱 시스템의 제2 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 4b-4c는 본 발명에 따른 도 4a의 폴리싱 시스템의 예시적인 실시예들의 개략적인 상부도이다.
1 is a schematic diagram illustrating a side view of an exemplary chemical mechanical planarization system for polishing a substrate in accordance with embodiments.
2A-2B are top schematic views of a substrate and a retaining ring during polishing according to embodiments of the present invention.
Figure 3 is a schematic side view of a first embodiment of an exemplary polishing system provided in accordance with the present invention.
4A is a schematic side view of a second embodiment of an exemplary polishing system provided in accordance with the present invention.
Figures 4b-4c are schematic top views of exemplary embodiments of the polishing system of Figure 4a according to the present invention.

본 발명은 대형 기판들(예를 들어, 반도체 웨이퍼들, 태양 전지 또는 액정 디스플레이(LCD)에 이용되는 유리 기판들, 또는 임의의 다른 유사한 하부 및/또는 지지 층/구조체)의 화학적 기계적 폴리싱 동안 균일성을 개선하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and system for uniformly performing chemical mechanical polishing of large substrates (e.g., semiconductor wafers, solar cells or glass substrates used in a liquid crystal display (LCD), or any other similar bottom and / The present invention provides a method and an apparatus for improving performance.

언급된 바와 같이, CMP 동안, 기판은 폴리싱 패드 상에 뒤집혀져서 배치되고, 폴리싱 헤드를 통해 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 폴리싱 패드에 대해 회전된다. 기판이 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 폴리싱 패드에 대해 회전될 때 기판으로부터의 재료 제거를 돕기 위해, 연마 입자들 및/또는 화학물질들을 함유하는 슬러리가 폴리싱 패드에 공급될 수 있다. 이러한 방식으로, 기판의 최상부면이 평탄화될 수 있다.As mentioned, during CMP, the substrate is turned upside down on the polishing pad, pressed against the polishing pad through the polishing head, and rotated about the polishing pad. A slurry containing abrasive particles and / or chemicals may be supplied to the polishing pad to assist removal of material from the substrate as the substrate is pressed against the polishing pad and rotated relative to the polishing pad. In this way, the top surface of the substrate can be planarized.

도 1은 본 발명에 따라 기판을 폴리싱하기 위한 예시적인 화학적 기계적 평탄화(CMP) 시스템(100)의 측면도를 도시한다. 시스템(100)은 폴리싱될 기판(도 1에는 도시되지 않음)을 수취하고, 폴리싱 헤드(104)가 들어올리도록 기판을 제자리에 유지하기 위한 로드 컵 어셈블리(load cup assembly)(102)를 포함한다. 폴리싱 헤드(104)는 회전 플래튼(110) 상의 폴리싱 패드(108)와 로드 컵 어셈블리(102) 사이에서 헤드(104)를 이동시키도록 동작하는 암(106)에 의해 지지된다. 동작 시에, 폴리싱 헤드(104)는 로드 컵 어셈블리(102)로부터 기판을 들어올리고, 그것을 폴리싱 패드(108)에 운반한다. 폴리싱 패드(108)가 플래튼(110) 상에서 회전될 때, 헤드(104)는 기판을 회전시키면서 폴리싱 패드(108) 쪽으로 밀어내린다. 예를 들어, 폴리싱 헤드(104) 내의 확장가능한 멤브레인(111)이 기판에 접촉하여 기판을 폴리싱 패드(108) 쪽으로 누를 수 있다. 도시된 실시예에서, 폴리싱 패드(108)의 직경은 기판의 직경의 두 배보다 크다는 점에 주목해야 한다. 다른 플래튼, 폴리싱 패드 및/또는 기판 크기들이 이용될 수 있다.Figure 1 illustrates a side view of an exemplary chemical mechanical planarization (CMP) system 100 for polishing a substrate in accordance with the present invention. The system 100 includes a load cup assembly 102 for receiving a substrate to be polished (not shown in FIG. 1) and for holding the substrate in place such that the polishing head 104 is lifted. The polishing head 104 is supported by an arm 106 that is operable to move the head 104 between the polishing pad 108 on the rotating platen 110 and the load cup assembly 102. In operation, the polishing head 104 lifts the substrate from the load cup assembly 102 and transports it to the polishing pad 108. When the polishing pad 108 is rotated on the platen 110, the head 104 pushes the substrate toward the polishing pad 108 while rotating the substrate. For example, the expandable membrane 111 in the polishing head 104 may contact the substrate and push the substrate toward the polishing pad 108. [ It should be noted that, in the illustrated embodiment, the diameter of the polishing pad 108 is greater than twice the diameter of the substrate. Other platens, polishing pads, and / or substrate sizes may be used.

도 2a-2b를 참조하면, 기판(202)을 폴리싱 헤드(104) 아래의 제자리에 유지하기 위해, 폴리싱 헤드(104)는, 폴리싱 동안 기판(202)을 둘러싸고 그것의 측방향 이동(lateral movement)을 제한하는 리테이닝 링(204)을 포함한다. 기판(202)은 리테이닝 링(204)의 직경 D2보다 약간 더 작은 직경 D1을 갖는다(이는 기판(202)과 리테이닝 링(204) 사이에 갭(206)을 형성하는데, 도 2a-2b에는 이것이 과장되어 있다). 일부 실시예들에서, 갭(206)은 약 0.01인치일 수 있지만, 다른 갭 크기들이 이용될 수 있다.2A-2B, in order to keep the substrate 202 in place under the polishing head 104, the polishing head 104 surrounds the substrate 202 during polishing and moves its lateral movement (Not shown). The substrate 202 has a diameter D 1 that is slightly less than the diameter D 2 of the retaining ring 204 (which forms a gap 206 between the substrate 202 and the retaining ring 204, 2b is exaggerated). In some embodiments, the gap 206 may be about 0.01 inches, but other gap sizes may be used.

폴리싱 동안의 폴리싱 패드(108)의 회전은 도 2b에 도시된 바와 같이 기판(202)을 리테이닝 링(204) 쪽으로 누르는 힘을 생성한다(이는 기판(202)의 회전 중심이 더 이상은 폴리싱 헤드(104)와 리테이닝 링(204)의 회전 중심에 정렬되지 않게 한다). 언급된 바와 같이, 폴리싱 헤드(104)는 폴리싱 동안 회전되고, 이는 리테이닝 링(204)이 마찬가지로 회전하게 한다. 리테이닝 링(204)의 이러한 회전은 기판(202) 및 리테이닝 링(204)의 회전 중심들의 오정렬로 인해 기판(202)이 기어 휠(gear wheel)과 유사한 방식으로 회전(프리세션)하게 한다. (기판(202)을 폴리싱 패드(108) 쪽으로 누르기 위해 이용되는 폴리싱 헤드(104)의 멤브레인(111)은 전형적으로 낮은 마찰 계수를 가지며, 그에 의해 기판(202)이 폴리싱 동안 폴리싱 헤드(104)의 멤브레인에 대해 회전하는 것을 허용한다는 점에 유의해야 한다.)The rotation of the polishing pad 108 during polishing creates a force to push the substrate 202 toward the retaining ring 204 as shown in Figure 2b (Not aligned with the center of rotation of retaining ring 204 and retaining ring 204). As mentioned, the polishing head 104 is rotated during polishing, which causes the retaining ring 204 to rotate similarly. This rotation of the retaining ring 204 causes the substrate 202 to rotate (pre-session) in a manner similar to a gear wheel due to misalignment of the rotational centers of the substrate 202 and the retaining ring 204 . (The membrane 111 of the polishing head 104 used to press the substrate 202 toward the polishing pad 108 typically has a low coefficient of friction so that the substrate 202 is exposed to the surface of the polishing head 104 during polishing It is possible to rotate about the membrane.)

폴리싱 헤드(104) 내에서의 정렬 및/또는 허용오차(tolerance)로 인해, 폴리싱 헤드(104)는 기판(202)을 폴리싱 패드(108) 쪽으로 누를 때 비-동심 압력 프로파일(non-concentric pressure profile)을 생성할 수 있다. 그러한 비-동심 압력 프로파일은 기판(202) 상에 비-동심 및/또는 비대칭 폴리싱 프로파일을 생성할 수 있고, 따라서 바람직하지 않다. 그러나, 위에서 설명된 것과 같은 폴리싱 동안의 폴리싱 헤드(104)에 대한 기판(202)의 회전(프리세션)은 폴리싱 헤드(104)에 의해 생성되는 비-동심 압력 프로파일의 영향을 경감시킬 수 있다. 예를 들어, 300mm 기판에 대하여, 리테이닝 링(204)과 기판(202)의 직경 간의 불일치는 전형적으로 기판(202)이 폴리싱 동안 폴리싱 헤드(104)에 대하여 약 180도 이상 프리세션하는 것을 허용하기에 충분히 크다. 이는 그것이 없었다면 폴리싱 헤드의 비-동심 압력 프로파일로부터 기인했을 임의의 비대칭 폴리싱 프로파일을 감소 및/또는 마스킹하기에 대체적으로 충분하다. 그러나, 어떠한 비대칭 폴리싱 프로파일도 바람직하지 않다. 또한, 450mm 기판과 같은 더 큰 기판 크기들에 대하여, 비대칭 폴리싱 프로파일은 더 확연할 수 있다. 예를 들어 기판이 리테이닝 링(204)에 대하여 프리세션하는 양은 기판과 리테이닝 링 간의 갭을 기판의 직경으로 나눈 것에 비례한다.Due to the alignment and / or tolerance within the polishing head 104, the polishing head 104 has a non-concentric pressure profile (not shown) when pressing the substrate 202 toward the polishing pad 108 Can be generated. Such a non-concentric pressure profile may create a non-concentric and / or asymmetric polishing profile on the substrate 202 and is therefore undesirable. However, the rotation (pre-session) of the substrate 202 relative to the polishing head 104 during polishing as described above can alleviate the effect of the non-concentric pressure profile produced by the polishing head 104. [ For example, for a 300 mm substrate, a discrepancy between the diameter of the retaining ring 204 and the substrate 202 typically allows the substrate 202 to pre-session about 180 degrees with respect to the polishing head 104 during polishing Is sufficiently large. This is generally sufficient to reduce and / or mask any asymmetric polishing profile that would have resulted from the non-concentric pressure profile of the polishing head if it were not present. However, any asymmetric polishing profile is undesirable. Also, for larger substrate sizes, such as 450 mm substrates, the asymmetric polishing profile can be more pronounced. For example, the amount of pre-session of the substrate relative to the retaining ring 204 is proportional to the gap between the substrate and the retaining ring divided by the diameter of the substrate.

프리세션의 양 ~ (D2-D1)/D1 = (갭(206))/D1 (D 2 -D 1 ) / D 1 = (gap 206) / D 1

따라서, 기판 크기가 증가할 때 갭(206)이 비교적 일정하게 유지된다면, 폴리싱 동안 기판(202)이 프리세션하는 양은 감소된다. 이러한 감소된 프리세션은 비-동심 폴리싱 헤드 압력 프로파일로부터 기인하는 비대칭 폴리싱 프로파일을 마스킹하기에는 불충분할 수 있다.Thus, if the gap 206 remains relatively constant as the substrate size increases, the amount of pre-session of the substrate 202 during polishing is reduced. This reduced pre-session may be insufficient to mask the asymmetric polishing profile resulting from the non-concentric polishing head pressure profile.

본 발명의 실시예들에 따르면, 폴리싱 동안 기판이 프리세션하는 양에 대한 능동적인 제어를 허용하는 폴리싱 헤드/리테이닝 링 구성이 이용된다. 그러한 "능동적 프리세션(active precession)"은 기판이 비-동심 폴리싱 헤드 압력 프로파일로부터 기인하는 비대칭 폴리싱 프로파일을 감소시키고/거나 최소화하기에 충분하게 프리세션할 수 있게 한다. 이것은 임의의 크기의 기판들(예를 들어, 200mm, 300mm, 450mm, 또는 다른 크기의 반도체 웨이퍼, 또는 임의의 다른 기판 유형 또는 크기)에 이롭다.According to embodiments of the present invention, a polishing head / retaining ring configuration is used that allows active control over the amount of substrate pre-session during polishing. Such "active precession" allows the substrate to pre-session sufficiently to reduce and / or minimize the asymmetric polishing profile resulting from the non-concentric polishing head pressure profile. This is advantageous for substrates of any size (e.g., 200 mm, 300 mm, 450 mm, or other sizes of semiconductor wafers, or any other substrate type or size).

도 3은 본 발명에 따라 제공되는 예시적인 폴리싱 시스템(300)의 제1 실시예의 개략적인 측면도이다. 도 3을 참조하면, 폴리싱 시스템(300)은 제어기(302)에 연결된 폴리싱 헤드(104)를 포함한다. 제어기(302)는 컴퓨터, 마이크로컨트롤러, 프로그램가능 로직 제어기, 또는 임의의 다른 적절한 제어기일 수 있다.Figure 3 is a schematic side view of a first embodiment of an exemplary polishing system 300 provided in accordance with the present invention. 3, the polishing system 300 includes a polishing head 104 connected to a controller 302. The polishing head 300 includes a polishing head 104, The controller 302 may be a computer, a microcontroller, a programmable logic controller, or any other suitable controller.

폴리싱 헤드(104)는 하나 이상의 베어링 어셈블리(306)를 통해 리테이닝 링(204)에 회전가능하게 연결된 중심 스핀들(304)을 포함한다. 멤브레인(308)은 중심 스핀들(304)에 연결되고, 기판(202)에 접촉하여, 기판(202)을 폴리싱 패드(108) 쪽으로 누를 수 있다. 멤브레인(308)은 기판(202)을 폴리싱 패드(108) 쪽으로 누르도록 확장되게 되어 있다. 예를 들어, 멤브레인(308)은 액체 또는 기체 충전된 블래더(liquid or gas filled bladder)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 멤브레인(308) 중의 기판(202)과 접촉하는 부분은 PTFE(polytetrafluoroethylene) 또는 유사한 재료와 같은 저마찰 재료일 수 있다.The polishing head 104 includes a center spindle 304 rotatably connected to the retaining ring 204 via one or more bearing assemblies 306. The membrane 308 is connected to the center spindle 304 and can contact the substrate 202 and push the substrate 202 toward the polishing pad 108. The membrane 308 expands to push the substrate 202 toward the polishing pad 108. For example, the membrane 308 may be a liquid or gas filled bladder. In some embodiments, the portion of the membrane 308 that contacts the substrate 202 may be a low friction material, such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or similar materials.

스핀들(304)은 제1 드라이브 메커니즘(310)에 연결되고, 리테이닝 링(204)은 제2 드라이브 메커니즘(312)에 연결되어, 스핀들(304)과 리테이닝 링(204)이 상이한 회전 속도들로 구동되는 것을 허용한다. 일부 실시예들에서는, 스핀들(304)과 리테이닝 링(204)이 상이한 속도들로 회전하게 하기 위해, 적절한 기어링(gearing) 및/또는 벨트들을 통해 단일 드라이브 메커니즘이 이용될 수 있다. 하나 이상의 모터와 같은 임의의 적절한 드라이브 메커니즘들이 이용될 수 있다. 제어기(302)는 이하에 더 설명되는 바와 같이 폴리싱 동안 스핀들(304) 및/또는 리테이닝 링(204)의 회전을 지시하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함할 수 있다.The spindle 304 is connected to the first drive mechanism 310 and the retaining ring 204 is connected to the second drive mechanism 312 such that the spindle 304 and the retaining ring 204 are rotated at different rotational speeds Lt; / RTI &gt; In some embodiments, a single drive mechanism may be used with appropriate gearing and / or belts to allow the spindle 304 and retaining ring 204 to rotate at different speeds. Any suitable drive mechanisms, such as one or more motors, may be utilized. The controller 302 may include computer program code for directing the rotation of the spindle 304 and / or the retaining ring 204 during polishing as described further below.

베어링 어셈블리(306)는 리테이닝 링(204)을 멤브레인(308)과 동심(concentric)으로 유지하고, 볼 베어링, 롤러 베어링, 슬라이드 베어링, 트랙 베어링, 비접촉식 베어링 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 적절한 베어링 어셈블리를 포함할 수 있다. 베어링 어셈블리(306)의 컴포넌트들, 예컨대 볼들(balls) 및 레이스들(races)은 폴리싱 중인 기판을 오염시킬 수 있는 입자들을 생성하거나 급속하게 열화시키지 않도록 하기 위해, 폴리싱 시스템(300) 내에서의 화학적 기계적 폴리싱 동안 이용되는 화학물질과 양립가능한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 베어링 어셈블리(306)는 적절한 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 베어링 어셈블리(306)는 폴리싱 화학물질로부터 차폐되거나 밀봉되거나 다르게 격리될 수 있다.The bearing assembly 306 may be configured to hold the retaining ring 204 concentrically with the membrane 308 and may include any suitable bearing such as a ball bearing, a roller bearing, a slide bearing, a track bearing, a contactless bearing, Assemblies. The components of the bearing assembly 306, such as balls and races, may be chemically (e.g., chemically) immersed in the polishing system 300 in order to avoid creating or rapidly deteriorating particles that can contaminate the substrate being polished. And may be formed of a material compatible with the chemical used during mechanical polishing. For example, the bearing assembly 306 may be formed of a suitable polymeric material. Alternatively or additionally, the bearing assembly 306 may be shielded, sealed, or otherwise isolated from the polishing chemistry.

동작 시에, 기판(202)은 폴리싱 패드(108) 상에 위치되고, (멤브레인(308)의 확장을 통해) 폴리싱 헤드(104)에 의해 폴리싱 패드(108) 쪽으로 눌려진다. 리테이닝 링(204)은 폴리싱 헤드(104) 내에서 기판(202)을 둘러싸고, 또한 폴리싱 패드(108)에 접촉한다. 기판(202)의 폴리싱 전에 및/또는 폴리싱 동안, 적절한 연마 슬러리(도시되지 않음)가 폴리싱 패드(108)에 도포될 수 있음에 유의해야 한다.The substrate 202 is positioned on the polishing pad 108 and pressed against the polishing pad 108 by the polishing head 104 (through the expansion of the membrane 308). The retaining ring 204 surrounds the substrate 202 within the polishing head 104 and also contacts the polishing pad 108. It should be noted that a suitable polishing slurry (not shown) may be applied to the polishing pad 108 prior to and / or during polishing of the substrate 202.

제어기(302)에 의해, 드라이브(310)는 화살표(314)에 의해 나타난 바와 같이 스핀들(304) 및 멤브레인(308)을 회전시키게 되고, 드라이브(312)는 화살표(316)에 의해 나타난 바와 같이 리테이닝 링(204)을 회전시키게 된다. 폴리싱 패드(108)는 또한 제어기(302) 또는 다른 제어기(도시되지 않음)의 제어 하에서 동일하거나 다른 드라이브 메커니즘을 이용하여 회전된다. 언급된 바와 같이, 폴리싱 패드(108)의 회전은 기판(202)이 화살표(318)에 의해 나타난 바와 같이 리테이닝 링(204)과 접촉하도록 미끄러지게 한다.The controller 310 causes the drive 310 to rotate the spindle 304 and the membrane 308 as indicated by arrow 314 and the drive 312 rotates the spindle 304 and the membrane 308 as indicated by the arrow 316, Thereby rotating the inner ring 204. The polishing pad 108 is also rotated using the same or another drive mechanism under the control of the controller 302 or other controller (not shown). The rotation of the polishing pad 108 causes the substrate 202 to slide in contact with the retaining ring 204 as indicated by arrow 318. [

일부 실시예들에서, 리테이닝 링(204)은 스핀들(304)보다 빠른 속도로 회전된다. 다른 실시예들에서, 리테이닝 링(204)은 스핀들(304)보다 느린 속도로 회전된다. 어느 경우에서든, 리테이닝 링(204) 및 스핀들(304)은 상이한 속도들로 회전하게 되고, 그에 의해 기판(302)은 멤브레인(308)에 대해 능동적으로 프리세션된다(예를 들면, 그에 의해 기판(202)은 폴리싱 동안 멤브레인(308) 아래에서 완전하게 회전하게 된다).In some embodiments, the retaining ring 204 is rotated at a higher speed than the spindle 304. In other embodiments, the retaining ring 204 is rotated at a slower speed than the spindle 304. In either case, the retaining ring 204 and spindle 304 are rotated at different speeds, whereby the substrate 302 is actively pre-sessioned to the membrane 308 (e.g., (202) is completely rotated under the membrane (308) during polishing).

하나 이상의 실시예에서, 스핀들(304)은 약 10 내지 약 150 RPM(rotations per minute; 분당 회전수)의 속도로 회전될 수 있고, 리테이닝 링(204)은 약 5 내지 약 300 RPM의 속도로 회전될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 리테이닝 링(204)은 스핀들(304)의 회전 속도의 약 1/2로 회전될 수 있고, 다른 실시예에서는, 리테이닝 링(204)이 스핀들(304)의 회전 속도의 약 2배로 회전될 수 있다. 스핀들(304) 및/또는 리테이닝 링(204)에 대해, 다른 회전 속도들이 이용될 수 있다. 리테이닝 링(204)은 스핀들(304)이 회전되는 전체 시간 동안 또는 그 일부 동안 회전될 수 있고/거나, 폴리싱 동안 1회 이상 정지 상태로 유지될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 리테이닝 링(204)은 폴리싱 동안 회전의 방향을 전환할 수 있다.In one or more embodiments, the spindle 304 may be rotated at a rate of about 10 to about 150 RPM (rotations per minute), and the retaining ring 204 may be rotated at a rate of about 5 to about 300 RPM Can be rotated. For example, in some embodiments, the retaining ring 204 may be rotated about one-half the rotational speed of the spindle 304, and in other embodiments, the retaining ring 204 may be rotated about the spindle 304 Of the rotational speed of the rotor. For spindle 304 and / or retaining ring 204, other rotational speeds may be used. The retaining ring 204 may be rotated during the entire time that the spindle 304 is rotated, or a portion thereof, and / or may remain stationary at least once during polishing. Also, in some embodiments, the retaining ring 204 may switch the direction of rotation during polishing.

기판(202)의 폴리싱은 기판(202)으로부터 원하는 양의 재료가 제거될 때까지 계속된다. 리테이닝 링(204)은 스핀들(204)과는 다른 속도로 회전하므로, 기판(202)은 멤브레인(308)에 대하여 능동적으로 프리세션되고, 비-동심 또는 그 외의 비대칭 폴리싱 헤드 압력 프로파일이 폴리싱 동안 평균화된다(예를 들어, 더 균일한 폴리싱을 생성한다). 이것은 임의의 크기의 기판들(예를 들어, 200mm, 300mm, 450mm, 또는 다른 크기의 반도체 웨이퍼, 또는 임의의 다른 기판 유형 또는 크기)에 이롭다.The polishing of the substrate 202 continues until a desired amount of material is removed from the substrate 202. Because the retaining ring 204 rotates at a different speed than the spindle 204, the substrate 202 is actively pre-sessioned with the membrane 308 and a non-concentric or otherwise asymmetric polishing head pressure profile is applied during polishing (E. G., Produces a more uniform polishing). This is advantageous for substrates of any size (e.g., 200 mm, 300 mm, 450 mm, or other sizes of semiconductor wafers, or any other substrate type or size).

도 4a는 본 발명에 따라 제공되는 예시적인 폴리싱 시스템(400)의 제2 실시예의 개략적인 측면도이다. 도 4a의 폴리싱 시스템(400)은 도 3의 폴리싱 시스템(300)과 유사하다. 그러나, 도 4a의 폴리싱 시스템(400)에서, 리테이닝 링(204)은 커플링(402)에 의해 나타난 바와 같이 폴리싱 동안 정지 상태로 유지되고, 폴리싱 동안 기판(202)을 멤브레인(308)에 대하여 회전시키기 위해 하나 이상의 롤러(404)가 이용된다. 도 4b는 2개의 롤러(404a 및 404b)를 보여주는 폴리싱 시스템(400)의 개략적인 상부도이다. 다른 개수의 롤러(예를 들어, 3개, 4개, 5개 등)가 이용될 수 있음을 이해할 것이다.4A is a schematic side view of a second embodiment of an exemplary polishing system 400 provided in accordance with the present invention. The polishing system 400 of FIG. 4A is similar to the polishing system 300 of FIG. 4a, the retaining ring 204 remains stationary during polishing, as indicated by the coupling 402, and the substrate 202 is held against the membrane 308 during polishing One or more rollers 404 are used to rotate. 4B is a schematic top view of a polishing system 400 showing two rollers 404a and 404b. It will be appreciated that a different number of rollers (e.g., three, four, five, etc.) may be used.

롤러들(404a 및 404b)은 PPS(polyphenylene sulfide), PEEK(polyetheretherketone), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 롤러들(404a-b)에 대한 예시적인 직경들은 약 0.5 내지 약 2 인치의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 롤러들(404a-b)은 약 1 내지 5 인치만큼 이격되어 있을 수 있다. 롤러들에 대하여, 다른 재료들, 크기들 및/또는 간격들이 이용될 수 있다.The rollers 404a and 404b may be formed of any suitable material such as polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyethylene terephthalate, or the like. Exemplary diameters for the rollers 404a-b may range from about 0.5 to about 2 inches. In some embodiments, the rollers 404a-b may be spaced about one to five inches apart. For the rollers, other materials, sizes and / or spacings may be used.

제어기(302)에 의해, 드라이브(310)는 화살표(314)에 의해 나타난 바와 같이 스핀들(304) 및 멤브레인(308)을 회전시키게 되고, 드라이브(312)는 화살표(416)에 의해 나타난 바와 같이 롤러들(404a 및 404b)을 회전시키게 된다. 일부 실시예들에서는, 적절한 벨트들, 기어들 또는 그와 유사한 것의 이용을 통해 스핀들(304), 롤러(404a) 및/또는 롤러(404b)를 회전시키기 위해 단일 드라이브 메커니즘이 이용될 수 있거나; 도 4a에 도시된 바와 같이 별도의 드라이브 메커니즘이 이용될 수 있다. 폴리싱 패드(108)는 또한 제어기(302) 또는 다른 제어기(도시되지 않음)의 제어 하에서 동일하거나 다른 드라이브 메커니즘을 이용하여 회전된다. 폴리싱 패드(108)의 회전은 기판(202)이 화살표(418)에 의해 나타난 바와 같이 롤러들(404a 및 404b)과 접촉하도록 미끄러지게 한다. 이러한 영역은 리테이닝 링(204)의 트레일링 에지(trailing edge)라고 지칭될 수 있고, 반대 측은 리테이닝 링(204)의 리딩 에지(leading edge)라고 지칭될 수 있다.The controller 312 causes the drive 310 to rotate the spindle 304 and the membrane 308 as indicated by the arrow 314 and the drive 312 rotates the spindle 304 and membrane 308 as indicated by the arrow 414, 404a and 404b. In some embodiments, a single drive mechanism may be used to rotate the spindle 304, the roller 404a and / or the roller 404b through the use of suitable belts, gears, or the like; A separate drive mechanism may be used as shown in FIG. 4A. The polishing pad 108 is also rotated using the same or another drive mechanism under the control of the controller 302 or other controller (not shown). The rotation of the polishing pad 108 causes the substrate 202 to slide in contact with the rollers 404a and 404b as indicated by arrow 418. [ This area may be referred to as the trailing edge of the retaining ring 204 and the opposite side may be referred to as the leading edge of the retaining ring 204. [

일부 실시예들에서, 롤러들(404a 및 404b)은 스핀들(304)보다 빠른 속도로 회전된다. 다른 실시예들에서, 롤러들(404a 및 404b)은 스핀들(304)보다 느린 속도로 회전된다. 어느 경우에서든, 롤러들(404a-b) 및 스핀들(304)은 상이한 속도들로 회전하게 되고, 그에 의해 기판(302)은 멤브레인(308)에 대해 능동적으로 프리세션된다(예를 들면, 그에 의해 기판(202)은 폴리싱 동안 멤브레인(308) 아래에서 완전하게 회전하게 된다).In some embodiments, the rollers 404a and 404b are rotated at a higher speed than the spindle 304. [ In other embodiments, the rollers 404a and 404b are rotated at a slower speed than the spindle 304. In either case, the rollers 404a-b and spindle 304 are rotated at different speeds, whereby the substrate 302 is actively pre-sessioned with respect to the membrane 308 (e.g., The substrate 202 is completely rotated under the membrane 308 during polishing).

하나 이상의 실시예에서, 스핀들(304)은 약 10 내지 약 150 RPM(분당 회전수)의 속도로 회전될 수 있고, 롤러들(404a-b)은 (롤러들의 직경에 따라) 약 30 내지 약 3600 RPM의 속도로 회전될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 롤러들(404a-b)은 기판(202)이 스핀들(304)의 회전 속도의 약 1/2로 회전하도록 회전될 수 있고, 다른 실시예들에서, 롤러들(404a-b)은 기판(202)이 스핀들(304)의 회전 속도의 약 2배로 회전하도록 회전될 수 있다. 스핀들(304) 및/또는 롤러들(404a-b)에 대해, 다른 회전 속도들이 이용될 수 있다. 롤러들(404a-b)은 스핀들(304)이 회전되는 전체 시간 동안 또는 그 일부 동안 회전될 수 있고/거나, 폴리싱 동안 1회 이상 정지 상태로 유지될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 롤러들(404a-b)은 폴리싱 동안 회전의 방향을 전환할 수 있다.In one or more embodiments, the spindle 304 may be rotated at a speed of from about 10 to about 150 RPM, and the rollers 404a-b may be rotated at a speed of from about 30 to about 3600 (depending on the diameter of the rollers) 0.0 &gt; RPM. &Lt; / RTI &gt; For example, in some embodiments, the rollers 404a-b may be rotated so that the substrate 202 rotates at about half the rotational speed of the spindle 304, and in other embodiments, B 404a-b may be rotated so that the substrate 202 rotates about twice the rotational speed of the spindle 304. For spindle 304 and / or rollers 404a-b, different rotational speeds may be used. The rollers 404a-b may be rotated during the entire time that the spindle 304 is rotated, or a portion thereof, and / or may remain stationary at least once during polishing. Also, in some embodiments, the rollers 404a-b may switch the direction of rotation during polishing.

기판(202)의 폴리싱은 기판(202)으로부터 원하는 양의 재료가 제거될 때까지 계속된다. 롤러들(404a-b)은 스핀들(204)과는 다른 속도로 회전하므로, 기판(202)은 멤브레인(308)에 대하여 능동적으로 프리세션되고, 임의의 비-동심 또는 그 외의 비대칭 폴리싱 헤드 압력 프로파일이 폴리싱 동안 평균화된다(예를 들어, 더 균일한 폴리싱을 생성한다). 이것은 임의의 크기의 기판들(예를 들어, 200mm, 300mm, 450mm, 또는 다른 크기의 반도체 웨이퍼, 또는 임의의 다른 기판 유형 또는 크기)에 이롭다.The polishing of the substrate 202 continues until a desired amount of material is removed from the substrate 202. The rollers 404a-b rotate at a different speed than the spindle 204 so that the substrate 202 is actively pre-sessioned with the membrane 308 and any non-concentric or other asymmetric polishing head pressure profile Is averaged during the polishing (e.g., produces a more uniform polishing). This is advantageous for substrates of any size (e.g., 200 mm, 300 mm, 450 mm, or other sizes of semiconductor wafers, or any other substrate type or size).

일반적으로, 리테이닝 링(204)은 PPS(polyphenylene sulfide), PEEK(polyetheretherketone), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 도 4a-4c에서와 같이 롤러들(404)이 이용되는 실시예들에서, 기판 에지 폴리싱 거동(substrate edge polish behavior)을 개선하기 위해 리테이닝 링(204)이 변경될 수 있다. 예를 들어, 슬러리가 폴리싱 헤드(104) 내에 진입하는 것을 허용하기 위해 이용되는 피쳐들은 응용에 따라 변경될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 폴리싱 동안 슬러리가 축적(build up)되게 하는 것이 바람직할 수 있고, 따라서 (롤러들(404a-b) 부근의) 리테이닝 링(204)의 트레일링 에지에 대해 리테이닝 링(204)의 리딩 에지를 따라 추가의 슬러리 그루브들(slurry grooves)이 제공될 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예들에서는, 폴리싱 동안 슬러리가 적게 축적되게 하는 것이 바람직할 수 있고, 따라서 리테이닝 링(204)의 리딩 에지를 따르는 것에 비해 (롤러들(404a-b) 부근의) 리테이닝 링(204)의 트레일링 에지를 따라 더 많은 슬러리 그루브들이 제공될 수 있다. 마찬가지로, 폴리싱 동안의 패드 리바운드(pad rebound)를 더 잘 제어하기 위해, 리테이닝 링(204)의 리딩 에지에 대해, 리테이닝 링(204)의 트레일링 에지를 따라 상이한 힘들이 가해질 수 있다. 마찬가지로, 리테이닝 링(204)은 리테이닝 링(204)의 트레일링 에지 및 리딩 에지를 따라 상이한 기하형상들(예를 들어, 폭들)을 가질 수 있다.In general, the retaining ring 204 may be formed of any suitable material, such as polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyethylene terephthalate, or the like. In embodiments in which the rollers 404 are used as in Figures 4A-4C, the retaining ring 204 may be modified to improve substrate edge polish behavior. For example, the features used to allow the slurry to enter the polishing head 104 may vary depending on the application. In some embodiments, it may be desirable to allow the slurry to build up during polishing, and thus the retention of the retaining ring 204 against the trailing edge of the retaining ring 204 (near the rollers 404a-b) Additional slurry grooves may be provided along the leading edge of the slurry grooves 204. Likewise, in some embodiments, it may be desirable to have less slurry accumulate during polishing, and thus it may be desirable to maintain the retaining ring (in the vicinity of the rollers 404a-b), as compared to following the leading edge of the retaining ring 204 More slurry grooves may be provided along the trailing edge of the slurry 204. Similarly, different forces can be applied along the trailing edge of the retaining ring 204, relative to the leading edge of the retaining ring 204, to better control the pad rebound during polishing. Likewise, the retaining ring 204 may have different geometric shapes (e.g., widths) along the trailing edge and the leading edge of the retaining ring 204.

리테이닝 링(204)이 단일 링 섹션(single ring section)인 것으로서 보여져 있지만, 리테이닝 링(204)은 도 4c의 링 섹션들(204a 및 204b)에 의해 도시된 바와 같이 복수의 링 섹션을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 두 개보다 많은 링 섹션이 내측 또는 외측 링 섹션들로서 이용될 수 있다. 도 4d는 리테이닝 링(204)의 트레일링 에지를 따르는 슬러리 그루브들(420b)보다, 리테이닝 링(204)의 리딩 에지를 따르는 더 큰 및/또는 더 많은 슬러리 그루브들(420a)을 갖는 리테이닝 링(204)을 도시한다. 원한다면, 그러한 구성은 반전될 수 있다. 도 4e는 리테이닝 링(204)의 트레일링 에지를 따르는 것보다 리테이닝 링(204)의 리딩 에지를 따르는 것에서 더 넓은 리테이닝 링(204)을 도시한다. 원한다면, 그러한 구성은 반전될 수 있다.Although the retaining ring 204 is shown as being a single ring section, the retaining ring 204 includes a plurality of ring sections as shown by the ring sections 204a and 204b of Figure 4c. You can understand that you can do it. More than two ring sections may be used as the inner or outer ring sections. 4D is a schematic view of a portion of the retaining ring 204 having a larger and / or more slurry grooves 420a along the leading edge of the retaining ring 204 than the slurry grooves 420b along the trailing edge of the retaining ring 204, And an inning ring 204. FIG. If desired, such a configuration can be inverted. 4E shows a wider retaining ring 204 in that it follows the leading edge of the retaining ring 204 rather than along the trailing edge of the retaining ring 204. If desired, such a configuration can be inverted.

이와 같이, 본 발명이 그의 예시적인 실시예들에 관련하여 개시되었지만, 다른 실시예들은 이하의 청구항들에 의해 정의되는 것과 같은 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있음을 이해해야 한다.Thus, while the present invention has been disclosed with respect to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that other embodiments may be included within the scope of the present invention as defined by the following claims.

Claims (15)

화학적 기계적 폴리싱 장치(chemical mechanical polishing apparatus)로서,
폴리싱 헤드 - 상기 폴리싱 헤드는,
회전가능한 스핀들(rotatable spindle),
상기 회전가능한 스핀들에 연결되고, 기판의 폴리싱 동안 상기 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인, 및
상기 스핀들에 회전가능하게 연결되고, 폴리싱 동안 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 상기 폴리싱 헤드에 대한 상기 기판의 측방향 이동(lateral movement)을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링(retaining ring)
을 포함함 - ; 및
상기 리테이닝 링에 연결되고, 폴리싱 동안 상기 리테이닝 링을 상기 스핀들과는 다른 회전 속도로 구동하도록 되어 있는 드라이브 메커니즘
을 포함하는 화학적 기계적 폴리싱 장치.
As a chemical mechanical polishing apparatus,
A polishing head, comprising:
A rotatable spindle,
A membrane coupled to the rotatable spindle and adapted to press the substrate against the polishing pad during polishing of the substrate,
A retaining ring rotatably connected to the spindle and configured to surround a substrate being pressed toward the polishing pad during polishing and to limit lateral movement of the substrate relative to the polishing head,
&Lt; / RTI &gt; And
A drive mechanism coupled to the retaining ring and adapted to drive the retaining ring at a different rotational speed than the spindle during polishing,
And a chemical mechanical polishing apparatus.
제1항에 있어서, 상기 드라이브 메커니즘으로 하여금 폴리싱 동안 상기 리테이닝 링을 상기 스핀들과는 다른 회전 속도로 회전시키게 하도록 되어 있는 제어기를 더 포함하는 화학적 기계적 폴리싱 장치.The apparatus of claim 1, further comprising a controller adapted to cause the drive mechanism to rotate the retaining ring at a different rotational speed than the spindle during polishing. 제2항에 있어서, 상기 제어기는 상기 드라이브 메커니즘으로 하여금 폴리싱 동안 상기 리테이닝 링을 상기 스핀들의 회전 속도의 약 2배에서 회전시키게 하도록 되어 있는, 화학적 기계적 폴리싱 장치.3. The chemical mechanical polishing apparatus of claim 2, wherein the controller is configured to cause the drive mechanism to rotate the retaining ring at about twice the rotational speed of the spindle during polishing. 제2항에 있어서, 상기 제어기는 상기 드라이브 메커니즘으로 하여금 폴리싱 동안 상기 리테이닝 링을 상기 스핀들의 회전 속도의 약 1/2배에서 회전시키게 하도록 되어 있는, 화학적 기계적 폴리싱 장치.3. The apparatus of claim 2, wherein the controller is configured to cause the drive mechanism to rotate the retaining ring about a half speed of rotation of the spindle during polishing. 기판을 폴리싱하는 방법으로서,
폴리싱 헤드를 이용하여 상기 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르는 단계 - 상기 폴리싱 헤드는,
회전가능한 스핀들,
상기 회전가능한 스핀들에 연결되고, 상기 기판의 폴리싱 동안 상기 기판을 상기 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인, 및
상기 스핀들에 연결되고, 폴리싱 동안 상기 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 상기 폴리싱 헤드에 대한 상기 기판의 측방향 이동을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링
을 가짐 - ;
폴리싱 동안, 상기 폴리싱 헤드의 상기 스핀들 및 상기 멤브레인을 제1 회전 속도로 회전시키는 단계; 및
상기 기판으로 하여금 상기 폴리싱 헤드의 상기 멤브레인에 대하여 회전하도록 하기 위해, 폴리싱 동안 상기 폴리싱 헤드의 상기 리테이닝 링을 제2 회전 속도로 회전시키는 단계
를 포함하는 방법.
A method of polishing a substrate,
Pressing the substrate toward the polishing pad using a polishing head,
Rotatable spindle,
A membrane coupled to the rotatable spindle and adapted to press the substrate toward the polishing pad during polishing of the substrate,
A retaining ring coupled to the spindle and configured to surround a substrate being pressed toward the polishing pad during polishing and to limit lateral movement of the substrate relative to the polishing head,
-;
Rotating the spindle of the polishing head and the membrane at a first rotational speed during polishing; And
Rotating the retaining ring of the polishing head at a second rotational speed during polishing to cause the substrate to rotate relative to the membrane of the polishing head
&Lt; / RTI &gt;
제5항에 있어서, 상기 제1 속도는 상기 제2 속도보다 작은, 방법.6. The method of claim 5, wherein the first rate is less than the second rate. 제5항에 있어서, 상기 제1 속도는 상기 제2 속도보다 큰, 방법.6. The method of claim 5, wherein the first rate is greater than the second rate. 화학적 기계적 폴리싱 장치로서,
폴리싱 헤드를 포함하고,
상기 폴리싱 헤드는,
회전가능한 스핀들,
상기 회전가능한 스핀들에 연결되고, 기판의 폴리싱 동안 상기 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인,
상기 스핀들에 회전가능하게 연결되고, 폴리싱 동안 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 상기 폴리싱 헤드에 대한 상기 기판의 측방향 이동을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링, 및
상기 리테이닝 링에 연결되고, 폴리싱 동안 기판에 접촉하도록 되어 있고, 폴리싱 동안 상기 기판이 상기 스핀들과는 다른 속도로 회전하는 것을 허용하도록 되어 있는 적어도 하나의 회전 메커니즘
을 포함하는, 화학적 기계적 폴리싱 장치.
A chemical mechanical polishing apparatus comprising:
Comprising a polishing head,
The polishing head includes:
Rotatable spindle,
A membrane coupled to the rotatable spindle and configured to press the substrate against the polishing pad during polishing of the substrate,
A retaining ring rotatably connected to the spindle and configured to surround a substrate being pressed toward the polishing pad during polishing and to limit lateral movement of the substrate relative to the polishing head,
At least one rotation mechanism coupled to the retaining ring and adapted to contact the substrate during polishing and to allow the substrate to rotate at a different speed than the spindle during polishing,
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises:
제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회전 메커니즘은 상기 리테이닝 링의 트레일링 에지(trailing edge)에 회전가능하게 연결된 적어도 하나의 롤러를 포함하는, 화학적 기계적 폴리싱 장치.9. The chemical mechanical polishing apparatus of claim 8, wherein the at least one rotation mechanism comprises at least one roller rotatably connected to a trailing edge of the retaining ring. 제8항에 있어서, 상기 리테이닝 링은 폴리싱 동안 정지되어 있는, 화학적 기계적 폴리싱 장치.9. The apparatus of claim 8, wherein the retaining ring is stationary during polishing. 제8항에 있어서, 상기 리테이닝 링은 복수의 리테이닝 링 섹션을 포함하는, 화학적 기계적 폴리싱 장치.9. The chemical mechanical polishing apparatus of claim 8, wherein the retaining ring comprises a plurality of retaining ring sections. 제8항에 있어서, 상기 리테이닝 링은 상기 리테이닝 링의 리딩 에지(leading edge)를 따라, 상기 리테이닝 링의 트레일링 에지를 따르는 슬러리 그루브(slurry groove)와는 다른 개수의 슬러리 그루브를 갖는, 화학적 기계적 폴리싱 장치.9. The method of claim 8, wherein the retaining ring has a number of slurry grooves along a leading edge of the retaining ring, different from a slurry groove along a trailing edge of the retaining ring. Chemical mechanical polishing apparatus. 제8항에 있어서, 상기 리테이닝 링은 상기 리테이닝 링의 리딩 에지를 따라, 상기 리테이닝 링의 트레일링 에지를 따르는 폭과는 다른 폭을 갖는, 화학적 기계적 폴리싱 장치.9. The chemical mechanical polishing apparatus of claim 8, wherein the retaining ring has a width along the leading edge of the retaining ring, the width being different from the width along the trailing edge of the retaining ring. 기판을 폴리싱하는 방법으로서,
폴리싱 헤드를 이용하여 상기 기판을 폴리싱 패드 쪽으로 누르는 단계 - 상기 폴리싱 헤드는,
회전가능한 스핀들,
상기 회전가능한 스핀들에 연결되고, 상기 기판의 폴리싱 동안 상기 기판을 상기 폴리싱 패드 쪽으로 누르도록 되어 있는 멤브레인,
상기 스핀들에 연결되고, 폴리싱 동안 상기 폴리싱 패드 쪽으로 눌러지고 있는 기판을 둘러싸고 상기 폴리싱 헤드에 대한 상기 기판의 측방향 이동을 제한하도록 되어 있는 리테이닝 링, 및
상기 리테이닝 링에 연결되고, 폴리싱 동안 상기 기판에 접촉하도록 되어 있고, 폴리싱 동안 상기 기판이 상기 스핀들과는 다른 속도로 회전하는 것을 허용하도록 되어 있는 적어도 하나의 회전 메커니즘
을 가짐 - ;
폴리싱 동안, 상기 폴리싱 헤드의 상기 스핀들 및 상기 멤브레인을 제1 회전 속도로 회전시키는 단계; 및
상기 기판으로 하여금 상기 폴리싱 헤드의 상기 멤브레인에 대하여 회전하도록 하기 위해, 폴리싱 동안, 상기 폴리싱 헤드의 상기 리테이닝 링에 연결된 상기 적어도 하나의 회전 메커니즘을 제2 회전 속도로 회전시키는 단계
를 포함하는, 방법.
A method of polishing a substrate,
Pressing the substrate toward the polishing pad using a polishing head,
Rotatable spindle,
A membrane coupled to the rotatable spindle and configured to press the substrate against the polishing pad during polishing of the substrate,
A retaining ring connected to the spindle and configured to surround a substrate being pressed toward the polishing pad during polishing and to limit lateral movement of the substrate relative to the polishing head,
At least one rotating mechanism coupled to the retaining ring and adapted to contact the substrate during polishing and to allow the substrate to rotate at a different speed than the spindle during polishing,
-;
Rotating the spindle of the polishing head and the membrane at a first rotational speed during polishing; And
Rotating the at least one rotating mechanism coupled to the retaining ring of the polishing head to a second rotational speed during polishing to cause the substrate to rotate relative to the membrane of the polishing head
/ RTI &gt;
제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회전 메커니즘은 상기 리테이닝 링의 트레일링 에지에 회전가능하게 연결된 적어도 하나의 롤러를 포함하는, 방법.15. The method of claim 14, wherein the at least one rotating mechanism comprises at least one roller rotatably connected to a trailing edge of the retaining ring.
KR20147033300A 2012-04-27 2013-04-10 Methods and apparatus for active substrate precession during chemical mechanical polishing KR20150005672A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/459,075 US20130288577A1 (en) 2012-04-27 2012-04-27 Methods and apparatus for active substrate precession during chemical mechanical polishing
US13/459,075 2012-04-27
PCT/US2013/036034 WO2013162891A1 (en) 2012-04-27 2013-04-10 Methods and apparatus for active substrate precession during chemical mechanical polishing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150005672A true KR20150005672A (en) 2015-01-14

Family

ID=49477714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20147033300A KR20150005672A (en) 2012-04-27 2013-04-10 Methods and apparatus for active substrate precession during chemical mechanical polishing

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130288577A1 (en)
JP (1) JP2015514599A (en)
KR (1) KR20150005672A (en)
TW (1) TW201404535A (en)
WO (1) WO2013162891A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190059039A (en) * 2017-11-22 2019-05-30 주식회사 케이씨텍 Carrier

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9050700B2 (en) 2012-01-27 2015-06-09 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for an improved polishing head retaining ring
US20140273756A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Chih Hung Chen Substrate precession mechanism for cmp polishing head
DE112015002319B4 (en) 2014-12-31 2024-07-25 Osaka University Planarization machining method and planarization machining apparatus
JP6187948B1 (en) 2016-03-11 2017-08-30 東邦エンジニアリング株式会社 Flat processing apparatus, operation method thereof, and manufacturing method of workpiece
CN105881527A (en) * 2016-05-16 2016-08-24 苏州辰轩光电科技有限公司 Full-automatic vertical manipulator

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11226865A (en) * 1997-12-11 1999-08-24 Speedfam Co Ltd Carrier and cmp device
US6224472B1 (en) * 1999-06-24 2001-05-01 Samsung Austin Semiconductor, L.P. Retaining ring for chemical mechanical polishing
US6540590B1 (en) * 2000-08-31 2003-04-01 Multi-Planar Technologies, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus and method having a rotating retaining ring
US6893327B2 (en) * 2001-06-04 2005-05-17 Multi Planar Technologies, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus and method having a retaining ring with a contoured surface
KR100430581B1 (en) * 2001-12-11 2004-05-10 동부전자 주식회사 Top ring of a chemical-mechanical polishing apparatus
US6869335B2 (en) * 2002-07-08 2005-03-22 Micron Technology, Inc. Retaining rings, planarizing apparatuses including retaining rings, and methods for planarizing micro-device workpieces
US7507148B2 (en) * 2002-09-27 2009-03-24 Sumco Techxiv Corporation Polishing apparatus, polishing head and polishing method
US7172493B2 (en) * 2003-11-24 2007-02-06 Nikon Corporation Fine force actuator assembly for chemical mechanical polishing apparatuses
US7033252B2 (en) * 2004-03-05 2006-04-25 Strasbaugh Wafer carrier with pressurized membrane and retaining ring actuator
US7029375B2 (en) * 2004-08-31 2006-04-18 Tech Semiconductor Pte. Ltd. Retaining ring structure for edge control during chemical-mechanical polishing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190059039A (en) * 2017-11-22 2019-05-30 주식회사 케이씨텍 Carrier

Also Published As

Publication number Publication date
TW201404535A (en) 2014-02-01
US20130288577A1 (en) 2013-10-31
WO2013162891A1 (en) 2013-10-31
JP2015514599A (en) 2015-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150005672A (en) Methods and apparatus for active substrate precession during chemical mechanical polishing
KR102498116B1 (en) Vacuum suction pad and substrate holding device
US5679065A (en) Wafer carrier having carrier ring adapted for uniform chemical-mechanical planarization of semiconductor wafers
KR102071727B1 (en) Polishing cleaning mechanism, substrate processing apparatus, and substrate processing method
US6180020B1 (en) Polishing method and apparatus
SG146534A1 (en) Method for the simultaneous grinding of a plurality of semiconductor wafers
TW201136708A (en) Retaining ring with shaped surface
KR19990077648A (en) A wafer processing machine and aprocessing method thereby
CN110026881B (en) Polishing apparatus and polishing method
TWI300737B (en) Method for the material-removing machining of a semiconductor wafer
US20090311945A1 (en) Planarization System
TWI523096B (en) Wafer polishing tool and method for wafer polishing
CN103273414A (en) Chemical-mechanical polishing device and method thereof
JP2007290085A (en) Polishing device and retainer ring used for the same
CN111941251A (en) Polishing pad, polishing equipment and polishing method of silicon wafer
JP3845215B2 (en) Mirror polishing method for surface ground wafer
US20070049184A1 (en) Retaining ring structure for enhanced removal rate during fixed abrasive chemical mechanical polishing
JP2020168675A (en) Lamination membrane, substrate holding device including the same, and substrate processing device
KR102038662B1 (en) Substrate transfer unit and chemical mechanical polishing apparatus for large substrate having the substrate transfer unit, substrate transfering method
KR20190078215A (en) Polishing head and substrate polishing apparatus having the same
KR101444578B1 (en) Apparatus for polishing edge of wafer
KR20180064739A (en) Conditioner and chemical mechanical polishing apparatus for large substrate having the conditioner
KR102432581B1 (en) Circulating moving unit and substrate polishing apparatus comprising the same
KR20180075179A (en) Bearing module and apparatus for polishing substrate having the bearing module
KR101050089B1 (en) Apparatus for double side processing of wafer

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid