KR20170044045A - 기판 유지 장치 및 기판 연마 장치 및 기판 유지 장치의 제조 방법 - Google Patents

기판 유지 장치 및 기판 연마 장치 및 기판 유지 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20170044045A
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Abstract

본 발명은 초기부터 안정된 연마 특성을 얻을 수 있는 기판 유지 장치, 그러한 기판 유지 장치를 갖는 기판 연마 장치, 및 그러한 기판 유지 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
연마 패드(2)를 이용하여 기판(W)을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치(1)로서, 상기 기판(W)의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 리테이너 링(40)과, 상기 리테이너 링(40)에 고정되며, 상기 리테이너 링(40)과 함께 회전하는 드라이브 링(46)을 구비하고, 상기 드라이브 링(46)의 형상에 기인하여, 상기 리테이너 링(40)의 상기 연마 패드(2)측의 면은, 최내주 이외의 위치에 볼록부(Q1∼Q3)를 갖는 기판 유지 장치(1)가 제공된다.

Description

기판 유지 장치 및 기판 연마 장치 및 기판 유지 장치의 제조 방법{SUBSTRATE HOLDING DEVICE, SUBSTRATE POLISHING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SUBSTRATE HOLDING DEVICE}
본 발명은 기판을 유지하는 기판 유지 장치, 및 그러한 기판 유지 장치를 갖는 기판 연마 장치, 및 그러한 기판 유지 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 웨이퍼 표면을 연마하기 위한 기판 연마 장치가 널리 사용되어 있다. 기판 연마 장치는, 환형의 리테이너 링으로 웨이퍼의 둘레 가장자리를 유지하고, 연마 패드에 웨이퍼를 밀어붙여 연마를 행한다.
웨이퍼의 연마 시에 리테이너 링도 마모되기 때문에, 리테이너 링은 소모품으로서 정기적으로 신품으로 교환할 필요가 있다. 신품으로 교환한 직후에는 연마 특성이 안정되지 않기 때문에, 더미 웨이퍼를 연마함으로써 리테이너 링의 초기화를 행하는 것이 일반적이다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-11999호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2007-27166호 공보 [특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2007-296603호 공보 [특허문헌 4] 일본 특허 공개 제2007-511377호 공보
더미 웨이퍼를 이용한 리테이너 링의 초기화는 생산에 기여하지 않는 공정으로, 가능한 한 단축시키는 것이 바람직하며, 없앨 수 있다면 보다 바람직하다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 과제는, 초기부터 안정된 연마 특성을 얻을 수 있는 기판 유지 장치, 그러한 기판 유지 장치를 갖는 기판 연마 장치, 및 그러한 기판 유지 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 연마 패드를 이용하여 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치로서, 상기 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 리테이너 링과, 상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링을 포함하고, 상기 드라이브 링의 형상에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 최내주 이외의 위치에 볼록부를 갖는 기판 유지 장치가 제공된다.
이러한 구성에 의하면, 드라이브 링의 형상에 의해, 처음부터 리테이너 링의 연마 패드측의 면을 원하는 형상으로 할 수 있다. 그 때문에, 초기의 리테이너 링이어도, 기판의 연마 특성을 안정시킬 수 있다. 한편, 볼록부의 형상에 특별히 제한은 없으며, 직사각형이어도 좋고, 만곡된 형상이어도 좋으며, 리테이너 링의 끝이 정점이 되게 경사진 형상이어도 좋다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 연마 패드를 이용하여 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치로서, 상기 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 내측 리테이너 링과, 상기 내측 리테이너 링의 외측에 설치된 외측 리테이너 링을 갖는 리테이너 링과, 상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링을 포함하고, 상기 드라이브 링의 형상에 기인하여, 상기 내측 리테이너 링 및/또는 상기 외측 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖는 기판 유지 장치가 제공된다.
이러한 구성에 의하면, 내측 리테이너 링 및 외측 리테이너 링을 갖는 리테이너 링을 이용하는 경우라도, 역시 드라이브 링의 형상에 의해, 처음부터 리테이너 링의 연마 패드측의 면을 원하는 형상으로 할 수 있다.
구체적으로는, 상기 드라이브 링은, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드와는 반대측에 고정되며, 상기 드라이브 링의 상기 리테이너 링측의 면이 최내주 이외의 위치에 볼록부를 갖는 것에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 최내주 이외의 위치에 볼록부를 갖도록 해도 좋다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 의하면, 연마 패드를 이용하여 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치로서, 상기 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 리테이너 링과, 상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링과, 링형의 환형 부재로서, 대략 전체 둘레에 걸쳐, 일부가 상기 드라이브 링에 접촉하고, 다른 일부가 상기 리테이너 링에 접촉하는 환형 부재를 포함하고, 상기 환형 부재의 형상에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면은, 볼록부를 갖는 기판 유지 장치가 제공된다.
이러한 구성에 의하면, 환형 부재의 형상에 의해, 처음부터 리테이너 링의 연마 패드측의 면을 원하는 형상으로 할 수 있다. 그 때문에, 초기의 리테이너 링이어도, 기판의 연마 특성을 안정시킬 수 있다. 게다가, 대략 전체 둘레에 걸쳐 리테이너 링과 드라이브 링을 고정하기 때문에, 리테이너 링의 연마 패드측의 면을 균일화할 수 있다.
상기 리테이너 링은, 상기 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 내측 리테이너 링과, 상기 내측 리테이너 링의 외측에 설치된 외측 리테이너 링을 갖고, 상기 환형 부재의 형상에 기인하여, 상기 내측 리테이너 링 및/또는 상기 외측 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖도록 해도 좋다.
이러한 구성에 의하면, 내측 리테이너 링 및 외측 리테이너 링을 갖는 리테이너 링을 이용하는 경우라도, 역시 드라이브 링의 형상에 의해, 처음부터 리테이너 링의 연마 패드측의 면을 원하는 형상으로 할 수 있다.
구체적으로는, 상기 환형 부재의 길이에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖도록 해도 좋다.
보다 구체적으로는, 상기 드라이브 링에는, 상기 환형 부재가 삽입되는 제1 피삽입부가 형성되고, 상기 리테이너 링에는, 상기 환형 부재가 삽입되는 제2 피삽입부가 형성되며, 상기 환형 부재의 길이가, 상기 제1 피삽입부의 길이와 상기 제2 피삽입부의 길이의 합보다 긴 것에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖도록 해도 좋다.
이에 의해, 환형 부재의 길이에 따라, 리테이너 링의 연마 패드측의 면에 형성되는 볼록부를 조정할 수 있다.
대략 전체 둘레에 걸쳐, 상기 드라이브 링과 상기 리테이너 링을 고정하는 고정 부재를 구비하는 것이 바람직하다.
대략 전체 둘레에 걸쳐 고정함으로써, 리테이너 링의 하면을 균일하게 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 리테이너 링은, 상기 드라이브 링에 고정되지 않는 상태에서는, 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖지 않는다.
더욱 바람직하게는, 상기 리테이너 링은, 상기 드라이브 링에 고정됨으로써 변형하여, 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖는다.
이에 의해, 소모품인 리테이너 링으로서 범용품을 이용할 수 있다.
상기 드라이브 링은 비소모품이고, 상기 리테이너 링은 소모품인 것이 바람직하다.
이 경우라도, 비소모품인 드라이브 링 혹은 환형 부재의 형상에 의해 리테이너 링의 연마 패드측의 면에 볼록부를 형성함으로써, 소모품인 리테이너 링으로서 범용품을 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상기 기판 유지 장치와, 상기 연마 패드를 구비하는 기판 연마 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 소모품인 리테이너 링과, 상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링을 포함하고, 연마 패드를 이용하여 상기 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치의 제조 방법으로서, 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상에 따라, 상기 드라이브 링의 형상을 정하는 기판 유지 장치의 제조 방법이 제공된다.
이러한 제조 방법에 의하면, 신품의 리테이너 링을 드라이브 링에 고정했을 때에, 리테이너 링의 연마 패드측의 면을, 사용이 끝난 리테이너 링의 연마 패드측의 면의 형상에 가깝게 할 수 있어, 초기의 리테이너 링이어도 기판의 연마 특성을 안정시킬 수 있다.
상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상이 상기 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상에 가까워지도록, 상기 드라이브 링의 형상을 정해도 좋다.
또한, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상이 상기 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상과 가장 가까워지도록, 미리 준비된 형상이 상이한 복수의 상기 드라이브 링 중 하나를 선택해도 좋다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 소모품인 리테이너 링과, 상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링과, 링형의 환형 부재로서, 대략 전체 둘레에 걸쳐, 일부가 상기 드라이브 링에 접촉하고, 다른 일부가 상기 리테이너 링에 접촉하는 환형 부재를 포함하고, 연마 패드를 이용하여 상기 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치의 제조 방법으로서, 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상에 따라, 상기 환형 부재의 형상을 정하는 기판 유지 장치의 제조 방법이 제공된다.
이러한 제조 방법에 의해서도, 신품의 리테이너 링을 드라이브 링에 고정했을 때에, 리테이너 링의 연마 패드측의 면을, 사용이 끝난 리테이너 링의 연마 패드측의 면의 형상에 가깝게 할 수 있어, 초기의 리테이너 링이어도 기판의 연마 특성을 안정시킬 수 있다.
상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상이 상기 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상에 가까워지도록, 상기 환형 부재의 형상을 정해도 좋다.
또한, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상이 상기 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상과 가장 가까워지도록, 미리 준비된 형상이 상이한 복수의 상기 환형 부재 중 하나를 선택해도 좋다.
초기의 리테이너 링이어도, 안정된 기판의 연마 특성을 얻을 수 있다.
도 1은 기판 연마 장치에서의 톱 링(100)(기판 유지 장치) 및 연마 패드(2)의 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 톱 링(1)의 단면을 도시한 모식도이다.
도 3은 기판 연마 장치를 도시한 모식도이다.
도 4는 기판 연마 장치의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 톱 링(1)의 단면도이다.
도 6은 드라이브 링(46) 및 연결 부재(75)를 도시한 평면도이다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 톱 링(1')의 단면을 도시한 모식도이다.
도 8은 제3 실시형태에 따른 톱 링(1'')의 단면을 도시한 모식도이다.
도 9는 제4 실시형태에 따른 톱 링(1''')의 단면을 도시한 모식도이다.
도 10은 제4 실시형태에 따른 톱 링(1''')의 단면을 도시한 모식도이다.
먼저, 일반적인 톱 링에 있어서, 리테이너 링을 교환한 직후에 기판의 연마 특성이 안정되지 않는 이유를 설명한다.
도 1은 기판 연마 장치에서의 톱 링(100)(기판 유지 장치) 및 연마 패드(2)의 단면을 모식적으로 도시한 도면이다. 톱 링(100)은, 기판(W)의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 환형의 리테이너 링(40)과, 리테이너 링(40)을 회전 구동하는 환형의 드라이브 링(46)을 갖는다. 드라이브 링(46)은, 원주 방향으로 대략 등간격으로 설치된 복수의 나사(90)에 의해 리테이너 링(40)의 상측에 고정된다. 따라서, 드라이브 링(46)의 하면은, 리테이너 링(40)의 상면에 접촉하고 있다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 일반적인 톱 링(100)에 있어서는, 드라이브 링(46)도 리테이너 링(40)도, 하면[리테이너 링(40)측의 면]이 대략 수평[연마 패드(2)와 평행]이다.
이러한 톱 링(100)이 기판(W)을 유지하여 연마 패드(2)에 밀어붙이고, 연마액을 공급하면서 톱 링(100) 및 연마 패드(2)가 회전함으로써, 기판(W)이 연마된다.
기판(W)의 연마를 행하면, 기판(W)뿐만이 아니라 리테이너 링(40)의 하면도 마모된다. 예컨대, 리테이너 링(40)의 내주측이 서서히 마모되어, 도 1의 (b1)에 도시된 바와 같이 어느 정도 경사진 형상이 되고, 이후에는 그다지 마모되지 않게 된다. 연마 패드(2)나 연마 시에 이용하는 연마액의 종류 등의 연마 조건에 따라서는, 도 1의 (b2)에 도시된 바와 같이, 외주측이 마모되어 도 1의 (b1)과는 반대 방향으로 경사진 형상이 되는 경우가 있다. 혹은, 도 1의 (b3)에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(40)의 내주측 및 외주측이 크게 마모되어 아래로 볼록해지는 경우도 있다.
이와 같이, 신품의 리테이너 링(40)은, 도 1의 (a)로부터 도 1의 (b1) 내지 도 1의 (b3)과 같이, 형상(특히 하면의 형상)이 변화한다. 기판(W)의 연마 특성은 리테이너 링(40)의 형상에 의존하기 때문에, 리테이너 링(40)의 형상 변화에 따라 기판(W)의 연마 특성도 변화한다. 따라서, 리테이너 링(40)의 형상이 변화하고 있는 동안의 연마 특성은 안정되지 않는다. 그리고, 리테이너 링(40)이 도 1의 (b1) 내지 도 1의 (b3)의 상태가 되어 형상이 그다지 변화하지 않게 되면, 기판(W)의 연마 특성도 안정된다.
즉, 리테이너 링(40)의 하면 형상이 변화하는 것이, 리테이너 링(40)의 교환 직후에 기판(W)의 연마 특성이 안정되지 않는 주된 요인이다. 그 때문에, 리테이너 링(40)의 하면 형상이 처음부터 도 1의 (b1) 내지 도 1의 (b3)과 같으면 좋다.
그래서, 처음부터 하면이 도 1의 (b1) 내지 도 1의 (b3)에 도시된 형상인 다종 다양한 리테이너 링(40)을 제작하는 것도 고려된다. 그러나, 리테이너 링(40)은 소모품이기 때문에, 리테이너 링(40)의 종류가 많으면) 오사용(誤使用)의 리스크나 관리 비용이 증대해 버린다.
그래서, 본 실시형태에서는, 소모품인 리테이너 링(40)은, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 하면이 수평인 일반적인 형상으로 해 두고, 소모품이 아닌 드라이브 링(46) 등의 형상을 고안한다. 이에 의해, 리테이너 링(40)의 하면을 도 1의 (b1) 내지 도 1의 (b3)과 같은 원하는 형상으로 하여, 기판(W)의 연마 특성을 안정화시키는 것을 도모한다.
이하, 본 발명에 따른 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
(제1 실시형태)
제1 실시형태는, 드라이브 링(46)의 형상에 의해 리테이너 링(40)의 하면을 원하는 형상으로 하는 것이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 톱 링(1)의 단면을 도시한 모식도이다. 이하, 도 1과의 차이점을 중심으로 설명한다. 여기서, 드라이브 링(46)은, 예컨대 금속제이며 딱딱하다. 한편, 리테이너 링(40)은 PPS나 PEEK와 같은 엔지니어링 플라스틱제이며, 드라이브 링(46)보다는 강성이 낮아 변형 가능하다. 또한, 리테이너 링(40)은, 드라이브 링(46)에 고정되지 않는 상태에서는, 도 1의 (a)와 마찬가지로 연마 패드(2)측의 면은 평탄하며, 볼록부를 갖지 않는다.
도 2의 (a)에서는, 드라이브 링(46)의 하면은, 내주측으로부터 외주측을 향해 연마 패드(2)에 근접하도록 경사져 있고, 바꿔 말하면, 최외주에 볼록부 정점(P1)을 갖는다. 그리고, 나사(90)에 의해, 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40)이 강고히 고정된다.
리테이너 링(40)은, 드라이브 링(46)에 고정되지 않는 상태에 있어서는, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 그 하면이 수평이며, 볼록부를 갖지 않는다. 나사(90)에 의해 드라이브 링(46)에 고정됨으로써 리테이너 링(40)은 드라이브 링(46)의 형상에 맞춰 변형하고, 결과로서, 리테이너 링(40)의 하면이 내주측으로부터 외주측을 향해 연마 패드(2)측에 근접하도록 경사진다. 즉, 도 1의 (b1)과 마찬가지로, 리테이너 링(40)의 하면을, 최외주에 볼록부 정점(Q1)을 갖는 형상으로 할 수 있다.
도 2의 (b)에서는, 드라이브 링(46)의 하면은, 외주측으로부터 내주측을 향해 연마 패드(2)에 근접하도록 경사져 있고, 바꿔 말하면, 최내주에 볼록부 정점(P2)을 갖는다. 이 경우, 리테이너 링(40)은, 그 하면이 외주측으로부터 내주측을 향해 연마 패드(2)측에 근접하도록 경사진다. 즉, 도 1의 (b2)와 마찬가지로, 리테이너 링(40)의 하면을, 최내주에 볼록부 정점(Q2)을 갖는 형상으로 할 수 있다.
도 2의 (c)에서는, 드라이브 링(46)의 하면이 하향으로 직사각형의 볼록부(P3)를 갖는다. 이 경우, 리테이너 링(40)은, 드라이브 링(46)의 볼록부(P3)의 하방에 볼록부(Q3)를 갖고, 볼록부(Q3)로부터 외주측 및 내주측을 향해 연마 패드(2)측으로부터 멀어지도록 만곡된다. 즉, 도 1의 (b3)과 마찬가지로, 리테이너 링(40)의 하면을, 최외주 및 최내주 이외의 위치에 볼록부를 갖는 형상으로 할 수 있다.
한편, 도 2의 (c)의 경우, 나사(90)를 직경 방향으로도 복수[예컨대 볼록부(P3, Q3)보다 외주측과 볼록부(P3, Q3)보다 내주측의 2부위] 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 리테이너 링(40)의 외주측 및 내주측을 보다 드라이브 링(46)의 형상에 맞춰 변형시킬 수 있다. 또한, 드라이브 링(46)의 볼록부(P3)는, 반드시 최외주와 최내주의 중심이 아니어도 좋고, 임의의 위치에 형성해도 좋다.
또한, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 드라이브 링(46)의 하면에 형성되는 볼록부(P3')는 직사각형이 아니라, 하면의 최외주로부터 최내주에 있어서의 일부 또는 전체에 걸쳐 만곡된 형상이어도 좋다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 하면이 연마 패드(2)와는 비평행한[바꿔 말하면, 볼록부(P1∼P3, P3')를 갖는] 드라이브 링(46)을 이용한다. 그리고, 이러한 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40)을 나사(90)로 고정함으로써, 드라이브 링(46)의 형상(특히 하면 형상)에 기인하여 리테이너 링(40)의 하면 형상이 변형한다. 드라이브 링(46)의 형상을 적절히 설계함으로써, 리테이너 링(40)의 하면을 원하는 형상으로 할 수 있다.
구체예로서, 드라이브 링(46)의 하면을, 최내주 이외의 위치에 볼록부를 갖도록 한다. 이에 의해, 리테이너 링(40)의 하면을, 최내주 이외의 임의의 위치에 볼록부를 갖는 형상으로 할 수 있다[도 2의 (a), 도 2의 (c), 도 2의 (d)].
한편, 도시하고 있지 않으나, 나사(90)의 내주측 및/또는 외주측에 있어서, 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40) 사이에, O링 등의 시일 부재를 설치하는 것이 바람직하다. 연마액의 침입을 방지하기 위함이다. 이 점은 이후의 실시형태에서도 마찬가지이다.
또한, 본 명세서에 있어서 「볼록부」란, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)와 같이 끝이 정점이 되게 경사져 있는 형상, 도 2의 (c)에서의 드라이브 링(46)과 같은 직사각형 형상, 도 2의 (d)와 같이 모서리를 갖지 않는 만곡된 형상을 포함하고 있고, 끝이 정점이 되는 경우를 특히 볼록부 정점이라고 부르고 있다.
이하, 이러한 톱 링(1)을 갖는 기판 연마 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 기판 연마 장치를 도시한 모식도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기판 연마 장치는, 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)을 유지하여 회전시키는 톱 링(기판 유지 장치)(1)과, 연마 패드(2)를 지지하는 연마 테이블(3)과, 연마 패드(2)에 연마액(슬러리)을 공급하는 연마액 공급 노즐(5)을 구비하고 있다. 연마 패드(2)의 상면은, 기판(W)을 연마하기 위한 연마면(2a)을 구성한다.
톱 링(1)은, 그 하면에 진공 흡인에 의해 기판(W)을 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 톱 링(1) 및 연마 테이블(3)은, 화살표로 나타낸 바와 같이 동일한 방향으로 회전하고, 이 상태로 톱 링(1)은, 기판(W)을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 밀어붙인다. 연마액 공급 노즐(5)로부터는 연마액이 연마 패드(2) 상에 공급되고, 기판(W)은, 연마액의 존재하에서 연마 패드(2)와의 미끄럼 접촉에 의해 연마된다.
도 4는 기판 연마 장치의 상세한 구성을 도시한 도면이다. 연마 테이블(3)은, 테이블축(3a)을 통해 그 하방에 배치되는 테이블 모터(13)에 연결되어 있고, 그 테이블축(3a)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있다. 연마 테이블(3)의 상면에는 연마 패드(2)가 부착되어 있다. 테이블 모터(13)에 의해 연마 테이블(3)을 회전시킴으로써, 연마면(2a)은 톱 링(1)에 대해 상대적으로 이동한다. 따라서, 테이블 모터(13)는, 연마면(2a)을 수평 방향으로 이동시키는 연마면 이동 기구를 구성한다.
톱 링(1)은, 헤드 샤프트(11)에 접속되어 있고, 이 헤드 샤프트(11)는, 상하 이동 기구(27)에 의해 헤드 아암(16)에 대해 상하 이동하도록 되어 있다. 이 헤드 샤프트(11)의 상하 이동에 의해, 톱 링(1) 전체를 헤드 아암(16)에 대해 승강시켜, 위치 결정하도록 되어 있다. 헤드 샤프트(11)의 상단에는 로터리 조인트(25)가 부착되어 있다.
헤드 샤프트(11) 및 톱 링(1)을 상하 이동시키는 상하 이동 기구(27)는, 베어링(26)을 통해 헤드 샤프트(11)를 회전 가능하게 지지하는 브리지(28)와, 브리지(28)에 부착된 볼 나사(32)와, 지주(30)에 의해 지지된 지지대(29)와, 지지대(29) 상에 설치된 서보 모터(38)를 구비하고 있다. 서보 모터(38)를 지지하는 지지대(29)는, 지주(30)를 통해 헤드 아암(16)에 고정되어 있다.
볼 나사(32)는, 서보 모터(38)에 연결된 나사축(32a)과, 이 나사축(32a)이 나사 결합하는 너트(32b)를 구비하고 있다. 헤드 샤프트(11)는, 브리지(28)와 일체가 되어 상하 이동하도록 되어 있다. 따라서, 서보 모터(38)를 구동하면, 볼 나사(32)를 통해 브리지(28)가 상하 이동하고, 이에 의해 헤드 샤프트(11) 및 톱 링(1)이 상하 이동한다.
또한, 헤드 샤프트(11)는 키(도시하지 않음)를 통해 회전통(12)에 연결되어 있다. 이 회전통(12)은 그 외주부에 타이밍 풀리(14)를 구비하고 있다. 헤드 아암(16)에는 헤드 모터(18)가 고정되어 있고, 상기 타이밍 풀리(14)는, 타이밍 벨트(19)를 통해 헤드 모터(18)에 설치된 타이밍 풀리(20)에 접속되어 있다. 따라서, 헤드 모터(18)를 회전 구동함으로써 타이밍 풀리(20), 타이밍 벨트(19), 및 타이밍 풀리(14)를 통해 회전통(12) 및 헤드 샤프트(11)가 일체로 회전하여, 톱 링(1)이 그 축심을 중심으로 하여 회전한다. 헤드 모터(18), 타이밍 풀리(20), 타이밍 벨트(19), 및 타이밍 풀리(14)는, 톱 링(1)을 그 축심을 중심으로 하여 회전시키는 연마 헤드 회전 기구를 구성한다. 헤드 아암(16)은, 프레임(도시하지 않음)에 회전 가능하게 지지된 헤드 아암 샤프트(21)에 의해 지지되어 있다.
톱 링(1)은, 그 하면에 기판(W)을 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 헤드 아암(16)은 헤드 아암 샤프트(21)를 중심으로 하여 선회 가능하게 구성되어 있고, 하면에 기판(W)을 유지한 톱 링(1)은, 헤드 아암(16)의 선회에 의해 기판(W)의 수취 위치로부터 연마 테이블(3)의 상방 위치로 이동된다. 톱 링(1) 및 연마 테이블(3)을 각각 회전시키고, 연마 테이블(3)의 상방에 설치된 연마액 공급 노즐(5)로부터 연마 패드(2) 상에 연마액을 공급한다. 톱 링(1)을 하강시키고, 그리고 기판(W)을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 압박한다. 이와 같이, 기판(W)을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시켜 기판(W)의 표면을 연마한다.
다음으로, 기판 유지 장치를 구성하는 톱 링(1)에 대해 설명한다. 도 5는 톱 링(1)의 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 톱 링(1)은, 기판(W)을 연마면(2a)에 대해 압박하는 헤드 본체(10)와, 기판(W)을 둘러싸도록 배치된 리테이너 링(40)을 구비하고 있다. 헤드 본체(10)는 헤드 샤프트(11)의 회전에 의해 회전한다. 또한, 헤드 샤프트(11)의 회전을 드라이브 링(46)이 리테이너 링에 전함으로써, 리테이너 링(40)도 헤드 샤프트(11)의 회전에 의해 회전한다. 즉, 헤드 본체(10) 및 리테이너 링(40)은, 헤드 샤프트(11)의 회전에 의해 일체로 회전하도록 구성되어 있다. 리테이너 링(40)은, 헤드 본체(10)와는 독립적으로 상하 이동 가능하게 구성되어 있다.
헤드 본체(10)는, 원형의 플랜지(41)와, 플랜지(41)의 하면에 부착된 스페이서(42)와, 스페이서(42)의 하면에 부착된 캐리어(43)를 구비하고 있다. 플랜지(41)는, 헤드 샤프트(11)에 연결되어 있다. 캐리어(43)는, 스페이서(42)를 통해 플랜지(41)에 연결되어 있고, 플랜지(41), 스페이서(42), 및 캐리어(43)는, 일체로 회전하고, 또한 상하 이동한다. 플랜지(41), 스페이서(42), 및 캐리어(43)는, 엔지니어링 플라스틱(예컨대, PEEK) 등의 수지에 의해 형성되어 있다. 한편, 플랜지(41)를 SUS, 알루미늄 등의 금속으로 형성해도 좋다.
캐리어(43)의 하면에는, 기판(W)의 이면에 접촉하는 탄성막(45)이 부착되어 있다. 탄성막(45)의 하면은, 기판(W)에 접촉하는 기판 접촉면(45a)을 구성한다. 캐리어(43)와 탄성막(45) 사이에는 압력실(50)이 형성되어 있다. 압력실(50)은 로터리 조인트(25)를 경유하여 압력 조정 장치(65)에 접속되어 있고, 압력 조정 장치(65)로부터 가압 유체(예컨대 가압 공기)가 공급되도록 되어 있다. 탄성막(45)은, 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무 등의 강도 및 내구성이 우수한 고무재에 의해 형성되어 있다.
압력실(50)은 대기 개방 기구(도시하지 않음)에도 접속되어 있어, 압력실(50)을 대기 개방하는 것도 가능하다. 압력실(50)은, 또한 진공 펌프에도 접속되어 있다. 탄성막(45)의 기판 접촉면(45a)에는 복수의 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 진공 펌프에 의해 압력실(50) 내에 진공을 형성하면, 기판 접촉면(45a)은 기판(W)을 진공 흡인에 의해 유지할 수 있다. 기판(W)을 연마할 때에는, 압력실(50) 내에 가압 유체(예컨대 가압 공기)가 공급된다. 기판(W)은, 탄성막(45)의 기판 접촉면(45a)에 의해 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 밀어붙여진다.
리테이너 링(40)은, 탄성막(45)의 기판 접촉면(45a) 주위에 배치되어 있다. 이 리테이너 링(40)은 나사(90)에 의해 드라이브 링(46)에 접속되어 있다. 기판(W)의 연마 중, 리테이너 링(40)은, 기판 접촉면(45a)에 의해 연마 패드(2)에 밀어붙여지고 있는 기판(W)을 둘러싸면서, 연마 패드(2)의 연마면(2a)을 압박한다. 기판(W)은 리테이너 링(40)에 의해 톱 링(1) 내에 유지되어, 기판(W)이 톱 링(1)으로부터 튀어나오는 것이 방지된다.
드라이브 링(46)의 상부는, 환형의 리테이너 링 압박 기구(60)에 연결되어 있다. 이 리테이너 링 압박 기구(60)는, 드라이브 링(46)의 상면 전체에 균일한 하향의 하중을 부여하고, 이에 의해 리테이너 링(40)의 하면 전체를 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대해 압박한다.
리테이너 링 압박 기구(60)는, 드라이브 링(46)의 상부에 고정된 환형의 피스톤(61)과, 피스톤(61)의 상면에 접속된 환형의 롤링 다이어프램(62)을 구비하고 있다. 롤링 다이어프램(62)의 내부에는 리테이너 링 압력실(63)이 형성되어 있다. 이 리테이너 링 압력실(63)은 로터리 조인트(25)를 경유하여 압력 조정 장치(65)에 접속되어 있다. 이 압력 조정 장치(65)로부터 리테이너 링 압력실(63)에 가압 유체(예컨대, 가압 공기)를 공급하면, 롤링 다이어프램(62)이 피스톤(61)을 하방으로 눌러 내리고, 또한, 피스톤(61)은 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40) 전체를 하방으로 눌러 내린다. 이와 같이 하여, 리테이너 링 압박 기구(60)는, 리테이너 링(40)의 하면을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대해 압박한다. 또한, 압력 조정 장치(65)에 의해 리테이너 링 압력실(63) 내에 부압을 형성함으로써, 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40) 전체를 상승시킬 수 있다. 리테이너 링 압력실(63)은 대기 개방 기구(도시하지 않음)에도 접속되어 있어, 리테이너 링 압력실(63)을 대기 개방하는 것도 가능하다.
드라이브 링(46)은, 리테이너 링 압박 기구(60)에 착탈 가능하게 연결되어 있다. 보다 구체적으로는, 피스톤(61)은 금속 등의 자성재로 형성되어 있고, 드라이브 링(46)의 상부에는 복수의 자석(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 이들 자석이 피스톤(61)을 끌어당김으로써, 드라이브 링(46)이 피스톤(61)에 자력에 의해 고정된다. 자력을 이용하지 않고 피스톤(61)과 드라이브 링(46)을 체결 부재 등에 의해 기계적으로 연결해도 좋다. 드라이브 링(46)은, 연결 부재(75)를 통해 구면 베어링(85)에 연결되어 있다. 이 구면 베어링(85)은, 리테이너 링(40)의 반경 방향 내측에 배치되어 있다.
도 6은 드라이브 링(46) 및 연결 부재(75)를 도시한 평면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연결 부재(75)는, 헤드 본체(10)의 중심부에 배치된 축부(76)와, 이 축부(76)에 고정된 허브(77)와, 이 허브(77)로부터 방사형으로 연장되는 복수의 스포크(spoke; 78)를 구비하고 있다. 스포크(78)의 한쪽 단부는, 허브(77)에 고정되어 있고, 스포크(78)의 다른쪽 단부는, 드라이브 링(46)에 고정되어 있다. 허브(77)와, 스포크(78)와, 드라이브 링(46)은 일체로 형성되어 있다. 드라이브 링(46)은, 스포크(78)와는 별도의 부재로서 구성되어도 좋다.
캐리어(43)에는, 복수 쌍의 구동 롤러(80)가 고정되어 있다. 각 쌍의 구동 롤러(80, 80)는 각 스포크(78)의 양측에 배치되어 있고, 각 스포크(78)의 양면에 구름 접촉한다. 캐리어(43)의 회전은, 구동 롤러(80)를 통해 스포크(78)에 전달되고, 스포크(78)에 접속되어 있는 드라이브 링(46)이 회전한다. 따라서, 드라이브 링(46)에 고정되어 있는 리테이너 링(40)은 헤드 본체(10)와 일체로 회전한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 축부(76)는 구면 베어링(85) 내에서 세로 방향으로 연장되어 있다. 연결 부재(75)의 축부(76)는, 헤드 본체(10)의 중앙부에 배치된 구면 베어링(85)에 세로 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 캐리어(43)에는, 스포크(78)가 수용되는 복수의 방사형의 홈(43a)이 형성되어 있고, 각 스포크(78)는 각 홈(43a) 내에서 세로 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
이러한 구성에 의해, 연결 부재(75)에 연결된 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)은, 헤드 본체(10)에 대해 세로 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 드라이브 링(46) 및 리테이너 링(40)은, 구면 베어링(85)에 의해 틸팅 가능하게 지지되어 있다. 리테이너 링(40)은 기판 접촉면(45a) 및 이것에 압박되어 있는 기판(W)에 대해 상대적으로 틸팅 가능 및 상하 이동 가능하고, 또한 기판(W)과는 독립적으로 연마 패드(2)를 압박 가능하게 되어 있다.
리테이너 링(40)은 나사(90)에 의해 드라이브 링(46)과 고정된다. 즉, 드라이브 링(46)에는 관통 구멍이, 리테이너 링(40)에는 나사 구멍이, 둘레 방향을 따라 등간격으로 형성되어 있다. 그리고, 나사(90)는 드라이브 링(46)의 나사 구멍을 관통하여 리테이너 링(40)까지 연장되며, 리테이너 링(40)의 나사 구멍에 삽입된다.
본 실시형태에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 드라이브 링(46)의 하면이 경사져 있다[도 2의 (a)에 대응]. 그 결과, 나사(90)에 의해 드라이브 링(46)에 고정됨으로써 리테이너 링(40)이 변형하여, 그 하면이 경사진다. 도 2의 (b)나 도 2의 (c)와 대응하는 것과 같은 형상의 드라이브 링(46)을 설치해도 좋다.
이와 같이, 제1 실시형태에서는, 드라이브 링(46)의 하면 형상을 연마 패드(2)와는 비평행으로 하고, 이러한 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40)을 강고히 접속한다. 이에 의해, 리테이너 링(40)의 하면은 드라이브 링(46)의 하면 형상을 반영한 형상이 된다. 이것을 이용하여, 리테이너 링(40)의 하면을 원하는 형상으로 할 수 있다. 따라서, 리테이너 링(40)을 신품으로 교환한 직후부터 도 1의 (b1) 내지 도 1의 (b3) 등의 형상을 얻을 수 있어, 초기의 연마 특성을 안정시킬 수 있다. 결과로서, 더미 웨이퍼를 이용한 초기화를 적게 할 수 있고, 경우에 따라서는 불필요해진다.
(제2 실시형태)
다음으로 설명하는 제2 실시형태는, 환형의 서포트 링을 이용하여 리테이너 링(40)을 거의 전체 둘레에 걸쳐 변형시키는 것이다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 톱 링(1')의 단면을 도시한 모식도이다. 본 실시형태에 있어서, 드라이브 링(46')의 하면은 수평이어도 좋다. 그리고, 본 실시형태의 톱 링(1')은 환형의 서포트 링(91)을 심(shim)으로서 갖는다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 서포트 링(91)은, 드라이브 링(46')과 리테이너 링(40') 사이에 끼워져 있고, 구체적으로는, 상부가 드라이브 링(46')의 외주 부근에 형성된 환형의 홈(46b)(피삽입부)에 삽입되어 드라이브 링(46')에 접촉하고 있고, 하부가 리테이너 링(40')의 외주 부근에 형성된 환형의 홈(40b)(피삽입부)에 삽입되어 리테이너 링(40')에 접촉하고 있다.
그리고, 서포트 링(91)의 길이는, 드라이브 링(46')의 홈(46b)의 깊이와 리테이너 링(40')의 홈(40b)의 깊이의 합보다 길다. 그 때문에, 그 서포트 링(91)의 길이(연직 방향의 길이)에 기인하여 리테이너 링(40')의 외주 부근이 눌려 변형하여, 하면의 최외주에 볼록부 정점(Q5)을 갖는 형상이 된다.
한편, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(40')의 홈이 내주 부근에 형성되는 경우, 리테이너 링(40')의 하면의 최내주에 볼록부 정점(Q6)이 형성된다. 또한, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(40')의 홈이 중심 부근에 형성되고, 그 외주측 및 내주측에 나사(90)가 설치되는 경우, 리테이너 링(40')의 하면은, 최외주 및 최내주 이외의 위치, 보다 구체적으로는 최외주와 최내주 사이의 중심 부근에 볼록부(Q7)가 형성된다.
또한, 서포트 링(91) 이외의 환형 부재가 드라이브 링(46')과 리테이너 링(40') 사이에 끼워져도 좋다. 예컨대, 전체 둘레에 걸쳐, 환형 부재의 일부가 드라이브 링(46')에 결합되고, 다른 일부가 리테이너 링(40')과 결합되어도 좋다.
이와 같이, 제2 실시형태에서는, 서포트 링(91)의 길이[보다 구체적으로는, 서포트 링(91)의 길이와, 홈(46b, 40b)의 깊이와의 관계]에 따라 리테이너 링(40')이 변형한다. 이것을 이용하여, 리테이너 링(40')의 하면을 원하는 형상으로 할 수 있다. 또한, 서포트 링(91)은, 드라이브 링(46')과 리테이너 링(40') 사이에 전체 둘레에 걸쳐 끼워진다. 그 때문에, 나사 등에 의해 이산적(離散的)으로 리테이너 링(40')의 하면을 변형시키는 것에 비해, 리테이너 링(40')의 하면을 균일하게 할 수 있다.
(제3 실시형태)
전술한 제2 실시형태는, 나사(90)로 드라이브 링(46)과 리테이너 링(40)을 고정하는 것이었다. 이에 비해, 다음으로 설명하는 제3 실시형태는, 양자를 전체 둘레에 걸쳐 고정하는 것이다.
도 8은 제3 실시형태에 따른 톱 링(1'')의 단면을 도시한 모식도이며, 도 7의 (a)와 대응하고 있다. 드라이브 링(46'')의 하면[리테이너 링(40'')측의 면]에는 환형의 오목부(46a)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 리테이너 링(40'')의 상면[드라이브 링(46'')측의 면]에는, 드라이브 링(46'')의 오목부(46a)와 대향하는 위치에 있어서, 환형의 오목부(40a)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 오목부(40a)의 내측 측면에는, 둘레 방향으로 나사 홈(40b)이 형성되어 있다.
오목부(40a, 46a)에는, 환형의 나사 링(94)이 끼워 넣어져 있다. 즉, 나사 링(94)의 상부는 드라이브 링(46'')의 오목부(46a)에 매설되어 있고, 그 하부는 리테이너 링(40'')의 오목부(40a)로 돌출되어 있다.
나사 링(94)은 나사(95)에 의해 드라이브 링(46'')에 고정되어 있다. 또한, 나사 링(94)의 하부에는 둘레 방향으로 나사 홈(94a)이 형성되어 있고, 리테이너 링(40'')의 나사 홈(40b)과 결합함으로써, 리테이너 링(40'')에도 고정되어 있다. 따라서, 나사 링(94)에 의해, 드라이브 링(46'')과 리테이너 링(40'')이 고정된다.
한편, 나사 링(94)은 반드시 전체 둘레에 걸쳐 연장되어 있지 않아도 좋고, 일부가 도중에 끊어져 있어도 좋다. 또한, 나사 링(94)보다 외주측 및/또는 내주측에 있어서, 드라이브 링(46'')과 리테이너 링(40'') 사이에 O링 등의 시일 부재(도시하지 않음)를 설치해도 좋다.
이와 같이, 제3 실시형태에서는, 드라이브 링(46'')과 리테이너 링(40'')을 거의 전체 둘레에 걸쳐 연장되는 나사 링(94)에 의해 고정한다. 그 때문에, 나사(90)로 이산적으로 고정하는 경우에 비해, 리테이너 링(40)의 하면을 보다 균일하게 할 수 있다.
한편, 도 2나 도 7의 (b) 및 도 7의 (c)에 도시된 톱 링(1, 1')에 있어서도, 나사(90)를 대신하여 나사 링(94)을 이용하도록 할 수도 있다.
(제4 실시형태)
다음으로 설명하는 제4 실시형태는, 2중 구조의 리테이너 링, 즉, 리테이너 링이 내측 링 및 외측 링으로 구성되는 것이다.
도 9는 제4 실시형태에 따른 톱 링(1''')의 단면을 도시한 모식도이다. 도 9는 도 2의 변형예이기 때문에, 도 2와의 차이점을 주로 설명한다. 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 리테이너 링(400)은, 내측 리테이너 링(401)과, 외측 리테이너 링(402)으로 구성된다. 내측 리테이너 링(401)은 기판(W)의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성되고, 외측 리테이너 링(402)은 내측 리테이너 링(401)의 외측에 설치된다.
내측 리테이너 링(401)과 외측 리테이너 링(402)은, 재질이나 성질이 상이해도 좋다. 예컨대, 내측 리테이너 링(401)은 기판(W)과 직접 접촉하기 때문에, 기판(W)의 파손을 방지하기 위해서, 외측 리테이너 링(402)보다 경도가 낮은 재료로 형성되어도 좋다. 또한, 외측 리테이너 링(402)은 연마 패드에 압박되기 때문에, 내측 리테이너 링(401)보다 내마모성이 높은 재료로 형성되어도 좋다. 구체예로서, 내측 리테이너 링(401)은 수지제이고, 외측 리테이너 링(402)은 금속제여도 좋다. 또한, 내측 리테이너 링(401) 및 외측 리테이너 링(402)은, 상하 방향의 위치를 독립적으로 조정할 수 있는 것이 바람직하다.
도 9의 (a)에 도시된 드라이브 링(460)은, 내측 드라이브 링(461)과, 외측 드라이브 링(462)으로 구성된다. 내측 드라이브 링(461) 및 외측 드라이브 링(462)이, 각각 내측 리테이너 링(401) 및 외측 리테이너 링(402)에 고정된다.
그리고, 제1 실시형태와 마찬가지로, 내측 드라이브 링(461) 및/또는 외측 드라이브 링(462)의 하면 형상에 따라, 내측 리테이너 링(401) 및/또는 외측 리테이너 링(402)의 하면이 변형한다. 즉, 내측 드라이브 링(461) 및/또는 외측 드라이브 링(462)의 하면이 볼록부를 가짐으로써, 내측 리테이너 링(401) 및/또는 외측 리테이너 링(402)의 하면을 원하는 형상으로 할 수 있다.
한편, 도 9의 (a)는 예시이며, 내측 드라이브 링(461) 및/또는 외측 드라이브 링(462)의 적절한 위치에 볼록부를 형성함으로써, 내측 리테이너 링(401)의 최내주에 볼록부 정점을 갖도록 해도 좋고, 내측 리테이너 링(401)의 최외주[즉 외측 리테이너 링(402)과 접하는 위치]에 볼록부 정점을 갖도록 해도 좋으며, 외측 리테이너 링(402)의 최외주에 볼록부 정점을 갖도록 해도 좋고, 외측 리테이너 링(402)의 최내주[즉 내측 리테이너 링(401)과 접하는 위치]에 볼록부 정점을 갖도록 해도 좋다.
또한, 기판(W)에 가까운 내측 리테이너 링(401)의 형상이 기판(W)의 연마 특성에 큰 영향을 주는 경우에는, 내측 드라이브 링(461)만을, 하면에 볼록부를 갖도록 해도 좋다.
도 9의 (b)에 도시된 드라이브 링(460)은 내측 리테이너 링(401) 및 외측 리테이너 링(402)의 양방에 고정된다. 이러한 드라이브 링(460)의 하면 형상에 의해, 내측 리테이너 링(401) 및/또는 외측 리테이너 링(402)의 하면의 임의의 위치에 있어서 볼록부를 갖도록 해도 좋다.
도 10은 제4 실시형태에 따른 톱 링(1''')의 단면을 도시한 모식도이다. 도 10은 도 7의 변형예이기 때문에, 도 7과의 차이점을 주로 설명한다.
도 10의 (a)에서는, 도 9의 (a)와 마찬가지로, 드라이브 링(460)이 내측 드라이브 링(461) 및 외측 드라이브 링(462)으로 구성된다. 그리고, 내측 드라이브 링(461) 및 내측 리테이너 링(401')에 삽입되는 서포트 링(91)에 의해, 내측 리테이너 링(401')을 변형시키고 있다. 물론, 외측 드라이브 링(462) 및 외측 리테이너 링(402)에 서포트 링(91)을 삽입하여, 외측 리테이너 링(402)을 변형시켜도 좋다. 또한, 내측 리테이너 링(401') 및 외측 리테이너 링(402)의 양방을 변형시켜도 좋다. 이에 의해, 리테이너 링(400')의 하면의 임의의 위치에 볼록부를 형성할 수 있다.
도 10의 (b)에서는, 도 9의 (b)와 마찬가지로, 하나의 드라이브 링(460)에 내측 리테이너 링(401') 및 외측 리테이너 링(402)의 양방이 고정된다. 역시, 서포트 링(91)에 의해, 리테이너 링(400')의 하면의 임의의 위치에 볼록부를 형성할 수 있다.
이와 같이, 제4 실시형태에서는, 내측 리테이너 링(401) 및 외측 리테이너 링(402)으로 이루어지는 이중 리테이너 링(400, 400')을 이용한 경우에 있어서, 리테이너 링(40)의 하면을 원하는 형상으로 한다. 그 때문에, 초기의 연마 특성을 안정시킬 수 있다.
한편, 전술한 제2 내지 제4 실시형태에 있어서, 환형 부재인 서포트 링(91)은, 톱 링(1)으로부터 용이하게 제거나 교환이 가능하다. 교환 가능한 서포트 링(91)의 형상은, 사용이 끝난 리테이너 링(40')[리테이너 링(40'') 혹은 리테이너 링(400'), 이하 동일함]의 하면 형상에 맞춰 적절히 정할 수 있다. 즉, 드라이브 링(46')에 신품의 리테이너 링(40')을 고정했을 때에, 그 하면 형상이 사용이 끝난 리테이너 링(40')의 형상에 가까워지도록, 서포트 링(91)의 형상을 정해도 좋다.
예컨대, 사용이 끝난 리테이너 링(40)의 하면 중앙 부근에 조그마한 볼록부가 형성되어 있던 경우, 도 7의 (c)에 있어서 약간 긴 서포트 링(91)을 이용하면 된다.
다른 예로서, 사용이 끝난 리테이너 링(40')의 하면 중앙 부근에 큰 볼록부가 형성되어 있던 경우, 도 7의 (c)에 있어서 상당히 긴 서포트 링(91)을 이용하면 된다.
길이가 최적인[즉, 드라이브 링(46')에 신품의 리테이너 링(40')을 고정했을 때에, 그 하면 형상이 사용이 끝난 리테이너 링(40')의 형상에 가까워지도록] 서포트 링(91)을 때마다 제작해도 좋고, 미리 준비된 길이가 상이한 복수의 서포트 링(91) 중, 최적의[즉, 드라이브 링(46')에 신품의 리테이너 링(40')을 고정했을 때에, 그 하면 형상이 사용이 끝난 리테이너 링(40')의 형상에 가장 가까워지는] 것을 선택하여 이용해도 좋다.
또한, 드라이브 링(46)이 교환 가능한 경우 등에는, 사용이 끝난 리테이너 링(40)의 하면 형상에 맞춰 드라이브 링(46)의 형상을 적절히 정해도 좋다. 또한, 서포트 링(91)의 위치를 도 7의 (a) 내지 도 7의 (c) 등에서 선택할 수 있는 경우에는, 그 위치를 정해도 좋다.
전술한 실시형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시형태의 여러 가지 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시형태에 한정되는 일은 없고, 특허청구의 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해야 할 것이다.
1, 1', 1'', 1''': 톱 링 2: 연마 패드
2a: 연마면 3: 연마 테이블
5: 연마액 공급 노즐 10: 헤드 본체
11: 헤드 샤프트
40, 40', 40'', 400, 400': 리테이너 링
401: 내측 리테이너 링 402: 외측 리테이너 링
40a: 나사 구멍 40b: 나사 홈
46, 46', 46'', 460: 드라이브 링 461: 내측 드라이브 링
462: 외측 드라이브 링 46a: 오목부
46b: 홈 90, 95: 나사
91: 서포트 링 94: 나사 링
94a: 나사 홈 P1∼P3, P3', Q1∼Q7: 볼록부
W: 기판

Claims (18)

  1. 연마 패드를 이용하여 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치로서,
    상기 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 리테이너 링과,
    상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링
    을 포함하고, 상기 드라이브 링의 형상에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면은 최내주 이외의 위치에 볼록부를 갖는 것인 기판 유지 장치.
  2. 연마 패드를 이용하여 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치로서,
    상기 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 내측 리테이너 링과, 상기 내측 리테이너 링의 외측에 설치된 외측 리테이너 링을 갖는 리테이너 링과,
    상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링
    을 포함하고, 상기 드라이브 링의 형상에 기인하여, 상기 내측 리테이너 링 및 상기 외측 리테이너 링 중 어느 하나 또는 둘 모두의 상기 연마 패드측의 면은 볼록부를 갖는 것인 기판 유지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 드라이브 링은 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드와는 반대측에 고정되고,
    상기 드라이브 링의 상기 리테이너 링측의 면이 최내주 이외의 위치에 볼록부를 갖는 것에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖는 것인 기판 유지 장치.
  4. 연마 패드를 이용하여 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치로서,
    상기 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 리테이너 링과,
    상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링과,
    링형의 환형 부재로서, 대략 전체 둘레에 걸쳐, 일부가 상기 드라이브 링에 접촉하고, 다른 일부가 상기 리테이너 링에 접촉하는 환형 부재
    를 포함하고, 상기 환형 부재의 형상에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면은 볼록부를 갖는 것인 기판 유지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 리테이너 링은, 상기 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 내측 리테이너 링과, 상기 내측 리테이너 링의 외측에 설치된 외측 리테이너 링을 갖고,
    상기 환형 부재의 형상에 기인하여, 상기 내측 리테이너 링 및 상기 외측 리테이너 링 중 어느 하나 또는 둘 모두의 상기 연마 패드측의 면은 볼록부를 갖는 것인 기판 유지 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 환형 부재의 길이에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖는 것인 기판 유지 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 드라이브 링에는 상기 환형 부재가 삽입되는 제1 피삽입부가 형성되고,
    상기 리테이너 링에는 상기 환형 부재가 삽입되는 제2 피삽입부가 형성되며,
    상기 환형 부재의 길이가 상기 제1 피삽입부의 길이와 상기 제2 피삽입부의 길이의 합보다 긴 것에 기인하여, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖는 것인 기판 유지 장치.
  8. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 대략 전체 둘레에 걸쳐, 상기 드라이브 링과 상기 리테이너 링을 고정하는 고정 부재를 구비하는 것인 기판 유지 장치.
  9. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리테이너 링은, 상기 드라이브 링에 고정되지 않는 상태에서는, 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖지 않는 것인 기판 유지 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 리테이너 링은, 상기 드라이브 링에 고정됨으로써 변형하여, 상기 연마 패드측의 면이 볼록부를 갖는 것인 기판 유지 장치.
  11. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이브 링은 비소모품이고, 상기 리테이너 링은 소모품인 것인 기판 유지 장치.
  12. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 기판 유지 장치와,
    상기 연마 패드
    를 포함하는 기판 연마 장치.
  13. 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된 소모품인 리테이너 링과,
    상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링
    을 포함하고, 연마 패드를 이용하여 상기 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치의 제조 방법으로서,
    사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상에 따라, 상기 드라이브 링의 형상을 정하는 것인 기판 유지 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상이 상기 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상에 가까워지도록, 상기 드라이브 링의 형상을 정하는 것인 기판 유지 장치의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상이 상기 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상과 가장 가까워지도록, 미리 준비된 형상이 상이한 복수의 상기 드라이브 링 중 하나를 선택하는 것인 기판 유지 장치의 제조 방법.
  16. 기판의 둘레 가장자리를 유지하도록 구성된, 소모품인 리테이너 링과,
    상기 리테이너 링에 고정되며 상기 리테이너 링과 함께 회전하는 드라이브 링과,
    링형의 환형 부재로서, 대략 전체 둘레에 걸쳐, 일부가 상기 드라이브 링에 접촉하고, 다른 일부가 상기 리테이너 링에 접촉하는 환형 부재
    를 포함하고, 연마 패드를 이용하여 상기 기판을 연마하는 기판 연마 장치용의 기판 유지 장치의 제조 방법으로서,
    사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상에 따라, 상기 환형 부재의 형상을 정하는 것인 기판 유지 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상이 상기 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상에 가까워지도록, 상기 환형 부재의 형상을 정하는 것인 기판 유지 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상이 상기 사용이 끝난 리테이너 링의 상기 연마 패드측의 면의 형상과 가장 가까워지도록, 미리 준비된 형상이 상이한 복수의 상기 환형 부재 중 하나를 선택하는 것인 기판 유지 장치의 제조 방법.
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