KR20190059040A - 캐리어 및 이를 포함하는 화학 기계적 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치는 캐리어 및 제어부를 포함하며, 상기 캐리어는 제1 내부 공간을 형성하는 제1 멤브레인과, 리테이너 링과, 상기 제1 멤브레인과 맞닿는 제1 지지면 및 상기 리테이너 링과 맞닿는 제2 지지면을 구비하고, 상기 제1 지지면에 형성된 제1 개구부터 상기 제2 지지면에 형성된 제2 개구까지 연장되어 형성되며 상기 제1 개구를 통해 상기 제1 내부 공간과 연통하는 관통로가 내부에 마련된 지지부와, 상기 제1 내부 공간의 압력을 감지하는 감지부를 포함한다. 또한 상기 제2 개구는 상기 제2 지지면과 상기 리테이너 링 간의 접촉에 의해 실링되며, 상기 제어부는 상기 감지된 제1 내부 공간의 압력이 기 정의된 범위 내에 있지 않으면 상기 리테이너 링과 상기 지지부 간의 결합에 이상이 있다고 판단한다.

Description

캐리어 및 이를 포함하는 화학 기계적 연마 장치 {CARRIER AND CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 캐리어 및 이를 포함하는 화학 기계적 연마 장치에 관한 것으로, 상세하게는 리테이너 링과 이러한 리테이너 링을 지지하는 지지부 간의 결합 상태를 감지하는 캐리어와, 이러한 캐리어를 포함하는 화학 기계적 연마 장치에 관한 것이다.
화학기계적 연마(CMP) 장치는 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이며, 광역 평탄화 및 웨이퍼의 표면 거칠기의 향상 등을 도모할 수 있다. 여기서, 광역 평탄화란 반도체소자 제조과정에 따라 웨이퍼 표면에 생긴 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 작업을 지칭한다. 대한민국 등록특허공보 제10-1188579호 등에 개시된 바와 같이, 이러한 화학기계적 연마 장치는 웨이퍼에 기계적인 마찰을 가하는 기계적 연마와, 슬러리를 제공하여서 웨이퍼를 연마하는 화학적 연마를 동시에 수행할 수 있다.
이러한 화학기계적 연마 장치는 캐리어 및 웨이퍼에 대한 연마면을 제공하는 연마 패드를 포함할 수 있다. 아울러, 캐리어는 연마 공정 중인 웨이퍼가 이탈되지 않도록 웨이퍼를 둘러싸는 리테이너 링, 이러한 리테이너 링을 지지하는 지지부 및 이러한 리테이너 링이 지지부에 결합되도록 결합력을 제공하는 결합부를 포함한다.
한국등록특허공보, 제10-1188579호 (2012.09.27. 등록공보발행)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 리테이너 링 및 이러한 리테이너 링을 지지하는 지지부 간의 결합이 결합부에 의하여 정상적으로 유지되고 있는지를 감지하는 기술을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다
일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치는 캐리어 및 제어부를 포함하며, 상기 캐리어는 제1 내부 공간을 형성하는 제1 멤브레인과, 리테이너 링과, 상기 제1 멤브레인과 맞닿는 제1 지지면 및 상기 리테이너 링과 맞닿는 제2 지지면을 구비하고, 상기 제1 지지면에 형성된 제1 개구부터 상기 제2 지지면에 형성된 제2 개구까지 연장되어 형성되며 상기 제1 개구를 통해 상기 제1 내부 공간과 연통하는 관통로가 내부에 마련된 지지부와, 상기 제1 내부 공간의 압력을 감지하는 감지부를 포함한다. 또한 상기 제2 개구는 상기 제2 지지면과 상기 리테이너 링 간의 접촉에 의해 실링되며, 상기 제어부는 상기 감지된 제1 내부 공간의 압력이 기 정의된 범위 내에 있지 않으면 상기 리테이너 링과 상기 지지부 간의 결합에 이상이 있다고 판단한다.
일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어는 제1 내부 공간을 형성하는 제1 멤브레인과, 리테이너 링과, 상기 제1 멤브레인과 맞닿는 제1 지지면 및 상기 리테이너 링과 맞닿는 제2 지지면을 구비하고, 상기 제1 지지면에 형성된 제1 개구부터 상기 제2 지지면에 형성된 제2 개구까지 연장되어 형성되며 상기 제1 개구를 통해 상기 제1 내부 공간과 연통하는 관통로가 내부에 마련된 지지부를 포함하며, 상기 제2 개구는 상기 제2 지지면과 상기 리테이너 링 간의 접촉에 의해 실링된다.
일 실시예에 따르면, 화학기계적 연마 장치에서 캐리어를 구성하는 리테이너 링 및 이러한 리테이너 링을 지지하는 지지부 간의 결합 상태가 감지될 수 있다. 예컨대, 리테이너 링과 지지부를 결합시키는 결합부의 결합력이 약화되거나 소멸된 것이 감지될 수 있다. 따라서, 화학기계적 연마 장치의 운용에 있어서 유지보수 관리의 효과가 상승될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 캐리어를 포함하는 화학기계적 연마 장치의 측단면을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 'A' 부분에 대해, 결합부가 정상적으로 지지부에 결합되어 있을 때를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 'A' 부분에 대해, 결합부의 지지부에 대한 결합에 이상이 있을 때를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 제1 예에 따라서 복수 개의 관통로가 배치된 지지부의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 제2 예에 따라서 복수 개의 관통로가 배치된 지지부의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 제3 예에 따라서 복수 개의 관통로가 배치된 지지부의 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 캐리어를 포함하는 화학기계적 연마 장치의 측단면을 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 캐리어(100)를 포함하는 화학기계적 연마 장치(1000)의 측단면을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 화학기계적 연마 장치(1000)는 캐리어(100), 연마 패드(200), 제어부(300) 및 출력부(400)를 포함할 수 있으며, 도면에는 도시되지 않았지만 연마 패드(200) 상에 슬러리를 제공하는 슬러리 공급부와, 연마 패드(200)의 표면을 개질하는 컨디셔너 등을 포함할 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 도면은 예시적인 것에 불과하므로, 일 실시예에 따른 캐리어(100)가 도 1에 도시된 화학기계적 연마 장치(1000)의 구성으로 한정 해석되는 것으로 해석되는 것은 아니다.
먼저, 연마 패드(200)는 웨이퍼(W)에 대한 연마면을 제공한다. 제어부(300)는 후술하겠지만 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간의 결합이 정상적인지 여부를 판단한다. 이러한 제어부(300)는 마이크로프로세서 및 이러한 마이크로프로세서에 의하여 실행되는 프로그램을 저장하는 메모리로 구현 가능하다. 출력부(400)는 제어부(300)가 판단한 결과를 소리나 영상 등을 이용하여 출력할 수 있으며, 모니터나 스피커 등으로 구현 가능하다.
캐리어(100)는 캐리어 바디(110), 제1 멤브레인(120), 지지부(130), 리테이너 링(140) 및 제2 멤브레인(160)을 포함하며, 실시예에 따라서 결합부(150), 실링 부재(190), 압력 공급부(170) 및 감지부(180) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 실시예에 따라 이러한 압력 공급부(170)와 감지부(180)는 캐리어(100)에 포함되지 않고 화학기계적 연마 장치(1000)의 다른 구성에 포함되거나 화학기계적 연마 장치(1000) 자체의 구성으로 포함될 수도 있다.
캐리어 바디(110)는 외부의 구동부(미도시)로부터 회전력을 전달받아서 회전 구동된다.
제1 멤브레인(120)과 제2 멤브레인(160)은 각각 제1 내부 공간(120a)과 제2 내부 공간(160a)을 형성하며, 가요성 물질로 이루어진다. 이하에서는 제2 멤브레인(160)에 대하여 먼저 살펴보기로 한다.
제2 멤브레인(160)은 캐리어 바디(110)의 저면에 결합된다. 이러한 제2 멤브레인(160)은 바닥판 및 격벽을 포함한다. 바닥판은 연마 공정 중에 웨이퍼(W)와 맞닿아서 웨이퍼(W)를 가압하는 구성이다. 바닥판은 캐리어(100)의 중심점으로부터 일정한 반경을 갖는 원의 형태를 이룰 수 있다. 격벽은 바닥판으로부터 연장되어서 캐리어 바디(110)의 저면에 결합되는 구성이며, 복수 개로 구성될 수 있다.
이러한 제2 멤브레인(160)은 캐리어 바디(110)의 저면과 함께 제2 내부 공간(160a)을 형성한다. 제2 내부 공간(160a)은 압력 공급부(170)가 제공하는 공압에 따라 팽창 또는 수축될 수 있다. 이 때, 제2 내부 공간(160a)은 전술한 복수 개의 격벽에 의하여 복수 개의 공간으로 구획될 수도 있으며, 이 경우 각각의 공간은 실시예에 따라서 서로 연통되지 않을 수 있다.
제2 내부 공간(160a)은 압력 공급부(170)와 연통된다. 이를 위해, 캐리어 바디(110)에는 제2 내부 공간(160a)과 압력 공급부(170)를 연통시키는 통로가 형성된다. 만약 제2 내부 공간(160a)이 제2 멤브레인(160)에 의하여 복수 개의 공간으로 구획되고 이들 공간이 서로 연통되지 않도록 형성된다면, 전술한 통로는 각각의 공간마다 각각 형성될 수 있다.
제1 멤브레인(120)에 대해 살펴보면, 제1 멤브레인(120)은 캐리어 바디(110)의 저면에 결합된다. 제1 멤브레인(120)은 제1 내부 공간(120a)을 형성한다. 제1 내부 공간(120a)은 압력 공급부(170)가 제공하는 공압에 따라 팽창 또는 수축될 수 있다. 이러한 제1 내부 공간(120a)은 실시예에 따라서 전술한 제2 내부 공간(160a)과 연통되지 않을 수 있고 격리될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 내부 공간(120a)은 압력 공급부(170)와 연통된다. 이를 위해, 캐리어 바디(110)에는 제1 내부 공간(120a)과 압력 공급부(170)를 연통시키는 통로가 형성된다.
지지부(130)는 캐리어 바디(110)에 대해서는 고정 결합되지 않으나, 제1 멤브레인(120)의 저면에서 제1 멤브레인(120)에 맞닿도록 고정 결합된다. 이하에서는 지지부(130)가 제1 멤브레인(120)과 맞닿는 부분을 제1 지지면(132)이라고 지칭하기로 한다. 제1 내부 공간(120a)이 팽창하면 지지부(130)는 하방으로 이동할 수 있으며, 제1 내부 공간(120a)이 수축하면 지지부(130)는 상방으로 이동할 수 있다.
지지부(130)는 그 저면에서 리테이너 링(140)과 맞닿도록 결합되어서 리테이너 링(140)을 지지한다. 이하에서는 지지부(130)가 리테이너 링(140)과 맞닿는 부분을 제2 지지면(134)이라고 지칭하기로 한다.
리테이너 링(140)은 연마 공정 중에 웨이퍼(W)가 이탈되지 않도록 웨이퍼(W)를 둘러싸는 역할을 한다.
리테이너 링(140)은 지지부(130)의 제2 지지면(134)과 맞닿은 상태로 지지부(130)와 결합될 수 있다. 리테이너 링(140)은 지지부(130)가 하방으로 이동하면 그에 따라 연마 패드(21)를 향하여 하방 이동할 수 있다.
리테이너 링(140)은 상측 리테이너 링 및 하측 리테이너 링으로 구성될 수 있다. 상측 리테이너 링은 지지부(130)와 결합되는 구성이며, 스텐레스 등의 금속 재질로 형성될 수 있다. 하측 리테이너 링은 상측 리테이너 링의 하부에 배치되며, 소모성 재질로 형성될 수 있다.
결합부(150)는 지지부(130)과 리테이너 링(140)을 서로 결합시키는 결합력을 제공한다. 이러한 결합력은 제2 지지면(134)에서 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간의 접촉을 유지시킬 수 있다.
결합부(150)는 예컨대 지지부(130)와 리테이너 링(140)을 관통하는 볼트, 나사 또는 핀일 수 있으며, 이를 위해 지지부(130)와 리테이너 링(140)에는 각각 결합부(150)가 관통하는 홀이 형성될 수 있다. 결합부(150)는 리테이너 링(140)의 둘레 방향을 따라서 복수 개가 배치될 수 있다.
이와 달리, 결합부(150)는 제2 지지면(134)에서 지지부(130)과 리테이너 링(140)을 서로 접착시키는 접착 부재일 수 있다.
압력 공급부(170)는 제1 내부 공간(120a) 및 제2 내부 공간(160a)과 각각 연통되며, 이들 내부 공간(120a, 160a)으로 공압을 공급한다.
보다 자세하게 살펴보면, 예컨대 리테이너 링(140)을 연마 패드(200)에 대해 가압하기 위하여 압력 공급부(170)가 제1 내부 공간(120a)으로 대기압보다 큰 공압을 공급하면 제1 내부 공간(120a)은 팽창한다. 이에 따라 제1 멤브레인(120)은 하방으로 지지부(130)를 이동시킨다. 그에 따라 리테이너 링(140)은 연마 패드(200)를 향하여 하방으로 이동한다.
이와 달리, 예컨대 연마 패드(200)로부터 리테이너 링(150)을 이격시키기 위하여 압력 공급부(170)가 대기압보다 낮은 공압을 제1 내부 공간(120a)으로 공급하면 제1 내부 공간(120a)은 수축한다. 이에 따라 제1 멤브레인(120)은 상방으로 지지부(130)를 이동시킨다. 그에 따라 리테이너 링(140)은 연마 패드(200)로부터 멀어지는 방향인 상방으로 이동한다.
또한, 압력 공급부(170)가 제2 내부 공간(160a)으로 대기압보다 큰 공압을 공급하면 제2 내부 공간(160a)은 팽창하며, 이에 따라 제2 멤브레인(160)은 하방으로 팽창한다. 제2 멤브레인(160)이 하방으로 팽창함에 따라, 제2 멤브레인(160)의 바닥면과 맞닿아있는 웨이퍼(W)는 연마 패드(21)에 대해 가압된다.
압력 공급부(170)가 제1 내부 공간(120a)으로 공급하는 공압과 제2 내부 공간(160a)으로 공급하는 공압은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 제2 내부 공간(160a)이 서로 연통되지 않는 공간으로 복수 개의 공간으로 구획될 경우, 압력 공급부(170)는 이들 복수 개의 공간 각각으로 공급되는 공압을 개별적으로 제어할 수 있다. 이러한 압력 공급부(170)는 공압을 제공하는 펌프 등으로 구현 가능하다.
감지부(180)는 압력을 감지하는 압력 센서일 수 있다. 이러한 감지부(180)는 압력 공급부(170)와 제1 내부 공간(120a)을 연통시키는 관통로(미도시) 상에 설치될 수 있고, 또한 압력 공급부(170)와 제2 내부 공간(160a)을 연통시키는 관통로(미도시)에 설치될 수 있다.
여기서, 도 1에서는 압력 공급부(170)와 감지부(180)가 캐리어(100)에 포함된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 실시예에 따라서 압력 공급부(170)와 감지부(180)는 캐리어(100)의 구성으로 포함되지 않고 화학기계적 연마 장치(1000)의 다른 구성으로 포함되어 구현될 수도 있다.
한편, 도 1에 도시된 캐리어(100)에는 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간의 결합력을 감지하기 위한 기술이 구현되어 있는 바, 이에 대해서는 도 2와 도 3을 함께 참조하여서 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 'A' 부분의 확대도이다. 도 2를 참조하면, 지지부(130)의 경우 그 내부에 관통로(131)가 구비된다. 관통로(131)는 결합부(150) 부근에서 복수 개가 형성될 수 있으며, 이 때 각각의 관통로(131)의 반경은 서로 상이할 수 있다.
관통로(131)는 제1 지지면(132)에 형성된 제1 개구(133)로부터 제2 지지면(134)에 형성된 제2 개구(135)까지 연장되어 형성된다. 또한, 이러한 관통로(131)는 제1 개구(133)를 통해서 제1 내부 공간(120a)과 연통된다. 관통로(131)와 제1 내부 공간(120a)과의 연통을 위해, 제1 멤브레인(120)에는 제1 개구(133)의 위치에 상응하도록 개구(120b)가 형성된다.
지지부(130)와 제1 멤브레인(120)은 지지부(130)의 제1 지지면(132)에서 서로 면접촉으로 밀착 결합되며, 이에 따라 제1 개구(133)의 주연부와 개구(120b)의 주연부는 실링(sealing)될 수 있다. 이 경우, 실시예에 따라서 제1 멤브레인(120)과 제1 지지면(132)은 별도의 실링 부재(예컨대 O-ring)에 의해 실링될 수 있다.
지지부(130)와 리테이너 링(140)은 지지부(130)의 제2 지지면(134)에서 서로 면접촉으로 결합될 수 있다. 전술한 바와 같이 지지부(130)와 리테이너 링(140)을 결합시키는 결합력은 결합부(150)가 제공할 수 있다. 결합부(150)가 제공하는 결합력이 유지된다면, 제2 지지면(134)에서 지지부(130)와 리테이너 링(140)은 서로 면접촉으로 밀착 결합될 수 있으며, 이에 따라 제2 개구(135)는 실링될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 볼트와 같은 결합부(150)에 의해 정상적으로 지지부(130)와 리테이너 링(140)이 서로 체결되어 있으면, 제2 지지면(134)에서 지지부(130)와 리테이너 링(140)은 서로 밀착 결합될 수 있고, 이에 따라 제2 개구(135)는 리테이너 링(140) 중 제2 지지면(134)과 맞닿는 면에 의해 실링될 수 있다. 이 때 실시예에 따라서 제2 지지면(134)에는 제2 개구(135)의 실링 효과를 향상시키기 위한 실링 부재(190)가 배치될 수도 있는데, 이러한 실링 부재(190)는 예컨대 O-ring일 수 있다.
제2 개구(135)가 실링된 상태에서, 압력 공급부(170)는 제1 내부 공간(120a)으로 공압을 공급할 수 있고, 감지부(180)는 제1 내부 공간(120a)의 압력을 감지할 수 있다. 감지부(180)는 감지한 압력을 제어부(300)에게 전달할 수 있다.
제어부(300)는 연마 공정에 대응되는 제1 내부 공간(120a)의 압력에 대한 기준치를 각각의 연마 공정마다 저장하고 있을 수 있다. 각각의 연마 공정에는 예컨대 웨이퍼(W)의 이동을 위하여 웨이퍼(W)를 흡착하는 단계, 웨이퍼(W)에 대한 연마를 위해 리테이너 링(150) 및 웨이퍼(W)를 연마 패드(200)에 대하여 가압하는 단계 등일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(300)는 감지부(180)로부터 전달받은 압력과 미리 저장된 전술한 기준치를 비교할 수 있다. 여기서, 각각의 연마 공정마다 미리 저장된 기준치란, 제2 개구(135)가 실링된 것을 전제로 전술한 연마 공정마다 미리 정의된 압력값을 의미한다.
비교 결과 감지부(180)로부터 전달받은 압력이 미리 저장된 기준치와 오차 범위 이내의 값을 가진다면, 제어부(300)는 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간의 결합이 정상적이라고 판단할 수 있다. 그러나, 비교 결과 감지부(180)로부터 전달받은 압력이 미리 저장된 기준치에 대해 오차 범위를 초과하여서 낮다면, 제어부(300)는 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간의 결합에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 제어부(300)에 의하여 판단된 결과는 출력부(400)에 의하여 출력될 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이 제2 개구(135)는 실링된 상태이므로, 감지부(130)가 감지한 결과는 제어부(300)가 미리 저장하고 있는 기준치를 기준으로 오차 범위 이내의 값을 가질 것이다.
이와 달리, 제2 개구(135)가 실링되지 않은 상태에서 감지부(130)가 감지한 압력은 제어부(300)가 미리 저장하고 있는 기준치보다 오차 범위를 넘어서 낮을 수 있다. 왜냐하면, 압력 공급부(170)가 공급한 공압은 실링되지 않은 제2 개구(135)를 통해서 외부로 빠져나가기 때문이다.
여기서, 제2 개구(135)가 실링되지 않은 상태에 대해서 살펴보면, 제2 지지면(134)에서 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간의 밀착 결합이 유지되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 화학기계적 연마 장치(1000)의 사용에 따라 결합부(150)가 제공하는 결합력이 약화되거나 소멸될 수 있기 때문이다. 예컨대, 볼트와 같은 결합부(150)가 풀리거나, 제2 지지면(134)에 배치된 접착 부재가 정상적인 접착력을 제공하지 못하면 결합력은 약화될 수 있다. 이 경우, 제2 개구(135)는 실링되지 않을 수 있다. 도 3은 볼트와 같은 결합부(150)가 풀림으로써 제2 개구(135)가 실링되지 않은 경우에 도 1의 'A'를 확대한 도면이다.
도 3을 참조하면, 결합부(150)는 풀려있다. 이에 따라 지지부(130)와 리테이너 링(140)을 결합시켰던 결합력이 약화되거나 소멸되면서 제2 지지면(134)에서 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간에는 이격 공간이 생길 수 있다. 이로 인해 제2 개구(135)는 실링되지 않게 되고, 이러한 이격 공간을 통해 제2 개구(135)는 외부와 연통될 수 있다. 만약 결합부(150)가 복수 개가 구비되고 이 중 일부의 결합부(150)가 제공하는 결합력이 약화되거나 소멸되면, 이러한 일부의 결합부(150) 부근의 제2 지지면(134)에서 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간에 이격 공간이 생길 수 있으며, 이러한 이격 공간을 통해 해당 제2 개구(135)는 외부와 연통될 수 있다.
제2 개구(135)가 실링되지 않은 상태에서, 압력 공급부(170)는 제1 내부 공간(120a)으로 공압을 공급할 수 있고, 감지부(180)는 제1 내부 공간(120a)의 압력을 감지할 수 있다. 감지부(180)는 감지한 압력을 제어부(300)에게 전달할 수 있다.
제어부(300)는 전술한 바와 같이 미리 저장된 기준치와 감지부(180)로부터 전달받은 압력을 비교할 수 있다. 제2 개구(135)는 실링되지 않은 상태이므로, 감지부(180)로부터 전달받은 압력이 미리 저장된 기준치보다 오차 범위를 넘어서 낮을 것이다. 이에 따라 제어부(300)는 지지부(130)와 리테이너 링(140) 간의 결합에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 제어부(300)에 의하여 판단된 결과는 출력부(400)에 의하여 출력될 수 있다.
즉, 감지부(180)가 감지한 제1 내부 공간(120a)의 압력은 제2 개구(135)가 실링되었는지 여부를 판단하는 기준이 될 수 있으며, 이를 토대로 지지부(130)와 리테이너 링(140)이 정상적으로 결합되어 있는지가 판단될 수 있다.
도 4 내지 6은 일 실시예에 따른 지지부(130)를 상부에서 바라본 평면을 도시한 도면이다. 도 4 내지 6을 참조하면, 지지부(130)에는 결합부(150)가 복수 개가 구비될 수 있다. 복수 개의 결합부(150)는 리테이너 링(150)의 둘레 방향을 따라서 복수 개가 배치될 수 있다. 이 때 결합부(150) 각각의 직경은 서로 상이할 수 있으며, 또한 결합부(150) 각각이 리테이너 링(150)의 중심으로부터 이격된 거리는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
지지부(130)에는 관통로(131)가 복수 개 형성될 수 있다. 도 4와 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 관통로(131) 각각은 그와 인접 배치된 결합부(150)보다 리테이너 링(150)의 중심으로부터 가까운 거리에 배치되거나 먼 거리에 배치될 수 있다.
또는 도 6에 도시된 바와 같이, 복수 개의 관통로(131)는 복수 개의 결합부(150)가 배치된 원주 상에서 이러한 복수 개의 결합부(150) 사이에 배치될 수도 있다. 다만, 도 4 내지 6에 도시된 것은 예시적인 것에 불과하므로, 여기에 도시된 것과 다른 방식으로 배치되는 실시예가 본 발명의 실시예로부터 배제되지는 않는다.
도 7은 다른 실시예에 따른 캐리어(500)를 포함하는 화학기계적 연마 장치(1100)의 단면을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 화학기계적 연마 장치(1100)는 도 1에 도시된 화학기계적 장치(1000)와 캐리어(500)를 제외하고는 동일하다. 따라서, 그 이외의 구성에 대해서는 도 1에 언급된 설명을 원용하기로 한다.
한편, 도 7에 도시된 캐리어(500)를 살펴보면, 제1 멤브레인(520)이 형성한 제1 내부 공간(520a)은 제2 멤브레인(560)이 형성한 제2 내부 공간(560a)과 연통되는 점이 도 1에 도시된 캐리어(100)와 상이하며, 그 이외의 구성들은 동일하다. 따라서, 그 이외의 구성에 대해서는 도 1에 언급된 설명을 원용하기로 한다.
압력 공급부(570)는 제1 내부 공간(520a)으로 공압을 공급할 수 있고, 감지부(580)는 제1 내부 공간(520a)의 압력을 감지할 수 있다. 이 때, 제1 내부 공간(520a)은 제2 내부 공간(560a)과 연통된다. 따라서, 제2 내부 공간(520a)의 압력은 제2 내부 공간(560)의 압력과 실질적으로 동일하다. 감지부(180)는 감지한 압력을 제어부(300)에게 전달할 수 있다.
또한, 압력 공급부(570)는 제3 내부 공간(560b)으로 공압을 공급할 수 있고, 감지부(580)는 이러한 제3 내부 공간(560b)의 압력을 감지할 수 있다. 여기서, 제3 내부 공간(560b)이란 제2 멤브레인(560)과 캐리어 바디(510)에 의해 형성된 공간인데, 이러한 제3 내부 공간(560b)은 제2 내부 공간(560a)과 연통되지 않고 이격된 공간이다. 이러한, 제2 내부 공간(560a)과 제3 내부 공간(560b)은 압력 공급부(570)에 의해 개별적으로 압력이 제어될 수 있으며, 이를 위해 각각의 공간(560a, 560b)과 압력 공급부(570) 사이에는 압력이 공급되는 관통로가 개별적으로 연결되어 있을 수 있다.
감지부(580)로부터 전달받은 압력이 미리 저장된 기준치와 오차 범위 이내의 값을 가진다면, 제어부(700)는 지지부(530)와 리테이너 링(540) 간의 결합이 정상적이면서, 이와 동시에 제2 멤브레인(560)에 의해 생성된 제2 내부 공간(560a)이 실링되었다고 판단할 수 있다. 그러나, 제어부(700)가 감지부(580)로부터 전달받은 압력이 미리 저장된 기준치보다 오차 범위를 넘어서 낮다면, 제어부(700)는 지지부(530)와 리테이너 링(540) 간의 결합에 이상이 있다고 판단할 수 있으며, 또는 제2 멤브레인(560)이 파손되거나 제2 멤브레인(560)과 캐리어 바디(510) 간의 결합에 이상이 생긴 것(예컨대 멤브레인(560)과 캐리어 바디(510)를 결합시키는 임의의 부품이 파손되는 경우)으로 판단할 수 있다. 왜냐하면, 지지부(530)와 리테이너 링(540) 간의 결합에 이상이 있는 경우 뿐 아니라 제2 멤브레인(560)이 파손된 경우 등에도, 감지부(580)가 감지한 압력이 기 설정된 기준치보다 낮을 것이기 때문이다. 따라서, 이러한 실시예에 따르면, 지지부(530)와 리테이너 링(540) 간의 결합력이 약화되거나 소멸된 것이 감지되거나 또는 제2 멤브레인(560)이 파손된 것 등이 감지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 화학기계적 연마 장치
10: 캐리어
110: 캐리어 바디 120: 제1 멤브레인
130: 지지부 140: 리테이너 링
150: 결합부 160: 제2 멤브레인
170: 압력 공급부 180: 감지부

Claims (11)

  1. 캐리어 및 제어부를 포함하는 화학 기계적 연마 장치로서,
    상기 캐리어는,
    제1 내부 공간을 형성하는 제1 멤브레인과,
    리테이너 링과,
    상기 제1 멤브레인과 맞닿는 제1 지지면 및 상기 리테이너 링과 맞닿는 제2 지지면을 구비하고, 상기 제1 지지면에 형성된 제1 개구부터 상기 제2 지지면에 형성된 제2 개구까지 연장되어 형성되며 상기 제1 개구를 통해 상기 제1 내부 공간과 연통하는 관통로가 내부에 마련된 지지부와,
    상기 제1 내부 공간의 압력을 감지하는 감지부를 포함하며,
    상기 제2 개구는 상기 제2 지지면과 상기 리테이너 링 간의 접촉에 의해 실링되며,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 제1 내부 공간의 압력이 기 정의된 범위 내에 있지 않으면 상기 리테이너 링과 상기 지지부 간의 결합에 이상이 있다고 판단하는
    화학 기계적 연마 장치.
  2. 제1 내부 공간을 형성하는 제1 멤브레인과,
    리테이너 링과,
    상기 제1 멤브레인과 맞닿는 제1 지지면 및 상기 리테이너 링과 맞닿는 제2 지지면을 구비하고, 상기 제1 지지면에 형성된 제1 개구부터 상기 제2 지지면에 형성된 제2 개구까지 연장되어 형성되며 상기 제1 개구를 통해 상기 제1 내부 공간과 연통하는 관통로가 내부에 마련된 지지부를 포함하며,
    상기 제2 개구는,
    상기 제2 지지면과 상기 리테이너 링 간의 접촉에 의해 실링되는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 내부 공간의 압력을 감지하는 감지부를 더 포함하는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 개구의 주연부는 실링되는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 관통로는 상기 리테이너 링의 둘레 방향을 따라서 복수 개가 배치되되, 상기 복수 개의 관통로의 직경은 서로 상이한
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 내부 공간과 격리된 제2 내부 공간을 형성하며, 웨이퍼와 맞닿는 부위를 제공하는 제2 멤브레인을 더 포함하는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 내부 공간과 연통되는 제2 내부 공간을 형성하며, 웨이퍼와 맞닿는 부위를 제공하는 제2 멤브레인을 더 포함하는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 지지면과 상기 리테이너 링 간의 접촉을 유지시키는 결합력을 제공하는 결합부를 더 포함하는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 리테이너 링의 중심으로부터 제1 거리에서 둘레 방향을 따라 상기 리테이너 링과 상기 지지부를 결합시키도록 복수 개가 배치되며,
    상기 관통로는 상기 리테이너 링의 중심으로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에서 둘레 방향을 따라 복수 개가 배치되는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 리테이너 링의 중심으로부터 제1 거리에서 둘레 방향을 따라 상기 리테이너 링과 상기 지지부를 결합시키도록 복수 개가 배치되며,
    상기 관통로는 상기 리테이너 링의 중심으로부터 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리에서 둘레 방향을 따라 복수 개가 배치되는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 리테이너 링의 중심으로부터 둘레 방향을 따라 상기 리테이너 링과 상기 지지부를 결합시키도록 복수 개가 배치되며,
    상기 관통로는 상기 복수 개의 결합부 각각의 사이에 복수 개가 배치되는
    화학 기계적 연마 장치용 캐리어.
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