KR20200064000A - Retainer ring in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus and carrier head having the same - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 실시 예는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드에 관한 것으로, 보다 구체적으로 리테이너 링의 내면으로 유입된 슬러리 및 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드에 관한 것이다.The following embodiment relates to a retainer ring of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus and a carrier head having the same, and more specifically, a carrier for a chemical mechanical polishing apparatus capable of effectively removing slurries and debris flowing into the inner surface of the retainer ring It relates to a retainer ring of a head and a carrier head having the same.
화학기계적 연마(CMP) 장치는 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이다.The chemical mechanical polishing (CMP) device is used for wide area flattening that removes the height difference between the cell area and the peripheral circuit area due to unevenness of the wafer surface generated by repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during the semiconductor device manufacturing process, and for forming a circuit. This is a device used to precisely polish the surface of the wafer in order to improve the surface roughness of the wafer due to the separation of the contact/wiring film and the highly integrated device.
이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다. In such a CMP device, the carrier head presses the wafer to perform a polishing process with the polishing surface of the wafer facing the polishing pad before and after the polishing process, and at the same time, when the polishing process ends, the wafer is directly and indirectly It moves to the next process in the state of holding by vacuum adsorption.
도 1 및 도 2를 참조하면, 캐리어 헤드(1)는 본체부(110)와, 본체부(110)와 함께 회전하는 베이스부(120)와, 베이스부(120)를 둘러싸는 링 형태로 상하 이동 가능하게 장착되어 베이스부(120)와 함께 회전하는 리테이너링(130)과, 베이스부(120)에 고정되어 베이스부(120)와의 사이 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인(140)과, 공압 공급로(155)를 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력 제어부(150)로 구성된다.1 and 2, the carrier head 1 has a body portion 110, a
탄성 재질의 멤브레인(140)은 웨이퍼(W)를 가압하는 평탄한 바닥판(141)의 가장자리 끝단에 측면(142)이 절곡 형성된다. 멤브레인(140)의 중앙부 끝단(140a)은 베이스부(120)에 고정되어 웨이퍼(W)를 직접 흡입하는 흡입공(77)이 형성된다. 멤브레인(150)의 중앙부에 흡입공이 형성되지 않고 웨이퍼(W)를 가압하는 면으로 형성될 수도 있다. 멤브레인(140)의 중심으로부터 측면(142)의 사이에는 베이스부(120)에 고정되는 링 형태의 격벽(143)이 다수 형성되어, 격벽(143)을 기준으로 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 동심원 형태로 배열된다.The
이에 따라, 화학 기계적 연마 공정 중에 압력 조절부(150)로부터 인가되는 공압에 의하여 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 팽창하면서, 멤브레인 바닥판(141)을 통해 웨이퍼(W)의 판면을 가압한다.Accordingly, the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 are expanded by pneumatic pressure applied from the
이와 동시에, 본체부(110) 및 베이스부(120)와 함께 회전하는 리테이너 링(130)의 저면(130s)도 연마 패드(11)를 가압하면서 회전함으로써, 리테이너 링(130)에 의하여 둘러싸인 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(1)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지한다.At the same time, the
한편, 리테이너 링(130)은 본체(110) 및 베이스(120)에 대해 상하 이동 가능하게 장착되기 때문에, 본체(100)에 고정 설치되는 멤브레인에 대한 리테이너 링의 상하 이동을 보장(비접촉 상태를 유지)하기 위하여, 멤브레인과 리테이너 링의 사이에는 간극이 형성된다.On the other hand, since the
그런데, 기존에는 연마 공정 중에 연마 패드(11)의 연마면에 공급된 슬러리(S)가 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 사이에 형성된 간극으로 유입된 후 잔류하는 문제점이 있다.However, conventionally, there is a problem that the slurry S supplied to the polishing surface of the
특히, 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 간극(L1)에 유입된 슬러리(S)를 신속하게 제거하지 못하면, 간극(L1)으로 유입된 슬러리가 고착됨에 따라 리테이너 링(130)의 원활한 상하 이동을 방해하는 문제점이 있으며, 간극(L1)에 잔류한 슬러리가 다시 기판 또는 멤브레인에 부착되거나 S/C 소스로 작용하는 문제점이 있다.In particular, if the slurry (S) flowing into the gap (L1) of the
이에 기존에는 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 사이에 형성된 간극(L1)에 세정액을 분사하여 간극(L1)에 유입된 슬러리(S)를 제거할 수 있도록 하였으나, 간극(L1)에 공급된 세정액(15)이 충분하게 퍼지지 못하고 그대로 빠져나옴으로 인해, 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 간극에 잔류된 슬러리를 효과적으로 제거하기 어려운 문제점이 있다.Thus, in the past, the cleaning solution was sprayed into the gap L1 formed between the
이를 위해, 최근에는 리테이너 링과 멤브레인의 간극에 잔류하는 이물질(슬러리 및 파티클)을 효과적으로 제거하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.To this end, in recent years, various studies have been conducted to effectively remove foreign substances (slurry and particles) remaining in the gap between the retainer ring and the membrane, but it is still insufficient to develop them.
본 발명은 리테이너 링과 멤브레인의 간극에 잔류하는 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a retainer ring of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus and a carrier head having the same, which can effectively remove foreign substances remaining in the gap between the retainer ring and the membrane.
특히, 본 발명은 리테이너 링과 멤브레인의 간극 사이로 공급된 세정액이 충분하게 퍼질 수 있도록 하여, 리테이너 링의 내면으로 유입된 슬러리 및 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, the present invention aims to enable the cleaning solution supplied between the retainer ring and the membrane to be sufficiently spread, thereby effectively removing the slurry and foreign substances flowing into the inner surface of the retainer ring.
또한, 본 발명은 비용을 절감할 수 있으며, 공정 효율성 및 수율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to reduce the cost, and aims to improve the process efficiency and yield.
또한, 본 발명은 안정성 및 신뢰성을 높이고 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to improve stability and reliability and improve precision.
또한, 본 발명은 리테이너 링의 가공성 및 조립성을 향상시키고, 연마패드에 대한 리테이너 링의 평탄도를 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to improve the processability and assembly of the retainer ring, and to increase the flatness of the retainer ring with respect to the polishing pad.
또한, 본 발명은 리테이너 링의 교체 공정을 간소화하고, 교체 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to simplify the replacement process of the retainer ring and to shorten the time required for the replacement process.
또한, 본 발명은 생산성 및 수율을 향상시키고, 제조 원가를 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to improve productivity and yield, and to reduce manufacturing costs.
일 실시 예에 따른 캐리어 헤드는, 캐리어 헤드 본체; 상기 캐리어 헤드 본체의 하측에 연결되고, 파지된 기판을 연마 패드에 가압하기 위한 멤브레인; 상기 멤브레인의 외측면을 감싸도록 상기 캐리어 헤드 본체에 연결되고, 상기 멤브레인과 간극을 형성하며, 상기 파지된 기판의 측면을 구속하는 리테이너링; 및 상기 캐리어 헤드 본체에 형성되고, 상기 간극으로 세정액을 공급하기 위한 세정액 주입부를 포함할 수 있다.A carrier head according to an embodiment includes a carrier head body; A membrane connected to the lower side of the carrier head body and pressing the gripped substrate against the polishing pad; A retainer ring connected to the carrier head body to surround the outer surface of the membrane, forming a gap with the membrane, and constraining the side surface of the gripped substrate; And it is formed on the carrier head body, it may include a cleaning liquid injection for supplying a cleaning liquid to the gap.
일 측에 있어서, 상기 세정액 주입부는 상기 캐리어 헤드 본체의 상부로 낙하되는 세정액을 집수하여 상기 간극으로 유동시킬 수 있다.In one side, the cleaning liquid injection unit may collect the cleaning liquid falling to the upper portion of the carrier head body and flow it into the gap.
일 측에 있어서, 상기 세정액 주입부는 상기 캐리어 헤드 본체의 상부면에 형성되는 슬롯; 및 상기 슬롯으로부터 상기 캐리어 헤드 본체를 관통하여 상기 간극으로 연통되는 세정 유로를 포함할 수 있다.In one side, the cleaning solution injection portion slot formed on the upper surface of the carrier head body; And a cleaning flow passage penetrating the carrier head body from the slot and communicating with the gap.
일 측에 있어서, 상기 슬롯은 내측으로 단차지도록 상기 캐리어 헤드 본체의 상부면에 형성되고, 상기 세정 유로는 상기 슬롯의 내면에 형성된 유입구에 연통될 수 있다.In one side, the slot is formed on the upper surface of the carrier head body so as to step inwardly, and the cleaning flow path can communicate with an inlet formed in the inner surface of the slot.
일 측에 있어서, 상기 캐리어 헤드 본체의 상부에서 바라본 상태를 기준으로, 상기 유입구는 상기 슬롯보다 면적이 작을 수 있다.On one side, based on the state viewed from the top of the carrier head body, the inlet may have a smaller area than the slot.
일 측에 있어서, 상기 슬롯에는 복수의 유입구가 형성되고, 상기 복수의 유입구 각각에는 복수의 세정 유로가 각각 연통될 수 있다.In one side, a plurality of inlets are formed in the slot, and a plurality of cleaning passages may be respectively communicated with each of the plurality of inlets.
일 측에 있어서, 상기 세정 유로는 상기 슬롯으로부터 수직 방향으로 상기 캐리어 헤드를 관통하여 형성되는 제1세정 유로; 및 일측은 상기 제1세정 유로에 연통되고, 타측은 상기 간극에 연통되며, 상기 제1세정유로보다 작은 단면적을 가지는 제2세정 유로를 포함할 수 있다.In one side, the cleaning flow path is a first cleaning flow path formed through the carrier head in the vertical direction from the slot; And one side communicating with the first cleaning flow passage, the other side communicating with the gap, and a second cleaning flow passage having a smaller cross-sectional area than the first cleaning flow passage.
일 측에 있어서, 상기 세정 유로의 상기 간극에 연통되는 부위가 상기 슬롯에 연통되는 부위보다 단면적이 작을 수 있다.In one side, a portion communicating with the gap of the cleaning flow path may have a smaller cross-sectional area than a portion communicating with the slot.
일 측에 있어서, 상기 리테이너 링은 상기 멤브레인의 외측면을 향하도록 내면에 돌출되는 가이드돌기를 포함할 수 있다.In one side, the retainer ring may include a guide protrusion protruding from the inner surface to face the outer surface of the membrane.
일 측에 있어서, 상기 가이드돌기는, 상기 간극의 상부에 공급되는 세정액을 상기 멤브레인의 외측면으로 안내하는 상부경사면을 포함할 수 있다.In one side, the guide projection may include an upper inclined surface for guiding the cleaning liquid supplied to the upper portion of the gap to the outer surface of the membrane.
일 측에 있어서, 상기 가이드돌기는 상기 간극의 하부로 공급되는 세정액을 상기 멤브레인의 외측면으로 안내하는 하부경사면을 포함할 수 있다.In one side, the guide projection may include a lower inclined surface for guiding the cleaning liquid supplied to the lower portion of the gap to the outer surface of the membrane.
일 측에 있어서, 상기 가이드돌기는 단면을 기준으로, 상기 멤브레인을 향해 하향 경사지는 상부경사면 또는 상기 멤브레인을 향해 상향 경사지는 하부경사면 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one side, the guide protrusion may include at least one of an upper inclined surface inclined downward toward the membrane or a lower inclined surface inclined upward toward the membrane based on a cross section.
일 측에 있어서, 상기 리테이너링은 반경 방향을 따라 하부면에 관통 형성되는 관통홈; 및 일단은 상기 관통홈에 연통되고, 타단은 상기 간극에 연통되는 연결통로를 더 포함할 수 있다.In one side, the retainer ring is a through groove formed through the lower surface in the radial direction; And one end is in communication with the through groove, the other end may further include a connection passage in communication with the gap.
일 실시 예에 따른 기판을 파지하는 캐리어 헤드에 있어서, 상기 캐리어 헤드는, 외부로부터 공급되는 세정액을 집수하도록 상면에 형성되는 슬롯; 및 상기 슬롯에 집수된 세정액을 하측으로 유동시키는 세정 유로를 포함할 수 있다.In the carrier head for holding the substrate according to an embodiment, the carrier head, a slot formed on the upper surface to collect the cleaning liquid supplied from the outside; And a cleaning flow path for flowing the cleaning liquid collected in the slot downward.
일 측에 있어서, 상기 세정 유로는 기판을 가압하기 위한 멤브레인과, 상기 멤브레인의 외측면을 감싸는 리테이너 링 사이의 간극으로 상기 세정액을 공급할 수 있다.In one side, the cleaning flow path may supply the cleaning liquid to the gap between the membrane for pressing the substrate and the retainer ring surrounding the outer surface of the membrane.
일 측에 있어서, 상기 슬롯은 상기 캐리어 헤드의 상면에 단차지게 함몰 형성되고, 상기 세정 유로는 상기 슬롯 내에 형성된 유입구에 연통될 수 있다.In one side, the slot is formed to be stepped recessed on the upper surface of the carrier head, and the cleaning flow path may communicate with an inlet formed in the slot.
일 실시 예에 따른 캐리어 헤드 본체와, 상기 캐리어 헤드 본체의 하측에 연결되고 기판을 가압하는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 외측면을 감싸도록 상기 캐리어 헤드 본체에 연결되는 고리 형태의 리테이너링을 포함하는 캐리어 헤드에 있어서,A carrier including a carrier head body according to an embodiment, a membrane connected to a lower side of the carrier head body and pressing the substrate, and a ring-shaped retainer ring connected to the carrier head body to surround the outer surface of the membrane In the head,
상기 캐리어 헤드는 상기 캐리어 헤드 본체에 상부에 배치되고, 상기 캐리어 헤드 본체의 상면으로 세정액을 낙하하는 세정액 공급 장치를 포함하고, 상기 캐리어 헤드는 상기 세정액 공급 장치로부터 낙하하는 세정액을 상기 리테이너링 및 멤브레인 사이의 간극으로 유동시킬 수 있다.The carrier head is disposed on the carrier head main body, and includes a cleaning liquid supply device that drops the cleaning liquid to an upper surface of the carrier head body, and the carrier head is configured to retain the cleaning liquid falling from the cleaning liquid supply device through the retainer and the membrane. It can flow through the gap.
일 측에 있어서, 상기 캐리어 헤드는 상기 캐리어 헤드 본체의 상면에 함몰 형성되고 내부에 유입구가 형성되는 슬롯; 및 상기 캐리어 헤드 본체를 관통하여 형성되고, 일측은 상기 유입구와 연통되며 타측은 상기 간극과 연통되도록 상기 캐리어 헤드 본체의 하면에 형성된 배출구와 연통되는 세정 유로를 포함할 수 있다.In one side, the carrier head is formed in a recess recessed on the upper surface of the carrier head body and an inlet formed therein; And a cleaning flow path formed through the carrier head body, one side communicating with the inlet, and the other side communicating with an outlet formed on a lower surface of the carrier head body so as to communicate with the gap.
일 측에 있어서, 상기 유입구의 단면적은, 상기 배출구의 단면적보다 클 수 있다.In one side, the cross-sectional area of the inlet may be larger than the cross-sectional area of the outlet.
일 실시 예에 따른 화학 기계적 연마 공정 중에 기판을 연마 패드에 가압하는 캐리어 헤드로서, 상기 캐리어 헤드는 캐리어 헤드 본체; 상기 캐리어 헤드 본체의 저면에 장착되고, 상기 기판을 상기 연마 패드에 가압하는 멤브레인; 및 상기 멤브레인의 외측면에 이격되게 배치되는 리테이너링 몸체와, 상기 리테이너링 몸체의 내면에 돌출 형성되는 가이드돌기를 포함하며, 상기 캐리어 헤드 본체에 결합되어 상기 기판의 측면을 구속하는 리테이너 링을 포함할 수 있다.A carrier head for pressing a substrate against a polishing pad during a chemical mechanical polishing process according to an embodiment, wherein the carrier head includes a carrier head body; A membrane mounted on the bottom surface of the carrier head body and pressing the substrate against the polishing pad; And a retainer ring body spaced apart from the outer surface of the membrane, and a guide protrusion protruding from the inner surface of the retainer ring body, and a retainer ring coupled to the carrier head body to constrain the side surface of the substrate can do.
일 측에 있어서, 상기 리테이너링은 상면에 형성되는 평탄부 및 비평탄부를 포함하고, 상기 평탄부는 상기 캐리어 헤드 본체에 접촉되고, 상기 비평탄부는 상기 캐리어 헤드 본체에 비접촉될 수 있다.In one side, the retainer ring includes a flat portion and a non-flat portion formed on an upper surface, the flat portion is in contact with the carrier head body, and the non-flat portion can be non-contact with the carrier head body.
일 측에 있어서, 상기 리테이너링의 상면에서 바라본 상태를 기준으로, 상기 비평탄부는 상기 평탄부보다 면적이 클 수 있다.On one side, based on the state viewed from the upper surface of the retainer ring, the non-flat portion may have a larger area than the flat portion.
일 측에 있어서, 상기 리테이너링은 상기 비평탄부에 함몰 형성되는 가이드홈을 포함하고, 상기 캐리어 헤드 본체는 저면으로 돌출되고, 상기 가이드홈에 수용되는 삽입돌기를 포함할 수 있다.In one side, the retainer ring includes a guide groove that is recessed in the non-planar portion, the carrier head body protrudes to the bottom surface, and may include an insertion protrusion accommodated in the guide groove.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 리테이너 링과 멤브레인의 간극 사이에 잔류된 슬러리를 효과적으로 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect of effectively removing the slurry remaining between the retainer ring and the gap of the membrane.
특히, 본 발명에 따르면 리테이너링 몸체의 내면으로 공급된 세정액이 충분하게 퍼지도록 하는 것에 의하여, 세정액에 의한 간극(멤브레인과 리테이너링 몸체의 사이 간극)의 세정 효율을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In particular, according to the present invention, by sufficiently purging the cleaning liquid supplied to the inner surface of the retaining body, it is possible to obtain an advantageous effect of increasing the cleaning efficiency of the gap (the gap between the membrane and the retaining body) by the cleaning liquid.
또한, 본 발명에 따르면 리테이너 링과 멤브레인의 간극에서 미세정 영역(세정액에 의한 세정이 행해지지 않는 영역)이 발생하는 것을 최소화하고, 세정 효율을 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect of minimizing the generation of a microfine region (a region in which cleaning is not performed by a cleaning liquid) in the gap between the retainer ring and the membrane, and further improving the cleaning efficiency.
또한, 본 발명에 따르면 슬러리 제거에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 공정 효율성 및 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the time and cost for removing the slurry, and it is possible to obtain an advantageous effect of improving process efficiency and yield.
또한, 본 발명에 따르면 리테이너 링의 가공성 및 조립성을 향상시키고, 연마패드에 대한 리테이너 링의 평탄도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect of improving the processability and assembling property of the retainer ring and increasing the flatness of the retainer ring with respect to the polishing pad.
또한, 본 발명에 따르면 리테이너 링의 교체 공정을 간소화하고, 교체 공정에 소요되는 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect of simplifying the replacement process of the retainer ring and shortening the time required for the replacement process.
또한, 본 발명에 따르면 생산성 및 수율을 향상시키고, 제조 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to improve the productivity and yield, and obtain an advantageous effect of reducing manufacturing cost.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 캐리어 헤드를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부분의 확대도이다.
도 3은 일 실시 예에 다른 기판 연마 시스템의 모식도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 부분 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 다른 캐리어 헤드의 부분 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 다른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 7은 도 6의 'B'부분의 확대도이다.
도 8 내지 도 10은 일 실시 예에 따른 리테이너링의 단면도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 리테이너링의 저면도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 14 및 도 15는 일 실시 예에 따른 리테이너링의 상면도이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.The following drawings attached to the present specification illustrate one preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, and therefore the present invention is limited to those described in those drawings. It should not be construed as limited.
1 is a cross-sectional view showing a conventional carrier head.
FIG. 2 is an enlarged view of portion'A' of FIG. 1.
3 is a schematic diagram of a substrate polishing system according to an embodiment.
4 is a partial perspective view of a carrier head according to an embodiment.
5 is a partial cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
6 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
7 is an enlarged view of part'B' of FIG. 6.
8 to 10 are cross-sectional views of retainer rings according to an embodiment.
11 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
12 is a bottom view of a retainer ring according to an embodiment.
13 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
14 and 15 are top views of retainer rings according to an embodiment.
16 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
17 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions interfere with understanding of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), and the like can be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to the other component, but another component between each component It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in any one embodiment and components including a common function will be described using the same name in other embodiments. Unless there is an objection to the contrary, the description described in any one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description will be omitted in the overlapped range.
도 3은 일 실시 예에 다른 기판 연마 시스템의 모식도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 부분 사시도이며, 도 5는 일 실시 예에 다른 캐리어 헤드의 단면도이고, 도 6은 일 실시 예에 다른 캐리어 헤드의 부분 단면도이다.3 is a schematic view of a substrate polishing system according to an embodiment, FIG. 4 is a partial perspective view of a carrier head according to an embodiment, FIG. 5 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment, and FIG. 6 is an embodiment It is a partial cross-sectional view of another carrier head.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템은 기판(W)의 표면을 연마하는 화학적 기계적 평탄화 공정(CMP, Chemical Mechanical Planalazation)에 사용될 수 있다. 기판 연마 시스템을 통해 연마되는 기판(W)은 반도체 장치 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나, 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display device, FPD)용 글라스를 포함할 수 있다.3 to 6, the substrate polishing system according to an embodiment may be used in a chemical mechanical planarization (CMP) process for polishing the surface of the substrate W. The substrate W polished through the substrate polishing system may be a silicon wafer for manufacturing a semiconductor device. However, the type of the substrate W is not limited thereto. For example, the substrate W may include liquid crystal display (LCD), glass for plasma display device (PDP).
기판 연마 시스템은, 기판(W)의 연마 공정에서 발생한 이물질을 효과적으로 제거함으로써 공정 효율을 증대시키고, 기판(W)의 연마 균일도를 확보할 수 있다. 기판 연마 시스템은 캐리어 헤드(100) 및 세정액 공급 장치(20)를 포함할 수 있다.The substrate polishing system can effectively remove foreign substances generated in the polishing process of the substrate W, thereby increasing process efficiency and ensuring polishing uniformity of the substrate W. The substrate polishing system may include a
캐리어 헤드(100)는 연마 대상 기판(W)을 파지하고 연마패드(11)에 접촉시킬 수 있다. 캐리어 헤드(100)는 거치대(미도시)로부터 기판(W)을 로딩 받아, 연마 정반(미도시)에 구비된 연마패드(11)(미도시) 상면에 슬러리(S)가 공급되는 상태에서 기판(W)을 가압하여 화학 기계적 연마 공정을 수행할 수 있다. 캐리어 헤드(100)는 연마 패드 및 슬러리(S)를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 완료된 이후에는 기판(W)을 세정 장치로 이송할 수 있다. 캐리어 헤드(100)는 캐리어 헤드 본체(101), 멤브레인(140), 리테이너 링(130) 및 세정액 주입부(170)를 포함할 수 있다.The
캐리어 헤드 본체(101)는 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체부(110)와, 본체부(110)에 연결되어 함께 회전하는 베이스부(120)를 포함할 수 있다.The
본체부(110)는 구동 샤프트에 상단이 결합되어 구동 샤프트의 작동에 따라 회전 구동될 수 있다. 참고로, 도면에서는 본체부(110)가 단일 몸체로 형성된 예를 들어 설명하고 있으나, 이와 달리 2개 이상의 몸체를 결합하여 본체를 구성할 수도 있다.The body portion 110 is coupled to the top of the drive shaft can be driven to rotate according to the operation of the drive shaft. For reference, in the drawing, the body portion 110 is described as an example formed of a single body, but unlike this, two or more bodies may be combined to constitute a body.
베이스부(120)는 본체부(110)에 대해 동축 상에 정렬되도록 배치되고, 본체부(110)와 함께 회전하도록 본체부(110)에 결합될 수 있다.The
멤브레인(140)은 캐리어 헤드 본체(101)의 하측에 연결되고, 기판(W)을 연마패드(11)에 가압할 수 있다. 멤브레인(140)은 탄성 가요성 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄성 가요성 소재는 폴리우레탄일 수 있다. 멤브레인(140)은 기판(W)의 비연마면을 향하는 원형태의 바닥판(141)과, 바닥판(141)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상측 연직 방향으로 연장되는 측면 및, 바닥판(141)의 중심과 측면 사이에 형성되고, 베이스부(120)에 결합되는 링 형태의 복수의 격벽(143)을 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 멤브레인(140)과 베이스부(120) 사이에는 격벽(143)에 의해 분할되는 복수의 압력 챔버(C1~C5)가 형성될 수 잇다.The
복수의 압력 챔버(C1~C5)에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 각 압력 챔버(C1~C5)의 압력은 압력제어부(150)에 의해 제어됨으로써, 개별적으로 조절될 수 있다. A plurality of pressure chambers C1 to C5 may be provided with pressure sensors for measuring pressure, respectively. Pressure of each pressure chamber (C1 ~ C5) is controlled by the
리테이너 링(130)은 고리 형태로 형성되고, 캐리어 헤드 본체(101)에 연결되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 캐리어 헤드(100)에 대한 기판(W)의 위치를 유지시킬 수 있다. 리테이너 링(130)은 멤브레인(140)의 외측면을 감싸도록 캐리어 헤드 본체(101)에 연결될 수 있다. 기판(W)이 멤브레인(140)의 하측에 파지된 상태에서, 리테이너 링(130)은 파지된 기판(W)의 측면을 감싸 구속함으로서, 연마 공정간에 기판(W)이 파지 위치로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.The
리테이너 링(130)은 멤브레인(140)의 외측면으로부터 소정 간격 이격될 수 있다. 제조상의 필요 또는 공정상의 필요에 따라 리테이너 링(130)의 내주면의 직경은 멤브레인(140)의 외경의 직경보다 약간 클 필요가 있다. 따라서, 리테이너 링(130)의 내주면과 멤브레인(140)의 외측면은 서로 마주본 상태로 소정의 간극(G)을 형성할 수 있다. The
리테이너 링(130)은 리테이너링 몸체(131), 리테이너링 몸체(131)의 내면에 돌출 형성되는 가이드돌기(138)를 포함할 수 있다.The
리테이너링 몸체(131)는 링 형태로 형성될 수 있다. 리테이너링 몸체(131)는 링 형태의 제1링부재(132)와, 제1링부재(132)의 하부에 적층되는 링 형태의 제2링부재(134)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 리테이너링 몸체(131)는 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인(140)의 바닥판(141) 하측에 위치한 기판(W)의 둘레를 감쌀 수 있다. 한편, 도면에서는 리테이너링 몸체(131)가 2개의 파트로 구성되는 경우를 예시하엿으나, 이와 달리 리테이너링 몸체(131)가 단일 링부재로 형성되는 경우도 가능하다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 리테이너링 몸체(131)가 제1링부재(132) 및 제2링부재(134)의 2개 파트로 구성되는 경우를 중심으로 설명하도록 한다.The
제1링부재(132)는 도전성 소재, 예를 들어, 금속 재질로 형성될 수 있다. 반면, 제2링부재(134)는 비도전성 소재, 예를 들어, 엔지니어링 플라스틱 또는 수지등의 재질로 형성될 수 있다.The
리테이너 링(130)은 상측에 위치한 링 형태의 가압 챔버(미도시)의 압력에 의해 캐리어 헤드 본체(101)에 대해 상하 이동할 수 있다. 예를 들어, 리테이너 링(130)과 일체로 상하 이동하는 하측 부재와, 하측 부재의 상측에 위치하여 하측 부재의 상면과 맞닿은 상태로 배치되는 상측 부재와, 하측 부재 및 상측 부재의 접촉면의 둘레를 감싸는 가요성 링부재에 의해 가압 챔버가 형성될 수 있다. 이 경우, 압력 제어부로부터 가압 챔버로 공급되는 압력에 따라 하측 부재 및 상측 부재 사이의 간격이 조절되면서 리테이너 링(130)이 연마 패드의 표면을 가압하는 정도가 제어될 수 있다.The
세정액 주입부(170)는 캐리어 헤드 본체(101)에 형성되고, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이의 간극(G)으로 세정액(F)을 공급할 수 있다. The cleaning
기판(W)의 연마 공정에서, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이의 간극(G)에는 기판(W) 연마에서 발생한 잔여물, 슬러리(S)와 같은 이물질이 유입될 수 있다. 간극(G)에 유입된 이물질은 리테이너 링(130)의 이동을 방해하거나, 연마 공정에서 역으로 기판(W) 또는 멤브레인(140)에 부착됨으로써 기판(W) 연마도를 저하시키는 현상을 야기할 수 있다.In the polishing process of the substrate W, a residue G generated from polishing the substrate W and a foreign material such as a slurry S may be introduced into the gap G between the
세정액 주입부(170)는 캐리어 헤드(100)의 외부로부터 공급되는 세정액(F)을 집수하여 멤브레인(140) 및 리테이너 링(130) 사이의 간극(G)으로 유동시킬 수 있다. 즉, 세정액 주입부(170)는 간극(G)의 상부로부터 하부 방향으로 세정액(F)을 유동시키기 때문에, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이 간극(G)에 유입된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.The cleaning
세정액 주입부(170)는 캐리어 헤드 본체(101)의 상부면에 형성되는 슬롯(171), 상기 슬롯(171)으로부터 상기 간극(G)으로 연통되는 세정 유로(173)를 포함할 수 있다.The cleaning
슬롯(171)은 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에 낙하되는 세정액(F)을 집수할 수 있다. 슬롯(171)은 내측으로 단차지도록 캐리어 헤드 본체(101)의 상부면에 형성될 수 있다. 캐리어 헤드 본체(101)의 상부로 세정액(F)이 공급되는 경우, 세정액(F)은 슬롯(171) 내부로 유입됨으로써, 효과적으로 집수될 수 있다.The
세정 유로(173)는 슬롯(171)으로부터 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이의 간극(G)으로 세정액(F)을 유동시키도록, 캐리어 헤드 본체(101)를 상하 방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 세정 유로(173)의 일측은 슬롯(171) 내에 형성된 유입구(172)와 연통되고, 타측은 간극(G)과 이어지도록 캐리어 헤드 본체(101)의 하면에 형성된 배출구에 연통될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 슬롯(171) 내에 집수된 세정액(F)은 유입구(172)를 통해 세정 유로(173)로 주입되고, 세정 유로(173)를 따라 유동되어 배출구를 통해 간극(G)으로 배출될 수 있다. The
유입구(172)는 도 4와 같이, 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에서 바라본 상태를 기준으로 슬롯(171)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 캐리어 헤드 본체(101)에 세정 유로(173)가 형성되는 경우, 세정 유로(173)는 일정 크기 이내로 제한될 수 있다. 일반적으로, 세정 유로(173)의 직경은 5 mm 이내로 제한될 수 있는데, 이러한 경우에는 유입구(172)에 세정액(F)이 효율적으로 유입되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 슬롯(171)은 캐리어 헤드 본체(101)의 상면에 형성되기 때문에, 유입구(172)보다 넓은 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 세정액(F)이 캐리어 헤드 본체(101)의 상부로 공급되는 경우, 세정액(F)은 1차적으로 슬롯(171) 내에 집수되고, 2차적으로 슬롯(171) 내의 유입구(172)를 통해 세정 유로(173) 공급됨으로써 보다 안정적이고 효율적으로 간극(G)으로 유동할 수 있다.4, the
한편, 캐리어 헤드 본체(101)에는 복수의 유입구(172)가 형성될 수 있다. 복수의 유입구(172)는 캐리어 헤드 본체(101)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 이 경우, 하나의 슬롯(171)에는 복수의 유입구(172)가 형성되고, 복수의 유입구(172) 각각에는 복수의 세정유로가 각각 연통될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 복수의 세정유로에 각각 세정액(F)을 공급하는 경우와 비교하여, 세정액(F)이 슬롯(171)에 1차적으로 집수되고 자중에 따라 슬롯(171) 내의 유입구(172)를 통해 각각의 세정유로에 2차적으로 유입되기 때문에, 보다 효과적으로 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이 간극(G)으로 세정액(F)이 유입될 수 있다.Meanwhile, a plurality of
세정 유로(173)는 부위별로 단면적이 달라질 수 있다. 예를 들어, 세정 유로(173)는 슬롯(171)에 인접한 부위보다 간극(G)에 인접한 부위에서의 단면적이 더 작을 수 있다. 구체적으로, 간극(G)과 연통되는 세정 유로(173)의 부위, 즉, 배출구의 단면적은 슬롯(171)에 연통되는 부위, 즉, 유입구(172)의 단면적보다 작을 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 유입구(172)의 단면적을 넓게 형성하여 세정액(F)이 세정 유로(173)에 효과적으로 공급되게 하면서도, 배출구의 단면적을 상대적으로 좁게 형성함으로써 배출구를 통해 간극(G)으로 배출되는 세정액(F)의 분사 속도를 높임으로써 간극(G)의 세정 효율을 향상시킬 수 있다.The
세정 유로(173)는 연속적으로 형성될 수도 있으나, 도 5와 같이 단면적이 다른 복수의 세정 유로(173)가 연결될 수도 있다. 예를 들어, 세정 유로(173)는 슬롯(171)에 연통되도록 캐리어 헤드(100)를 상하 방향으로 관통하여 형성되는 제1세정유로(1732)와, 일측은 제1세정유로(1732)에 연결되고 타측은 간극(G)에 연통되는 제2세정유로(1731)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제2세정유로(1731)는 제1세정유로(1732)보다 작은 단면적을 가질 수 있다. 따라서, 제1세정유로(1732)는 슬롯(171)에 집수된 세정액(F)을 공급받아 제2세정유로(1731)로 유동시키고, 제2세정유로(1731)는 유입된 세정액(F)의 유동속도를 높여 간극(G)으로 배출할 수 있다.The
멤브레인(140) 및 리테이너 링(130) 사이의 간극(G)은 매우 좁은 폭으로 형성되기 때문에, 종래에는 간극(G)의 하부에서 세정액(F)을 분사하더라도, 세정액(F)이 간극(G)으로 충분하게 유입되지 못하고 되튕겨져 나오는 문제가 있었는데, 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드(100)의 경우에는 세정액 주입부(170)를 통해 간극(G)의 상부에서 세정액(F)을 공급하고, 간극(G)을 따라 낙하하는 세정액(F)에 의해 세정애 수행되므로, 멤브레인(140) 및 리테이너 링(130) 사이의 간극(G)에 잔류된 슬러리(S)가 효과적으로 제거될 수 있다.Since the gap G between the
세정액 공급 장치(20)는 캐리어 헤드(100)에 세정액(F)을 공급할 수 있다. 세정액 공급 장치(20)는 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에 배치될 수 있다. 세정액 공급 장치(20)는 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에서 캐리어 헤드 본체(101) 방향으로 세정액(F)을 낙하할 수 있다. 세정액 공급 장치(20)는 복수의 분사 노즐을 포함하고, 복수의 분사 노즐 각각은 캐리어 헤드 본체(101) 상부에 형성된 복수의 유입구(172)로 세정액(F)을 분사할 수 있다.The cleaning
분사 노즐을 통해 캐리어 헤드 본체(101)의 상부로 세정액(F)을 분사하는 경우, 캐리어 헤드 본체(101)에 대한 세정액(F)의 분사 지점이 세정 유로(173)의 유입구(172)에 일치하지 않으면, 분사된 세정액(F)이 간극(G)으로 효과적으로 공급되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 세정 유로(173)의 유입구(172)의 크기가 작을수록, 세정액(F)의 공급 효율이 감소할 수 있다. 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템에서, 캐리어 헤드(100)는 캐리어 헤드 본체(101)의 상부에 함몰 형성되는 슬롯(171)을 통해 세정액 공급 장치(20)의 분사 노즐로부터 분사된 세정액(F)을 포집하여 집수하고, 집수된 세정액(F)을 슬롯(171) 내에 형성된 세정 유로(173)를 통해 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이 간극(G)으로 공급함으로써, 효과적인 캐리어 헤드(100)에 끼인 이물질을 제거할 수 있다.When the cleaning liquid F is sprayed to the top of the
도 7은 도 5의 'B'부분의 확대도이고, 도 8 내지 도 10은 일 실시 예에 따른 리테이너 링의 단면도이다.7 is an enlarged view of part'B' of FIG. 5, and FIGS. 8 to 10 are cross-sectional views of a retainer ring according to an embodiment.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 리테이너 링(130)은 리테이너 링(130) 본체 및 가이드 돌기를 포함할 수 있다.7 to 10, the
가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면에 돌출되게 형성됨으로써, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이의 간극(G)으로 공급된 세정액(F)이 고르게 퍼지는 역할을 수행할 수 있다. 가이드 돌기는 간극(G)에서 미세정 영역, 즉, 세정액(F)에 의해 세정이 행해지지 않는 영역이 발생하는 것을 최소화하고, 리테이너 링(130)의 내면으로 유입된 슬러리(S) 및 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.The
가이드돌기(138)는 멤브레인(140) 및 리테이너링 몸체(131) 사이에 형성된 간극(G)을 부분적으로 막도록 리테이너링 몸체(131)의 내면에 돌출된다. 이 경우, 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너링 몸체(131) 사이에는 간극(G)보다 좁은 폭을 가지고, 세정액(F)이 통과되는 세정액(F) 통과유로(도 7의 DP)가 형성될 수 있다.The
즉, 가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면에서 세정액(F)을 일시적으로 잔류시킬 수 있다. 이하에서, 가이드돌기(138)가 리테이너링 몸체(131)의 내면에서 세정액(F)을 일시적으로 잔류시킨다 함은, 리테이너링 몸체(131)의 내면으로 공급된 세정액(F)이 곧바로 배출되지 않고 일시적으로 적체되게 하는 것으로 이해될 수 있으며, 리테이너링 몸체(131)의 내면 상에서 세정액(F)이 머무르는 시간을 지연시키는 것으로 이해될 수 있다.That is, the
가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면으로 공급된 세정액(F)이 일시적으로 잔류되도록 함으로써, 세정액(F)이 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너링 몸체(131) 내면에 접촉하는 시간을 증대시킬 수 있다. 또한, 가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)(131)의 내면으로 공급된 세정액(F)이 일시적으로 잔류되도록 하는 것에 의하여, 간극(G) 상에서 세정액(F)이 넓게 펼쳐진 상태로 공급되게 안내할 수 있으므로, 간극(G)에서 미세정 영역(세정액(F)에 의한 세정이 행해지지 않는 영역)이 발생하는 것을 최소화하고, 세정 효율을 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다. The
특히, 복수의 세정 유로(173)를 통해 간극(G)으로 세정액(F)을 공급하는 경우에, 복수의 세정 유로(173)는 리테이너 링(130)의 원주 방향을 따라 배치되게 되는데, 세정액(F)은 각각의 세정 유로(173)에 대응하는 간극(G) 지점에만 공급되기 때문에, 각 세정 유로(173) 사이 영역에서는 세정액(F)에 의한 세정이 충분히 수행되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 리테이너 링(130)은 가이드돌기(138)를 통해 간극(G)으로 공급된 세정액(F)을 넓게 분배함으로써, 간극(G)에서 미세정 영역이 발생하는 것을 최소화하고, 세정 효율을 보다 향상시킬 수 있다.Particularly, when the cleaning liquid F is supplied to the gap G through the plurality of
가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면에 유입된 세정액(F)을 일시적으로 잔류시키기 위해 다양한 형태로 형성될 수 있다. The
예를 들어, 가이드돌기(138)는 리테이너링 몸체(131)의 내면에 링 형태로 형성될 수 있다. 가이드돌기(138)가 링 형태로 형성되는 경우, 간극(G) 전체 영역에 걸쳐 세정액(F)을 균일하게 정체시키는 효과를 얻을 수 있다.For example, the
한편, 이와 달리 리테이너링 몸체(131) 내면에는 단 하나의 가이드돌기(138)가 형성될 수도 있다. 경우에 따라, 리테이너링 몸체(131) 내면에 상하 "*?*향을 따라 복수의 가이드돌기(138)가 이격되게 형성될 수도 있다.Meanwhile, unlike this, only one
반면, 가이드돌기(138)는 후술하는 도 12와 같이, 리테이너링 몸체(131)의 원주 방향을 따라 복수개가 이격되게 형성되거나, 리테이너링 몸체(131) 내면을 따라 스파이럴(spiral) 형태로 형성될 수도 있다.On the other hand, the
가이드돌기(138)는 단면을 기준으로, 멤브레인(140)을 향해 하향 경사지는 상부경사면(138a) 또는 멤브레인(140)을 향해 상향 경사지는 하부경사면(138b) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상부경사면(138a)은 간극(G)의 상부에 공급되는 세정액(F)을 멤브레인(140)의 외측면으로 안내할 수 있다. 이 경우, 상부경사면(138a)은 도 7과 같이 곡면 형태로 형성되거나 도 8 내지 도 10과 같이 평면 형태로 형성될 수도 있다. 하부경사면(138b)은 간극(G)의 하부로 공급되는 세정액(F)을 멤브레인(140)의 외측면으로 안내할 수 있다. 하부경사면(138b)은 도 7과 같이 곡면 형태로 형성되거나, 도 8 내지 도 10과 같은 평면 형태로 형성될 수도 있다.The
가이드돌기(138)는 상부경사면(138a) 및 하부경사면(138b) 중 하나만을 포함할 수 있으나, 이와 달리 상부경사면(138a) 및 하부경사면(138b)을 동시에 포함할 수 있다. 상부경사면(138a) 및 하부경사면(138b) 각각의 형상에 따라 가이드돌기(138)의 단면 형상이 달라질 수 있다. 예를 들어, 가이드돌기(138)는 도 10과 같이 상부경사면(138a)과 이어지는 하부경사면(138b)을 가지는 삼각형 단면 형태를 가질 수 있다. 반면, 이와 달리 가이드돌기(138)는 도 9와 같이 상부경사면(138a) 및 하부경사면(138b)을 가지는 사다리꼴의 단면 형태를 가질 수도 있다.The
정리하면, 가이드돌기(138)는 상부경사면(138a)(138a)과 하부경사면(138b)(138b)을 형성하는 것에 의하여, 간극(G)으로 유입된 세정액(F)을 멤브레인(140)(140)의 외측면을 향해 안내하여 세정액(F)이 멤브레인(140)(140)의 외측면에 접촉되는 시간을 증가시킬 수 있으므로, 세정액(F)에 의한 세정 효과와 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In summary, the
간극(G)의 상부에 공급되는 세정액(F)을 멤브레인(140)의 외측면으로 안내하는 상부경사면(138a)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상부경사면(138a)은 도 7과 같이 곡면 형태로 형성되거나, 도 8 내지 도 10과 같이, 평면 형태로 형성될 수도 있다.It may include an upper inclined surface (138a) for guiding the cleaning liquid (F) supplied to the upper portion of the gap (G) to the outer surface of the membrane (140). In this case, the upper
도 11은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드(100)의 부분 단면도이고, 도 12는 일 실시 예에 따른 리테이너 링(130)의 저면(130s)도이다.11 is a partial cross-sectional view of a
도 11 및 도 12를 참조하면, 리테이너 링(130)은 저면(130s)에 형성되는 관통홈(137a) 및 관통홈(137a)에 연통되는 연결통로(137b)를 포함할 수 있다. 11 and 12, the
관통홈(137a)은 리테이너링 몸체(131)의 저면(130s)에 반경 방향으로 형성될 수 있다. 관통홈(137a)은 화학 기계적 연마 공정 간에, 연마 패드에 공급된 슬러리(S)를 리테어니링의 원부 방향을 따라, 캐리어 헤드(100)의 외부로 배출하는 기능을 수행할 수 있다. 관통홈(137a)은 리테이너 링(130)에 복수개 형성될 수 있다. 복수의 관통홈(137a)의 개수 및 관통홈(137a) 사이의 이격 간격은 설계 사향 및 요구 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The through
연결통로(137b)는 관통홈(137a)과, 리테이너 링(130) 및 멤브레인(140) 사이 간극(G)을 연통시킬 수 있다. 연결통로(137b)는 일단은 관통홈(137a)에 연결되고, 타단은 간극(G)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결통로(137b)는 리테이너링 몸체(131)의 내주면에 상하 방향으로 함몰 형성될 수 있다. 다만, 이와 달리 연결통로(137b)는 리테이너링 몸체(131)의 내부를 관통하여 형성될 수도 있다.The
바람직하게, 연결통로(137b)의 하단부와 관통홈(137a)의 내측 단부는 서로 겹쳐지게 형성되며, 관통홈(137a)과 연결통로(137b)는 제2링부재(134)의 저면(130s) 및 내주면에 연속적으로 연결되어 "L"자 단면 형태의 홈을 형성할 수 있다. 이 때, 연결통로(137b)(137b)는 제2링부재(134)(134)의 내주면에 상하 방향을 따라 수직한 홈 형태로 형성되거나, 상하 방향에 대해 경사진 홈 형태로 형성될 수도 있다.Preferably, the lower end of the connecting
반면, 이와 달리, 연결통로(137b)의 하단부와 관통홈(137a)의 내측 단부는 완전히 겹쳐지게 형성됨으로써, 연결통로(137b)의 하단부가 제2링부재(134)의 저면(130s)으로 노출됨에 따른 접촉 면적 변화에 의해 연마 패드(11)의 평탄도 저하되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, unlike this, the lower end of the connecting
연마 과정에서, 제2링부재(134)의 저면(130s)은 연질의 연마 패드에 직접 회전 접촉하게 되는데, 제2링부재(134)의 내주면에 형성된 연결통로(137b)의 하단부가 제2링부재(134)의 저면(130s) 내측(제2링부재(134)의 내주면에 인접한 저면(130s) 부위)에 노출되면, 제2링부재(134)의 저면(130s)에는 홈이 형성된 부위(제1영역, 연결통로(137b)의 하단부)와, 홈이 형성되지 않은 부위(제2영역)가 공존하게 되며, 제1영역에서는 연마 패드에 대한 접촉이 이루어지지 않고, 제2영역에서만 연마 패드에 대한 접촉(가압)이 이루어지게 된다. 따라서, 연마 패드는 제2링부재(134)의 저면(130s) 중에서 외주면에 인접한 저면(130s) 부위(제2영역)에서만 가압되기 때문에, 제2링부재(134)의 반경 방향을 따른 제1영역과 제2영역에서의 가압 면적 차이에 의하여 연마 패드의 평탄도가 일정하게 유지되기 어렵다. In the polishing process, the
반면, 관통홈(137a)은 제2링부재(134)의 저면(130s)에 반경 방향을 따라 전체적으로 형성되기 때문에, 다시 말해서 관통홈(137a)이 형성된 영역은 전체적으로 연마 패드에 접촉하지 않기 때문에, 제2링부재(134)의 반경 방향을 따른 접촉 면적이 일정하게 유지(제1영역과 제2영역에서의 가압 면적이 일정하게 유지)된다.On the other hand, since the through
이와 같이, 제2링부재(134)의 저면(130s)에 반경 방향을 따라 전체적으로 형성된 관통홈(137a)은 연마 패드의 평탄도에 영향을 미치지 않는다는 점에 기초하여, 관통홈(137a) 영역 상에 연결통로(137b)의 하단부를 겹쳐지게 형성하는 것에 의하여, 연결통로(137b)의 하단부가 제2링부재(134)의 저면(130s)으로 노출됨에 따른 접촉 면적 변화(연마 패드에 대한 제2링부재(134)의 접촉 면적 변화)를 방지할 수 있으므로, 연마 패드의 평탄도를 균일하게 유지시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, based on the fact that the through
경우에 따라서는, 연결통로(137b)가 관통홈(137a)과 부분적으로 연통(연결통로(137b)의 하단부가 관통홈(137a)의 내측 단부와 일부만 겹쳐지게)되게 형성되는 것도 가능하나, 연결통로(137b)의 하단부가 제2링부재(134)의 저면(130s)에 노출됨에 따른 연마 균일도 저하를 최소화할 수 있도록, 연결통로(137b)의 하단부는 관통홈(137a)의 내측 단부와 최대한 겹쳐지게 형성하는 것이 바람직하다.In some cases, the
이와 같은 구조에 의하면, 제2링부재(134)의 내주면에 연결통로(137b)를 형성하고, 제2링부재(134)의 내주면에 형성된 연결통로(137b)가 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너 링(130)(130)의 내주면의 사이에 형성되는 간극(G)과 연통되게 하는 것에 의하여, 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너 링(130)의 내주면의 사이에는 연결통로(137b)와 간극(G)으로 이루어진 확장된 세정액(F) 진입 경로가 마련된다.According to this structure, the
따라서, 실시 예에 따른 캐리어 헤드(100)는 멤브레인(140)의 외측면과 리테이너 링(130)의 내주면의 사이에 확장된 폭(간극(G) 폭 + 연결통로(137b) 폭)을 갖는 세정액(F) 진입 경로를 형성하고, 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 사이에 세정액(F)이 충분하게 유입될 수 있도록 하는 것에 의하여, 멤브레인(140)과 리테이너 링(130)의 간극(G)에 잔류된 슬러리(S)를 효과적으로 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the
도 13은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이고, 도 14 및 도 15는 일 실시 예에 따른 리테이너링의 상면도이다.13 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment, and FIGS. 14 and 15 are top views of retainer rings according to an embodiment.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 리테이너 링(130)은 리테이너링 몸체(131)에 형성되며 캐리어 헤드 본체(101)와 접촉되는 평탄부(FZ)와, 리테이너링 몸체(131)에 형성되며 캐리어 헤드 본체(101)와 비접촉되는 비평탄부(NFZ)를 포함한다.13 to 15, the
즉, 리테이너링 몸체(131)가 캐리어 헤드 본체(101)에 결합되는 부위에는 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)가 형성된다. 이때, 평탄부(FZ)는 캐리어 헤드 본체(101)와 접촉되고, 비평탄부(NFZ)는 캐리어 헤드 본체(101)와 비접촉(이격)된다.That is, a flat portion FZ and a non-flat portion NFZ are formed at a portion where the
참고로, 본 발명에서 평탄부(FZ)라 함은 높은 가공 정밀도(평탄도)로 가공되어 피접촉면(예를 들어, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면)에 평탄하게 밀착될 수 있는 부위로 정의되고, 비평탄부(NFZ)라 함은 피접촉면에 완전하게 밀착되기 어려울 정도로 비교적 낮은 가공 정밀도(예를 들어, 까끌거림이 느껴질 정도)로 가공되는 부위로 정의된다.For reference, in the present invention, the flat part (FZ) is defined as a part that is processed with high processing precision (flatness) and can be in close contact with the surface to be contacted (for example, the bottom surface of the carrier head body 101). In addition, the non-flat part (NFZ) is defined as a part that is processed with a relatively low processing precision (for example, a feeling of tingling) that is difficult to completely adhere to a contact surface.
리테이너링 몸체(131)에서 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)가 형성되는 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 상면에 형성된다. 경우에 따라서는 리테이너링 몸체의 측면에 연장된 연장부에 평탄부와 비평탄부를 형성하거나, 여타 다른 위치에 평탄부와 비평탄부를 형성하는 것도 가능하다.The position where the flat portion FZ and the non-flat portion NFZ are formed in the retaining
이와 같이, 리테이너링 몸체(131)가 캐리어 헤드 본체(101)에 결합되는 부위에 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)를 형성하는 것에 의하여, 리테이너 링(130)의 가공 효율을 높이고 정밀도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by forming the flat portion (FZ) and the non-flat portion (NFZ) in the portion where the
즉, 리테이너 링(130)은 본체부(110) 및 베이스부(120)에 대해 상하 이동 가능하게 장착되는 바, 리테이너 링(130)의 저면이 연마 패드(11)를 균일하게 가압하기 위해서는, 캐리어 헤드 본체(101)에 고정 설치되는 리테이너 링(130)의 설치면이 높은 가공 정밀도로 가공될 수 있어야 한다.That is, the
그런데, 캐리어 헤드 본체(101)에 밀착되는 리테이너 링(130)의 설치면(예를 들어, 상면)의 가공 정밀도가 낮으면, 리테이너 링(130)의 설치면이 본체(100)에 밀착될 수 없고, 리테이너 링(130)의 저면과 연마 패드(11)의 평행도 편차가 발생(리테이너 링의 자세가 기울어짐)하게 되는 문제점이 있다. 또한, 리테이너 링(130)의 저면과 연마 패드(11)의 평행도 편차가 발생한 상태에서는, 리테이너 링(130)의 상부에 균일한 가압력이 인가되더라도 리테이너 링(130)의 저면이 연마 패드(11)를 전체적으로 균일하게 가압하지 못하는 문제점이 있다.However, if the processing precision of the mounting surface (for example, the upper surface) of the
따라서, 리테이너 링(130)의 저면이 연마 패드(11)를 균일하게 가압하기 위해서는, 캐리어 헤드 본체(101)에 설치되는 리테이너 링(130)의 설치면이 높은 가공 정밀도(높은 평탄도)를 가질 수 있어야 하지만, 리테이너 링(130)의 설치면 전체를 높은 가공 정밀도로 가공해야 함에 따라 리테이너 링(130)의 생산 효율이 저하되고 제조 원가가 상승되는 문제점이 있다.Therefore, in order for the bottom surface of the
하지만, 본 발명은 캐리어 헤드 본체(101)에 밀착되는 리테이너 링(130)의 설치면(예를 들어, 상면)에 평탄부(FZ)를 형성함과 아울러 평탄부(FZ)보다 낮은 평탄도(가공 정밀도)를 갖는 비평탄부(NFZ)를 형성하는 것에 의하여, 리테이너 링(130)의 가공 효율을 높이고 정밀도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, the present invention forms a flat portion FZ on the installation surface (for example, the top surface) of the
무엇보다도, 리테이너링 몸체(131)의 상면 전체 면적에서 캐리어 헤드(100)의 저면에 밀착되는 평탄부(FZ) 영역 일부만을 높은 가공 정밀도로 가공하고, 캐리어 헤드(100)의 저면에 비접촉되는 비평탄부(NFZ)는 비교적 낮은 가공 정밀도로 가공하는 것이 가능하므로, 리테이너 링(130)의 가공성 및 조립성을 향상시키고, 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있으며, 제조 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Above all, only a portion of the flat portion (FZ) area in close contact with the bottom surface of the
바람직하게, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 상면 전체 면적에서 평탄부(FZ)보다 큰 면적을 차지하도록 구성된다. 예를 들어, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 상면 전체 면적의 60% 이상을 형성하도록 구성된다. 이와 같이, 비평탄부(NFZ)를 평탄부(FZ)보다 넓은 면적으로 형성하는 것에 의하여, 정밀 가공 부위를 축소할 수 있으므로, 리테이너 링(130)의 가공성 및 조립성을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Preferably, the non-planar portion NFZ is configured to occupy a larger area than the flat portion FZ in the entire area of the upper surface of the retaining
평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)의 형태 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 평탄부(FZ)와 비평탄부(NFZ)의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The shape and structure of the flat portion (FZ) and the non-flat portion (NFZ) may be variously changed according to required conditions and design specifications, and the present invention is provided by the shape and structure of the flat portion (FZ) and the non-flat portion (NFZ). It is not limited or limited.
일 예로, 도 11을 참조하면, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 원주 방향을 따라 연속적인 링 형태로 형성된다.For example, referring to FIG. 11, the non-planar portion NFZ is formed in a continuous ring shape along the circumferential direction of the
이때, 평탄부(FZ)는 리테이너링 몸체(131)의 반경 방향을 따라 비평탄부(NFZ)의 양측에 각각 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 리테이너링 몸체의 반경 방향을 따라 평탄부의 일측에만 평탄부를 형성하는 것도 가능하다.At this time, the flat portion FZ may be formed on both sides of the non-flat portion NFZ along the radial direction of the retaining
아울러, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면에는 평탄부(FZ)가 밀착되는 평탄면(UZ)이 형성된다. 이때, 평탄부(FZ)와 평탄면(UZ)은 완전하게 밀착될 수 있는 높은 평탄도를 갖도록 형성된다.In addition, a flat surface UZ to which the flat part FZ is closely formed is formed on the bottom surface of the
다른 일 예로, 도 12를 참조하면, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 원주 방향을 따라 연속적인 링 형태로 형성되되, 리테이너링 몸체(131)의 반경 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성된다. 이때, 각 비평탄부(NFZ)의 사이에는 평탄부(FZ)가 교호적으로 형성된다.As another example, referring to FIG. 12, the non-planar portion NFZ is formed in a continuous ring shape along the circumferential direction of the retaining
참고로, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 비평탄부(NFZ)가 연속적인 링 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리테이너링 몸체의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 비평탄부를 형성하는 것도 가능하다.For reference, in the above-described and illustrated embodiments of the present invention, the non-planar portion NFZ is described as an example formed in a continuous ring shape, but according to another embodiment of the present invention, the retainer ring body is spaced along the circumferential direction It is also possible to form a plurality of non-flat portions.
참고로, 리테이너링 몸체(131)의 상면에 비평탄부(NFZ)가 형성된다 함은, 비평탄부(NFZ)가 리테이너링 몸체(131)의 상면에 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되거나, 리테이너링 몸체(131)의 상면과 수평한 형태로 형성된 것을 모두 포함하는 것으로 정의된다.For reference, that the non-planar portion NFZ is formed on the upper surface of the retaining
일 예로, 도 10을 참조하면, 비평탄부(NFZ)는 리테이너링 몸체(131)의 상면에 함몰되게 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비평탄부를 리테이너링 몸체의 상면과 수평하게 형성하고, 캐리어 헤드 본체의 저면에 비평탄부에 대응하는 수용부를 형성하는 것도 가능하다.For example, referring to FIG. 10, the non-planar portion NFZ is formed to be recessed on the upper surface of the retaining
도 16은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.16 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
도 16을 참조하면, 캐리어 헤드 본체(101)와 리테이너링 몸체(131)는 체결볼트(B)에 의해 체결될 수 있다. 체결볼트(B)는 통상의 스크류 체결 방식으로 체결될 수 있으며, 체결볼트(B)의 구조 및 개수에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.16, the
바람직하게, 비평탄부(NFZ)에는 가이드홈이 함몰되게 형성되고, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면에는 가이드홈에 수용되는 가이드돌기(103)가 돌출 형성된다.Preferably, a guide groove is formed to be recessed in the non-flat part NFZ, and a
이와 같이, 비평탄부(NFZ)에는 가이드홈을 형성하고, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면에 돌출된 가이드돌기(103)가 수용되도록 하는 것에 의하여, 캐리어 헤드 본체(101)와 리테이너 링(130)의 결합 안정성을 높이고, 캐리어 헤드 본체(101)에 대한 리테이너 링(130)의 원주 방향을 이동을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by forming a guide groove in the non-flat part NFZ, and by allowing the
또한, 체결볼트와 가이드돌기(103)에 의해, 캐리어 헤드 본체(101)에 대한 리테이너 링(130)의 횡 방향 유동이 구속될 수 있으므로, 리테이너 링(130)의 변형 및 의도하지 않은 유동을 보다 효과적으로 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, since the transverse flow of the
더욱이, 가이드홈에 가이드돌기(103)가 수용되도록 하는 것에 의하여, 체결볼트를 리테이너 링(130)에 체결할 시 발생되는 변형을 흡수하여 리테이너 링(130)의 평면 정밀도를 유지시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Moreover, by allowing the
더욱 바람직하게, 가이드홈의 깊이(H1)는 가이드돌기(103)의 돌출 길이(H2)보다 크게 형성된다. 이와 같이, 가이드돌기(103)의 돌출 길이(H2)보다 가이드홈의 깊이(H1)를 크게 형성하는 것에 의하여, 가이드돌기(103)와 리테이너 링(130)의 접촉을 방지할 수 있으므로, 가이드돌기(103)의 저면을 높은 가공 정밀도로 가공할 필요가 없으며, 가공 효율 및 생산성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.More preferably, the depth (H1) of the guide groove is formed larger than the protruding length (H2) of the guide projection (103). In this way, by forming the depth (H1) of the guide groove larger than the protruding length (H2) of the
도 17은 일 실시 예에 따른 캐리어 헤드의 단면도이다.17 is a cross-sectional view of a carrier head according to an embodiment.
도 17을 설명함에 있어서, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. In the description of FIG. 17, the same or equivalent reference numerals are given to the same and equivalent parts as the above-described configuration, and detailed description thereof will be omitted.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 비평탄부(NFZ)에 함몰된 가이드홈이 형성되고, 캐리어 헤드 본체(101)의 저면에 돌출된 가이드돌기가 가이드홈에 수용되는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 비평탄부에 돌출된 가이드돌기를 형성하는 것도 가능하다.In the above-described and illustrated embodiments of the present invention, the guide groove formed in the non-flat portion NFZ is formed, and the guide protrusion protruding from the bottom surface of the
예를 들어, 도 17을 참조하면, 캐리어 헤드(100)의 저면에는 수용홈(103')이 함몰 형성되고, 비평탄부(NFZ)에는 수용홈(103')에 수용되는 가이드돌기(136')가 돌출되게 형성된다.For example, referring to FIG. 17, the receiving groove 103' is recessed on the bottom surface of the
가이드돌기(136')는 수용홈(103')에 수용되어 체결볼트(도 13의 B 참조)와 함께 캐리어 헤드 본체(101)에 대한 리테이너 링(130)의 횡 방향 유동을 구속한다.The guide protrusion 136' is accommodated in the receiving groove 103' to constrain the lateral flow of the
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited drawings as described above, a person skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and/or components such as the structure, device, etc. described may be combined or combined in a different form from the described method, or may be applied to other components or equivalents. Even if replaced or substituted by, appropriate results can be achieved.
100 : 캐리어 헤드 101 : 캐리어 헤드 본체
103 : 가이드돌기 110 : 본체부
120 : 베이스부 130 : 리테이너 링
131 : 리테이너링 몸체 132 : 제1링부재
134 : 제2링부재 136 : 가이드홈
137a : 관통홈 137b : 연결통로
138 : 가이드돌기 140 : 멤브레인100: carrier head 101: carrier head body
103: guide projection 110: body portion
120: base 130: retainer ring
131: retainer body 132: first ring member
134: second ring member 136: guide groove
137a: through
138: guide projection 140: membrane
Claims (23)
상기 캐리어 헤드 본체의 하측에 연결되고, 파지된 기판을 연마 패드에 가압하기 위한 멤브레인;
상기 멤브레인의 외측면을 감싸도록 상기 캐리어 헤드 본체에 연결되고, 상기 멤브레인과 간극을 형성하며, 상기 파지된 기판의 측면을 구속하는 리테이너링; 및
상기 캐리어 헤드 본체에 형성되고, 상기 간극으로 세정액을 공급하기 위한 세정액 주입부를 포함하는, 캐리어 헤드.
A carrier head body;
A membrane connected to the lower side of the carrier head body and pressing the gripped substrate against the polishing pad;
A retainer ring connected to the carrier head body to surround the outer surface of the membrane, forming a gap with the membrane, and constraining the side surface of the gripped substrate; And
A carrier head formed on the carrier head body and including a cleaning liquid injection part for supplying a cleaning liquid to the gap.
상기 세정액 주입부는,
상기 캐리어 헤드 본체의 상부로 낙하되는 세정액을 집수하여 상기 간극으로 유동시키는, 캐리어 헤드.
According to claim 1,
The cleaning solution injection unit,
A carrier head that collects the cleaning liquid falling to the upper portion of the carrier head body and flows the gap.
상기 세정액 주입부는,
상기 캐리어 헤드 본체의 상부면에 형성되는 슬롯; 및
상기 슬롯으로부터 상기 캐리어 헤드 본체를 관통하여 상기 간극으로 연통되는 세정 유로를 포함하는, 캐리어 헤드.
According to claim 2,
The cleaning solution injection unit,
A slot formed on an upper surface of the carrier head body; And
And a cleaning flow passage penetrating the carrier head body from the slot and communicating with the gap.
상기 슬롯은 내측으로 단차지도록 상기 캐리어 헤드 본체의 상부면에 형성되고,
상기 세정 유로는 상기 슬롯의 내면에 형성된 유입구에 연통되는, 캐리어 헤드.
According to claim 3,
The slot is formed on the upper surface of the carrier head body so as to step inwardly,
The cleaning flow path is in communication with the inlet formed on the inner surface of the slot, the carrier head.
상기 캐리어 헤드 본체의 상부에서 바라본 상태를 기준으로,
상기 유입구는 상기 슬롯보다 면적이 작은, 캐리어 헤드.
The method of claim 4,
Based on the state viewed from the top of the carrier head body,
The inlet is smaller than the slot, the carrier head.
상기 슬롯에는 복수의 상기 유입구가 형성되고,
상기 복수의 유입구 각각에는 복수의 세정 유로가 각각 연통되는, 캐리어 헤드.
The method of claim 4,
A plurality of the inlets are formed in the slot,
A carrier head in which a plurality of cleaning passages are respectively communicated with each of the plurality of inlets.
상기 세정 유로는,
상기 슬롯에 연통되도록 상기 캐리어 헤드를 관통하여 형성되는 제1세정 유로; 및
일측은 상기 제1세정유로에 연통되고, 타측은 상기 간극에 연통되며, 상기 제1세정유로보다 작은 단면적을 가지는 제2세정 유로를 포함하는, 캐리어 헤드.
According to claim 3,
The washing flow path,
A first cleaning flow path formed through the carrier head so as to communicate with the slot; And
One side communicates with the first cleaning flow path, the other side communicates with the gap, and includes a second cleaning flow path having a smaller cross-sectional area than the first cleaning flow path.
상기 세정 유로는,
상기 간극에 연통되는 부위가 상기 슬롯에 연통되는 부위보다 단면적이 작은, 캐리어 헤드.
According to claim 3,
The washing flow path,
The carrier head having a smaller cross-sectional area than the portion communicating with the slot, the portion communicating with the gap.
상기 리테이너 링은,
상기 멤브레인의 외측면을 향하도록 내면에 돌출되는 가이드돌기를 포함하는, 캐리어 헤드.
According to claim 1,
The retainer ring,
A carrier head including a guide protrusion protruding from the inner surface to face the outer surface of the membrane.
상기 가이드돌기는,
상기 간극의 상부에 공급되는 세정액을 상기 멤브레인의 외측면으로 안내하는 상부경사면을 포함하는, 캐리어 헤드.
The method of claim 9,
The guide projection,
And an upper inclined surface guiding the cleaning liquid supplied to the upper portion of the gap to the outer surface of the membrane.
상기 가이드돌기는,
상기 간극의 하부로 공급되는 세정액을 상기 멤브레인의 외측면으로 안내하는 하부경사면을 포함하는, 캐리어 헤드.
The method of claim 9,
The guide projection,
And a lower inclined surface guiding the cleaning liquid supplied to the lower portion of the gap to the outer surface of the membrane.
상기 가이드돌기는 단면을 기준으로,
상기 멤브레인을 향해 하향 경사지는 상부경사면 또는 상기 멤브레인을 향해 상향 경사지는 하부경사면 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 캐리어 헤드.
The method of claim 9,
The guide projection is based on the cross section,
And at least one of an upper inclined surface inclined downward toward the membrane or a lower inclined surface inclined upward toward the membrane.
상기 리테이너링은,
반경 방향을 따라 하부면에 관통 형성되는 관통홈; 및
일단은 상기 관통홈에 연통되고, 타단은 상기 간극에 연통되는 연결통로를 더 포함하는, 캐리어 헤드.
According to claim 1,
The retainer ring,
A through groove formed through the lower surface along the radial direction; And
One end is in communication with the through groove, the other end further comprises a connecting passage in communication with the gap, the carrier head.
상기 캐리어 헤드는,
외부로부터 공급되는 세정액을 집수하도록 상면에 형성되는 슬롯; 및
상기 슬롯에 집수된 세정액을 하측으로 유동시키는 세정 유로를 포함하는, 캐리어 헤드.
In the carrier head for holding the substrate,
The carrier head,
A slot formed on an upper surface to collect the cleaning liquid supplied from the outside; And
A carrier head including a cleaning flow path for flowing the cleaning liquid collected in the slot downward.
상기 세정 유로는,
기판을 가압하기 위한 멤브레인과, 상기 멤브레인의 외측면을 감싸는 리테이너 링 사이의 간극으로 상기 세정액을 공급하는, 캐리어 헤드.
The method of claim 14,
The washing flow path,
A carrier head for supplying the cleaning liquid to a gap between a membrane for pressing the substrate and a retainer ring surrounding the outer surface of the membrane.
상기 슬롯은 상기 캐리어 헤드의 상면에 단차지게 함몰 형성되고,
상기 세정 유로는 상기 슬롯 내에 형성된 유입구에 연통되는, 캐리어 헤드.
The method of claim 14,
The slot is recessed stepwise on the upper surface of the carrier head,
The cleaning flow path is in communication with the inlet formed in the slot, the carrier head.
상기 캐리어 헤드 본체에 상부에 배치되고, 상기 캐리어 헤드 본체의 상면으로 세정액을 낙하하는 세정액 공급 장치를 포함하고,
상기 캐리어 헤드는,
상기 세정액 공급 장치로부터 낙하하는 세정액을 상기 리테이너링 및 멤브레인 사이의 간극으로 유동시키는, 기판 연마 시스템.
A carrier head including a carrier head body, a membrane connected to a lower side of the carrier head body and pressing the substrate against the polishing pad; and a ring-shaped retainer ring connected to the carrier head body to surround the outer surface of the membrane;
It is disposed on the carrier head body, and includes a cleaning liquid supply device for dropping the cleaning liquid to the upper surface of the carrier head body,
The carrier head,
A substrate polishing system for flowing cleaning liquid falling from the cleaning liquid supplying device into a gap between the retainer ring and the membrane.
상기 캐리어 헤드는,
상기 캐리어 헤드 본체의 상면에 함몰 형성되고 내부에 유입구가 형성되는 슬롯; 및
상기 캐리어 헤드 본체를 관통하여 형성되고, 일측은 상기 유입구와 연통되며 타측은 상기 간극과 연통되도록 상기 캐리어 헤드 본체의 하면에 형성된 배출구와 연통되는 세정 유로를 포함하는, 기판 연마 시스템.
The method of claim 17,
The carrier head,
A slot formed in the upper surface of the carrier head body and recessed therein; And
And a cleaning flow path formed through the carrier head body, one side communicating with the inlet, and the other side communicating with an outlet formed on a lower surface of the carrier head body so as to communicate with the gap.
상기 유입구의 단면적은, 상기 배출구의 단면적보다 큰, 기판 연마 시스템.
The method of claim 18,
The substrate polishing system, wherein the cross-sectional area of the inlet is larger than the cross-sectional area of the outlet.
캐리어 헤드 본체;
상기 캐리어 헤드 본체의 저면에 장착되고, 상기 기판을 상기 연마 패드에 가압하는 멤브레인; 및
상기 멤브레인의 외측면에 이격되게 배치되는 리테이너링 몸체와, 상기 리테이너링 몸체의 내면에 돌출 형성되는 가이드돌기를 포함하며, 상기 캐리어 헤드 본체에 결합되어 상기 기판의 측면을 구속하는 리테이너 링을 포함하는, 캐리어 헤드.As a carrier head for pressing the substrate against the polishing pad during the chemical mechanical polishing process,
A carrier head body;
A membrane mounted on the bottom surface of the carrier head body and pressing the substrate against the polishing pad; And
It includes a retainer ring body spaced apart from the outer surface of the membrane, and a guide protrusion protruding from the inner surface of the retainer ring body, and a retainer ring coupled to the carrier head body to constrain the side surface of the substrate , Carrier head.
상기 리테이너링은
상면에 형성되는 평탄부 및 비평탄부를 포함하고,
상기 평탄부는 상기 캐리어 헤드 본체에 접촉되고, 상기 비평탄부는 상기 캐리어 헤드 본체에 비접촉되는, 캐리어 헤드.
The method of claim 20,
The retainer ring
It includes a flat portion and a non-flat portion formed on the upper surface,
Wherein the flat portion is in contact with the carrier head body, and the non-flat portion is non-contact with the carrier head body.
상기 리테이너링의 상면에서 바라본 상태를 기준으로,
상기 비평탄부는 상기 평탄부보다 면적이 큰, 캐리어 헤드.
The method of claim 21,
Based on the state viewed from the top surface of the retainer ring,
The non-flat portion has a larger area than the flat portion, the carrier head.
상기 리테이너링은 상기 비평탄부에 함몰 형성되는 가이드홈을 포함하고,
상기 캐리어 헤드 본체는 저면으로 돌출되고, 상기 가이드홈에 수용되는 삽입돌기를 포함하는, 캐리어 헤드.
The method of claim 21,
The retainer ring includes a guide groove that is recessed in the non-flat portion,
The carrier head body protrudes to the bottom surface, and includes an insertion protrusion accommodated in the guide groove, the carrier head.
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