KR20220116316A

KR20220116316A - 압전 압력 제어를 갖는 연마 캐리어 헤드

Info

Publication number: KR20220116316A
Application number: KR1020227026112A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 제이. 브라운; 앤드류 제이. 나겐가스트; 저스틴 호 쿠엔 웡
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-08-22
Also published as: TW202204088A; US11890715B2; US20210402546A1; TW202319175A; TWI790659B; US20210402547A1; CN115087518A; JP2023517454A; WO2021262755A1; EP4171874A1

Abstract

기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드는 캐리어 플레이트를 포함하는 하우징, 하우징에 고정된 제1 가요성 멤브레인, 및 캐리어 플레이트에 고정된 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들을 갖는다. 제1 가요성 멤브레인은 상부 표면을 갖고, 기판 장착 표면을 제공하는 하부 표면을 갖는다. 압전 액추에이터들은 제1 가요성 멤브레인의 상부 표면에 대한 압축 압력을 독립적으로 조정하기 위해 제1 가요성 멤브레인 위에 위치된다.

Description

압전 압력 제어를 갖는 연마 캐리어 헤드

본 개시내용은 일반적으로, 연마 프로세스의 프로파일 제어에 관한 것이고, 더 구체적으로, 압전 액추에이터들을 갖는 캐리어 헤드에 관한 것이다.

집적 회로는 전형적으로, 규소 웨이퍼 상에 전도성, 반전도성, 또는 절연성 층들의 순차적 퇴적 및 그 층들의 후속 처리에 의해 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼) 상에 형성된다.

하나의 제조 단계는, 비평면 표면 위에 필러 층을 퇴적시키고 필러 층을 평탄화하는 것을 수반한다. 특정 응용들의 경우, 필러 층은 패터닝된 층의 최상부 표면이 노출될 때까지 평탄화된다. 추가적으로, 평탄화는 리소그래피를 위해, 예를 들어, 유전체 층의 기판 표면을 평탄화하는 데에 사용될 수 있다.

화학적 기계적 연마(CMP)는 평탄화의 하나의 수용된 방법이다. 이 평탄화 방법은 전형적으로, 기판이 캐리어 헤드 상에 장착될 것을 요구한다. 기판의 노출된 표면은 회전 연마 패드에 대해 배치된다. 캐리어 헤드는, 기판을 연마 패드에 대해 누르기 위해, 제어가능한 하중을 기판 상에 제공한다. 일부 상황들에서, 캐리어 헤드는 독립적으로 가압가능한 다수의 챔버들을 형성하는 멤브레인을 포함하고, 각각의 챔버에서의 압력은 기판 상의 각각의 대응하는 영역에서의 연마 속도를 제어한다. 연마액, 예컨대, 연마 입자들을 갖는 슬러리가 연마 패드의 표면에 공급된다.

일 양상에서, 기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드는 캐리어 플레이트를 포함하는 하우징, 하우징에 고정된 제1 가요성 멤브레인, 및 캐리어 플레이트에 고정된 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들을 갖는다. 제1 가요성 멤브레인은 상부 표면을 갖고, 기판 장착 표면을 제공하는 하부 표면을 갖는다. 압전 액추에이터들은 제1 가요성 멤브레인의 상부 표면에 대한 압축 압력을 독립적으로 조정하기 위해 제1 가요성 멤브레인 위에 위치된다.

다른 양상에서, 연마 시스템은 연마 패드를 지지하기 위한 플래튼, 기판을 연마 패드에 대해 유지하기 위한 캐리어 헤드, 연마 중인 기판 상의 층의 두께에 따른 신호를 생성하기 위한 인-시튜 모니터링 시스템, 및 제어 시스템을 포함한다. 캐리어 헤드는 구동 샤프트에 고정되고 구동 샤프트에 의해 회전가능한 하우징 - 하우징은 캐리어 플레이트를 포함함 -, 하우징에 고정된 제1 가요성 멤브레인, 및 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들을 포함한다. 제1 가요성 멤브레인은 상부 표면, 및 기판 장착 표면을 제공하는 하부 표면을 갖는다. 압전 액추에이터들은 캐리어 플레이트에 고정되고, 제1 가요성 멤브레인의 상부 표면에 대한 압축 압력을 독립적으로 조정하기 위해 제1 가요성 멤브레인 위에 위치된다. 복수의 압전 액추에이터들은 캐리어 헤드의 중심 축 주위의 상이한 각도 위치들에 배열된다. 제어 시스템은 층의 두께의 각도 변동을 감소시키기 위해 인-시튜 모니터링 시스템으로부터의 신호에 기초하여, 복수의 압전 액추에이터들에 인가되는 전압들을 제어하도록 구성된다.

다른 양상에서, 연마 조립체는 기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드, 구동 샤프트, 구동 샤프트를 회전시키기 위한 모터, 회전 전기 결합체, 제어기, 전압 공급 라인, 및 데이터 라인을 포함한다. 캐리어 헤드는, 구동 샤프트에 고정되고 구동 샤프트에 의해 회전가능하고 캐리어 플레이트를 포함하는 하우징, 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들, 및 하우징에 고정된 회로를 포함한다. 압전 액추에이터들은 캐리어 플레이트에 고정되고, 기판에 대한 압력을 독립적으로 조정하도록 위치된다. 전압 공급 라인 및 데이터 라인은 제어기를 회전 전기 결합체를 통해 회로에 연결시킨다. 회로는 전압 공급 라인 상에서 전압을 수신하고, 데이터 라인 상에서 데이터를 수신하고, 데이터에 기초하여 복수의 압전 액추에이터들에 인가되는 전압들을 제어하도록 구성된다.

다른 양상에서, 기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드는 하우징, 제1 가요성 멤브레인의 중심 멤브레인 부분을 통해 기판의 중심 부분에 압력을 인가하기 위해 하나 이상의 가압가능한 챔버를 형성하기 위해서 하우징에 고정된 제1 가요성 멤브레인, 및 하우징에 의해 지지되는 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들 - 복수의 압전 액추에이터들은 기판의 중심 부분을 둘러싸는 기판의 환형 외측 영역의 복수의 각도 구역들에 대한 압력을 독립적으로 조정하기 위해 중심 멤브레인 부분의 방사상 외측에 그리고 상이한 각도 위치들에 위치됨 - 을 포함한다.

다른 양상에서, 기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드는 하우징, 및 하나 이상의 가압가능한 챔버를 형성하기 위해 하우징에 고정된 제1 가요성 멤브레인을 포함한다. 제1 가요성 멤브레인은 기판의 중심 부분에 대한 기판 장착 표면을 제공하는 하부 표면을 갖는다. 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들은 하우징에 의해 지지되고, 복수의 압전 액추에이터들은 제1 가요성 멤브레인의 방사상 외측에 그리고 상이한 각도 위치들에 위치된다. 제1 가요성 멤브레인보다 더 강성인 에지 제어 링이, 복수의 압전 액추에이터들이 하우징에 대한 에지 제어 링의 기울기를 제어하도록 복수의 압전 액추에이터에 결합된다. 에지 제어 링은 기판의 중심 부분을 둘러싸는 기판 상의 환형 영역에 압력을 인가하도록 위치된다.

다른 양상에서, 연마 시스템은 연마 패드를 지지하기 위한 플래튼, 구동 샤프트, 및 기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드를 포함한다. 캐리어 헤드는, 구동 샤프트에 고정되고 구동 샤프트에 의해 이동가능한 하우징, 하우징에 의해 지지되고, 캐리어 헤드에 의해 유지되는 기판의 후면의 에지 부분에 대한 압력을 제어하도록 위치된 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들 - 복수의 압전 액추에이터들은 독립적으로 제어가능함 - 을 포함한다. 제어 시스템은, 기판의 후면의 에지 부분에 가장 높은 압력이 인가되는 위치가 캐리어 헤드에서의 기판의 세차와 함께 세차를 겪도록, 복수의 압전 액추에이터들에 인가되는 전압들을 제어하도록 구성된다.

상기 양상들 중 임의의 양상의 구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 복수의 압전 액추에이터들은 규칙적인 어레이, 예를 들어, 직사각형 그리드로 배열될 수 있다. 복수의 압전 액추에이터들은 복수의 아치형 구역들에 배열될 수 있고, 아치형 구역들은 캐리어 헤드의 중심 축 주위에 균일한 또는 불균일한 각도 간격으로 배열될 수 있다. 복수의 압전 액추에이터들은 복수의 육각형 또는 사다리꼴 구역들에 배열될 수 있다. 복수의 압전 액추에이터들은 캐리어 헤드의 중심 축 주위에 20 °마다 적어도 하나의 압전 액추에이터를 포함할 수 있다. 복수의 압전 액추에이터들은 6개 이하의 액추에이터를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 3개의 압전 액추에이터들로 구성될 수 있다.

제1 가요성 멤브레인은 1 내지 20 MPa의 탄성률(영률)을 가질 수 있다.

캐리어 헤드는 제1 가요성 멤브레인을 포함할 수 있고, 제1 가요성 멤브레인은 그의 중심 멤브레인 부분을 통해, 기판의 에지 부분에 의해 둘러싸인 기판의 중심 부분에 압력을 인가하기 위해 하나 이상의 가압가능한 챔버를 형성하기 위해서 하우징에 고정된다. 캐리어 헤드는 제2 가요성 멤브레인을 포함할 수 있고, 제2 가요성 멤브레인은 하우징에 의해 지지되고, 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들이 제2 가요성 멤브레인의 상부 표면에 대하여 조정가능한 압축 압력을 제공하도록, 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들 아래에 연장된다. 제2 가요성 멤브레인은, 제1 가요성 멤브레인이 제2 가요성 멤브레인의 상부 표면에 대한 압축 압력을 제어하고 제2 가요성 멤브레인이 기판의 중심 부분 및 에지 부분에 대한 장착 표면을 제공하도록, 제1 가요성 멤브레인 아래에 연장될 수 있다.

회로는 전압 공급 라인 상에서 전압을 수신하고, 데이터 라인 상에서 데이터를 수신하고, 데이터에 기초하여 복수의 압전 액추에이터들에 인가되는 전압들을 제어하기 위해 하우징에 고정될 수 있다. 회로는 데이터 라인 상에서 제어기로부터 데이터의 프레임들을 수신하도록 구성될 수 있고, 데이터는 하나 이상의 제어 값을 포함한다. 회로는 프레임에 제어 값들의 시퀀스를 포함하는 데이터의 프레임들을 수신하고, 시퀀스의 제어 값의 위치에 기초하여 시퀀스의 제어 값이 적용되는 액추에이터를 식별하도록 구성될 수 있다. 회로는 제어 값과 식별 값들의 쌍들을 포함하는 데이터의 프레임들을 수신하고, 식별 값에 기초하여 제어 값이 적용되는 액추에이터를 식별하도록 구성될 수 있다. 제어 값은 압전 액추에이터에 인가할 전압을 나타낼 수 있다.

특정 구현들은 이하의 장점들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 압력은, 연마 중인 기판의 중심에 대하여 방사상 및 각도상 둘 다로 변화하는 방식으로 기판에 인가될 수 있다. 이는, 인입 기판의 두께의 각도 변동 및/또는 연마 프로세스의 연마 속도의 각도 변동들을 보상할 수 있는 방식으로 프로파일 제어를 허용한다. 영역에 걸쳐 인가되는 압력은 영역의 최상부 상의 멤브레인을 변형시키기 위해 압전 액추에이터를 확장 또는 수축시킴으로써 제어될 수 있다. 따라서, 기판 상의 층의 각각의 영역의 연마 프로세스는 독립적으로 그리고 고선명도로 제어될 수 있다. 더욱이, 압력 챔버들을 사용하는 것과 비교하여, 압전 액추에이터들을 사용하는 것은 더 실현가능한 방식으로 훨씬 더 많은 개수의 제어 영역들로의 규모조정을 허용한다. 특히, 더 적은 회전 연결들이 필요하고, 회전 연결들의 개수는 압전 액추에이터들의 개수에 따라 규모조정될 필요가 없다.

본 발명의 하나 이상의 실시예의 세부사항들이 이하의 설명 및 첨부 도면들에 제시된다. 다른 특징들, 목적들 및 장점들은 설명 및 도면들로부터 그리고 청구항들로부터 명백하다.

도 1은 연마 장치의 예의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 2a는, 캐리어 헤드의 압전 액추에이터들을 도시하는, 캐리어 헤드, 기판 및 연마 패드의 부분의 예시적인 단면도를 예시한다.
도 2b는 직사각형 어레이의 압전 액추에이터들을 갖는 캐리어 헤드의 개략적인 저면도를 예시한다.
도 2c는 압전 제어 구역들 및 압력 챔버 제어 구역들 양쪽 모두를 포함하는 하이브리드 캐리어 헤드의 예시적인 단면도를 예시한다.
도 2d는 대응하는 구역들을 갖는 하이브리드 캐리어 헤드의 개략적인 저면도를 예시한다.
도 2e는 육각형 어레이의 압전 액추에이터들을 갖는 캐리어 헤드의 개략적인 저면도를 예시한다.
도 2f는 원형 어레이(polar array)의 압전 액추에이터들을 갖는 캐리어 헤드의 개략적인 저면도를 예시한다.
도 3a는 연마 패드의 평면도를 예시하고, 제1 기판 상에서 인-시튜 측정치들이 취해지는 위치들을 도시한다.
도 3b는 기판의 픽셀화 구역들에 대하여 인-시튜 측정들이 취해지는 다수의 위치들의 분포의 개략적인 상면도를 예시한다.
도 4는 압전 액추에이터 변위에 기초하여 액추에이터와 기판 사이의 탄성 멤브레인을 이용해 기판 상에 인가되는 압력을 결정하기 위한 정적 공식의 개략적인 그래프이다.
도 5는 불균일한 초기 두께를 갖는 전도성 층을 연마하는 동안의 예시적인 프로파일 제어 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 6a는 다수의 압전 에지 제어 구역들 및 압력 챔버 제어 구역들 양쪽 모두를 포함하는 하이브리드 캐리어 헤드의 다른 구현의 예시적인 단면도를 예시한다.
도 6b는 예시적인 압력 제어 시나리오를 갖는 도 6a의 하이브리드 캐리어 헤드의 개략적인 저면도를 예시한다.
도 6c는 다수의 압전 에지 제어 구역들 및 하나의 중심 압력 챔버 제어 구역을 포함하는 하이브리드 캐리어 헤드의 개략적인 저면도를 예시한다.

기판의 상이한 영역들 간의 연마 속도 변동들은 기판의 상이한 영역들이 그들의 목표 두께에 상이한 시간들에 도달하는 것으로 이어질 수 있다. 한편, 영역들의 연마가 동시에 중지되는 경우, 기판의 상이한 영역들은 원하는 두께에 도달하지 않을 수 있다. 반면, 상이한 시간들에 상이한 구역들에 대해 연마를 중지하는 것은 결함을 초래하거나 연마 장치의 처리량을 낮출 수 있다. 따라서, 상이한 영역들에 대한 압력을 독립적으로 제어할 수 있을 필요가 있다.

이상적인 프로세스에서, 캐리어 헤드 및 플래튼의 회전으로 인해, 기판 상에서의 연마 속도는 기판의 회전 축에 대하여 각도 대칭일 것이다. 그러나, 실제로는, 연마 프로세스는 연마 속도에서 각도 변동을 초래할 수 있다. 추가적으로, 연마될 기판은 각도적으로 변화하는, 즉, 각도 불균일성을 갖는 초기 두께를 갖는 최상부 층을 가질 수 있다. 마지막으로, 일부 제조 프로세스들에서, 나중의 처리 단계들, 예를 들어, 퇴적 단계들에서의 불균일성을 보상하기 위해, 연마 중인 층의 두께의 각도 불균일성을 유도하는 것이 바람직할 수 있다. 연마 프로세스에 의해 또는 각도적으로 불균일한 초기 두께를 갖는 층을 연마할 때 유도되는 각도 불균일성을 제거하는 것, 또는 층을 연마할 때 두께의 각도 변동을 의도적으로 제공하는 것은 난제로 남아있다.

그러나, 다수의 압전 액추에이터들을 사용하는 캐리어 헤드가 이러한 문제를 해결할 수 있다. 압전 액추에이터들은 캐리어 헤드 주위에 각도 분산될 수 있고, 각각의 압전 액추에이터는 독립적으로 제어될 수 있고, 각도 불균일성의 감소 또는 고의적인 도입을 허용한다.

도 1은 연마 장치(100)의 예를 예시한다. 연마 장치(100)는 회전가능한 디스크-형상 플래튼(120)을 포함하고, 이 플래튼 상에 연마 패드(110)가 위치된다. 플래튼은 축(125)을 중심으로 회전하도록 작동가능하다. 예를 들어, 모터(121)는 플래튼(120)을 회전시키기 위해 구동 샤프트(124)를 회전시킬 수 있다. 연마 패드(110)는, 예를 들어, 접착제의 층에 의해 플래튼(120)에 탈착가능하게 고정될 수 있다. 연마 패드(110)는 외측 연마 층(112) 및 더 연질의 후면 층(114)을 갖는 2층 연마 패드일 수 있다.

연마 장치(100)는 결합된 슬러리/헹굼 암(130)을 포함할 수 있다. 연마 동안, 암(130)은 연마 패드(110) 상에 연마 액체(132), 예컨대, 연마 슬러리를 분배하도록 작동가능하다. 단 하나의 슬러리/헹굼 암(130)만이 도시되어 있지만, 추가적인 노즐들, 예컨대, 캐리어 헤드마다 하나 이상의 전용 슬러리 암이 사용될 수 있다. 연마 장치는 또한, 연마 패드(110)를 일관된 연마 상태로 유지하기 위해 연마 패드(110)를 연마하기 위한 연마 패드 컨디셔너를 포함할 수 있다.

연마 장치(100)는 기판(10)을 연마 패드(110)에 대하여 유지하도록 작동가능한 캐리어 헤드(140)를 포함한다. 캐리어 헤드(140)는 기판(10) 상의 다수의 구역들 각각에 대한 연마 파라미터, 예를 들어, 압력을 독립적으로 제어하도록 구성될 수 있다.

캐리어 헤드(140)는 구동 샤프트(152)에 연결될 수 있는 하우징(141), 멤브레인(182), 및 가요성 멤브레인(182) 아래에 기판(10)을 유지하기 위한 리테이닝 링(142)을 포함할 수 있다. 멤브레인(182)의 하부 표면은 기판(10)에 대한 장착 표면을 제공한다. 멤브레인(182)은 탄성 물질, 예를 들어, 고무, 예컨대, 실리콘 고무 또는 네오프렌으로 만들어질 수 있다. 멤브레인(182)의 영률은 1 내지 20 MPa의 범위일 수 있다. 다른 물질들, 예를 들어, 히드로겔 및 발포체는 그들이 1-10 MP의 영률을 갖는 탄성 범위에서 변형되고, 비교적 높은 전단 탄성률을 갖지만 멤브레인에 "점착"되는 것을 회피하도록 낮은 접착력을 갖는 경우에 가능하다. 멤브레인(182)은 광학 인-시튜 모니터링 시스템에 적응하도록 반투명할 수 있다. 멤브레인(182)은 하우징(141)에 고정될 수 있다.

캐리어 헤드(140)는 또한, 멤브레인(182) 위에 위치되고 캐리어 플레이트(143)에 고정되는 독립적으로 작동가능한 다수의 압전 액추에이터들(184)을 포함한다. 캐리어 플레이트(143)는 하우징(141)의 부분에 의해 제공될 수 있다. 압전 액추에이터들(184)은 멤브레인(182)의 상부 표면에 대한 압력을 독립적으로 조정하기 위해 멤브레인(182)의 상부 표면에 접촉하도록 위치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 5개의 압전 액추에이터들(184a-184e)(개별적으로 번호가 매겨지지 않음)이 도시되지만, 이 개수는 훨씬 더 클 수 있는데, 예를 들어, 20개 내지 100개의 액추에이터들일 수 있다. 대안적으로,

회로(189), 예를 들어, 마이크로제어기와 같은 하나 이상의 요소를 갖는 회로 보드가 캐리어 헤드(140)에 고정된다. 예를 들어, 회로는 캐리어 헤드(140)의 하우징(141)의 최상부 상에 장착될 수 있다. 다른 예를 들어, 회로는 캐리어 헤드(140) 내부에 장착될 수 있다.

회로(189)는 전압 공급원(181)으로부터의 전압 공급 라인(183) 상에서 전압을 수신할 수 있다. 회로(189)는 또한, 제어기(190)로부터의 데이터 라인(186)을 통해 데이터를 수신할 수 있다. 전압 공급 라인(183) 및 데이터 라인(186)은 구동 샤프트(152) 및 회전 전기 결합체(156), 예를 들어, 슬립 링을 통해 제어기(190) 및 전압 공급원(181)의 고정 구성요소들로 라우팅될 수 있다.

추가적으로, 회로는 전압 라인들(187)을 통해, 데이터에 기초하여 각각의 압전 액추에이터에 인가되는 전압을 독립적으로 제어할 수 있다. 데이터 라인(186)은 데이터의 복수의 프레임들을 전달할 수 있고, 복수의 프레임들 중 각각의 프레임은 압전 액추에이터들 중 하나 이상의 압전 액추에이터에 대한 압력 신호 또는 등가의 전압 신호를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어기(190)에 의해 송신되는 데이터의 프레임은 각각의 압전 액추에이터에 대한 제어 값을 포함하고, 회로(189)는 프레임 내의 제어 값들의 순서에 의해 어느 제어 값이 각각의 압전 액추에이터와 연관되는지를 결정하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 제어기(190)에 의해 송신되는 데이터의 프레임은 제어 값, 및 제어 값이 적용되는 압전 액추에이터에 대한 식별 값 양쪽 모두를 포함하고, 회로(189)는 식별 값에 기초하여 제어 값에 대한 적절한 압전 액추에이터를 결정하도록 구성된다.

2개의 전기 라인들, 예를 들어, 전압 공급 라인(183) 및 데이터 라인(186)만이 회전 전기 결합체(156)를 통해 라우팅될 필요가 있다. 결과적으로, 조립체는, 다수의 유체 라인들, 예를 들어, 공압 공기 라인들의 회전 연결을 필요로 하는 압력 액추에이터보다 더 단순하고 더 신뢰성 있을 수 있다. 추가적으로, 압전 액추에이터들의 개수는, 회전 연결들의 개수를 꼭 증가시킬 필요 없이, 데이터를 해석하기 위한 회로(189)의 기능성 및 제어기(190)에 의해 제공되는 데이터의 적절한 수정에 의해 규모확대될 수 있다.

도 2a 및 2b는, 각각, 캐리어 헤드(140) 내의 압전 액추에이터들(184)의 어레이(184c)의 예시적인 단면도 및 압전 액추에이터들(184)의 어레이(184c)의 저면도를 예시한다. 각각의 압전 액추에이터(184)는 2개의 전극들(185a, 185b) 사이에 개재된 압전 물질의 층(184a)을 포함한다. 액추에이터를 수직으로 변위시키기 위해, 2개의 전극들(185a, 185b) 사이에 전압이 인가된다. 전극들 중 하나, 예를 들어, 최상부 전극(185a)은 접지에 연결될 수 있다. 다른 전극, 예를 들어, 바닥 전극(185b)은 회로(189)에 의해 전압이 제어가능하게 인가되는 제어 전극으로서 역할을 할 수 있다.

일부 구현들에서, 최상부 전극(185a)은 압전 액추에이터들(184) 전부에 대한 공통 접지 전극이다. 이 경우, 최상부 전극(185a)은 기판(10)에 걸쳐 있을 수 있다. 개별 바닥 전극들(185b)은 압전 층 액추에이터들의 세그먼트들과 동일한 크기일 수 있다. 일부 구현들에서, 압전 액추에이터들(184)은 캐리어 플레이트(143)에 걸쳐 균일한 크기를 갖는다.

일부 구현에서, 압전 액추에이터(184)는 바닥 전극(185b) 아래에 부착된 절연된 플레이트(184d)를 포함한다. 절연된 플레이트(184d)는 액추에이터(184)의 나머지 부분, 예를 들어, 층(184a)과 동일한 형상을 가질 필요가 없다. 즉, 플레이트(184d)는 압전 층(184a)과는 상이한 형상 및 크기일 수 있다. 예를 들어, 절연된 플레이트(184d)는 압전 층(184a)보다 (측방향으로) 더 클 수 있다. 추가적으로, 절연된 플레이트들(184d)은 압전 액추에이터(184)에 의해 압력이 인가되는 멤브레인(182) 상의 영역의 형상이 어레이(184c)에 걸쳐 변할 수 있도록 상이한 형상들 및 크기들을 가질 수 있다. 절연된 플레이트(184d)의 형상은 액추에이터에 의해 압력이 인가될 기판 상의 구역에 대한 원하는 형상에 기초하여 선택될 수 있다. 대안적으로, 전체 압전 액추에이터, 예를 들어, 압전 층(184a), 및 존재한다면, 절연된 플레이트(184d)는, 액추에이터에 의해 압력이 인가될 기판 상의 구역에 대한 원하는 형상에 기초하여 선택될 수 있다.

일부 구현들에서, 하나 초과의 압전 액추에이터(184)가, 동일한 절연된 플레이트(184d) 위에 위치될 수 있다. 이 경우, 동일한 전압 신호가, 동일한 플레이트(184d) 위에 있는 압전 액추에이터들(184)에 인가될 수 있다. 그러한 구성에서 액추에이터들(184)은 단일 플레이트(184d)에 의해 걸쳐진 영역에 비해 비교적 작다.

인접한 압전 액추에이터들(184)은 갭(184b)에 의해 분리될 수 있다. 일부 구현들에서, 인접한 액추에이터들(184) 사이의 갭들은 어레이(184c)에 걸쳐 균일하다. 압전 액추에이터들은 전체 멤브레인(182)에 걸쳐 있도록 서로 인접하여 배열될 수 있다. 각각의 압전 액추에이터를 분리하는, 예를 들어, 절연된 플레이트(184d)를 분리하는 갭들(184b)은 멤브레인에 의해 기판에 인가되는 압력이 매끄러워질 정도로 충분히 작다. 갭들(184b)은 100 um 내지 1 mm 범위일 수 있다.

압전 액추에이터들(184)은 축(159) 주위의 다수의 상이한 각도 위치들에 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 액추에이터들(184)은 규칙적인 어레이, 예를 들어, 직사각형, 육각형, 또는 원형 어레이로 배치된다.

도 2b에 도시된 일 예로서, 액추에이터들(184)은 직사각형 어레이로 배치된다. 도 2e에 도시된 일 예로서, 액추에이터들(184)은 육각형 어레이로 배치된다.

도 2f를 참조하면, 다른 예로서, 액추에이터들은 먼저 동심 링들로 분할될 수 있고, 그 다음, 각각의 링 내의 각각의 액추에이터는 소정 양의 호 길이에 걸쳐진다. 주어진 링 내의 액추에이터들은 균일한 크기를 가질 수 있고/거나 링 주위에 균일하게 이격될 수 있다. 일부 구현들에서, 액추에이터들은 균일한 크기를 갖고 다수의 링들에 걸쳐 균일하게 이격되며, 따라서, 캐리어 헤드의 중심에 더 가까운 링에 비해 캐리어 헤드의 중심으로부터 더 먼 링에 더 많은 개수의 액추에이터들이 존재한다. 일부 구현들에서, 상이한 링들의 액추에이터들은 동일한 중심 각도(도/라디안)에 걸쳐 있고, 따라서, 캐리어 헤드의 중심으로부터 더 먼 링들의 액추에이터들이 더 길다. 일부 구현들에서, 액추에이터들은 링이 캐리어 헤드의 중심으로부터 더 멀어질수록 점진적으로 더 좁아질 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 링의 액추에이터들은 캐리어 헤드의 중심에 더 가까운 제2 링의 액추에이터들보다 더 작은 각도(도/라디안)에 걸쳐 있을 수 있다.

압전 액추에이터들(184)의 특정 형상은 어레이에 따를 수 있다. 예를 들어, 압전 액추에이터들(184)은 파이 또는 사다리꼴 형상의 경우 기판(10)의 중심에서 크기가 더 클 수 있는 반면에, 아치형 형상의 경우 기판 에지를 향하여 크기가 점진적으로 더 작아질 수 있다. 압전 액추에이터들(184)의 총 개수는 압전 물질들의 비용에 의해 결정된다. 예를 들어, 압전 압력 제어를 사용하는 연마 헤드는 약 70 ㎟의 크기를 각각 갖는 100개의 압전 액추에이터들을 가질 수 있다.

일부 구현들에서, 중심 축 주위의 압전 액추에이터들(184)의 각도 및 방사상 배열은 불균일할 수 있다. 예를 들어, 기판의 하나 이상의 영역이 나머지보다 더 높은 선명도의 제어를 필요로 하는 경우, 거기에는 더 정밀한(더 작은) 압전 액추에이터들이 배열될 수 있다.

도 2b, 2e, 및 2f에 도시된 바와 같이, 일부 구현들에서, 압전 액추에이터들은 기판(10)에 걸쳐 있고, 예를 들어, 기판에 인가되는 압력은 전적으로 압전 액추에이터들(184)에 의해 기판의 모든 영역들에서 제어된다. 그러나, 일부 구현들에서, 기판의 한 영역에서의 압력은 압전 액추에이터들에 의해 제어되고 기판의 다른 영역에서의 압력은 가압된 챔버에 의해 제어되는 하이브리드 접근법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 헤드(140)는 도 2c에 도시된 바와 같이 제2 가요성 멤브레인(144)을 포함할 수 있다. 제2 가요성 멤브레인의 외측 표면은 제1 가요성 멤브레인(182)의 상부 표면에 접촉하도록 위치된다. 제2 멤브레인(144)은 가요성 멤브레인(144) 상의, 그리고 따라서 기판(10) 상의 연관된 구역들(148a-148c)에 독립적으로 제어가능한 압력을 인가할 수 있는 하나 이상의 독립적으로 제어가능한 압력 챔버, 예를 들어, 3개의 챔버들(146a-146c)을 형성하기 위해 하우징에 고정된다(도 2d 참고). 구역들은 기판(10)의 중심 부분을 포함한다.

도 2c로 되돌아가면, 기판(148d)의 에지 부분에서 멤브레인(182)에 압력을 인가하기 위해 복수의 압전 액추에이터들(184)이 제2 가요성 멤브레인(144) 주위에 배열된다(도 2d 참고). 예를 들어, 압전 액추에이터들(184)은 중심 축(159) 주위에 균일한 각도 간격으로 위치될 수 있다. 압전 액추에이터들(184)은 비교적 "조밀"할 수 있는데, 예를 들어, 중심 축(159) 주위에 30 °마다 적어도 1개, 또는 중심 축(159) 주위에 20 °마다 적어도 1개, 또는 중심 축(159) 주위에 10 °마다 적어도 1개, 또는 중심 축(159) 주위에 5 °마다 적어도 1개일 수 있다.

도 2c 및 2d를 참조하면, 중심 구역(148a)은 실질적으로 원형일 수 있고, 나머지 챔버 구역들(148b-148c)은 중심 구역(148a) 주위의 동심 환형 구역들일 수 있고, 압전 구역(148d)은 최외측의 챔버 구역(148c) 주위의 동심 환형 구역일 수 있다. 도 2c 및 2d에는 오직 3개의 챔버 구역들 및 하나의 압전 구역이 도시되지만, 2개의 챔버 구역들 또는 4개의 챔버 구역들 또는 그 이상이 존재할 수 있고, 챔버 구역들 외부에 2개의 압전 구역들 또는 4개의 압전 구역들 또는 그 이상이 존재할 수 있다. 도 2c 및 2d에서, 압전 구역(148d)이 기판(10)의 에지 부분 상의 동심 링으로서 도시되지만, 압전 구역들은 다른 챔버 구역들을 대체할 수 있다. 예를 들어, 중심 원형 챔버 구역은 복수의 배열된 압전 액추에이터들에 의해 제어되는 원형 구역으로 대체될 수 있다. 압력 챔버들과 압전 액추에이터들의 조합을 사용할지 여부는 다수의 인자들에 의해 사정될 수 있다. 예를 들어, 인자들은 연마 헤드(140)의 총 비용, 효율 또는 정확도일 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 캐리어 헤드는 압전 액추에이터들을 독점적으로 사용하는 캐리어 헤드보다 저비용일 수 있으면서, 각도 불균일성이 발생할 가능성이 가장 높은 기판 에지에서 연마 속도들의 개선된 각도 제어를 여전히 제공한다.

도 6a 및 6b를 참조하면, 도 2c 및 2d와 관련하여 예시된 캐리어 헤드와 유사한 예시적인 하이브리드 캐리어 헤드(140)가 도시된다. 그러나, 에지 제어 링(202)이 압전 요소들(184)과 멤브레인(182) 또는 기판(10) 사이에 배치된다. 에지 제어 링은 멤브레인(182)보다 더 강성일 수 있는데, 예를 들어, 경질 플라스틱 또는 얇은 금속 링일 수 있다. 추가적으로, 로딩 영역의 둘레 주위에 밀접하게 이격된 다수의 압전 액추에이터들보다는, 도 6a 및 6b의 하이브리드 캐리어 헤드(140)는, 예를 들어, 하나의 축을 따라(이 경우에는 단 2개의 압전 액추에이터들만이 필요할 것임), 또는 2개의 수직 축들을 따라(이 경우에는 단 3개의 압전 액추에이터들만이 필요할 것임) 에지 제어 링(202)의 수직 위치 및 기울기 양쪽 모두를 제어하기에 충분한 개수의 액추에이터들을 포함한다. 그러나, 추가적인 압전 액추에이터들이 포함될 수 있는데, 이 경우에 압전 액추에이터들은 에지 제어 링(202)을 원하는 형상으로 휘게 하는 데 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 캐리어 헤드(140)는 6개의 압전 액추에이터들을 가질 수 있다. 이는 에지 제어 링(202)의 수직 위치를 6개의 위치들에 설정할 것이고, 에지 제어 링은 인접한 액추에이터들에서 상이한 높이들을 수용하도록 구부러진다. 압전 액추에이터들(184)은 캐리어 헤드의 중심 주위에 균등하게 이격될 수 있다.

이러한 예시적인 구현은 각도 변동을 감소시키는 데 효율적이고 경제적인데, 왜냐하면 제어기(190)는 압전 구역 위의 상이한 위치들에 위치된 몇 개의 압전 액추에이터(184)만을 사용하여 에지 영역에 걸친 압력 분포를 제어할 수 있기 때문이다. 특히, 압전 액추에이터들, 3개의 압전 액추에이터들(184a-c)의 연장부를 제어함으로써, 에지 제어 링(202)의 편향 또는 기울기가 제어될 수 있고, 따라서, 기판 에지 상의 압력 분포를 조정할 수 있다.

하이브리드 캐리어 헤드(140)를 사용하여 기판을 연마하는 동안, 제어기(190)는, 가장 높은 또는 가장 낮은 압력들이 인가되는 위치, 및 가장 높은 및 가장 낮은 압력들의 크기를 선택하기 위해 액추에이터들(184)의 수직 연장부들을 선택함으로써 기판 에지에서의 연마 프로파일의 각도 변동을 감소시킬 수 있다. 즉, 에지 제어 링(202) 상의 3개의 위치들의 수직 위치들의 선택은 링(202)의 편향을 제어하고, 링(202)이 가장 낮은 위치에서 최대 압력이 인가될 것이다. 가장 낮은 압력은 링이 가장 높은 위치에 인가될 것이고, 이는 링이 평면으로 유지되는 한 최대 압력이 인가되는 위치로부터 180 °일 것이다. 압력은 가장 높은 압력의 위치로부터 가장 낮은 압력의 위치까지 둘레를 따라 비교적 균일하게 변해야 한다.

제어기(190)는 에지 불균일성을 감소시키기 위해, 최대(또는 최소) 압력에 대한 위치(204) 및 그 위치(204)에 인가되는 압력의 크기를 선택할 수 있다. 제어기(190)는 압전 액추에이터들(184a-c)의 3개의 위치들에 인가되는 압력들을 변화시킴으로써 가장 높은 국부 압력을 인가하기 위해 특정 에지 위치(204)의 배향(즉,

)을 조정할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(184a)의 연장부가 가장 크고, 액추에이터(184b)가 두번째로 가장 크고, 액추에이터(184c)가 가장 낮은 경우, 위치(204)는 도 6b에 도시된 바와 같이 압전 액추에이터들(184a, 184b)의 2개의 위치들 사이의 호 영역에 위치될 것이다. 액추에이터들(184a-c)의 연장부의 상대적인 크기들은 가장 높은 압력과 가장 낮은 압력의 크기를 설정할 것이다.

유사하게, 도 6c를 참조하면, 캐리어 헤드(140)는 하나의 중심 압력 챔버 제어 구역(148a) 및 다수의 압전 액추에이터들(184)을 포함한다. 제어기(190)는, 가장 높은 또는 가장 낮은 압력이 인가되는 위치, 및 가장 높은 압력 및 가장 낮은 압력의 크기를 조정함으로써, 기판(10)을 연마할 때 기판 에지에서의 각도 변동을 감소시킬 수 있다.

도 1로 돌아가면, 캐리어 헤드(140)는 지지 구조(150), 예를 들어, 캐러셀로부터 매달리며, 캐리어 헤드가 축(155)을 중심으로 회전할 수 있도록, 구동 샤프트(152)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(154)에 연결된다. 선택적으로, 캐리어 헤드(140)는, 예를 들어, 캐러셀(150) 상의 슬라이더들 상에서, 또는 캐러셀 자체의 회전 진동에 의해 측방향으로 진동할 수 있다. 작동 시에, 플래튼은 그의 중심 축(125)을 중심으로 회전되며, 각각의 캐리어 헤드는 그의 중심 축(155)을 중심으로 회전되고 연마 패드의 최상부 표면에 걸쳐 측방향으로 병진된다.

연마 장치는, 아래에서 논의되는 바와 같이 연마 속도를 조정할지 여부 또는 연마 속도에 대한 조정을 결정하는 데 사용될 수 있는 인-시튜 모니터링 시스템(160)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 인-시튜 모니터링 시스템(160)은 광학 모니터링 시스템, 예를 들어, 분광 모니터링 시스템을 포함할 수 있다. 다른 구현들에서, 인-시튜 모니터링 시스템(160)은 와전류 모니터링 시스템을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 모니터링 시스템(160)은 광학 모니터링 시스템이다. 연마 패드를 통한 광학 액세스는 연마 패드(110)의 윈도우(118)에 의해 제공될 수 있다. 광학 모니터링 시스템(160)은 광원(162), 광 검출기(164), 및 원격 제어기(190), 예를 들어, 컴퓨터와 광원(162) 및 광 검출기(164) 간에 신호들을 전송 및 수신하기 위한 회로(166)를 포함할 수 있다. 광원(162)으로부터의 광을 연마 패드의 광 접근부로 보내고, 기판(10)으로부터 반사된 광을 검출기(164)로 보내기 위해 하나 이상의 광섬유(170)가 사용될 수 있다.

회로(166)의 출력은, 광학 모니터링 시스템을 위해 구동 샤프트(124)의 회전 커플러(129), 예를 들어, 슬립 링을 통해 제어기(190)에 전달되는 디지털 전자 신호일 수 있다. 유사하게, 광원은 제어기(190)로부터 회전 커플러(129)를 통해 광학 모니터링 시스템(160)으로 전달되는 디지털 전자 신호들의 제어 명령들에 응답하여 켜지거나 꺼질 수 있다. 대안적으로, 회로(166)는 무선 신호에 의해 제어기(190)와 통신할 수 있다.

광원(162)은 백색 광을 방출하도록 작동가능할 수 있고, 광 검출기(164)는 분광계일 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 광원(162) 및 광 검출기(164)는 그들의 작동을 제어하고 그들의 신호들을 수신하도록 작동가능한 컴퓨팅 디바이스, 예를 들어, 제어기(190)에 연결될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 연마 장치 부근에 위치된 마이크로프로세서, 예를 들어, 프로그램가능한 컴퓨터를 포함할 수 있다. 제어에 관하여, 컴퓨팅 디바이스는, 예를 들어, 광원의 활성화를 플래튼(120)의 회전과 동기화할 수 있다.

일부 구현들에서, 인-시튜 모니터링 시스템(160)의 광원(162) 및 검출기(164)는 플래튼(120)에 설치되어 플래튼과 함께 회전한다. 이 경우, 플래튼의 운동은 센서가 각각의 기판에 걸쳐 스캔하게 할 것이다. 구체적으로, 플래튼(120)이 회전할 때, 제어기(190)는, 각각의 기판(10)이 광 접근부 위를 지나가기 직전에 시작되어 지나간 직후에 종료되는 일련의 섬광들을 광원(162)이 방출하게 할 수 있다. 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스는, 각각의 기판(10)이 광 접근부 위를 지나가기 직전에 시작되어 지나간 직후에 종료되도록 광원(162)이 광을 연속적으로 방출하게 할 수 있다. 어느 경우에서든, 샘플링 주파수에서의 스펙트럼 측정들을 생성하기 위해, 검출기로부터의 신호가 샘플링 기간 동안 적분될 수 있다.

작동 시에, 제어기(190)는, 예를 들어, 광원의 특정 섬광 또는 검출기의 특정 시간 프레임에 대해 광 검출기에 의해 수신된 광의 스펙트럼을 설명하는 정보를 담고 있는 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 이 스펙트럼은 연마 동안 인-시튜 측정된 스펙트럼이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 검출기가 플래튼에 설치된 경우, 플래튼의 회전(화살표(304)로 도시됨)으로 인해, 윈도우(108)가 캐리어 헤드 아래를 이동할 때, 광학 모니터링 시스템은, 스펙트럼 측정들이, 기판(10)을 횡단하는 호의 위치들(301)에 있도록 샘플링 주파수에서 스펙트럼 측정들을 행할 것이다. 예를 들어, 지점들(301a-301k) 각각은 기판(10)의 모니터링 시스템에 의한 스펙트럼 측정의 위치를 나타낸다(지점들의 개수는 예시적이며; 샘플링 주파수에 따라, 예시된 것보다 더 많거나 더 적은 측정들이 행해질 수 있다). 윈도우(108)가 스위핑할 때 캐리어 헤드(140)의 회전으로 인해, 기판(10) 상의 상이한 반경들 및 각도 위치들로부터 스펙트럼들이 획득된다.

따라서, 기판에 걸친 광학 모니터링 시스템의 임의의 주어진 스캔의 경우, 타이밍, 모터 인코더 정보, 리테이닝 링 및/또는 기판의 에지의 광학 검출, 및 리테이닝 링(142)에 대한 기판(10) 세차의 광학 검출 또는 계산에 기초하여, 제어기(190)는 스캔으로부터의 각각의 측정된 스펙트럼에 대하여, (스캔 중인 특정 기판(10)의 중심에 대한) 방사상 위치 및 (스캔 중인 특정 기판(10)의 기준 각도에 대한) 각도 위치 양쪽 모두를 계산할 수 있다.

많은 작동 조건들에서, 캐리어 헤드에 대한 기판의 세차 속도는, 제어기(190)가 변화시켜 새로운 압력을 기판 상의 특정 각도 영역에 인가하기에 충분한 시간을 가질 수 있을 정도로 충분히 느리다. 따라서, 일부 상황들에서, 예를 들어, 기판의 세차 속도가 분당 10 ° 미만, 예를 들어, 분당 5 ° 미만인 경우, 광학 모니터링 시스템은 선택적으로, 캐리어 헤드의 각도 위치에 대한 기판의 각도 위치 사이의 차이들을 무시할 수 있고, 원하는 연마 이후 프로파일을 갖도록 기판을 여전히 정확하게 연마할 수 있다.

기판을 연마하기 위해 불균일한 각도 프로파일이 요구되는 상황들에서, 모니터링 시스템은 기판 및 캐리어 헤드의 초기 각도 위치들을 (예를 들어, 노치에 기초하여) 정렬하고, 기판의 외측 직경, 리테이닝 링의 내측 직경, 및 캐리어 헤드의 회전 속도(예를 들어, 분당 회전수)에 기초하여 기판의 세차 속도를 계산할 수 있다. 그러므로, 시스템은 기판 상의 목표 각도 위치에 인가되는 압력을 정밀하게 변화시킬 수 있다.

일부 구현들에서, 제어기(190)는 기판(10)의 관측된 세차 속도를 맞균형시킴으로써 연마 동안 각도 변동을 감소시키기 위해 압력들을 조정할 수 있다. 도 6b 또는 6c와 관련된 예로서, 제어기(190)는 가장 높은(또는 가장 낮은) 유효 국부 압력이 인가되는 위치(204)의 각도 위치를 변화시키기 위해, 압전 구역(148d)의 상이한 위치들(예를 들어, 위치들(184a-c))에서 인가되는 각각의 압력들을 연속적으로 조정할 수 있다. 기판(10)이 세차를 겪지 않는 것처럼, 기판(10)의 특정 영역(204)에 인가되는 유효 국부 압력이 기판(10)에 대해 정적인 것처럼 보이도록, 캐리어 헤드(140)에 대한 기판(10)의 세차 속도를 맞균형시키기 위해 특정 각도 속도로 특정 위치(204)의 배향(예를 들어,

)이 변할 수 있다.

연마 시스템은 또한, 어느 기판인지 및 측정된 스펙트럼의 기판 상의 위치를 결정하기 위한 추가적인 데이터를 제공하기 위해, 회전 위치 센서, 예를 들어, 고정 광학 인터럽터를 통과할 플래튼의 에지에 부착된 플랜지를 포함할 수 있다. 따라서, 제어기는 다양한 측정된 스펙트럼들을 기판(10) 상의 구역들(188 또는 148d)(도 2b 및 2d 참고)과 연관시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 스펙트럼의 측정의 시간은 방사상 위치의 정확한 계산의 대용으로서 사용될 수 있다. 각도 위치에 대하여, 모터(154)를 위한 모터 인코더는 캐리어 헤드(140) 및 구동 샤프트(152)의 각도 위치를 제공할 수 있고, 이는 회전 광학 인터럽터 또는 모터(121)를 위한 인코더에 의해 제공되는 플래튼의 각도 위치와 함께, 각각의 측정의 각도 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다.

예로서, 도 3b를 참조하면, 플래튼의 일 회전에서, 상이한 위치들(303a-303o)에 대응하는 스펙트럼들이 광 검출기(164)에 의해 수집된다. 위치들(303a-303o)의 방사상 및 각도 위치들에 기초하여, 위치들(303a-303o)에서 수집된 각각의 스펙트럼은 압전 구역(188a-188o)과 연관된다. 이 예는 각각의 구역이, 동일한 개수의 스펙트럼들과 연관되는 것을 보여주지만, 구역들은 또한, 인-시튜 측정들에 기초하여 상이한 개수의 스펙트럼들과 연관될 수 있다. 각각의 구역과 연관된 스펙트럼들의 개수는 플래튼의 회전 간에 변화할 수 있다. 물론, 각각의 구역과 연관된 스펙트럼들의 실제 개수는 적어도 샘플링 레이트, 플래튼의 회전 속도, 및 각각의 구역의 방사상 폭에 따를 것이므로, 위에서 주어진 위치들의 개수들은 단순히 예시적인 것이다. 임의의 특정한 이론에 한정되지 않고, 기판(10)으로부터 반사되는 광의 스펙트럼은 연마가 진행됨에 따라 (예를 들어, 기판에 걸친 단일 스윕 동안이 아니라, 플래튼의 다수의 회전들에 걸쳐) 최외측 층의 두께의 변화들로 인해 변하고, 따라서, 시변 스펙트럼들의 시퀀스를 산출한다. 더욱이, 층 스택의 특정 두께들에 의해 특정 스펙트럼들이 나타난다.

각각의 측정된 스펙트럼에 대해, 제어기(190)는 특징화 값을 계산할 수 있다. 특징화 값은 전형적으로, 외측 층의 두께이지만, 관련된 특징, 예컨대, 제거된 두께일 수 있다. 추가적으로, 특징화 값은 두께 이외의 물리적 특성, 예를 들어, 금속 라인 저항일 수 있다. 추가적으로, 특징화 값은, 연마 프로세스를 통한 기판의 진행의 더 일반적인 표현, 예를 들어, 미리 결정된 진행에 후속하는 연마 프로세스에서 스펙트럼이 관찰될 것으로 예상될 플래튼 회전들의 횟수 또는 시간을 나타내는 인덱스 값일 수 있다.

특징화 값을 계산하기 위한 일 기법은, 각각의 측정된 스펙트럼에 대하여, 일치하는 기준 스펙트럼을 기준 스펙트럼들의 라이브러리부터 식별하는 것이다. 라이브러리의 각각의 기준 스펙트럼은, 연관된 특징화 값, 예를 들어, 기준 스펙트럼이 발생할 것으로 예상되는 플래튼 회전들의 횟수 또는 시간을 나타내는 인덱스 값 또는 두께 값을 가질 수 있다. 일치하는 기준 스펙트럼에 대한 연관된 특징화 값을 결정함으로써, 특징화 값이 생성될 수 있다. 이 기법은 미국 특허 공보 번호 2010-0217430에서 설명된다.

또 다른 기법은 광학 모델을 측정된 스펙트럼에 피팅하는 것이다. 특히, 광학 모델의 파라미터는, 모델의 최상의 피팅을 측정된 스펙트럼에 제공하도록 최적화된다. 측정된 스펙트럼에 대해 생성된 파라미터 값은 특징화 값을 생성한다. 이 기법은 미국 특허 공보 번호 2013-0237128에서 설명된다. 광학 모델의 가능한 입력 파라미터들은, 층들 각각의 두께, 굴절률 및/또는 흡광 계수, 기판 상의 반복되는 피쳐의 간격 및/또는 폭을 포함할 수 있다.

출력 스펙트럼과 측정된 스펙트럼 사이의 차이의 계산은, 스펙트럼들에 걸친 출력 스펙트럼과 측정된 스펙트럼 사이의 절대 차이들의 합, 또는 측정된 스펙트럼과 기준 스펙트럼 사이의 차이들의 제곱의 합일 수 있다. 차이를 계산하기 위한 다른 기법들이 가능한데, 예를 들어, 측정된 스펙트럼과 출력 스펙트럼 사이의 교차 상관이 계산될 수 있다.

또 다른 기법은, 측정된 스펙트럼으로부터의 스펙트럼 특징부의 특징, 예를 들어, 측정된 스펙트럼의 피크 또는 밸리의 폭 또는 파장을 분석하는 것이다. 측정된 스펙트럼으로부터의 특징부의 파장 또는 폭 값은 특징화 값을 제공한다. 이 기법은 미국 특허 공보 번호 2011-0256805에서 설명된다.

인-시튜 측정들에 기초한 압력 제어

일반적으로, 연마 프로세스의 종료 시에 (또는 연마 프로세스가 정지되는 종료점 시간에) 기판에 대해 원하는 두께 프로파일이 달성되어야 한다. 원하는 두께 프로파일은 기판(10)의 모든 구역들에 대해 동일한 미리 결정된 두께, 또는 기판(10)의 상이한 구역들에 대해 상이한 미리 결정된 두께들을 포함할 수 있다. 불균일한 초기 두께들을 갖는 다수의 기판들이 동시에 연마될 때, 다수의 기판들은 동일한 원하는 두께 프로파일 또는 상이한 원하는 두께 프로파일들을 가질 수 있다.

일부 구현들에서, 제어 구역들과 기준 구역 사이의 측정된 두께 관계들을 연마 프로세스 전체에 걸쳐 종료점 시간에서 원하는 두께 프로파일(들)에 의해 예시된 두께 관계들과 유사하거나 동일하게 유지하기 위해, 제어기 및/또는 컴퓨터는 제어 구역들의 연마 속도들을 미리 결정된 속도로, 예를 들어, 주어진 회전 수마다, 예를 들어, 5회 내지 50회 회전마다, 또는 주어진 초마다, 예를 들어, 2 내지 20초마다 조정하도록 예정될 수 있다. 일부 이상적인 상황들에서, 조정은 미리 예정된 조정 시간에서 0일 수 있다. 다른 구현들에서, 조정들은 인-시튜로 결정된 속도로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상이한 구역들의 측정된 두께들이, 원하는 두께 관계들과 크게 상이하면, 제어기 및/또는 컴퓨터는 연마 속도들에 대한 빈번한 조정들을 행하기로 결정할 수 있다.

연마 동안, 기판 상의 층의 각각의 영역 상에 인가되는 압력은 멤브레인(182) 변형에 기인하고, 멤브레인 변형은 그 영역 위의 대응하는 압전 액추에이터의 수직 변위에 의해 제어된다. 멤브레인의 영률을 교정함으로써, 액추에이터 변위와 기판에 인가되는 압력 사이의 관계를 설명하는 정적 공식이 후크의 법칙을 통해 획득될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 정적 공식(403)은 액추에이터의 변위 유형의 양(D1)이 입력으로서 주어질 때 층의 구역 상에 인가되는 압력 유형의 양(P1)을 출력할 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 직선으로 도시되지만, 공식 함수는 멤브레인이 비선형 탄성일 때에는 비선형 곡선일 수 있다. 이 공식은, 멤브레인 물질 속성들 및 압전 액추에이터 운동 범위가 주어지면, 압력의 범위가 층의 복수의 구역들 상에 인가될 수 있다는 것을 사전에 알기 위해 온전성 검사로서 사용될 수 있다. 더욱이, 여기서 또한 일련의 검색 테이블이 사용될 수 있다. 예를 들어, 목표 압력 2 Psi가 층의 제어 구역 상에 인가된다면, 멤브레인이 2 MPa의 영률을 갖고 2 mm 두께일 때, 원하는 압전 액추에이터 이동 거리는, 예를 들어, 14 um 하향으로 검색될 수 있다. 다른 예를 들어, 압전 액추에이터의 이동 거리가 5 um 하향이고, 특정 전압 변화에 대해 고정된 경우, 제어 구역 상에 인가되는 실제 압력은, 멤브레인이 5 MPa의 영률을 갖고 2 mm 두께일 때, 예를 들어, 1.8 Psi로 검색될 수 있다. 다른 예를 들어, 액추에이터 변위 및 멤브레인 두께를 사용하는 대신에, 다른 검색 테이블을 생성하기 위해, 압전 액추에이터의 압축 운동으로 인한 멤브레인 변형 스트레인이 채택될 수 있다.

도 5는 압전 액추에이터들을 사용하는 제어 방법(500)의 흐름도를 예시하고, 방법은 계획된 시간에서의 각각의 제어 구역의 예상 두께를 결정하는 단계(502), 제어 구역의 측정된 두께를 결정하는 단계(504), 제어 구역 상에 인가되는 압력의 조정을 결정하는 단계(506), 제어 구역 위에서 압전 액추에이터에 인가되는 전압의 조정을 결정하는 단계(508), 압전 액추에이터를 작동시키고 따라서 제어 구역 위의 멤브레인에 인가되는 압력을 수정하기 위해, 조정된 전압을 인가하는 단계(510)를 포함하고, 단계들(502-506)은 인-시튜 모니터링 시스템 및 제어기를 사용하여 실현될 수 있고, 단계(510)는 회로(189) 상에서 수행될 수 있다. 각각의 제어 구역에 대해 원하는 압력(또는 인가될 전압)을 나타내는 신호들은 모니터링 시스템(160)으로부터 회로(189)로 전달될 것이다. 도 6에 도시된 바와 같은 압전 액추에이터들을 사용하는 제어 방법은 신호 데이터의 다음 프레임을 수신하기 전에, 신호 데이터의 현재 프레임을 감안하여 압력을 조정하기에 충분히 빠르다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 기판이라는 용어는, 예를 들어, (이를테면, 다수의 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함하는) 제품 기판, 시험 기판, 베어 기판, 및 게이팅 기판을 포함할 수 있다. 기판은 집적 회로 제조의 다양한 스테이지들에 있을 수 있는데, 예를 들어, 기판은 베어 웨이퍼일 수 있거나, 또는 기판은 하나 이상의 퇴적되고/되거나 패터닝된 층을 포함할 수 있다. 기판이라는 용어는 원형 디스크들 및 직사각형 시트들을 포함할 수 있다.

위에서 설명된 연마 장치 및 방법들은 다양한 연마 시스템들에 적용될 수 있다. 연마 패드, 또는 캐리어 헤드들, 또는 양쪽 모두는, 연마 표면과 기판 사이의 상대 운동을 제공하도록 이동할 수 있다. 예를 들어, 플래튼은 회전하는 대신에 궤도를 그리며 돌 수 있다. 연마 패드는 플래튼에 고정된 원형(또는 어떤 다른 형상) 패드일 수 있다. 종료점 검출 시스템의 일부 양상들은, 예를 들어, 연마 패드가 선형으로 이동하는 연속적인 또는 릴-투-릴 벨트인 선형 연마 시스템들에 적용가능할 수 있다. 연마 층은 표준(예를 들어, 필러들을 갖거나 갖지 않는 폴리우레탄) 연마 물질, 연질 물질, 또는 고정된-연마재 물질일 수 있다. 상대적 위치결정의 용어들이 사용되는데; 연마 표면 및 기판은 수직 배향 또는 어떤 다른 배향으로 유지될 수 있음을 이해해야 한다.

위의 설명은 화학적 기계적 연마 시스템의 제어에 초점을 맞추고 있지만, 인-시퀀스 계측 스테이션은 다른 유형들의 기판 처리 시스템들, 예를 들어, 식각 또는 퇴적 시스템들에 적용가능할 수 있다.

본 명세서에 설명된 주제 및 기능 작동들의 실시예들, 예컨대, 제어 시스템은, 본 명세서에 개시된 구조들 및 그의 구조적 등가물들을 포함하는, 디지털 전자 회로로, 유형적으로 구현된 컴퓨터 소프트웨어 또는 펌웨어로, 컴퓨터 하드웨어로, 또는 이들 중 하나 이상의 것의 조합들로 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 주제의 실시예들은, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서, 즉, 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해 또는 데이터 처리 장치의 작동을 제어하기 위해, 유형적인 비일시적 저장 매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령어들의 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프로그램 명령어들은, 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해 적합한 수신기 장치로의 송신을 위한 정보를 인코딩하도록 생성되는, 인위적으로 생성된 전파 신호, 예를 들어, 컴퓨터로 생성된 전기, 광학, 또는 전자기 신호 상에 인코딩될 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스, 컴퓨터 판독가능 저장 기판, 랜덤 또는 직렬 액세스 메모리 디바이스, 또는 이들 중 하나 이상의 것의 조합일 수 있다.

"데이터 처리 장치"라는 용어는 데이터 처리 하드웨어를 지칭하고, 예로서, 프로그램가능 디지털 프로세서, 디지털 컴퓨터, 또는 다중 디지털 프로세서들 또는 컴퓨터들을 포함하는, 데이터를 처리하기 위한 모든 종류의 장치, 디바이스들 및 머신들을 포함한다. 장치는 또한, 특수 목적 논리 회로, 예를 들어, FPGA(필드 프로그램가능 게이트 어레이) 또는 ASIC(주문형 집적 회로)일 수 있거나 이를 더 포함할 수 있다. 장치는 선택적으로, 하드웨어 이외에도, 컴퓨터 프로그램들을 위한 실행 환경을 생성하는 코드, 예를 들어, 프로세서 펌웨어, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제, 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 구성하는 코드를 포함할 수 있다.

컴퓨터 프로그램 - 이는 또한, 프로그램, 소프트웨어, 응용 소프트웨어, 모듈, 소프트웨어 모듈, 스크립트, 또는 코드로 지칭되거나 설명될 수 있음 - 은, 컴파일형 또는 인터프리터형 언어들, 또는 선언형 또는 절차형 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 컴퓨터 프로그램은, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛으로서를 포함하여, 임의의 형태로 배포될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 대응할 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 프로그램은 다른 프로그램들 또는 데이터를 보유하는 파일의 일부에, 예를 들어, 마크업 언어 문서에 저장된 하나 이상의 스크립트에, 해당 프로그램에 전용인 단일 파일에, 또는 다수의 협력 파일들, 예를 들어, 하나 이상의 모듈, 서브 프로그램들 또는 코드의 부분들을 저장하는 파일들에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 상에서, 또는 한 장소에 위치되거나 다수의 장소들에 걸쳐 분산되고 데이터 통신 네트워크에 의해 상호연결된 다수의 컴퓨터들 상에서 실행되도록 배포될 수 있다.

본 명세서에서 설명된 프로세스들 및 논리 흐름들은, 입력 데이터를 조작하고 출력을 생성함으로써 기능들을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그램가능 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다. 프로세스들 및 논리 흐름들은 또한, 특수 목적 논리 회로, 예를 들어, FPGA(필드 프로그램가능 게이트 어레이) 또는 ASIC(주문형 집적 회로)에 의해 수행될 수 있고, 장치는 또한, 그러한 특수 목적 논리 회로로서 구현될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터의 시스템이 특정 작동들 또는 활동들을 수행하도록 "구성"된다는 것은, 시스템이, 작동 중에 시스템으로 하여금 그러한 작동들 또는 활동들을 수행하게 하는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합을 시스템 상에 설치했다는 것을 의미한다. 하나 이상의 컴퓨터 프로그램이 특정 작동들 또는 활동들을 수행하도록 구성된다는 것은, 하나 이상의 프로그램이, 데이터 처리 장치에 의해 실행될 때 장치로 하여금 그러한 작동들 또는 활동들을 수행하게 하는 명령어들을 포함한다는 것을 의미한다.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 컴퓨터들은, 예로서, 범용 또는 특수 목적 마이크로프로세서들 또는 양쪽 모두, 또는 임의의 다른 종류의 중앙 처리 유닛을 포함하거나, 이에 기반할 수 있다. 일반적으로, 중앙 처리 유닛은 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 양쪽 모두로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수 요소들은 명령어들을 수행하거나 실행하기 위한 중앙 처리 유닛 및 명령어들 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한, 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스, 예를 들어, 자기, 광자기 디스크들, 또는 광학 디스크들을 포함할 것이거나, 이들로부터 데이터를 수신하거나 이들에게 데이터를 송신하도록 작동가능하게 결합될 것이거나, 양쪽 모두일 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 디바이스들을 가질 필요는 없다. 더욱이, 컴퓨터는 다른 디바이스, 예를 들어, 일부만 나열하자면, 모바일 전화기, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 모바일 오디오 또는 비디오 플레이어, 게임 콘솔, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 수신기, 또는 휴대용 저장 디바이스, 예를 들어, 범용 직렬 버스(USB) 플래시 드라이브에 내장될 수 있다.

컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터 판독가능 매체는, 예로서, 반도체 메모리 디바이스들, 예를 들어, EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 디바이스들; 자기 디스크들, 예를 들면, 내부 하드 디스크들 또는 이동식 디스크들; 광자기 디스크들; 및 CD ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는, 모든 형태들의 비휘발성 메모리, 매체 및 메모리 디바이스들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로에 의해 보완되거나 그에 포함될 수 있다.

본 명세서에 설명된 다양한 시스템들 및 프로세스들, 또는 그들의 부분들의 제어는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장되고 하나 이상의 처리 디바이스 상에서 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 시스템들, 또는 그들의 부분들은, 본 명세서에 설명된 작동들을 수행하기 위한 실행가능 명령어들을 저장하기 위한 메모리 및 하나 이상의 처리 디바이스를 포함할 수 있는 전자 시스템, 방법, 또는 장치로서 구현될 수 있다.

본 명세서가 많은 특정 구현 상세들을 포함하지만, 이들은 임의의 발명의 범위에 대한 또는 청구될 수 있는 대상의 범위에 대한 제한들로서 해석되어서는 안 되며, 오히려 특정 발명들의 특정 실시예들에 대해 특정할 수 있는 특징들의 설명들로서 해석되어야 한다. 본 명세서에 별개의 실시예들의 맥락으로 설명된 특정한 특징들은 또한, 조합되어 단일 실시예로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시예의 맥락으로 설명된 다양한 특징들이 또한, 다수의 실시예들에서 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위조합으로 구현될 수 있다. 게다가, 특징들이 특정 조합들에서 작용하는 것으로 위에서 설명될 수 있고 심지어 그렇게 처음에 청구될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징은, 일부 경우들에서, 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 하위조합 또는 하위조합의 변동에 관한 것일 수 있다.

유사하게, 작동들이 도면들에 특정 순서로 도시되지만, 이는, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 그러한 작동들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 모든 예시된 작동들이 수행되는 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황들에서, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다. 더욱이, 위에서 설명된 실시예들에서의 다양한 시스템 모듈들 및 구성요소들의 구분이, 모든 실시예들에서 그러한 구분을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로, 단일 소프트웨어 제품에 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

본 주제의 특정 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 예를 들어, 청구항들에 기재된 작동들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 바람직한 결과들을 여전히 달성할 수 있다. 일 예로서, 첨부 도면들에 도시된 프로세스들은, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 도시된 특정한 순서, 또는 순차적 순서를 반드시 필요로 하는 것은 아니다. 일부 경우들에서, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다.

다른 실시예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims

기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드로서,
캐리어 플레이트를 포함하는 하우징;
상기 하우징에 고정된 제1 가요성 멤브레인 - 상기 제1 가요성 멤브레인은 상부 표면을 갖고, 기판 장착 표면을 제공하는 하부 표면을 가짐 -;
상기 캐리어 플레이트에 고정되고, 독립적으로 조정가능한 압축 압력을 상기 제1 가요성 멤브레인의 상기 상부 표면 상에 제공하기 위해 상기 제1 가요성 멤브레인 위에 위치된 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들; 및
가압가능한 챔버를 형성하기 위해 상기 하우징에 고정된 제2 가요성 멤브레인 - 상기 제2 가요성 멤브레인의 외측 표면은 상기 제1 가요성 멤브레인의 상기 상부 표면에 접촉하고 상기 기판 장착 표면의 중심 부분에서 압력을 인가하도록 위치되고, 상기 복수의 압전 액추에이터들은 상기 중심 부분을 둘러싸는 상기 기판 장착 표면의 에지 부분에서 압력을 인가하기 위해 상기 제2 가요성 멤브레인 주위에 배열됨 -
을 포함하는, 캐리어 헤드.
제1항에 있어서,
상기 복수의 압전 액추에이터들은 상기 캐리어 헤드의 중심 축 주위의 상이한 각도 위치들에 배열되는, 캐리어 헤드.
제2항에 있어서,
상기 복수의 압전 액추에이터들은 복수의 아치형 구역들에 배열되는, 캐리어 헤드.
제1항에 있어서,
상기 복수의 압전 액추에이터들은 상기 기판 장착 표면에 걸쳐 있는 패턴으로 배열되는, 캐리어 헤드.
(내용 없음)
(내용 없음)
연마 조립체로서,
구동 샤프트;
기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드 - 상기 캐리어 헤드는,
상기 구동 샤프트에 고정되고 상기 구동 샤프트에 의해 이동가능한 하우징 - 상기 하우징은 캐리어 플레이트를 포함함 -;
상기 캐리어 헤드에 의해 유지되는 기판에 대한 압력을 독립적으로 조정하기 위해, 상기 캐리어 플레이트에 고정되는 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들; 및
상기 하우징에 고정된 회로를 포함함 -;
상기 구동 샤프트를 회전시키기 위한 모터;
회전 전기 결합체;
제어기;
상기 회전 전기 결합체를 통해 상기 제어기를 상기 회로에 연결하는, 전압 공급 라인 및 데이터 라인 - 상기 회로는 전압 공급 라인 상에서 전압을 수신하고, 데이터 라인 상에서 데이터를 수신하고, 상기 데이터에 기초하여 상기 복수의 압전 액추에이터들에 인가되는 전압들을 제어하도록 구성됨 -
을 포함하는, 연마 조립체.
기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드로서,
하우징;
상기 제1 가요성 멤브레인의 중심 멤브레인 부분을 통해 기판의 중심 부분에 압력을 인가하기 위해 하나 이상의 가압가능한 챔버를 형성하기 위해서 상기 하우징에 고정된 제1 가요성 멤브레인; 및
상기 하우징에 의해 지지되는 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들 - 상기 복수의 압전 액추에이터들은 상기 기판의 상기 중심 부분을 둘러싸는 상기 기판의 환형 외측 영역의 복수의 각도 구역들에 대한 압력을 독립적으로 조정하기 위해 상기 중심 멤브레인 부분의 방사상 외측에 그리고 상이한 각도 위치들에 위치됨 -
을 포함하는, 캐리어 헤드.
제8항에 있어서,
상기 복수의 압전 액추에이터들은 상기 캐리어 헤드의 중심 축 주위에 30 °마다 적어도 하나의 압전 액추에이터를 포함하는, 캐리어 헤드.
제8항에 있어서,
상기 중심 멤브레인 부분은 상기 기판의 중심 부분에 대한 장착 표면을 제공하는, 캐리어 헤드.
제10항에 있어서,
상기 제1 가요성 멤브레인의 환형 외측 부분은, 상기 복수의 압전 액추에이터들이 상기 제1 가요성 멤브레인의 환형 외측 부분의 상부 표면 상에 독립적으로 조정가능한 압축 압력을 제공하고 상기 제1 가요성 멤브레인의 상기 환형 외측 부분이 상기 기판의 외측 부분에 대한 장착 표면을 제공하도록, 상기 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들 아래에 연장되는, 캐리어 헤드.
제8항에 있어서,
제2 가요성 멤브레인을 포함하고, 상기 제2 가요성 멤브레인은 상기 하우징에 의해 지지되고, 상기 복수의 압전 액추에이터들이 상기 제2 가요성 멤브레인의 상부 표면 상에 독립적으로 조정가능한 압축 압력을 제공하도록 상기 복수의 압전 액추에이터들 아래에 연장되는, 캐리어 헤드.
제12항에 있어서,
상기 제2 가요성 멤브레인은, 상기 제1 가요성 멤브레인이 상기 제2 가요성 멤브레인의 상기 상부 표면에 대한 압축 압력을 제어하고 상기 제2 가요성 멤브레인이 상기 기판의 상기 중심 부분 및 상기 환형 외측 영역에 대한 장착 표면을 제공하도록, 상기 제1 가요성 멤브레인 아래에 연장되는, 캐리어 헤드.
제12항에 있어서,
상기 중심 멤브레인 부분은 상기 기판의 중심 부분에 대한 장착 표면을 제공하는, 캐리어 헤드.
기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드로서,
하우징;
하나 이상의 가압가능한 챔버를 형성하기 위해 상기 하우징에 고정된 제1 가요성 멤브레인 - 상기 제1 가요성 멤브레인은 기판의 중심 부분에 대한 기판 장착 표면을 제공하는 하부 표면을 가짐 -;
상기 하우징에 의해 지지되는 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들 - 상기 복수의 압전 액추에이터들은 상기 제1 가요성 멤브레인의 방사상 외측에 그리고 상이한 각도 위치들에 위치됨 -; 및
상기 제1 가요성 멤브레인보다 더 강성인 에지 제어 링 - 상기 에지 제어 링은, 상기 복수의 압전 액추에이터들이 상기 하우징에 대한 상기 에지 제어 링의 기울기를 제어하도록 상기 복수의 압전 액추에이터들에 결합되고, 상기 에지 제어 링은 상기 기판의 상기 중심 부분을 둘러싸는 상기 기판 상의 환형 영역에 압력을 인가하도록 위치됨 -
을 포함하는, 캐리어 헤드.
제15항에 있어서,
제2 가요성 멤브레인을 포함하고, 상기 제2 가요성 멤브레인은 상기 하우징에 의해 지지되고, 상기 에지 제어 링이 상기 제2 가요성 멤브레인의 상부 표면 상에 조정가능한 압축 압력을 제공하도록 상기 에지 제어 링 아래에 연장되는, 캐리어 헤드.
제16항에 있어서,
상기 제2 가요성 멤브레인은, 상기 제1 가요성 멤브레인이 상기 제2 가요성 멤브레인의 상기 상부 표면에 대한 압축 압력을 제어하고 상기 제2 가요성 멤브레인이 상기 기판의 상기 중심 부분 및 상기 환형 외측 영역에 대한 장착 표면을 제공하도록, 상기 제1 가요성 멤브레인 아래에 연장되는, 캐리어 헤드.
제15항에 있어서,
상기 중심 멤브레인 부분은 상기 기판의 중심 부분에 대한 장착 표면을 제공하는, 캐리어 헤드.
연마 시스템으로서,
연마 패드를 지지하기 위한 플래튼;
구동 샤프트;
기판을 연마 시스템에서 유지하기 위한 캐리어 헤드 - 상기 캐리어 헤드는,
상기 구동 샤프트에 고정되고 상기 구동 샤프트에 의해 이동가능한 하우징,
상기 하우징에 의해 지지되고, 상기 캐리어 헤드에 의해 유지되는 기판의 후면의 에지 부분에 대한 압력을 제어하도록 위치되는 독립적으로 작동가능한 복수의 압전 액추에이터들을 포함하고 상기 복수의 압전 액추에이터들은 독립적으로 제어가능함 -; 및
상기 기판의 상기 후면의 상기 에지 부분에 가장 높은 압력이 인가되는 위치가 상기 캐리어 헤드에서의 상기 기판의 세차와 함께 세차를 겪도록, 상기 복수의 압전 액추에이터들에 인가되는 전압들을 제어하도록 구성되는 제어 시스템
을 포함하는, 연마 시스템.
제19항에 있어서,
상기 복수의 압전 액추에이터들은 상기 캐리어 헤드의 중심 축 주위에 30 °마다 적어도 하나의 압전 액추에이터를 포함하는, 연마 시스템.
제19항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는 상기 제1 가요성 멤브레인보다 더 강성인 에지 제어 링을 포함하고, 상기 에지 제어 링은, 상기 복수의 압전 액추에이터들이 상기 하우징에 대한 상기 에지 제어 링의 기울기를 제어하도록 상기 복수의 압전 액추에이터들에 결합되고, 상기 에지 제어 링은 상기 기판의 상기 에지 부분에 압력을 인가하도록 위치되는, 연마 시스템.