KR20230164469A - 리테이너 링을 포함하는 연마 헤드 - Google Patents

리테이너 링을 포함하는 연마 헤드 Download PDF

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KR20230164469A
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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어; 상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 열선을 포함하는 리테이너 링; 및 상기 열선은 연마 캐리어 내부로 연장되며, 상기 연마 캐리어 내부에 제공되어 상기 열선을 감싸는 단열 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드를 제공한다.

Description

리테이너 링을 포함하는 연마 헤드{POLISHING HEAD INCLUDING RETAINING RING}
본 발명은 연마 헤드 및 이를 갖는 연마 캐리어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 온도 조절이 가능한 리테이너 링을 포함하는 연마 헤드에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정은 화학액인 슬러리와 연마 패드를 이용하여, 웨이퍼와 화학적 반응을 일으킴과 동시에 기계적인 힘을 웨이퍼에 전달함으로써 웨이퍼를 평탄화하는 공정이다.
화학적 기계적 연마 공정에서, 연마 헤드를 회전시켜 웨이퍼를 연마할 때, 연마 패드와 연마 헤드 사이에는 마찰에 의해서 열이 발생할 수 있다. 이 경우, 일련의 공정 과정에서 연마 패드와 연마 헤드 사이에 온도 차이가 있을 수 있다.
구체적으로, 연마 패드와 직접적으로 접촉하는 리테이너 링과 연마 패드의 온도 차이가 문제될 수 있다. 이러한 온도 차이는 연마 패드의 연마 균일도를 저하시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 온도 조절이 가능한 리테이너 링 및 이를 포함하는 연마 헤드에 관한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어; 상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 열선을 포함하는 리테이너 링; 및 상기 열선은 연마 캐리어 내부로 연장되며, 상기 연마 캐리어 내부에 제공되어 상기 열선을 감싸는 단열튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어; 상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 펠티에 소자를 포함하는 리테이너 링; 및 상기 펠티에 소자에 전류를 전달하며, 상기 연마 캐리어 내부에 제공된 전선을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 회전을 통해 기판에 대한 연마를 수행하는 연마 패드; 기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어; 상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 열선을 포함하는 리테이너 링; 상기 연마 캐리어 내부에 제공되어 상기 열선을 감싸는 단열 튜브; 및 상기 열선에 전원을 공급하도록 구성된 전원 서플라이;를 포함하고, 상기 전원 서플라이는, 상기 리테이너 링이 상기 연마 패드에 접촉하기 전에, 상기 열선의 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 회전을 통해 기판에 대한 연마를 수행하는 연마 패드; 기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어; 상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 펠티에 소자를 포함하는 리테이너 링; 상기 펠티에 소자에 전류를 전달하며, 상기 연마 캐리어 내부에 제공된 전선; 및 상기 펠티에 소자에 전원을 공급하도록 구성된 전원 서플라이;를 포함하고, 상기 전원 서플라이는, 상기 리테이너 링이 상기 연마 패드에 접촉하기 전에, 상기 펠티에 소자의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치를 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 연마 헤드의 리테이너 링은 내부에 열선 및/또는 펠티어 소자를 포함하고, 상기 열선 및/또는 펠티어 소자의 온도 조절은 전원 서플라이에 의해 제어될 수 있다.
이에 따라, 연마 헤드에 흡착된 웨이퍼가 연마 패드에 접촉하기 전에 상기 리테이너 링을 가열 또는 냉각시킴으로써, 상기 연마 패드의 온도 변화를 보상하고, 물성 변화를 방지할 수 있다. 또한 웨이퍼의 에지 영역에 대한 연마 프로파일을 최적화하여 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 열선이 포함된 리테이너 링을 포함하는 연마 헤드를 나타내는 단면도이다.
도 3은 펠티에 소자가 포함된 리테이너 링을 포함하는 연마 헤드를 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 연마 헤드의 작동 과정을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 6 및 도 7은 온도 조절 에어 노즐이 설치된 화학적 기계적 연마 장치를 보여주는 도면들이다.
도 8은 적외선 레이저가 설치된 화학적 기계적 연마 장치를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치(10)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 화학적 기계적 연마 장치(10)는 연마 헤드(100a, 100b), 연마 패드(230) 및 턴테이블(200)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 턴테이블(200)은 평편한 상면을 가지며, 수평으로 회전할 수 있다. 연마 패드(230)는 턴테이블(200)의 상면에 부착될 수 있다. 연마 패드(230)는 공극 부피가 약 30 내지 36 퍼센트인 폴리우레탄 발포체 시트를 포함할 수 있다. 또한, 연마 패드(230)는 폴리우레탄 발포체 시트의 배면에 쿠션 층을 더 포함할 수 있다. 쿠션 층은 폴리우레탄 발포체 시트가 전면적으로 균일한 압력을 갖도록 보조할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 연마 헤드(100a, 100b)는 기판(W)을 하부에 장착하고, 기판(W)을 연마하기 위해서 도 1이 표시된 화살표 방향으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 연마 헤드(100a, 100b)는 턴테이블(200)의 상면에 수직한 방향을 회전 축으로 하여 회전할 수 있다. 연마 헤드(100a, 100b)는 다른 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
예시적인 실시예들에 있어서, 화학적 기계적 연마 장치(10)는 슬러리(220)를 연마 패드(230) 상에 공급하는 슬러리 공급 장치(210)를 더 포함할 수 있다. 슬러리 공급 장치(210)는 끝 부분에 하향하는 하나 이상의 노즐(215)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 화학적 기계적 연마 장치(10)에서는 기판(W)이 연마 헤드(100a, 100b)의 하부에 장착되어, 연마 패드(230)의 상면과 접촉할 수 있다. 이때, 연마 헤드(100a, 100b)를 통해 하방으로 작용하는 외력이 기판(W)에 인가되므로 기판(W)의 일면이 연마 패드(230)에 맞닿게 된다. 턴테이블(200)이 소정의 속도로 회전하고, 연마 헤드(100a, 100b)와 함께 기판(W)이 소정의 속도로 회전될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 슬러리 공급 장치(210)에 연결된 노즐(215)을 통해 일정량의 슬러리(220)가 연마 패드(230)위에 공급될 수 있다. 노즐(215)을 통해 공급되는 슬러리(220)에는 연마 용 입자가 포함되어 있어서, 슬러리(220)의 연마 작용과 기판(W)의 회전 운동이 결합되어 기판(W)의 표면이 연마될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 화학적 기계적 연마 장치(10)는 연마 패드(230)의 표면을 컨디셔닝 하기 위한 컨디셔너(240)를 더 포함할 수 있다. 컨디셔너(240)는 단부에 다이아몬드 디스크(250)를 포함할 수 있다. 화학적 기계적 연마 공정 후 연마 패드(230)는 마모될 수 있다. 컨디셔너(240)는 다이아몬드 디스크(250)를 포함하고 있으므로 마모된 연마 패드(230)의 표면을 거칠게 할 수 있다. 다이아몬드 디스크(250)는 일정한 크기 및 분포를 가지는 다이아몬드를 플레이트 상에 코팅한 것일 수 있다.
도 2는 열선(150)이 포함된 리테이너 링(130)을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 헤드(100a)를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 연마 헤드(100a)는 구동축(260)과 함께 회전하도록 구동축(260)에 고정되고 연마 대상이 되는 기판(W)을 흡착하기 위한 연마 캐리어(110), 연마 캐리어(110)의 하부에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 열선(150)을 포함하는 리테이너 링(130) 및 상기 열선(150)에 전원을 공급하는 전선을 감싸고, 상기 연마 캐리어(110) 내부에 제공된 단열튜브(160)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 연마 캐리어(110)는, 구동축(260)에 착탈 가능하도록 고정되는 하우징(180), 하우징(180) 하부에 수직 이동 가능하도록 설치되는 베이스 어셈블리(120) 및 베이스 어셈블리(120)의 하부에 고정되어, 상기 기판에 접촉하는 멤브레인(140)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 하우징(180)은 원형 형상을 가질 수 있다. 하우징(180)은 연마 공정 중에 구동축(260)에 고정될 수 있다. 수직 보어(112)는 하우징(180)을 관통하여 형성될 수 있다.
구동축(280)은 구동축 구동부의 구동 모터에 연결되어 회전될 수 있다. 구동축(280)의 상단에는 종동 기어가 설치되고, 상기 구동 모터는 상기 종동 기어에 치합된 구동 기어를 회전시켜 구동축(280)을 회전시킬 수 있다. 상기 구동축 구동부는 구동축(280)의 상단부에 설치될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 상기 구동축 구동부는 구동축(280)의 일단에 연결되어 구동축(280)을 회전시킬 수 있는 구성을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 베이스 어셈블리(120)는 하우징(180) 하부에서 수직 이동 가능한 조립체일 수 있다. 베이스 어셈블리(120)의 수평 유지 로드는 수직 보어(112) 내에서 수직 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다. 베이스 어셈블리(120)의 환형 몸체의 상부에는 외측 클램프 링(122)이 배치되며 하우징(180)의 하부 외측에는 내측 클램프 링(124)이 배치되고, 롤링 다이어프램(126)은 외측 클램프 링(122)과 내측 클램프 링(124)에 의해 클램핑될 수 있다. 로딩 챔버(121)는 하우징(180)과 베이스 어셈블리(120) 사이에 형성되어 베이스 어셈블리(120)에 압력을 가하고 베이스 어셈블리(120)의 수직 위치를 제어할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 리테이너 링(130)의 상부 면은 베이스 어셈블리(120)의 하부 면에 고정될 수 있다. 리테이너 링(130)의 상부 면에는 복수 개의 나사 홈들(132)이 이격 형성되고, 볼트들(134)은 베이스 어셈블리(120)를 관통하여 나사 홈들(132)에 각각 결합함으로써 리테이너 링(130)은 연마 캐리어(110)의 하부 면에 고정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 리테이너 링(130)은 베이스 어셈블리(120)의 외측 가장자리에 고정되는 환형의 링일 수 있다. 작동 유체로서 공압이 로딩 챔버(121)에 인가되어 베이스 어셈블리(120)가 하방으로 이동할 때, 리테이너 링(130) 역시 하방으로 이동하여 연마 패드(230)에 하중을 인가할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 멤브레인(140)은 베이스 어셈블리(120)의 하부에 고정되어, 기판(W)에 접촉할 수 있다. 또한, 멤브레인(140)은 리테이너 링(130)의 내부에서 베이스 어셈블리(120)의 하부면에 클램핑될 수 있다. 멤브레인(140)은 에틸렌프로필렌 고무(EDPM), 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무 등과 같은 고무재로 이루어질 수 있다.
리테이너 링(130)은 연마 캐리어(110)의 하부에 고정되어 기판(W)을 둘러싸고 있으며, 열선(150)을 포함할 수 있다. 열선(150)은 리테이너 링(130) 내부 둘레를 따라 설치될 수 있다. 열선(150)은 리테이너 링(130)의 가열을 위해서 높은 열 전도성을 가질 수 있다. 예를 들어, 열선(150)은 구리(Cu)로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 단열튜브(160)는 연마 캐리어(110) 내부에 제공되어 연마 캐리어(110) 내부 및 베이스 어셈블리(120) 내부에서 연장된 열선(150)의 일부분을 감쌀 수 있다. 열선(150)은 리테이너 링(130)을 가열하기 위해 구비되므로, 연마 헤드(100a)에서 리테이너 링(130)을 제외한 다른 구성요소는 가열하지 않을 수 있다. 즉, 단열튜브(160)는 열선(150)과 연마 캐리어(110) 사이 및/또는 열선(150)과 베이스 어셈블리(120) 사이를 열적으로 분리할 수 있다. 구성요소에 대한 불필요한 가열은 팽창을 일으켜 화학 기계적 연마 장치의 신뢰도를 감소시킬 수 있기 때문이다. 단열튜브(160)는 낮은 열전도성을 가질 수 있다. 예를 들어, 단열튜브(160)는 세라믹 물질로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 열선(150)은 열선을 감싸고 있는 단열튜브(160)를 통해 전원 서플라이(170)에 연결 될 수 있다. 구체적으로, 단열튜브(160)는 리테이너 링(130) 내부에 설치된 열선(150)을 감싸며, 베이스 어셈블리(120) 내부를 관통할 수 있다.
또한, 단열튜브(160)는 베이스 어셈블리(120) 상단에 위치한 외측 클램프 링(122) 내부를 관통할 수 있다. 단열튜브(160)는 외측 클램프 링(122) 상단에 형성된 제1 공급홀(162)까지 연장될 수 있다. 제1 공급홀(162) 및 제2 공급홀(164)은 연마 캐리어(110)와 외부의 통로 역할을 할 수 있다.
제1 공급홀(162)을 통해 외부로 연장된 단열튜브(160)는 제2 공급홀(164)을 통해 외측 클램프 링(122) 중앙부의 내부로 연장될 수 있다. 외측 클램프 링(122)의 중앙부의 상단에는 전원 서플라이(170)가 위치할 수 있다. 제2 공급홀(164)을 통해 외측 클램프 링(122) 중앙부의 내부로 연장된 단열튜브(160)는 전원 서플라이(170)와 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 전원 서플라이(170)는 열선(150)에 전원을 공급할 수 있다. 구체적으로, 전원 서플라이(170)는 단열튜브(160)와 연결되어, 단열튜브(160)에 의해 감싸지는 열선(150)에 전원을 공급할 수 있다. 열선(150)은 전원 서플라이(170)의 전류 인가에 의해 온도가 조절될 수 있다. 구체적으로, 전원 서플라이(170)가 열선에 전류를 인가하면, 열선(150)의 저항에 의해 열이 발생할 수 있다. 열선(150)은 리테이너 링(130)의 내부 둘레에 위치하고 있으므로, 열선(150)의 발열에 의해 리테이너 링(130)의 밑면의 온도는 상승할 수 있다.
도 3은 펠티에 소자(310)가 포함된 리테이너 링(130)을 포함하는 본 발명의일 실시예에 따른 연마 헤드(100b)를 나타내는 단면도이다.
도 3에는, 도 2에 도시된 연마 헤드(100a)에서 열선(150) 대신 펠티에 소자(310)가 설치된 실시예가 도시된다. 이하, 도 2와의 차이점을 위주로 서술한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 리테이너 링(130)은 연마 캐리어(110)의 하부에 고정되어 기판(W)을 둘러싸고 있으며, 펠티에 소자(310)를 포함할 수 있다. 펠티에 소자(310)는 리테이너 링(130) 내부에서 밑면에 평행하게 설치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 펠티에 소자(310)는 전선(320)을 통해 전원 서플라이(170)에 연결 될 수 있다. 구체적으로, 전선(320)은 베이스 어셈블리(120) 내부를 관통할 수 있다.
또한, 전선(320)은 베이스 어셈블리(120) 상단에 위치한 외측 클램프 링(122) 내부를 관통할 수 있다. 전선(320)은 외측 클램프 링(122) 상단에 형성된 제1 공급홀(162)까지 연장될 수 있다. 제1 공급홀(162) 및 제2 공급홀(164)은 연마 캐리어(110)와 외부의 통로 역할을 할 수 있다.
제1 공급홀(162)을 통해 외부로 연장된 전선(320)은 제2 공급홀(164)을 통해 외측 클램프 링(122) 중앙부의 내부로 연장될 수 있다. 외측 클램프 링(122)의 중앙부의 상단에는 전원 서플라이(170)가 위치할 수 있다. 제2 공급홀(164)을 통해 외측 클램프 링(122) 중앙부의 내부로 연장된 전선(320)은 전원 서플라이(170)와 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 전원 서플라이(170)는 전선(320)을 통해 펠티에 소자(310)에 전류를 공급할 수 있다. 펠티에 소자(310)는 공급되는 전류의 방향에 따라 일측과 타측이 냉각 또는 가열되는 것이다. 따라서 펠티에 소자(310)는 전원 서플라이(170)의 전류 인가에 의해 온도가 조절될 수 있다. 펠티에 소자(310)는 리테이너 링(130)의 내부에서 밑면을 따라 설치되어 있으므로, 펠티에 소자(310)의 냉각에 의해 리테이너 링(130)의 밑면의 온도는 내려갈 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 2의 연마 헤드(100a)의 작동 과정을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
예시적인 실시예들에 있어서, 전원 서플라이(170)는 리테이너 링(130)이 하강하기 전에 열선(150)의 온도를 높일 수 있다. 구체적으로, 전원 서플라이(170)가 열선(150)에 전류를 인가하면, 열선(150)의 저항에 의해 열이 발생할 수 있다. 열선(150)은 리테이너 링(130)의 내부 둘레에 위치하고 있으므로, 열선(150)의 발열에 의해 리테이너 링(130)의 밑면의 온도는 올라갈 수 있다.
예시적인 실시예들에 의해서, 턴테이블(200)의 상면에는 온도 센서가 설치될 수 있다. 온도 센서에서 측정된 리테이너 링(130)의 밑면의 온도의 정보는, 제어부에 보내질 수 있다. 제어부는 온도 센서로부터 보내져 온 측정 결과를 기초로, 전원 서플라이(170)의 전류 공급 시간을 제어할 수 있다.
제어부는, 피드백 제어에 의해, 온도 센서에서 측정되는 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정 온도 이상으로 상승할 때까지 전원 서플라이(170)에 의한 전류 공급을 계속하고, 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정의 온도 이상이 되면 전원 서플라이(170)에 의한 전류 공급을 정지할 수 있다.
리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정의 온도 이상이 되면 연마 캐리어(110)에 포함된 리테이너 링(130)은 하강하게 되고, 리테이너 링(130)과 연마 패드(230)는 접촉하게 된다.
즉, 제어부는 온도 센서에서 전송된 정보를 기초로 리테이너 링(130)의 온도가 미리 결정된 목표 온도에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 리테이너 링(130)의 온도가 미리 결정된 목표 온도에 도달한 것으로 판단된 경우, 제어부는 열선(150)을 이용한 가열이 종료되도록 전원 서플라이(170)를 제어할 수 있다. 또한, 리테이너 링(130)의 온도가 미리 결정된 목표 온도에 도달한 것으로 판단된 경우, 제어부는 리테이너 링(130)이 연마 패드(230)에 접촉하도록 연마 헤드(100a)의 위치를 조절할 수 있다. 가열된 리테이너 링(130)이 연마 패드(230)에 접촉함에 따라, 리테이너 링(130)에 접촉된 연마 패드(230)의 온도가 조절될 수 있다. 리테이너 링(130)과 연마 패드(230)의 접촉을 통해 연마 패드(230)의 온도가 미리 결정된 온도로 조절되면, 제어부는 연마 헤드(100a)를 제어하여 기판(W)이 연마 패드(230)에 접촉하도록 하고, 연마 헤드(100a)를 회전시켜 기판(W)에 대한 연마를 수행할 수 있다.
도면에 도시 되지는 않았지만, 일 실시예에 따른 도 3의 연마 헤드(100b)도 같은 방식으로 작동할 수 있다.
예시적인 실시들에 있어서, 전원 서플라이(170)는 리테이너 링(130)이 하강하기 전에 펠티에 소자(310)의 온도를 낮출 수 있다. 구체적으로, 전원 서플라이(170)가 펠티에 소자(310)에 전류를 인가하면, 펠티에 소자(310)의 일면의 온도는 낮아질 수 있다. 펠티에 소자(310)는 리테이너 링(130)의 내부에서 밑면에 평행하게 설치되므로, 펠티에 소자(310)가 냉각되면 리테이너 링(130)의 밑면의 온도는 낮아질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 턴테이블(200)의 상면에는 온도 센서가 설치될 수 있다. 온도 센서에서 측정된 리테이너 링(130)의 밑면의 온도의 정보는, 제어부에 보내질 수 있다. 제어부는 온도 센서로부터 보내져 온 측정 결과를 기초로, 전원 서플라이(170)의 전류 공급 시간을 제어할 수 있다.
제어부는, 피드백 제어에 의해, 온도 센서에서 측정되는 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정 온도 이하로 저하할 때까지 전원 서플라이(170)에 의한 전류 공급을 계속하고, 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정의 온도 이하가 되면 전원 서플라이(170)에 의한 전류 공급을 정지할 수 있다.
리테이너 링(130)이 일정한 온도에 다다르면 전원 서플라이(330)는 전류의 인가를 중단할 수 있다. 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 내려간 상태에서 연마 캐리어(110)에 포함된 리테이너 링(130)은 하강하게 되고, 리테이너 링(130)과 연마 패드(230)는 접촉하게 된다.
도 6 및 도 7은 온도 조절 에어 노즐(400)을 포함하는 화학적 기계적 연마 장치(10)를 보여주는 도면들이다.
예시적인 실시예들에 있어서, 온도 조절 에어 노즐(400)은 턴테이블(200)의 외곽에 턴테이블(200)의 상면의 둘레에 설치될 수 있다. 온도 조절 에어 노즐(400)은 리테이너 링(130)이 하강하기 전에 리테이너 링(130)의 밑면을 가열 또는 냉각할 수 있다. 즉, 온도 조절 에어 노즐(400)에 의한 리테이너 링(130)의 온도 조절(예를 들어, 가열 또는 냉각)이 완료된 후, 연마 헤드(100a)가 하강하여 기판(W)이 연마 패드(230)에 접촉되고, 이후 연마 헤드(100a)의 회전을 통해 기판(W)에 대한 연마가 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 턴테이블(200)의 상면에는 온도 센서가 설치될 수 있다. 온도 센서에서 측정된 리테이너 링(130)의 밑면의 온도의 정보는, 제어부에 보내질 수 있다. 제어부는 온도 센서로부터 보내져 온 측정 결과를 기초로, 온도 조절 에어 노즐(400)의 분사 시간을 제어할 수 있다.
제어부는, 피드백 제어에 의해, 온도 센서에서 측정되는 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정 온도 이상으로 상승할 때까지 온도 조절 에어 노즐(400)에 의한 가열된 유체의 분사를 계속하고, 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정의 온도 이상이 되면 온도 조절 에어 노즐(400)에 의한 가열된 유체의 분사를 정지할 수 있다.
또한, 제어부는, 피드백 제어에 의해, 온도 센서에서 측정되는 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정 온도 이하로 저하할 때까지 온도 조절 에어 노즐(400)에 의한 냉각수의 분사를 계속하고, 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정의 온도 이하가 되면 온도 조절 에어 노즐(400)에 의한 냉각수의 분사를 정지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 리테이너 링(130)은 열선(150)을 포함할 수 있다.
도 8은 적외선 레이저(500)가 설치된 화학적 기계적 연마 장치(10)를 보여주는 도면이다.
예시적인 실시예들에 있어서, 적외선 레이저(500)는 턴테이블(200)의 외곽에 호를 따라 설치될 수 있다. 적외선 레이저(500)는 리테이너 링(130)이 하강하기 전에 리테이너 링(130)의 밑면을 가열할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 리테이너 링(130)이 하강하기 전, 적외선 레이저(500)는 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정의 온도 이상으로 올라갈 때까지 리테이너 링(130)을 향해 빔을 조사할 수 있다. 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정의 온도 이상이 되면 적외선 레이저(500)에 의한 빔 조사를 정지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 턴테이블(200)의 상면에는 온도 센서가 설치될 수 있다. 온도 센서에서 측정된 리테이너 링(130)의 밑면의 온도의 정보는, 제어부에 보내질 수 있다. 제어부는 온도 센서로부터 보내져 온 측정 결과를 기초로, 적외선 레이저(500)에 의한 빔 조사 시간을 제어한다. 제어부는, 피드백 제어에 의해, 온도 센서에서 측정되는 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정 온도 이상으로 상승할 때까지 적외선 레이저(500) 에 의한 빔 조사를 계속하고, 리테이너 링(130)의 밑면의 온도가 소정의 온도 이상이 되면 적외선 레이저(500) 에 의한 빔 조사를 정지한다.
실시예들에서, 화학적 기계적 연마 장치를 이용한 공정은 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어부는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨터 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 RCM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리 장치와, 소정의 연산 및 알고리즘을 수행하도록 구성된 프로세서, 예를 들어 마이크로 프로세서, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit)등을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 화학적 기계적 연마 장치 100a,100b: 연마 헤드
110: 연마 캐리어 120: 베이스 어셈블리
130: 리테이너 링 140: 멤브레인
150: 열선 160: 단열 튜브
170: 전원 서플라이 180: 하우징
200: 턴테이블 220: 슬러리
230: 연마 패드 240: 컨디셔너
310: 펠티에 소자 320: 전선
400: 온도 조절 에어 노즐 500: 적외선 레이저

Claims (10)

  1. 기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어;
    상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 열선을 포함하는 리테이너 링; 및
    상기 열선은 연마 캐리어 내부로 연장되며,
    상기 연마 캐리어 내부에 제공되어 상기 열선을 감싸는 단열튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마 캐리어는,
    구동축에 착탈 가능하도록 고정되는 하우징;
    상기 하우징 하부에 수직 이동 가능하도록 설치되는 베이스 어셈블리; 및
    상기 베이스 어셈블리의 아래에 고정되어, 상기 기판에 접촉하는 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열선에 전원을 공급하도록 구성된 전원 서플라이를 더 포함하고,
    상기 열선은,
    상기 전원 서플라이의 전류 인가에 의해 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전원 서플라이는,
    상기 리테이너 링이 하강하기 전에 상기 열선의 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  5. 기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어;
    상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 펠티에 소자를 포함하는 리테이너 링; 및
    상기 펠티에 소자에 전류를 전달하며, 상기 연마 캐리어 내부에 제공된 전선을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연마 캐리어는,
    구동축에 착탈 가능하도록 고정되는 하우징;
    상기 하우징 하부에 수직 이동 가능하도록 설치되는 베이스 어셈블리; 및
    상기 베이스 어셈블리의 아래에 고정되어, 상기 기판에 접촉하는 멤브레인을 포함하는 연마 헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 펠티에 소자에 전원을 공급하도록 구성된 전원 서플라이를 더 포함하고,
    상기 펠티에 소자는,
    상기 전원 서플라이의 전류 인가에 의해 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전원 서플라이는,
    상기 리테이너 링이 하강하기 전에 상기 펠티에 소자의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  9. 회전을 통해 기판에 대한 연마를 수행하는 연마 패드;
    기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어;
    상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 열선을 포함하는 리테이너 링;
    상기 연마 캐리어 내부에 제공되어 상기 열선을 감싸는 단열 튜브; 및
    상기 열선에 전원을 공급하도록 구성된 전원 서플라이;를 포함하고,
    상기 전원 서플라이는,
    상기 리테이너 링이 상기 연마 패드에 접촉하기 전에, 상기 열선의 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
  10. 회전을 통해 기판에 대한 연마를 수행하는 연마 패드;
    기판을 흡착하도록 구성된 연마 캐리어;
    상기 연마 캐리어의 아래에 고정되어 상기 기판을 둘러싸고, 펠티에 소자를 포함하는 리테이너 링;
    상기 펠티에 소자에 전류를 전달하며, 상기 연마 캐리어 내부에 제공된 전선; 및
    상기 펠티에 소자에 전원을 공급하도록 구성된 전원 서플라이;를 포함하고,
    상기 전원 서플라이는,
    상기 리테이너 링이 상기 연마 패드에 접촉하기 전에, 상기 펠티에 소자의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.

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