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KR20150132842A - Substrate precession mechanism for cmp polishing head - Google Patents

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KR20150132842A
KR20150132842A KR1020157029484A KR20157029484A KR20150132842A KR 20150132842 A KR20150132842 A KR 20150132842A KR 1020157029484 A KR1020157029484 A KR 1020157029484A KR 20157029484 A KR20157029484 A KR 20157029484A KR 20150132842 A KR20150132842 A KR 20150132842A
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ring assembly
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치 헝 첸
가우탐 샤샹크 단다바테
제이 구루사미
사무엘 추-치앙 수
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

캐리어 헤드용 기판 세차 장치가 제공된다. 이 장치는 기판의 폴리싱 동안 캐리어 헤드에 대한 기판의 회전 움직임인 기판 세차를 가능하게 한다. 캐리어 헤드 및 리테이닝 링 어셈블리는 결합해제되고 서로에 독립적으로 움직여, CMP 프로세스 동안 기판 세차를 촉진할 수 있다.A substrate washing apparatus for a carrier head is provided. The apparatus enables substrate wash, which is the rotational movement of the substrate relative to the carrier head during polishing of the substrate. The carrier head and retaining ring assembly are disengaged and move independently of each other to facilitate substrate wash during the CMP process.

Figure P1020157029484
Figure P1020157029484

Description

ＣＭＰ 폴리싱 헤드용 기판 세차 메커니즘{SUBSTRATE PRECESSION MECHANISM FOR CMP POLISHING HEAD}[0001] SUBSTRATE PRECESSION MECHANISM FOR CMP POLISHING HEAD FOR CMP POLISHING HEAD [0002]

본 명세서에 기재된 실시예들은 일반적으로 화학 기계적 폴리싱 캐리어 헤드에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 명세서에 기재된 실시예들은 캐리어 폴리싱 헤드용 기판 세차(歲差) 메커니즘에 관한 것이다.The embodiments described herein generally relate to a chemical mechanical polishing carrier head. More specifically, the embodiments described herein relate to a substrate pick-up mechanism for a carrier polishing head.

전형적으로, 집적 회로는 전도성, 반전도성(semiconductive) 또는 절연성 층들을 실리콘 기판 상에 순차적으로 퇴적함으로써 기판 상에 형성된다. 하나의 제조 단계는 비평면 표면 위에 충진층(filler layer)을 퇴적하고, 비평면 표면이 노출될 때까지 충진층을 평탄화하는 것을 수반한다. 예를 들어, 패터닝된 절연성 층 상에 전도성 충진층이 퇴적되어, 절연성 층의 트렌치들 또는 홀들을 채울 수 있다. 다음에, 절연성 층의 융기 패턴(raised pattern)이 노출될 때까지 충진층이 폴리싱된다. 평탄화 이후에, 절연성 층의 융기 패턴 사이에 남아있는 전도성 층의 부분들은 기판 상의 박막 회로들 사이에 전도성 경로들을 제공하는 라인들, 플러그들 및 비아들을 형성한다. 또한, 평탄화는 포토리소그래피를 위해 기판 표면을 평탄화하는데 필요하다.Typically, the integrated circuit is formed on a substrate by sequentially depositing conductive, semiconductive or insulating layers on a silicon substrate. One fabrication step involves depositing a filler layer on the nonplanar surface and planarizing the filler layer until the nonplanar surface is exposed. For example, a conductive fill layer may be deposited on the patterned insulating layer to fill the trenches or holes in the insulating layer. Next, the filling layer is polished until the raised pattern of the insulating layer is exposed. After planarization, portions of the conductive layer that remain between the ridge patterns of the insulating layer form lines, plugs, and vias that provide conductive paths between thin film circuits on the substrate. In addition, planarization is necessary to planarize the substrate surface for photolithography.

화학 기계적 폴리싱(CMP)은 한가지 용인된 평탄화 방법이다. 이러한 평탄화 방법은 전형적으로 CMP 장치의 캐리어 또는 폴리싱 헤드 상에 기판이 탑재되는 것을 요구한다. 기판의 노출된 표면은 회전하는 폴리싱 디스크 패드 또는 벨트 패드에 맞닿아 배치된다(placed against). 폴리싱 패드는 표준 패드 또는 고정 연마 패드 중 어느 하나일 수 있다. 표준 패드는 내구성있는 조면화된 표면을 가질 수 있는 한편, 고정 연마 패드는 격납 매체(containment media)에 유지된 연마 입자들을 가질 수 있다. 캐리어 헤드는 기판을 폴리싱 패드에 대하여 푸시하기 위해 기판 상에 제어가능한 부하를 제공한다. 캐리어 헤드는 폴리싱 동안 기판을 제자리에 유지하는 리테이닝 링(retaining ring)을 가질 수 있다. 적어도 하나의 화학적 반응제(chemically reactive agent) 및 연마 입자들을 포함하는 폴리싱 액체, 예컨대 슬러리가 폴리싱 동안 폴리싱 패드의 표면에 공급될 수 있다.Chemical mechanical polishing (CMP) is one accepted flattening method. This planarization method typically requires that the substrate be mounted on a carrier or polishing head of a CMP apparatus. The exposed surface of the substrate is placed against the rotating polishing disk pad or belt pad. The polishing pad may be either a standard pad or a fixed polishing pad. A standard pad may have a durable roughened surface, while a stationary polishing pad may have abrasive particles held in a containment media. The carrier head provides a controllable load on the substrate to push the substrate against the polishing pad. The carrier head may have a retaining ring to hold the substrate in place during polishing. A polishing liquid, e.g., a slurry, comprising at least one chemically reactive agent and abrasive particles may be applied to the surface of the polishing pad during polishing.

기판의 균일한 제거 프로파일을 유지하는 것이 CMP 프로세스의 중요한 측면이다. 극 및 반경 방향 양쪽 모두에 있어서 기판의 표면에 걸쳐 비교적 균일한 프로파일을 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이, 평탄화 프로파일의 국소화된 불균일들을 감소시키는 방법들을 이용하는 것이 중요할 수 있다.Maintaining a uniform removal profile of the substrate is an important aspect of the CMP process. It may be desirable to maintain a relatively uniform profile across the surface of the substrate both in the polar and radial directions. As such, it may be important to use methods to reduce localized unevenness of the planarization profile.

본 명세서에 기재된 실시예들은 일반적으로 CMP 캐리어 헤드용 기판 세차 메커니즘에 관한 것이다. CMP 캐리어 헤드용 기판 세차 장치가 제공된다. 이 장치는 기판의 폴리싱 동안 캐리어 헤드에 대한 기판의 회전 움직임인 기판 세차를 가능하게 한다. 캐리어 헤드 및 리테이닝 링 어셈블리는 결합해제됨으로써, 캐리어 헤드 및 리테이닝 링 어셈블리가 서로에 독립적으로 움직여, CMP 프로세스 동안 기판 세차를 촉진하는 것을 허용할 수 있다.The embodiments described herein generally relate to a substrate wash mechanism for a CMP carrier head. A substrate washing apparatus for a CMP carrier head is provided. The apparatus enables substrate wash, which is the rotational movement of the substrate relative to the carrier head during polishing of the substrate. The carrier head and retaining ring assembly are disengaged to allow the carrier head and retaining ring assembly to move independently of one another to facilitate substrate wash during the CMP process.

일 실시예에서, 기판을 폴리싱하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 헤드 어셈블리 및 리테이닝 링 어셈블리를 포함한다. 리테이닝 링 어셈블리는 내부 기어(internal gear), 및 헤드 어셈블리와 리테이닝 링 어셈블리 사이에 배치된 베어링을 포함한다. 베어링은 리테이닝 링 어셈블리를 헤드 어셈블리로부터 결합해제하도록 되어 있다. 헤드 어셈블리에 대하여 리테이닝 링 어셈블리를 회전시키도록 되어 있는 구동 어셈블리가 또한 제공된다.In one embodiment, an apparatus for polishing a substrate is provided. The apparatus includes a head assembly and a retaining ring assembly. The retaining ring assembly includes an internal gear, and a bearing disposed between the head assembly and the retaining ring assembly. The bearing is adapted to disengage the retaining ring assembly from the head assembly. A drive assembly adapted to rotate the retaining ring assembly relative to the head assembly is also provided.

다른 실시예에서, 폴리싱 헤드용 리테이닝 링 어셈블리가 제공된다. 리테이닝 링 어셈블리는, 상부 고리형 부분 및 하부 고리형 부분을 갖는 리테이닝 링; 및 상부 고리형 부분에 결합된 캐리어 링을 포함한다. 리테이닝 링 어셈블리는 캐리어 링에 결합된 베어링 클램프 - 베어링 클램프는 베어링을 수용하도록 되어 있음 -; 및 베어링 클램프에 결합된 내부 기어를 더 포함한다.In another embodiment, a retaining ring assembly for a polishing head is provided. The retaining ring assembly includes a retaining ring having an upper annular portion and a lower annular portion; And a carrier ring coupled to the upper annular portion. The retaining ring assembly comprising: a bearing clamp coupled to the carrier ring, the bearing clamp adapted to receive the bearing; And an internal gear coupled to the bearing clamp.

또 다른 실시예에서, 폴리싱 장치를 동작시키는 방법이 제공된다. 이 방법은 폴리싱 헤드 어셈블리 및 리테이닝 링 어셈블리를 제공하는 단계를 포함한다. 리테이닝 링 어셈블리는 폴리싱 헤드 어셈블리로부터 결합해제된다. 이 방법은 제1 속도로 폴리싱 헤드 어셈블리를 회전시키는 단계; 및 제1 속도보다 더 빠른 제2 속도로 리테이닝 링 어셈블리를 회전시키는 단계를 또한 제공한다.In yet another embodiment, a method of operating a polishing apparatus is provided. The method includes providing a polishing head assembly and a retaining ring assembly. The retaining ring assembly is disengaged from the polishing head assembly. The method includes rotating a polishing head assembly at a first speed; And rotating the retaining ring assembly at a second speed that is faster than the first speed.

위에서 언급된 본 발명의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 결합해제된 리테이닝 링 어셈블리를 갖는 캐리어 헤드의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 캐리어 헤드의 부분 사시도이다.
도 3은 리테이닝 링 어셈블리 및 기판의 개략적인 저면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 통합될 수 있을 것으로 예상된다.In order that the features of the invention described above may be understood in detail, a more particular description of the invention, briefly summarized above, may be referred to for embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. It should be noted, however, that the appended drawings illustrate only typical embodiments of this invention and are therefore not to be considered limiting of its scope, since the invention may admit to other embodiments of the same effect.
1 is a partial cross-sectional view of a carrier head having an unjoined retaining ring assembly.
Figure 2 is a partial perspective view of the carrier head of Figure 1;
3 is a schematic bottom view of the retaining ring assembly and substrate.
To facilitate understanding, identical reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures. It is contemplated that the elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated in other embodiments without further recitation.

본 명세서에 기재된 실시예들은 일반적으로 CMP 캐리어 헤드용 기판 세차 메커니즘에 관한 것이다. 캐리어 헤드용 기판 세차 장치가 제공된다. 이 장치는 기판의 폴리싱 동안 캐리어 헤드에 대한 기판의 회전 움직임인 기판 세차를 가능하게 한다. 캐리어 헤드 및 리테이닝 링 어셈블리는 결합해제되고 서로에 독립적으로 움직여, CMP 프로세스 동안 기판 세차를 촉진할 수 있다.The embodiments described herein generally relate to a substrate wash mechanism for a CMP carrier head. A substrate washing apparatus for a carrier head is provided. The apparatus enables substrate wash, which is the rotational movement of the substrate relative to the carrier head during polishing of the substrate. The carrier head and retaining ring assembly are disengaged and move independently of each other to facilitate substrate wash during the CMP process.

일반적으로, 가변 압력들이 멤브레인 부재의 다양한 반경방향 구역들에 가해져, 기판을 CMP 헤드에 척킹할 수 있는 후면 압력(backside pressure)을 생성할 수 있다. 이들 구역들에 걸쳐 압력들을 변화시키는 것은 각각의 반경방향 구역에서 미리 결정된 제거 프로파일을 제공할 수 있다. 그러나, 반경방향 구역들에서 압력들을 조정하는 것은 극 방향에서의 불균일들을 완전히 조정하지는 못한다. 멤브레인 부재의 불균일은 기판에서 불균일한 제거 프로파일을 야기시킬 수 있다. 이와 같이, 폴리싱 프로세스에서 "극방향 비대칭성(polar asymmetry)"을 제공하는 것은 제거 프로파일에서의 국부적인 불균일들의 영향을 제거하거나 감소시킬 수 있다.Generally, variable pressures can be applied to various radial zones of the membrane member to create backside pressure that can chuck the substrate to the CMP head. Changing the pressures over these zones may provide a predetermined removal profile in each radial zone. However, adjusting the pressures in the radial zones does not completely adjust for variations in the polar direction. Unevenness of the membrane member can cause a non-uniform removal profile in the substrate. As such, providing "polar asymmetry" in the polishing process can eliminate or reduce the effect of local variations in the removal profile.

본 명세서에 기재된 실시예들은 일반적으로 300㎜ 기판들의 폴리싱과 관련하여 제공된다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예들은 다른 크기들의 기판들, 예컨대 100㎜ 또는 450㎜ 기판들의 폴리싱에 적응될 수 있다. 본 명세서에 기재된 실시예들로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있는 CMP 헤드는 캘리포니아주 산타 클라라에 있는 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 TITAN HEAD™ 또는 TITAN CONTOUR이다. 그러나, 다른 제조자들로부터 입수가능한 캐리어 헤드들이 본 명세서에 기재된 실시예들을 이용하도록 적응될 수 있다고 고려된다.The embodiments described herein are generally provided in connection with polishing of 300 mm substrates. However, the embodiments described herein may be adapted for polishing substrates of different sizes, e.g., 100 mm or 450 mm substrates. A CMP head that can be adapted to benefit from the embodiments described herein is TITAN HEAD ™ or TITAN CONTOUR available from Applied Materials, Inc. of Santa Clara, California. However, it is contemplated that carrier heads available from other manufacturers may be adapted to use the embodiments described herein.

도 1은 통상의 캐리어 헤드(100)의 부분 단면도이다. 캐리어 헤드(100)는 하우징(106), 헤드 어셈블리(102) 및 리테이닝 링 어셈블리(104)를 포함한다. 일반적으로, 하우징(106)은 원형 형상일 수 있고, 구동 샤프트(도시되지 않음)에 연결되어, 폴리싱 동안 구동 샤프트와 함께 회전할 수 있다. 캐리어 헤드(100)의 공압 제어를 위해 하우징(106)을 통하여 연장되는 통로들(도시되지 않음)이 존재할 수 있다. 캐리어 헤드(100)는 리테이닝 링 어셈블리(104)를 또한 포함하고, 리테이닝 링 어셈블리는 리테이닝 링(120), 캐리어 링(140), 베어링 클램프(110) 및 내부 기어(112)를 포함한다. 베어링(130)이 헤드 어셈블리(102)를 리테이닝 링 어셈블리(104)로부터 결합해제할 수 있다.FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a conventional carrier head 100. FIG. The carrier head 100 includes a housing 106, a head assembly 102, and a retaining ring assembly 104. In general, the housing 106 may be in a circular shape and may be connected to a drive shaft (not shown) to rotate with the drive shaft during polishing. There may be passages (not shown) extending through the housing 106 for pneumatic control of the carrier head 100. The carrier head 100 also includes a retaining ring assembly 104 that includes a retaining ring 120, a carrier ring 140, a bearing clamp 110, and an internal gear 112 . The bearing 130 can disengage the head assembly 102 from the retaining ring assembly 104.

도 2는 헤드 어셈블리(102) 및 결합해제된 리테이닝 링 어셈블리(104)를 갖는 도 1의 캐리어 헤드(100)의 부분 사시도이다. 헤드 어셈블리(102)는 하우징(106)을 포함할 수 있고, 하우징은 일반적으로 원형 형상일 수 있고, 구동 샤프트(도시되지 않음)에 연결되어, 폴리싱 동안 구동 샤프트와 함께 회전할 수 있다. 캐리어 헤드(100)의 공압 제어를 위해 하우징(106)을 통하여 연장되는 통로들(도시되지 않음)이 존재할 수 있다. 캐리어 바디(208)가 하우징(106)에 유연하게 결합되고, 하우징(106)과 함께 공동 회전(co-rotate)할 수 있다. 캐리어 바디(208)는 CMP 프로세스 동안 기판(201)을 척킹하도록 되어 있을 수 있는 가요성 멤브레인(250)에 또한 결합될 수 있다. 가요성 멤브레인(250)은 기판(201)을 척킹하기 위한 복수의 가압가능한 챔버를 형성할 수 있다.2 is a partial perspective view of the carrier head 100 of FIG. 1 with a head assembly 102 and an unjoined retaining ring assembly 104. FIG. The head assembly 102 may include a housing 106 that may be generally circular in shape and connected to a drive shaft (not shown) to rotate with the drive shaft during polishing. There may be passages (not shown) extending through the housing 106 for pneumatic control of the carrier head 100. The carrier body 208 is flexibly coupled to the housing 106 and co-rotates with the housing 106. The carrier body 208 may also be coupled to a flexible membrane 250 that may be adapted to chuck the substrate 201 during a CMP process. The flexible membrane 250 may form a plurality of pressurizable chambers for chucking the substrate 201.

전술한 바와 같이, 리테이닝 링 어셈블리(104)는 리테이닝 링(120), 캐리어 링(140), 베어링 클램프(110) 및 내부 기어(112)를 포함할 수 있다. 캐리어 링(140)은 실질적으로 링형 구조체일 수 있다. 캐리어 링(140)은 상부 고리형 부분(244) 및 하부 고리형 부분(242)을 가질 수 있다. 상부 고리형 부분(244)은 베어링 클램프(110)에 인접하여 그 아래에 배치될 수 있다. 하부 고리형 부분(242)은 리테이닝 링(120)에 인접하여 그 위에 배치될 수 있다. 캐리어 링(140)은, 베어링 클램프(110), 캐리어 링(140) 및 리테이닝 링(120)을 결합하기 위한 체결 장치, 예컨대 스크류나 볼트(도시되지 않음)를 수용하도록 캐리어 링을 통해 배치된 홀 또는 리세스를 가질 수 있다.The retaining ring assembly 104 may include a retaining ring 120, a carrier ring 140, a bearing clamp 110, and an internal gear 112. The carrier ring 140 may be a substantially ring-shaped structure. The carrier ring 140 may have an upper annular portion 244 and a lower annular portion 242. The upper annular portion 244 may be disposed beneath and adjacent to the bearing clamp 110. The lower annular portion 242 may be disposed adjacent to the retaining ring 120 thereon. The carrier ring 140 includes a fastening device for engaging the bearing clamp 110, the carrier ring 140 and the retaining ring 120, such as a screw or bolt (not shown) Holes or recesses.

리테이닝 링(120)은 2개의 링, 즉 하부 고리형 링(224) 및 상부 고리형 링(222)으로 형성될 수 있다. 하부 고리형 링(224)과 상부 고리형 링(222)은 함께 결합될 수 있다. 하부 고리형 링(224)과 상부 고리형 링(222)이 결합될 때, 2개의 링은 그들의 인접 표면들에서의 내측 직경 및 외측 직경에서 실질적으로 동일한 치수를 가져, 하부 고리형 링(224)과 상부 고리형 링(222)은 이들이 결합되는 경우에 동일면 표면(flush surface)을 형성하게 된다.The retaining ring 120 may be formed of two rings, a lower annular ring 224 and an upper annular ring 222. The lower annular ring 224 and the upper annular ring 222 may be joined together. When the lower annular ring 224 and the upper annular ring 222 are engaged, the two rings have substantially the same inner and outer diameters at their adjacent surfaces, And the upper annular ring 222 form a flush surface when they are engaged.

300㎜ 기판들을 위해 구성된 실시예들에서, 기판(201)은 약 11.811 인치의 외측 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 하부 고리형 링(224)의 내측 직경은 약 11.830 인치 내지 약 11.870 인치, 예컨대 11.852 인치일 수 있다. 이 실시예에서, 기판(201) 외측 직경과 하부 고리형 링(224) 내측 직경 사이의 기어비(gear ratio)는 약 0.99654일 수 있다. 다른 실시예에서, 하부 고리형 링(224)의 내측 직경은 약 11.890 인치 내지 약 11.950 인치, 예컨대 약 11.912 인치일 수 있다. 이 실시예에서, 기판(201) 외측 직경과 하부 고리형 링(224) 내측 직경 사이의 기어비는 약 0.99152일 수 있다.In embodiments configured for 300 mm substrates, the substrate 201 may have an outer diameter of about 11.811 inches. In one embodiment, the inner diameter of the bottom annular ring 224 may be about 11.830 inches to about 11.870 inches, such as 11.852 inches. In this embodiment, the gear ratio between the outer diameter of the substrate 201 and the inner diameter of the lower annular ring 224 may be about 0.99654. In another embodiment, the inner diameter of the lower annular ring 224 may be about 11.890 inches to about 11.950 inches, such as about 11.912 inches. In this embodiment, the gear ratio between the outer diameter of the substrate 201 and the inner diameter of the lower annular ring 224 may be about 0.99152.

특정 실시예들에서, 하부 고리형 링(224)과 상부 고리형 링(222)은 본딩 재료(도시되지 않음)에 의해 그들의 인접 표면들에서 부착될 수 있다. 하부 고리형 링(224)과 상부 고리형 링(222) 사이의 계면은 리테이닝 링(120)에서의 슬러리 재료의 트래핑을 방지할 수 있다. 본딩 재료는 접착 재료, 예컨대 저속 경화 또는 고속 경화 에폭시일 수 있다. 고온 에폭시가 CMP 프로세스 동안 고열로 인한 본딩 재료의 열화에 저항성이 있을 수 있다. 특정 실시예들에서, 에폭시는 폴리아미드 및 지방족 아민(aliphatic amines)을 포함한다.In certain embodiments, the lower annular ring 224 and the upper annular ring 222 may be attached at their adjacent surfaces by a bonding material (not shown). The interface between the lower annular ring 224 and the upper annular ring 222 can prevent trapping of the slurry material in the retaining ring 120. [ The bonding material may be an adhesive material, such as a low speed cured or fast cured epoxy. High temperature epoxy may be resistant to deterioration of the bonding material due to high heat during the CMP process. In certain embodiments, the epoxy comprises polyamides and aliphatic amines.

상부 고리형 링(222)은 내측 표면(228)을 가질 수 있고, 내측 표면은 가요성 멤브레인(250)과 결합하여 가요성 멤브레인에 대한 지지를 제공하도록 되어 있을 수 있다. 상부 고리형 링(222)은 하부 고리형 링(224)보다 더 강성일 수 있는 재료, 예컨대 금속, 예를 들어 스테인리스 스틸, 몰리브덴, 알루미늄, 세라믹 재료 또는 다른 예시적인 재료들로 형성될 수 있다.The upper annular ring 222 may have an inner surface 228 and the inner surface may be adapted to engage the flexible membrane 250 to provide support for the flexible membrane. The upper annular ring 222 may be formed of a material that is more rigid than the lower annular ring 224, such as a metal, e.g., stainless steel, molybdenum, aluminum, ceramic material, or other exemplary materials.

하부 고리형 링(224)은 상부 고리형 링(222)에 인접하여 그 아래에 배치될 수 있다. 하부 고리형 링(224)은 CMP 프로세스 동안 기판(201)을 리테이닝하도록 되어 있을 수 있는 기판 리테이닝 표면(226)을 가질 수 있다. 하부 고리형 링(224)은 CMP 프로세스에서 화학적으로 불활성인 재료, 예컨대 플라스틱, 예를 들어 폴리페닐렌 술파이드(PPS: polyphenylene sulfide)로 형성될 수 있다. 하부 고리형 링(224)은 내구성 및 낮은 마모율을 제공하도록 또한 되어 있을 수 있다. 하부 고리형 링(224)은, 하부 고리형 링(224)에 대한 기판(201) 에지의 접촉이 기판(201)의 치핑(chip)이나 크래킹(crack)을 야기시키지 않도록 충분히 압축가능할 수 있다. 그러나, 하부 고리형 링(224)은, 리테이닝 링(120)에 대한 하향 압력이 하부 고리형 링(224)으로 하여금 CMP 프로세스 동안 밀려 나올 정도로 탄성적이어서는 안 된다.The lower annular ring 224 may be disposed adjacent to and below the upper annular ring 222. The lower annular ring 224 may have a substrate retaining surface 226 that may be adapted to retain the substrate 201 during the CMP process. The bottom annular ring 224 may be formed of a material that is chemically inert in a CMP process, such as plastic, e.g., polyphenylene sulfide (PPS). The lower annular ring 224 may also be provided to provide durability and a low wear rate. The lower annular ring 224 may be sufficiently compressible such that contact of the edge of the substrate 201 to the lower annular ring 224 does not cause chip or cracking of the substrate 201. However, the lower annular ring 224 should not be so resilient that the downward pressure on the retaining ring 120 is forced out of the lower annular ring 224 during the CMP process.

베어링 클램프(110)는 실질적으로 링형일 수 있다. 베어링 클램프(110)는 캐리어 링(140)의 상부 고리형 부분(244)에 인접하여 그 위에 배치될 수 있다. 베어링 클램프(110)는 스크류나 볼트와 같은 체결구(213)에 의해 캐리어 링(140)에 결합될 수 있다. 베어링 클램프(110)는 금속과 같은 재료, 예를 들어 스테인리스 스틸, 몰리브덴, 알루미늄, 세라믹 재료 또는 다른 예시적인 재료들로 형성될 수 있다. 베어링 클램프(110)의 상부(216)는 내부 기어(112)에 대한 지지를 제공할 수 있다. 베어링 클램프(110)는 내부 기어(112)의 복수의 홀(도시되지 않음)과 정렬될 수 있는 복수의 홀(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 베어링 수용 영역(218)이 베어링(130)을 수용하도록 되어 있을 수 있다.The bearing clamp 110 may be substantially ring-shaped. The bearing clamp 110 may be disposed adjacent to the upper annular portion 244 of the carrier ring 140. The bearing clamp 110 may be coupled to the carrier ring 140 by fasteners 213, such as screws or bolts. The bearing clamp 110 may be formed of a material such as a metal, for example stainless steel, molybdenum, aluminum, ceramic material or other exemplary materials. The upper portion 216 of the bearing clamp 110 may provide support for the internal gear 112. The bearing clamp 110 may include a plurality of holes (not shown) that can be aligned with a plurality of holes (not shown) of the inner gear 112. The bearing receiving area 218 may be adapted to receive the bearing 130.

베어링(130)은 베어링 클램프(110)와 캐리어 바디(208) 사이에 결합될 수 있다. 베어링(130)은 제1 고리형 표면(232)을 포함할 수 있고, 이 고리형 표면은 베어링 클램프(110)의 베어링 수용 영역(218)에 결합되고, 베어링 수용 영역에 인접 배치될 수 있다. 제2 고리형 표면(234)이 캐리어 바디(208)에 결합되고, 캐리어 바디에 인접 배치될 수 있다. 복수의 볼 베어링(236)이 제1 고리형 표면(232)과 제2 고리형 표면(234) 사이에 배치될 수 있고, 헤드 어셈블리(102)를 리테이닝 링 어셈블리(104)로부터 결합해제하도록 되어 있을 수 있다. 베어링(130)은 캐리어 헤드(100)에 대해 부가적인 회전 자유도를 제공할 수 있다. 부가적인 회전 자유도는 리테이닝 링 어셈블리(104)가 헤드 어셈블리(102)에 독립적으로 회전하는 것을 허용한다.The bearing 130 may be coupled between the bearing clamp 110 and the carrier body 208. The bearing 130 may include a first annular surface 232 that is coupled to the bearing receiving area 218 of the bearing clamp 110 and may be disposed adjacent to the bearing receiving area. A second annular surface 234 is coupled to the carrier body 208 and may be disposed adjacent the carrier body. A plurality of ball bearings 236 may be disposed between the first annular surface 232 and the second annular surface 234 to disengage the head assembly 102 from the retaining ring assembly 104 Can be. The bearing 130 may provide additional rotational degrees of freedom for the carrier head 100. An additional rotational degree of freedom allows the retaining ring assembly 104 to rotate independently of the head assembly 102.

내부 기어(112)는 실질적으로 링형일 수 있다. 내부 기어(112)는 금속과 같은 재료, 예를 들어 스테인리스 스틸, 몰리브덴, 알루미늄, 세라믹 재료 또는 다른 예시적인 재료들로 형성될 수 있다. 내부 기어(112)는 베어링 클램프(110)의 상부(216)에 인접 배치되고, 베어링 클램프의 상부와 결합될 수 있다. 복수의 홀(도시되지 않음)이 내부 기어(112)를 통해 배치되고, 내부 기어(112)를 베어링 클램프(110)에 고정하도록 되어 있을 수 있는 체결구(도시되지 않음)를 수용하도록 되어 있을 수 있다. 복수의 톱니부(teeth)(214)가 내부 기어(112)의 내부 표면을 포함할 수 있다.The internal gear 112 may be substantially ring-shaped. The inner gear 112 may be formed of a material such as metal, for example, stainless steel, molybdenum, aluminum, ceramic material or other exemplary materials. The inner gear 112 is disposed adjacent the upper portion 216 of the bearing clamp 110 and can be engaged with the upper portion of the bearing clamp. A plurality of holes (not shown) may be arranged through the inner gear 112 and may be adapted to receive fasteners (not shown) that may be adapted to secure the inner gear 112 to the bearing clamp 110 have. A plurality of teeth 214 may comprise the inner surface of the inner gear 112.

특정 실시예들에서, 구동 어셈블리(290)는 헤드 어셈블리(102)의 회전에 독립적인 회전 모션을 리테이닝 링 어셈블리(104)에 제공하도록 구성될 수 있다. 구동 어셈블리(290)는 커버 링(258), 브래킷(256), 액추에이터(260), 스핀들(261) 및 웜 구동기(worm drive)(262)를 포함한다. 구동 어셈블리(290)는 리테이닝 링 어셈블리(104)가 헤드 어셈블리(102)에 대하여 회전하게 할 수 있는 변속기(transmission)(292)를 작동시킨다.In certain embodiments, the drive assembly 290 can be configured to provide the retaining ring assembly 104 with rotational motion that is independent of the rotation of the head assembly 102. The drive assembly 290 includes a cover ring 258, a bracket 256, an actuator 260, a spindle 261 and a worm drive 262. The drive assembly 290 actuates a transmission 292 that can cause the retaining ring assembly 104 to rotate relative to the head assembly 102.

커버 링(258)은 캐리어 바디(208)의 일부에 인접하여 그 위에 배치될 수 있다. 커버 링(258)은, 커버 링(258) 및 그에 결합된 요소들이 헤드 어셈블리(102)와 동일한 회전 방식으로 움직이도록 캐리어 바디(208)에 결합될 수 있다. 브래킷(256)은 커버 링(258)의 상부 표면(259) 위에 배치되며, 커버 링의 상부 표면에 결합될 수 있다. 브래킷(256)은 액추에이터(260)를 고정된 위치에서 지지하도록 되어 있을 수 있다. 에어 모터와 같은 액추에이터(260)는 수송 라인(272)을 통해 압력 소스(274)에 결합될 수 있다. 압력 소스(274)는 가압 가스 또는 유체를 수송 라인(272)을 통해 액추에이터(260)에 제공하도록 되어 있을 수 있다. 스핀들(261)은 액추에이터(260)로부터 연장되고, 웜 구동기(262)는 스핀들(261)에 결합될 수 있다. 일반적으로, 액추에이터(260)는 스핀들(261)에 회전 움직임을 전하고, 웜 구동기(262)가 회전하게 한다.The cover ring 258 may be disposed on and adjacent to a portion of the carrier body 208. The cover ring 258 may be coupled to the carrier body 208 such that the cover ring 258 and the elements associated therewith move in the same rotational manner as the head assembly 102. The bracket 256 is disposed over the upper surface 259 of the cover ring 258 and can be coupled to the upper surface of the cover ring. The bracket 256 may be adapted to support the actuator 260 in a fixed position. An actuator 260, such as an air motor, may be coupled to the pressure source 274 via a transport line 272. The pressure source 274 may be adapted to provide pressurized gas or fluid to the actuator 260 via the transport line 272. The spindle 261 may extend from the actuator 260 and the worm actuator 262 may be coupled to the spindle 261. Generally, the actuator 260 imparts rotational motion to the spindle 261 and causes the worm actuator 262 to rotate.

변속기(292)는 웜 구동기(262)에 의해 작동될 수 있다. 변속기(292)는 웜 기어(264), 평 기어(268), 구동 샤프트(266) 및 샤프트 인코더(270)를 포함한다. 웜 기어(264)는 구동 샤프트(266)의 제1 단부(265) 주위에 배치될 수 있다. 웜 기어(264)는 웜 구동기(262)에 결합되고, 웜 구동기(262)의 회전 움직임을 구동 샤프트(266)에 전달(translate)하도록 되어 있을 수 있다. 평 기어(268)는 내부 기어(112)의 톱니부(214)에 실질적으로 평행한 영역(269)에서 웜 기어(264) 아래에서 구동 샤프트(266) 주위에 배치될 수 있다. 평 기어(268)는 구동 샤프트(266)의 회전 움직임을 내부 기어(112)에 전달할 수 있다. 따라서, 리테이닝 링 어셈블리(104)는 헤드 어셈블리(102)의 회전에 독립적으로 회전할 수 있다.The transmission 292 may be operated by the warm driver 262. [ The transmission 292 includes a worm gear 264, a spur gear 268, a drive shaft 266, and a shaft encoder 270. The worm gear 264 may be disposed around the first end 265 of the drive shaft 266. The worm gear 264 may be coupled to the worm actuator 262 and adapted to translate the rotational movement of the worm actuator 262 to the drive shaft 266. The spur gear 268 may be disposed about the drive shaft 266 below the worm gear 264 in an area 269 substantially parallel to the toothing 214 of the internal gear 112. The spur gear 268 can transmit the rotational movement of the drive shaft 266 to the internal gear 112. Thus, the retaining ring assembly 104 can rotate independently of the rotation of the head assembly 102.

샤프트 인코더(270)는 구동 샤프트(266) 상에서 평 기어(268) 아래에 배치될 수 있다. 전기기계 디바이스와 같은 샤프트 인코더(270)는 구동 샤프트(266)의 회전 모션을 아날로그 또는 디지털 코드로 변환할 수 있다. 샤프트 인코더(270)는 액추에이터(260)에 결합될 수 있는 제어기(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 제어기는 리테이닝 링 어셈블리(104)가 헤드 어셈블리(102)에 대하여 회전하는 회전 속도를 제어하도록 되어 있을 수 있다.The shaft encoder 270 may be disposed below the spur gear 268 on the drive shaft 266. [ A shaft encoder 270, such as an electromechanical device, can convert the rotational motion of the drive shaft 266 to analog or digital codes. The shaft encoder 270 may be coupled to a controller (not shown) that may be coupled to an actuator 260. The controller may be adapted to control the rotational speed at which the retaining ring assembly 104 rotates relative to the head assembly 102.

하우징 어셈블리(280)는 캐리어 바디(208)의 일부에 배치될 수 있고, 구동 샤프트(266)를 수용하도록 되어 있을 수 있다. 하우징 어셈블리(280)는 저부(286) 및 복수의 측벽(282)을 가질 수 있다. 구동 샤프트(266)의 제2 단부(267)가 하우징 어셈블리(280) 내에 배치될 수 있다. 복수의 베어링(284)이 하우징 어셈블리(280) 내에 또한 배치될 수 있다. 복수의 베어링(284)은 구동 샤프트(266)와 하우징 어셈블리(280)의 측벽들(282) 사이에 배치될 수 있다. 복수의 베어링(284)은 구동 샤프트(266)를 하우징 어셈블리(280)에 결합하고, 하우징 어셈블리(280)에 대한 구동 샤프트(266)의 회전 움직임을 허용할 수 있다.The housing assembly 280 may be disposed on a portion of the carrier body 208 and may be adapted to receive the drive shaft 266. The housing assembly 280 may have a bottom 286 and a plurality of side walls 282. The second end 267 of the drive shaft 266 may be disposed within the housing assembly 280. A plurality of bearings 284 may also be disposed within the housing assembly 280. A plurality of bearings 284 may be disposed between the drive shaft 266 and the side walls 282 of the housing assembly 280. A plurality of bearings 284 may couple the drive shaft 266 to the housing assembly 280 and permit rotational movement of the drive shaft 266 relative to the housing assembly 280.

특정 실시예들에서, 리테이닝 링 어셈블리(104)는 헤드 어셈블리(102)가 회전할 수 있는 회전 속도보다 더 빠른 속도로 구동될 수 있다. 예를 들어, 60초 CMP 폴리싱 프로세스 동안, 헤드 어셈블리(102)는 약 60rpm 내지 약 120rpm에 달하는 속도로 회전할 수 있다. 이 예에서, 리테이닝 링 어셈블리(104)의 회전 속도는 폴리싱 헤드의 회전 속도보다 더 빠를 수 있으며, 이는 기판 세차를 촉진할 수 있다. 리테이닝 링 어셈블리(104)는 헤드 어셈블리(102)의 회전 방향에 대해 동일 또는 반대 방향으로 회전할 수 있다고 고려된다. 또한, 기판 세차는 기판(201)을 폴리싱하는 폴리싱 패드의 회전 방향에 의해 영향을 받을 수 있다.In certain embodiments, the retaining ring assembly 104 can be driven at a higher speed than the rotational speed at which the head assembly 102 can rotate. For example, during a 60 second CMP polishing process, the head assembly 102 may rotate at a speed of from about 60 rpm to about 120 rpm. In this example, the rotational speed of the retaining ring assembly 104 may be faster than the rotational speed of the polishing head, which can promote substrate wash. It is contemplated that the retaining ring assembly 104 may rotate in the same or opposite direction with respect to the direction of rotation of the head assembly 102. In addition, the substrate wash may be affected by the direction of rotation of the polishing pad polishing the substrate 201.

도 3은 리테이닝 링 어셈블리(104) 및 기판(201)의 개략적인 저면도이다. 리테이닝 링 어셈블리(104)의 내측 직경은 기판(201)의 외측 직경보다 더 클 수 있다. 리테이닝 링 어셈블리(104)의 회전 방향(306)은 헤드 어셈블리(102)(도 2 참조)와 같은 헤드 어셈블리(도시되지 않음)에 대해 소정 방향으로 기판(201) 회전(308)을 촉진한다. 헤드 어셈블리에 대한 기판(201)의 회전(308)은 이전에 논의된 바와 같이 기판 세차로서 정의될 수 있다.3 is a schematic bottom view of the retaining ring assembly 104 and the substrate 201. FIG. The inner diameter of the retaining ring assembly 104 may be larger than the outer diameter of the substrate 201. [ The rotational direction 306 of the retaining ring assembly 104 facilitates the rotation 308 of the substrate 201 in a predetermined direction relative to a head assembly (not shown) such as the head assembly 102 (see FIG. 2). The rotation 308 of the substrate 201 relative to the head assembly may be defined as a substrate wash as previously discussed.

전술한 바와 같이, 기판 세차는 헤드 어셈블리(102) 상의 멤브레인(250)에 대하여 기판(201)에 의해 경험되는 회전 또는 슬립의 정도이다. 기판 세차를 촉진하는 것은 주어진 폴리싱 시간에 걸쳐 기판 제거 프로파일에서의 임의의 잠재적인 국부 불균일들을 "평균화(average out)"할 수 있다고 여겨진다. 기판 세차에 의해 생성된 극방향 비대칭성은 멤브레인(250) 또는 폴리싱 패드에서의 국부적인 불균일들에 대한 평균화 효과를 초래한다고 여겨진다. 국부적인 불균일들은 비평면 제거 프로파일을 초래할 수 있으므로, 국부적인 불균일들의 영향을 감소시키는 것이 유리할 수 있다.As noted above, the substrate wash is the degree of rotation or slip experienced by the substrate 201 relative to the membrane 250 on the head assembly 102. It is believed that facilitating substrate wash can "average out" any potential localized variations in the substrate removal profile over a given polishing time. The polar asymmetry produced by the substrate wash is believed to result in an averaging effect on the local irregularities in the membrane 250 or the polishing pad. Since local irregularities can result in a non-planar removal profile, it may be advantageous to reduce the effects of local irregularities.

기판 세차가 기판(201) 외측 직경과 리테이닝 링 어셈블리(104) 내측 직경 사이의 관계에 의해 좌우될 수 있다고 또한 여겨진다. 기판(201) 외측 직경과 리테이닝 링 어셈블리(104) 내측 직경 사이의 관계는 기어비에 관하여 설명될 수 있다. 리테이닝 링 어셈블리(104) 내측 직경과 기판(201) 외측 직경 사이의 더 작은 기어비는 증가된 기판 세차를 초래할 것이다.It is also believed that the substrate wash can be influenced by the relationship between the outer diameter of the substrate 201 and the inner diameter of the retaining ring assembly 104. The relationship between the outer diameter of the substrate 201 and the inner diameter of the retaining ring assembly 104 can be explained with respect to the gear ratio. A smaller gear ratio between the inner diameter of the retaining ring assembly 104 and the outer diameter of the substrate 201 will result in increased substrate wash.

헤드 어셈블리(102)의 속도보다 더 빠른 속도로 리테이닝 링 어셈블리(104)를 구동하는 것은 기판 세차를 더 촉진할 수 있다고 또한 여겨진다. 일 실시예에서, 약 11.852 인치의 리테이닝 링 어셈블리(104) 내측 직경과 함께 약 60rpm의 헤드 어셈블리(102) 회전 속도는 약 90°의 기판 세차를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 약 11.852 인치의 리테이닝 링 어셈블리(104) 내측 직경과 함께 약 90rpm의 헤드 어셈블리(102) 회전 속도는 약 135°의 기판 세차를 제공할 수 있다. 전술한 실시예들의 기어비는 약 0.99654일 수 있다. 전술한 실시예들에서, 리테이닝 링 어셈블리(104)는 헤드 어셈블리(102)의 회전 속도보다 더 빠른 회전 속도로 공동 회전하거나 반대 회전할(counter-rotated) 수 있다.It is also believed that driving the retaining ring assembly 104 at a faster rate than the speed of the head assembly 102 can further promote substrate wash. In one embodiment, the rotation speed of the head assembly 102 at about 60 rpm with the inner diameter of the retaining ring assembly 104 of about 11.852 inches may provide a substrate wash of about 90 degrees. In another embodiment, the rotation speed of the head assembly 102 at about 90 rpm with the inner diameter of the retaining ring assembly 104 of about 11.852 inches may provide a substrate wash of about 135 degrees. The gear ratio of the above embodiments may be about 0.99654. In the embodiments described above, the retaining ring assembly 104 may be co-rotated or counter-rotated at a rotational speed that is faster than the rotational speed of the head assembly 102.

일 실시예에서, 약 11.912 인치의 리테이닝 링 어셈블리(104) 내측 직경과 함께 약 60rpm의 헤드 어셈블리(102) 회전 속도는 약 180°의 기판 세차를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 약 11.912 인치의 리테이닝 링 어셈블리(104) 내측 직경과 함께 약 90rpm의 헤드 어셈블리(102) 회전 속도는 약 270°의 기판 세차를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 약 11.912 인치의 리테이닝 링 어셈블리(104) 내측 직경과 함께 약 120rpm의 헤드 어셈블리(102) 회전 속도는 약 360°의 기판 세차를 제공할 수 있다. 전술한 실시예들의 기어비는 약 0.99152일 수 있다. 전술한 실시예들에서, 리테이닝 링 어셈블리(104)는 헤드 어셈블리(102)의 회전 속도보다 더 빠른 회전 속도로 공동 회전하거나 반대 회전할 수 있다.In one embodiment, the rotation speed of the head assembly 102 at about 60 rpm with the inner diameter of the retaining ring assembly 104 of about 11.912 inches may provide a substrate wash of about 180 degrees. In another embodiment, the rotation speed of the head assembly 102 at about 90 rpm with the inner diameter of the retaining ring assembly 104 of about 11.912 inches may provide a substrate wash of about 270 degrees. In another embodiment, the rotating speed of the head assembly 102 at about 120 rpm with the inner diameter of the retaining ring assembly 104 of about 11.912 inches may provide a substrate wash of about 360 degrees. The gear ratio of the above embodiments may be about 0.99152. In the embodiments described above, the retaining ring assembly 104 may be co-rotating or counter-rotating at a rotational speed that is faster than the rotational speed of the head assembly 102.

전술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.While the foregoing is directed to embodiments of the present invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope thereof, and the scope thereof is determined by the claims that follow.

Claims (15)

기판을 폴리싱하기 위한 장치로서,
헤드 어셈블리;
리테이닝 링 어셈블리 - 상기 리테이닝 링 어셈블리는 내부 기어(internal gear), 및 상기 헤드 어셈블리와 상기 리테이닝 링 어셈블리 사이에 배치된 베어링을 포함하고, 상기 베어링은 상기 리테이닝 링 어셈블리를 상기 헤드 어셈블리로부터 결합해제하도록 되어 있음 -; 및
상기 헤드 어셈블리에 대하여 상기 리테이닝 링 어셈블리를 회전시키도록 되어 있는 구동 어셈블리
를 포함하는 장치.An apparatus for polishing a substrate,
Head assembly;
A retaining ring assembly, the retaining ring assembly comprising an internal gear, and a bearing disposed between the head assembly and the retaining ring assembly, wherein the bearing is configured to receive the retaining ring assembly from the head assembly To be unbonded; And
A drive assembly configured to rotate the retaining ring assembly relative to the head assembly;
/ RTI > 제1항에 있어서,
상기 헤드 어셈블리는,
하우징;
캐리어 바디; 및
가요성 멤브레인
을 더 포함하는, 장치.The method according to claim 1,
The head assembly includes:
housing;
Carrier body; And
Flexible membrane
≪ / RTI > 제1항에 있어서,
상기 헤드 어셈블리는 상기 구동 어셈블리에 결합된 커버 플레이트를 더 포함하는, 장치.The method according to claim 1,
Wherein the head assembly further comprises a cover plate coupled to the drive assembly. 제1항에 있어서,
변속기(transmission)를 더 포함하고,
상기 변속기는,
제1 기어;
제2 기어;
샤프트 인코더; 및
구동 샤프트
를 포함하는, 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a transmission,
The transmission includes:
A first gear;
A second gear;
Shaft encoder; And
Drive shaft
. 제4항에 있어서,
상기 제1 기어는 상기 구동 어셈블리에 회전가능하게 결합되는, 장치.5. The method of claim 4,
And the first gear is rotatably coupled to the drive assembly. 제4항에 있어서,
상기 제2 기어는 상기 내부 기어에 회전가능하게 결합되는, 장치.5. The method of claim 4,
And the second gear is rotatably coupled to the internal gear. 제4항에 있어서,
상기 제1 기어 및 상기 제2 기어는 상기 구동 샤프트에 결합되는, 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the first gear and the second gear are coupled to the drive shaft. 제1항에 있어서,
상기 구동 어셈블리는,
액추에이터;
상기 액추에이터에 결합된 스핀들; 및
상기 스핀들에 결합된 웜 구동기(worm drive)
를 포함하는, 장치.The method according to claim 1,
The drive assembly includes:
Actuator;
A spindle coupled to the actuator; And
A worm drive coupled to the spindle,
. 제8항에 있어서,
상기 액추에이터는 에어 모터인, 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the actuator is an air motor. 제1항에 있어서,
상기 내부 기어는 복수의 톱니부(teeth)를 포함하는, 장치.The method according to claim 1,
Wherein the inner gear comprises a plurality of teeth. 제1항에 있어서,
상기 리테이닝 링 어셈블리의 내측 직경은 약 11.830 인치 내지 약 11.870 인치인, 장치.The method according to claim 1,
Wherein the inner diameter of the retaining ring assembly is from about 11.830 inches to about 11.870 inches. 제1항에 있어서,
상기 리테이닝 링 어셈블리의 내측 직경은 약 11.890 인치 내지 약 11.950 인치인, 장치.The method according to claim 1,
Wherein the inner diameter of the retaining ring assembly is about 11.890 inches to about 11.950 inches. 폴리싱 헤드용 리테이닝 링 어셈블리로서,
상부 고리형 부분 및 하부 고리형 부분을 갖는 리테이닝 링;
상기 상부 고리형 부분에 결합된 캐리어 링;
상기 캐리어 링에 결합된 베어링 클램프 - 상기 베어링 클램프는 베어링을 수용하도록 되어 있음 -; 및
상기 베어링 클램프에 결합된 내부 기어
를 포함하는 리테이닝 링 어셈블리.A retaining ring assembly for a polishing head,
A retaining ring having an upper annular portion and a lower annular portion;
A carrier ring coupled to the upper annular portion;
A bearing clamp coupled to the carrier ring, the bearing clamp adapted to receive a bearing; And
The inner gear coupled to the bearing clamp
And the retaining ring assembly. 제13항에 있어서,
상기 베어링은 상기 리테이닝 링 어셈블리를 폴리싱 헤드 어셈블리로부터 결합해제하는, 리테이닝 링 어셈블리.14. The method of claim 13,
Wherein the bearing disengages the retaining ring assembly from the polishing head assembly. 폴리싱 장치를 동작시키는 방법으로서,
폴리싱 헤드 어셈블리 및 리테이닝 링 어셈블리를 제공하는 단계 - 상기 리테이닝 링 어셈블리는 상기 폴리싱 헤드 어셈블리로부터 결합해제됨 -;
제1 속도로 상기 폴리싱 헤드 어셈블리를 회전시키는 단계; 및
상기 제1 속도보다 더 빠른 제2 속도로 상기 리테이닝 링 어셈블리를 회전시키는 단계
를 포함하는 방법.A method of operating a polishing apparatus,
Providing a polishing head assembly and a retaining ring assembly, wherein the retaining ring assembly is disengaged from the polishing head assembly;
Rotating the polishing head assembly at a first speed; And
Rotating the retaining ring assembly at a second speed that is faster than the first speed
≪ / RTI >
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190059039A (en) * 2017-11-22 2019-05-30 주식회사 케이씨텍 Carrier
WO2023229658A1 (en) * 2022-05-27 2023-11-30 Applied Materials, Inc. Clamping retainer for chemical mechanical polishing and method of operation

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9381613B2 (en) * 2013-03-13 2016-07-05 Applied Materials, Inc. Reinforcement ring for carrier head
US20140273756A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Chih Hung Chen Substrate precession mechanism for cmp polishing head
JP7051332B2 (en) 2017-08-23 2022-04-11 キヤノン株式会社 Organic compounds and photoelectric conversion elements
TWI639486B (en) * 2018-05-31 2018-11-01 國立清華大學 Omni-directional integrated conditioner device
JP7659565B2 (en) 2020-11-10 2025-04-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Polishing head with localized wafer pressure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10156712A (en) * 1996-11-29 1998-06-16 Oki Electric Ind Co Ltd Wafer polishing device
JP2000334655A (en) * 1999-05-26 2000-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd CMP processing equipment
JP2001298006A (en) * 2000-04-17 2001-10-26 Ebara Corp Polishing device
JP2008131049A (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Applied Materials Inc Carrier ring for carrier head

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3724869B2 (en) * 1995-10-09 2005-12-07 株式会社荏原製作所 Polishing apparatus and method
JP2008229846A (en) * 1995-10-09 2008-10-02 Ebara Corp Device and method for polishing, and top ring
US7198561B2 (en) * 2000-07-25 2007-04-03 Applied Materials, Inc. Flexible membrane for multi-chamber carrier head
US6527625B1 (en) * 2000-08-31 2003-03-04 Multi-Planar Technologies, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus and method having a soft backed polishing head
CN101607381B (en) * 2000-08-31 2014-04-16 株式会社荏原制作所 Chemical mechanical polishing (CMP) head, apparatus, and method and planarized semiconductor wafer produced thereby
JP2004106173A (en) * 2002-08-29 2004-04-08 Fujikoshi Mach Corp Double-side polishing machine
KR100502362B1 (en) * 2003-08-05 2005-07-21 두산디앤디 주식회사 Semiconductor wafer polishing system having combined mechanism for conditioner carrier
US7338569B2 (en) * 2004-09-29 2008-03-04 Agere Systems Inc. Method and system of using offset gage for CMP polishing pad alignment and adjustment
US20080076253A1 (en) * 2004-09-30 2008-03-27 Hiroshi Fukada Adhesive Sheet,Semiconductor Device,and Process for Producing Semiconductor Device
US7654888B2 (en) * 2006-11-22 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Carrier head with retaining ring and carrier ring
KR101022277B1 (en) * 2009-02-25 2011-03-21 그린스펙(주) Carrier Head for Silicon Bare Wafer Polishing Machine
JP5303491B2 (en) * 2010-02-19 2013-10-02 信越半導体株式会社 Polishing head and polishing apparatus
US20130288577A1 (en) * 2012-04-27 2013-10-31 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for active substrate precession during chemical mechanical polishing
US20140273756A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Chih Hung Chen Substrate precession mechanism for cmp polishing head

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10156712A (en) * 1996-11-29 1998-06-16 Oki Electric Ind Co Ltd Wafer polishing device
JP2000334655A (en) * 1999-05-26 2000-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd CMP processing equipment
JP2001298006A (en) * 2000-04-17 2001-10-26 Ebara Corp Polishing device
JP2008131049A (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Applied Materials Inc Carrier ring for carrier head

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190059039A (en) * 2017-11-22 2019-05-30 주식회사 케이씨텍 Carrier
WO2023229658A1 (en) * 2022-05-27 2023-11-30 Applied Materials, Inc. Clamping retainer for chemical mechanical polishing and method of operation

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