캐리어 헤드, 리테이닝 링 및 패드 조절기의 기울기를제어하기 위한 화학기계연마장치 및 방법 document_id 1020037004168

[청구항 1] 웨이퍼 축선을 갖는 반도체 웨이퍼를 회전 축선을 갖는 화학기계연마 패드와 협동하도록 장착하기 위한 장치에 있어서, 중심 축선을 갖는 커플러 섹션 웨이퍼 축선이 초기에 상기 중심 축선과 동축이면서 회전 축선에 평행한 상태로 웨이퍼를 장착하기 위한 것으로, 웨이퍼가 중심 축선에 대한 웨이퍼 축선의 초기 동축 관계에 대해 기울어지도록 연마력이 회전 축선과 평행하고, 웨이퍼 축선에 대해서는 편심적으로 작용하여 그 연마력에 의해 패드로부터 기울어지는 경향이 있는 그러한 척; 및 커플러에 고정되고 상기 중심 축선을 따라 고정된 위치에 커플러에 의해 위치 설정되는 제1 유닛과, 이 제1 유닛에 대해 이동 가능하게 척에 고정된 제2 유닛을 구비하며, 상기 제1 유닛과 제2 유닛은 제2 유닛과 척 및 그 위의 웨이퍼가 제1 유닛에 대해 상대 이동하는 동안 웨이퍼 축선이 중심 축선과 동축으로 회전 축선에 대해서는 평행하게 유지되도록 척과 웨이퍼의 기울어지는 경향에 저항하도록 협동하는 선형 베어링 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 장착장치 [청구항 2] 제1항에 있어서,편심 연마력의 작용 하에 선형 베어링 조립체의 제2 유닛에 대한 선형 베어링 조립체의 제1 유닛의 위치를 감지하도록 선형 베어링 조립체의 제1 유닛의 일 지점에 장착되는 센서를 또한 포함하며, 상기 센서는 패드로부터 힘이 편심적으로 가해짐에도 불구하고 패드로부터의 편심력의 크기를 정확하게지시주는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 3] 제1항에 있어서,상기 선형 베어링 조립체의 제1 유닛은 중심 충선에 평행하게 연장하는 하나 이상의 긴 베어링 샤프트를 포함하며,상기 선형 베어링 조립체의 제2 유닛은 중심 축선에 평행하게 연장하며, 하나 이상의 베어링 샤프트를 수용하는 하나 이상의 긴베어링하우징포함하는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 4] 제1항에 있어서,상기 선형 베어링 조립체는 제1 선형 베어링 조립체이며, 상기 웨이퍼 장착장치는,척 상의 웨이퍼와 제2 유닛에 대해 상대 이동하도록 제1 유닛 상에 장착되어 있는 리테이너 링으로서, 초기에 중심 축선 및 웨이퍼 축선과 동축인 리테이너 링 대칭 축선을 구비하고, 패드로부터의 링 힘을 수용하도록 되어 있어, 링 조립체가 중심 축선 및 웨이퍼 축선과의 초기 동축 관계에 대해 기울어지도록 리테이너 링 대칭 축선에 대해 편심적으로 작용하는 링 힘에 의해 기울어지는 경향이 있는 그러한 리테이너 링 조립체와;리테이너 링 조립체와 제1 유닛에 고정된 제3 유닛과, 제1 유닛 및 제3 유닛에 대해 상대 이동 가능하게 척에 고정된 제4 유닛을 구비하며, 상기 제3 유닛과 제4 유닛은 제3 유닛과 리테이너 링 조립체의 제4 유닛에 대한 상대 이동 동안 축선이 중심 축선 및 웨이퍼 축선과 동축 관계를 유지하도록 리테이너 링 조립체의 기울어짐 경향에 저항하도록 협동하는제2선형베어링조립체포함하는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 5] 제4항에 있어서,척과 그 위의 웨이퍼에 대해 리테이너 링 조립체가 상대 이동하도록 리테이너 링 조립체와 제1 유닛의 사이에 배치되는선형의드라이브포함하는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 6] 제1항에 있어서,커플러 섹션을 통과하여 선형 베어링 조립체를 지나쳐 연장하며, 번갈아 척 상에 웨이퍼를 유지하고 척을 세척하기 위해 감소된 압력의 유체와 액체 유체를 번갈아 운반하는 도관 시스템과,도관 시스템을 척의 매니폴드에 연결하기 위한 커넥터를 또한 포함하며,상기 척은 척 상의 웨이퍼의 바닥면을 가로질러 감소된 압력을 분배하는 상기 매니폴드와, 상기 매니폴드에 장착된 크기가 큰 구멍들로부터 형성되는 다공성 섹션을 구비하는진공척포함하는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 7] 제5항에 있어서,선형 드라이는 공압 드라이브이며, 상기 웨이퍼 장착장치는 커플러 섹션을 관통하여 선형 베어링 조립체를 지나쳐 연장하는 도관 시스템을 또한 포함하며, 상기 도관 시스템은 선형 드라이브가 척 상의 웨이퍼에 대해 리테이너 링 조립체를 상대 이동시키도록 선택된 다양한 압력에서 유체를 운반하도록있는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 8] 제4항에 있어서,리테이너 링 조립체와 척의 사이에 공간이 제공되어 있으며, 척의 외주변은 척 상의 웨이퍼의 일부가 공간으로 돌출되도록 형성되어 있고, 하나 이상의 노즐이 상기 공간으로 연장하고 척의 외주면을 향해 안내되는 상태로 리테이너 링 조립체에 형성되어 있으며,상기 웨이퍼 장착장치는 커플러 섹션을 관통하여 연장하며 제1 및 제2 선형 베어링 조립체 둘레를 거쳐 노즐까지 연장하는 도관 시스템을 또한 포함하며, 상기 도관 시스템은 척의 외주변을 향해 노즐에 의해 안내되는 유체를 운반하도록형성되어있는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 9] 제8항에 있어서,상기 리테이너 링 조립체는 커플러 섹션에 의해 회전되며, 리테이너 링 조립체에는 공간으로부터 반경 방향 외측의 위치로부터 연장하는 유출구 덕트가 제공되어 있고, 상기 회전 리테이너 링 조립체는 공간 내의 유체를 회전시키고 회전유체가 공간으로부터덕트유동하는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 10] 제1항에 있어서,상기 제1 유닛은 복수 개의 선형 베어링 샤프트를 포함하며, 상기 제2 유닛은 복수 개의 선형 베어링 하우징을 포함하고, 샤프트 중 하나가 하우징 중 하나에 수용되어 별개의 선형 베어링 유닛을 형성하며, 상기 선형 베어링 유닛은 동축의 축선 상에 중심을 갖는 원형 경로 둘레에 균일한 간격으로 이격되고, 별개의 선형 베어링 유닛들은 척과 웨이퍼가 기울어짐 경향에 저항하도록협동하는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 11] 제1항에 있어서,복수 개의 별개의 선형 베어링 유닛은 세개이상의별개의선형베어링유닛포함하는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 12] 제1항에 있어서,상기 웨이퍼는 제1 직경을 구비하며, 상기 제1 유닛과 제2 유닛은 중심 축선의 둘레에 균일한 간격으로 이격된 선형 베어링 유닛의 어레이를 포함하고, 각각의 선형 베어링 유닛은 웨이퍼의 제1 직경보다 작은 직경을 갖는샤프트구비하는것을특징으로 하는웨이퍼 장착장치. [청구항 13] 웨이퍼 축선을 갖는 반도체 웨이퍼의 화학기계연마 장치로서, 회전 축선을 갖는 연마 패드 웨이퍼 축선이 회전 축선에 평행하게 회전 축선으로 변위되는 상태로 웨이퍼를 그 웨이퍼 축선에 대해 편심의 연마력을 제공하는 패드에 대항하게 추진하기 우한 척; 및 편심 연마력으로부터 초래되는 척 상의 기울어짐 힘에 저항하도록 형성된 척 지지구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계연마 장치 [청구항 14] 제13항에 있어서,상기 척 지지구에는 베어링 하우징의 어레이가 형성되어 있으며, 각각의 베어링 하우징은 회전 축선에 평행한 하우징 축선을 구비하고,척 지지구에는 또한 어레이의 베어링 하우징 중 각각의 하우징 내에 수용되는 선형 베어링 샤프트가 형성되어 있으며, 편심력에 응답하여 척 선형 베어링 샤프트에 대한 척 베어링 하우징의 상대 이동이 회전 축선에 실질적으로 평행하게 이루어지도록 각각의 선형 베어링 하우징과 그 내부에 수용된 샤프트는 기울어짐힘저항하는것을특징으로 하는화학기계연마 장치. [청구항 15] 제14항에 있어서,상기 척 지지구에는 또한 선형 베어링 샤프트를 운반하는 선형 베어링 지지 플레이트와, 베어링 하우징의 어레이를 수용하여 이 어레이와 이동 가능한 메인 베어링 하우징이 형성되어 있으며, 상기 화학기계연마 장치는,편심 연마력의 작용 하에 선형 베어링 지지 플레이트에 대한 메인 베어링 하우징의 위치를 감지하도록 선형 베어링 지지 플레이트의 일 지점에 장착되는 센서를 추가로 포함하며, 상기 센서는 연마력이 편심적으로 작용함에도 불구하고 편심 연마력의 크기를 정확하게지시주는것을특징으로 하는화학기계연마 장치. [청구항 16] 제13항에 있어서,상기 척 지지구에는 복수 개의 선형 베어링 하우징이 형성되어 있으며, 각각의 하우징은 웨이퍼 축선에 평행한 하우징 축선을 구비하고, 척 지지구에는 또한 링 축선을 가지며 척을 둘러싸도록 되어 있는 웨이퍼-리테이너 링 유닛이 형성되어 있고, 이 웨이퍼-리테이너 링 유닛에는 개개의 선형 베어링 하우징 내부에 수용되는 선형 베어링 샤프트가 형성되어 있으며, 선형 베어링 샤프트는 척에 대해 상대 운동하도록 웨이퍼-리테이너 링 유닛을 장착하고, 개개의 선형 베어링 하우징과 그 내부에 수용된 샤프트는 리테이너 링 유닛과 척 사이의 운동이 웨이퍼 축선에 실질적으로 평행하게 이루어지도록 기울어짐힘저항하는것을특징으로 하는화학기계연마 장치. [청구항 17] 제16항에 있어서,상기 리테이너 링 유닛에는 또한 선형 베어링 샤프트를 지지하는 플레이트가 형성되어 있고,상기 화학기계연마 장치는,웨이퍼-리테이너 링유닛을 척에 대해 상대 이동시키도록 플레이트와 웨이퍼-리테이너 링 유닛 사이에 배치되는모터를추가포함하는것을특징으로 하는화학기계연마 장치. [청구항 18] 웨이퍼 축선을 구비하는 반도체 웨이퍼의 화학기계연마 장치에 있어서, 회전 축선을 갖는 제1 연마 패드 세트가 형성되어 있는 척 지지구 척을 둘러싸며 척에 대해 상대 이동하도록 장착되어 있고, 링 축선을 구비하며, 편심 연마력을 수용하는 웨이퍼-리테이닝 링 유닛 웨이퍼 축선이 회전 축선에 평행하게 이 회전 축선으로 변위되는 상태로 웨 이퍼를 장착하여, 패드가 웨이퍼 축선에 대해 편심의 연마력을 웨이퍼에 가할 수 있도록 하는 척으로서, 제1 및 제2 하우징 세트가 형성되어 있고, 그 각각의 세트의 각각의 하우징은 회전 축선과 동축 관계에 있는 공동 축선이 제공된 개개의 공동을 구비하는 그러한 척 상기 제1 하우징 세트의 개개의 공동 내에 수용되는 선형 베어링 샤프트로서, 편심 연마력에 응답하여 척 지지구에 대한 척의 운동이 회전 축선에 평행하게만 이루어지도록 개개의 선형 베어링 샤프트와 제1 세트의 공동이 편심 연마력으로부터 초래되는 척 상의 제1 기울어짐 힘에 저항하는 그러한 선형 베어링 샤프트; 및 제2 하우징 세트의 개개의 공동 내에 수용되는 유닛 상의 제2 선형 베어링 샤프트 세트로서, 척에 대한 리테이닝 링 유닛의 상대 운동이 회전 축선에 평행한 방향으로만 이루어지도록 개개의 선형 베어링 샤프트와 제2 세트의 공동이 편심 연마력으로부터 초래되는 유닛 상에 가해지는 제2 기울어짐 힘에 저항하는 그러한 제2 선형 베어링 샤프트 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계연마 장치 [청구항 19] 제18항에 있어서,척과 접촉하도록 척 지지구 상의 일 지점에 장착되는 로드셀을 또한 포함하며, 이 로드셀은 연마력이 편심적으로 작용함에도 불구하고 편심 연마력의 크기를 정확하게지시주는것을특징으로 하는화학기계연마 장치. [청구항 20] 제18항에 있어서,링 유닛이 척에 대해 상대 운동하도록 척 지지구와 웨이퍼-리테이닝 링 유닛 사이에 배치되는모터포함하는것을특징으로 하는화학기계연마 장치. [청구항 24] 회전 축선을 갖는 화학기계연마 패드조절 장치에 있어서, 중심 축선을 갖는 커플러 섹션 퍽 축선을 갖는 조절 퍽 퍽 축선이 초기에 상기 중심 축선과 동축이면서 회전 축선에는 평행한 상태 로 퍽을 장착하기 위한 척으로서, 패드로부터의 힘을 수용하도록 되어 있으며, 이 힘은 퍽이 중심 축선에 대한 퍽 축선의 초기 동축 관계에 대해 기울어지도록 회전 축선에 평행하면서 퍽 축선에 대해서는 편심적으로 작용하며 이 힘에 의해 기울어지도록 되는 그러한 척; 및 커플러에 의해 고정되고 상기 중심 축선을 따라 고정된 위치에 커플러에 의해 위치 설정되는 제1 유닛과, 이 제1 유닛에 대해 이동 가능하게 척에 고정된 제2 유닛을 구비하며, 상기 제1 유닛과 제2 유닛은 제2 유닛과 척 및 그 위의 퍽이 제1 유닛에 대해 상대 이동하는 동안 퍽 축선이 중심 축선과 동축으로 회전 축선에 평행하게 유지되도록 척과 웨이퍼의 기울어짐에 저항하도록 협동하는 선형 베어링 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 조절장치 [청구항 25] 제24항에 있어서,편심 연마력의 작용하에 선형 베어링 조립체의 제2 유닛에 대한 선형 베어링 조립체의 제1 유닛의 위치를 감지하도록 선형 베어링 조립체의 제1 유닛의 일 지점에 장착된 센서를 추가로 포함하며, 상기 센서는 패드로부터 힘이 편심적으로 가해짐에도 불구하고 패드로부터의 편심력의 크기를 정확하게지시주는것을특징으로 하는조절장치. [청구항 26] 제24항에 있어서,상기 선형 베어링 조립체의 제1 유닛은 중심 충선에 평행하게 연장하는 하나 이상의 긴 베어링 샤프트를 포함하며,상기 선형 베어링 조립체의 제2 유닛은 중심 축선에 평행하게 연장하며 하나 이상의 베어링 샤프트를 수용하는 하나 이상의 긴베어링하우징포함하는것을특징으로 하는조절장치. [청구항 27] 제24항에 있어서,커플러 섹션을 통과하여 선형 베어링 조립체를 지나쳐 척까지 연장하며, 척 상의 퍽의 존재를 감지하기 위해 감소된 압력에서 유체를 운반하는도관시스템포함하는특징으로 하는조절장치. [청구항 28] 제24항에 있어서,패드의 상측면과 일치하도록 형성된 하측면을 구비하는 천공 판을 포함하며, 이 천공 판에는 하측면의 실질적으로 전체를 가로질러 연장하는 천공 구멍들이 형성되어 있고, 상기 조절 장치는,커플러 섹션을 통과하여 선형 베어링 조립체를 지나쳐 척까지 연장하며 압력 하에 유체를 운반하는 도관 시스템을 또한 포함하고, 상기 척은 퍽을 균일하게 세척하기 위하여 실질적으로 모든 천공 구멍에 유체를 분배하기 위해 도관 시스템에 연결된매니폴드구비하는것을특징으로 하는조절장치. [청구항 29] 제24항에 있어서,상기 제1 유닛은 복수 개의 선형 베어링 샤프트를 포함하며, 상기 제2 유닛은 복수 개의 선형 베어링 하우징을 포함하고, 샤프트 중 하나가 하우징 중 하나에 수용되어 별개의 선형 베어링 유닛을 형성하며, 선형 베어링 유닛은 동축의 축선 상에 중심을 갖는 원형 경로 둘레에 균일한 간격으로 이격되고, 별개의 선형 베어링 유닛들은 척과 퍽이 기울어지는 경향에 저항하도록협동하는것을특징으로 하는조절장치. [청구항 34] 제24항에 있어서,복수 개의 별개의 선형 베어링 유닛은 세개이상의별개의선형베어링유닛포함하는것을특징으로 하는조절장치. [청구항 35] 제24항에 있어서,제1 직경을 구비하며, 상기 제1 유닛과 제2 유닛은 중심 축선의 둘레에 균일한 간격으로 이격된 선형 베어링 유닛의 어레이를 포함하고, 각각의 선형 베어링 유닛은 웨이퍼의 제1 직경보다 작은 직경을 갖는샤프트구비하는것을특징으로 하는조절장치.