KR102512133B1 - Wafer carrier and control method thereof - Google Patents
Wafer carrier and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR102512133B1 KR102512133B1 KR1020180053761A KR20180053761A KR102512133B1 KR 102512133 B1 KR102512133 B1 KR 102512133B1 KR 1020180053761 A KR1020180053761 A KR 1020180053761A KR 20180053761 A KR20180053761 A KR 20180053761A KR 102512133 B1 KR102512133 B1 KR 102512133B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pressure
- substrate
- chambers
- membrane
- pressure chambers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
- H01L21/68707—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a robot blade, or gripped by a gripper for conveyance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/27—Work carriers
- B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
- B24B37/32—Retaining rings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
- H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
- H01L21/67712—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrate being handled substantially vertically
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
기판 캐리어 및 그 제어방법을 개시한다. 일 실시 예에 따른 기판 캐리어는 캐리어 헤드; 상기 캐리어 헤드에 연결되고, 파지된 기판에 압력을 가하는 복수의 압력 챔버를 형성하는 멤브레인; 및 상기 압력 챔버의 압력을 조절하는 압력 조절부를 포함하고, 상기 압력 조절부는 상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 일부의 압력을 선택적으로 조절할 수 있다.A substrate carrier and a control method thereof are disclosed. A substrate carrier according to an embodiment includes a carrier head; a membrane connected to the carrier head and forming a plurality of pressure chambers for applying pressure to the held substrate; and a pressure control unit configured to control the pressure of the pressure chamber, wherein the pressure control unit can selectively control the pressure of at least some of the plurality of pressure chambers.
Description
아래의 실시예는 기판 캐리어 및 그 제어방법에 관한 것이다.The following embodiments relate to a substrate carrier and a control method thereof.
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편평하게 할 필요성이 증가한다. 편평화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속 CMP 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.In the manufacture of semiconductor devices, chemical mechanical polishing (CMP) operations including polishing, buffing, and cleaning are required. The semiconductor element is in the form of a multilayer structure, and a transistor element having a diffusion region is formed in a substrate layer. In the substrate layer, connecting metal lines are patterned and electrically connected to transistor elements forming functional elements. As is known, the patterned conductive layer is insulated from other conductive layers with an insulating material such as silicon dioxide. As more metal layers and associated insulating layers are formed, the need to flatten the insulating material increases. Without flattening, the fabrication of additional metal layers becomes substantially more difficult because of the large variation in surface morphology. In addition, the metal line pattern is formed of an insulating material, so that the metal CMP operation removes excess metal.
CMP 작업은 기판의 표면을 연마패드를 통해 물리적으로 연마하는 공정을 수행하게 된다. 연마패드를 통해 기판을 연마하기 위해서는, 기판의 위치를 유지하는 기판 유지 장치가 요구된다. 기판 유지 장치는 연마가 필요한 기판을 파지하는 척킹 동작, 파지된 기판을 연마패드에 접촉시키는 연마 동작 및 연마가 완료된 기판을 이탈시키는 디척킹 동작을 반복적으로 수행하게 된다. 상술한 일렬의 동작들은 기판에 가해지는 압력 조절을 통해 수행되게 된다. 기판에 가해지는 압력은 일반적으로 기판 유지 장치 내의 압력 챔버를 통해 결정된다. 기판에 가해지는 각 압력은 부위별로 상이하기 때문에, 기판의 척킹, 연마, 디척킹 과정에서 기판이 휘어지는 현상이 발생할 수 있다. 기판의 휘어짐 현상은 기판의 연마 균일도를 낮추고, 종국적으로는 기판에 심각한 손상을 야기할 수 있다. 따라서, 기판의 위치를 유지하는 과정에서 기판의 휘어짐 현상을 방지하기 위한 장치가 요구되는 실정이다.The CMP operation performs a process of physically polishing the surface of the substrate through a polishing pad. In order to polish a substrate through a polishing pad, a substrate holding device that maintains the position of the substrate is required. The substrate holding device repeatedly performs a chucking operation of holding a substrate to be polished, a polishing operation of bringing the held substrate into contact with a polishing pad, and a dechucking operation of removing the polished substrate. The series of operations described above are performed by controlling the pressure applied to the substrate. The pressure applied to the substrate is generally determined through a pressure chamber within the substrate holding device. Since each pressure applied to the substrate is different for each part, a phenomenon in which the substrate is bent may occur during the process of chucking, polishing, and dechucking the substrate. The warping of the substrate lowers the polishing uniformity of the substrate, and may eventually cause serious damage to the substrate. Therefore, there is a need for a device for preventing the bending of the substrate in the process of maintaining the position of the substrate.
일 실시 예에 따른 목적은, 기판의 각 영역에 가해지는 압력을 개별적으로 조절함으로써 기판의 휘어짐 현상을 방지하는 기판 캐리어 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a substrate carrier and a control method thereof that prevent warping of a substrate by individually adjusting the pressure applied to each region of the substrate.
일 실시 예에 따른 목적은, 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력 챔버의 압력 변동을 추가적으로 조절함으로써, 기판을 효율적으로 파지하는 기판 캐리어 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a substrate carrier that efficiently grips a substrate and a control method thereof by additionally adjusting pressure fluctuations of some of a plurality of pressure chambers.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어는, 캐리어 헤드; 상기 캐리어 헤드에 연결되고, 파지된 기판에 압력을 가하는 복수의 압력 챔버를 형성하는 멤브레인; 및 상기 압력 챔버의 압력을 조절하는 압력 조절부를 포함하고, 상기 압력 조절부는 상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 일부의 압력을 선택적으로 조절할 수 있다.A substrate carrier according to an embodiment includes a carrier head; a membrane connected to the carrier head and forming a plurality of pressure chambers for applying pressure to the held substrate; and a pressure control unit configured to control the pressure of the pressure chamber, wherein the pressure control unit can selectively control the pressure of at least some of the plurality of pressure chambers.
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는 상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 하나의 압력 챔버의 압력을 유지한 상태에서, 나머지 압력 챔버의 압력을 조절할 수 있다.In one aspect, the pressure controller may adjust the pressure of the remaining pressure chambers while maintaining the pressure of at least one pressure chamber among the plurality of pressure chambers.
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는, 상기 멤브레인으로부터 기판이 디척킹 되는 과정에서, 상기 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력은 상승시키고, 나머지 상기 압력 챔버의 압력은 유지시킬 수 있다.In one aspect, the pressure control unit may increase the pressure of some of the plurality of pressure chambers and maintain the pressure of the remaining pressure chambers while the substrate is dechucking from the membrane.
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는, 상기 기판의 디척킹 과정에서, 상기 기판의 국부적 휘어짐에 대한 프로파일을 설정하고, 상기 설정된 프로파일에 기초하여 상기 멤브레인에 근접한 기판 부위에 대응되는 압력 챔버의 압력을 상승시킬 수 있다.In one aspect, the pressure control unit sets a profile for local warping of the substrate during the dechucking process of the substrate, and adjusts the pressure in the pressure chamber corresponding to a portion of the substrate close to the membrane based on the set profile. can elevate
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는, 상기 멤브레인에 기판이 척킹되는 과정에서, 상기 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력은 감압하고, 나머지 상기 압력 챔버의 압력은 유지시킬 수 있다.In one aspect, the pressure regulator may reduce the pressure of some of the plurality of pressure chambers and maintain the pressure of the remaining pressure chambers while the substrate is chucked to the membrane.
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는 상기 기판의 국부적 휘어짐에 대한 프로파일을 설정하고, 상기 설정된 프로파일에 기초하여 복수의 압력 챔버의 압력 변화 정도를 개별적으로 조절할 수 있다.In one aspect, the pressure control unit may set a profile for local warping of the substrate, and individually adjust degrees of pressure change in the plurality of pressure chambers based on the set profile.
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는, 상기 복수의 압력 챔버의 압력이 설정 압력으로 감압되는 경우, 일부의 압력 챔버의 압력은 설정 압력 미만으로 감압시키고, 상기 복수의 압력 챔버의 압력이 설정 압력으로 가압되는 경우, 일부의 압력 챔버의 압력은 설정 압력을 초과하도록 가압시킬 수 있다.In one side, the pressure regulator, when the pressure of the plurality of pressure chambers is reduced to a set pressure, the pressure of some of the pressure chambers is reduced to less than the set pressure, the pressure of the plurality of pressure chambers to the set pressure When pressurized, the pressure in some of the pressure chambers can be pressurized to exceed the set pressure.
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는, 상기 멤브레인 및 기판 사이의 간격에 대한 기준간격을 설정하고, 상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 각각의 멤브레인 부위 및 기판 사이의 간격을 상기 기준간격으로부터 설정 간격 미만으로 유지되도록 상기 압력 챔버의 압력을 조절할 수 있다.In one side, the pressure control unit sets a standard interval for the interval between the membrane and the substrate, and sets the interval between each membrane portion and the substrate corresponding to the plurality of pressure chambers from the standard interval to less than the set interval. It is possible to adjust the pressure of the pressure chamber so that it is maintained as .
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는, 상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 일부의 압력 챔버에 압력 진동(Pressure fluctuation)을 발생시킬 수 있다.In one side, the pressure controller may generate pressure fluctuations in at least some of the plurality of pressure chambers.
일 측에 있어서, 상기 압력 챔버에는, 제1압력 및 제1압력보다 높은 제2압력이 반복적으로 인가될 수 있다.In one aspect, a first pressure and a second pressure higher than the first pressure may be repeatedly applied to the pressure chamber.
일 측에 있어서, 상기 압력 챔버는 설정된 압력을 기준으로 설정 범위 내에서 압력이 변화할 수 있다.In one aspect, the pressure of the pressure chamber may change within a set range based on the set pressure.
일 측에 있어서, 상기 압력 챔버에는 상기 설정된 압력이 단속적으로 인가될 수 있다.In one aspect, the set pressure may be intermittently applied to the pressure chamber.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어는, 기판이 파지되는 캐리어 헤드; 상기 파지된 기판의 비연마면에 국부적인 압력을 가하는 복수의 압력 챔버를 형성하도록, 상기 캐리어 헤드에 연결되는 멤브레인; 상기 파지된 기판의 둘레를 감싸도록 상기 캐리어 헤드에 연결되는 리테이너링; 및 상기 복수의 압력 챔버 각각의 압력을 개별적으로 조절하는 압력 조절부를 포함할 수 있다.A substrate carrier according to an embodiment includes a carrier head holding a substrate; a membrane coupled to the carrier head to form a plurality of pressure chambers for applying localized pressure to the non-abrasive surface of the gripped substrate; a retainer ring connected to the carrier head to surround the gripped substrate; and a pressure control unit individually adjusting the pressure of each of the plurality of pressure chambers.
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는, 상기 기판의 디척킹 과정에서, 상기 복수의 압력 챔버의 압력을 상승시키되, 각각의 압력챔버의 압력 상승 정도를 다르게 조절할 수 있다.In one aspect, the pressure control unit increases the pressure of the plurality of pressure chambers during the process of dechucking the substrate, and may differently adjust the degree of pressure increase in each pressure chamber.
일 측에 있어서, 상기 기판 캐리어는, 상기 기판의 휘어짐 정도를 검출하는 검출부를 더 포함하고, 상기 검출부는 상기 멤브레인 및 상기 각각의 압력 챔버에 대응하는 기판 부위 사이의 간격을 검출할 수 있다.In one aspect, the substrate carrier may further include a detection unit for detecting a degree of warping of the substrate, and the detection unit may detect a gap between the membrane and a substrate portion corresponding to each of the pressure chambers.
일 측에 있어서, 상기 압력 조절부는, 상기 기판 및 멤브레인 사이 간격에 대한 기준 간격을 설정하고, 상기 기준 간격 미만에 해당한 기판 부위에 대응하는 압력 챔버의 압력을 상승시킬 수 있다.In one aspect, the pressure control unit may set a standard interval for the interval between the substrate and the membrane, and increase a pressure in the pressure chamber corresponding to a portion of the substrate less than the standard interval.
일 실시 예에 따른 파지된 기판의 부위별로 압력을 작용하는 복수의 압력챔버를 형성하는 멤브레인을 포함하는 기판 캐리어의 제어 방법은, 상기 복수의 압력 챔버의 압력을 상승시키는 단계; 상기 압력 상승에 따른 기판의 휘어짐 정도를 검출하는 단계; 상기 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력을 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.A control method of a substrate carrier including a membrane forming a plurality of pressure chambers for applying pressure to each part of a gripped substrate according to an embodiment includes increasing pressure of the plurality of pressure chambers; detecting a degree of warping of the substrate according to the pressure increase; The step of increasing the pressure of some of the plurality of pressure chambers may be included.
일 측에 있어서, 상기 기판의 휘어짐 정도를 검출하는 단계는, 상기 멤브레인 및 기판 사이 간격에 대한 기준 간격을 설정하는 단계; 및 상기 기준 간격 미만에 해당하는 기판 부위를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.In one aspect, the detecting of the degree of warping of the substrate may include setting a reference distance for a distance between the membrane and the substrate; and detecting a substrate portion corresponding to less than the reference interval.
일 측에 있어서, 상기 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력을 상승시키는 단계는, 상기 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력은 유지한 상태에서, 나머지 압력 챔버의 압력을 상승시킬 수 있다.In one aspect, the step of increasing the pressure of some of the plurality of pressure chambers may increase the pressure of the remaining pressure chambers while maintaining the pressure of some of the plurality of pressure chambers.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어 및 그 제어방법은, 기판의 각 영역에 가해지는 압력을 개별적으로 조절함으로써 기판의 휘어짐 현상을 방지할 수 있다.A substrate carrier and a control method thereof according to an embodiment can prevent a substrate from warping by individually adjusting the pressure applied to each region of the substrate.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어 및 그 제어방법은, 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력 챔버의 압력 변동을 추가적으로 조절함으로써, 기판을 효율적으로 파지할 수 있다.A substrate carrier and a control method thereof according to an exemplary embodiment may efficiently hold a substrate by additionally adjusting pressure fluctuations of some of a plurality of pressure chambers.
일 실시예에 따른 기판 캐리어 및 그 제어방법의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the substrate carrier and its control method according to an embodiment are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어에 기판이 척킹되는 상태를 도시하는 작동도이다.
도 4 및 도 5는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어에서 기판이 디척킹 되는 상태를 도시하는 작동도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어가 기판의 각 부위별로 압력을 작용하는 상태를 도시하는 작동도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 제어 방법의 순서도이다.The following drawings attached to this specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited to those described in the drawings. It should not be construed as limiting.
1 is a cross-sectional view of a substrate carrier according to one embodiment.
2 and 3 are operational diagrams illustrating a state in which a substrate is chucked to a substrate carrier according to an exemplary embodiment.
4 and 5 are operation diagrams illustrating a state in which a substrate is dechucked in a substrate carrier according to an embodiment.
6 is an operation diagram illustrating a state in which a substrate carrier applies pressure to each part of a substrate according to an embodiment.
7 is a flowchart of a control method of a substrate carrier according to an embodiment.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment, the detailed description will be omitted.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions will be omitted to the extent of overlap.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a substrate carrier according to one embodiment.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어는 기판(W)의 연마 공정에 사용될 수 있다.A substrate carrier according to an embodiment may be used in a polishing process of a substrate (W).
기판(W)은 반도체 장치(semiconductor) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수도 있다. 그러나, 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함할 수 있다. 한편, 도면에서는 기판(W)이 원형 형상을 가지는 것으로 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 기판(W)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.The substrate W may be a silicon wafer for manufacturing semiconductor devices. However, the type of substrate W is not limited thereto. For example, the substrate W may include glass for a flat panel display device (FPD) such as a liquid crystal display (LCD) or a plasma display panel (PDP). Meanwhile, in the drawing, the substrate (W) is illustrated as having a circular shape, but this is only an example for convenience of explanation, and the shape of the substrate (W) is not limited thereto.
일 실시 예에 따른 기판 캐리어는 기판(W)의 연마를 위해 기판(W)을 파지할 수 있다. 기판 캐리어는 연마가 필요한 기판(W)을 파지하고, 파지된 기판(W)을 연마 위치로 이송할 수 있다. 기판 캐리어는 연마 위치로 이송된 기판(W)을 연마 패드에 접촉시켜 기판(W)을 연마할 수 있다. 기판 캐리어는 기판(W)을 연마 패드로 가압함으로써, 기판(W) 및 연마 패드 사이의 마찰 정도를 조절함으로써, 기판(W)의 연마 정도를 조절할 수 있다. 기판 캐리어는 기판(W)의 연마 공정 과정에서, 기판(W)이 휘는 것을 방지하도록 기판(W)의 각 부위를 서로 다른 강도로 가압할 수 있다. 일 실시 예에 따른 기판 캐리어는, 캐리어 헤드(100), 리테이너(120), 멤브레인(110) 및 압력 조절부(130)를 포함할 수 있다.The substrate carrier according to an embodiment may hold the substrate (W) for polishing of the substrate (W). The substrate carrier may hold a substrate W to be polished and transfer the held substrate W to a polishing position. The substrate carrier may polish the substrate W by bringing the substrate W transferred to the polishing position into contact with the polishing pad. The substrate carrier may adjust the degree of polishing of the substrate W by controlling the degree of friction between the substrate W and the polishing pad by pressing the substrate W with the polishing pad. During the polishing process of the substrate (W), the substrate carrier may press different parts of the substrate (W) with different strengths to prevent the substrate (W) from bending. A substrate carrier according to an embodiment may include a
캐리어 헤드(100)는 기판(W)의 위치를 조절할 수 있다. 캐리어 헤드(100)는 외부로부터 동력을 전달받아 축을 중심으로 회전할 수 있다. 캐리어 헤드(100)의 회전에 따라 기판(W)은 연마패드에 접촉한 상태로 회전하면서 연마될 수 있다.The
캐리어 헤드(100)는 연마 패드에 수평한 방향으로 움직일 수 있다. 예를 들어, 캐리어 헤드(100)는 연마 패드 면에 평행한 제 1 방향 및 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 병진 운동할 수 있다. 캐리어 헤드(100)의 수평 이동에 따라, 기판(W)은 연마 위치로 이송되거나 연마 위치로부터 제거될 수 있다.The
리테이너(120)는 기판(W)의 연마 과정에서 기판(W)이 기판 캐리어로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 리테이너(120)는 파지된 기판(W)의 둘레를 감싸는 형태로 배치되도록 캐리어 헤드(100)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 기판(W)이 연마되는 과정에서 리테이너(120)는 기판(W)이 연마에 따라 발생하는 외력으로 인해 파지된 위치로부터 이탈하지 않도록 기판(W)의 측면을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.The
멤브레인(110)은 캐리어 헤드(100)에 연결되고, 기판(W)의 파지 및 연마를 위한 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)를 형성할 수 있다. 멤브레인(110)이 형성하는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)는 파지된 기판(W)에 압력을 가할 수 있다. 멤브레인(110)은 바닥판 및 플랩을 포함할 수 있다.The
바닥판은 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 바닥을 형성할 수 있다. 바닥판에는 파지된 기판(W)이 위치할 수 있다. 다시 말하면, 기판(W)은 멤브레인(110)의 바닥판의 외면을 마주보도록 기판 캐리어에 파지될 수 있다. 바닥판은 기판(W)에 대응하는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 바닥판은 원형의 원반 형태로 형성될 수 있다. 바닥판은 신축 가능한 가요성 재질을 포함할 수 있다. 이 경우, 바닥판의 신축 정도에 따라 기판(W)에 가해지는 압력이 조절될 수 있다.The bottom plate may form the bottom of the pressure chambers C1, C2, C3 and C4. The gripped substrate W may be positioned on the bottom plate. In other words, the substrate W may be held by the substrate carrier so that the outer surface of the bottom plate of the
플랩은 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 측벽을 형성할 수 있다. 플랩은 바닥판으로부터 캐리어 헤드(100) 방향으로 연장 형성될 수 있다. 플랩의 단부는 캐리어 헤드(100)에 체결됨으로써 멤브레인(110)을 캐리어 헤드(100)에 연결시킬 수 있다. 플랩은 바닥판의 중심을 원점으로 하는 원형의 단면을 가질 수 있다. 다시 말하면, 멤브레인(110)을 상부에서 바라본 상태에서 플랩은 링 형태일 수 있다. 플랩은 복수개가 형성될 수 있다. 복수개의 플랩은 바닥판의 중심을 원점으로, 서로 다른 반지름을 가지는 원형의 단면을 가질 수 있다. 서로 인접한 플랩은 하나의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)를 구획하기 때문에, 복수의 플랩을 통해 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)가 형성될 수 있다. 플랩에 의해 구획되는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 크기는 인접한 플랩 사이의 간격을 통해 결정될 수 있다.The flaps may form side walls of the pressure chambers C1, C2, C3, C4. The flap may extend from the bottom plate toward the
정리하면, 멤브레인(110)은 바닥판, 플랩 및 캐리어 헤드(100)를 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)를 형성할 수 있다. 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)가 형성되는 경우, 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 바닥부위에 위치한 기판(W)면에는 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 인가되는 압력이 작용될 수 있다. 따라서, 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 상이한 경우, 기판(W)에는 각 부위별로 서로 다른 압력이 작용할 수 있다. 다시 말하면, 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 인가되는 압력에 따라 기판(W)이 국부적으로 가압될 수 있다.In summary, the
압력 조절부(130)는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 조절할 수 있다. 압력 조절부(130)는 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 연결됨으로써, 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 선택적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에는 서로 다른 포트를 통해 유체가 제공되고, 각 유체의 유입 또는 배출 정도에 따라 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 내의 압력이 상승하거나 하강할 수 있다. 압력 조절부(130)는 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 중 적어도 일부의 압력을 선택적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)는 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 중 일부의 압력은 유지한 상태에서 나머지 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 조절할 수 있다.The pressure controller 130 may adjust the pressure of the pressure chambers C1, C2, C3, and C4. The pressure controller 130 is connected to each of the pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 to selectively adjust the pressure of the plurality of pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 . For example, fluid is supplied to each of the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 through different ports, and the pressure in the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 depends on the degree of inflow or discharge of each fluid. It can rise or fall. The pressure controller 130 may selectively adjust pressures of at least some of the plurality of pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 . For example, the pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 maintain the pressure of some of the plurality of pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 while maintaining the remaining pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 . pressure can be adjusted.
압력 조절부(130)는 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 중 적어도 일부의 압력을 반복적으로 변화시킴으로써, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력 진동(pressure fluctuation)을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 압력 조절부(130)는 제 1 압력 및 제 1 압력보다 높은 제 2 압력을 설정하고, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 제 1 압력 및 제 2 압력 사이에서 변화하도록 제어할 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 기판 캐리어로부터 기판(W)이 흔들어 디척킹 하는 것과 유사한 효과가 구현될 수 있다. 특히, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 설정된 압력 범위에서 반복적으로 변화하기 때문에 기판(W)의 휘어짐 현상을 일정한 범위 내에서 제한하면서도 기판(W)을 이탈시키는 효과를 가질 수 있다.The pressure controller 130 repeatedly changes the pressure of at least some of the plurality of pressure chambers C1, C2, C3, and C4 to reduce pressure fluctuations in the pressure chambers C1, C2, C3, and C4. can cause For example, the pressure regulator 130 sets a first pressure and a second pressure higher than the first pressure, and the pressure of the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 is between the first pressure and the second pressure. You can control it to change. According to this method, an effect similar to shaking and dechucking the substrate W from the substrate carrier can be implemented. In particular, since the pressure of the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 repeatedly changes within a set pressure range, it is possible to have the effect of separating the substrate W while limiting the warping phenomenon of the substrate W within a certain range. there is.
반면, 압력 조절부(130)는 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 중 적어도 일부에 설정 압력을 단속적으로 인가할 수 있다. 예를 들어, 압력 조절부(130)는 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 중 일부의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 대하여 특정 압력을 설정하고, 설정된 압력을 기준으로 설정 범위 내에서 압력을 변화시킬 수 있다. 다시 말하면, 압력 챔버에는 설정된 압력이 단속적으로 인가될 수 있다. 따라서, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 부착된 기판(W)에는 설정된 압력을 기준으로 하는 압력 진동이 작용할 수 있다.On the other hand, the pressure regulator 130 may intermittently apply the set pressure to at least some of the plurality of pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 . For example, the pressure controller 130 sets a specific pressure for some of the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 among the plurality of pressure chambers C1, C2, C3, and C4, and sets the set pressure as a reference. The pressure can be changed within the set range. In other words, the set pressure may be intermittently applied to the pressure chamber. Accordingly, pressure vibration based on the set pressure may act on the substrates W attached to the pressure chambers C1, C2, C3, and C4.
기판 캐리어는 기판(W)의 연마를 위해 일렬의 동작을 반복하게 된다. 예를 들어, 기판 캐리어는 기판(W)을 이송하기 위해 보관된 기판(W)을 파지하는 척킹(Chucking) 동작, 파지된 기판(W)을 연마 패드에 가압하는 동작 및, 연마가 완료된 기판(W)을 이탈시키는 디척킹(dechucking) 동작을 반복적으로 수행하게 된다.The substrate carrier repeats a series of operations to polish the substrate (W). For example, the substrate carrier performs a chucking operation of holding the stored substrate W in order to transfer the substrate W, an operation of pressing the held substrate W to a polishing pad, and a polished substrate ( W) is repeatedly performed dechucking operation.
이와 같은 일렬의 동작은, 기판(W)의 양면에 가해지는 압력 평형에 의해 수행된다. 예를 들어, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)가 가압되는 경우, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 위치한 유체(공기) 압력이 증가함으로써, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 간격이 벌어지게 된다. 반면, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)가 감압되는 경우, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이 위치한 유체 압력이 감소하기 때문에, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 간격이 좁아지게 된다. 이와 같이 압력 평형에 의해 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 간격이 조절되는 경우에, 기판(W)의 수평 위치를 정밀하게 제어할 필요가 있다. 기판(W)의 수평 위치가 정밀하게 제어되지 않는 경우에는, 기판(W)의 수평 상태가 유지되지 않기 때문에, 멤브레인(110) 및 기판(W)의 각 영역 사이의 간격이 상이해지는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제는 기판(W)이 국부적으로 휘어지는 현상을 야기하게 되고, 결과적으로 기판(W)의 손상 문제를 발생시키게 된다. 한편, 기판(W)을 연마패드에 접촉시켜 연마하는 과정은 필연적으로 리테이너(120)의 마모 현상이 발생하게 된다. 리테이너(120)의 마모가 진행됨에 따라, 연마패드 및 멤브레인(110) 사이의 간격이 짧아지게 된다. 이 경우, 리테이너(120)의 마모 정도가 일정하지 않기 때문에 멤브레인(110) 및 연마패드에 접촉한 기판(W) 사이의 간격이 국부적으로 변경되므로, 기판(W)의 연마 프로파일(polishing profile)이 인가한 압력 조건과 달라지는 현상이 발생하게 된다.Such a series of operations is performed by equalizing pressure applied to both sides of the substrate (W). For example, when the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 are pressurized, the pressure of the fluid (air) located between the substrate W and the
일 실시 예에 따른 기판 캐리어는, 기판(W)의 연마를 위한 일렬의 동작동안, 기판(W)이 휘어지는 현상을 방지하고, 기판(W)의 피연마면 전체가 균일하게 연마되도록 기판(W)의 각 부위별로 국소적으로 가해지는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 기판 캐리어는, 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 중 일부의 압력은 유지한 상태에서, 국소적인 압력 변동이 필요한 부분의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력만을 선택적으로 상승시키거나 하강시킬 수 있다.The substrate carrier according to an embodiment prevents the substrate (W) from being bent during a series of operations for polishing the substrate (W) and uniformly polishes the entire polished surface of the substrate (W). ), the pressure applied locally can be individually adjusted for each part of the body. For example, the substrate carrier may include the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 of a portion requiring local pressure fluctuations while maintaining the pressure of some of the plurality of pressure chambers C1, C2, C3, and C4. Only the pressure of can be selectively raised or lowered.
구체적으로, 압력 조절부(130)는, 기판(W)의 국부적 휘어짐에 대한 프로파일을 설정하고, 상기 설정된 프로파일에 기초하여 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력 변화 정도를 개별적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 압력 조절부(130)는 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 설정 압력으로 감압되는 경우, 일부의 압력 챔버의 압력은 설정 압력 미만으로 감압시킬 수 있다. 반면, 압력 조절부(130)는 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 설정 압력으로 가압되는 경우, 일부의 압력 챔버의 압력은 설정 압력을 초과하도록 가압시킬 수 있다.Specifically, the pressure controller 130 sets a profile for the local warping of the substrate W, and individually determines the degree of pressure change in the plurality of pressure chambers C1, C2, C3, and C4 based on the set profile. can be adjusted with For example, when the pressure of the plurality of pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 is reduced to a set pressure, the pressure regulator 130 may reduce the pressure of some of the pressure chambers to less than the set pressure. On the other hand, when the pressures of the plurality of pressure chambers C1 , C2 , C3 , and C4 are pressurized to the set pressure, the pressure controller 130 may pressurize the pressures of some of the pressure chambers to exceed the set pressure.
도 2 및 도 3은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어에 기판이 척킹되는 상태를 도시하는 작동도이다.2 and 3 are operational diagrams illustrating a state in which a substrate is chucked to a substrate carrier according to an exemplary embodiment.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 캐리어는 기판(W)이 척킹되는 과정에서 발생하는 기판(W)의 휘어짐 현상을 방지할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the substrate carrier according to an exemplary embodiment may prevent the substrate W from being bent while being chucked.
도 2와 같이, 기판(W)의 척킹 과정에서, 기판 캐리어는 기판(W)이 리테이너(120) 링 사이 공간에 위치하도록 이동하게 된다. 이 경우, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이에는 유체층이 형성되게 된다. 도 2와 같이, 멤브레인(110)이 형성하는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 감압되게 되면, 멤브레인(110)의 바닥면은 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 방향으로 수축하게 되고, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 유체층의 압력이 감소함으로써 기판(W)이 캐리어 헤드(100)에 척킹될 수 있다. As shown in FIG. 2 , in the process of chucking the substrate W, the substrate carrier is moved so that the substrate W is located in the space between the rings of the
기판(W)의 척킹 과정에서 기판(W)의 수평 상태가 유지되지 않으면, 멤브레인(110) 및 기판(W) 사이의 간격이 일정하지 않는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 도 3과 같이 기판(W)이 국부적으로 휘어지는 현상이 발생할 수 있다. 기판 캐리어의 압력 조절부(130)는 멤브레인(110) 방향으로 휘어진 기판(W) 부위에 해당하는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력은 유지한 상태에서, 나머지 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 감압함으로써 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 간격을 일정하게 조절할 수 있다. 결과적으로, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 간격이 유지됨으로써, 기판(W)의 휘어짐 현상이 해결될 수 있다. 이와 같이, 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 중 일부의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력만을 감압하는 경우, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 재 가압 동작 없이, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 내의 압력 하강을 유지한 상태에서 압력의 변화 정도만을 조절하므로, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 내의 압력 조절에 소요되는 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판(W)의 척킹에 소요되는 압력 변동 과정을 연속적으로 수행함으로써, 척킹에 소요되는 시간을 절감할 수 있다.If the substrate (W) is not maintained in a horizontal state during the chucking process of the substrate (W), a phenomenon in which the gap between the
도 4 및 도 5는 일 실시 예에 따른 기판 캐리어에서 기판이 디척킹 되는 상태를 도시하는 작동도이다.4 and 5 are operation diagrams illustrating a state in which a substrate is dechucked in a substrate carrier according to an embodiment.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 캐리어는 기판(W)의 디척킹 과정에서 발생하는 기판(W)의 휘어짐 현상을 방지할 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5 , the substrate carrier according to an exemplary embodiment may prevent a substrate W from being warped during a process of dechucking the substrate W.
연마가 완료된 기판(W)을 디척킹 하는 과정에서, 기판 캐리어는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 상승시킴으로써, 기판(W)을 멤브레인(110)의 반대 측으로 가압하게 된다. 멤브레인(110)이 형성하는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 상승하게 되면, 멤브레인(110)의 바닥면은 기판(W) 방향을 향해 팽창하게 되고, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 유체층이 형성하는 압력을 증가하게 된다. 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이 유체층의 압력이 외부 압력보다 높아지는 경우, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 간격이 벌어지면서 기판(W)이 기판 캐리어로부터 이탈하게 된다.In the process of dechucking the polished substrate W, the substrate carrier presses the substrate W to the opposite side of the
기판(W)의 디척킹 과정에서, 기판(W)의 각 영역 별로 불균일한 압력이 가해질 수 있다. 특히, 지면에 대한 기판(W)의 수평 상태가 유지되지 않으면, 도 4와 같이, 기판(W)이 국부적으로 휘어지는 현상이 발생할 수 있다. 기판 캐리어의 압력 조절부(130)는 멤브레인(110) 방향으로 굴곡진 기판(W) 부위에 대응하는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력은 상승시키고, 나머지 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 유지시킴으로써, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 간격을 균일하게 조절할 수 있다. 결과적으로, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이 간격이 일정하게 유지됨으로써, 기판(W)의 국부적 휘어짐 현상이 해결될 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 기판 캐리어는 기판(W)의 국부적 휘어짐이 방지되는 상태를 유지하면서, 기판(W)을 멤브레인(110)으로부터 제거하는 디척킹 동작을 효율적으로 수행할 수 있다. 특히, 기판 캐리어는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 내의 압력 상승을 유지한 상태에서, 일부 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력의 상승 폭만을 증가시키기 때문에, 디척킹 동작 및 기판(W)의 국부적 가압 동작의 연속성을 확보할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 디척킹 과정에서 소요되는 시간을 절감할 수 있다.In the process of dechucking the substrate (W), uneven pressure may be applied to each region of the substrate (W). In particular, if the horizontal state of the substrate W with respect to the ground is not maintained, as shown in FIG. 4 , a phenomenon in which the substrate W is locally bent may occur. The pressure control unit 130 of the substrate carrier increases the pressure of the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 corresponding to the portion of the substrate W bent toward the
한편, 압력 조절부(130)는, 기판(W)의 디척킹 과정에서 발생하는 기판(W)의 국부적 휘어짐에 대한 프로파일을 설정하고, 설정된 프로파일에 따라 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 인가되는 각각의 압력을 개별적으로 조절할 수도 있다. 예를 들어, 압력 조절부(130)는 기판(W)의 디척킹 과정에서 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 상승시키되, 상기 인가된 압력에 따라 결정되는 기판(W) 휘어짐 현상에 대한 프로파일을 설정하고, 이에 따라 상향으로 굴곡지는 기판(W) 부위에 대응하는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력 상승 정도를 증가시킴으로써, 기판(W)의 휘어짐을 방지하면서도 기판(W)을 효과적으로 디척킹할 수 있다.Meanwhile, the pressure controller 130 sets a profile for the local warping of the substrate W that occurs during the dechucking process of the substrate W, and sets a plurality of pressure chambers C1, C2, C3, Each pressure applied to C4) may be individually adjusted. For example, the pressure controller 130 increases the pressure of the plurality of pressure chambers C1, C2, C3, and C4 during the process of dechucking the substrate W, and the substrate W is determined according to the applied pressure. ) By setting a profile for the warping phenomenon and increasing the degree of pressure increase in the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 corresponding to the portion of the substrate W that is bent upward, the warping of the substrate W is reduced. It is possible to effectively dechucks the substrate W while preventing it.
도 6은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어가 기판의 각 부위별로 압력을 작용하는 상태를 도시하는 작동도이다.6 is an operation diagram illustrating a state in which a substrate carrier applies pressure to each part of a substrate according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 기판 캐리어는 CMP공정간 기판(W)의 국부적 휘어짐 현상이 방지하도록 기판(W)의 각 부위에 가해지는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다. 기판 캐리어는, 캐리어 헤드(100), 멤브레인(110), 리테이너(120)링, 압력 조절부(130) 및, 검출부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the substrate carrier may individually adjust the pressure applied to each part of the substrate W to prevent local warping of the substrate W during the CMP process. The substrate carrier may include a
검출부(140)는 파지된 기판(W)의 휘어짐 정도를 검출할 수 있다. 검출부(140)는 멤브레인(110)의 바닥판 및 기판(W) 사이의 간격을 검출할 수 있다. 멤브레인(110)이 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)를 형성하는 경우, 검출부(140)는 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 바닥면 및 상기 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 대응하는 기판(W) 부위 사이 간격을 검출함으로써, 기판(W)의 국부적 휘어짐 정도를 검출할 수 있다. The
압력 조절부(130)는 검출부(140)가 검출한 정보에 기초하여, 기판(W)에 각 부위별로 가해지는 압력 정도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 압력 조절부(130)는 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이 간격에 대한 기준 간격을 설정하고, 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 대응하는 각각의 멤브레인(110) 및 기판(W) 사이의 간격을 상기 기준간격으로부터 설정 간격 미만으로 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 기판(W)의 특정 부위가 설정된 기준 간격 미만만큼 멤브레인(110)에 접근하는 경우, 압력 조절부(130)는 해당 기판(W) 부위에 대응하는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 상승시킴으로써, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 거리를 제 1 간격만큼 유지시킬 수 있다.The pressure control unit 130 may adjust the degree of pressure applied to the substrate W for each part based on the information detected by the
이와 같은 방식에 의하면, 기판 캐리어를 통한 기판(W)의 연마 공정에서, 기판(W)의 휘어짐 현상을 방지하여 기판(W)이 손상되는 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 기판(W) 연마 과정에서 리테이너(120)가 마모되는 경우, 기판 캐리어가 지면에 대해 기울어지는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 기판(W) 및 멤브레인(110) 사이의 간격이 일정하지 않기 때문에, 복수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 동일한 압력이 가해지는 경우에도 기판(W)에 각 부위에 실제 작용하는 압력이 달라져 기판(W)이 휘어지는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 휘어짐 정도를 검출하고, 검출된 정보에 의해 기판(W)의 각 부위에 가해지는 압력을 조절함으로써, 기판(W)의 손상을 최소한으로 방지할 수 있다.According to this method, in the polishing process of the substrate (W) through the substrate carrier, it is possible to prevent the substrate (W) from being warped, thereby solving the problem of damage to the substrate (W). For example, when the
도 7은 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 제어 방법의 순서도이다.7 is a flowchart of a control method of a substrate carrier according to an embodiment.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 캐리어의 제어 방법은, 파지된 기판의 부위별로 각각 압력을 작용하는 복수의 압력 챔버를 형성하는 멤브레인을 포함하는 기판 캐리어에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 기판 캐리어의 제어 방법은 기판의 디척킹 과정에서 수행될 수 있다. 기판 캐리어의 제어 방법은, 복수의 압력 챔버의 압력을 상승시키는 단계(210), 압력 상승에 따른 기판의 휘어짐 정도를 검출하는 단계(220), 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력을 추가적으로 상승시키는 단계(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the method of controlling a substrate carrier according to an embodiment may be performed in a substrate carrier including a membrane forming a plurality of pressure chambers for applying pressure to each part of a gripped substrate. For example, the method of controlling the substrate carrier may be performed during dechucking of the substrate. A method for controlling a substrate carrier includes increasing pressure in a plurality of pressure chambers (210), detecting a degree of warping of a substrate according to the pressure increase (220), and additionally increasing pressure in some of the plurality of pressure chambers. (230).
단계 210은, 복수의 압력 챔버의 압력을 상승시킴으로써, 각 압력챔버에 대응하는 기판 부위를 가압할 수 있다. 단계 210은, 기판을 가압함으로써, 기판 및 멤브레인 사이의 간격을 벌릴 수 있다.In
단계 220은, 기판의 휘어짐 정도를 검출할 수 있다. 단계 220에서는, 기판의 가압에 따라 기판의 각 영역이 국부적으로 휘어지는 정도를 검출할 수 있다. 단계 220은, 멤브레인 및 기판 사이 간격에 대한 기준 간격을 설정하는 단계 및, 기준 간격 미만에 해당하는 기판 부위를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 단계 220은 기판의 각 영역 중 멤브레인에 근접하도록 구부러지는 영역을 검출할 수 있다.In
단계 230은, 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력을 상승시킴으로써, 기판의 휘어짐 현상을 완화할 수 있다. 단계 230은 압력이 상승된 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력은 유지된 상태에서, 멤브레인에 근접한 기판 부위에 해당하는 압력 챔버의 압력을 추가적으로 상승시킬 수 있다.In
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the described method, and/or components of the described structure, device, etc. may be combined or combined in a different form from the described method, or other components or equivalents may be used. Appropriate results can be achieved even if substituted or substituted by
100: 캐리어 헤드
110: 멤브레인
120: 리테이너
140: 압력 조절부100: carrier head
110: membrane
120: retainer
140: pressure control unit
Claims (19)
상기 캐리어 헤드에 연결되고, 파지된 기판에 압력을 가하는 복수의 압력 챔버를 형성하는 멤브레인; 및
상기 압력 챔버의 압력을 조절하는 압력 조절부를 포함하고,
상기 압력 조절부는,
상기 멤브레인 및 상기 파지된 기판 사이의 각 영역별 간격이 일정하도록, 상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 일부의 압력을 선택적으로 조절하고,
상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 일부의 압력 챔버에 압력 진동(Pressure fluctuation)을 발생시키는, 기판 캐리어.
carrier head;
a membrane connected to the carrier head and forming a plurality of pressure chambers for applying pressure to the held substrate; and
A pressure regulator for regulating the pressure of the pressure chamber;
The pressure regulator,
selectively adjusting the pressure of at least some of the plurality of pressure chambers so that a distance between each region between the membrane and the held substrate is constant;
A substrate carrier that generates pressure fluctuations in at least some of the plurality of pressure chambers.
상기 압력 조절부는,
상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 하나의 압력 챔버의 압력을 유지한 상태에서, 나머지 압력 챔버의 압력을 조절하는, 기판 캐리어.
According to claim 1,
The pressure regulator,
Controlling the pressure of the remaining pressure chambers while maintaining the pressure of at least one pressure chamber among the plurality of pressure chambers, the substrate carrier.
상기 압력 조절부는,
상기 멤브레인으로부터 기판이 디척킹 되는 과정에서, 상기 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력은 상승시키고, 나머지 상기 압력 챔버의 압력은 유지시키는, 기판 캐리어.
According to claim 2,
The pressure regulator,
In the process of dechucking the substrate from the membrane, the pressure in some of the plurality of pressure chambers is increased, and the pressure in the remaining pressure chambers is maintained.
상기 압력 조절부는,
상기 기판의 디척킹 과정에서, 상기 기판의 국부적 휘어짐에 대한 프로파일을 설정하고, 상기 설정된 프로파일에 기초하여 상기 멤브레인에 근접한 기판 부위에 대응되는 압력 챔버의 압력을 상승시키는, 기판 캐리어.
According to claim 3,
The pressure regulator,
In the process of dechucking the substrate, a profile for local warping of the substrate is set, and a pressure in a pressure chamber corresponding to a portion of the substrate proximate to the membrane is increased based on the set profile.
상기 압력 조절부는,
상기 멤브레인에 기판이 척킹되는 과정에서, 상기 복수의 압력 챔버 중 일부의 압력은 감압하고, 나머지 상기 압력 챔버의 압력은 유지시키는, 기판 캐리어.
According to claim 2,
The pressure regulator,
In the process of chucking the substrate to the membrane, the pressure in some of the plurality of pressure chambers is reduced, and the pressure in the remaining pressure chambers is maintained.
상기 압력 조절부는,
상기 기판의 국부적 휘어짐에 대한 프로파일을 설정하고, 상기 설정된 프로파일에 기초하여 복수의 압력 챔버의 압력 변화 정도를 개별적으로 조절하는, 기판 캐리어.
According to claim 2,
The pressure regulator,
A substrate carrier that sets a profile for local warping of the substrate and individually adjusts a degree of pressure change in a plurality of pressure chambers based on the set profile.
상기 압력 조절부는,
상기 복수의 압력 챔버의 압력이 설정 압력으로 감압되는 경우, 일부의 압력 챔버의 압력은 설정 압력 미만으로 감압시키고,
상기 복수의 압력 챔버의 압력이 설정 압력으로 가압되는 경우, 일부의 압력 챔버의 압력은 설정 압력을 초과하도록 가압시키는, 기판 캐리어.
According to claim 6,
The pressure regulator,
When the pressure of the plurality of pressure chambers is reduced to the set pressure, the pressure of some of the pressure chambers is reduced to less than the set pressure;
wherein when the pressures of the plurality of pressure chambers are pressurized to the set pressure, the pressures of some of the pressure chambers pressurize to exceed the set pressure.
상기 압력 조절부는,
상기 멤브레인 및 기판 사이의 간격에 대한 기준간격을 설정하고,
상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 각각의 멤브레인 부위 및 기판 사이의 간격을 상기 기준간격으로부터 설정 간격 미만으로 유지되도록 상기 압력 챔버의 압력을 조절하는, 기판 캐리어.
According to claim 2,
The pressure regulator,
Setting a reference interval for the interval between the membrane and the substrate,
Controlling the pressure of the pressure chamber so that a distance between each membrane portion corresponding to the plurality of pressure chambers and the substrate is less than a set distance from the reference distance, the substrate carrier.
상기 캐리어 헤드에 연결되고, 파지된 기판에 압력을 가하는 복수의 압력 챔버를 형성하는 멤브레인; 및
상기 압력 챔버의 압력을 조절하는 압력 조절부를 포함하고,
상기 압력 조절부는 상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 일부의 압력을 선택적으로 조절하고,
상기 압력 챔버에는, 제1압력 및 제1압력보다 높은 제2압력이 반복적으로 인가되는, 기판 캐리어.
carrier head;
a membrane connected to the carrier head and forming a plurality of pressure chambers for applying pressure to the held substrate; and
A pressure regulator for regulating the pressure of the pressure chamber;
The pressure controller selectively adjusts the pressure of at least some of the plurality of pressure chambers,
A first pressure and a second pressure higher than the first pressure are repeatedly applied to the pressure chamber.
상기 압력 챔버는 설정된 압력을 기준으로 설정 범위 내에서 압력이 변화하는, 기판 캐리어.
According to claim 1,
The pressure chamber is a substrate carrier in which the pressure changes within a set range based on the set pressure.
상기 압력 챔버에는 상기 설정된 압력이 단속적으로 인가되는, 기판 캐리어.
According to claim 11,
The set pressure is intermittently applied to the pressure chamber, the substrate carrier.
상기 파지된 기판의 비연마면에 국부적인 압력을 가하는 복수의 압력 챔버를 형성하도록, 상기 캐리어 헤드에 연결되는 멤브레인;
상기 파지된 기판의 둘레를 감싸도록 상기 캐리어 헤드에 연결되는 리테이너링; 및
상기 복수의 압력 챔버 각각의 압력을 개별적으로 조절하는 압력 조절부를 포함하고,
상기 압력 조절부는,
상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 일부의 압력 챔버에 압력 진동(Pressure fluctuation)을 발생시키고,
상기 기판의 디척킹 과정에서, 상기 복수의 압력 챔버의 압력을 상승시키되, 각각의 압력챔버의 압력 상승 정도를 다르게 조절하는, 기판 캐리어.
a carrier head on which a substrate is gripped;
a membrane coupled to the carrier head to form a plurality of pressure chambers for applying localized pressure to the non-abrasive surface of the gripped substrate;
a retainer ring connected to the carrier head to surround the gripped substrate; and
A pressure control unit for individually adjusting the pressure of each of the plurality of pressure chambers,
The pressure regulator,
generating pressure fluctuations in at least some of the plurality of pressure chambers;
In the process of dechucking the substrate, the substrate carrier increases the pressure of the plurality of pressure chambers, and controls the pressure increase degree of each pressure chamber differently.
상기 파지된 기판의 비연마면에 국부적인 압력을 가하는 복수의 압력 챔버를 형성하도록, 상기 캐리어 헤드에 연결되는 멤브레인;
상기 파지된 기판의 둘레를 감싸도록 상기 캐리어 헤드에 연결되는 리테이너링;
상기 복수의 압력 챔버 각각의 압력을 개별적으로 조절하는 압력 조절부; 및
상기 기판의 휘어짐 정도를 검출하는 검출부를 포함하고,
상기 압력 조절부는 상기 복수의 압력 챔버 중 적어도 일부의 압력 챔버에 압력 진동(Pressure fluctuation)을 발생시키고,
상기 검출부는 상기 멤브레인 및 상기 각각의 압력 챔버에 대응하는 기판 부위 사이의 간격을 검출하는, 기판 캐리어.
a carrier head on which a substrate is gripped;
a membrane coupled to the carrier head to form a plurality of pressure chambers for applying localized pressure to the non-abrasive surface of the gripped substrate;
a retainer ring connected to the carrier head to surround the gripped substrate;
a pressure control unit individually adjusting the pressure of each of the plurality of pressure chambers; and
A detection unit for detecting the degree of warping of the substrate;
The pressure regulator generates pressure fluctuations in at least some pressure chambers among the plurality of pressure chambers,
Wherein the detection unit detects a gap between the membrane and the substrate portion corresponding to each of the pressure chambers.
상기 압력 조절부는,
상기 기판 및 멤브레인 사이 간격에 대한 기준 간격을 설정하고,
상기 기준 간격 미만에 해당한 기판 부위에 대응하는 압력 챔버의 압력을 상승시키는, 기판 캐리어.
According to claim 15,
The pressure regulator,
Setting a reference interval for the interval between the substrate and the membrane,
A substrate carrier for increasing a pressure in a pressure chamber corresponding to a portion of the substrate less than the reference interval.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180053761A KR102512133B1 (en) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | Wafer carrier and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180053761A KR102512133B1 (en) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | Wafer carrier and control method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190129307A KR20190129307A (en) | 2019-11-20 |
KR102512133B1 true KR102512133B1 (en) | 2023-03-22 |
Family
ID=68729314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180053761A KR102512133B1 (en) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | Wafer carrier and control method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102512133B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230148374A (en) * | 2021-03-03 | 2023-10-24 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Pressure signals during motor torque monitoring to provide spatial resolution |
CN116175305B (en) * | 2023-04-26 | 2023-07-04 | 北京特思迪半导体设备有限公司 | Platen structure for processing flat workpiece, apparatus and attitude control method thereof |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003300145A (en) | 2002-04-09 | 2003-10-21 | I M T Kk | Grinding device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9067295B2 (en) * | 2012-07-25 | 2015-06-30 | Applied Materials, Inc. | Monitoring retaining ring thickness and pressure control |
US10328549B2 (en) * | 2013-12-11 | 2019-06-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Polishing head, chemical-mechanical polishing system and method for polishing substrate |
US9610672B2 (en) * | 2014-06-27 | 2017-04-04 | Applied Materials, Inc. | Configurable pressure design for multizone chemical mechanical planarization polishing head |
-
2018
- 2018-05-10 KR KR1020180053761A patent/KR102512133B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003300145A (en) | 2002-04-09 | 2003-10-21 | I M T Kk | Grinding device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190129307A (en) | 2019-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9321144B2 (en) | Polishing head in chemical mechanical polishing apparatus and chemical mechanical polishing apparatus including the same | |
JP4709818B2 (en) | Chemical mechanical polishing system with temperature controlled polishing head | |
US9399277B2 (en) | Polishing apparatus and polishing method | |
KR20130131120A (en) | A flexible membrane for polishing head | |
KR102512133B1 (en) | Wafer carrier and control method thereof | |
JP2013111679A (en) | Elastic membrane and substrate holding device | |
US20240017373A1 (en) | Membrane for carrier head with segmented substrate chuck | |
JP4531389B2 (en) | Polishing head and chemical mechanical polishing apparatus | |
KR20080041408A (en) | Chemical mechanical polishing apparatus and method | |
KR20190079121A (en) | Substrate polishing apparatus and system comprising the same | |
US6336853B1 (en) | Carrier having pistons for distributing a pressing force on the back surface of a workpiece | |
KR102620358B1 (en) | Substrate carrier and substrate polishing system comprisihg the same, substrate polishing method | |
KR102307563B1 (en) | Carrier for substrate and chemical mechanical polishing apparatus having the same | |
US7018273B1 (en) | Platen with diaphragm and method for optimizing wafer polishing | |
KR20210002853A (en) | Retainer ring | |
KR102599888B1 (en) | Substrate carrier and substrate polishing apparatus comprisihg the same | |
KR20190129380A (en) | Membrane for chemical mechanical polishing apparatus and carrier head comprising the same | |
KR20210045773A (en) | Carrier head for chemical polishing device with connection structure between membrane and retaining ring | |
KR20100081695A (en) | Head assembly for edge polishing apparatus of wafer | |
KR20200041161A (en) | Retainer ring and substrate carrier comprising the same | |
CN216967413U (en) | Retainer ring and substrate grinding device comprising same | |
KR102672852B1 (en) | Carrier for substrate and chemical mechanical polishing system comprising the same | |
KR101621165B1 (en) | Membrane for CMP | |
US20220184773A1 (en) | Chemical mechanical planarization membrane | |
KR20180106633A (en) | Polishing module and chemical mechanical polishing apparatus for substrate having the polishing module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) |