KR101615536B1 - 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 리테이너 링 - Google Patents

화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 리테이너 링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링에 관한 것으로, 웨이퍼의 판면을 바닥판으로 가압하는 멤브레인과, 멤브레인의 상기 바닥판을 감싸는 구비한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링으로서, 상기 리테이너 링의 저면에는 원주 방향으로 간격을 두고 이격된 다수의 절개부가 구비되되, 상기 절개부는 상기 리테이너 링의 내주면과 연통되지만 상기 리테이너 링의 외주면까지는 연통되지 않는 형상으로 형성되고; 상기 절개부의 입구로부터 상기 리테이너 링의 외측의 출구까지 상기 저면으로부터 이격된 경로로 연장된 배출 통로가 마련되어, 리테이너 링에 의하여 둘러싸인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 웨이퍼(W)의 가장자리에서도 슬러리 찌꺼기에 의하여 화학 기계적 연마 공정이 방해받지 않고 균일한 연마가 이루어지게 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 리테이너 링을 제공한다.

Description

화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 리테이너 링{RETAINER RING OF CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS AND MEMBRANE USED THEREIN}
본 발명은 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드용 리테이너 링에 관한 것으로, 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하면서 회전시키는 캐리어 헤드에 있어서, 웨이퍼의 둘레를 감싸는 리테이너 링의 저면을 관통하는 홈을 형성하지 않고서도, 화학 기계적 연마 공정에 사용된 슬러리 및 이물질을 바깥으로 배출할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 리테이너 링에 관한 것이다.
화학기계적 연마(CMP) 장치는 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이다.
도1은 일반적인 화학 기계적 연마 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 연마 정반의 상면에 입혀진 연마 패드(11)가 일 방향으로 회전(11d)하는 상태에서 캐리어 헤드(20)는 저면에 웨이퍼(W)를 위치시키고 연마 패드(11)의 표면으로 연마면을 가압하면서 일방향(20d)으로 회전하면서, 웨이퍼(W)의 연마면을 연마시킨다.
이 때, 연마 패드(11)의 표면에는 슬러리 공급부(30)의 공급관(32)을 통해 슬러리가 공급되며, 연마 패드(11)의 표면에 공급된 슬러리는 연마 패드(11)의 자전(11d)에 따라 도면부호 30d로 표시된 방향으로 퍼지면서 캐리어 헤드(20)의 저면에 위치한 웨이퍼(W)로 유입되어, 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정을 행한다.
화학 기계적 연마 공정에 사용되는 연마 패드(11)는 사용 시간이 경과함에 따라 표면 상태가 슬러리를 퍼지게 하는 작용이 저하되므로, 컨디셔닝 디스크를 자전(40d)시키면서 소정의 범위로 왕복 선회 운동(41)을 행하여, 연마 패드(11)의 표면을 개질한다.
한편, 캐리어 헤드(20)는 도2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 판면에 밀착하여 가압하는 멤브레인(21)과, 멤브레인(21)이 고정되어 멤브레인(21)과의 사잇 공간에 압력 챔버를 형성하는 본체부(22, 22')와, 멤브레인(21)의 바닥판으로부터 반경 바깥으로 이격되어 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 리테이너 링(23)으로 구성된다.
여기서, 본체부(22, 22')는 외부로부터 전달되는 회전 구동력에 의하여 일체로 회전하는 구성 요소를 통칭한다. 리테이너 링(23)은 본체부(22, 22')와 함께 회전하지만, 본체부(22, 22')에 대하여 상하 방향으로 상대 이동하도록 구성된다.
그리고, 리테이너 링(23)에는 도3에 도시된 바와 같이 원주 방향 성분을 갖는 홈(23a)이 리테이너 링(23)의 반경 방향을 관통하는 형태로 형성된다. 이에 따라, 리테이너 링(23)이 캐리어 헤드(20)와 함께 회전(20d)하더라도, 연마 패드(11)에 공급된 슬러리가 리테이너 링(23)의 홈(23a)을 통하여 멤브레인(21)의 저면에 위치하는 웨이퍼(W)로 유입(30d)될 수 있게 된다.
그러나, 화학 기계적 연마 공정에 의하여 웨이퍼의 연마 입자와 슬러리가 혼합된 찌꺼기(이하, '슬러리 찌꺼기'라고 함)들이 다시 홈(23a)을 통하여 배출되어야 하는데, 웨이퍼(W)와 리테이너 링(23)의 사잇 공간에 모이는 슬러리 찌꺼기 입자들이 홈(23a)을 통해 원활히 배출되지 않는 문제가 있었다. 이와 같이, 홈(23a)을 통해 유입되는 슬러리와 배출되는 슬러리 찌꺼기가 서로 간섭되면서 웨이퍼(W)의 둘레에서 슬러리 찌꺼기가 웨이퍼(W)의 바깥 영역(23i)에 잔류함에 따라, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에서의 화학 기계적 연마 효율 및 연마 품질이 저하되어, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에서는 반도체 소자를 제조할 수 없는 심각한 문제가 야기되었다.
본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 둘레를 감싸는 리테이너 링에 의하여 슬러리 찌꺼기의 배출이 원활하지 않게 되어 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 연마 품질이 저하되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 캐리어 헤드의 리테이너 링의 저면에 슬러리가 유입되거나 유출하도록 반경 방향을 가로지르는 홈을 형성하는 대신에, 슬러리가 유입되는 경로와 슬러리 찌꺼기가 유출되는 경로를 구분하여 별도로 형성함으로써, 슬러리의 유입과 유출을 원활하게 하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 리테이너 링에 의하여 둘러싸인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 웨이퍼의 가장자리에서도 슬러리 찌꺼기에 의하여 영향을 받지 않고 균일한 연마 품질을 구현하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼의 판면을 바닥판으로 가압하는 멤브레인과, 멤브레인의 상기 바닥판을 감싸는 구비한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링으로서, 상기 리테이너 링의 저면에는 원주 방향으로 간격을 두고 이격된 다수의 절개부가 구비되되, 상기 절개부는 상기 리테이너 링의 내주면과 연통되지만 상기 리테이너 링의 외주면까지는 연통되지 않는 형상으로 형성되고; 상기 절개부의 입구로부터 상기 리테이너 링의 외측의 출구까지 상기 저면으로부터 이격된 경로로 연장된 배출 통로가 마련된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링을 제공한다.
이와 같이, 리테이너 링의 내주면에 연통되는 형태로 절개부를 구비하고, 이 절개부로부터 리테이너 링의 외주면에 이르기까지 리테이너 링의 저면과 이격된 경로로 연장 형성됨에 따라, 리테이너 링을 반경 방향으로 가로지르는 홈이 저면에 형성되지 않더라도, 본 발명은, 연마 패드의 미세 돌기의 틈새로 리테이너 링의 저면을 아래로 통과하여 웨이퍼에 슬러리가 공급되고, 화학 기계적 연마 공정에서 발생되는 부산물인 슬러리 찌꺼기는 원심력에 의하여 리테이너 링의 내주면에 모이면서 반경 바깥 방향으로 요입 형성된 절개부 내부로 삽입된 후, 회전하는 리테이너 링의 원심력에 의하여 슬러리 찌꺼기가 배출 통로를 통해 리테이너 링의 바깥으로 배출되는 것에 의하여, 슬러리 찌꺼기를 웨이퍼 가장자리 주변으로부터 캐리어 헤드의 바깥으로 배출시키는 것이 가능해진다.
또한, 리테이너 링의 저면을 통해 슬러리가 유입되고 리테이너 링의 저면과 이격된 배출 통로를 통해 슬러리 찌꺼기가 배출됨에 따라, 유입되는 슬러리와 유출되는 슬러리 찌꺼기가 상호 간섭되어 슬러리 유입량 및 슬러리 찌꺼기의 배출량이 줄어드는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 슬러리 찌꺼기가 배출되는 절개부가 리테이너 링에 이격되게 분포되어 분포된 절개부에서만 슬러리 찌꺼기가 바깥으로 이송되고, 폐곡선 형태로 웨이퍼를 둘러싸는 리테이너 링의 저면에서 연마 패드의 미세 돌기를 통해 슬러리가 유입된다.
여기서, 상기 절개부 내에는 슬러리 이물질을 수용하는 수용 챔버가 형성되고, 상기 배출 통로의 입구는 상기 수용 챔버에 위치한다. 이와 같이, 절개부 내에 수용 챔버가 형성되어 슬러리 찌꺼기를 충분히 많이 수용할 수 있게 함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중인 웨이퍼 가장자리 주변에 슬러리 찌꺼기가 잔류하여 웨이퍼 가장자리의 화학 기계적 연마 공정이 저해되는 것을 방지한다.
이 때, 상기 절개부가 상기 리테이너 링의 내주면과 연통되는 단면의 폭은 상기 배출 통로의 원주 방향으로의 단면의 폭에 비하여 더 크게 형성된다. 이를 통해, 충분히 많은 슬러리 찌꺼기를 절개부에 수용하도록 하면서도, 캐리어 헤드와 함께 회전하는 리테이너 링의 원심력과 베르누이 원리에 의하여 배출 통로의 출구측에서의 압력을 보다 낮추어, 절개부에 모인 슬러리 찌꺼기를 배출 통로를 통해 바깥으로 배출시키는 것을 보다 활성화시킬 수 있다.
여기에, 상기 배출 통로의 출구를 향하는 방향으로 상기 배출 통로에 합류하는 기체 공급 통로가 추가적으로 형성되고, 상기 기체 공급 통로에서는 기체가 공급되어 상기 배출 통로를 통해 상기 기체와 함께 이물질을 상기 출구의 바깥으로 배출시키도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 기체 공급 통로를 통해 기체가 유입되어 배출 통로의 출구로 배출되게 함으로써, 절개부에 모인 슬러리 찌꺼기는 기체 유입에 따라 보다 낮아진 배출 통로로 빨려 기체의 배출과 함께 바깥으로 배출되는 효율을 보다 높일 수 있다.
그리고, 상기 절개부로부터 상기 리테이너 링의 내주면으로 연장되는 양측 벽면 중에 상기 리테이너 링의 회전 방향을 기준으로 상류측 벽면은 하류측 벽면에 비하여 보다 접선 방향으로 연장 형성될 수도 있다. 이를 통해, 웨이퍼의 가장자리 주변의 슬러리 찌꺼기들이 보다 원활하게 절개부 내측으로 안내되므로, 웨이퍼 가장자리의 화학 기계적 연마 품질이 저하되는 것을 보다 효과적으로 예방할 수 있다.
한편, 상기 리테이너 링의 내주면과 연통되는 상기 절개부의 폭은 상기 리테이너 링의 내주면의 전체 원주 길이의 1/50배 내지 1/5배의 길이로 형성된다. 이는, 절개부의 폭이 원주 길이의 1/50배보다 낮으면 슬러리 찌꺼기를 절개부 내에 모으는 양이 적어져 웨이퍼의 주변에 슬러리 찌꺼기가 잔류할 가능성이 있으며, 절개부의 폭이 원주 길이의 1/5보다 크면 슬러리 찌꺼기가 절개부에 모이는 양이 적어져 바람직하지 않다.
한편, 본 발명은, 웨이퍼의 판면을 바닥판으로 가압하는 멤브레인과; 상기 멤브레인을 위치 고정하고 상기 멤브레인과의 사이에 압력 챔버가 형성되어 회전 구동되는 본체부와; 상기 본체부와 함께 회전하고, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되고, 상기 웨이퍼의 연마면이 접촉하고 있는 연마 패드에 상기 저면이 접촉하는 전술한 리테이너 링을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 제공한다.
본 발명에 따르면, 리테이너 링의 내주면에 연통되는 형태로 절개부가 형성되고, 절개부로부터 리테이너 링의 외주면에 이르기까지 리테이너 링의 저면과 이격된 경로로 연장 형성되는 구성을 통하여, 슬러리는 리테이너 링의 저면을 아래로 통과하여 웨이퍼로 공급되고, 슬러리 찌꺼기는 원심력에 의하여 리테이너 링의 절개부와 배출 통로를 통해 원심력과 베르누이 원리에 의하여 리테이너 링의 외주면 바깥으로 배출함으로써, 리테이너 링의 저면에 반경 방향으로 관통하는 홈을 형성하지 않고서도, 슬러리가 유입되는 경로와 슬러리 찌꺼기가 유출되는 경로가 나뉘어져 원활한 유입 및 유출을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 리테이너 링에 의하여 둘러싸인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 웨이퍼의 가장자리에서도 슬러리 찌꺼기에 의하여 영향을 받지 않고 균일한 화학적 연마가 이루어짐으로써, 웨이퍼의 중앙부와 균일한 연마 품질의 화학 기계적 연마 품질을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도1은 일반적인 화학 기계적 연마 장치의 구성을 개략적으로 도시한 평면도,
도2는 도1의 캐리어 헤드의 구성을 도시한 반단면도,
도3은 도2의 캐리어 헤드의 저면을 도시한 저면도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링의 절개부를 반경 방향으로 절개하여 도시한 단면도,
도5는 도4의 캐리어 헤드의 저면도,
도6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 저면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 리테이너 링(100)을 상술한다.
다만, 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서 이미 공지된 구성 및 작용과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드는, 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 웨이퍼(W)를 위치시키고 웨이퍼(W)를 가압하면서 자전시키는 멤브레인(21)과, 외부의 구동력에 의하여 회전 구동되고 멤브레인(21)을 고정시키는 본체부(22)와, 본체부(22)에 대하여 상하 방향으로 이동하고 화학 기계적 연마 공정 중에 저면이 연마 패드(11) 상에 밀착한 상태로 유지하여 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 리테이너 링(100)으로 구성된다.
상기 멤브레인(21)은 웨이퍼(W)의 연마면의 반대면과 밀착하는 바닥판과, 바닥판의 바닥판의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상측으로 연장 형성된 측면과, 바닥판의 중심과 측면의 사이에 본체부(22)에 결합되는 다수의 링 형태의 플랩(21x, 21y)이 형성된다. 이와 같이 링 형태의 플랩(21x, 21y)이 다수 형성됨에 따라, 도2에 도시된 형태와 유사하게 본체부(22)와 멤브레인(21)의 사이에는 다수의 분할된 압력 챔버가 형성된다.
도면에 도시되지 않았지만, 본체부(22)와 멤브레인(21)의 사이에 형성된 다수의 압력 챔버에는 압력 공급부(미도시)로부터 공급되는 공압이 독립적으로 공급되어, 각각의 압력 챔버의 압력이 독립적으로 제어된다. 그리고, 멤브레인(21)은 공압에 의하여 팽창과 수축이 가능한 가요성 재질로 형성됨에 따라, 압력 챔버의 압력에 따라 바닥판의 저면에 위치하는 웨이퍼(W)를 각각의 압력 챔버가 차지하는 영역별로 가압할 수 있게 된다.
상기 본체부(22)는 외부로부터 회전 구동력을 전달받아 일체로 회전 구동되며, 본체부(22)에 고정되는 멤브레인(21)과 함께 회전하며, 동시에 본체부(22)와 연결되는 리테이너 링(100)과도 함께 회전한다. 멤브레인(110)의 측면 끝단에 형성된 플랩(21x, 21y)은 모두 본체부(22)에 결합될 수도 있고, 본체부(22)와 리테이너 링(100)에 각각 결합될 수도 있다.
상기 리테이너 링(100)은 멤브레인(21)의 바닥판의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되고, 리테이너 링의 상측에 위치한 챔버의 압력에 따라 본체부(22)에 대하여 상하 방향으로 이동할 수 있게 설치된다. 이에 따라, 화학 기계적 연마 공정 중에는 리테이너 챔버에 정압이 공급되면 리테이너 링(100)의 저면이 연마 패드(11)의 표면에 접촉한 상태를 유지하여, 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(100)의 저면으로부터 이탈하는 것을 방지한다.
리테이너 링(100)의 저면에는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 원주 방향으로 간격을 두고 이격된 다수의 절개부(110)가 내주면(100i)과 연통되는 형태로 상측으로 요입 형성되고, 절개부(110)의 천장으로부터 외주면(100e)까지 배출 통로(120)가 관통 형성되고, 배출 통로(120)와 합류하여 배출 통로(120)에 공기 등의 기체를 공급하는 기체 공급 통로(130)가 형성된다.
여기서, 절개부(110)는, 반경 방향으로의 단면도(도4)에 나타난 바와 같이, 리테이너 링(100)의 저면에 상측으로 요입 형성되며, 리테이너 링(100)의 내주면(100i)과 연통되는 연통로(112)와, 연통로(112)의 반경 바깥인 리테이너 링의 저면 중앙부에 보다 넓은 횡단면을 갖는 수용 챔버(114)가 형성된다. 이에 따라, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)의 가장자리 바깥에 슬러리 찌꺼기가 많이 잔류하는 데, 슬러리 찌꺼기가 회전하는 웨이퍼(W)에 의하여 바깥으로 밀리면서 연통로(112)를 거쳐 수용 챔버(114)의 내부로 유입되게 유도(88a)된다.
절개부(110)는 대략 3개 내지 12개로 형성되며, 원주 방향을 따라 서로 이격 배치됨으로써, 웨이퍼(W)에 의하여 반경 바깥으로 밀려(87a)나는 슬러리 찌꺼기가 절개부(110)의 내부로 흘러 유입되게 유도(88a)한다. 이 때, 절개부(100)의 폭(100z)은 리테이너 링(100)의 내주면(100i)의 전체 원주 길이(2*pi*Ri)의 1/50배 내지 1/5배의 길이로 형성된다. 이와 같이 절개부(100)의 폭(100z)이 리테이너 링(100)의 전체 원주 길이의 1/50배 내지 1/5배의 길이로 형성됨에 따라, 슬러리 찌꺼기를 절개부에 보다 효과적으로 모을 수 있고, 동시에 적정 개수로 절개부(110)가 배치된다.
한편, 도5에 도시된 바와 같이, 절개부(110)로부터 리테이너 링(100)의 내주면(100i)으로 연장되는 양측 벽면이 접선 방향에 대하여 동일한 기울기를 갖는 벽면으로 형성될 수도 있지만, 도6에 도시된 바와 같이 리테이너 링(100)의 회전 방향(100d)을 기준으로 상류측 벽면(120x)은 하류측 벽면(120y)에 비하여 보다 접선 방향에 평행하게 연장 형성될 수도 있다. 이를 통해, 웨이퍼의 가장자리 주변의 슬러리 찌꺼기들이 회전(100d)하는 리테이너 링(100)의 절개부(110) 내측으로 보다 원활하게 유도(88a)된다.
상기 배출 통로(120)는 절개부(110)의 수용 챔버(114)의 천장면으로부터 리테이너 링(100)의 외주면(100e)까지 연장 형성된다. 즉, 배출 통로(120)의 입구(120i)는 수용 챔버(114)에 형성되고 배출 통로(120)의 출구(120e)는 리테이너 링(100)의 외주면(100e)에 형성된다. 이와 같이, 배출 통로(120)가 리테이너 링(100)의 저면으로부터 상측으로 이격된 경로로 연장 형성됨에 따라, 배출 통로(120)는 연마 패드(11)와 완전히 분리된 경로를 형성한다.
도면에 도시된 실시예에서는 배출 통로(120)의 입구(120i)가 수용 챔버(114)의 천장면에 형성된 구성을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 배출 통로(120)의 입구(120i)가 수용 챔버(114)의 바닥면에 형성될 수도 있다. 이 경우에는 배출 통로(120)의 입구(120i)근방의 통로가 연마 패드(11)와 일부 만나는 구간이 형성될 수 있다. 그러나, 배출 통로(120)의 출구(120e)는 리테이너 링(100)의 저면으로부터 상측으로 이격된 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 배출 통로(120)의 단면적(120z)은 절개부(110)의 단면적(100z)에 비하여 더 작게 형성된다. 이를 통해, 화학 기계적 연마 공정 중에 회전하는 리테이너 링(100)과 웨이퍼(W)의 원심력에 의하여 슬러리 찌꺼기가 바깥으로 배출되는 과정에서, 리테이너 링(100)의 외주면(100e) 바깥에서의 압력에 의하여 고속으로 배출 통로(120)를 통해 슬러리 찌꺼기가 배출되도록 촉진한다.
하나의 절개부(110)에 대하여 하나의 배출 통로(120)가 형성될 수도 있지만, 배출 통로(120)의 단면을 작게 형성함에 따라 하나의 절개부(110)에 다수의 배출 통로(120)가 연장 형성될 수도 있다.
한편, 도4에 도시된 바와 같이, 절개부(110)의 수용 챔버(114)의 반경 바깥면은 곡면으로 형성되고, 배출 통로(120)도 곡선 경로로 형성되어, 슬러리 찌꺼기가 수용 챔버(114)에 모인 이후에 곡면을 타고 쉽게 배출(88a)되게 유도하는 것이 바람직하다.
상기 기체 공급 통로(130)는 배출 통로(120)의 출구(120e)를 향하는 방향으로 배출 통로(120)에 합류하며, 공기나 질소 등의 기체가 기체 공급부(S)로부터 공급(13a)된다. 이와 같이, 기체 공급부(S)로부터 공급되는 배출 통로(120)에서의 기체 유동에 의하여, 배출 통로(120)의 내부에는 부압이 크게 형성되면서 수용 챔버(114) 내부에 있던 슬러리 찌꺼기가 배출 통로(120)로 빨려들어가게 되고, 이에 따라 슬러리 찌꺼기는 배출 통로(120)에서 기체 공급부(S)로부터 공급되는 기체 유동과 혼합되어 강하게 바깥으로 배출(77a)된다.
이를 통해, 배출 통로(120)가 리테이너 링(100)의 저면과 상측으로 이격되어 있더라도, 배출 통로(120)로 유입(13a)되는 기체 유동에 의하여 수용 챔버(114)에는 강력한 흡입압이 작용하여, 보다 신속하게 슬러리 찌꺼기를 리테이너 링(100)의 바깥으로 배출할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 리테이너 링(100)은, 내주면(100i)과 연통되는 절개부(110)가 형성되고, 절개부(110)로부터 리테이너 링의 외주면(100e)에 이르기까지 리테이너 링(100)의 저면과 이격된 경로로 연장 형성됨에 따라, 슬러리의 유입 경로와 슬러리 찌꺼기의 유출 경로가 상호 간섭되지 않게 되어, 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 있는 웨이퍼에 슬러리가 원활히 공급되면서, 화학 기계계적 연마 공정에서 부산물로 생성되는 슬러리 찌꺼기를 곧바로 리테이너 링의 바깥으로 배출시킬 수 있게 된다. 이를 통해, 본 발명은, 리테이너 링에 의하여 둘러싸인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 웨이퍼(W)의 가장자리에서도 슬러리 찌꺼기에 의하여 화학 기계적 연마 공정이 방해받지 않고 균일한 연마가 이루어짐으로써, 웨이퍼의 중앙부와 균일한 연마 품질의 화학 기계적 연마 품질을 얻을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.
W: 웨이퍼 21: 멤브레인
22: 본체부 100: 리테이너 링
110: 절개부 112: 연통부
114: 수용 챔버 120: 배출 통로
130: 기체 공급 통로

Claims (8)

  1. 웨이퍼의 판면을 바닥판으로 가압하는 멤브레인과, 멤브레인의 상기 바닥판을 감싸는 구비한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링으로서,
    상기 리테이너 링의 저면에는 원주 방향으로 간격을 두고 이격된 다수의 절개부가 구비되되, 상기 절개부는 상기 리테이너 링의 내주면과 연통되지만 상기 리테이너 링의 외주면까지는 연통되지 않는 형상으로 형성되고;
    상기 절개부의 입구로부터 상기 리테이너 링의 외측의 출구까지 상기 저면으로부터 이격된 경로로 연장된 배출 통로가 마련된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 절개부 내에는 슬러리 이물질을 수용하는 수용 챔버가 형성되고, 상기 배출 통로의 입구는 상기 수용 챔버에 위치한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 절개부가 상기 리테이너 링의 내주면과 연통되는 단면의 폭은 상기 배출 통로의 원주 방향으로의 단면의 폭에 비하여 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배출 통로의 출구를 향하는 방향으로 상기 배출 통로에 합류하는 기체 공급 통로가 추가적으로 형성되고, 상기 기체 공급 통로에서는 기체가 공급되어 상기 배출 통로를 통해 상기 기체와 함께 이물질을 상기 출구의 바깥으로 배출시키는 것을 보조하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 절개부로부터 상기 리테이너 링의 내주면으로 연장되는 양측 벽면 중에 상기 리테이너 링의 회전 방향을 기준으로 상류측 벽면은 하류측 벽면에 비하여 보다 접선 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
  6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리테이너 링의 내주면과 연통되는 상기 절개부의 폭은 상기 리테이너 링의 내주면의 전체 원주 길이의 1/50배 내지 1/5배의 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
  7. 웨이퍼의 판면을 바닥판으로 가압하는 멤브레인과;
    상기 멤브레인을 위치 고정하고 상기 멤브레인과의 사이에 압력 챔버가 형성되어 회전 구동되는 본체부와;
    상기 본체부와 함께 회전하고, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되고, 상기 웨이퍼의 연마면이 접촉하고 있는 연마 패드에 저면이 접촉하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 리테이너 링을;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 리테이너 링의 내주면과 연통되는 상기 절개부의 폭은 상기 리테이너 링의 내주면의 전체 원주 길이의 1/50배 내지 1/5배의 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
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