KR101630185B1 - 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 캐리어 헤드의 리테이너 링으로서, 상기 리테이너 링은 상기 웨이퍼의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되고, 연마 패드와 접촉하는 저면에 링 형태의 요홈이 형성되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링에 의하여 가압되는 연마 패드가 밀려 리테이너 링의 반경 내측이나 반경 외측으로 밀려 돌출되는 양의 일부 또는 전부가 리테이너 링의 요홈의 내부로 수용됨에 따라, 리테이너 링의 바깥으로 돌출되는 연마 패드의 돌출량을 최소화함으로써, 리테이너 링의 가압에 의한 연마 패드의 돌출에 의하여 리테이너 링의 내측에 인접한 웨이퍼 가장자리에 대해 균일한 연마를 가능하게 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드를 제공한다

Description

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 리테이너 링 및 이를 구비한 캐리어 헤드 {RETAINER RING IN CARRIER HEAD FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CARRIER HEAD WITH THE SAME}

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 리테이너 링에 관한 것으로, 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드를 가압하는 리테이너 링에 의하여 연마 패드의 들뜨는 변형에 의하여 웨이퍼의 가장자리 부근의 연마가 원활히 이루어지지 않는 문제를 해소하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인에 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.

이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다.

도1은 캐리어 헤드(1)의 개략도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 캐리어 헤드(1)는 본체(110)와, 본체(110)와 함께 회전하는 베이스(120)와, 베이스(120)를 둘러싸는 링 형태로 장착되어 베이스(120)와 함께 회전하는 리테이너링(130)과, 베이스(120)에 고정되어 베이스(120)와의 사잇 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인(140)과, 공압 공급로(155)을 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력 제어부(150)로 구성된다.

탄성 재질의 멤브레인(140)은 웨이퍼(W)를 가압하는 평탄한 바닥판(141)의 가장자리 끝단에 측면(142)이 절곡 형성된다. 멤브레인(140)의 중앙부 끝단(140a)은 베이스(120)에 고정되어 웨이퍼(W)를 직접 흡입하는 흡입공(77)이 형성된다. 멤브레인(150)의 중앙부에 흡입공이 형성되지 않고 웨이퍼(W)를 가압하는 면으로 형성될 수도 있다. 멤브레인(140)의 중심으로부터 측면(142)의 사이에는 베이스(120)에 고정되는 링 형태의 격벽(143)이 다수 형성되어, 격벽(143)을 기준으로 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 동심원 형태로 배열된다.

이에 따라, 화학 기계적 연마 공정 중에 압력 조절부(150)로부터 인가되는 공압에 의하여 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 팽창하면서, 멤브레인 바닥판(141)을 통해 웨이퍼(W)의 판면을 가압한다.

이와 동시에, 본체(110) 및 베이스(120)와 함께 회전하는 리테이너 링(130)의 저면(130s)도 연마 패드(11)를 가압하면서 회전함으로써, 리테이너 링(130)에 의하여 둘러싸인 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(1)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지한다.

이 때, 웨이퍼(W)의 공정면이 접촉하는 연마 패드(11)는 금속 재질로 형성된 연마 정반(11c) 상에 경질의 패드(11b)와 연질의 패드(11c)가 적층되어 형성된다. 그리고, 연질의 패드(11c)는 화학 기계적 연마 공정이 진행됨에 따라 마모되는데, 도2a에 도시된 형태로 배치된 리테이너 링(130)이 하방으로 이동(y1)하여 연마 패드(11)를 가압하면, 도2b에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(130)에 의하여 가압되는 연마 패드(11)의 연질 패드(11c)는 주변으로 볼록하게 튀어나오는 돌출부(11x)를 형성하게 된다.

그런데, 리테이너 링(130)은 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 역할과 웨이퍼(W)를 자리잡아주는 역할을 하므로, 리테이너 링(130)의 내주면은 웨이퍼(W)의 둘레에 근접 배치되므로, 리테이너 링(130)의 가압에 눌린 연마 패드(11s)가 주변의 돌출부(11x)를 형성하면서, 웨이퍼(W)의 가장자리가 연마 패드(11)의 표면에 밀착하지 못하게 야기한다.

이에 따라, 웨이퍼(W)의 가장자리에서 화학 기계적 연마 공정이 정확하게 이루어지지 못하는 한계가 있었다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 부근을 정확하게 가압할 수 있는 화학 기계적 연마장치의 캐리어 헤드를 제안하는 것을 목적으로 한다.

무엇보다도, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드를 가압하는 리테이너 링에 의하여 연마 패드의 들뜨는 변형에 의하여 웨이퍼의 가장자리 부근의 연마가 원활히 이루어지지 않는 문제를 해소하여, 웨이퍼의 가장자리에서의 연마 패드의 주름이 생기는 것을 억제하여, 웨이퍼의 가장자리에 대해 균일한 연마를 행하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 캐리어 헤드의 리테이너 링으로서, 상기 리테이너 링은 상기 웨이퍼의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되고, 연마 패드와 접촉하는 저면에 링 형태의 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링을 제공한다.

이와 같이, 리테이너 링의 저면에 링 형태의 요홈이 둘레에 걸쳐 형성됨으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링에 의하여 가압되는 연마 패드가 밀려 리테이너 링의 반경 내측이나 반경 외측으로 밀려 돌출되는 (또는 들뜨는) 양의 일부 또는 전부가 리테이너 링의 요홈의 내부로 수용됨에 따라, 리테이너 링의 바깥으로 돌출되는 연마 패드의 돌출량을 최소화함으로써, 리테이너 링의 가압에 의한 연마 패드의 돌출에 의하여 리테이너 링의 내측에 인접한 웨이퍼 가장자리에 대한 가압력이 저하되는 것을 억제할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이 때, 상기 요홈의 폭은 상기 리테이너 링의 저면의 폭의 1/3 이상인 것이 바람직하다. 요홈의 폭이 1/3보다 작은 경우에는 리테이너 링의 가압에 의하여 연마 패드가 되튀어오르는 양을 수용하는 데 한계가 있기 때문이다. 다만, 요홈의 폭은 리테이너 링의 저면의 폭의 5/6을 초과하지 않는 것이 연마 패드를 국부적으로 찍는 형태로 가압하는 것을 예방하는 측면에서 바람직하다.

그리고, 상기 요홈은 상기 리테이너 링의 저면의 반경 내측 방향으로 치우쳐 위치하는 것이 좋다. 이를 통해, 리테이너 링이 연마 패드를 가압하여 돌출되는 연마 패드의 돌출량을 요홈에 의해 수용하고, 리테이너 링의 반경 내측에서 연마 패드가 돌출되는 돌출량을 최소화함으로써, 웨이퍼의 가장자리 부분의 연마 공정에 연마 패드의 돌출에 의한 악영향을 줄일 수 있다.

또한, 상기 요홈의 반경 내측 방향으로의 경계는 연직 방향으로 상향 연장되어, 리테이너 링의 장시간 동안의 사용에 따라 리테이너 링이 마모되더라도 반경 내측 방향의 경계가 항상 일정하게 유지되므로, 웨이퍼 가장자리 부근에 연마 패드가 돌출되는 형태 및 돌출량이 일정해지므로, 리테이너 링의 수명 내에서 균일한 연마 품질을 유지할 수 있다.

한편, 상기 리테이너 링의 저면에는 반경 방향으로 관통하는 관통홈이 원주 방향을 따라 다수 형성되어, 연마 패드 상에 공급된 슬러리가 멤브레인 하측에 위치하는 웨이퍼로 유입되게 한다.

한편, 본 발명은, 본체와; 상기 본체와 함께 회전 구동되는 베이스와; 상기 베이스에 위치 고정되고, 상기 베이스와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 멤브레인과; 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 공정면이 접촉하는 연마 패드에 접촉하고, 상기 멤브레인의 둘레를 감싸는 전술한 구성의 리테이너 링을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 제공한다.

본 발명에 따르면, 리테이너 링의 저면에 링 형태의 요홈이 둘레에 걸쳐 형성됨으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링에 의하여 가압되는 연마 패드가 리테이너 링의 반경 내측이나 반경 외측으로 밀려 들뜨는 형태로 상방 돌출되는 대신에, 가압되어 밀려 돌출되는 연마 패드의 돌출량의 일부 또는 전부를 리테이너 링의 요홈의 내부로 수용하도록 구성됨에 따라, 웨이퍼의 가장자리에서의 연마 패드의 주름이 생기는 것을 억제하여, 웨이퍼의 가장자리에 대해 균일한 연마를 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드를 가압하는 리테이너 링에 의하여 리테이너 링의 반경 내측에서 연마 패드가 들뜨는 변형이 발생되는 것을 억제하여, 웨이퍼의 가장자리 부근의 연마가 원활히 이루어지지 않는 문제를 해소할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 요홈은 2열 이상이 상기 리테이너 링의 저면에 링 형태로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 요홈이 2열 이상 형성되어 요홈의 사이에 위치한 부분이 연마 패드에 접촉하는 접촉부를 형성함으로써, 하나의 요홈의 폭이 지나치게 클 경우에, 리테이너 링의 가압력에 의하여 요홈의 내측과 외측의 접촉부가 휘면서 변형될 수 있는 가능성을 없앨 수 있다.

이 때, 상기 2열 이상의 요홈은 서로 그 폭이 서로 다른 것을 포함할 수 있다. 즉, 2열의 요홈의 폭(반경 방향으로의 길이)이 서로 다르게 형성될 수도 있고, 3열의 요홈 중 어느 2개의 요홈에 비하여 다른 하나의 요홈의 폭이 다르게 형성될 수 있다.

이 경우에도, 상기 2열 이상의 요홈 중 가장 반경 내측에 위치한 요홈의 폭이 가장 크게 형성됨으로써, 리테이너 링이 연마패드를 가압하여 발생되는 주름의 대부분이 요홈에 수용되게 유도하여, 리테이너 링의 반경 내측에 위치하는 웨이퍼 가장자리에 연마 패드의 주름에 의한 악영향이 미치는 것을 최소화하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 리테이너 링의 요홈의 반경 내측의 경계가 연직 방향으로 상향 연장 형성됨에 따라, 리테이너 링의 장시간 동안의 사용에 따라 리테이너 링이 마모되더라도 반경 내측 방향의 경계가 항상 일정하게 유지되므로, 웨이퍼 가장자리 부근에 연마 패드가 돌출되는 형태 및 돌출량이 일정해지므로, 리테이너 링의 수명 내에서 균일한 연마 품질을 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도1은 종래의 캐리어 헤드를 도시한 반단면도,
도2a는 리테이너 링에 의해 연마 패드가 가압되기 이전의 상태를 도시한 도1의 'A'부분의 확대도,
도2b는 리테이너 링에 의해 연마 패드가 가압된 상태를 도시한 도1의 'A'부분의 확대도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드를 도시한 분해 사시도,
도4는 도3의 캐리어 헤드의 조립된 상태의 반단면도,
도5a는 리테이너 링에 의해 연마 패드가 가압되기 이전의 상태를 도시한 도4의 'B'부분의 확대도,
도5b는 리테이너 링에 의해 연마 패드가 가압된 상태를 도시한 도4의 'B'부분의 확대도,
도6은 도3의 캐리어 헤드의 저면도,
도7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 리테이너 링의 형태를 도시한 도면,
도8은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 리테이너 링의 형태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드(100) 및 이에 사용되는 리테이너 링(230, 230')을 상술한다. 다만, 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드(100)는, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 종래의 캐리어 헤드(1)와 마찬가지로 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체(110)와, 본체(110)와 연결되어 함께 회전하는 베이스(120)와, 베이스(120)에 고정되어 베이스(120)와의 사이에 압력 챔버(...,C4, C5)를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(140)과, 압력 챔버(...,C4, C5)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(150)와, 멤브레인(140)의 둘레를 감싸고 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(11)와 접촉하는 리테이너 링(230)과, 본체(110)를 감싸는 커버(190)로 구성된다. 즉, 본 발명은 종래의 캐리어 헤드(1)와와 멤브레인(140)의 구성에 있어서 큰 차이가 있다.

상기 본체(110)는 도면에 도시되지 않은 구동 샤프트에 상단이 결합되어 회전 구동된다. 본체(110)는 하나의 몸체로 형성될 수도 있지만, 도3에 도시된 바와 같이 2개의 부재(110a, 110b)가 서로 결합된 상태로 이루어질 수도 있다. 본체(110)의 둘레에는 외부로부터 이물질이 침투하지 못하도록 2개로 구분된 커버(191, 192)에 의해 보호된다.

상기 베이스(120)는 본체(110)에 대하여 동축 상에 정렬되도록 배치되어, 함께 회전하도록 연결 결합되어, 본체(110)와 함께 회전한다.

상기 멤브레인(140)은 도4의 반단면도에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. (본 발명에 따른 멤브레인(140)은 도면에 도시된 반단면도의 중심선을 기준으로 회전시킨 형상이다.) 즉, 멤브레인(140)은, 우레탄 등의 가요성 재질로 형성된 바닥판(141)과, 바닥판(141)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상측 연직 방향으로 연장 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면(142)과, 바닥판(141)의 중심과 측면(142)의 사이에 베이스(120)에 결합되는 다수의 링형태의 격벽(143)으로 구성되어, 멤브레인(140)과 베이스(120)의 사이에는 격벽(143)에 의해 분할된 다수의 압력 챔버(...,C4, C5)를 형성한다.

상기 리테이너 링(230)은, 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판(141)의 하측에 위치하는 웨이퍼(W)의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되고, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(11)를 저면(130s)이 가압하면서 연마하는 소모품 부재이다. 따라서, 리테이너 링(230)은 엔지니어링 플라스틱이나 수지 등의 재질로 형성된다. 리테이너 링(230)은 본체(110)와 연결되어 본체(110)의 회전에 따라 함께 회전(230d)한다.

리테이너 링(230)은 상측에 위치한 링 형태의 가압 챔버(Cr)의 압력에 의하여 상하 이동되게 구동된다. 구체적으로는, 리테이너 링(230)과 일체로 상하 이동하는 하측 부재(91)와, 하측 부재(91)의 상측에 위치하여 하측 부재(91)의 상면과 맞닿은 상태로 배치된 상측 부재(92)와, 하측 부재(91)와 상측 부재(92)의 접촉면의 둘레를 감싸는 가요성 링부재(95)에 의해 가압 챔버(Cr)가 형성되어, 압력 제어부(150)로부터 가압 챔버(Cr)로 공급되는 압력에 따라 하측 부재(91)와 상측 부재(92) 사이의 간격이 조절되면서, 리테이너 링(230)이 연마 패드(11)의 표면을 가압하는 가압력이 제어된다.

도5a 및 도6에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(230)의 저면(230s)에는 원주 방향을 따라 링형태의 요홈(235)이 요입 형성된다. 이로 인하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링(230)이 하방으로 가압력이 작용하면서 하방 이동(y1)하면, 리테이너 링(230)의 저면(230s)이 연마 패드(11)의 연질 패드(11a)를 하방으로 누름에 따라, 연질 패드(11a)는 눌려진 부피 만큼 눌린 위치와 인접한 주변으로 유동하면서, 상방으로 부풀어올라 솟은 형태를 유도하게 된다.

그런데, 본 발명에 따르면, 리테이너 링(230)의 저면(230s)에는 요홈(235)이 상측으로 요입 형성됨에 따라, 도5b에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링(230)의 저면(230s)에 의하여 가압되는 연마 패드(11)는 밀려 상방으로 들뜨는 양의 일부 또는 전부가 리테이너 링(230)의 요홈(235)의 내부에 수용된다.

여기서, 리테이너 링(230)의 요홈(235)의 폭(X2)은 리테이너 링(230)의 폭(Xr)의 1/3이상으로 정해지며, 보다 바람직하게는 1/2 내지 3/4의 길이로 정해짐으로써, 리테이너 링(230)의 가압에 따라 연마 패드(11)가 유동하여 되튀어오르는 솟음을 충분히 수용할 수 있도록 한다. 이와 같이, 리테이너 링(230)의 요홈(235)을 충분히 큰 폭으로 형성함에 따라, 연마 패드(11)의 눌림에 따른 돌출량(11x')의 솟음 높이를 낮게 유지할 수 있으며, 연마 패드(11)의 눌림에 따른 솟음 위치(xe)를 리테이너 링(230)에 근접한 위치로 제어할 수 있다.

이 때, 요홈(235)은 리테이너 링(230)의 반경 외측 끝단(3e)에 비하여 반경 내측 끝단(3i)에 보다 치우쳐 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 도5a의 xi로 표시된 치수는 xo로 표시된 치수에 비하여 더 작게 형성된다. 이와 같이, 리테이너 링(230)으로 가압하여 되튀어오르는 연마 패드(11)의 양을 주로 반경 내측에 비하여 반경 외측으로 유도함으로써, 웨이퍼(W)에 인접한 리테이너 링(230)의 내측 끝단(3i)에서의 솟음량을 보다 작게 제어하므로, 웨이퍼 가장자리에 인접한 연마 패드의 솟음량에 의해 화학 기계적 연마 공정이 방해받지 않고 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

한편, 리테이너 링(230)의 요홈(235)의 천장면(235c)은 리테이너 링(230)의 수명 기간 동안에 마모되는 마모 두께와 연마 패드(11)의 솟음 높이의 합보다 더 긴 길이(y5)만큼 저면(230s)으로부터 이격되게 형성된다. 요홈(235)의 천장면(235c)은 연마 패드(11)를 보다 충분한 양만큼 수용할 수 있도록 아치 형상의 단면으로 형성될 수도 있고, 가공의 편의를 위하여 도면에 도시된 바와 같이 평탄면으로 형성될 수도 있다.

한편, 리테이너 링(230)의 요홈(235)의 반경 내측 방향으로의 경계(235a)는 연직 방향으로 연장된 수직면으로 형성되어, 리테이너 링(230)의 저면이 마모되더라도 연마 패드(11)의 돌출 프로파일을 일정하게 유지함으로써, 리테이너 링(230)의 사용량에 무관하게 웨이퍼(W)의 가장자리에서의 연마 품질을 일정하게 유지한다.

이에 반하여, 리테이너 링(230)의 요홈(235)의 반경 바깥 방향으로의 경계(235b)는 도7에 도시된 다른 실시예에서와 같이 연직 방향으로 연장된 수직면(235b')으로 형성될 수도 있지만, 도5a에 도시된 바와 같이 곡면으로 형성될 수도 있다. 이는, 리테이너 링(230)의 요홈(235)의 바깥 경계면에 의하여 리테이너 링(230)의 바깥으로 연마 패드(11)가 돌출되는 형상이 정해지는데, 리테이너 링(230)의 바깥에는 웨이퍼의 연마 공정과 관련성이 적으므로, 가공하기 쉽거나 내구성을 확보하는 형태로 요홈(235)의 바깥 경계면을 형성한다.

한편, 리테이너 링(230)의 저면에는 반경 방향 성분을 갖고 관통하는 관통홈(233)이 원주 방향을 따라 다수 배열되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(11) 상에 공급된 슬러리가 30d로 표시된 경로를 따라 웨이퍼(W)까지 유입될 수 있도록 한다.

한편, 도8에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(330)의 저면에 링 형태로 형성되는 요홈(335i, 335o)는 2열 이상으로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 요홈(335i, 335o)이 2열 이상 형성되면, 각 열의 요홈(335i, 335o)의 사이에 위치한 접촉부(336)가 연마 패드(11)에 접촉하게 되므로, 하나의 요홈의 폭(X2)이 지나치게 클 경우에, 리테이너 링(330)의 하방으로의 가압력에 의하여 요홈(335i, 335o)의 내측경계부와 외측 경계부에 휨 변형이 발생되는 것을 억제할 수 있다.

이 때, 상기 2열 이상의 요홈(335i, 335o)은 서로 그 폭(X3, X3')이 서로 다르게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 2열 이상의 요홈(335i, 335o) 중 가장 반경 내측에 위치한 요홈(335i)의 폭(X3)이 보다 크게 형성됨으로써, 리테이너 링(330)이 연마 패드(11)를 가압하여 발생되는 주름의 대부분이 내측 요홈(335i)에 수용되어, 리테이너 링(330)의 내측에 근접 위치한 웨이퍼 가장자리에 대하여, 연마 패드(11)의 주름에 의한 악영향이 미치는 것을 최소화하고, 동시에 접촉부(336)에 의하여 높은 가압력이 리테이너 링(330)에 의해 연마 패드(11)에 도입되더라도 리테이너 링(330)의 접촉부의 휨 변형 없이 일정한 접촉 상태를 유지할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링(230)은, 저면(230s)에 링 형태의 요홈(235)이 둘레에 걸쳐 형성됨으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링(230)에 의하여 가압되는 연마 패드(11)가 리테이너 링(230)의 반경 내측이나 반경 외측으로 밀려 들떠 솟음 형태로 상방 돌출되는 대신에, 리테이너 링(230)에 의해 가압되어 밀려 돌출되는 연마 패드(11)의 돌출량의 일부 또는 전부를 요홈(235)의 내부로 수용함에 따라, 웨이퍼의 가장자리에서의 연마 패드(11)의 솟음에 의한 주름이 생기는 것을 최소화하여, 웨이퍼의 가장자리에 대해 균일한 연마를 행할 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 C1, C2, C3, C4, C5: 압력 챔버
110: 본체 120: 베이스
230, 330: 리테이너 링 235, 335i, 335o: 요홈
235a: 내측 경계 235b: 외측 경계
235c: 천장면 140: 멤브레인
Cy: 가압 챔버

Claims (9)

1. 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 캐리어 헤드의 리테이너 링으로서,
   상기 리테이너 링은 상기 웨이퍼의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되고, 연마 패드와 접촉하는 저면에 링 형태의 요홈이 2열 이상 형성되되, 2열 이상의 요홈의 폭의 합은 상기 리테이너 링의 저면의 폭의 1/3 이상이면서 5/6 이하의 폭으로 형성되고, 상기 2열 이상의 요홈의 사이의 상기 리테이너 링이 상기 연마 패드에 접촉한 상태를 유지하는 접촉부를 형성하며, 상기 2열 이상의 요홈 중 가장 반경 내측에 위치한 요홈의 폭이 가장 큰 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 요홈의 반경 내측 방향으로의 경계는 연직 방향으로 상향 연장된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
   
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 리테이너 링의 저면에는 반경 방향으로 관통하는 관통홈이 원주 방향을 따라 다수 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 리테이너 링.
   
4. 본체와;
   상기 본체와 함께 회전 구동되는 베이스와;
   상기 베이스에 위치 고정되고, 상기 베이스와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 멤브레인과;
   화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 공정면이 접촉하는 연마 패드에 접촉하고, 상기 멤브레인의 둘레를 감싸는 제1항 또는 제2항에 따른 리테이너 링을;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
   
5. 제 4항 있어서,
   상기 리테이너 링의 저면에는 반경 방향으로 관통하는 관통홈이 원주 방향을 따라 다수 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
   
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