KR102150409B1 - 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 - Google Patents

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계식 연마 시스템의 캐리어 헤드에 관한 것으로, 회전 구동되는 본체부와; 상기 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이에 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력에 따라 저면에 위치한 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 멤브레인과; 상기 본체부에 대하여 상대 이동하는 2개 이상의 분절 리테이너 링으로 이루어져, 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼의 중심으로부터 멀어지게 이동하는 것이 허용되어, 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼 중심을 향하여 이동한 상태에서 상기 멤브레인의 바닥면을 감싸는 형태가 되는 리테이너 링을; 포함하여 구성되어, 리테이너 링이 2개 이상의 분절 리테이너 링으로 이루어지고 본체부에 대하여 웨이퍼 중심으로부터 바깥을 향하여 이동하여 리테이너 링과 멤브레인 사이의 틈새를 넓힐 수 있도록 구성됨에 따라, 화학 기계적 연마 공정을 마친 캐리어 헤드를 세정하는 경우에, 리테이너 링을 이동시켜 리테이너 링과 멤브레인 사이의 틈새를 넓힌 상태에서 세정액을 틈새 내부로 확실하게 분사함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 틈새에 낀 이물질을 깨끗하게 제거할 수 있는 화학 기계식 연마 시스템의 캐리어 헤드를 제공한다.

Description

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 {CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}
본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링과 멤브레인의 사이 공간에 끼는 이물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기계식 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼 등의 기판과 연마 정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 기판의 표면을 연마하는 표준 공정으로 알려져 있다.
도1에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 공정은 웨이퍼(W)를 캐리어 헤드(90)의 멤브레인(91)로 가압하면서 자전시키고, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)가 멤브레인(91)의 저면으로부터 이탈하는 것을 방지하도록 웨이퍼(W)를 감싸는 리테이너 링(92)도 연마 패드(80)에 밀착된 상태로 회전하면서 이루어진다. 이와 동시에, 웨이퍼(W)가 맞닿아 있는 연마 패드(80)도 회전되고, 슬러리를 웨이퍼의 연마면에 공급하여, 웨이퍼의 연마면에서 기계적인 연마 공정과 화학적인 연마 공정을 동시에 행하는 방식이다.
따라서, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 연마면으로터 미세 입자와 슬러리가 뒤섞이게 된다. 따라서, 웨이퍼의 정교하게 두께를 조절하면서 평탄화하기 위해서는 화학 기계적 연마 공정에 새롭게 투입되는 웨이퍼에 대해서는 입자 등의 이물질이 깨끗하게 제거된 상태가 되어야 한다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1130888호의 '화학 기계적 연마장치의 캐리어 헤드의 세정 유닛 및 이를 이용한 이동식 화학 기계적 연마 시스템'에는 도2에 도시된 형태의 캐리어 헤드의 세정 유닛(1)이 개시되어 있다. 캐리어 헤드의 세정 유닛(1)은 회전 가능하고 직선 형태로 배열된 노즐 캐리어(10)와, 노즐 캐리어(10)에 일자로 배열된 다수의 분사 노즐(20)과, 노즐 캐리어(10)를 감싸는 회수 용기(30)와, 회수 용기(30)를 외팔보 형태로 연결하는 연결부(35)로 이루어진다. 그리고, 캐리어 헤드(90)의 세정 유닛(1)의 회수 용기(30)가 캐리어 헤드(90)의 저면에 위치한 상태에서 다수의 분사 노즐(20)로부터 순수나 세정액을 분사하여 캐리어 헤드(90)의 저면을 세정한다.
그러나, 상기와 같이 캐리어 헤드(90)를 세정할 경우에, 멤브레인(91)의 저면과 리테이너링(92)의 저면은 세정이 원활히 이루어지지만, 화학 기계적 연마 공정 중에 슬러리 입자 및 연마 입자가 집중적으로 끼는 멤브레인(91)과 리테이너 링(92) 사이의 틈새(93)가 비좁아, 아무리 고압의 세정액을 분사하더라도, 틈새(93) 내부의 공기에 의하여 세정액이 틈새(93) 내부로 유입되지 않고 주변으로 튈 뿐이어서, 틈새(93)에 삽입된 연마 입자 등의 이물질을 제거하는 것이 곤란하였다.
더욱이, 틈새(93)에 끼어있는 이물질은 화학 기계적 연마 공정이 시작되면, 일부가 유출되어 웨이퍼(W)의 판면을 긁어 스크래치 등의 손상을 야기하는 원인이 되므로, 화학 기계적 연마 공정의 품질을 향상시키기 위해서는 캐리어 헤드(90)의 틈새(93) 내의 이물질을 깨끗하게 제거할 필요성이 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 캐리어 헤드를 보다 깨끗하고 짧은 시간에 세정할 수 있도록 하는 화학 기계적 연마 시스템의 캐리어 헤드의 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 캐리어 헤드의 멤브레인과 리테이너 사이의 오목한 홈에 고압 세정액이 정확하게 분사될 수 있도록 하여, 이 홈에 낀 이물질을 효과적으로 제거하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 캐리어 헤드의 저면에 웨이퍼를 위치시키고 화학기계적 연마 공정을 행하는 경우에, 웨이퍼를 파지하는 캐리어 헤드의 리테이너 링의 내측 가장자리에 끼는 슬러리와 연마 입자를 확실하게 제거함으로써, 신뢰성있는 연마 품질을 확보하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 회전 구동되는 본체부와; 상기 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이에 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력에 따라 저면에 위치한 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 멤브레인과; 상기 본체부에 대하여 상대 이동하는 2개 이상의 분절 리테이너 링으로 이루어져, 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼의 중심으로부터 멀어지게 이동하는 것이 허용되어, 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼 중심을 향하여 이동한 상태에서 상기 멤브레인의 바닥면을 감싸는 형태가 되는 리테이너 링을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드를 제공한다.
이는, 리테이너 링이 2개 이상의 분절 리테이너 링으로 이루어지고, 본체부에 대하여 웨이퍼 중심으로부터 바깥을 향하여 이동하여, 리테이너 링과 멤브레인 사이의 틈새를 넓힐 수 있도록 구성됨에 따라, 화학 기계적 연마 공정을 마친 캐리어 헤드를 세정하는 경우에, 리테이너 링을 이동시켜 리테이너 링과 멤브레인 사이의 틈새를 넓힌 상태에서 세정액을 틈새 내부로 확실하게 분사함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 틈새에 낀 이물질을 깨끗하게 제거하기 위함이다.
이 때, 상기 분절 리테이너 링은 상기 본체부에 대하여 반경 방향으로 이동하도록 구성된다.
그리고, 상기 분절 리테이너 링은 상기 본체부와 가이드 홈 및 가이드 돌기가 서로 맞물려 상기 분절 리테이너 링의 이동이 안내될 수 있다.
상기 분절 리테이너 링을 관통하여 상기 본체부에 결합되는 볼트 형태로 상기 분절 리테이너 링이 상기 본체부로부터 멀리 떨어지는 거리를 제한하는 스토퍼가 형성되어, 리테이너 링이 본체부로부터 이탈하는 것을 방지하면서도 리테이너 링이 멀어지는 거리를 볼트의 머리부에 의한 간섭으로 제한할 수 있다.
그리고, 상기 분절 리테이너 링의 일부의 표면이 상기 본체부에 밀착되는 면이 형성되는 것에 의하여 상기 분절 리테이너 링의 이동 거리를 제한하는 스토퍼가 형성된다.
무엇보다도, 본 발명은, 상기 분절 리테이너 링과 상기 본체부의 사이에는 팽창 가능한 확장 챔버가 형성되어, 상기 확장 챔버의 확장에 의하여 상기 분절 리테이너 링과 상기 본체부 사이의 간격이 넓어지도록 구성된다. 이를 통해, 캐리어 헤드의 세정 시에 수동으로 리테이너 링을 멤브레인으로부터 멀어지도록 하지 않고, 확장 챔버의 압력을 조절하는 것에 의하여 리테이너 링과 멤브레인 사이의 간격을 간단히 벌릴 수 있다.
이 때, 상기 분절 리테이너 링과 상기 본체부의 사이에는 스프링이 설치되어, 상기 확장 챔버 내의 압력이 낮아지면 상기 스프링의 탄성 복원력에 의하여 상기 분절 리테이너 링이 상기 본체부를 향하여 복귀하는 것에 의하여, 리테이너 링과 멤브레인 사이의 간격을 간단히 좁힐 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 회전 구동되는 본체부와; 상기 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이에 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력에 따라 저면에 위치한 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 멤브레인과; 상기 본체부에 대하여 상대 이동하는 2개 이상의 분절 리테이너 링으로 이루어져, 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼의 중심으로부터 멀어지게 이동하는 것이 허용되어, 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼 중심을 향하여 이동한 상태에서 상기 멤브레인의 바닥면을 감싸는 형태가 되는 리테이너 링을; 포함하여 구성되어, 리테이너 링이 2개 이상의 분절 리테이너 링으로 이루어지고 본체부에 대하여 웨이퍼 중심으로부터 바깥을 향하여 이동하여 리테이너 링과 멤브레인 사이의 틈새를 넓힐 수 있도록 구성됨에 따라, 화학 기계적 연마 공정을 마친 캐리어 헤드를 세정하는 경우에, 리테이너 링을 이동시켜 리테이너 링과 멤브레인 사이의 틈새를 넓힌 상태에서 세정액을 틈새 내부로 확실하게 분사함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 틈새에 낀 이물질을 깨끗하게 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 분절 리테이너 링과 상기 본체부의 사이에는 팽창 가능한 확장 챔버가 형성되어, 상기 확장 챔버의 확장에 의하여 상기 분절 리테이너 링과 상기 본체부 사이의 간격이 넓어짐으로써, 확장 챔버의 압력을 조절하는 것에 의하여 리테이너 링과 멤브레인 사이의 간격을 자동으로 간단히 벌릴 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 분절 리테이너 링과 상기 본체부의 사이에는 스프링이 설치되어, 상기 확장 챔버 내의 압력이 낮아지면 상기 스프링의 탄성 복원력에 의하여 상기 분절 리테이너 링이 상기 본체부를 향하여 복귀하는 것에 의하여, 리테이너 링과 멤브레인 사이의 간격을 자동으로 간단히 좁힐 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 캐리어 헤드는 화학 기계적 공정을 마친 이후에 세정을 준비하는 과정에서, 리테이너 링과 멤브레인 사이의 틈새 간격을 자동으로 간단히 조절하여 세정액이 내부로 확실히 침투할 수 있게 함으로써, 리테이너 링과 멤브레인 사이의 틈새를 보다 깨끗하게 세정하면서도 세정 시간을 단축할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 종래의 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 구성을 도시한 개략도,
도2는 도1의 캐리어 헤드의 저면을 세정하는 상태를 도시한 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도4는 도3의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도,
도5는 도3의 'A'부분의 확대도,
도6은 도5의 확장 챔버가 확장된 상태를 도시한 확대도,
도7a는 도5의 확장 챔버가 수축된 상태를 도시한 캐리어 헤드의 저면도,
도7b는 도5의 확장 챔버가 확장된 상태를 도시한 캐리어 헤드의 저면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 캐리어 헤드(100)를 상술한다. 다만, 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서, 종래의 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 구성을 개략적으로 도시한 단면도, 도4는 도3의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도, 도5는 도3의 'A'부분의 확대도, 도6은 도5의 확장 챔버가 확장된 상태를 도시한 확대도, 도7a는 도5의 확장 챔버가 수축된 상태를 도시한 캐리어 헤드의 저면도, 도7b는 도5의 확장 챔버가 확장된 상태를 도시한 캐리어 헤드의 저면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드(100)는, 회전 구동되는 본체부(110, 120)와, 본체부(110, 120)에 고정되어 본체부(110, 120)와의 사이에 압력 챔버(C1, C2, C3)를 형성하여 압력 챔버(C1, C2, C3)의 압력(P)에 따라 저면에 위치한 웨이퍼(W)를 가압하는 가요성 재질의 멤브레인(M)과, 본체부(110, 120)에 대하여 상대 이동하고 2개 이상의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)으로 이루어진 리테이너 링(130)과, 본체부(110, 120)와 리테이너 링(130)의 사이에 형성된 확장 챔버(140, C4)와, 확장 챔버(140)의 주변에 본체부(110, 120)와 리테이너 링(130)의 사이를 연결하는 탄성 스프링(150)과, 본체부(110, 120)를 덮는 커버(160)와, 압력 챔버(C1, C2, C3) 및 확장 챔버(140)에 공압을 공급하는 압력 조절부(170)를 포함하여 구성된다.
상기 본체부(110, 120)는 외부로부터 회전 구동력이 인가되어 회전하는 회전 구동부(110)와, 회전 구동부(110)와 연결체(118)로 연결되어 함께 회전하는 베이스(120)로 이루어진다. 즉, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 본체부는 캐리어 헤드의 리테이너 링을 제외하고 회전 구동하는 부분으로서, 멤브레인(M)을 고정하는 부분으로 정의하기로 한다.
상기 베이스(120)에는 가요성 재질의 멤브레인(M)이 고정되어, 그 사잇 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3)를 형성한다.
멤브레인(M)은 웨이퍼(W)를 가압하는 원형 바닥판(M1)과, 링 형태로 바닥판(M1)의 판면으로부터 돌출되어 베이스(120)에 고정되는 플랩(M2)이 형성되어, 압력 챔버(C1, C2, C3)가 링 형태로 다수로 분할 형성된다. 멤브레인(M)의 플랩(M2)의 끝단을 보다 용이하게 베이스(120)에 고정하기 위하여, 베이스(120)에 고정되는 결합 부재(122, 122')가 사용될 수도 있다.
상기 리테이너 링(130)은 3개 이상의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3; 130)으로 이루어진다. 도4에 도시된 바와 같이, 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3; 130)은 본체부인 회전 구동부(110)에 가이드 홈/가이드 돌기 형태로 맞물려 웨이퍼의 반경 방향(130d)으로 이동할 수 있도록 안내된다.
다수의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3; 130)이 반경 내측 방향(웨이퍼의 중심을 향하는 방향)으로 이동하여, 다수의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3; 130)의 양끝단부(1301, 1302, 1303)가 서로 맞닿으면, 도7a에 도시된 바와 같이 하나의 링 형태를 형성하게 된다.
다수의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3; 130)의 양 끝단(1301, 1302, 1303)이 서로 맞닿으면서 원형 링 형태를 이루는 리테이너 링(130)을 형성한 상태에서는, 리테이너 링(130)은 본체부의 베이스(120)와는 좁은 간격(d)을 형성하면서, 멤브레인(M)과도 좁은 틈새(93)를 형성하게 된다. 그리고, 도5에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(130)의 내주면(130s)이 본체부의 회전 구동부(110)의 외주면(110s)과 서로 맞닿은 상태가 된다. 즉, 본체부의 회전 구동부(110)의 외주면(110s)은 본체부에 근접하는 거리를 제한하는 스토퍼 역할을 한다.
각각의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)은 관통공(130a)을 관통하는 볼트(88)에 의하여 본체부의 회전 구동부(110)와 연결 설치되며, 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)이 반경 방향(130d)으로 이동하는 거리(s)는 볼트 머리부(88a)에 의하여 제한된다. 즉, 볼트 머리부(88a)는 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)이 본체부로부터 멀어지는 거리(s)를 제한하는 스토퍼 역할을 하면서, 리테이너 링(130)이 회전 구동부(110)로부터 이탈하는 것을 방지한다.
각각의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)은 2개 이상의 볼트(88)에 의하여 회전 구동부(110)와 연결되며, 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)에 형성된 관통공(130a)은 수평 방향으로 넓게 형성되어, 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)이 반경 방향(130d)으로 이동하는 것이 허용된다.
도면에는 리테이너 링(130)이 3개의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)으로 이루어진 구성을 예로 들었지만, 2개의 분절 리테이너 링으로 이루어질 수도 있고, 4개 이상의 분절 리테이너 링으로 이루어질 수도 있다.
상기 확장 챔버(140)는 리테이너 링(130)과 본체부인 회전 구동부(110)의 사이에 탄성 변위가 허용되는 가요성 소재로 형성되어, 압력 조절부(170)로부터 정압이 인가되어 팽창하면, 도6에 도시된 바와 같이 리테이너 링(130)이 고정 볼트(88)의 머리부(88a)에 접촉할 때까지 리테이너 링(130)을 반경 바깥 방향(130d1)으로 밀어낸다. 이에 따라, 도7b에 도시된 바와 같이, 멤브레인(M)과 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3) 사이의 간격이 보다 넓어지게 되므로, 캐리어 헤드(100)의 세정 공정에서 분사 노즐로부터 분사된 세정액이 멤브레인(M)과 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)의 사잇 틈새 내부로 쉽게 고압으로 유입(93x)되어, 틈해(93)에 삽입되어 있던 슬러리 입자나 연마 입자를 깨끗하게 제거할 수 있다.
한편, 확장 챔버(140)는 하나의 링 형태로 형성되어, 동시에 다수의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)을 반경 바깥으로 밀어내도록 구성될 수도 있고, 각각의 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)과 본체부의 사잇 공간에 분절된 링 형태로 개별 형성되어, 각각의 분절된 챔버를 팽창시킴에 따라 분절 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3)을 개별적으로 반경 바깥으로 밀어내도록 구성될 수도 있다.
상기 탄성 스프링(150)은 본체부인 회전 구동부(110)와 리테이너 링(130p1, 130p2, 130p3; 130)을 인장 변위가 발생되도록 연결하여, 탄성 복원력(150k)에 의하여 리테이너 링(130)을 본체부를 향하여 반경 내측으로 잡아당기는 힘이 항상 작용하도록 설치된다.
이에 따라, 확장 챔버(140) 내에 정압이 공급되면, 도7b에 도시된 바와 같이 확장 챔버(140)의 압력(P4)이 높아져 탄성 스프링(150)의 탄성 복원력(150k)을 극복하고 반경 바깥 방향(130d1)으로 팽창하면, 리테이너 링(130)은 본체부인 회전 구동부(110) 및 베이스(120)로부터 멀어지도록 이동하여, 멤브레인(M)의 외측면과 리테이너 링(130) 사이의 틈새(93)가 보다 넓어진다. 이 때, 리테이너 링(130)은 미리 정해진 거리(s)만큼 반경 바깥 방향으로 이동한 후에, 스토퍼 역할을 하는 고정 볼트(88)의 머리부(88a)에 접촉한 후 정지한다.
그리고, 확장 챔버(140) 내에 부압(P4')이 공급되면, 도7a에 도시된 형태로, 확장 챔버(140)의 압력이 낮아지면서 탄성 스프링(150)의 탄성 복원력(150k)에 의하여 리테이너 링(130)은 본체부인 회전 구동부(110) 및 베이스(120)에 가까워지도록 반경 내측 방향으로 이동한다. 이에 따라, 멤브레인(M)의 외측면과 리테이너 링(130) 사이의 틈새(93)는 원래의 좁은 틈새(93)로 복귀하게 된다. 이 때, 리테이너 링(130)은 미리 정해진 거리(s)만큼 반경 내측 방향으로 이동한 후에, 스토퍼 역할을 하는 회전 구동부(110)의 외주면(110s)에 리테이너 링(130)의 내주면(130s)이 접촉한 이후에 정지한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드(100)는, 리테이너 링(130)이 다수의 분절 형태로 형성되고, 본체부(110, 120)에 대하여 반경 바깥 방향으로 이동 하도록 구성됨에 따라, 화학 기계적 연마 공정을 행하는 과정에는 리테이너 링(130)이 웨이퍼 중심을 향하는 반경 내측 방향으로 이동하여 웨이퍼(W)를 감싸는 형태로 배열되고, 화학 기계적 연마 공정을 마친 후 세정하는 과정에서는 리테이너 링(130)이 웨이퍼 중심으로부터 멀어지는 반경 바깥 방향(130d1)으로 이동하여 웨이퍼(W)와 리테이너 링(130) 사이의 틈새(93)를 보다 넓힌 상태로 배열됨에 따라, 캐리어 헤드(100)의 세정을 위하여 고압 분사되는 세정액이 웨이퍼(W)와 리테이너 링(130) 사이의 틈새(93)로 원활히 유입(93x)되어, 화학 기계적 공정 중에 틈새(93)로 유입되는 이물질을 깨끗하게 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명은 확장 챔버(150)에 인가하는 공압을 조절하는 것에 의하여, 분절 형태의 리테이너 링의 위치 조절을 자동으로 할 수 있으므로, 제어가 용이할 뿐만 아니라, 캐리어 헤드(100)의 세정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 잇점도 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 캐리어 헤드 110: 회전 구동부
120: 베이스 130: 리테이너 링
130p1, 130p2, 130p3: 분절 리테이너 링
140: 확장 챔버 150: 탄성 스프링
160: 커버 170: 압력 조절부
M: 멤브레인 W: 웨이퍼

Claims (8)

  1. 회전 구동되는 본체부와;
    상기 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이에 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력에 따라 저면에 위치한 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 멤브레인과;
    상기 본체부에 대하여 상대 이동하는 2개 이상의 분절 리테이너 링으로 이루어져, 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼의 중심에 대하여 반경 방향으로 이동 가능하게 설치되되, 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼 중심을 향하여 반경 내측 방향으로 이동한 상태에서 상기 멤브레인의 바닥면을 감싸는 형태가 되고, 세정 공정 중에는 상기 분절 리테이너 링이 상기 웨이퍼 중심으로부터 멀어지는 반경 외측 방향으로 이동하여 연마 공정 중의 상기 멤브레인과의 간격(d)이 보다 커지는 리테이너 링과;
    상기 본체부를 감싸는 링 형태로 상기 분절 리테이너 링과 상기 본체부의 사이에 팽창 가능하게 설치되어, 팽창에 의해 상기 분절 리테이너 링을 반경 바깥 방향으로 밀어내는 확장 챔버를;
    포함하여 구성되어, 상기 분절 리테이너 링이 상기 본체부에 대하여 상기 확장 챔버의 팽창에 의해 반경 바깥 방향으로 이동하여, 상기 분절 리테이너 링과 상기 본체부 사이의 간격이 넓어진 상태로, 상기 리테이너 링과 상기 멤브레인의 사이 공간으로 세정액이 분사되어 세정 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분절 리테이너 링은 상기 본체부와 가이드 홈 및 가이드 돌기가 서로 맞물려 상기 분절 리테이너 링의 이동이 안내되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분절 리테이너 링은 3개 이상으로 분절된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분절 리테이너 링을 관통하여 상기 본체부에 결합되는 볼트 형태로 상기 분절 리테이너 링이 상기 본체부로부터 멀리 떨어지는 거리를 제한하는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 분절 리테이너 링의 일부의 표면이 상기 본체부에 밀착되는 면이 형성되는 것에 의하여 상기 분절 리테이너 링의 이동 거리를 제한하는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 분절 리테이너 링과 상기 본체부의 사이에는 스프링이 설치되어, 상기 확장 챔버 내의 압력이 낮아지면 상기 스프링의 탄성 복원력에 의하여 상기 분절 리테이너 링이 상기 본체부를 향하여 이동하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.




  8. 삭제
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