KR20010003267A

KR20010003267A - 연마 헤드의 리테이너 링과 이를 구비한 화학기계적 연마장치

Info

Publication number: KR20010003267A
Application number: KR1019990023490A
Authority: KR
Inventors: 양윤식; 차훈; 김경대; 김민규
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2001-01-15
Also published as: JP2001028351A; JP4012668B2; TW567117B; US6443826B1; KR100355224B1

Abstract

연마 헤드 내부에 유입된 슬러리 찌꺼기 등 오염물질을 효과적으로 배출할 수 있도록 된 연마 헤드의 리테이너 링과 이를 구비한 화학기계적 연마장치가 개시된다. 개시된 리테이너 링은 연마 헤드의 내부 공간에 유입된 오염물질을 배출하기 위해 링 몸체의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 다수의 오염물질 배출구를 구비한다. 오염물질 배출구는 링 몸체의 외주를 따라 실질적으로 동일한 간격으로 적어도 6개가 마련되고, 그 내측 개구와 외측 개구는 횡방향이 보다 긴 장공 형상으로 되어 있으며, 그 각각은 복수의 내측 구멍과 복수의 내측 구멍을 포괄하는 하나의 외측 구멍으로 이루어진다. 그리고, 개시된 화학기계적 연마장치는 상술한 리테이너 링 이외에도 오염물질 배출구를 통해 연마 헤드 내부로 순수를 분사하는 제3 노즐을 구비한 세척수단을 포함한다. 오염물질 배출구는 제3 노즐로부터 분사되는 순수가 연마 헤드 내부로 보다 쉽게 유입될 수 있도록 외측으로 갈수록 그 단면의 횡방향 폭이 커지도록 되어 있다.

Description

연마 헤드의 리테이너 링과 이를 구비한 화학기계적 연마장치{Retainer ring of polishing head and chemical mechanical polishing apparatus having it}

본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 화학기계적 연마장치에 관한 것으로, 상세하게는 연마 헤드 내부에 유입된 슬러리 찌꺼기 등 오염물질을 효과적으로 배출할 수 있도록 된 연마 헤드의 리테이너 링과 이를 구비한 화학기계적 연마장치에 관한 것이다.

최근 반도체 소자는 고집적화에 따라 그 구조가 다층화되고 있다. 이에 따라 반도체 소자의 제조공정 중에는 반도체 웨이퍼의 각 층의 평탄화를 위한 연마공정이 필수적으로 포함된다. 이러한 연마공정에서는 주로 화학기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 프로세스가 적용되고 있다. 이 프로세스에 의하면 좁은 영역 뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 우수한 평탄도(uniformity)를 얻을 수 있으므로 웨이퍼가 대구경화되어 가는 추세에 적합하다.

화학기계적 연마 프로세스는 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 프로세스로서, 아주 미세한 연마를 가능하게 한다. 기계적 연마는 연마패드라는 회전하는 연마용 판위에 웨이퍼를 올린 상태에서 웨이퍼에 소정의 하중을 가하며 회전시킴으로써 연마패드와 웨이퍼 표면 간의 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이고, 화학적 연마는 연마패드와 웨이퍼 사이에 공급되는 슬러리(Slurry)라는 화학적 연마제에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다.

이하에서는, 종래의 화학기계적 연마장치에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 화학기계적 연마장치를 개략적으로 도시한 분리 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 화학기계적 연마장치는 베이스(100)와, 상기 베이스(100) 상부에 설치되는 연마패드(210a, 210b, 210c)와, 웨이퍼의 로딩/언로딩을 행하는 로드컵(Load-cup, 300)과, 웨이퍼를 홀딩하여 상기 연마패드(210a, 210b, 210c)의 상면에 밀착 회전시키는 복수의 연마 헤드(410a, 410b, 410c, 410d)를 가진 헤드회전부(400)를 구비한다.

상기 연마패드(210a, 210b, 210c)는 단시간에 많은 수의 웨이퍼를 처리하기 위하여 통상 세 개가 배치되며, 그 각각은 도시되지 않은 회전정반의 상면에 밀착되도록 장착된다. 그리고, 상기 연마패드(210a, 210b, 210c) 각각에 인접하여 연마패드(210a, 210b, 210c)의 표면 상태를 조절하기 위한 패드 컨디셔너(Conditioner, 211a, 211b, 211c)와 연마패드(210a, 210b, 210c)의 표면에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 아암(212a, 212b, 212c)이 마련된다.

또한, 상기 로드컵(300)은 웨이퍼의 로딩/언로딩을 위한 것으로, 그 내부에는 웨이퍼가 그 상면에 안착되는 원판 형상의 페디스탈(Pedestal, 310)이 설치된다. 한편, 상기 로드컵(300)에서는 후술하는 바와 같이 상기 연마 헤드(410a, 410b, 410c, 410d)의 저면 및 상기 페디스탈(310)의 상면의 세척이 행해진다.

상기 헤드회전부(400)는 네 개의 연마 헤드(410a, 410b, 410c, 410d)와, 네 개의 회전축(420a, 420b, 420c, 420d)을 구비한다. 상기 연마 헤드(410a, 410b, 410c, 410d)는 웨이퍼를 홀딩하여 연마가 행해지는 동안 상기 연마패드(210a, 210b, 210c)의 상면에 소정의 압력을 가하여 밀착시킨다. 상기 회전축(420a, 420b, 420c, 420d) 각각은 상기 네 개의 연마 헤드(410a, 410b, 410c, 410d) 각각을 회전시키기 위한 것으로 상기 헤드회전부(400)의 프레임(401)에 장착된다. 상기 헤드회전부(440)의 프레임(401) 내부에는 상기 회전축들(420a, 420b, 420c, 420d)을 회전시키기 위한 구동 기구가 설치된다. 상기 헤드회전부(400)는 중심축(402)에 의해 지지되며, 또한 상기 중심축(402)을 중심으로 회전할 수 있도록 설치된다.

상술한 바와 같이 구성되는 종래의 화학기계적 연마장치에서의 공정 진행 순서를 도 1과 도 2를 참조하면서 살펴보면, 우선 도시되지 않은 웨이퍼 이송장치에 의해 로드컵(300)으로 이송되어온 웨이퍼(10)는 로드컵(300)의 페디스탈(310) 상면에 안착된다. 이때, 웨이퍼(10)의 저면은 그 위치가 움직이지 않도록 페디스탈(310)의 상면에 진공 흡착된다. 그 다음, 페디스탈(310)이 상승하여 그 상부에 위치한 연마 헤드(410)의 저면에 진공 흡착된다. 연마 헤드(410)의 저면에 진공 흡착된 웨이퍼(10)는 헤드회전부(400)의 회전에 의해 로드컵(300)에 인접한 연마패드(210a) 위로 옮겨진다. 그리고 연마 헤드(410)가 하강하여 연마패드(210a) 상면에 웨이퍼(10)를 가압 밀착시키고 슬러리를 공급하며 연마를 행한다. 이때 연마패드(210a)와 웨이퍼(10)는 동일한 방향으로 회전하게 된다. 이와 같이 웨이퍼(10)는 세 개의 연마패드(210a, 210b, 210c)를 차례로 거친 후 다시 로드컵(300)에 도달하여 페디스탈(310)에 안착된다. 그 다음, 웨이퍼 이송장치가 페디스탈(310)에 안착된 웨이퍼(10)를 화학기계적 연마장치 외부로 이송하게 된다.

웨이퍼(10)가 언로딩되면 연마 헤드(410)가 로드컵(310) 내부로 하강한다. 이 상태에서 순수(Deionized water)가 분사되어 연마 헤드(410)의 저면과 페디스탈(310)의 상면이 세척된다. 세척이 완료되면, 연마 헤드(410)와 페디스탈(310)이 다시 상승하고 웨이퍼 이송장치에 의해 새로운 웨이퍼가 이송되어 페디스탈(310) 상면에 안착된다.

도 3에는 도 1에 도시된 로드컵의 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 그 단면도가 도시되어 있다.

도 3과 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이 연마 헤드(410)의 저면과 페디스탈(310)의 상면을 세척하기 위해, 로드컵(300)의 세척조(310) 내부에는 순수를 분사하는 제1 노즐(331)과 제2 노즐(332)을 구비하는 세척 수단이 마련된다. 상기 제1 노즐(331)은 순수를 페디스탈(310)의 상면을 향하여 분사하도록 설치되며, 제2 노즐(332)은 순수를 연마 헤드(410)의 저면에 장착된 멤브레인(Membrane, 411)을 향하여 분사하도록 설치된다. 상기 멤브레인(411)은 웨이퍼를 진공 흡착하는 용도로 사용된다. 상기 제1 노즐(331)과 제2 노즐(331)은 페디스탈(310)의 둘레에 동일한 간격으로 세 개가 설치된다. 한편, 로드컵(300)의 세척조(320) 내부에는 페디스탈(310)에 안착되는 웨이퍼를 정위치시키기 위해 이를 가이드하는 웨이퍼 얼라이너(Aligner, 340)가 페디스탈(310)의 둘레에 등간격으로 세 개가 설치되어 있다.

상기 세척조(320)는 원통 형상의 지지대(350)에 의해 지지되며, 상기 지지대(350) 내부에는 상기 제1 노즐(331)과 제2 노즐(332)로 순수를 공급하기 위한 플렉시블 호스(336)가 설치된다. 상기 플렉시블 호스(336)는 세척조(320) 내부에 설치된 세척수 통로(337)의 일단부와 연결되며, 상기 세척수 통로(337)의 타단부는 상기 제1 노즐(331)과 제2 노즐(332)에 연결된다.

또한, 상기 페디스탈(310)에도 멤브레인(411)을 세척하기 위해 순수를 상향 분사하는 다수의 분사구(311)가 마련된다. 상기 페디스탈(310)의 내부에는 상기 분사구(311)와 연결되는 측방향 수통로(312)가 마련되며, 상기 측방향 수통로(312)는 페디스탈(310)을 지지하는 관 형상의 페디스탈 지지대(315)의 내부에 형성된 수직방향 수통로(313)와 연결된다.

전술한 바와 같이, 로드컵(300)은 웨이퍼의 로딩/언로딩 뿐만 아니라 연마 헤드(410)의 저면과 페디스탈(310)을 세척하는 역할을 하게 된다. 이러한 세척 단계는 웨이퍼의 화학기계적 연마 공정에 있어서 매우 중요하다. 화학기계적 연마 공정의 특성 상, 슬러리 찌꺼기나 연마된 실리콘 입자 등의 오염물질이 발생하게 되고, 오염물질 중 일부는 연마 헤드(410)의 저면에 장착된 멤브레인(411)과 페디스탈(310)의 표면에 잔류된다. 멤브레인(411)이나 페디스탈(310) 표면에 잔류된 오염물질은 다음에 로딩되는 웨이퍼에 옮겨져서 연마 공정 중에 웨이퍼의 표면 상에 마이크로 스크레치를 발생시킬 수 있다. 이러한 마이크로-스크레치는 반도체 소자의 게이트 산화막의 누설전류(gate oxide leakage) 또는 게이트 라인 브리지(gate line bridge)와 같은 결함을 유발시켜 반도체 소자의 수율과 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 연마 공정 진행 중에는 멤브레인(411)이나 페디스탈(310) 표면에 잔류된 오염물질을 순수로 세척하여 제거함으로써 상술한 문제점을 미연에 방지할 필요가 있다.

그런데, 종래의 화학기계적 연마장치의 구조상 상술한 세척 수단에 의해서는 상기 오염물질을 완전히 제거하지 못하는 문제점이 있다. 이 문제점을 도 5 내지 도 7을 참조하며 설명하기로 한다.

도 5는 종래의 화학기계적 연마장치의 연마 헤드를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 6은 도 5에 표시된 A부위를 보다 상세하게 도시한 부분 상세도이고, 도 7은 도 5에 도시된 종래의 리테이너 링의 사시도이다.

화학기계적 연마장치의 연마 헤드(410)는 웨이퍼를 홀딩하여 연마패드 상에 소정의 압력을 가하며 밀착 회전시키는 역할을 한다. 이때, 연마 헤드(410)는 웨이퍼의 상면을 진공 흡착하게 된다. 이를 위해 연마 헤드(411)의 내부에는 진공 라인(419)이 마련되고, 연마 헤드(410)의 하부에는 상기 진공 라인(419)과 연통되는 다수의 구멍(415)이 형성된 멤브레인 지지판(414)이 설치된다. 상기 멤브레인 지지판(414)의 저면에는 멤브레인 패드(416)가 밀착되어 있으며, 상기 멤브레인 패드(416)의 저면과 멤브레인 지지판(414)의 외주면은 웨이퍼와 직접 접촉되는 유연한 재질로 된 멤브레인(411)이 둘러싸고 있다. 상기 멤브레인(411)은 멤브레인 클램프(417)에 의해 멤브레인 지지판(414)에 고정된다. 그리고, 연마 헤드(410)의 하부 가장자리, 즉 멤브레인(411)의 둘레에는 연마 중에 웨이퍼가 바깥으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 리테이너 링(Retainer ring, 412)이 설치된다. 상기 리테이너 링(412)에는 멤브레인(411)에 의한 웨이퍼의 진공 흡착시 내부 공기가 유출입되는 퍼지 홀(Purge hole, 4121)이 그 외주면을 따라 등간격으로 네 개가 마련되어 있다.

이와 같은 구성을 가진 상기 연마 헤드(410)에 있어서, 멤브레인(411)과 리테이너 링(412) 사이에는 웨이퍼에 하중을 가할 때 멤브레인(411)이 승강할 수 있도록 대략 0.254㎜의 좁은 간격(D)이 존재한다. 그런데, 이 간격(D)을 통해 연마 중에 공급된 슬러리 및 기타 오염물질이 멤브레인(411)의 외주면과 리테이너 링(412)의 내주면 사이에 형성된 협소한 공간(418)에 유입되며, 상기 공간(418)에 유입된 슬러리등 오염물질은 상술한 종래의 세척 수단에 의해서는 제거되지 않는다. 즉, 도 4에 도시된 제1 노즐(331)과 제2 노즐(332)에서 분사되는 순수는, 그 분사 방향과 상기 간격(D)의 협소함으로 인해 상기 공간(418) 내로 유입된 오염물질을 세척하지 못한다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 리테이너 링(412)에는 네 개의 퍼지홀(4121)이 마련되어 있으나, 이는 그 직경이 2 ㎜에 불과하여 상기 공간(418) 내에 유입된 오염물질이 이를 통해서는 거의 배출되지 않는다. 따라서, 상기 공간(418) 내에 유입된 오염물질은 배출되지 못하여 시간이 경과함에 따라 점차 누적되고, 또한 수분이 증발하여 굳어지게 된다.

이와 같이 상기 공간(418) 내에 유입되어 굳어진 슬러리 등 오염물질은 멤브레인(411)의 상하 이동이나 연마시 발생되는 진동에 의해 연마 도중에 연마패드의 표면에 떨어지게 된다. 이때 연마패드의 표면에 떨어지는 오염물질의 크기는 수 ㎛ 이상으로 웨이퍼의 표면에 마이크로 스크레치와 매크로 스크레치를 발생시키게 되는 요인이 된다.

상술한 바와 같이 종래의 화학기계적 연마장치에 있어서는, 그 연마 헤드의 구조상 문제점으로 인해 연마 헤드 내부에 유입되어 굳어진 파티클, 슬러리 찌꺼기 등의 오염물질이 웨이퍼 표면 상에 스크레치를 발생시킴으로써 반도체 소자의 수율과 신뢰성이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 연마 헤드 내부에 유입된 슬러리 찌꺼기 등 오염물질을 효과적으로 배출할 수 있도록 된 연마 헤드의 리테이너 링을 제공하는데 제1 목적이 있다.

그리고, 연마 헤드 내부에 유입된 슬러리 찌꺼기 등 오염물질을 세척하는 세척 수단과 상기 리테이너 링을 구비한 화학기계적 연마장치를 제공하는데 제2 목적이 있다.

도 1은 종래의 화학기계적 연마장치를 개략적으로 도시한 분리 사시도,

도 2는 연마 공정에서 웨이퍼의 이동을 설명하기 위한 개략도,

도 3은 도 1에 도시된 로드컵을 보다 상세하게 도시한 사시도,

도 4는 연마 헤드의 저면과 페디스탈의 상면을 세척하는 수단이 도시된 로드컵의 단면도,

도 5는 종래의 화학기계적 연마장치의 연마 헤드를 개략적으로 도시한 단면도,

도 6은 도 5에 표시된 A부위를 보다 상세하게 도시한 부분 상세도,

도 7은 도 5에 도시된 종래의 리테이너 링의 사시도,

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리테이너 링이 장착된 연마 헤드의 부분 단면도,

고 9는 도 8에 도시된 리테이너 링의 부분 절개 사시도,

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리테이너 링의 수평 단면도,

도 11은 본 발명에 따른 세척 수단이 구비된 화학기계적 연마장치의 로드컵을 도시한 사시도,

도 12는 도 9에 도시된 리테이너 링과 도 11에 도시된 세척 수단이 구비된 화학기계적 연마장치에 있어서, 연마 헤드의 저면과 내부 공간 및 페디스탈을 세척하는 상태를 도시한 도면,

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세척 수단이 구비된 화학기계적 연마장치의 로드컵을 도시한 사시도,

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리테이너 링의 수평 단면도.

도 15와 도 16은 웨이퍼 표면 상의 마이크로 스크레치의 발생 경향을 나타낸 그래프,

도 17은 종래의 화학기계적 연마장치에 의한 웨이퍼 표면 상의 위치별 연마량을 나타낸 그래프,

도 18은 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에 의한 웨이퍼 표면 상의 위치별 연마량을 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...베이스 210a ~ 210c...연마패드

211a ~ 211c...패드 컨디셔너 212a ~ 212c...슬러리 공급 아암

300,700...로드컵 310,710...페디스탈

311,711...분사구 315,715...페디스탈 지지대

320,720...세척조 331,731...제1 노즐

332,732...제2 노즐 733,833...제3 노즐

834...순수 공급라인 340,740...웨이퍼 얼라이너

350,750...지지대 400...연마 헤드회전부

401...프레임 402...중심축

410,410a ~ 410d,610...연마 헤드 411,611...멤브레인

412,612,812,912...리테이너 링 6121,8121,9121...링 몸체

6123,8123,9123...오염물질 배출구 6124,8124,9124...내측 구멍

6125,8125,9125...외측 구멍 6126...내측 개구

6127...외측 개구

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연마 헤드의 리테이너 링은: 화학기계적 연마장치의 연마 헤드의 하부 가장자리에 장착되어 연마 도중에 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하기 위한 것으로, 링 형상의 링 몸체; 및 상기 연마 헤드의 내부 공간에 유입된 오염물질을 배출하기 위해 상기 링 몸체의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 다수의 오염물질 배출구;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 링 몸체의 상면에는 상기 연마 헤드에 상기 링 몸체를 장착시키기 위한 다수의 스크루홀이 마련되며, 상기 오염물질 배출구의 위치는 상기 스크루홀의 위치와 겹치지 않도록 되어 있다. 상기 오염물질 배출구는 상기 링 몸체의 외주를 따라 실질적으로 동일한 간격으로 적어도 6개가 마련되며, 상기 링 몸체의 내주면 상에 형성된 상기 오염물질 배출구의 전체 내측 개구의 횡방향 길이의 합은 상기 링 몸체의 내주의 길이의 적어도 30% 이상을 차지한다.

그리고, 상기 오염물질 배출구의 상기 링 몸체의 내주면 상에 형성된 내측 개구와 상기 링 몸체의 외주면 상에 형성된 외측 개구는 횡방향이 보다 긴 장공 형상으로 된 것이 바람직하며, 상기 외측 개구의 면적이 상기 내측 개구의 면적보다 넓은 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수의 오염물질 배출구 각각은 복수의 내측 구멍과 상기 복수의 내측 구멍을 포괄하는 하나의 외측 구멍으로 이루어지며, 상기 외측 구멍의 저면은 외측으로 가면서 점차 낮아지도록 경사진 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예로서, 상기 오염물질 배출구의 관통 방향은 상기 링 몸체의 반경 방향에 대해 연마 중에 상기 웨이퍼 연마 헤드가 회전하는 방향과 반대 방향으로 소정 각도 틀어진 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 오염물질 배출구는 상기 연마 헤드가 상기 웨이퍼를 진공 흡착할 때 공기가 유출입되는 퍼지홀로서의 역할을 겸하게 된다.

한편, 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위한 화학기계적 연마장치는: 링 형상의 링 몸체와, 연마 헤드의 내부 공간에 유입된 오염물질을 배출하기 위해 상기 링 몸체의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 다수의 오염물질 배출구를 구비하는 연마 헤드의 리테이너 링; 및 상기 웨이퍼의 로딩/언로딩이 행해지는 로드컵 내부에 설치되는 것으로, 상기 웨이퍼가 그 상면에 안착되는 페디스탈을 향해 순수를 분사하는 제1 노즐과, 상기 웨이퍼를 진공 흡착하기 위해 상기 연마 헤드의 저면에 장착된 멤브레인을 향해 순수를 분사하는 제2 노즐과, 상기 리테이너 링의 상기 오염물질 배출구를 통하여 상기 오염물질이 유입되는 상기 연마 헤드의 내부 공간으로 순수를 분사하는 제3 노즐을 포함하는 오염물질 세척 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 리테이너 링의 상기 오염물질 배출구는 상기 링 몸체의 내주면 상에 형성된 내측 개구의 면적보다 상기 링 몸체의 외주면 상에 형성된 외측 개구의 면적이 더 넓도록 된 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 오염물질 배출구는 외측으로 갈수록 그 단면의 횡방향 폭이 커지도록 되어 있다.

그리고, 바람직하게는 상기 제3 노즐은 상기 로드컵의 내주면을 따라 등간격으로 적어도 세 개가 설치된다. 또한, 상기 로드컵의 내주면을 따라 링 형상의 순수 공급라인이 설치되며, 상기 제3 노즐은 상기 순수 공급라인에 소정 간격을 두고 다수개가 설치될 수 있다. 여기에서 상기 제3 노즐은 상기 오염물질 배출구의 갯수와 동일한 갯수로 설치될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 연마 헤드 내부의 공간에 유입된 슬러리 찌꺼기 등 웨이퍼 표면 상에 스크레치를 발생시키는 오염물질을 효과적으로 배출 또는 세척할 수 있게 되어, 스크레치에 기인한 반도체 소자의 결함이 감소된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리테이너 링이 장착된 연마 헤드의 부분 단면도이고, 고 9는 도 8에 도시된 리테이너 링의 부분 절개 사시도이다.

도 8과 도 9를 함께 참조하면, 웨이퍼 표면을 평탄화하기 위한 화학기계적 연마장치는 웨이퍼를 홀딩하여 연마패드의 상면에 소정의 하중을 가하며 밀착 회전시키는 연마 헤드(610)를 구비한다. 이때, 연마 헤드(610)는 전술한 바와 같이, 웨이퍼의 상면을 진공 흡착하게 되며, 이를 위해 상기 연마 헤드(610)의 내부에는 진공 라인이 마련되고, 연마 헤드(610)의 하부에는 상기 진공 라인과 연통되는 다수의 구멍이 형성된 멤브레인 지지판(614)이 설치된다. 상기 멤브레인 지지판(614)의 저면에는 멤브레인 패드(616)가 밀착되어 있으며, 상기 멤브레인 패드(616)의 저면과 멤브레인 지지판(614)의 외주면은 웨이퍼와 직접 접촉되는 유연한 재질로 된 멤브레인(611)이 둘러싸고 있다. 상기 멤브레인(611)은 멤브레인 클램프(617)에 의해 멤브레인 지지판(614)에 고정된다. 그리고, 연마 도중에 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 연마 헤드(610)의 하부 가장자리, 즉 멤브레인(611)의 둘레에는 리테이너 링(612)이 장착된다.

상기 연마 헤드(610)의 내부에는 구성품들 사이에 형성되는 협소한 공간(618)이 존재하고, 여기에는 상기 멤브레인(611)의 외주면과 상기 리테이너 링(612)의 내주면 사이의 좁은 간격(D)을 통해 상술한 오염물질이 유입된다. 이와 같이 상기 공간(618)에 유입된 오염물질이 누적되어 굳어지게 되면 웨이퍼 표면상에 스크레치를 발생시키는 요인이 되므로 이를 즉시 외부로 배출할 필요가 있다.

이에 따라, 본 발명의 리테이너 링(612)에는 상기 연마 헤드(610)의 내부 공간(618)에 유입되는 슬러리 찌꺼기, 연마된 실리콘 입자 등 오염물질을 외부로 배출하기 위한 오염물질 배출구(6123)가 마련된다. 웨이퍼의 연마시에는 연마 헤드(610)는 통상 반시계 방향으로 회전하며, 이에 따라 상기 공간(618)에 유입된 오염물질은 원심력에 의해 상기 오염물질 배출구(6123)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 한편, 상기 오염물질 배출구(6123)는 상기 멤브레인(611)에 의한 웨이퍼의 진공 흡착시 공기가 유출입되는 퍼지홀로서의 역할도 겸하게 되므로, 별도의 퍼지홀을 마련할 필요가 없게 된다.

상기 오염물질 배출구(6123)는 링 몸체(6121)의 내주면과 외주면 사이를 관통하도록 형성된다. 즉, 상기 링 몸체(6121)의 내주면 상에는 상기 오염물질 배출구(6123)의 내측 개구(6126)가 형성되며, 상기 링 몸체(6121)의 외주면 상에는 상기 오염물질 배출구(6123)의 외측 개구(6127)가 형성된다. 따라서, 상기 내측 개구(6126)는 상기 연마 헤드(610)의 내부 공간(618)에 접하게 되고, 상기 외측 개구(6127)는 연마 헤드(610)의 외부로 개방된다.

그리고, 상기 오염물질 배출구(6123)는 상기 링 몸체(6121)의 외주를 따라 실질적으로 동일한 간격으로 적어도 6개가 마련된다. 도 9는 바람직한 실시예로서 12개의 오염물질 배출구(6123)를 가진 리테이너 링(612)을 보여준다. 또한, 상기 링 몸체(6121)의 내주면 상에 형성된 상기 오염물질 배출구(6123)의 전체 내측 개구(6126)의 횡방향 길이의 합은 상기 링 몸체(6121)의 내주의 길이의 적어도 30% 이상인 것이 바람직하다. 이것은 링 형상으로 형성된 상기 공간(618) 내부에 유입된 오염물질이 어느 일부에서 누적됨이 없이 어느 방향으로도 원활하게 배출될 수 있도록 한다.

한편, 참조 부호 6122는 상기 리테이너 링(612)을 연마 헤드(610)의 하부에 장착시키기 위한 스크루홀을 나타낸다. 상기 스크루홀(6122)은 링 몸체(6121)의 상면에 등간격으로 12개가 마련된다. 만약 스크루홀(6122)의 위치와 오염물질 배출구(6123)의 위치가 겹치게 되면 리테이너 링(612)의 강도를 저하시킬 수 있으므로, 이를 피하기 위하여 상기 오염물질 배출구(6123)는 인접한 두 개의 스크루홀(6122) 사이에 형성된다.

상기 오염물질 배출구(6123)의 내측 개구(6126)와 외측 개구(6127)는 횡방향이 보다 긴 장공 형상으로 된 것이 바람직하다. 오염물질 배출구(6123)의 개구 면적이 필요 이상으로 크게 되면 상기 리테이너 링(612)의 강도 저하를 초래한다. 따라서, 리테이너 링(612)의 강도 유지와 오염물질의 원활한 배출을 위해서는, 보다 적은 개구 면적으로도 상기 공간(618)을 그 외주 방향으로 보다 많이 카바할 수 있는 장공 형상의 개구(6126, 6127)를 갖는 오염물질 배출구(6123)가 적합하다.

그리고, 상기 다수의 오염물질 배출구(6123) 각각은 복수의 내측 구멍(6124)과 하나의 외측 구멍(6125)으로 이루어지며, 상기 하나의 외측 구멍(6125)은 복수의 내측 구멍(6124)을 포괄한다. 도 9에는 바람직한 실시예로서 세 개의 내측 구멍(6124)과 이를 포괄하는 하나의 내측 구멍(6125)으로 이루어진 오염물질 배출구(6123)가 도시되어 있다. 이와 같은 오염물질 배출구(6123)의 형태는 내측 개구(6126) 면적의 감소를 최소화 하면서 리테이너 링(612)의 강도를 증대시킨다.

상기 오염물질 배출구(612)는 상기 외측 개구(6127)의 면적이 상기 내측 개구(6126)의 면적보다 넓은 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 외측 구멍(6125)의 저면은 외측으로 가면서 점차 낮아지도록 경사져 있다. 따라서, 상기 공간(618)으로부터 상기 내측 개구(6126)로 유입된 오염물질이 막힘이 없이 보다 원활하게 웨이퍼 연마 헤드(610) 외부로 배출될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연마 헤드(610)의 리테이너 링(612)에는 다수의 오염물질 배출구(6123)가 마련된다. 따라서, 연마 헤드(610) 내부의 공간(618)에 유입되는 슬러리 찌꺼기, 연마된 실리콘 입자 등의 오염물질이 누적되어 굳어지기 전에 외부로 배출될 수 있으므로, 웨이퍼 표면에 스크레치를 유발하는 요인이 감소된다.

도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리테이너 링의 수평 단면도가 도시되어 있다.

상술한 바와 같이, 웨이퍼의 연마시에는 연마 헤드는 통상 반시계 방향으로 회전하며, 이에 따라 연마 헤드 내부 공간에 유입된 오염물질은 원심력에 의하여 오염물질 배출구(8123)를 통하여 연마 헤드 외부로 배출된다. 그런데, 오염물질은 유동성이 있으므로 그 회전 각속도가 리테이너 링(812)의 회전 각속도보다 늦어질 수 있다. 또한, 오염물질과 리테이너 링(812)의 회전 각속도가 동일하다 하더라도 그 선속도는 차이가 있게 된다. 즉, 리테이너 링(812)의 내주면보다 그 외주면의 선속도가 빠르게 된다. 이에 따라, 원심력에 의해 외부로 배출되는 오염물질은 오염물질 배출구(812)의 내부 벽면에 마찰되어 저항을 받게 되므로, 오염물질의 원활한 배출이 방해 받을 수 있다.

따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 오염물질 배출구(8123)의 관통 방향은 링 몸체(8121)의 반경 방향에 대해 연마 중에 웨이퍼 연마 헤드가 회전하는 방향과 반대 방향으로 소정 각도 틀어져 있다. 다시 말하면, 반시계 방향으로 회전하는 리테이너 링(812)의 반경 방향 중심선(C)에 대해 상기 오염물질 배출구(8123)의 중심선(D)이 시계 방향으로 소정 각도 틀어져 있다. 만약, 상기 리테이너 링(812)이 시계 방향으로 회전한다면 오염물질 배출구(8123)는 반시계 방향으로 소정 각도 틀어지게 된다.

이와 같이 오염물질 배출구(8123)가 소정 각도 틀어져 있으면, 상술한 선속도의 차이에 의해 발생되는 오염물질과 오염물질 배출구(8123)의 내부 벽면 사이의 마찰 저항을 최소화 할 수 있게 되므로, 오염물질이 보다 원활하게 배출될 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서의 오염물질 배출구(8123)도 다수개가 마련되며, 그 각각은 전술한 실시예에서와 같은 이유로 복수의 내측 구멍(8124)과 이를 포괄하는 하나의 외측 구멍(8125)으로 이루어질 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 세척 수단이 구비된 화학기계적 연마장치의 로드컵을 도시한 사시도이고, 도 12는 도 9에 도시된 리테이너 링과 도 11에 도시된 세척 수단이 구비된 화학기계적 연마장치에 있어서, 연마 헤드의 저면과 내부 공간 및 페디스탈을 세척하는 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에는 상술한 오염물질 배출구(6123)를 구비한 리테이너 링(612) 뿐만 아니라, 상기 오염물질 배출구(6123)를 통해 연마 헤드(610)의 내부 공간(618)으로 순수를 분사하는 제3 노즐(733)을 포함하는 세척 수단이 마련된다.

화학기계적 연마장치의 로드컵(700)에서는 웨이퍼의 로딩/언로딩이 이루어지며, 또한 연마 헤드(610) 및 페디스탈(710)에 잔류된 파티클, 슬러리 찌꺼기, 연마된 실리콘 입자 등의 오염물질을 세척하는 작업이 행해진다. 이에 따라, 도 11과 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 로드컵(700)의 세척조(720) 내부에는 상기 오염물질을 세척하기 위해 순수를 분사하는 제1 노즐(731), 제2 노즐(732) 및 제3 노즐(733)을 구비하는 세척 수단이 마련된다. 상기 제1 노즐(731)은 순수를 웨이퍼가 안착되는 페디스탈(710)의 상면을 향하여 분사하도록 설치되며, 제2 노즐(732)은 순수를 웨이퍼를 진공 흡착하기 위해 연마 헤드(610)의 저면에 장착된 멤브레인(611)을 향하여 분사하도록 설치된다. 그리고, 본 발명의 특징부인 상기 제3 노즐(733)은 상기 연마 헤드(610) 내부에 형성된 공간(618)으로 상기 리테이너 링(612)에 형성된 오염물질 배출구(6123)를 통하여 순수를 분사할 수 있도록 설치된다. 상기 제1 노즐(731), 제2 노즐(732) 및 제3 노즐(733)은 페디스탈(710)의 둘레에 동일한 간격으로 세 개씩 설치된다. 그러나, 상기 노즐들(731, 732, 733)의 갯수는 연마 헤드(610)의 크기 등에 따라 적정하게 변경될 수 있다. 특히, 제3 노즐(733)의 갯수는 리테이너 링(612)에 마련된 오염물질 배출구(6123)의 갯수와 일치시킬 수 있다.

한편, 도 11에 표시된 참조 부호 740은 웨이퍼 얼라이너를 나타낸 것으로, 이것은 페디스탈(710)에 안착되는 웨이퍼를 정위치시키기 위해 이를 가이드하는 역할을 하게 된다.

상기 세척조(720)는 원통 형상의 지지대(750)에 의해 지지되며, 상기 지지대(750) 내부에는 상기 제1 노즐(731), 제2 노즐(732) 및 제3 노즐(733)로 순수를 공급하기 위한 플렉시블 호스(736)가 설치된다. 상기 플렉시블 호스(736)는 세척조(720)의 내부에 설치된 세척수 통로(737)의 일단부와 연결되며, 상기 세척수 통로(737)의 타단부는 상기 제1 노즐(731), 제2 노즐(732) 및 제3 노즐(733)에 연결된다.

또한, 상기 페디스탈(710)에도 멤브레인(611)을 세척하기 위해 순수를 상향 분사하는 다수의 분사구(711)가 마련될 수 있다. 상기 페디스탈(710)의 내부에는 상기 분사구(711)와 연결되는 측방향 수통로(712)가 마련되며, 상기 측방향 수통로(712)는 페디스탈(710)을 지지하는 관 형상의 페디스탈 지지대(715)의 내부에 형성된 수직방향 수통로(713)와 연결된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에는 오염물질 배출구(6123)가 구비된 리테이너 링(612) 이외에도 상기 오염물질 배출구(6123)를 통해 연마 헤드(610)의 내부 공간(618)에 순수를 공급하는 제3 노즐(733)을 포함하는 세척 수단이 마련된다. 상기 제3 노즐(733)에 의해 분사된 순수는 상기 공간(618)에 유입된 오염물질이 굳어지는 것을 억제하며, 또한 오염물질을 세척하여 연마 헤드(610) 외부로 배출시킴으로써, 상기 공간(618) 내에 오염물질이 누적되어 고착되는 것을 방지하게 된다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세척 수단이 구비된 화학기계적 연마장치의 로드컵을 도시한 사시도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학기계적 연마장치는 상기 로드컵(700)의 세척조(720) 내주면을 따라 설치된 링 형상의 순수 공급라인(834)을 구비한 세척 수단이 마련된다. 상기 순수 공급라인(834)은 도 12에 도시된 세척수 통로(737)와 연결된다. 그리고, 상기 순수 공급 라인(834)에는 소정 간격을 두고 다수개의 제3 노즐(833)이 설치된다. 제3 노즐(833)의 갯수는 리테이너 링(612)에 마련된 오염물질 배출구(6123)의 갯수와 일치시킬 수 있다. 제1 노즐(731)과 제2 노즐(732)은 전술한 실시예에서와 같이 페디스탈(710)의 둘레에 동일한 간격으로 세 개가 설치된다.

상술한 실시예에 의하면, 오염물질이 유입된 상기 공간(618) 내의 보다 넓은 부위에 지속적으로 순수를 유입시킬 수 있게 된다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리테이너 링의 수평 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 리테이너 링(912)에는 다수개의 오염물질 배출구(9123)가 마련되며, 그 각각은 전술한 실시예에서와 같은 이유로 복수의 내측 구멍(9124)과 이를 포괄하는 하나의 외측 구멍(9125)으로 이루어진다. 그리고, 상기 오염물질 배출구(9123)는 링 몸체(9121)의 내주면 상에 형성된 내측 개구의 면적보다 링 몸체(9121)의 외주면 상에 형성된 외측 개구의 면적이 더 넓도록 된 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 외측 구멍(9125)은 외측으로 갈수록 그 단면의 횡방향 폭이 커지도록 되어 있다.

이와 같은 실시예에 따른 리테이너 링(912)에 의하면, 상술한 제3 노즐로부터 분사되는 순수가 상기 오염물질 배출구(9123)를 통해 연마 헤드의 내부 공간으로 보다 많이 유입될 수 있게 된다. 따라서, 오염물질의 세척 효과가 보다 증대될 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 효과를 도 15 내지 도 18에 도시된 그래프를 참조하며 설명하기로 한다.

도 15는 양산 진행중인 웨이퍼 표면 상의 마이크로 스크레치의 발생 경향을 나타낸 그래프이다. 여기에서, 좌측 A그래프는 종래의 화학기계적 연마장치에 의해 연마된 경우를 나타낸 것이고, 우측 B그래프는 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에 의해 연마된 경우를 나타낸 것이다. 그리고, 가로축의 수치는 테스트 횟수를 나타내며, 세로축의 수치는 KLA장비로 테스트한 웨이퍼 당 마이크로 스크레치 발생 갯수를 나타낸다.

도 15의 그래프를 보면, 종래의 경우에는 양산시 표준으로 설정된 웨이퍼 당 20개의 마이크로 스크레치를 넘어서는 경우가 종종 발생하며, 그 평균도 웨이퍼 당 대략 22.7개로서 표준을 넘어선다는 것을 알 수 있다. 그런데, 본 발명에 따르면 웨이퍼 당 대략 7.4개의 마이크로 스크레치가 발생하며, 이는 표준보다 현저히 낮은 수준이다.

도 16은 테스트 웨이퍼 표면 상의 마이크로 스크레치의 발생 경향을 나타낸 그래프이다. 여기에서, 좌측 C그래프는 종래의 화학기계적 연마장치에 의해 연마된 경우를 나타낸 것이고, 우측 D그래프는 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에 의해 연마된 경우를 나타낸 것이다. 그리고, 가로축의 수치는 테스트 횟수를 나타내며, 세로축의 수치는 SFS 또는 AIT장비로 테스트한 웨이퍼 당 결함 또는 마이크로 스크레치 발생 갯수를 나타낸다.

도 16의 그래프를 보면, 테스트 장비별로 다소의 차이는 있지만 종래의 경우에는 웨이퍼 당 대략 1500 ~ 3000개의 결함과 마이크로 스크레치가 발생하게 되며, 본 발명에 따르면 웨이퍼 당 대략 35 ~ 250개의 결함과 마이크로 스크레치가 발생한다는 것을 알 수 있다.

아래 표 1은 상술한 15와 도 16의 그래프에 나타낸 데이터를 종합 정리하여 비교한 것이다.

테스트 장비	결함 및 마이크로 스크레치 발생 경향 (단위:ea/wafer)	비 고
테스트 장비	종래의 경우	비 고	본 발명의 경우	감소율
KLA	평균:22.7최다:42, 최소: 7	평균:7.4최다:14, 최소:4	67.4 %	양산용 웨이퍼 표면의마이크로 스크레치
AIT	평균:1967최다:2934, 최소:1232	평균:53최다:76, 최소:35	97.3 %	테스트 웨이퍼 표면의마이크로 스크레치
SFS	평균:1911최다:2503, 최소:1469	평균:173최다:256, 최소:134	90.9 %	테스트 웨이퍼 표면의전체 결함

표 1을 보면, 본 발명에 따른 양산용 웨이퍼의 경우에는 웨이퍼 표면 상의 마이크로 스크레치가 종래에 비해 평균 67.4% 감소하였음을 알 수 있으며, 본 발명에 따른 테스트 웨이퍼의 경우에는 웨이퍼 표면 상의 결함 및 마이크로 스크레치가 평균 90% 이상 감소하였음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 웨이퍼 표면 상의 결함 및 마이크로 스크레치 발생 경향이 종래의 경우에 비해 현저히 감소하게 되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에 의하면 아래에서 설명하는 바와 같이 추가적인 효과도 얻을 수 있다.

도 17은 종래의 화학기계적 연마장치에 의한 웨이퍼 표면 상의 위치별 연마량을 나타낸 그래프이고, 도 18은 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에 의한 웨이퍼 표면 상의 위치별 연마량을 나타낸 그래프이다. 이 그래프에서 가로축은 웨이퍼 상의 위치를 나타내고, 세로축의 수치는 각 위치별 연마량을 나타낸다.

도 17의 그래프를 보면, 종래의 화학기계적 연마장치에 의하면 웨이퍼 엣지부의 연마량이 중심부의 연마량보다 더 적음을 알 수 있다. 이와 같은 현상은 웨이퍼 엣지부의 연마 속도가 중심부의 연마 속도보다 늦음으로 인해 발생된다. 따라서, 종래에는 웨이퍼 전체의 평탄도(uniformity)가 저하되는 문제점이 있었다.

그러나, 도 18의 그래프에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에 의하면 웨이퍼 엣지부의 연마량과 중심부의 연마량이 균일하게 된다. 이와 같은 현상은 웨이퍼 엣지부의 연마 속도가 상승되어 웨이퍼 중심부의 연마 속도와 균일하게 된 것에 기인한다. 본 발명에 의하면 연마 헤드의 리테이너 링에는 오염물질 배출구가 마련된다. 상기 오염물질 배출구를 통해 배출되는 오염물질 중의 슬러리가 리테이어 링의 외주면을 타고 흘러 내려 웨이퍼 엣지 쪽으로 공급됨으로써 웨이퍼 엣지부에 공급되는 슬러리의 양이 늘어나게 되고, 이에 따라 웨이퍼 엣지부의 연마 속도가 종래에 비해 빨라지게 된 것으로 생각된다.

아래 표 2는 종래의 웨이퍼의 평탄도와 본 발명에 의한 웨이퍼의 평탄도를 비교한 것이다. 여기에서, 평탄도는 연마된 웨이퍼 표면 상의 최대 높이와 최저 높이의 차이를 평균 높이로 나눈 수치를 %로 표시한 것이다.

연마 헤드 구분	웨이퍼 표면의 평탄도(단위: %)
연마 헤드 구분	종래의 경우	본 발명의 경우
제1 연마 헤드	4.66	1.11
제2 연마 헤드	4.82	1.51
제3 연마 헤드	4.88	1.70
제4 연마 헤드	7.22	2.03
평 균	5.40	1.59

표 2를 보면, 종래의 화학기계적 연마장치에 의한 웨이퍼의 평탄도는 평균 5.40%임에 반해, 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치에 의한 웨이퍼의 평탄도는 평균 1.59%로 현저히 개선되었음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 웨이퍼 엣지부의 연마 속도가 상승됨으로써 웨이퍼 표면 전체의 연마 속도가 균일하게 되어 웨이퍼의 평탄도가 향상된다.

본 발명은 개시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 연마 헤드 내부 공간에 유입되는 슬러리 찌꺼기, 연마된 실리콘 입자 등의 오염물질이 누적되어 굳어지기 전에 연마 헤드의 리테이너 링에 마련된 오염물질 배출구를 통해 원활하게 배출될 수 있다. 또한, 제3 노즐을 구비한 세척 수단에 의해 연마 헤드 내부 공간에 유입된 오염물질을 보다 효과적으로 세척할 수 있게 된다.

따라서, 이러한 오염물질에 의한 웨이퍼 표면 상의 스크레치 발생이 감소되므로, 스크레치에 기인한 반도체 소자의 결함이 감소되어 반도체 소자의 수율 및 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 웨이퍼 표면 전체의 연마 속도가 균일하게 되어 웨이퍼의 평탄도가 향상되는 효과가 있다.

Claims

화학기계적 연마장치의 연마 헤드의 하부 가장자리에 장착되어 연마 도중에 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는 연마 헤드의 리테이너 링에 있어서:

링 형상의 링 몸체; 및

상기 연마 헤드의 내부 공간에 유입된 오염물질을 배출하기 위해 상기 링 몸체의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 다수의 오염물질 배출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제1항에 있어서,

상기 링 몸체의 상면에는 상기 연마 헤드에 상기 링 몸체를 장착시키기 위한 다수의 스크루홀이 마련되며, 상기 오염물질 배출구의 위치는 상기 스크루홀의 위치와 겹치지 않도록 된 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제1항에 있어서,

상기 오염물질 배출구는 상기 링 몸체의 외주를 따라 실질적으로 동일한 간격으로 적어도 6개가 마련되는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제3항에 있어서,

상기 링 몸체의 내주면 상에 형성된 상기 오염물질 배출구의 전체 내측 개구의 횡방향 길이의 합은 상기 링 몸체의 내주의 길이의 적어도 30% 이상인 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제1항에 있어서,

상기 오염물질 배출구의 상기 링 몸체의 내주면 상에 형성된 내측 개구와 상기 링 몸체의 외주면 상에 형성된 외측 개구는 횡방향이 보다 긴 장공 형상으로 된 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제5항에 있어서,

상기 오염물질 배출구는 상기 외측 개구의 면적이 상기 내측 개구의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제1항에 있어서,

상기 다수의 오염물질 배출구 각각은 복수의 내측 구멍과 상기 복수의 내측 구멍을 포괄하는 하나의 외측 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제7항에 있어서,

상기 외측 구멍의 저면은 외측으로 가면서 점차 낮아지도록 경사진 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제1항에 있어서,

상기 오염물질 배출구의 관통 방향은 상기 링 몸체의 반경 방향에 대해 연마 중에 상기 연마 헤드가 회전하는 방향과 반대 방향으로 소정 각도 틀어진 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
제1항에 있어서,

상기 오염물질 배출구는 상기 연마 헤드가 상기 웨이퍼를 진공 흡착할 때 공기가 유출입되는 퍼지홀로서의 역할을 겸하도록 된 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 리테이너 링.
반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위한 화학기계적 연마장치에 있어서:

링 형상의 링 몸체와, 연마 헤드의 내부 공간에 유입된 오염물질을 배출하기 위해 상기 링 몸체의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 다수의 오염물질 배출구를 구비하는 연마 헤드의 리테이너 링; 및

상기 웨이퍼의 로딩/언로딩이 행해지는 로드컵 내부에 설치되는 것으로, 상기 웨이퍼가 그 상면에 안착되는 페디스탈을 향해 순수를 분사하는 제1 노즐과, 상기 웨이퍼를 진공 흡착하기 위해 상기 연마 헤드의 저면에 장착된 멤브레인을 향해 순수를 분사하는 제2 노즐과, 상기 리테이너 링의 상기 오염물질 배출구를 통하여 상기 오염물질이 유입되는 상기 연마 헤드의 내부 공간으로 순수를 분사하는 제3 노즐을 포함하는 오염물질 세척 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
제11항에 있어서,

상기 리테이너 링의 상기 오염물질 배출구는 상기 링 몸체의 내주면 상에 형성된 내측 개구의 면적보다 상기 링 몸체의 외주면 상에 형성된 외측 개구의 면적이 더 넓도록 된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
제12항에 있어서,

상기 리테이너 링의 상기 오염물질 배출구는 외측으로 갈수록 그 단면의 횡방향 폭이 커지도록 된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
제11항에 있어서,

상기 제3 노즐은 상기 로드컵의 내주면을 따라 소정 간격으로 적어도 세 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
제11항에 있어서,

상기 로드컵의 내주면을 따라 링 형상의 순수 공급라인이 설치되며, 상기 제3 노즐은 상기 순수 공급라인에 소정 간격을 두고 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,

상기 제3 노즐은 상기 오염물질 배출구의 갯수와 동일한 갯수로 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.