KR20030055840A - 화학적 기계적 연마장치의 연마헤드 - Google Patents

Abstract

웨이퍼의 플랫 존 부위에 대응되는 돌출부가 형성된 탄성재 판을 구비하는 화학적 기계적 연마장치의 연마헤드가 개시되어 있다. 웨이퍼 척의 하면에 구비되는 탄성재 판에 부착되는 웨이퍼가 연마패드에 밀착될 때, 밀착된 부위의 형상이 원이 되도록 상기 탄성재 판의 일측에는 상기 웨이퍼의 플랫 존 부위와 대응하는 돌출부가 형성된다. 따라서, 연마공정의 수행 도중에 상기 플랫 존 부위에 슬러리 및 연마 도중에 발생하는 연마 부산물이 누적되지 않는다. 또한, 플랫 존 부위의 형상적인 특성으로 인해 불균일하게 연마되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

화학적 기계적 연마장치의 연마헤드{Polishing head of chemical and mechanical polishing apparatus}

본 발명은 화학적 기계적 연마장치의 연마헤드에 관한 것이다. 보다 상세하게는 진공에 의해 웨이퍼를 흡착하고, 연마패드에 상기 웨이퍼를 밀착시킨 상태에서 회전시킴으로서, 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마장치의 연마헤드에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 상에 집적회로를 제조하는 과정에서 웨이퍼 전면 또는 배면을 평탄화하기 위하여 통상적으로 화학적 기계적 연마공정을 거치게 된다. 이와 같은 화학적 기계적 연마공정을 이용한 평탄화 기술은 반도체 집적회로의 집적도가 높아지고 웨이퍼의 대구경화 추세에 따라 더욱 더 중요한 가공기술로 취급되고 있다.

웨이퍼 표면을 평탄화하는데 사용되는 화학적 기계적 연마 시스템은 크게 구분하여 웨이퍼 카세트의 장.탈착 장치, 웨이퍼 이동장치, 연마장치, 웨이퍼 세정장치와 이들의 제어장치로 구성된다. 이중에서 연마장치는 웨이퍼를 지지하면서 회전 가압하는 연마헤드, 연마패드가 부착된 연마정반, 및 그 구동기구, 연마패드의 드레싱 기구, 웨이퍼 척면의 세정기구, 슬러리 공급기구로 구성된다.

기계적 연마에 있어서 웨이퍼 표면의 제거속도는 연마압력과 연마속도에 비례한다. 화학적 기계적 연마장치와 같이 화학적인 작용이 부가된 연마에서는, 여기에 웨이퍼 표면과 슬러리의 화학반응이 부가된다. 웨이퍼 표면의 어느 위치에 대해서도 연마하중, 연마속도, 슬러리의 양, 웨이퍼 면과 연마패드의 마찰, 연마온도 등을 균일하게 할 수 있다면, 광역 평탄화 및 잔류막 두께의 균일화를 달성할 수있을 것이다. 그러나, 실제로는 앞에서 서술한 인자나 연마패드의 표면상태가 웨이퍼 면내에서 시간에 따라 변화하고, 잔류막 두께가 불균일하게 된다. 그리고, 디슁(dishing)이나 티닝(thinning)이 발생하고, 디바이스의 수율에 영향을 미치게 된다. 이러한 인자를 경험적으로 또는 과학적으로 제어할 필요가 있다.

일반적으로, 화학적 기계적 연마에서는 연마제거량이 1㎛ 이하이며, 연마 후의 표면 평탄도는 0.01㎛ 이하가 요구된다. 따라서, 웨이퍼를 어떻게 하면 고정밀도로 지지하는 가가 매우 중요하다.

미국특허 제5,944,590호에는 하면의 외주면을 따라 라운딩된 리테이너 링을 구비하는 연마장치가 개시되어 있다. 상기 리테이너 링의 하면과 반도체 웨이퍼의 하면 사이의 차는 연마패드 상에서 50㎛ 또는 그 보다 작다. 미국특허 제5,948,204호에는 러버 블레이더(rubber bladder)에 부착되어 연마공정 동안에 웨이퍼를 안전하게 하도록 구성된 링 조립체가 개시되어 있다. 상기 링 조립체는 다수의 링을 구비하며, 제1링은 연질 재료로 제작하며, 연마공정 동안에 웨이퍼에 부착되는 백킹 판을 지지한다. 제2링은 경질 재료로 제작하며, 연마공정 동안에 제1 링의 밴딩을 감소시키고 러버 블레이더의 누설을 감소시키기 위한 웨이퍼 캐리어 판과 제1 링에 부착된다.

미국특허 제5,664,988호에는 반도체 웨이퍼 연마방법 및 연마장치가 개시되어 있다. 상기 연마장치는 웨이퍼 캐리어 링과 지지링을 구비한다. 일본 특허 공개평 제8-339979호에는 피연마기판 유지장치 및 기판을 연마하기 위한 방법이 개시되어 있다. 상기 피연마기판 유지장치의 가이드 부재는 링 형상으로 형성하고, 그 내측과 외측을 통과하는 통로를 구비한다.

도 1은 종래 기술의 일 예에 따른 연마헤드의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 상술한 연마헤드(10)는, 하우징(12), 상기 하우징(12)에 장착되고 웨이퍼 척킹판(14)을 구비하는 웨이퍼 캐리어(16), 상기 캐리어(16)에 장착되고 상기 웨이퍼 척킹판(14)의 적소에 웨이퍼(W)를 유지하도록 형성된 웨이퍼 리테이너 링(18) 및 웨이퍼 척킹판(14)의 하부면에 구비되고 웨이퍼(W)를 흡착하기 위한 진공압이 형성되는 탄성재 판(20)을 구비한다.

상기 웨이퍼 캐리어(16)와 상기 리테이너 링(18)은 상기 하우징(12)에 대하여 이동 가능하게 장착된다. 상기 웨이퍼 캐리어(16)와 상기 리테이너 링(18) 사이에는 기밀을 유지하기 위해 합성수지재 탄성체로 제작된 시일 링(22)이 배치된다.

상술한 바와 같이 종래 기술에 따른 연마헤드(10)는, 웨이퍼 캐리어(16)에 가해진 바이어스 힘에 의해 웨이퍼(W)가 연마패드(P)와 밀착되고, 리테이너 링(18) 또한 웨이퍼 캐리어(16)에 가해진 바이어스 힘에 의해 연마패드(P)와 밀착된 상태에서, 상기 웨이퍼(W)를 연마한다. 따라서, 연마패드(P)에 웨이퍼(W)를 균일하게 밀착시킬 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 전면(whole surface)에 걸쳐 고르게 연마할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 웨이퍼가 연마 패드에 밀착된 상태에서 회전하는 동안, 웨이퍼의 플랫 존(flat zone) 부위(24)의 일측은 빈 공간(24)이 형성되고, 상기 공간에는 연마면에 제공되는 슬러리 및 연마 부산물이 누적된다. 이로 인해 웨이퍼 표면에 스크레치(scratch)가 발생되며, 연마 균일도가 저하되는 문제점이 발생한다. 또한, 회전하는 동안 상기 플랫 존 부위는 형상적인 특징 및 슬러리의 공급 불균형으로 인해 다른 부위에 비하여 연마량이 가장 크게 되며, 이로 인해 연마 균일도가 저하된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 웨이퍼 플랫 존 부위의 형상적인 특징에 의한 연마 균일도 저하를 방지하는 구조를 갖는 연마 헤드를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 연마헤드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마헤드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 3은 도 2에 도시한 연마헤드의 저면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 연마헤드110: 하우징

112: 연장부114a, 114b, 114c: 관통공

120: 캐리어120a, 130a, 130b: 공기 챔버

124a, 124b: 크램프 128: 에어 쿠션

129: 공기 도관130: 웨이퍼 척

132: 탄성재 판132a: 돌출부

134 : 척킹판136a, 136b: 연결링

136c: 고정링138: 안내부재

140: 리테이너 링

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공기의 유입과 유출을 안내하는 공기 유로가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징에 대하여 상하방으로 움직일 수 있도록 상기 하우징에 연결되는 캐리어와, 상기 공기 유로를 통해 제공되는 진공압에 의해 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 상기 공기 유로와 연결되는 다수개의 관통공이 형성되어 있고, 상기 캐리어에 장착되는 웨이퍼 척, 및 상기 웨이퍼 척의 하면에 구비되어 상기 웨이퍼와 접촉되며, 상기 진공압에 의해 상기 웨이퍼를 흡착하는 탄성부재를 포함하고, 상기 탄성 부재의 일측에는 상기 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드에 밀착되는 부위의 형상을 상기 웨이퍼와 함께 원으로 형성하도록 상기 웨이퍼의 플랫 존 부위와 인접하는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 연마 헤드를 제공한다.

따라서, 상기 연마를 위해 연마패드에 밀착되는 상기 웨이퍼는 상기 돌출부에 의해 균일하게 밀착되므로, 연마 균일도가 향상된다. 또한, 상기 웨이퍼와 상기연마 헤드의 접촉면에 공급되는 슬러리 및 연마 도중에 발생되는 연마 부산물이 상기 플랫 존 부위에 누적되는 현상이 방지된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마헤드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도 3은 도 2에 도시한 연마헤드의 저면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 연마헤드(100)는, 공기 유로를 구비하며, 공기의 유동을 안내하기 위한 하우징(110), 상기 하우징(110)에 연결되며, 연마패드(P)에 의해 연마되는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 캐리어(120), 상기 캐리어(120)에 장착되며, 진공압을 이용하여 웨이퍼(W)를 파지하기 위한 웨이퍼 척(130), 상기 캐리어(120)의 연부를 따라 장착되고 상기 연마패드(P)와 접하며, 상기 웨이퍼 척(130)을 안내하고 상기 웨이퍼 척(130)에 의해 파지된 웨이퍼(W)를 보호 유지하기 위한 리테이너 링(140, retainer ring), 그리고, 웨이퍼 척의 하부면에 구비되어 상기 웨이퍼와 접촉되며, 상기 진공압에 의해 상기 웨이퍼를 흡착하는 탄성재 판(132)을 포함한다. 웨이퍼를 연마하는 연마패드에 웨이퍼가 밀착될 때 연마패드에 밀착된 부위의 형상이 완전한 원형이 되도록 상기 탄성부재의 일측에는 돌출부가 형성되어 있다.

하우징(110)은, 캐리어(120)가 상하방으로 승강하도록 캐리어(120)를 안내하기 위한 본체부(110a)와 본체부(110a)의 하단부에서 반경방향 외측으로 소정의 길이 만큼 연장되며, 캐리어(120)를 하우징(110)에 연결하기 위한 플랜지부(110b)로구성된다.

하우징(110)의 본체부(110a)는, 단면 형상이 원형이며 그 하면의 중심부에는 하방으로 소정 길이 만큼 연장되는 연장부(112)가 본체부(110a)와 일체로 형성되어 있다. 본체부(110a)는, 그 상면에서 하면까지 그 중심부를 관통하여 형성된 제1관통공(114a)과 제1관통공(114a)에서 반경방향 외측으로 소정 거리만큼 떨어진 위치에서 상기 본체부(110a)의 상면으로부터 그 하면으로 관통하여 형성된 제2 및 제3관통공(114b, 114c)을 구비한다. 여기서, 제1, 제2 및 제3관통공(114a, 114b, 114c)은, 압축 공기가 유입/유출되는 공기 유로로서 기능한다.

한편, 하우징(110)의 플랜지부(110b)는, 그 연부를 따라 소정 간격을 두고 연부에 관통 형성된 다수의 관통공을 포함한다. 상기 다수의 관통공은 하우징(110)과 캐리어(120)를 연결할 때, 체결부재, 예컨대 나사가 삽입 연장되어 하우징(110)과 캐리어(120)를 연결한다.

캐리어(120)는, 하우징(110)의 제2관통공(114b)을 통해 유입/유출되는 압축공기의 힘에 의해 상하방으로 승강하는 본체부(122)와 본체부(122)를 하우징(110)에 연결하기 위한 연결부재(124)를 포함한다.

캐리어(120)의 본체부(122)는, 원형으로 그 중심부에는 직경이 하우징(110)의 제1관통공(114a)에 대응되는 제4관통공(122a)이 형성되어 있다. 또한, 캐리어(120)의 본체부(122)에는 캐리어(120)의 제4관통공(122a)으로부터 반경방향 외측으로 소정 거리만큼 떨어진 위치에 캐리어(120)의 상면으로부터 상기 캐리어(120)의 하면에 형성된 제2환형 홈(126b)으로 캐리어(120)를 관통하는 제5관통공(122b)이 형성되어 있다.

캐리어(120)의 본체부(122) 상면에는 그 연부로부터 본체부(122)의 중심부 쪽으로 소정 거리만큼 떨어진 위치에 상기 본체부(122)의 중심부를 중심으로 제1환형 홈(126a)이 형성되어 있다. 본체부(122)의 연부에는 다수의 관통공이 소정의 간격을 두고 본체부(122)의 중심부를 중심으로 방사상으로 형성된다. 본체부(122)의 연부에 형성된 다수의 관통공으로 나사를 관통 연장시키고 리테이너 링(140)에 형성된 나사공에 나사결합시켜 리테이너 링(140)을 캐리어(120)에 고정시킨다.

또한, 본체부(122)의 하면에는 본체부(122)의 중심부와 본체부(122)의 연부 사이의 중간부분에 상기 본체부(122)의 중심부를 중심으로 제2환형 홈(126b)이 형성되어 있다.

한편, 캐리어(120)의 연결부재(124)는, 볼트 및 너트에 의해 하우징(110)의 저면에 연결 결합되는 외측 클램프(124a), 나사에 의해 캐리어(120)의 상면에 고정되는 내측 클램프(124b), 및 일단부는 하우징(110)에 고정되고, 타단부는 상기 캐리어(120)에 고정되어 하우징(110)과 캐리어(120)를 연결하는 환형의 탄성재 시트(124c)를 포함한다.

내측 클램프(124b)는, 원판 형상으로 그 반경은 상기 캐리어(120)의 중심부에서 상기 제1환형 홈(126a)의 개구까지의 거리와 같다. 상기 내측 클램프(124b)의 중심부에는 직경이 상기 하우징(110)의 중심부에서 하방으로 연장되는 상기 연장부(112)의 외경과 같거나 약간 큰 관통공이 형성되어 있다. 또한, 상기 연결부재(124)의 상기 내측 클램프(124b)에는 그 중심부로부터 소정 길이 만큼 떨어져 상기 하우징(110)에 형성된 제3관통공(114c)에 대응하는 관통공이 형성되어 있으며, 상기 내측 클램프(124b)의 하면에는 상기 관통공의 개구로부터 반경방향 외측으로 상기 캐리어(120)에 형성된 제5관통공(122b)에 대응하는 위치까지 상기 개구의 직경과 동일한 크기의 폭을 갖는 긴 홈이 형성되어 있다. 상기 내측 클램프(124b)에 형성된 긴 홈에는 일단부가 상기 하우징(110)의 제3관통공(114c)과 연결되고 타단부는 후술하는 에어 쿠션(128)에 연결되어 상기 에어 쿠션(128)에 공기를 공급하거나 배출하기 위한 공기 도관(129)이 배치된다.

캐리어(120)의 하면에 형성된 제2환형 홈(126b)에는 환형 형상의 에어 쿠션(128)이 배치된다. 상기 에어 쿠션(128)은 신축성이 양호한 합성 수지 또는 고무로 제작하며, 일측에는 공기가 유출입 할 수 있는 공기 유출입구가 형성되어 있다. 상기 에어 쿠션(128)은, 상기 내측 클램프(124b)에 배치된 상기 공기 도관(129)을 통해 공급된 압축공기의 압력에 의해 팽창되어 웨이퍼 척(130)을 하방으로 하강시키거나 상기 공기 도관(129)을 통해 압축공기가 배출됨에 따라 수축되어 상기 캐리어(120)와 상기 웨이퍼 척(130) 사이의 공간(공기챔버)을 진공상태로 만들어 상기 웨이퍼 척(130)이 상방으로 상승하도록 한다.

상기 연결부재(124)의 환형 탄성재 시트(124c)는, 고무 또는 합성 수지재의 탄성체로 제작한다. 상기 환형 탄성재 시트(124c)는, 소정의 폭을 가지며, 직경은 상기 내측 클램프(124b) 보다는 크고 상기 캐리어(120)와 상기 외측 클램프(124a) 보다는 작다.

한편, 웨이퍼 척(130)은, 웨이퍼(W)를 흡착하여 파지하기 위한 척킹판(134),탄성재 판(132)을 상기 척킹판(134)에 고정시키는 한편 척킹판(134)을 캐리어(120)에 연결하기 위한 연결부재(136), 그리고 연결부재(136)를 안내하여 척킹판(134)의 승하강을 돕기 위한 안내부재(138)를 포함한다.

탄성재 판(132)은, 하우징(110)에 캐리어(120)를 연결하는 데 사용한 환형의 탄성재 시트(136a)와 같이 고무 또는 합성 수지로 이루어진 탄성체로 제작하며, 그 형상은 원판 형상이다. 탄성재 판(132)의 일측에는 웨이퍼(W)의 플랫 존 부위에 해당하는 돌출부(132a)가 형성되어 있다. 즉, 웨이퍼(W)가 탄성재 판(132)과 접촉하여 진공에 의해 흡착될 때 웨이퍼(W)와 돌출부(132a)가 함께 완전한 원형을 형성할 수 있도록 돌출부(132a)가 탄성재 판(132)의 일측에 형성되어 있다.

척킹판(134)은, 소정의 직경을 갖는 원판 형상으로, 그 중심축으로부터 소정의 반경 범위 내에는 다수의 관통공이 형성되어 있고, 다수의 관통공을 통해 공기가 유동한다.

연결부재(136)는, 척킹판(134)을 캐리어(110)와 연결하는 한편 캐리어(110)와 웨이퍼 척(130) 사이에 공기 챔버(130a)를 형성하는 환형의 탄성재 시트(136a), 탄성재 판(132)을 척킹판(134)에 고정하기 위한 제1연결링(136b), 제1연결링(136b)이 장착된 척킹판(134)에 탄성재 시트(136a)의 내측 연부를 고정하기 위한 제2 연결링(136c), 그리고 캐리어(120)에 탄성재 시트(136a)의 외측 연부를 고정하기 위한 탄성재 고정링(136d)을 포함한다.

상기 안내부재(138)는, 소정의 두께를 갖는 원판 형상으로 그 중심부에는 상방으로 소정 높이 만큼 연장되는 연장부가 형성되어 있다. 상기 안내부재(138)의연부 하부는 소정의 폭과 높이를 갖는 계단부가 형성되어 있다. 상기 안내부재(138)는, 상기 연장부의 상단부로부터 상기 안내부재(138)의 하면까지 관통공이 형성되어 있다. 상기 안내부재(138)의 연장부는, 외경이 상기 하우징(110)의 연장부(112)의 내경 및 상기 캐리어(120)의 중심부에 형성된 관통공과 같거나 그 보다 약간 작다.

상기 안내부재(138)에 형성된 관통공은, 상기 하우징(110)에 형성된 제1 관통공(114a)과 연통되며, 또한 웨이퍼 척(130)의 상기 안내부재(138), 상기 척킹판(134), 상기 연결부재(136), 및 상기 탄성재 판(132)에 의해 한정된 공기 챔버(130b)와 연통된다. 따라서, 상기 웨이퍼 척(130)이 상기 웨이퍼(W)를 척킹할 시에는, 상기 안내부재(138)에 형성된 상기 관통공과 상기 하우징(110)에 형성된 제1 관통공(114a)을 통해 상기 공기 챔버(130b)로부터 공기를 배출하여 상기 공기 챔버(130b)가 진공상태가 되도록 한다. 그 결과, 상기 척킹판(134)의 하면에 배치된 상기 탄성재 판(132)의 일부가 상기 척킹판(134)에 형성된 다수의 관통공 내로 흡입되고, 상기 탄성재 판(132)과 상기 웨이퍼(W) 사이에 진공압이 발생하여, 상기 탄성재 판(132)에 웨이퍼(W)가 밀착하게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 구성한 상기 웨이퍼 척(130)의 연결부재(136)는, 상기 캐리어(120) 및 상기 안내부재(138)와 공기 챔버(130a)를 한정한다. 상기 공기 챔버(130a)는, 상기 캐리어(120)의 하면에 형성된 제2환형홈(126b)에 장착된 에어 쿠션(128)이 공기압에 의해 팽창하면, 압력이 상승하게 된다. 그 결과, 상기 안내부재(138)에 활주 가능하게 접하고 있는 상기 연결부재(136)의 제2연결링(136c)과그에 연결된 제1연결링(136b) 및 척킹판(134)이 하방으로 하강하게 된다. 반대로, 상기 에어 쿠션(128)내의 공기가 배출되어 상기 에어 쿠션(128)이 수축되면, 상기 공기 챔버(130a)에 가해진 공기압이 낮아진다. 그 결과, 상기 연결부재(136)의 탄성재 시트(136a)의 탄성력에 의해 상기 제2연결링(136c) 및 그에 연결된 제1연결링(136b)과 상기 척킹판(134)이 상방으로 상승하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연마헤드(100)의 각 구성 요소의 작용 관계에 대하여 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 연마헤드(100)는, 도 2로 나타낸 바와 같이, 하우징(110), 캐리어(120) 및 연결부재(124)에 의해 한정된 공기 챔버(120a)로부터 하우징(110)의 제2관통공(114b)을 통해 공기를 배출하여 공기 챔버(120a)가 진공 상태가 되도록 한다. 공기 챔버(120a)가 진공 상태가 되면, 진공압에 의해 캐리어(120)가 하우징(110)의 하면에 밀착하게 된다.

캐리어(120)가 하우징(110)의 하면에 밀착하게 되면, 캐리어(120)에 연결된 리테이너 링(140) 및 웨이퍼 척(130) 또한 상방으로 함께 이동한다. 이와 같은 상태에서, 내측 클램프(124b)에 배치되고, 하우징(110)의 제3관통공(114c)과 연결된 공기 도관(129)을 통해 에어 쿠션(128) 내로 공기를 공급하여 에어 쿠션(128)을 팽창시킨다. 따라서, 에어 쿠션(128)이 팽창함에 따라, 캐리어(120), 웨이퍼 척(130)의 안내부재(138)와 연결부재(136)에 의해 한정되는 공기 챔버(130a)에 압력이 가해진다. 공기 챔버(130a) 내의 공기압에 의해 웨이퍼 척(130)이 하방으로 하강하게 된다. 이때, 웨이퍼 척(130)은 하면에 배치된 탄성재 판(132)이 리테이너 링(140)의 저면(146)과 동일 평면 상에 놓일 때까지 하강한다. 상술한 바와 같이, 하방으로 이동한 웨이퍼 척(130)은 웨이퍼 이송장치(도시되지 않음)에 의해 이송되는 웨이퍼(W)에 밀착하게 된다. 웨이퍼(W)가 이송장치에 의해 이송될 때, 탄성재 판(132)에 형성되어 있는 돌출부(132a)에 웨이퍼(W)의 플랫 존 부위가 대응되도록 얼라인된 상태로 이송된다.

웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(130)에 밀착된 상태에서, 웨이퍼 척(130)의 안내부재(138)에 형성된 연장부의 공기유로와 하우징(110)에 형성된 제1관통공(114a)을 통해 안내부재(138), 척킹판(134), 및 연결부재(136)에 의해 한정되는 챔버(130b) 내의 공기를 배출시킨다. 그에 따라, 공기 챔버(130b)에는 진공압이 발생하게 되고, 그 진공압에 의해 척킹판(134)의 하면에 배치된 탄성재 판(132)이 척킹판(134)에 형성된 관통공 내로 흡입된다. 따라서, 척킹판(134)과 웨이퍼(W) 사이에 진공압이 발생되어 탄성재 판(132)에 상기 웨이퍼(W)가 견고하게 밀착된다.

이후, 에어 쿠션(128)으로부터 공기를 빼내어 에어 쿠션(128)을 수축시킨다. 따라서, 공기 챔버(130a) 내의 압력이 낮아지고, 연결부재(136)의 탄성재 시트(136a)가 그 탄성력에 의해 척킹판(134)을 당기기 때문에, 상기 척킹판(134)이 상방으로 이동하여, 척킹판(134)에 흡착된 웨이퍼(W)가 리테이너 링(140)의 저면(146) 보다 높은 위치에 놓이게 된다.

상술한 바와 같은 상태에서, 웨이퍼 척(130)의 척킹판(134), 안내부재(138) 및 연결부재(136)에 의해 한정되는 공기 챔버(130b)를 진공 상태로 유지하면서, 하우징(110)과 캐리어(120) 사이에 형성된 공기 챔버(120a)에 공기를 공급한다. 그 결과, 하우징(110)과 캐리어(120) 사이에 형성된 공기 챔버(120a)로 공급되는 공기의 압력에 의해 캐리어(120)가 하방으로 이동하게 된다. 따라서, 캐리어(120)가 하방으로 이동되면, 캐리어(120)에 연결된 리테이너 링(140)과 웨이퍼 척(130) 또한 캐리어(120)와 함께 하방으로 이동하게 된다. 이때, 리테이너 링(140)은 도 2로 나타낸 바와 같이 연마패드(P)의 상면과 접하게 된다.

이어서, 하우징(110)과 캐리어(120) 사이에 형성된 공기 챔버(120a)에 공기를 계속해서 공급하여, 리테이너 링(140)이 연마패드(P)의 상면과 여전히 접해 있도록 하는 한편, 웨이퍼 척(130)의 안내부재(138), 척킹판(134) 및 연결부재(136)에 의해 한정되는 공기 챔버(130b)로부터 공기를 배출하여, 공기 챔버(130b)를 진공 상태로 유지하면서, 캐리어(120)의 하면에 배치된 에어 쿠션(128)에 공기를 공급하여 팽창시킨다. 에어 쿠션(128)이 팽창함에 따라 캐리어(120)와 웨이퍼 척(130)의 안내부재(138) 및 연결부재(136)에 의해 한정된 공기 챔버(130a) 내의 압력이 상승한다. 공기 챔버(130a) 내의 압력이 상승함에 따라, 상기 압력에 의해 웨이퍼 척(130)이 하방으로 하강한다. 그 결과, 탄성재 판(132)에 흡착된 웨이퍼(W)의 일면과 탄성재 판(132)의 돌출부(132a)는 연마패드(P)의 상면과 접하게 된다. 계속해서, 캐리어(120)와 웨이퍼 척(130) 사이의 공기 챔버(130a)의 압력을 높여, 연마패드(P)에 웨이퍼(W) 및 탄성재 판(132)의 돌출부(132a)를 밀착시킨다.

상술한 바와 같이 웨이퍼(W)를 연마패드(P)에 밀착시킨 상태에서, 웨이퍼(W)와 연마패드(P) 사이에 슬러리를 공급하면서 연마헤드(100)와 연마패드(P)를 서로에 대해 반대방향으로 회전시켜 웨이퍼(W)의 일면을 연마한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 웨이퍼와 접촉되어 웨이퍼를 흡착하는 탄성재 판의 일측에 연마 패드와 밀착되는 부위의 형상이 완전한 원형이 되도록 웨이퍼의 플랫 존 부위에 대응하는 돌출부를 형성함으로서, 플랫 존 부위의 형상적인 특징으로 인해 불균일하게 연마되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 연마면에 제공되는 슬러리 및 연마 도중에 발생되는 연마 부산물이 누적되는 것을 사전에 방지함으로서, 연마 균일도가 상승되는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 공기의 유입과 유출을 안내하는 공기 유로가 형성되어 있는 하우징;

   상기 하우징에 대하여 상하방으로 움직일 수 있도록 상기 하우징에 연결되는 캐리어;

   상기 공기 유로를 통해 제공되는 진공압에 의해 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 상기 공기 유로와 연결되는 다수개의 관통공이 형성되어 있고, 상기 캐리어에 장착되는 웨이퍼 척; 및

   상기 웨이퍼 척의 하면에 구비되어 상기 웨이퍼와 접촉되며, 상기 진공압에 의해 상기 웨이퍼를 흡착하는 탄성 부재를 포함하고,

   상기 탄성 부재의 일측에는 상기 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드에 밀착되는 부위의 형상을 상기 웨이퍼와 함께 원으로 형성하도록 상기 웨이퍼의 플랫 존 부위와 인접하는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 연마 헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드에 상기 웨이퍼와 동시에 밀착되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 연마 헤드.