KR200460151Y1 - 화학기계적 연마장치용 리테이너 링 구조물 - Google Patents

Abstract

본 고안은 화학 기계적 연마 장치용 리테이너 링 구조물에 관한 것으로, 이러한 링 구조물은, 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성된 금속재의 상부 링과, 상기 상부 링의 하부와 결합된 수지재의 하부 링으로 구성된 내측 링, 및 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성되고, 상기 내측 링의 외측면에 밀착되어 위치하되 상기 하부 링의 하면과 밑부분이 일치하도록 형성된 수지재의 외측 링을 포함한다. 이때 상기 외측 링의 수지재의 강도가 상기 내측 링의 하부 링을 형성하는 수지재의 강도보다 높다. 본 고안은 상기와 같은 구성에 따라, 수지재와 금속재로 이루어진 내측 링과 수지재로 이루어진 외측 링의 링으로 구성함으로써 균일한 압력 전달이 이루어져 평탄도를 향상시킬 뿐만 아니라 외측 링의 재사용이 가능하여 제조 단가를 감소시킴으로써 상품성을 증대시킬 수 있는 효과가 발생한다.

연마장치, 웨이퍼, 리테이너 링, 수지재, 외측 링

Description

화학기계적 연마장치용 리테이너 링 구조물{retainer ring structure for chemical-mechanical polishing machine}

본 고안은 화학 기계적 연마(chemical-mechanical polishing, 이하 CMP 라함) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CMP 공정 중 실리콘 웨이퍼(wafer)의 위치를 고정시켜주는 리테이너 링 구조물을 수지재와 금속재로 이루어진 내측 링과 수지재로 이루어진 외측 링의 링으로 구성함으로써 균일한 압력 전달이 이루어져 평탄도를 향상시킬 뿐만 아니라 외측 링의 재사용이 가능하여 제조 단가를 감소시킴으로써 상품성을 증대시킬 수 있는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링 구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자의 고속화 및 고집적화에 따라 다층 배선 구조에 있어서 배선 층수의 증가와 배선 패턴의 미세화에 대한 요구가 갈수록 높아져 다층배선 기술이 서브 마이크론 공정에서 중요한 과제이다.

특히 0.35㎛ 이하의 공정 시대에 들어서면서 미세 패턴형성을 실현하기 위한 노광장치의 촛점 심도에 대한 공정 여유가 줄어듦에 따라 충분한 촛점 심도를 확보하기 위하여 칩 영역에 걸친 광역 평탄화 기술이 요구된다.

따라서 광역평탄화를 실현하기 위해 화학 기계적 연마(CMP)라고 불리는 기술이 현재 널리 이용되고 있으며 이러한 기술이 반도체 소자 제조공정에 필수적으로 적용되고 있을 뿐만 아니라 차세대 소자에 대해 활발히 연구되고 있다. 그리고 상기한 CMP 기술은 소자의 고속화를 실현하기 위해 다층 배선이 요구되는 논리형 소자에 많이 적용되고 있을 뿐만 아니라 기억형 소자에서도 다층화 되어감에 따라 점차적으로 적용을 하고 있는 추세이다.

그리고 상기한 CMP 장치에서 기계적인 작용을 담당하기 위해 웨이퍼를 고정하는 연마 헤드에는 리테이너 링(retainer ring)이 설치되어 있고 이러한 리테이너 링은 홀딩된 웨이퍼의 정 위치를 고정하는데 이용된다.

그러나 상기 리테이너 링은 플래스틱과 같은 수지재로 제조되어 있어 강도가 약할뿐 아니라 CMP 공정 전에 행해지는 링 자체의 평탄화 작업시에 소요되는 시간이 많아지고 커버 볼트 조임에 의한 힘의 불균형으로 인해 편마모가 발생될뿐 아니라 불균일한 압력전달이 발생되어 평탄도가 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은 CMP 공정 중 실리콘 웨이퍼(wafer)의 위치를 고정시켜 주는 리테이너 링 구조물을 수지재와 금속재로 이루어진 내측 링과 수지재로 이루어진 외측 링의 링으로 구성함으로써 균일한 압력 전달이 이루어져 평탄도를 향상시킬 뿐만 아니라 외측 링의 재사용이 가능하여 제조 단가를 감소시킴으로써 상품 성을 증대시킬 수 있는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링 구조물을 제공하는 데 있다.

이러한 상기 목적은 본 고안에 의해 달성되며, 본 고안의 일면에 따라, 화학 기계적 연마 장치용 리테이너 링 구조물은, 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성된 금속재의 상부 링과, 상기 상부 링의 하부와 결합된 수지재의 하부 링으로 구성된 내측 링, 및 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성되고, 상기 내측 링의 외측면에 밀착되어 위치하되 상기 하부 링의 하면과 밑부분이 일치하도록 형성된 수지재의 외측 링을 포함하되, 상기 외측 링의 수지재의 강도가 상기 내측 링의 하부 링을 형성하는 수지재의 강도보다 높은 것이 바람직하다.

삭제

본 고안은 상기와 같은 구성에 따라, 수지재와 금속재로 이루어진 내측 링과 수지재로 이루어진 외측 링의 링으로 구성함으로써 균일한 압력 전달이 이루어져 평탄도를 향상시킬 뿐만 아니라 외측 링의 재사용이 가능하여 제조 단가를 감소시킴으로써 상품성을 증대시킬 수 있는 효과가 발생한다.

이하, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 고안의 가장 바람직 한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하며, 또한 본 고안을 설명하는 데 있어서 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1 은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물이 CMP 장치에 장착된 모양을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2 는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물의 개략적인 사시도, 도 3 과 도 4 는 도 2 에 따른 리테이너 링의 분해사시도 및 단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 도면 부호 10 으로 도시한 본 고안에 따른 리테이너 링 구조물은 도 1 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 CMP 장치는 본체(108)와 연마 헤드(112)로 구성되되 상기 본체(108)는 상면에 장착되는 연마 플래튼(11)과 이 연마 플래튼(110)의 상면에 설치되는 연마 패드(106)를 포함한다.

상기 연마 헤드(112)에는 웨이퍼(100)를 고정하는 리테이너 링 구조물(10)과, 이 구조물(10)이 장착되는 연마 하우징(102) 및 회전 아암(104)으로 구성되며 상기 회전 아암(104)에 의해 연마 하우징(102)이 회전운동을 한다.

상기 연마 플래튼(110)은 그 상면에 상기 웨이퍼(100)의 표면이 서로 접촉하여 연마가 이루어지는 연마 패드(106)가 구비되며, 그 하측에 구동수단이 연결된 회전 구동축(114)이 형성되어 상기 구동수단에 의해 상기 연마 플래튼(110)은 오비탈(orbital)운동을 하게 된다.

상기 리테이너 링 구조물(10)은 도 2 와 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 고안 에 따른 리테이너 링 구조물(10)은 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드(112)에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍(16)이 상면에 형성된 금속재의 상부 링(12)과, 이 상부 링(12)의 하부에 본딩 결합되는 수지재의 하부 링(20)으로 구성된 내측 링(14)을 구비한다.

게다가 상기 리테이너 링 구조물(10)은 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍(19)이 상면에 형성되고, 상기 내측 링(14)의 외측면에 밀착되어 위치하되 상기 하부 링(20)의 하면과 밑부분이 일치하도록 형성된 수지재의 외측 링(18)을 포함한다.

이때 상기 하부 링(20)이나 외측 링(18)은 통상적으로 금속 및 기타 다른 물질보다 우수한 기계적 성질, 내화학성, 높은 내열온도특성 등을 갖는 수지재로 제조하는 것이 바람직하다.

특히 상기 외측 링(18)의 수지재의 강도가 상기 내측 링(14)의 하부 링(20)을 형성하는 수지재의 강도보다 높게 형성하므로써 상기 외측 링(18)의 재사용을 용이하게 해준다.

그리고 상기 외측 링(18)은 도 3 에 도시한 바와 같이 상기 상부 링(12)의 하부 측면에 일정부위 만큼 겹쳐지도록 하여 위치시키게 되는데 이는 보다 완벽한 밀착을 하기 위함이다.

본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1 은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물이 CMP 장치에 장착된 모양을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2 는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물의 개략적인 사시도.

도 3 은 도 2 에 따른 리테이너 링의 분해 사시도.

도 4 는 도 2 의 선 A-A 를 따라 취한 단면도 및 요부 확대도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 리테이너 링 구조물, 12 : 상부 링,

16,19 : 볼트 구멍, 14 : 내측 링,

18 : 외측 링, 20 : 하부 링

Claims (2)

1. 삭제
2. 화학 기계적 연마(CMP)장치용 리테이너 링 구조물에 있어서,

   상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성된 금속재의 상부 링과, 상기 상부 링의 하부와 결합된 수지재의 하부 링으로 구성된 내측 링; 및

   상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성되고, 상기 내측 링의 외측면에 밀착되어 위치하되 상기 하부 링의 하면과 밑부분이 일치하도록 형성되고, 상기 내측 링의 하부 링을 형성하는 수지재의 강도보다 높은 수지재로 형성되는 외측 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치용 리테이너링 구조물.

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