KR20150067951A - 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법 - Google Patents

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법에 관한 것으로, 회전 구동되는 본체부와; 상기 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이 공간에 제1압력 챔버를 포함하는 다수의 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력 조절에 의하여 바닥판의 하측에 위치하는 상기 웨이퍼를 화학 기계적 연마 공정 중에 가압하되, 상기 웨이퍼로 직접 공압이 인가되도록 상기 바닥판에 관통공이 형성되는 가요성 재질의 멤브레인과; 상기 관통공을 감싸는 형태로 제1압력 챔버의 상측 위치하고, 공압이 조절되는 가압 챔버를; 포함하여 구성되어,웨이퍼의 전체에 걸쳐 균일한 화학 기계적 연마를 가능하게 할 뿐만 아니라, 이에 의하여 리테이너 링을 연마 패드에 가압하는 가압력을 낮출 수 있게 되어, 웨이퍼의 가장자리 근처에서 연마 패드의 리바운스 현상이 발생되는 것을 억제할 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.

Description

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법{CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS AND MEMBRANE USED THEREIN}
본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법에 관한 것으로, 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장 자리 부근에서 연마 패드의 들뜸 현상에 의하여 웨이퍼 가장자리의 연마가 불완전하게 이루어지는 것을 방지하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법에 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 회전 구동력이 인가되는 회전 구동부(40)와 일체로 회전하는 본체부(20)와, 본체부(20)에 고정되어 본체부(20)와의 사잇 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3)를 형성하면서 저면에 위치하는 웨이퍼(W)를 바닥면으로 가압하는 멤브레인(10)과, 멤브레인(10)이 바닥면을 감싸는 링 형태로 형성되어 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(88)를 가압하여 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 리테이너 링(30)과, 압력 챔버(C1, C2, C3, C0)에 공급관(55)을 통해 공압을 공급하는 압력 조절부(50)로 구성된다. 이와 같은 구성은 본 출원인이 출원하여 특허등록된 대한민국 등록특허공보 제10-1241023호에 개시되어 있다.
여기서, 멤브레인(10)에는 다수의 플랩(12)이 링 형태로 형성되어, 본체부(20)에 결합됨에 따라 다수의 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3)를 형성한다. 그리고, 멤브레인(10)의 중앙부에도 내측 플랩(12a)이 본체부(20)에 결합되어, 웨이퍼(W)에 직접 정압이나 부압을 도입하는 관통공이 개방된 압력 챔버(C0)로 형성된다. 이 때, 멤브레인(10)의 플랩(12)의 끝단을 본체부(20)의 하측에 위치시킨 상태에서, 결합 부재(22)를 본체부(20)에 결합시키는 것에 의하여, 멤브레인(10)을 본체부(20)에 용이하게 결합할 수 있다.
여기서, 중앙 관통공(C0)은 웨이퍼(W)가 멤브레인(10)의 저면에 위치하고 있는지 여부를 감지하는 목적으로 사용되며, 도2에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 공정 중에는 웨이퍼(W)를 가압하여 웨이퍼(W)의 중앙부를 연마시킨다.
그리고, 리테이너 링(30)은 화학 기계적 연마 공정이 진행되는 과정에서 연마 패드(88)를 강하게 가압(Pr)하여, 웨이퍼(W)가 멤브레인(10)의 저면으로부터 캐리어 헤드(1)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지한다.
상기와 같이 구성된 종래의 캐리어 헤드(1)를 이용하여 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정을 행하는 것은, 도2에 도시된 바와 같이, 압력 챔버(C0, C1, C2, C3)의 전체에 정압(P0, P1, P2, P3)을 인가하여, 멤브레인의 저면에 위치한 웨이퍼(W)를 연마 패드(88) 상에 가압하면서 이루어진다.
그런데, 웨이퍼(W)가 캐리어 헤드(1)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지하기 위하여, 리테이너 링(30)은 하방으로 가압(Pr)되는 데, 이에 의하여 리테이너 링(30)의 주변의 연마 패드(88)가 볼록하게 들뜨는 리바운싱 현상(89)이 발생된다. 따라서, 리테이너 링(30)과 근접 위치하는 웨이퍼(W)의 가장자리는 연마 패드(88)의 리바운싱된 표면(89)에 의해 정상적으로 가압되면서 접촉이 어려워지고, 이에 따라 웨이퍼(W)의 가장자리의 연마면 프로파일을 제어가 까다로워지며 연마 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리에 근접한 영역에서 연마 패드의 리바운싱 현상을 억제하여, 웨이퍼의 가장자리 영역에서도 우수한 품질로 연마하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 리테이너 링에 도입되는 가압력의 크기를 크게 낮출수 있게 되어, 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 연마 품질을 향상시키고 가장자리 영역에서의 연마면 제어를 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 웨이퍼가 캐리어 헤드의 바깥으로 이탈하는 것을 간편하게 인지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 리테이너 링과 연마 패드의 수명을 연장하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼를 하측에 위치시킨 상태에서 화학 기계적 연마 공정을 행하는 캐리어 헤드로서, 회전 구동되는 본체부와; 상기 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이 공간에 제1압력 챔버를 포함하는 다수의 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력 조절에 의하여 바닥판의 하측에 위치하는 상기 웨이퍼를 화학 기계적 연마 공정 중에 가압하되, 상기 웨이퍼로 직접 공압이 인가되도록 상기 바닥판에 관통공이 형성되는 가요성 재질의 멤브레인과; 상기 관통공을 감싸는 형태로 제1압력 챔버의 상측 위치하고, 공압이 조절되는 가압 챔버를; 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드를 제공한다.
이는, 웨이퍼에 직접 정압이나 부압을 인가하는 관통공을 감싸는 제1압력 챔버의 상측에 가압 챔버를 구비하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 관통공에 부압을 인가하여 웨이퍼를 파지시키고, 관통공에 부압을 인가함에 따라 상기 관통공 주변에서 웨이퍼를 가압하는 가압력의 부족분을 상기 가압 챔버로 보충함으로써, 웨이퍼의 전체에 걸쳐 균일한 화학 기계적 연마를 가능하게 할 뿐만 아니라, 이에 의하여 리테이너 링을 연마 패드에 가압하는 가압력을 낮출 수 있게 되어, 웨이퍼의 가장자리 근처에서 연마 패드의 리바운스 현상이 발생되는 것을 억제할 수 있도록 하기 위함이다.
이를 통해, 리테이너 링에 도입되는 가압력을 낮추거나 가압력을 제거하더라도, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼가 상기 관통공에 작용하는 흡입압에 의하여 이탈하지 않으므로, 웨이퍼의 가장자리 프로파일의 조절이 용이해지는 잇점을 얻을 수 있다.
상기 관통공은 상기 멤브레인의 중앙부에 형성될 수도 있고, 상기 멤브레인의 중앙부를 포함한 다수의 위치에서 형성될 수 있다.
그리고, 상기 관통공 내의 압력을 감시하는 압력 감지 센서를; 더 포함하여 구성되어, 웨이퍼의 이탈 유무를 관통공의 압력 변동을 통해 감지할 수 있게 됨으로써, 웨이퍼가 캐리어 헤드의 저면에서 이탈하는 것을 감지할 수 있다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 회전 구동되는 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이 공간에 제1압력 챔버를 포함하는 다수의 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력 조절에 의하여 바닥판의 하측에 위치하는 상기 웨이퍼를 화학 기계적 연마 공정 중에 가압하되, 상기 웨이퍼로 직접 공압이 인가되도록 상기 바닥판에 관통공이 형성되는 가요성 재질의 멤브레인과; 상기 관통공을 감싸는 형태로 제1압력 챔버의 상측 위치하고, 공압이 조절되는 가압 챔버를; 구비한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 이용한 화학 기계적 연마 방법으로서, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 관통공에 부압을 인가하는 부압인가단계와; 상기 부압인가단계가 진행되는 동안에 상기 가압 챔버에 정압을 인가하는 정압인가단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.
이와 같이, 화학 기계적 연마 공정 중에 관통공에 부압을 인가하여 웨이퍼를 파지함으로써 발생되는 관통공 주변의 웨이퍼의 연마량은 가압 챔버에 의하여 보완되므로, 관통공에 흡입압을 인가하면서도 웨이퍼의 전체 표면이 균일하게 연마될 수 있게 된다. 그리고, 관통공에 흡입압이 인가됨에 따라 리테이너 링의 가압력을 낮출 수 있으므로, 웨이퍼의 가장자리 근처에서 연마 패드가 들뜨는 리바운싱 현상을 억제할 수 있다.
이 때, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 관통공 내의 압력을 감시하는 압력감시단계를; 더 포함하여 구성되어, 상기 관통공 내의 압력 변동으로 상기 웨이퍼가 상기 멤브레인의 저면으로부터 이탈하는지 여부를 감지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼에 직접 정압이나 부압을 인가하는 관통공을 감싸는 제1압력 챔버의 상측에 가압 챔버를 구비하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 관통공에 부압을 인가하여 웨이퍼를 파지시키고, 관통공에 부압을 인가함에 따라 상기 관통공 주변에서 웨이퍼를 가압하는 가압력의 부족분을 상기 가압 챔버로 보충함으로써, 관통공에 부압을 인가하면서도 관통공 주변에서 웨이퍼가 다른 영역과 균일하게 연마될 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 관통공에 흡입압이 인가됨에 따라 리테이너 링의 가압력을 낮출 수 있으므로, 웨이퍼의 가장자리 근처에서 연마 패드가 들뜨는 리바운싱 현상을 억제할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 리테이너 링에 도입되는 가압력을 낮추거나 제거하더라도, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼가 상기 관통공에 작용하는 흡입압에 의하여 이탈하지 않으므로, 웨이퍼의 가장자리의 연마면 제어를 용이하게 할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 멤브레인에 관통공 형태로 형성된 개방형 압력 챔버의 내부 압력을 화학 기계적 연마 공정 중에 감시하여, 상기 개방형 압력 챔버의 압력 변동으로부터 웨이퍼의 슬립 아웃 여부를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명은 리테이너 링이 연마 패드를 과도하게 높은 압력으로 가압하지 않으므로, 연마 패드 및 리테이너 링의 수명을 연장할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 종래의 캐리어 헤드의 구성을 도시한 단면도,
도2는 웨이퍼 가장자리에서 연마 패드의 리바운스 현상이 발생되는 원리를 설명하기 위한 개략도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 구성을 도시한 단면도,
도4는 도3의 압력 챔버의 구성을 도시한 개략도,
도5는 도4의 'A'부분의 확대도,
도6은 도3의 캐리어 헤드의 저면을 도시한 저면도,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐리어 헤드의 저면을 도시한 저면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치용 캐리어 헤드(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치용 캐리어 헤드(100)는 웨이퍼(W)에 직접 정압이나 부압을 인가하는 관통공(99)이 압력 챔버(CO)로 형성되고, 관통공(99)을 둘러싸는 제1압력챔버(C1)의 상측에는 가압 챔버(Ca)가 링 형태로 형성된다는 점에 있어서 도1에 도시된 종래의 캐리어 헤드(1)의 구성과 큰 차이가 있다. 이 때, 관통공(99)이 압력 조절부(150)와 공급관(155)과 연통될 수 있도록, 가압 챔버(Ca)는 관통공(99)과 연통되는 구멍이 형성된 링 형태로 형성된다.
즉, 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치용 캐리어 헤드(100)는 웨이퍼(W)를 하측에 위치시킨 상태에서 화학 기계적 연마 공정을 행하는 캐리어 헤드로서, 회전 구동되는 본체부(120)와, 본체부(120)에 결합되어 그 사잇 공간에 밀폐된 압력 챔버(C1, C2, C3)를 형성하고 저면에 위치하는 웨이퍼(W)를 가압하는 가요성 재질의 멤브레인(110)과, 멤브레인(110)의 바닥판(111)의 둘레를 감싸는 리테이너 링(130)과, 멤브레인(110)의 바닥판을 관통하여 웨이퍼(W)에 직접 정압이나 부압을 인가하는 관통공(99)을 감싸는 제1압력챔버(C1)의 상측에 가요성 재질로 형성된 가압 챔버(Ca)와, 관통공(99)에 의해 형성되는 개방형 제0압력챔버(C0)의 압력을 감시하는 압력 센서(140)와, 제0압력챔버(C0)와 다수의 밀폐된 압력 챔버(C1, C2, C3)와 가압 챔버(Ca)에 정압이나 부압을 인가하는 압력 조절부(150)와, 압력 센서(140)로부터 측정 압력을 실시간으로 수신하여 화학 기계적 연마 공정을 제어하는 제어부(160)로 구성된다.
상기 멤브레인(110)은 웨이퍼(W)의 판면을 가압하는 바닥판(111)과, 바닥판(111)으로부터 상측으로 연장형성되어 본체부(120)에 끝단이 결합되는 플랩(112)으로 이루어진다. 멤브레인(110)과 본체부(120)의 사이에는 다수의 밀폐된 압력 챔버(C1, C2, C3)가 형성되며, 압력 조절부(150)로부터 인가되는 공압에 의하여 압력 챔버(C1, C2, C3)의 압력이 조절되면서, 저면에 위치하는 웨이퍼(W)를 가압한다.
상기 본체부(120)는 외부로부터 회전 구동력을 전달받아 회전 구동되는 부분으로서 리테이너 링(130)을 제외한 나머지 영역을 통칭한다. 본체부(120)의 회전에 의하여 멤브레인(110)과 리테이너 링(130)도 함께 회전된다.
상기 리테이너 링(130)은 멤브레인(110)의 바닥판(111)의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되고, 도면에 도시되지 않았지만, 리테이너 링(130)을 하방으로 밀어내는 구성에 의하여 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링(130)의 저면이 연마 패드(88)에 밀착된 상태로 유지된다. 다만, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 관통공(99)에 흡입압(또는 부압)이 인가되어 웨이퍼(W)를 파지하므로, 리테이너 링(130)이 하방으로 가압하는 힘(Pr')은 종래에 비하여 크게 낮추거나 없앨 수 있게 된다. 따라서, 리테이너 링(130)이 연마 패드(88)를 가압하는 가압력(Pr')이 매우 낮거나 0가 되고, 리테이너 링(130)의 저면이 연마 패드(88)의 표면에 접촉하는 상태로 유지되므로, 리테이너 링(130)에 의하여 눌려 연마 패드(88)가 들뜨는 리바운싱 현상(89)을 방지할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
상기 압력 센서(140)는 압력 조절부(150)로부터 관통공(99)까지 연통되는 관로(155')에 설치(도3)되거나, 관통공(99)의 내부에 설치(도4)된다. 화학 기계적 연마 공정 중에 압력 센서(140)에 의하여 관통공(99) 내부의 압력을 실시간으로 감시함으로써, 흡입압이 인가되고 있는 관통공(99)의 하단이 웨이퍼(W)의 표면과 분리되면, 압력 센서(140)에 의해 측정되는 압력이 급격히 상승하므로, 압력 센서(140)의 측정압력으로부터 웨이퍼(W)가 정상적으로 화학 기계적 연마 공정을 행하고 있는지 여부를 감지할 수 있다.
압력 센서(140)의 측정압력값은 제어부(160)로 전송되며, 웨이퍼(W)의 판면이 관통공(99)의 하단과 분리되면서 캐리어 헤드(100)의 바깥으로 이탈하는 순간, 제어부(160)는 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정을 중지함으로써, 웨이퍼 없이 화학 기계적 연마 공정이 진행되어 여러 부품에 손상을 야기하고 화학 기계적 연마 공정의 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
상기 압력 조절부(150)는 관통공(99)에 의하여 형성되는 개방된 제0압력 챔버(C0)와, 멤브레인(110)과 본체부(120)의 사이에 형성되는 밀폐된 압력 챔버(C1, C2, C3)와, 관통공(99)을 감싸는 제1압력챔버(C1)의 상측에 위치한 밀폐된 가압 챔버(Ca)에 독립적으로 정압 또는 부압의 공압을 인가한다. 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 동안에 관통공(99)에 의해 형성되는 제0압력챔버(C0)에 부압이 인가되면, 관통공(99)의 하측 통로(X)가 약간 들뜨면서, 관통공(99)이 차지하는 영역의 웨이퍼(W)에는 가압력이 부족하여 다른 영역에 비하여 균일한 연마가 행해지지 못한다.
따라서, 관통공(99)을 감싸는 제1압력챔버(C1)의 상측에 위치한 가압 챔버(Ca)에 정압을 인가하여, 관통공(99)의 하측 영역과 인접한 부분이 들뜨는 것을 방지하면서, 관통공(99)의 둘레를 감싸는 영역에는 제1압력챔버(C1)에 도입되는 제1가압력(P1)과 가압 챔버(Ca)에 도입되는 추가 가압력(Pa)이 합쳐진 만큼 도입되어, 관통공(99)의 저면에도 다른 영역의 가압력(P2, P3,...)과 대등한 가압력이 도입되어, 웨이퍼의 전체 표면이 균일하게 연마될 수 있게 된다.
한편, 웨이퍼(W)의 판면에 직접 정압이나 부압이 인가되는 관통공(99)은 도6에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 중앙부에 하나로 형성될 수도 있지만, 도7에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 판면에 직접 정압이나 부압이 인가되는 관통공(98)은웨이퍼(W)의 여러 위치에 다수로 형성될 수도 있다. 이 경우에, 관통공(98)을 감싸는 제2압력챔버(C2)의 상측에 링 형태의 가압 챔버(Ca)가 형성되어, 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 있는 동안에 관통공(98)에 흡입압이 인가되더라도, 관통공(98)의 주변을 보다 높은 가압력으로 가압함으로써, 웨이퍼(W)의 전체 표면이 관통공(98)의 유무에 관계없이 균일하게 연마될 수 있도록 한다.
상기 제어부(160)는 화학 기계적 연마 공정이 진행되는 동안에 압력 센서(140)로부터 실시간으로 관통공(98, 99)의 압력 데이터를 수신하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)가 관통공(98, 99)의 하측으로부터 분리되는지 여부를 압력 변동 여부로부터 감지한다. 즉, 흡입압이 인가되고 있는 관통공(98, 99)은 화학 기계적 연마 공정이 진행되는 동안에 일정한 부압 상태를 유지하지만, 웨이퍼(W)가 멤브레인(110)의 저면으로부터 이탈하면, 관통공(98, 99)의 하단부가 대기압과 순간적으로 연통되면서 압력이 상승하게 된다. 따라서, 압력의 갑작스런 상승은 웨이퍼(W)의 판면과 관통공(98, 99)이 분리된 것을 나타내므로, 관통공(98, 99)의 압력 변동을 감시하는 것에 의하여 웨이퍼(W)의 슬립 아웃 여부를 확인할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 웨이퍼(W)에 직접 정압이나 부압을 인가하는 관통공(99, 98)을 감싸는 제1압력 챔버(C1, C2)의 상측에 가압 챔버(Ca)를 구비하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 관통공(99, 98)에 부압을 인가하여 웨이퍼를 흡입 파지시키고, 관통공(99, 98)에 부압을 인가함에 따라 상기 관통공 주변에서 웨이퍼를 가압하는 가압력의 부족분을 상기 가압 챔버(Ca)에 의해 도입되는 가압력으로 보충함으로써, 관통공(99, 98)에 부압을 인가하면서도 관통공(99, 98) 주변에서 웨이퍼가 다른 영역과 균일하게 연마될 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 관통공(99, 98)에 흡입압이 인가됨에 따라 리테이너 링(130)이 웨이퍼의 슬립 아웃을 방지하기 위하여 연마 패드(88)를 누르는 가압력을 낮출 수 있으므로, 웨이퍼의 가장자리 근처에서 연마 패드가 들뜨는 리바운싱 현상을 억제할 수 있는 유리한 효과도 얻을 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 리테이너 링(130)에 도입되는 가압력을 낮추거나 제거하더라도, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)가 상기 관통공(98, 99)에 작용하는 흡입압에 의하여 이탈하지 않으므로, 웨이퍼의 가장자리의 연마면 제어를 용이하게 할 수 있는 잇점을 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.
예를 들어, 관통공(99)을 감싸는 제1압력챔버는 도6에 도시된 바와 같이 멤브레인 바닥판(111)의 중앙부에 위치한 것을 포함하지만, 도7에 도시된 바와 같이 멤브레인 바닥판(111)의 주변에 다수 배열된 것과, 도면에 도시되지 않았지만, 도6과 도7의 관통공의 구성이 합쳐져 바닥판 중앙부에 형성되면서 주변에 다수 배열된 것을 포함한다. 즉, 실시예에서의 제2압력챔버(C2)가 특허청구범위에서의 제1압력챔버일 수 있다는 것은 너무도 자명하다.
W: 웨이퍼 C0, C1, C2, C3: 압력 챔버
89: 들뜬 영역 Ca: 가압 챔버
140: 압력 센서 150: 압력 조절부
160: 제어부

Claims (9)

  1. 웨이퍼를 하측에 위치시킨 상태에서 화학 기계적 연마 공정을 행하는 캐리어 헤드로서,
    회전 구동되는 본체부와;
    상기 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이 공간에 제1압력 챔버를 포함하는 다수의 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력 조절에 의하여 바닥판의 하측에 위치하는 상기 웨이퍼를 화학 기계적 연마 공정 중에 가압하되, 상기 웨이퍼로 직접 공압이 인가되도록 상기 바닥판에 관통공이 형성되는 가요성 재질의 멤브레인과;
    상기 관통공을 감싸는 형태로 제1압력 챔버의 상측 위치하고, 공압이 조절되는 가압 챔버를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가압 챔버는 상기 관통공에 부압이 인가되는 동안에 정압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가압 챔버는 상기 관통공과 정렬되는 구멍이 형성되어, 상기 가압 챔버에 인가되는 정압에 의하여 상기 제1압력 챔버를 하방으로 눌러주는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통공은 상기 멤브레인의 중앙부에 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  5. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통공은 중앙부에 형성된 중앙 관통공을 포함하는 다수로 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  6. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통공은 중앙부 이외에 다수로 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  7. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통공 내의 압력을 감시하는 압력 감지 센서를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  8. 회전 구동되는 본체부에 고정되어 상기 본체부와의 사이 공간에 제1압력 챔버를 포함하는 다수의 압력 챔버를 형성하고, 상기 압력 챔버의 압력 조절에 의하여 바닥판의 하측에 위치하는 상기 웨이퍼를 화학 기계적 연마 공정 중에 가압하되, 상기 웨이퍼로 직접 공압이 인가되도록 상기 바닥판에 관통공이 형성되는 가요성 재질의 멤브레인과; 상기 관통공을 감싸는 형태로 제1압력 챔버의 상측 위치하고, 공압이 조절되는 가압 챔버를; 구비한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 이용한 화학 기계적 연마 방법으로서,
    화학 기계적 연마 공정 중에 상기 관통공에 부압을 인가하는 부압인가단계와;
    상기 부압인가단계가 진행되는 동안에 상기 가압 챔버에 정압을 인가하는 정압인가단계를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.

  9. 제 8항에 있어서,
    화학 기계적 연마 공정 중에 상기 관통공 내의 압력을 감시하는 압력감시단계를;
    더 포함하여 구성되어, 상기 관통공 내의 압력 변동으로 상기 웨이퍼가 상기 멤브레인의 저면으로부터 이탈하는지 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.


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