KR20190114106A - 웨이퍼 연마장치 - Google Patents

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KR20190114106A KR1020180036286A KR20180036286A KR20190114106A KR 20190114106 A KR20190114106 A KR 20190114106A KR 1020180036286 A KR1020180036286 A KR 1020180036286A KR 20180036286 A KR20180036286 A KR 20180036286A KR 20190114106 A KR20190114106 A KR 20190114106A
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    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Abstract

본 실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치는 연마패드가 올려지는 정반과; 웨이퍼의 상면이 고정되는 필름을 갖는 헤드 어셈블리와; 헤드 어셉블리를 승강시키는 헤드 어셈블리 승강기구를 포함하고, 헤드 어셈블리는 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸는 내둘레면을 갖고 내둘레부와 외둘레부 사이에 저면이 개방된 공간이 형성된 리테이너 링과; 공간으로 상승되거나 공간의 아래로 돌출될 수 있도록 리테이너 링에 승강되게 배치된 승강 링을 포함할 수 있다. 웨이퍼 연마장치는 리테이너 링과 승강 링 사이와 연통되고, 리테이너 링과 승강 링 사이의 압력을 조절하여 승강 링의 높이를 조절하는 압력 조절기를 더 포함한다.

Description

웨이퍼 연마장치{Wafer polishing apparatus}
본 발명은 웨이퍼 연마장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 연마 패드로 가압하는 헤드 어셈블리를 갖는 웨이퍼 연마장치에 관한 것이다.
웨이퍼 제조공정에서는 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위하여 경면 연마공정을 수행하고 있고, 이러한 웨이퍼의 평탄도 향상을 위해 웨이퍼를 화학적/기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing)하는 기술이 주로 사용된다. 화학적/기계적 연마는 화학적 연마제인 슬러리(slurry)를 연마 패드 등의 연마면 상에 공급하면서 반도체 웨이퍼를 연마면에 접촉시켜 연마를 행하는 것이다.
화학적/기계적 연마를 위한 웨이퍼 연마장치는 연마 패드가 올려지는 정반과, 웨이퍼를 연마 패드로 가압하는 헤드 어셈블리를 포함할 수 있다.
이러한 웨이퍼 연마장치에 의해 반도체 웨이퍼를 연마할 경우, 헤드 어셈블리는 웨이퍼를 연마 패드에 접촉되게 가압할 수 있고, 헤드 어셈블리와 연마 패드를 상대 운동시켜, 웨이퍼의 표면이 평탄화되게 연마할 수 있다.
상기와 같은 웨이퍼 연마장치는 헤드 어셈블리의 하부에 가이드 링이 구비될 수 있고, 이러한 가이드 링은 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸고 웨이퍼의 이탈을 방지할 수 있다.
웨어퍼 연마장치는 가이드 링이 웨이퍼의 연마 공정시, 연마 패드와 접촉될 수 있고, 가이드 링이 연마 패드를 눌렀을 때, 연마 패드 중 웨이퍼의 가장자리와 근접한 부분은 웨이퍼의 가장자리를 향해 돌출될 수 있다.
상기와 같은 연마 패드 상면의 돌출부는 웨이퍼의 가장자리에 접촉될 수 있고, 웨이퍼의 가장자리에는 압력이 집중될 수 있으며, 이러한 압력 집중으로 인해 웨이퍼의 가장자리와 그 주변의 연마량이 상이할 수 있다.
본 발명은 간단한 구성으로 웨이퍼의 두께 편차를 최소화하면서 웨이퍼를 최대한 고르게 연마하는 웨이퍼 연마장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치는 연마패드가 올려지는 정반과; 웨이퍼의 상면이 고정되는 필름을 갖는 헤드 어셈블리와; 헤드 어셉블리를 승강시키는 헤드 어셈블리 승강기구를 포함하고, 헤드 어셈블리는 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸는 내둘레면을 갖고 내둘레부와 외둘레부 사이에 저면이 개방된 공간이 형성된 리테이너 링과; 공간으로 상승되거나 공간의 아래로 돌출될 수 있도록 리테이너 링에 승강되게 배치된 승강 링을 포함할 수 있다. 웨이퍼 연마장치는 리테이너 링과 승강 링 사이와 연통되고, 리테이너 링과 승강 링 사이의 압력을 조절하여 승강 링의 높이를 조절하는 압력 조절기를 더 포함할 수 있다.
리테이너 링의 외경은 승강 링의 외경 보다 클 수 있다. 그리고, 리테이너 링의 내경은 승강 링의 내경 보다 작을 수 있다.
공간의 높이는 승강 링의 높이 보다 높을 수 있다.
리테이너 링의 두께는 승강 링의 두께 보다 두꺼울 수 있다.
리테이너 링은 승강 링의 상면과 대향되는 내부 상면과, 승강 링의 내둘레면을 향하는 제1 대향면과, 승강 링의 외둘레면을 향하는 제2 대향면을 포함할 수 있다. 그리고, 압력 조절기는 승강 링의 상면과 내부 상면 사이에 연통되게 연결될 수 있다.
리테이너 링과 승강 링 중 하나에는 승강 가이드가 형성될 수 있다. 그리고, 리테이너 링과 승강 링 중 다른 하나에는 승강 가이드의 승강을 안내하는 승강 가이드홈이 형성될 수 있다.
승강 가이드는 승강 링의 내둘면과 외둘레면 중 적어도 하나에 돌출될 수 있다.
승강 가이드홈은 승강 가이드의 상단이 걸리는 상단 스토퍼와, 승강 가이드의 하단이 걸리는 하단 스토퍼를 포함할 수 있다.
압력 조절기는 헤드 어셈블리의 내부로 연장된 압력 조절 배관을 포함할 수 있다. 헤드 어셈블리에는 압력 조절 배관 및 공간을 연통시키는 연통로가 형성될 수 있다.
헤드 어셈블리 승강기구는 리테이너 링이 연마 패드와 비접촉되는 높이로 하강되게 상기 헤드 어셈블리를 하강시킬 수 있다. 그리고, 압력 조절기는 승강 링의 하단이 연마 패드와 접촉되는 높이로 하강되게 압력을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 리테이너 링이 연마 패드와 접촉되지 않은 상태에서, 승강 링이 연마 패드와 접촉되므로, 연마 패드에 형성된 돌출부와 웨이퍼의 가장자리의 접촉을 최소화할 수 있고, 웨이퍼를 최대한 고르게 연마할 수 있는 이점이 있다.
또한, 압력 조절기에 의해 승강 링의 높이를 조절할 수 있고, 승강 링이 연마 패드를 가압하는 가압력을 조절하여, 돌출부의 크기가 과다하지 않게 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치가 도시된 도,
도 2는 도 1에 도시된 헤드 어셈블리 및 연마 패드가 확대 도시된 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치의 제어 블록도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치의 승강 링에 고압이 작용할 때의 리테이너 링 내부가 도시된 단면도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치의 승강 링에 중압이 작용할 때의 리테이너 링 내부가 도시된 단면도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치의 승강 링에 저압이 작용할 때의 리테이너 링 내부가 도시된 단면도,
도 7은 본 발명의 실시 예와 비교되는 비교예가 도시된 단면도,
도 8은 본 발명의 실시 예와 비교되는 비교예의 웨이퍼 중심축으로부터의 거리에 따른 연마량이 도시된 도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치가 도시된 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 헤드 어셈블리 및 연마 패드가 확대 도시된 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치의 제어 블록도이다.
본 실시예의 웨이퍼 연마장치는 연마패드(P)가 올려지는 정반(1)과; 연마패드(P)에 연마되는 웨이퍼(W)가 고정되는 헤드 어셈블리(2)와; 헤드 어셈블리(2)를 승강시키는 헤드 어셈블리 승강기구(3)를 포함한다.
웨이퍼 연마장치는 정반(1)을 회전시키는 정반 회전기구(5)와, 헤드 어셈블리(2)를 회전시키는 헤드 어셈블리 회전기구(6)를 더 포함할 수 있다.
정반(1)은 연마패드(P)가 올려지는 연마테이블로서, 원판 형상일 수 있다. 정반(1)에는 정반 회전기구(5)가 연결될 수 있다.
연마패드(P)는 Nap 층과, Nap 층 하측에 위치하는 부직포 등의 기재 패드(Base Pad) 및 기재 패드의 하측에 위치하고 정반(1)에 부착되는 접착제를 포함할 수 있고, 연마 공정이 진행될수록 Nap 층과 기재 패드 각각의 두께가 점차 감소될 수 있다.
헤드 어셈블리(2)는 정반(1)의 상측에 위치되게 승강기구(3)에 연결될 수 있고, 승강기구(3)에 의해 승강될 수 있다.
헤드 어셈블리(2)는 도 2를 참조하면, 내부에 공간(S1)이 형성된 하우징(21)과; 하우징(21)의 하부에 배치된 드라이브 링(22)과; 드라이브 링(22) 하부에 배치되고 웨이퍼(W)가 고정되는 웨이퍼 고정부(23)를 포함할 수 있다.
하우징(21)은 저면이 개방되게 형성될 수 있고, 그 내부에 공간(S1)이 형성될 수 있다. 하우징(21)에는 공간(S1)으로 압력을 제공하는 압력 제공기구(미도시)가 연결될 수 있고, 압력 제공기구는 공간(S1)으로 에어를 공급할 수 있는 에어 공급기로 구성될 수 있다.
하우징(21)에는 드라이브 링(22)을 고정하기 위한 텐션 슬리브(33)가 장착될 수 있다.
텐션 슬리브(33)는 드라이브 링(22)의 상면에 접촉되어 드라이브 링(22)에 텐션을 가할 수 있다. 하우징(21)은 텐션 슬리브(33) 및 플랜지(34)를 통해 드라이브 링(22)과 연결될 수 있다. 텐션 슬리브(33)는 플랜지(34)와 마주보게 배치될 수 있다.
드라이브 링(22)의 가장자리부는 텐션 슬리브(33)와 플랜지(34) 사이에 배치될 수 있고, 텐션 슬리브(33)와 플랜지(34)에 의해 고정될 수 있다.
드라이브 링(22)은 하우징(21)의 하측에서, 하우징(21)의 공간(S1)을 덮게 배치될 수 있다. 드라이브 링(22)은 하우징(21)의 공간(S1)에 작용하는 압력이 드라이브 링(22) 하측으로 전달될 수 있도록 적어도 하나의 홀이 형성될 수 있다.
드라이브 링(22)은 가장자리부가 텐션 슬리브(33)와 플랜지(34) 사이의 고정된 상태에서, 그 중앙부가 상측 방향으로 휘거나 하측 방향으로 휠 수 있다.
웨이퍼 고정부(23)는 드라이브 링(22) 하부에 배치된 슬리브(25)와, 슬리브 하부에 결합된 백 플레이트(26)와, 백 플레이트(26)에 배치된 러버 척(27)과, 러버 척(27)에 부착된 필름(28)을 더 포함할 수 있다.
슬리브(25)는 드라이브 링(22)의 저면을 마주볼 수 있고, 드라이브 링(22)을 지지할 수 있다.
슬리브(25)에는 러버 척(27)으로 에어가 유동되기 위한 에어 통로(25A)가 형성될 수 있다.
슬리브(25)에는 드라이브 링(22)의 중앙부를 고정하기 위한 센터 플랜지(29)가 설치될 수 있다. 센터 플렌지(29)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 센터 플렌지(29)는 슬리브(25)의 상측에 위치되게 설치될 수 있고, 스크류 등의 체결부재로 슬리브(25)에 체결될 수 있다. 드라이브 링(22)은 중앙부가 센터 플렌지(29)와 슬리브(25) 사이에 고정될 수 있다.
백 플레이트(26)는 슬리브(25) 하측에 배치되어 강도를 보강할 수 있다. 백 플레이트(26)에는 러버 척(27)으로 에어가 유동되기 위한 에어 통로(26A)가 형성될 수 있다. 백 플레이트(26)는 중앙부에 에어 통로(26A)가 형성될 수 있고, 가장자리부가 슬리브(25)와 고정될 수 있다. 백 플레이트(26)의 중앙부는 그 저면이 중심을 향해 상향 경사진 구배부(26B)가 형성될 수 있고, 구배부(26B)는 러버 척(27)의 상면과 이격될 수 있다. 백 플레이트(26)의 중앙부는 그 저면이 러버 척(27)과 이격될 수 있고, 백 플레이트(26)의 중앙부와 러버 척(27)의 상면 사이에는 러버 척(27)을 작용하는 에어의 공간이 형성될 수 있다.
러버 척(27)은 백 플레이트(26)의 하측에 배치된 러버 플레이트(31)와, 러버 플레이트(31)의 상면에 배치된 고정 링(32)을 포함할 수 있다.
필름(28)은 러버 척(27)의 저면에 부착될 수 있고, 웨이퍼(W)는 그 상면이 필름(28)에 부착되어 고정될 수 있다.
헤드 어셈블리(2)는 웨이퍼(W)의 가장자리(E)를 둘러싸는 내둘레면을 갖고 내둘레부와 외둘레부 사이에 저면이 개방된 공간(S2)이 형성된 리테이너 링(100)과; 공간(S2)으로 상승되거나 공간(S2)의 아래로 돌출될 수 있도록 리테이너 링(100)에 승강되게 배치된 승강 링(110)을 포함할 수 있다.
리테이너 링(100)은 웨이퍼(W)의 이탈을 막는 가이드 링일 수 있다. 리테이너 링(100)은 전체적인 형상이 고리 형상일 수 있다.
그리고, 승강 링(110)은 연마 패드(P)에 접촉되어 연마 패드(P)를 가압하는 가압 링일 수 있다. 승강 링(110)은 리테이너 링(100) 보다 크기가 작을 수 있다.
리테이너 링(100)의 두께(t1)는 승강 링(110)의 두께(t2) 보다 두꺼울 수 있다.
웨이퍼 연마장치는 리테이너 링(100)과 승강 링(110) 사이와 연통되어 리테이너 링(100)과 승강 링(110) 사이의 압력을 조절하는 압력 조절기(200)를 더 포함할 수 있다.
압력 조절기(200)는 헤드 어셈블리(2)의 내부로 연장된 압력 조절 배관(210)을 포함할 수 있다. 압력 조절기(200)는 압력 조절 배관(210)에 연결된 에어 컴프레서 등의 압력 형성기(220)를 포함할 수 있다.
압력 조절 배관(210)는 압력 형성기(220)에 일단이 연결될 수 있고, 타단이 헤드 어셈블리(2)의 내부에 연결될 수 있다. 압력 조절 배관(210)의 일부는 후술하는 승강축(41)의 내부를 관통하여 헤드 어셈블리(2) 내부로 연장될 수 있다.
헤드 어셈블리(2)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 압력 조절 배관(210) 및 공간(S2)을 연통시키는 연통로(25B)(32A)(31A)(28A)(100A)가 형성될 수 있다.
압력 조절 배관(210)은 승강축(41) 내부에서 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(21)의 중앙 상부에 형성된 하우징 홀(21A) 및 슬리브(25)에 형성된 에어 통로(25A)를 관통하게 배치될 수 있고, 슬리브(25)와 백 플레이트(26) 사이에 형성된 공간(S3)으로 연장될 수 있고, 연통로(25B)(32A)(31A)(28A)(100A)에 연통되게 연결될 수 있다.
연통로(25B)(32A)(31A)(28A)(100A)는 압력 조절 배관(210)의 내부와 리테이너 링(100)의 공간(S2)을 연통시키는 것으로서, 헤드 어셈블리(2)를 구성하는 다수의 부재에 순차적으로 연통되게 형성될 수 있다.
연통로(25B)(32A)(31A)(28A)(100A)는 슬리브(25)에 형성되어 압력 조절 배관(210)과 연통되는 슬리브 연통로(25B)와, 슬리브 연통로(25A)와 연통되게 고정 링(32)에 형성된 고정 링 연통로(32A)와, 고정 링 연통로(32A)와 연통되게 러버 플레이트(31)에 형성된 러브 플레이트 연통로(31A)와, 러브 플레이트 연통로(31A)와 연통되게 필름(28)에 형성된 필름 연통로(28A)와, 필름 연통로(28A)를 리테이너 링(100)의 공간(S2)과 연통시키는 리테이너 링 연통로(100A)를 포함할 수 있다.
헤드 어셈블리 승강기구(3)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(21) 상측에 연결되는 승강축(41)과, 승강축(41)의 상부가 수용되고, 압력이 제공됨에 따라 승강축(41)을 승강시키는 실린더 하우징(42)과, 승강축(41)과 실린더 하우징(42)의 사이에 배치된 실링부(43)와, 실링부(43)의 상측으로 압력을 제공하는 상부 노즐(44)과; 실링부(43)의 하측으로 압력을 제공하는 하부 노즐(45)을 포함할 수 있다.
상부 노즐(44)과 하부 노즐(45)은 고압을 공급하도록 압력 제공부(46)와 직접 또는 고압 공급라인으로 연결될 수 있다.
실린더 하우징(42)은 내부에 승강축(41)의 일부가 수용되는 공간(S4)이 형성될 수 있다.
상부 노즐(44)는 실린더 하우징(42)의 공간(S4) 중 실링부(43) 보다 높은 위치로 에어를 공급하게 설치될 수 있다. 상부 노즐(44)은 실린더 하우징(42)의 상부에 관통되게 설치될 수 있다.
하부 노즐(45)는 실린더 하우징(42)의 공간(S4) 중 실링부(43) 보다 낮은 위치로 에어를 공급하게 설치될 수 있다. 하부 노즐(45)는 실린더 하우징(42)의 하부에 관통되게 설치될 수 있다.
헤드 어셈블리 회전기구(6)는 도 1을 참조하면, 헤드 어셈블리(2)의 상측에 구비된 회전축(61)과, 회전축(61)에 회전력을 제공하는 회전모터(62)와, 회전모터(62)의 동력을 회전축(61)으로 전달하는 풀리 및 벨트(63)을 포함할 수 있다. 승강축(41)은 헤드 어셈블리(2)의 상측에 직접 연결되고, 회전축(61)은 승강축(41)을 감싸게 배치될 수 있다. 회전축(61) 내측에 승강축(41)이 승강 가능하게 배치되고, 회전축(61)과 함께 승강축(41)이 회전 가능하게 설치될 수 있다.
웨이퍼 연마장치는 헤드 어셈블리 승강기구(3)와, 정반 회전기구(5) 및 헤드 어셈블리 회전기구(6) 및 압력 조절기(200)를 제어하는 제어부(8)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 연마장치는 조작자가 명령을 입력할 수 있는 입력부(9)를 더 포함할 수 있고, 입력부(9)를 통해 명령이 입력되면, 제어부(8)는 헤드 어셈블리 승강기구(3)와, 정반 회전기구(5) 및 헤드 어셈블리 회전기구(6) 및 압력 조절기(200)를 제어할 수 있다.
제어부(8)에 의한 헤드 어셈블리 승강기구(3)의 제어시, 헤드 어셈블리 승강기구(3)는 리테이너 링(100)이 연마 패드(P)와 비접촉되는 높이(H1)로 하강되게 헤드 어셈블리(2)를 하강시킬 수 있다. 리테이너 링(100)의 하강이 완료되었을 때, 리테이너 링(100)의 저면과 연마 패드(P)의 상면 사이에는 갭(G)이 형성될 수 있다.
그리고, 제어부(8)에 의한 압력 조절기(200)의 제어시, 압력 조절기(200)는 승강 링(110)의 하단이 연마 패드(P)와 접촉되는 높이(H2)로 하강되게 압력을 조절할 수 있다.
상기와 같이, 승강 링(110)이 연마 패드(P)에 접촉되게 압력 조절기(200)가 제어되면, 연마 패드(P)의 상면에는 승강 링(110)의 옆으로 돌출되는 돌출부(Pa, 도 2 참조)가 형성될 수 있다.
이러한 돌출부(Pa)는 리테이너 링(100)의 저면과 연마 패드(P) 사이에 형성된 갭(G)에 위치될 수 있고, 연마 패드(P)의 가장자리(E)는 이러한 갭(G)에 위치되는 돌출부(Pa)와 접촉되는 것이 최소화될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치의 승강 링에 고압이 작용할 때의 리테이너 링 내부가 도시된 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치의 승강 링에 중압이 작용할 때의 리테이너 링 내부가 도시된 단면도이며, 도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 연마장치의 승강 링에 저압이 작용할 때의 리테이너 링 내부가 도시된 단면도이다.
리테이너 링(100)의 외경(D1)은 승강 링(110)의 외경(D2) 보다 크고, 리테이너 링(100)의 내경(D3)은 승강 링(110)의 내경(D4) 보다 작을 수 있다.
공간(S2)의 높이(H3)는 승강 링(110)의 높이(H4) 보다 높을 수 있다.
리테이너 링(100)은 승강 링(110))의 상면(111)과 대향되는 내부 상면(101)과, 승강 링(110)의 내둘레면(112)을 향하는 제1 대향면(102)과, 승강 링(110)의 외둘레면(113)을 향하는 제2 대향면(103)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 압력 조절기(200)는 승강 링(110)의 상면(111)과 내부 상면(101) 사이에 연통되게 연결될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이, 연통로(25B)(32A)(31A)(28A)(100A)에 의해 연통될 수 있다.
리테이너 링(100)과 승강 링(110) 중 하나에는 승강 가이드(115)가 형성될 수 있다. 리테이너 링(100)과 승강 링(110) 중 다른 하나에는 승강 가이드(115)의 승강을 안내하는 승강 가이드홈(105)이 형성될 수 있다.
승강 가이드(115)는 승강 링(110)의 내둘레면(112)과 외둘레면(113) 중 적어도 하나에 돌출될 수 있다.
승강 가이드홈(105)은 승강 가이드(115)의 상단이 걸리는 상단 스토퍼(106)와, 승강 가이드(115)의 하단이 걸리는 하단 스토퍼(107)를 포함할 수 있다.
승강 가이드(115)는 상단 스토퍼(106)와 하단 스토퍼(107) 사이에서 승강될 수 있다.
승강 링(110)의 상면(111)과 리테이너 링(100)은 내부 상면(101)에 도 4에 도시된 바와 같이, 고압이 형성되면, 승강 링(110)의 하강 폭은 클 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 중압이 형성되면, 승강 링(110)은 고압의 경우 보다 높게 위치될 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 저압이 형성되면, 승강 링(110)은 중압의 경우 보다 높게 위치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예와 비교되는 비교예가 도시된 단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예와 비교되는 비교예의 웨이퍼 중심축으로부터의 거리에 따른 연마량이 도시된 도이다.
도 7에 도시된 본 발명의 비교예는, 리테이너 링(100')의 내부에 공간(S2)이 형성되지 않고, 리테이너 링(100)의 하면 전체가 연마 패드(P)의 상면에 접촉되어 연마 패드(P)를 가압하는 경우로서, 리테이너 링(100')의 하면 전체가 연마 패드(P)를 가압할 때, 연마 패드(P)에는 리테이너 링(100')의 하면 주변으로 돌출부(Pb)가 융기될 수 있고, 이러한 돌출부(Pb)는 웨이퍼(W)의 가장자리(E)에 접촉되는 위치일 수 있고, 돌출부(Pb)의 크기도 본 발명 실시예의 경우 보다 클 수 있다.
도 8을 참조하면, 웨이퍼의 중심축(C)을 기준으로, 웨이퍼(W)는 웨이퍼의 중심축(C)을 포함하고 연마량이 대체로 일정한 중앙 영역(W1)과, 중앙 영역(W1)의 외측 주변에 연마량이 급격히 감소하는 감소 영역(W2)과, 감소 영역(W2)의 외측 주변에 연마량이 다시 급격히 증가하는 증가 영역(W3)으로 구분될 수 있다.
비교예의 경우, 연마패드(P)에 돌출된 돌출부(Pa)가 웨이퍼(W)의 가장자리(E)에 접촉되어 가장자리(E)를 가압하게 되고, 웨이퍼(W) 중 가장자리(E)와 근접한 영역에 압력이 집중되어 연마량이 증대되고, 웨이퍼(W)가 전체적으로 고르게 연마되지 못하고 불균일하게 연마된다.
반면에, 본 실시예는 리테이너 링(100)의 연마 패드(P)와 접촉되지 않은 상태에서 리테이너 링(100) 내부 압력에 의해 승강 링(110)이 리테이너 링(100) 아래로 하강되어 연마 패드(P)와 접촉되고, 연마 패드(P)에서 융기된 돌출부(Pa)는 리테이너 링(100)의 하면과 연마 패드(P) 사이의 갭(G)에 위치될 수 있다. 이러한 갭(G)에 위치되는 돌출부(Pa)와 웨이퍼(W)의 접촉은 최소화될 수 있다.
한편, 본 실시예는 리테이너 링(100)의 공간(S2) 내 압력에 의해 승강 링(110)을 승강시키므로, 승강 링(110) 하강시 충격을 최소화할 수 있고, 돌출부(Pa)의 크기를 최소화할 수 있다.
본 실시예는 돌출부(Pa)의 위치 및 크기 각각이 연마패드(P)의 가장자리에 작용하는 압력을 최소할 수 있고, 연마 패드(P)를 최대한 평탄하게 연마될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 정반 2: 헤드 어셈블리
3: 헤드 어셈블리 승강기구 100: 리테이너 링
110: 승강 링 200: 압력 조절기
S2: 공간

Claims (10)

  1. 연마패드가 올려지는 정반과;
    웨이퍼의 상면이 고정되는 필름을 갖는 헤드 어셈블리와;
    상기 헤드 어셉블리를 승강시키는 헤드 어셈블리 승강기구를 포함하고,
    상기 헤드 어셈블리는
    상기 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸는 내둘레면을 갖고 내둘레부와 외둘레부 사이에 저면이 개방된 공간이 형성된 리테이너 링과;
    상기 공간으로 상승되거나 상기 공간의 아래로 돌출될 수 있도록 상기 리테이너 링에 승강되게 배치된 승강 링을 포함하고,
    상기 리테이너 링과 승강 링 사이와 연통되고 상기 리테이너 링과 승강 링 사이의 압력을 조절하여 상기 승강 링의 높이를 조절하는 압력 조절기를 더 포함하는 웨이퍼 연마장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리테이너 링의 외경은 상기 승강 링의 외경 보다 크고,
    상기 리테이너 링의 내경은 상기 승강 링의 내경 보다 작은 웨이퍼 연마장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간의 높이는 상기 승강 링의 높이 보다 높은 웨이퍼 연마장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리테이너 링의 두께는 상기 승강 링의 두께 보다 두꺼운 웨이퍼 연마장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 리테이너 링은
    상기 승강 링의 상면과 대향되는 내부 상면과,
    상기 승강 링의 내둘레면을 향하는 제1 대향면과,
    상기 승강 링의 외둘레면을 향하는 제2 대향면을 포함하고,
    상기 압력 조절기는 상기 승강 링의 상면과 상기 내부 상면 사이에 연통되게 연결된 웨이퍼 연마장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 리테이너 링과 승강 링 중 하나에는 승강 가이드가 형성되고,
    상기 리테이너 링과 승강 링 중 다른 하나에는 상기 승강 가이드의 승강을 안내하는 승강 가이드홈이 형성된 웨이퍼 연마장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 승강 가이드는 상기 승강 링의 내둘면과 외둘레면 중 적어도 하나에 돌출된 웨이퍼 연마장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 승강 가이드홈은
    상기 승강 가이드의 상단이 걸리는 상단 스토퍼와,
    상기 승강 가이드의 하단이 걸리는 하단 스토퍼를 포함하는 웨이퍼 연마장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 조절기는 상기 헤드 어셈블리의 내부로 연장된 압력 조절 배관을 포함하고,
    상기 헤드 어셈블리에는 상기 압력 조절 배관 및 공간을 연통시키는 연통로가 형성된 웨이퍼 연마장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 어셈블리 승강기구는 상기 리테이너 링이 상기 연마 패드와 비접촉되는 높이로 하강되게 상기 헤드 어셈블리를 하강시키고,
    상기 압력 조절기는 상기 승강 링의 하단이 상기 연마 패드와 접촉되는 높이로 하강되게 압력을 조절하는 웨이퍼 연마장치.
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