KR20200001365A - 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링 - Google Patents

화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링에 관한 것으로, 화학적 기계적 연마 장치의 연마헤드에 장착되어 반도체 웨이퍼(WF)의 위치를 유지하는 리테이너 링(retainer ring)으로서, 상기 반도체 웨이퍼(WF)의 외주를 둘러싸는 환형 몸체(341)와 상기 환형 몸체(341)에서 상기 반도체 웨이퍼(WF)를 연마하는 연마패드(100)를 가압하기 위한 하부면(344)을 포함하고, 상기 하부면(344)은 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면을 갖도록 형성된다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 연마 품질을 향상시킬 수 있고 시험 연마에 필요한 시간(Break-in time)을 단축할 수 있는 이점이 있다.

Description

화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링{RETAINER RING OF CHEMICAL AND MECHANICAL POLISHING APPARATUS}
본 발명은 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼를 연마하는 화학적 기계적 연마 장치에 장착되어 연마 공정 동안에 반도체 웨이퍼의 위치를 유지하는 리테이너 링에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 위에 반도체 소자를 제조하기 이전에, 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 장치를 이용하여 웨이퍼 표면의 산화막을 제거하고 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정을 진행한다.
일반적으로 반도체 웨이퍼를 연마하는 화학적 기계적 연마 장치(Chemical Mechanical Polishing, CMP)는 연마헤드, 연마패드, 슬러리 제공유닛 및 리테이너 링을 포함한다. 연마헤드는 반도체 웨이퍼를 척킹(chucking)하여 연마패드 측으로 반도체 웨이퍼를 가압하며, 연마패드는 반도체 웨이퍼와 접촉되어 반도체 웨이퍼를 연마하며, 슬러리 제공유닛은 반도체 웨이퍼 측으로 슬러리를 제공한다. 또한, 리테이너 링은 반도체 웨이퍼의 외측 둘레를 둘러싸도록 설계되어 연마 공정 동안에 반도체 웨이퍼가 연마헤드가 연마하는 공간 외부로 이탈되는 것을 방지한다.
한국등록특허 제10-1722555호
본 발명의 목적은 화학적 기계적 연마 장치에 있어서 반도체 웨이퍼의 연마 품질을 향상시킬 수 있고 시험 연마에 필요한 시간(Break-in time)과 노동력을 최소한으로 단축할 수 있는 리테이너 링을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 화학적 기계적 연마 장치의 연마헤드에 장착되어 반도체 웨이퍼의 위치를 유지하는 리테이너 링(retainer ring)에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼의 외주를 둘러싸는 환형 몸체와 상기 환형 몸체에서 상기 반도체 웨이퍼를 연마하는 연마패드에 상기 반도체 웨이퍼와 함께 연마되는 하부면을 포함하고, 상기 하부면은 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면을 갖도록 형성된다.
상기 경사면은 직선 경사면이다.
상기 경사면의 시작점은 상기 환형 몸체의 내주면과 상기 하부면이 만나는 가장자리이다.
상기 리테이너 링의 시험 연마(Break-in)시, 상기 경사면의 시작점이 상기 연마패드와 접촉하여 상기 연마패드를 선가압한다.
상기 경사면의 경사도는 0.005°내지 0.007°범위이다.
상기 하부면에 슬러리가 유동되는 통로의 역할을 하는 다수의 슬러리 유동홈이 형성된다.
상기 환형 몸체는 상기 연마헤드에 조립되는 상부면을 포함하고, 상기 하부면은 외측 가장자리에 살빼기홈이 포함되어 상기 상부면에 비해 폭이 좁다.
상기 환형 몸체는 상기 연마패드에 접촉되는 하부면을 포함하는 제1 환형부와 상기 제1 환형부의 내부에 배치되어 상기 제1 환형부에 의해 둘러싸이는 제2 환형부를 포함한다.
상기 환형 몸체는 상기 연마패드에 접촉되는 하부면을 포함하는 제1 환형부와 상기 제1 환형부 위에 적층된 제2 환형부를 포함한다.
상기 제1 환형부는 플라스틱 소재로 되고, 상기 제2 환형부는 금속 소재로 된다.
상기 플라스틱 소재는 피크(PEEK)이고, 상기 금속 소재는 스테인레스 강(STS)이다.
본 발명은 리테이너 링의 하부면을 경사지게 형성하여 리테이너 링을 연마헤드에 장착한 초기에 경사면의 뾰족한 가장자리가 연마되면서 연마패드와 균일 밀착되게 한다. 따라서, 연마패드에 균일한 압력이 가해질 수 있고 연마의 균일성이 확보되어 반도체 웨이퍼의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 리테이너 링의 하부면 경사는 연마 공정시 필요한 초기 패드 안정화를 위한 시험 연마 시간(Break-in time)을 단축하므로, 시험 연마에 필요한 시간과 노동력을 최소한으로 단축하여 반도체 웨이퍼(WF)의 생산 가동율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 연마헤드의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 리테이너 링의 하부면을 보인 저면도.
도 4는 도 2에 도시된 I-I`을 따라 절취된 부분을 나타내는 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 리테이너 링, 연마패드, 반도체 웨이퍼 및 멤브레인의 부분 확대도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리테이너 링, 연마패드, 반도체 웨이퍼 및 멤브레인의 부분 확대도.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
설명의 이해를 돕기 위해 화학적 기계적 연마 장치에 대해 먼저 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 화학적 기계적 연마 장치(이하 '연마 장치'라 칭함)(10)는 반도체 웨이퍼(WF)에 대해 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)를 수행하는 장치이다. 반도체 웨이퍼(WF) 위에 반도체 소자들을 제조하기 이전에, 연마 장치(10)를 이용하여 반도체 웨이퍼(WF)에 대해 화학적 기계적 연마 공정을 수행하여 반도체 웨이퍼(WF)의 표면에 형성된 산화막을 제거하거나, 반도체 웨이퍼(WF)의 표면을 평탄화 할 수 있다.
연마 장치(10)는 연마패드(100), 슬러리 제공 유닛(200), 및 연마헤드(300)를 포함한다.
연마패드(100)는 반도체 웨이퍼(WF)와 접촉되는 연마면을 갖는다.
슬러리 제공 유닛(200)은 노즐(201)을 통해 연마패드(100)의 연마면 측으로 반응성을 가지고 있는 화학액에 연마입자가 분산되어 있는 슬러리를 제공하며, 연마패드(100)는 일 회전 방향으로 자전함에 따라 슬러리가 연마패드(100)의 연마면에 균일하게 제공될 수 있다.
연마헤드(300)는 진공 흡착과 같은 방법으로 반도체 웨이퍼(WF)를 척킹한다. 또한, 연마헤드(300)는 척킹된 반도체 웨이퍼(WF)를 연마패드(100)의 연마면에 가압함과 동시에 회전할 수 있고, 이에 따라 연마패드(100)의 연마면에 접촉되는 반도체 웨이퍼(WF)의 일 면에 대해 연마 공정이 수행될 수 있다. 연마 공정을 통하여 전 공정에서 발생한 반도체 웨이퍼(WF)의 표면 하부 결함을 없애고 표면 거칠기와 평탄도를 향상시킨다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연마헤드(300)는 캐리어(310), 회전 구동부(320), 멤버레인(330), 및 리테이너 링(340)을 포함한다. 캐리어(310)는 멤브레인(330) 및 리테이너 링(340)과 결합되고, 캐리어(310)는 회전 구동부(320)와 결합되어 회전 구동부(320)의 회전력에 의해 회전할 수 있다. 연마헤드(300)는 가압과 회전 기능이 필요하므로 중심에 회전 구동부(320)를 갖고, 이 회전 구동부(320)를 따라 하중을 가하는 방식이다. 캐리어(310)는 하중을 멤버레인(330)과 리테이너 링(340)을 통해 연마패드(100)에 전사하는 기능을 한다. 멤브레인(330)은 진공유로(321)를 통해 외부로부터 제공되는 진공압을 이용하여 반도체 웨이퍼(WF)를 흡착한다. 리테이너 링(340)은 표면 장력에 의해 흡착된 반도체 웨이퍼(WF)가 연마 중에 이탈하는 것을 방지한다.
이하에서는 리테이너 링에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(340)은 환형의 형상을 갖는다. 리테이너 링(340)은 환형의 형상을 갖는 환형 몸체(도 5의 341)를 포함하고, 환형 몸체(341)는 제1 환형부(도 5의 341a) 및 제1 환형부(도 5의 341a)의 내부에 배치된 제2 환형부(도 4의 341b)를 포함할 수 있다.
환형 몸체(341)는 외주면(342), 내주면(343), 하부면(344) 및 상부면(345)을 포함한다. 외주면(342)은 환형 몸체(341)의 외측 둘레를 따라 정의되고, 내주면(343)은 환형 몸체(341)의 내측 둘레를 따라 정의된다.
평면상에서 볼 때 환형 몸체(341)의 내부 또는 환형 몸체(341)의 내주면 (343)의 내측에 반도체 웨이퍼(WF)가 수용된다. 따라서, 연마 장치(10)가 구동되어 반도체 웨이퍼(WF)에 대해 연마 공정이 진행되는 동안에, 리테이너 링(340)은 반도체 웨이퍼(WF)의 위치를 유지한다. 즉, 연마 공정이 진행되는 동안에, 반도체 웨이퍼(WF)의 위치는 리테이너 링(340)에 의해 리테이너 링(340)의 내부로 유지되어, 반도체 웨이퍼(WF)가 연마 헤드(100)가 연마하는 공간 외부로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 환형 몸체(341)에 연마패드(100)와 접촉되는 하부면(344) 및 하부면(344)에 대향하는 상부면(345)이 포함된다. 상부면(345)에는 다수의 체결홀(345a)이 형성된다. 실시예에서는, 다수의 체결홀(345a)의 각각의 내면에는 나사산들이 형성되어 스크류(미도시)를 통해 리테이너 링(340)이 캐리어(310)에 고정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연마 패드(100)와 접촉되는 환형 몸체(341)의 하부면(344)에는 요입된 다수의 슬러리 유동홈(344a)이 형성된다. 다수의 슬러리 유동홈(344a)은 슬러리가 유동되는 통로의 역할을 한다. 따라서, 반도체 웨이퍼(WF)에 대한 연마 공정 시에, 리테이너 링(340)의 내측에 위치한 슬러리는 다수의 슬러리 유동홈(344a)을 통해 리테이너 링(340)의 외측으로 유동할 수 있고, 이와 반대로 리테이너 링(340)의 외측에 위치한 슬러리는 다수의 슬러리 유동홈(344a)을 통해 리테이너 링(340)의 내측으로 유동할 수 있다.
슬러리 유동홈(344a)은 리테이너 링(340)의 하부면(344)에 소정의 곡률로 휘어진 나선 형상을 이룰 수 있다. 나선 형상 슬러리 유동홈(344a)은 연마헤드(300)의 회전시 슬러리의 소용돌기 현상을 유발하여 슬러리의 유동을 보다 원활하게 한다. 슬러리 유동이 원활해야 슬러리의 공급 효율이 높아지고 반도체 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 연마를 수행할 수 있다.
또는, 슬러리 유동홈은 리테이너 링의 하부면에 반경 방향으로 직선 경사를 갖는 나선 형상을 이룰 수도 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(340)의 하부면(344)은 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면을 갖도록 형성된다. 경사면은 하부면(344)에서 슬러리 유동홈(344a)을 제외한 나머지 부분에 형성된다.
경사면의 시작점(P)은 환형 몸체(341)의 내측 가장자리이다. 즉, 환형 몸체(341)는 연마헤드(300)의 캐리어(310)에 장착 직후 연마패드(100)와 선 접촉할 수 있도록 내주면(343)과 하부면(344)이 만나는 내측 가장자리 부분이 경사면의 시작점(P)이 되고, 이 경사면의 시작점(P)이 연마패드(100)와 접촉되는 접촉면이 된다.
경사면의 시작점(P)은 화학적 기계적 연마 장치의 동작시 연마되어 최소한의 접촉면적으로 연마패드(100)에 균일하게 밀착된다. 이 경우, 짧은 시간에 연마되어 균일한 접촉면적을 제공할 있고 반도체 웨이퍼(WF)의 균일 연마가 가능하게 한다.
리테이너 링(340)은 적정한 연마 성능이 얻어진 것을 확인한 후에 반도체 웨이퍼(WF)의 연마를 개시할 필요가 있는데, 이러한 시험 연마에는 많은 시간과 노동력을 필요로 하며 반도체 웨이퍼(WF)의 생산 가동율을 저하시킨다.
따라서 리테이너 링(340)은 하부면(344)을 경사지게 형성하여 뾰족한 접촉면이 연마되어 연마패드(100)와 단시간 내에 균일하게 밀착되게 하여, 시험 연마 시간(Break-in time)을 단축할 수 있다. 시험 연마 시간은 CMP공정시 필요한 초기 패드 안정화 시간이라고도 한다.
또한, 리테이너 링(340)를 연마헤드(300)에 장착한 직후부터 뾰족한 접촉면에 의하여 연마패드(100)의 연마면이 양호하게 평탄화 미세화된다. 이 때문에 시험 연마를 행하지 않고 또는 단시간의 시험 연마를 행함으로써, 적정한 연마 성능이 얻어진다. 이 결과 시험 연마에 필요한 시간과 노동력을 최소한으로 억제하여 반도체 웨이퍼(WF)의 생산 가동율을 향상시킬 수 있다.
또한, 리테이너 링(340)의 시험 연마시, 경사면의 시작점(P)은 연마패드(100)와 접촉하여 연마패드(100)를 선가압한다. 즉, 리테이너 링(340)의 하부면(344)에서 뾰족한 접촉면이 폭이 좁은 선이므로, 리테이너 링(340)이 연마패드(100)를 선가압한다. 따라서 연마 공정 중 연마패드(100)의 변형율을 최소화하여 반도체 웨이퍼(WF)의 연마 균일도를 확보할 수 있다.
또한, 이는 리테이너 링(340) 부분에 슬러리의 유동을 원활히 하여 좀더 균일하고 안정된 연마를 가능하게 한다.
또한, 리테이너 링(340)의 하부면(344)의 경사에 의해 연마패드(100)와 접촉되는 면의 전체적인 체적을 줄임과 동시에 마찰열 발생에 의한 열 응력을 최대한 전체적으로 분산할 수 있다. 이 경우, 리테이너 링(340)의 폭 방향으로 슬러리가 통과하는 길이가 짧아져 슬러리의 유동성을 더욱 원활하게 하여 슬러리가 어느 한쪽으로 치우쳐 과연마를 초래하는 현상이 방지된다.
리테이너 링(340)의 하부면(344)의 경사면은 균일한 가압을 위해 직선 경사면인 것이 바람직하다. 일측에 경사면의 시작점(P)을 갖고 약간의 경사를 갖는 곡률 경사를 채용할 수도 있으나, 리테이너 링(340)과 연마패드(100)의 접촉 균일성을 위해 직선 경사가 더 바람직하다.
하부면(344)의 경사면의 높이(h)는 0.04mm 내지 0.06mm이다. 실시예에서 경사면의 높이를 0.04mm 내지 0.06mm의 범위로 할때, 경사면의 경사도는 0.005°내지 0.007°범위가 된다. 하부면(344)의 경사도와 경사면의 높이(h)를 이용하여 하부면(344)의 폭을 산출할 수 있다.
실시예에서 리테이너 링(340)을 캐리어(310)에 장착한 후, 초기 시험 연마시, 경사면의 높이는 0.04mm 미만이면 시험 연마 시간 단축 효과가 미비하고 0.06mm를 초과하면 접촉면에 하중이 과도하게 집중되어 연마패드에 스크레치 등이 발생할 수 있다.
리테이너 링(340)의 하부면(344)은 외측 가장자리에 살빼기홈(344a)이 포함된다. 살빼기홈(344a)에 의해 리테이너 링(340)의 하부면(344)은 상부면(345)에 비해 폭이 좁다. 가압되고 있는 리테이너 링(340)의 하부면(344)의 폭을 줄인 경우 접촉면적을 최소화시켜 마찰계수가 적어지므로 연마패드(100)의 변형이 적고 균일성이 개선된다. 또한, 살빼기홈(344a)은 일종의 챔퍼 역할을 하여 슬러리가 머무를 수 있는 버퍼공간으로 활용되어 회전시 슬러리 유동을 완충하는 역할도 하게 된다.
도 5에서 제1 환형부(341a)는 연마패드(100)와 직접 접촉하여 반도체 웨이퍼 연마를 균일하게 하는 기능을 수행하는 소재로서 경도가 높은 플라스틱 소재로 된다. 제2 환형부(341b)는 제1 환형부(341a)에 균일한 하중을 부여하기 위해 금속 소재로 된다. 제2 환형부(341b)는 제1 환형부(341a)의 내부에 배치되되, 중량 밸런스가 균형을 이루는 위치에 배치된다.
제1 환형부(341a)를 구성하는 플라스틱 소재는 엔지니어링 플라스틱을 포함할 수 있고, 바람직하게는 피크(PEEK)로 된다. 피크는 인성 및 높은 연성을 가질 뿐 아니라 화학 약품들에 대한 저항성 및 우수한 치수안정성으로 제품의 형태가 안정적으로 유지된다. 또한 피크는 뛰어난 내마모성 및 내마찰성을 가져 연마 공정에 있어 긴 수명을 보장한다.
리테이너 링(340)은 높은 가공정밀도와 치수 안정성이 필수적이며, 그렇지 못할 경우, 반도체 웨이퍼의 표면에 아주 미세한 긁힘이 발생하여 반도체 웨이퍼의 제조 수율이 낮아진다.
제2 환형부(341b)를 구성하는 금속 소재는 스테인레스 강(STS), 강철, 알루미늄, 황동 등과 같은 금속이며, 바람직하게는 스테인레스 강으로 된다. 제2 환형부(341b)에 의해 리테이너 링(340)의 휨 증상이 방지될 수 있고, 리테이너 링(340)에서 연마패드(100)와 접촉되는 제1 환형부(341a)의 소모성 교체가 용이할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 리테이너 링(340')의 환형 몸체(341)는 연마패드(100)에 접촉되는 하부면(344)을 포함하는 제1 환형부(341a)와 제1 환형부(341a) 위에 적층된 제2 환형부(341b)를 포함할 수 있다. 제1 환형부(341a)와 제2 환형부(341b)는 에폭시, 레진과 같은 접착제를 이용하여 서로 견고히 부착될 수 있다.
제1 환형부(341a)는 연마패드(100)와 직접 접촉하여 반도체 웨이퍼(WF) 연마를 균일하게 하는 기능을 수행하는 소재로서, 경도가 높은 플라스틱 소재로 된다. 제2 환형부(341b)는 제1 환형부(341a)에 균일한 하중을 부여하기 위해 금속 소재로 된다.
도 6의 경우 금속 소재로 된 제2 환형부(341b)가 캐리어(310)에 조립되므로 리테이너 링(340)을 캐리어(310)에 견고하게 고정할 수 있고, 체결홀(도 2의 345a)의 마모 방지로 연마 공정 중의 나사 풀림이나 편평도가 왜곡되는 문제를 방지할 수 있다.
제1 환형부(341a)를 구성하는 플라스틱 소재는 엔지니어링 플라스틱을 포함할 수 있고, 바람직하게는 피크(PEEK)로 된다. 제2 환형부(341b)를 구성하는 금속 소재는 스테인레스 강(STS), 강철, 알루미늄, 황동 등과 같은 금속이며, 바람직하게는 스테인레스 강으로 된다. 스테인레스 강은 내식성이 우수하다.
환형 몸체(341)의 하부면(344)은 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면을 갖도록 형성된다. 경사면의 시작점은 환형 몸체(341)의 내주면(343)과 하부면(344)이 만나는 가장자리이다.
하부면(344)의 경사면은 균일한 가압을 위해 직선 경사면인 것이 바람직하다. 하부면(344)의 경사면의 높이(h)는 0.04mm 내지 0.06mm일 수 있다. 구체적으로, 경사면의 경사도는 0.005°내지 0.007°범위일 수 있다.
이하 본 발명의 작용을 설명하기로 한다.
본 발명의 작용은 도 6의 실시예를 예로 들어 설명한다.
본 발명은 도 6에 도시된 상태에서 리테이너 링(340)에 의해 연마패드(100)에 제1 압력이 전달되며, 멤브레인(330) 및 반도체 웨이퍼(WF)에 의해 연마패드(100)에 제2 압력이 전달된다. 이 경우에, 제1 압력은 리테이너 링(340)과 접촉된 연마패드(100)에 전달되고, 제2 압력은 반도체 웨이퍼(WF)와 접촉된 연마패드(100)에 전달된다.
한편, 제1 압력의 크기가 제2 압력의 크기와 실질적으로 동일한 경우에, 연마패드(100)의 상단면의 프로파일은 평탄하게 유지될 수 있다. 이와 반대로, 제1 압력의 크기가 제2 압력의 크기보다 크면, 연마패드(100)의 상단면의 프로파일은 리테이너 링(340)의 위치에 대응하여 아래로 꺼진 형상으로 변화될 수 있다. 그 결과, 연마패드(100)에서 리테이너 링(340)에 의해 가압된 부분과 연마패드(100)에서 반도체 웨이퍼(WF)가 안착된 부분의 높이 차이에 의해, 연마패드(100)에서 반도체 웨이퍼(WF)의 가장자리는 연마패드(100)와 이격될 수 있고, 이에 따라 반도체 웨이퍼(WF)의 가장자리에 대한 연마품질이 저하될 수 있다.
하지만, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 환형 몸체(341)의 하부면(344)이 경사지게 형성된다. 즉, 하부면(344)이 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면을 형성하는 경우에, 리테이너 링(340)을 연마헤드(300)에 장착한 초기, 하부면(344)과 내주면(343)이 만나는 모서리를 통해 연마패드(100)에 압력이 가해지면서 가장자리가 연마되어 단시간 내에 연마패드(100)에 균일하게 밀착된다.
이 경우, 짧은 시간에 균일한 접촉면적을 제공할 있고 균일 연마가 가능하다.
즉, 적정한 연마 성능이 얻어질 때까지 리테이너 링(340)의 하부면(344)의 경사에 의해 연마패드(100)와 접촉되는 면의 전체적인 체적을 줄임과 동시에 마찰열 발생에 의한 열 응력을 최대한 전체적으로 분산하여 연마패드(100)의 소정 부분에 국부적으로 압력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(WF)의 가장자리 연마품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 리테이너 링(340) 부분이 최소한의 접촉면적으로 연마패드(100)에 균일하게 밀착되므로 슬러리의 유동을 보다 원활히 하여 좀더 균일하고 안정된 연마를 가능하게 한다. 그 결과, 연마패드(100)에서 반도체 웨이퍼(WF)의 가장자리가 연마패드(100)와 이격되어 반도체 웨이퍼(WF)의 가장자리의 연마 품질이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
즉, 균일한 연마 작업이 가능하고 반도체 웨이퍼(WF)의 가장자리의 연마 품질을 높일 수 있다.
또한, 리테이너 링(340)의 하부면(344)의 경사면에 의해 짧은 시간에 연마패드(100)에 균일한 접촉면적이 제공되므로, 연마 공정시 필요한 초기 패드 안정화를 위한 시험 연마 시간(Break-in time)을 단축할 수 있다. 그 결과, 시험 연마에 필요한 시간과 노동력을 최소한으로 단축하여 반도체 웨이퍼(WF)의 생산 가동율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 연마 장치 100: 연마패드
200: 슬러리 제공 유닛 201: 노즐
300: 연마헤드 310: 캐리어
320: 회전 구동부 321: 진공유로
330: 멤버레인 340,340': 리테이너 링
341: 환형 몸체 341a: 제1 환형부
341b: 제2 환형부 342: 외주면
343: 내주면 344: 하부면
345: 상부면 345a: 체결홀
346: 살빼기 홈 WF: 반도체 웨이퍼

Claims (11)

  1. 화학적 기계적 연마 장치의 연마헤드에 장착되어 반도체 웨이퍼의 위치를 유지하는 리테이너 링(retainer ring)에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼의 외주를 둘러싸는 환형 몸체; 및
    상기 환형 몸체에서 상기 반도체 웨이퍼를 연마하는 연마패드에 상기 반도체 웨이퍼와 함께 연마되는 하부면;을 포함하고,
    상기 하부면은 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사면은 직선 경사면인 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사면의 시작점은 상기 환형 몸체의 내주면과 상기 하부면이 만나는 가장자리인 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리테이너 링의 시험 연마(Break-in)시, 상기 경사면의 시작점이 상기 연마패드와 접촉하여 상기 연마패드를 선가압하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사면의 경사도는 0.005°내지 0.007°범위인 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부면에 슬러리가 유동되는 통로의 역할을 하는 다수의 슬러리 유동홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 환형 몸체는 상기 연마헤드에 조립되는 상부면을 포함하고, 상기 하부면은 외측 가장자리에 살빼기홈이 포함되어 상기 상부면에 비해 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 환형 몸체는
    상기 연마패드에 접촉되는 하부면을 포함하는 제1 환형부; 및
    상기 제1 환형부의 내부에 배치되어 상기 제1 환형부에 의해 둘러싸이는 제2 환형부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 환형 몸체는
    상기 연마패드에 접촉되는 하부면을 포함하는 제1 환형부; 및
    상기 제1 환형부 위에 적층된 제2 환형부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 환형부는 플라스틱 소재로 되고,
    상기 제2 환형부는 금속 소재로 되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 플라스틱 소재는 피크(PEEK)이고, 상기 금속 소재는 스테인레스 강(STS)인 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 리테이너 링.
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