KR101786484B1 - Carrier head of polishing apparatus and its control method - Google Patents

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손준호
신성호
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

본 발명은 연마 장치용 연마 헤드 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 외부로부터 회전 구동력을 전달받아 웨이퍼의 연마 공정 중에 회전하고, 개폐 밸브에 의하여 선택적으로 개방되는 제1통로가 마련된 베이스와; 상기 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 바닥판이 구비되고, 상기 바닥판과 상기 베이스의 사이에 형성된 제1압력챔버와 제2압력챔버를 포함하는 2개 이상의 압력 챔버의 압력에 의하여 상기 바닥판과 상기 베이스와의 간격이 변동하며, 상기 제1통로의 입구와 연통되는 상기 제1압력챔버의 제1바닥면이 상기 연마 공정이 진행될 때의 제1거리로부터 상기 베이스에 보다 근접한 제2거리로 이동하면 상기 제1바닥면에 상방 돌출된 막음 돌기가 상기 제1통로의 입구를 막도록 형성된 멤브레인과; 상기 압력 챔버들에 공압 공급로를 통해 각각 공압을 공급하는 압력 조절부와; 포함하여 구성되어, 연마 공정이 종료되어 웨이퍼를 이동하고자 파지하는 것을 제1통로가 막음 돌기에 의하여 막혀 폐쇄된 상태라는 것을 감지함으로써 작동 신뢰성이 보장되고 공정 지연 시간을 줄여 공정 효율을 향상시키는 연마 장치용 연마 헤드 및 그 제어 방법을 제공한다.The present invention relates to a polishing head for a polishing apparatus and a method of controlling the same. In order to achieve the object, the present invention provides a polishing head for a polishing apparatus, A base provided with a passage; A bottom plate of a flexible material for pressing the wafer during the polishing process is provided and the pressure of the at least two pressure chambers including the first pressure chamber and the second pressure chamber formed between the bottom plate and the base, Wherein a distance between the plate and the base varies and a first bottom surface of the first pressure chamber communicating with an inlet of the first passage is spaced from a first distance when the polishing process is proceeded to a second distance And a blocking protrusion protruding upward from the first bottom surface to block the inlet of the first passage; A pressure regulator for supplying pneumatic pressure to the pressure chambers through a pneumatic supply path; And a grinding device for grinding the wafer to move the grinding process to end the grinding process by sensing that the first passage is closed by the clogging protrusion to close the grinding process, And a control method therefor.

Description

연마 장치용 연마 헤드 및 그 제어 방법 {CARRIER HEAD OF POLISHING APPARATUS AND ITS CONTROL METHOD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a polishing head for a polishing apparatus,

본 발명은 연마 장치용 연마 헤드 및 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 연마 공정을 마친 웨이퍼가 연마 헤드의 멤브레인 바닥판에 밀착 파지된 상태를 시간의 오차없이 정확히 감지할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 연마 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing head for a polishing apparatus and a method of controlling the same. More particularly, the present invention relates to a polishing head for a chemical mechanical polishing apparatus capable of accurately detecting a state in which a wafer having been polished is firmly held on a membrane bottom plate of a polishing head, To a polishing head.

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.The chemical mechanical polishing (CMP) apparatus is a device for performing a wide-area planarization that removes a height difference between a cell region and a peripheral circuit region due to unevenness of a wafer surface generated by repeatedly performing masking, etching, To improve the surface roughness of the wafer due to contact / wiring film separation and highly integrated elements, and the like.

이러한 CMP 장치에 있어서, 연마 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. In such a CMP apparatus, the polishing head presses the wafer in a state in which the polishing surface of the wafer faces the polishing pad before and after the polishing step to perform the polishing process, and at the same time, when the polishing process is finished, the wafer is directly and indirectly Vacuum-adsorbed and held, and then moved to the next step.

도1b은 화학 기계적 연마 장치(9)의 개략 평면도이다. 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 화학 기계적 연마 장치(9)는 웨이퍼(W)를 저면에 위치시킨 상태에서 웨이퍼(W)를 가압하며 자전하는 연마 헤드(1)와, 웨이퍼(W)의 연마면과 접촉하면서 회전(2d)하는 연마 패드(2)와, 연마 패드(2) 상에 슬러리를 공급하여 웨이퍼(W)에 도달한 슬러리에 의한 화학적 연마를 행하게 하는 슬러리 공급부(3)와, 연마 패드(2)의 표면을 개질하는 컨디셔너(4)로 이루어진다. Fig. 1B is a schematic plan view of the chemical mechanical polishing apparatus 9. Fig. 1A and 1B, the chemical mechanical polishing apparatus 9 includes a polishing head 1 which pressurizes and rotates the wafer W while the wafer W is placed on the bottom surface of the wafer W, A polishing slurry supply unit 3 for supplying slurry onto the polishing pad 2 to perform chemical polishing by the slurry reaching the wafer W, , And a conditioner (4) for modifying the surface of the polishing pad (2).

상기 연마 헤드(1)는 도2a에 도시된 바와 같이 외부의 구동부에 의하여 회전 구동되는 본체부(20)와, 본체부(20)의 베이스(21)에 고정되어 베이스(21)와의 사이에 다수의 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)를 형성하는 멤브레인(10)을 포함하여, 압력 챔버(C1, C2, C3)에 공압 공급로(55)를 통해 공압을 독립적으로 인가하거나 배출시키는 압력 조절부(50)로 이루어진다. 2A, the polishing head 1 includes a main body 20 rotatably driven by an external driving unit, and a plurality of polishing heads 21 fixed to the base 21 of the main body 20, C3 or C4 to form pressure chambers C1, C2, C3 and to apply pressure independently to the pressure chambers C1, C2, C3 via the pneumatic feed path 55, And a pressure regulating unit 50 for regulating the pressure of the fluid.

필요에 따라, 연마 중인 웨이퍼(W)의 둘레에 링 형태로 배치되어 화학 기계적 연마 공정 중에 저면이 연마 패드(2)를 가압하여 둘러싸고 있는 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 리테이너 링이 구비될 수 있으며, 멤브레인(10)의 일부 끝단이 리테이너 링에 고정될 수도 있다. If desired, a retainer ring may be provided, which is disposed in the form of a ring around the wafer W being polished so as to prevent separation of the wafer W, the bottom surface of which presses the polishing pad 2 to surround the polishing pad 2 during the chemical mechanical polishing process And some ends of the membrane 10 may be fixed to the retainer ring.

여기서, 본체부(20)는 외부로부터 회전 구동력을 전달받는 구동 전달부(24)와, 구동 전달부(24)와 함께 회전하면서 멤브레인(10)의 끝단과 결합되는 베이스(21)로 구성된다. The main body 20 includes a drive transmitting portion 24 receiving a rotational driving force from the outside and a base 21 coupled to an end of the membrane 10 while rotating together with the driving transmitting portion 24. [

그리고, 멤브레인(10)은 웨이퍼(W)를 가압하는 바닥판(11)과, 바닥판(11)의 가장자리 끝단에 상측으로 연장된 측면(13)과, 바닥판(11)의 중심과 측면(13)의 사이에 링 형태로 형성된 격벽(12)이 형성되며, 측면(13)과 격벽(12)의 끝단이 베이스(21)에 결합 부재(22)로 고정되어, 멤브레인 바닥판과 베이스(21)의 사이에 다수의 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)를 형성한다. The membrane 10 includes a bottom plate 11 for pressing the wafer W, a side surface 13 extending upward from the edge of the bottom plate 11, 13 and a side wall 13 and an end of the partition wall 12 are fixed to the base 21 by a coupling member 22 so that the membrane bottom plate and the base 21 C2, C3, C4) between the pressure chambers (C1, C2, C3, C4).

그리고, 압력 조절부(50)는 멤브레인 바닥판(11)의 상측에 구획 형성된 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 공압 공급관(55)을 통해 독립적으로 각 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력(P1, P2, P3, P4)를 조절하여, 연마 공정 중에 웨이퍼(W)를 가압하는 가압력을 압력 챔버 별로 제어한다. The pressure regulating unit 50 is connected to each of the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 partitioned on the membrane bottom plate 11 through the pneumatic supply pipe 55, P2, P3 and P4 of the chambers C3, C4 to control the pressing force for pressing the wafer W during the polishing process for each pressure chamber.

도2a에 도시된 형태로 웨이퍼(W)의 연마 공정이 종료되면, 도2b에 도시된 바와 같이, 압력 조절부(50)는 공압 공급관(55)을 통해 압력 챔버들(C1, C2, C3, C4) 중 어느 하나 이상(도면에는 제3압력챔버(C3))에 부압을 인가하여, 웨이퍼(W)와 멤브레인 바닥판(11)의 사이에 대기압보다 낮은 진공 상태의 공간(Cx)을 형성하면서, 제3압력챔버(C3)의 하측 공간(Cx)에서 웨이퍼(W)를 파지하게 된다. 2B, when the polishing process of the wafer W is completed in the form shown in FIG. 2A, the pressure regulating part 50 is connected to the pressure chambers C1, C2, C3, Negative pressure is applied to at least one of the wafer W and the membrane bottom plate C4 to form a space Cx in a vacuum state lower than atmospheric pressure between the wafer W and the membrane bottom plate 11 , And the wafer W is held in the lower space Cx of the third pressure chamber C3.

그리고 연마 헤드(1)는 상측으로 이동한 후, 그 다음 공정으로 웨이퍼(W)를 파지한 상태로 이동한다. Then, the polishing head 1 moves upward, and then moves to a state in which the wafer W is gripped by the next process.

그러나, 연마 헤드(1)의 압력 챔버들 중에 어느 하나의 압력 챔버(C3)에 부압이 인가되면서 웨이퍼(W)와 멤브레인 바닥판(11) 사이에 진공 상태의 공간(Cx)이 형성된 것을 확인하지 못하므로, 압력 챔버(C3)에 부압을 인가한 이후에 너무 짧은 시간이 경과한 상태로 연마 헤드(1)를 그 다음 공정으로 이동하면 웨이퍼(W)를 파지하지 못하는 문제가 야기되었다. 따라서, 압력 챔버(C3)에 부압을 인가한 이후에 충분한 시간이 경과한 이후에 연마 헤드(1)를 그 다음 공정으로 이동하여 웨이퍼의 파지 오류를 해소하고자 하였지만, 압력 챔버(C3)에 부압을 인가한 이후에 웨이퍼가 파지되는 데까지 소요되는 시간이 매번 차이가 있으므로 보다 긴 시간을 웨이퍼 파지에 사용할 수 밖에 없고, 이에 따라 웨이퍼의 이송을 위한 공정 시간이 지체되는 문제가 야기되었다. However, it is confirmed that a negative space Cx is formed between the wafer W and the membrane bottom plate 11 by applying negative pressure to one of the pressure chambers C3 of the polishing head 1 Therefore, when the polishing head 1 is moved to the next process in a state in which a too short time has passed since the negative pressure was applied to the pressure chamber C3, the wafer W could not be gripped. Therefore, although the polishing head 1 has been moved to the next process after a sufficient time has elapsed since the negative pressure was applied to the pressure chamber C3 to attempt to eliminate the holding error of the wafer, negative pressure was applied to the pressure chamber C3 The time required for holding the wafer after the application of the wafer is different each time, so that it is inevitable to use a longer time for grasping the wafer, thereby causing a problem that the process time for transferring the wafer is delayed.

따라서, 연마 헤드(1)의 멤브레인 바닥판(11)에 웨이퍼(W)가 밀착하여 파지되었는지를 즉각적으로 확인할 수 있는 방안의 필요성이 공정 효율의 측면에서 절실히 요구되고 있다.Therefore, a need for a method for immediately confirming whether the wafer W is held in close contact with the membrane bottom plate 11 of the polishing head 1 is urgently required in terms of process efficiency.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 상세하게는 연마 공정을 마친 웨이퍼가 연마 헤드의 멤브레인 바닥판에 밀착 파지된 상태를 시간의 오차없이 정확히 감지할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 연마 헤드 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. More particularly, the present invention relates to a polishing head for a chemical mechanical polishing apparatus capable of accurately detecting a state in which a wafer having been subjected to a polishing process is held in close contact with a membrane bottom plate of a polishing head, And a control method therefor.

다시 말하면, 본 발명은 연마 공정이 종료된 이후에 웨이퍼를 그 다음 공정으로 이송하기 위하여, 연마 헤드의 멤브레인 바닥판과 웨이퍼 사이에 진공 상태의 공간을 마련하는 것에 의하여 웨이퍼가 멤브레인 바닥판에 밀착시킨 상태를 한치의 시간 오차없이 정확하게 감지함으로써, 추가적인 공정 시간이 불필요하게 소요되지 않고 곧바로 그 다음 공정으로 이송할 수 있도록 하여 공정 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.In other words, according to the present invention, a wafer is brought into close contact with a membrane bottom plate by providing a vacuum space between the membrane bottom plate of the polishing head and the wafer in order to transfer the wafer to the next process after the polishing process is completed The object of the present invention is to detect the state accurately without any time error and to shorten the process time by allowing the process to be transferred immediately to the next process without unnecessary additional process time.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 외부로부터 회전 구동력을 전달받아 웨이퍼의 연마 공정 중에 회전하고, 개폐 밸브에 의하여 선택적으로 개방되는 제1통로가 마련된 베이스와; 상기 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 바닥판이 구비되고, 상기 바닥판과 상기 베이스의 사이에 형성된 제1압력챔버와 제2압력챔버를 포함하는 2개 이상의 압력 챔버의 압력에 의하여 상기 바닥판과 상기 베이스와의 간격이 변동하며, 상기 제1통로의 입구와 연통되는 상기 제1압력챔버의 제1바닥면이 상기 연마 공정이 진행될 때의 제1거리로부터 상기 베이스에 보다 근접한 제2거리로 이동하면 상기 제1바닥면이 상기 제1통로의 입구를 막도록 형성된 멤브레인과; 상기 압력 챔버들에 공압 공급로를 통해 각각 공압을 공급하는 압력 조절부와; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a polishing apparatus comprising: a base having a first passage which is received by a rotational driving force from the outside and rotates during a wafer polishing process, and is selectively opened by an on-off valve; A bottom plate of a flexible material for pressing the wafer during the polishing process is provided and the pressure of the at least two pressure chambers including the first pressure chamber and the second pressure chamber formed between the bottom plate and the base, Wherein a distance between the plate and the base varies and a first bottom surface of the first pressure chamber communicating with an inlet of the first passage is spaced from a first distance when the polishing process is proceeded to a second distance The first bottom surface being configured to close the inlet of the first passage; A pressure regulator for supplying pneumatic pressure to the pressure chambers through a pneumatic supply path; The polishing head for a polishing apparatus according to claim 1,

이는, 웨이퍼가 멤브레인 바닥판에 밀착되어 파지된 상태에서는, 멤브레인 바닥판이 연마 공정 시의 베이스와의 사잇 간격인 제1거리에 비하여 보다 작은 제2거리로 이동하므로, 멤브레인 바닥판이 제2거리가 되는 위치로 이동하면, 바닥판이 제1통로의 입구를 막게 작용하여, 제1통로가 압력 챔버와 차단된 것을 감지한 것에 의하여 웨이퍼가 멤브레인 바닥판에 밀착된 상태라는 것을 감지하기 위함이다.This is because, in a state where the wafer is held in close contact with the membrane bottom plate, the membrane bottom plate moves to a second distance smaller than the first distance, which is the interval between the bases in the polishing process, Position, the bottom plate functions to block the inlet of the first passage, and it is sensed that the wafer is in close contact with the membrane bottom plate by sensing that the first passage is blocked from the pressure chamber.

무엇보다도, 상기 제1바닥면은 상방 돌출 형성된 막음 돌기를 포함하여, 상기 제1바닥면이 상기 제2거리로 이동하면 상기 막음 돌기에 의하여 상기 제1통로의 입구가 막히도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 압력 챔버의 높이에 비하여 멤브레인 바닥판의 상방 이동 거리가 짧더라도, 막음 돌기에 의하여 제1통로를 보다 확실하게 막을 수 있게 되어, 연마 헤드의 압력 챔버의 크기와 멤브레인 바닥판의 상하 이동 변위에 무관하게 항상 높은 감지 정확성을 확보할 수 있다.Above all, the first bottom surface may include a blocking protrusion formed so as to protrude upward so that the entrance of the first passage is blocked by the blocking protrusion when the first bottom surface moves to the second distance. Accordingly, even if the upward movement distance of the membrane bottom plate is shorter than the height of the pressure chamber, the first passage can be more reliably blocked by the blocking protrusions, so that the size of the pressure chamber of the polishing head, It is possible to always ensure high detection accuracy irrespective of displacement.

이와 같이, 멤브레인 바닥판에 막음 돌기를 형성하고 막음 돌기가 미리 준비된 제1통로를 막는 것을 감지하는 것에 의하여, 웨이퍼가 연마 헤드에 파지되는 순간이 즉각적으로 감지할 수 있으므로, 웨이퍼를 그 다음 공정으로 지체없이 이동하는 것이 가능해지므로, 종래에 웨이퍼의 파지 상태를 확보하기 위하여 공정 시간이 지연되었던 문제를 해소하는 효과를 얻을 수 있다. By thus forming a blocking protrusion on the membrane bottom plate and sensing that the blocking protrusion closes the first passage prepared in advance, the moment when the wafer is grasped by the polishing head can be immediately detected, It is possible to achieve the effect of eliminating the problem that the process time is delayed in order to secure the holding state of the wafer in the past.

또한, 본 발명은 멤브레인 바닥판에 상방으로 돌출된 막음 돌기가 제1통로의 입구를 접촉 방식으로 막는 것에 의하여 멤브레인 바닥판의 위치를 감지함에 따라, 압력 챔버 내의 압력 크기나 압력 챔버 내에 잔류할 수 있는 이물질의 양에 따른 감지 오류를 미연에 예방할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. Further, according to the present invention, as the blocking protrusion protruding upwardly from the membrane bottom plate detects the position of the membrane bottom plate by blocking the inlet of the first passage in a contact manner, it is possible to prevent the pressure in the pressure chamber, It is possible to prevent the detection error according to the amount of the foreign matter in advance.

이 때, 제1통로가 마련된 상기 제1압력챔버는 상기 압력 챔버들 중에 중앙부에 위치할 수도 있고, 상기 압력 챔버들 중에 중앙부와 가장자리에 위치한 압력 챔버의 사이에 위치할 수도 있다. In this case, the first pressure chamber provided with the first passage may be located at the center of the pressure chambers, or may be located between the pressure chambers located at the center and the edge of the pressure chambers.

그리고, 막음 돌기는 압력 챔버의 형태에 따라 하나의 포인트 형태로 형성될 수도 있고, 링 형태로 형성될 수도 있다. The blocking protrusions may be formed in the form of a point depending on the shape of the pressure chamber, or may be formed in a ring shape.

바람직하게는, 제1통로와 그 입구를 선택적으로 접촉하여 막는 막음 돌기는 멤브레인 바닥판의 중심으로부터 이격된 위치에 배치되고 원주 방향을 따라 다수 배치된다. 이에 의하여, 다수의 제1통로의 일부만 접촉 상태인 경우에 멤브레인 바닥판이 수평면을 유지하지 못하고 경사진 상태라는 것도 감지할 수 있다. Preferably, the blocking protrusions for selectively blocking the first passage and the inlet thereof are disposed at a position spaced apart from the center of the membrane bottom plate and disposed in a plurality of positions along the circumferential direction. Thus, it is also possible to detect that the membrane bottom plate does not maintain a horizontal plane and is inclined when only a part of the plurality of first passages is in contact.

그리고, 상기 제1통로는 대기와 연통된 상태일 수 있다. 이에 의하여, 연마 공정이 종료된 이후에 제2압력챔버에 부압이 인가되는 때에, 제1압력챔버 내의 공기는 제1통로를 통해 보다 금방 외기로 배출되며, 제1통로의 입구가 막음 돌기에 의하여 막혀 있어서 제1통로의 압력이 대기압과 동일한 상태로 안정되게 유지되는 것을 감지하는 것에 의하여, 멤브레인 바닥판이 정해진 제2거리로 이동한 상태라는 것을 정확히 감지할 수 있다.The first passage may be in communication with the atmosphere. Thereby, when a negative pressure is applied to the second pressure chamber after the polishing process is finished, air in the first pressure chamber is discharged to the outside air through the first passage, and the entrance of the first passage is blocked by the blocking protrusion By sensing that the pressure of the first passage is blocked so as to be stably maintained in the same state as the atmospheric pressure, it is possible to accurately detect that the membrane bottom plate has moved to the predetermined second distance.

또는, 연마 공정이 종료된 상태에서 웨이퍼를 멤브레인 바닥판에 밀착시키기 위하여 상기 제2압력챔버에 부압이 인가되는 동안에 상기 제1통로를 통해 부압이 인가될 수도 있다. 이에 의하여, 제1통로에 마련된 압력 센서에서 측정된 측정값이 제1통로에 인가한 압력값에 도달한 시점을 멤브레인 바닥판이 정해진 제2거리에 도달한 것을 감지할 수 있다. Alternatively, a negative pressure may be applied through the first passageway while the negative pressure is applied to the second pressure chamber to bring the wafer into contact with the membrane bottom plate in the state where the polishing process is terminated. Thus, it is possible to detect when the membrane bottom plate has reached the second predetermined distance when the measured value measured by the pressure sensor provided in the first passage reaches the pressure value applied to the first passage.

이를 위하여, 상기 연마 공정 중에는 상기 개폐 밸브가 폐쇄 상태이고, 상기 제1바닥면이 상기 제2거리로 위치한 때에는 상기 개폐 밸브가 개방 상태로 된다.To this end, during the polishing process, the open / close valve is closed, and when the first bottom surface is located at the second distance, the open / close valve is opened.

한편, 제1통로가 연통하는 상기 제1압력챔버는 2개 이상으로 형성될 수도 있다. Meanwhile, the first pressure chamber communicating with the first passage may be formed of two or more.

이 때, 상기 제1통로의 압력 변동을 측정하여 상기 제1바닥면의 위치를 감지하는 것에 의하여 상기 웨이퍼가 상기 바닥판에 부착된 상태인지를 감지하는 감지부를; 더 포함하여 구성되어, 감지부에서 측정된 제1통로의 압력값을 통해 멤브레인 바닥판이 보다 상측인 제2거리로 이동한 것을 감지할 수 있다.A sensing unit for sensing whether the wafer is attached to the bottom plate by measuring a pressure variation of the first passage and sensing a position of the first bottom surface; So that it is possible to sense that the membrane bottom plate has moved to a higher second distance through the pressure value of the first passage measured by the sensing unit.

이와 별개로 또는 이와 병행하여, 상기 제1통로의 입구가 상기 막음 돌기에 의하여 접촉된 상태인지를 감지하는 감지부를; 더 포함하여 구성되어, 접촉 상태를 감지하는 감지부를 통해 멤브레인 바닥판이 제2거리로 이동한 것을 감지할 수도 있다.Separately or in parallel, a sensing unit for sensing whether the inlet of the first passage is in contact with the blocking protrusion; And may detect movement of the membrane bottom plate to the second distance through a sensing unit that senses the contact state.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 외부로부터 회전 구동력을 전달받아 웨이퍼의 연마 공정 중에 회전하고, 개폐 밸브에 의하여 선택적으로 개방되는 제1통로가 마련된 베이스와, 상기 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 바닥판이 구비되고 상기 바닥판과 상기 베이스의 사이에 제1압력챔버와 제2압력챔버를 포함하는 2개 이상의 압력 챔버들이 형성된 연마 헤드의 제어 방법으로서, 상기 제1통로를 폐쇄시킨 상태로 상기 압력 챔버들에 정압을 공급하여 상기 바닥판의 하측에 위치한 웨이퍼를 가압하면서 상기 웨이퍼를 연마하는 연마단계와; 상기 제1통로를 개방시킨 상태로 상기 제2압력챔버에 부압을 작용하여 상기 바닥판이 상기 연마단계에서 제1거리에 있던 것을 상기 베이스에 근접한 제2거리로 이동시키고, 이에 의하여 상기 제1압력챔버의 제1바닥면에 상방 돌출된 막음 돌기가 상기 제1통로의 입구를 막는 웨이퍼 파지단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a polishing apparatus comprising: a base which is provided with a first passage which is received by a rotational driving force from the outside and rotates during a polishing process of the wafer and is selectively opened by an opening / closing valve; A control method for a polishing head having a bottom plate of a flexible material to be pressurized and having at least two pressure chambers formed between the bottom plate and the base and including a first pressure chamber and a second pressure chamber, A polishing step of supplying a positive pressure to the pressure chambers in a closed state to polish the wafer while pressing a wafer positioned below the bottom plate; A negative pressure is applied to the second pressure chamber in a state in which the first passage is open so that the bottom plate is moved to a second distance close to the base at the first distance in the polishing step, A blocking protrusion protruding upwardly from the first bottom surface of the first passageway blocks the inlet of the first passageway; The present invention also provides a method of controlling a polishing head.

이와 같이, 연마 공정 중에는 제1통로를 폐쇄 시킨 상태로 유지하여 압력 조절부로부터 제1압력 챔버에 공급되는 공압이 누설하는 것을 방지하고, 연마 공정이 종료된 이후에 제1통로를 개방하여 막음 돌기가 제1통로를 막은 상태에 이르러서야 제1통로의 압력이 일정하게 유지되도록 함으로써, 제1통로의 개폐 상태로부터 웨이퍼가 파지된 것인지를 정확히 알 수 있다. Thus, during the polishing process, the first passage is kept closed to prevent the pneumatic pressure supplied to the first pressure chamber from leaking from the pressure regulating portion, and after the polishing process is completed, the first passage is opened, It is possible to accurately determine whether the wafer has been gripped from the open / closed state of the first passage by keeping the pressure of the first passage constant when the first passage is closed.

즉, 상기 웨이퍼 파지단계는 상기 제1통로에서의 압력값을 감지하는 압력변동감지단계를; 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 압력변동 감지단계는 상기 제1통로에서 측정된 압력값이 정해진 값에 도달하였는지를 감지할 수도 있고, 상기 제1통로에서 측정된 압력값이 정해진 시간 동안 일정하게 유지되는 지를 감지할 수도 있다. That is, the wafer holding step may include a pressure fluctuation sensing step of sensing a pressure value in the first passage; And the like. Here, the pressure fluctuation sensing step may detect whether the pressure value measured in the first passage reaches a predetermined value, and may detect whether the pressure value measured in the first passage is maintained constant for a predetermined time .

한편, 상기 웨이퍼 파지단계는 상기 제1통로의 입구가 상기 막음 돌기에 의하여 접촉한 상태인지를 감지하는 접촉 감지 단계를 포함하는 것에 의하여, 멤브레인 바닥판이 정해진 제2거리로 이동하였는지를 감지할 수 있다.Meanwhile, the wafer holding step may include a contact sensing step of sensing whether the entrance of the first passage is in contact with the blocking protrusion, thereby detecting whether the membrane bottom plate has moved to a predetermined second distance.

이 때, 상기 제1통로는 상기 멤브레인 바닥판의 중심으로부터 이격된 원주 방향으로의 다수 위치에 배치되어, 이들 제1통로의 입구가 모두 막음 돌기에 의하여 막힌 상태가 되면 정상적으로 멤브레인 바닥판이 정해진 제2거리에 도달하여, 웨이퍼가 멤브레인 바닥판에 파지된 상태로 보고 그 다음 공정으로 이동할 수 있다. At this time, the first passage is disposed at a plurality of positions in the circumferential direction spaced apart from the center of the membrane bottom plate. When the entrance of the first passage is blocked by the blocking protrusion, normally, Reaching the distance, the wafer is held in the membrane bottom plate and can be moved to the next process.

그리고, 상기 웨이퍼 파지단계는 상기 제1통로에 일정한 압력이 작용한 상태에서 상기 압력변동 감지단계가 행해질 수 있다. 여기서, 일정한 압력은 상압(대기압)일 수도 있고, 별도로 인가되는 정해진 제1부압일 수도 있다. In the wafer holding step, the pressure fluctuation sensing step may be performed while a constant pressure is applied to the first passage. Here, the constant pressure may be atmospheric pressure (atmospheric pressure) or may be a predetermined first negative pressure applied separately.

그리고, 상기 멤브레인 바닥판이 상기 제2거리로 이동한 것을 감지한 이후에, 상기 연마 헤드를 이동시키는 연마헤드 이동단계가 행해진다.Then, after sensing that the membrane bottom plate has moved to the second distance, a polishing head moving step for moving the polishing head is performed.

본 특허청구범위에 기재된 '제1압력챔버', '제2압력챔버'는 연마 헤드에 형성되는 다수의 압력 챔버들 중의 임의의 압력 챔버를 지시하는 것으로, 도면을 참조로 설명한 실시예에서 지칭하는 제1압력챔버, 제2압력챔버에 국한되지 아니한다. The 'first pressure chamber' and the 'second pressure chamber' described in the present claims designate any of the plurality of pressure chambers formed in the polishing head, which is referred to in the embodiment described with reference to the drawings The first pressure chamber, and the second pressure chamber.

본 발명에 따르면, 베이스에 미리 마련된 제1통로와 이에 대향되는 위치의 멤브레인 바닥판에 상향 돌출된 막음 돌기를 구비하여, 웨이퍼가 연마면으로부터 분리되어 멤브레인 바닥판에 밀착된 상태가 되는 것을 막음 돌기가 제1통로와 접촉하거나 제1통로를 폐쇄시키는 것을 통한 접촉 방식으로 감지함으로써, 웨이퍼가 연마 헤드에 밀착 파지된 상태를 즉각적으로 감지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent the wafer from being separated from the polishing surface and brought into close contact with the membrane bottom plate by providing the first passage previously provided in the base and the blocking protrusion protruding upward from the membrane bottom plate at the position facing the first passage, The contact of the first passage with the first passage or the closing of the first passage enables the wafer to be instantly sensed as being closely held on the polishing head.

이를 통해, 본 발명은, 웨이퍼가 연마 헤드에 파지된 상태가 되는 것을 즉각적으로 감지할 수 있으므로, 웨이퍼가 파지되는 즉시 추가적인 공정 지연 없이 즉각적으로 그 다음 공정으로 웨이퍼를 이동시켜 공정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Accordingly, the present invention can instantaneously detect that the wafer is grasped by the polishing head, so that it is advantageous to move the wafer immediately to the next process without further delay of the process immediately after the wafer is gripped, Effect can be obtained.

그리고, 본 발명은 멤브레인 바닥판에 상방으로 돌출된 막음 돌기가 제1통로의 입구를 접촉 방식으로 막는 것에 의하여 멤브레인 바닥판의 위치를 감지함에 따라, 압력 챔버 내의 압력 크기나 압력 챔버 내에 잔류할 수 있는 이물질의 양에 따라 웨이퍼의 파지 여부를 감지하는 오류를 방지하는 효과도 얻을 수 있다. Further, according to the present invention, since the blocking protrusion protruding upwardly from the membrane bottom plate detects the position of the membrane bottom plate by contacting the inlet of the first passage in a contact manner, it is possible to prevent the pressure in the pressure chamber, It is possible to prevent an error in detecting whether or not the wafer is grasped according to the amount of the foreign matter.

도1a는 컨디셔너를 제외한 일반적인 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도1b는 컨디셔너를 포함한 도1의 평면도,
도2a은 도1의 연마 헤드의 종단면 개략도,
도2b는 연마 공정이 종료된 이후에 연마 헤드에 웨이퍼를 파지한 상태를 도시한 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치용 연마 헤드의 구성을 도시한 종단면도,
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연마 장치용 연마 헤드의 구성을 도시한 종단면도,
도5a 및 도5b는 도4의 절단선 V-V에 따른 횡단면도,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치용 연마 헤드의 제어 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도7a는 연마 공정 중의 도3의 연마 헤드의 구성을 도시한 종단면도,
도7b는 연마 공정이 종료된 상태에서의 도3의 연마 헤드의 구성을 도시한 종단면도,
도8은 제1통로에서 압력 센서의 압력 측정값의 일례를 도시한 그래프,
도9는 도7b의 'A'부분의 확대도이다.FIG. 1A is a front view showing the construction of a general chemical mechanical polishing apparatus except for a conditioner,
1B is a plan view of FIG. 1 including a conditioner,
FIG. 2A is a schematic longitudinal sectional view of the polishing head of FIG. 1,
FIG. 2B is a view showing a state in which the wafer is gripped by the polishing head after the polishing process is completed; FIG.
3 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a polishing head for a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention,
4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a polishing head for a polishing apparatus according to another embodiment of the present invention;
Figs. 5A and 5B are cross-sectional views along line VV in Fig. 4,
6 is a flowchart sequentially showing a method of controlling a polishing head for a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7A is a longitudinal sectional view showing the configuration of the polishing head of FIG. 3 during the polishing process,
FIG. 7B is a vertical sectional view showing the configuration of the polishing head of FIG. 3 in a state where the polishing process is completed;
8 is a graph showing an example of the pressure measurement value of the pressure sensor in the first passage,
9 is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 7B.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 연마 헤드(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 전술한 종래 기술의 구성 및 작용과 유사한 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. A polishing head 100 for a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail. However, for the sake of clarity of the present invention, the description of the structure similar to that of the above-described prior art in explaining the present invention will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 헤드(100)는, 외부로부터 회전 구동력이 전달되는 본체부(120)와, 본체부(120)의 베이스(121)에 결합되어 베이스(121)와의 사잇 공간에 다수로 구획된 압력 챔버(C1, C2, C3,...)를 형성하는 멤브레인(110)과, 베이스(121)에 형성된 제1통로(129)와 연통하는 통로의 압력을 측정하는 압력 센서(129s)와, 제1통로(129)의 입구(129x)에 설치되어 멤브레인(110)의 막음 돌기(119)와의 접촉 여부를 감지하는 접촉 센서(128)와, 멤브레인(110)의 바닥판(111) 상측에 형성된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)에 공급관(155)을 통해 공압을 공급하여 이들 챔버의 압력(P1, P2, P3, P4)를 조절하는 압력 조절부(150)와, 연마 헤드(100)의 위치 이동 등을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.The polishing head 100 according to an embodiment of the present invention includes a main body portion 120 to which a rotational driving force is transmitted from the outside and a main body portion 120 coupled to the base 121 of the main body portion 120, A membrane 110 forming a plurality of pressure chambers C1, C2, C3, ... and a pressure sensor (not shown) for measuring the pressure of the passage communicating with the first passage 129 formed in the base 121 A contact sensor 128 installed at an inlet 129x of the first passage 129 for detecting whether the membrane 110 is in contact with the protrusions 119 of the membrane 110, A pressure regulator 150 for regulating the pressures P1, P2, P3 and P4 of the chambers by supplying air pressure to the pressure chambers C1, C2, C3 and C4 formed on the upper side through the supply pipe 155, And a control unit for controlling the movement of the polishing head 100 and the like.

도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)의 둘레를 감싸는 링 형태의 저면(40a)이 연마 패드(2)에 접촉하는 리테이너 링이 포함될 수 있다. Although not shown in the drawings, according to another embodiment of the present invention, a retainer ring may be included in which the bottom surface 40a of the ring shape surrounding the periphery of the wafer W during the chemical mechanical polishing process contacts the polishing pad 2 .

상기 멤브레인(110)은 연마 공정 중에 웨이퍼(W)에 밀착되어 가압하는 가압면을 가요성 재질로 형성하는 바닥판(111)과, 바닥판(111)의 가장자리에서 상방으로 뻗어 연장된 측면(113)과, 연마 헤드(100)의 회전 중심과 측면(113)의 사이에 폐곡선 형태로 상방 연장된 다수의 격벽(112)으로 구성된다. The membrane 110 includes a bottom plate 111 formed of a flexible material to be pressed against the wafer W during the polishing process and a side surface 113 extending upward from the edge of the bottom plate 111 And a plurality of partition walls 112 extending upwardly in the form of a closed curve between the center of rotation and the side surface 113 of the polishing head 100.

멤브레인(110)은 전체가 가요성 재질로 형성될 수도 있지만, 필요에 따라 멤브레인 측면(113)이나 격벽(112)의 일부에 비가요성 재질이 결합하거나 비가요성 재질로 형성될 수도 있다. 다만, 멤브레인(110)은 기본적으로 가요성 재질로 형성됨에 따라, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 높아지면 팽창하고, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력이 낮아지면 수축한다. 따라서, 연마 공정 중에는 압력 조절부(150)로부터터 정압이 인가되면서 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)는 팽창된다. The membrane 110 may be entirely formed of a flexible material, but may be formed of a non-flexible material or may be formed of a non-flexible material, if necessary, on a portion of the membrane side surface 113 or the partition wall 112. However, since the membrane 110 is basically made of a flexible material, the pressure of the pressure chambers C1, C2, C3 and C4 expands when the pressure of the pressure chambers C1, C2, C3 and C4 increases, Shrinks when lowered. Accordingly, during the polishing process, the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 are expanded while applying a positive static pressure from the pressure regulator 150. [

그리고, 멤브레인 바닥판(111)에는 후술하는 베이스(121)의 제1통로(129)의 입구(129x)를 선택적으로 막는 막음 돌기(119)가 상방으로 돌출 형성된다. 이 때, 막음 돌기(119)는 제1통로(129)의 입구(129x) 하측에 배치되어, 압력 챔버들(C1, C2, C3, C4) 중에 어느 하나 이상에 부압이 인가되어 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 체적이 작아지면서 멤브레인 바닥판(111)이 상방 이동하면, 막음 돌기(119)의 선단돌기(119a)는 제1통로(129)를 폐쇄시킨다. The membrane bottom plate 111 is formed with a blocking protrusion 119 protruding upward to selectively block the inlet 129x of the first passage 129 of the base 121 to be described later. At this time, the blocking protrusion 119 is disposed below the inlet 129x of the first passage 129, so that a negative pressure is applied to at least one of the pressure chambers C1, C2, C3 and C4, The tip protrusion 119a of the blocking protrusion 119 closes the first passageway 129 when the membrane bottom plate 111 is moved upward as the volume of the valve plate C2, C3, C4 decreases.

제1통로(129)가 제2압력 챔버(C2)에 원주 방향으로 90도 간격으로 4개 형성된 경우에는, 막음 돌기(119)는 도5a에 도시된 바와 같이 제1통로(129)의 입구(129x)의 하측에 4개 지점에 점 형태로 분산 배치될 수 있으며, 도5b에 도시된 바와 같이 제1통로(129)의 입구(129x)의 하측을 잇는 하나의 링 형태로 형성되고 제1통로(129)의 입구(129x)를 막는 선단 돌기(119a)만 분산 배치될 수도 있다. When four first passages 129 are formed in the second pressure chamber C2 at intervals of 90 degrees in the circumferential direction, the blocking protrusions 119 protrude from the inlet (not shown) of the first passageway 129 129b, 129c, 129x, and 129c, and is formed in a ring shape connecting the lower side of the inlet 129x of the first passage 129 as shown in Fig. 5b, Only the tip protrusion 119a blocking the inlet 129x of the cap 129 may be dispersed.

여기서, 선단 돌기(119a)는 도9에 도시된 바와 같이, 경사진 곡면 또는 경사진 평탄면('경사면'으로 통칭함)으로 형성되어, 멤브레인 바닥판(111)이 상방 이동(111d)하면서 선단 돌기(119a)의 측면이 제1통로(129)의 입구(129x)를 경사진 면으로 폐쇄시켜 바닥판(111)이 하방 이동하면 쉽게 제1통로(129)의 입구(129x)를 개방시킨다. 9, the tip end protrusion 119a is formed of an inclined curved surface or an inclined flat surface (referred to as an 'inclined surface') so that the membrane bottom plate 111 is moved upward (111d) The side surface of the projection 119a is closed by the inclined surface of the inlet 129x of the first passage 129 and the inlet 129x of the first passage 129 is easily opened when the bottom plate 111 is moved downward.

이 때, 선단 돌기(119a)도 멤브레인 바닥판(111)과 마찬가지로 가요성 재질로 형성되므로, 제1통로(129)의 입구(129x)를 기밀성있게 폐쇄시킬 수 있다.At this time, since the tip projection 119a is formed of a flexible material similarly to the membrane bottom plate 111, the inlet 129x of the first passage 129 can be airtightly closed.

상기 압력 조절부(150)는 멤브레인 바닥판(111)과 베이스(121)의 사이에 형성되는 다수의 압력 챔버(C1, C2,....,C4)에 공압 공급관(155)을 통해 공압을 독립적으로 공급하여, 웨이퍼(W)의 연마 공정 중에 웨이퍼(W)를 가압하는 가압력을 조절하고, 웨이퍼(W)의 연마 공정이 종료되면 웨이퍼(W)를 멤브레인 바닥판(111)에 밀착시키기 위한 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력을 조절한다. The pressure regulator 150 is connected to a plurality of pressure chambers C1, C2, ...., C4 formed between the membrane bottom plate 111 and the base 121 through a pneumatic supply pipe 155 To pressurize the wafer W during the polishing process of the wafer W and to bring the wafer W into close contact with the membrane bottom plate 111 when the polishing process of the wafer W is completed Thereby adjusting the pressures of the pressure chambers C1, C2, C3 and C4.

상기 본체부(120)는 외부로부터 수평 회전 구동력을 전달하는 구동 샤프트(미도시)와 상단에서 연결된 연결부(124)와, 구동 샤프트로부터 전달받은 수평 회전 구동력을 연결부(124)로부터 베이스(121)에 전달하여, 가압면이 되는 멤브레인 바닥판(111)의 하측에 위치한 웨이퍼(W)가 연마 공정 중에 수평 회전되게 한다. The main body 120 includes a connecting portion 124 connected to a driving shaft (not shown) for transmitting a horizontal rotational driving force from the outside and a connecting portion 124 connected to the connecting portion 124 from the connecting shaft 124 to the base 121 So that the wafer W positioned below the membrane bottom plate 111 serving as the pressing surface is horizontally rotated during the polishing process.

상기 베이스(121)는 연결부(124)와 연동하여 원주 방향으로 함께 회전 구동되며, 멤브레인(110)의 격벽(112)과 측면(113)을 결합 부재(122)로 고정시켜, 멤브레인 바닥판(111)과의 사잇 공간에 다수의 압력챔버(C1, C2, C3, C4)를 형성한다. The base 121 is rotatably driven in the circumferential direction by interlocking with the connection part 124. The partition wall 112 and the side surface 113 of the membrane 110 are fixed to the coupling member 122, A plurality of pressure chambers C1, C2, C3 and C4 are formed in a space between the pressure chambers C1, C2, C3 and C4.

한편, 본체부(120)에 리테이너 링이 설치되는 경우에는, 리테이너 링은 본체부(120)와 함께 수평 회전하며, 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 리테이너 링의 상하 운동은 다양한 구동 수단에 의해 이루어질 수 있지만, 일반적으로 리테이너 링의 상측에 위치한 챔버의 압력 조절에 의하여 상하 방향으로 이동하여 연마 공정 중에 리테이너 링의 저면이 연마 패드에 접촉한 상태로 가압된다. On the other hand, when the retainer ring is provided on the main body portion 120, the retainer ring is horizontally rotated together with the main body portion 120, and is installed so as to be movable in the vertical direction. Although the vertical movement of the retainer ring can be achieved by various driving means, generally, by the pressure control of the chamber located on the upper side of the retainer ring, the retainer ring moves up and down to press the retainer ring in contact with the polishing pad, do.

베이스(121)에는 압력 챔버들(C1, C2, C3, C4) 중 어느 하나 이상과 연통하는 제1통로(129)가 형성된다. 여기서, 제1통로(129)는 도3에 도시된 바와 같이 중앙부에 위치한 제1압력챔버(C1)와 연통하는 형태로 하나만 형성될 수도 있고, 도4에 도시된 바와 같이 중심으로부터 이격된 제2압력챔버(C2)와 연통하는 형태로 다수로 형성될 수도 있다. 도면에는 하나의 챔버에만 제1통로(129)가 연통된 구성이 도시되어 있지만, 2개 이상의 챔버에 제1통로(129)가 연통되게 구성될 수 있다. The base 121 is provided with a first passage 129 communicating with at least one of the pressure chambers C1, C2, C3 and C4. Here, the first passage 129 may be formed as one communicating with the first pressure chamber C1 located at the center, as shown in FIG. 3, And may be formed in a plurality of shapes communicating with the pressure chamber C2. Although the figure shows a configuration in which the first passageway 129 is communicated to only one chamber, the first passageway 129 may be configured to communicate with two or more chambers.

다시 말하면, 제1통로(129)는 웨이퍼(W)를 파지하기 위하여 부압(P3')이 인가되는 제3압력챔버(C3)를 제외하고 하나 이상의 압력챔버(C1, C2, C4) 중 어느 하나 이상에 연통되게 배치될 수 있다. 이 때, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)를 형성하기 위하여 멤브레인 바닥판(111)으로부터 연장된 격벽(112)의 끝단을 고정하는 링 형태의 결합 부재(122)가 형성되지 아니한 압력 챔버(도면에는 제2압력챔버(C2)와 제4압력챔버(C4))에 연통되는 것이 제1통로(129)를 압력 챔버와 연통되게 구성하는 것이 보다 용이하다는 점에서 바람직하다. In other words, the first passageway 129 is provided at one of the one or more pressure chambers C1, C2, C4 except for the third pressure chamber C3 to which the negative pressure P3 'is applied in order to grip the wafer W Or more. At this time, in order to form the pressure chambers C1, C2, C3 and C4, a pressure chamber in which a ring-shaped engaging member 122 for fixing the end of the partition wall 112 extending from the membrane bottom plate 111 is not formed (In the figure, the second pressure chamber C2 and the fourth pressure chamber C4) is preferable in that it is easier to configure the first passage 129 to communicate with the pressure chamber.

그리고, 제1통로(129)와 그 입구(129x)를 선택적으로 접촉하여 막는 막음 돌기(119)는 멤브레인 바닥판(111)의 중심으로부터 이격된 위치에서 원주 방향을 따라 다수 이격 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 다수의 제1통로(129)의 일부만 막음 돌기(119)에 의하여 폐쇄된 경우에는, 멤브레인 바닥판이 수평면을 유지하지 못하고 경사진 상태라는 것을 감지하여, 작업자가 이를 보완할 수 있도록 조치할 수 있다. The blocking protrusions 119 which selectively contact the first passage 129 and the inlet 129x are preferably spaced apart from each other in the circumferential direction at a position spaced apart from the center of the membrane bottom plate 111 . Accordingly, when only a part of the plurality of first passages 129 is closed by the blocking protrusion 119, it is detected that the membrane bottom plate can not maintain the horizontal plane and is inclined, so that the operator can compensate .

그리고, 제1통로(129)는 대기와 연통되게 연장될 수도 있고, 정해진 크기의 부압을 인가하는 압력 유지부(P)와 연통되게 연장될 수 있다. 그리고, 제1통로(129)에는 선택적으로 통로를 개폐시키는 개폐 밸브(129a)가 마련되어 있다. The first passage 129 may extend to communicate with the atmosphere or may extend to communicate with the pressure holding portion P that applies a negative pressure of a predetermined magnitude. The first passage 129 is provided with an opening / closing valve 129a for selectively opening and closing the passage.

이에 따라, 개폐 밸브(129a)에 의하여 제1통로(129)가 폐쇄된 상태에서는, 제1통로(129)가 연통된 압력 챔버(C1, C2)는 압력 조절부(150)로부터 공급되는 공압에 의해서만 압력(P1, P2)가 조절된다. The pressure chambers C1 and C2 to which the first passage 129 is communicated are connected to the air pressure supplied from the pressure regulator 150 Only the pressures P1 and P2 are adjusted.

그리고, 개폐 밸브(129a)가 개방된 상태에서는, 제1통로(129)가 연결된 압력 챔버(C1, C2)의 압력과 제1통로(129)의 끝단에 위치한 압력 유지부(P)의 압력의 사이에서 변동한다. 특히, 연마 공정이 종료되어 멤브레인 바닥판(111)의 하측에 위치한 웨이퍼(W)를 바닥판(111)에 파지하기 위하여, 어느 하나의 압력 챔버(C3)에 부압이 인가되면, 제3압력챔버(C3)의 체적이 감소하면서 강성 재질의 웨이퍼(W)와 가요성 재질의 멤브레인 바닥판(111)의 사이에는 진공 상태의 공간(Cx)이 생성되면서 웨이퍼(W)를 멤브레인 바닥판(111)에 부착시키려는 흡착력이 발생되고, 이와 동시에 제3압력챔버(C3)의 체적이 감소함에 따라 바닥판(111)과 베이스(121)까지의 거리는 제1거리(H1)에서 제2거리(H2)로 감소하게 된다. When the open / close valve 129a is opened, the pressure in the pressure chambers C1, C2 to which the first passage 129 is connected and the pressure in the pressure holding portion P at the end of the first passage 129 Lt; / RTI > Particularly, when a negative pressure is applied to any of the pressure chambers C3 in order to grasp the wafer W positioned below the membrane bottom plate 111 on the bottom plate 111 after the polishing process is completed, A space Cx in a vacuum state is generated between the wafer W of a rigid material and the membrane bottom plate 111 of a flexible material while the volume of the wafer W is reduced, The distance between the bottom plate 111 and the base 121 is increased from the first distance H1 to the second distance H2 as the volume of the third pressure chamber C3 is reduced. .

이 때, 멤브레인 바닥판(111)이 베이스(121)에 대하여 정해진 제2거리(H2)까지 접근하면, 제1통로(129)가 연통된 압력 챔버(C1 또는 C2)의 바닥면에 상방 돌출 형성된 막음 돌기(119)가 제1통로(129)의 입구(129x)를 막게 된다. 이는, 도9에 도시된 바와 같이 제1통로(129)의 입구(129x)에 배치된 접촉 센서(128)에 의하여 막음 돌기(119)가 제1통로(129)의 입구(129x)를 폐쇄시킬 정도로 바닥판(111)이 제2거리(H2)까지 이동하였다는 것을 감지할 수 있으며, 제1통로(129)의 압력 센서(129s)의 측정 압력값이 정해진 값(예를 들어, 대기압이나 압력 유지부로부터 인가된 압력(Po))에 도달하였거나 정해진 시간(예를 들어, 1초, to)동안 압력 변동이 없다는 것을 통해 바닥판(111)이 제2거리(H2)까지 이동한 것을 감지할 수 있다. At this time, when the membrane bottom plate 111 approaches the predetermined second distance H2 to the base 121, the first passage 129 is protruded upward from the bottom surface of the communicating pressure chamber C1 or C2 The blocking protrusion 119 closes the inlet 129x of the first passage 129. This is because the blocking protrusion 119 closes the inlet 129x of the first passage 129 by the contact sensor 128 disposed at the inlet 129x of the first passage 129 as shown in Fig. It is possible to detect that the bottom plate 111 has moved to the second distance H2 by an amount equal to or greater than a predetermined value (for example, atmospheric pressure or pressure It is detected that the bottom plate 111 has moved to the second distance H2 through the fact that no pressure fluctuation has occurred during a predetermined time (for example, 1 second, to) .

이와 같이, 멤브레인 바닥판(111)이 정해진 제2거리(H2)까지 도달하면, 이미 웨이퍼(W)는 멤브레인 바닥판(111)에 밀착되어 파지된 상태에 있는 것이므로, 제어부는 곧바로 연마 헤드(100)를 그 다음 공정으로 이동시킬 수 있게 된다. When the membrane bottom plate 111 reaches the predetermined second distance H2 as described above, the wafer W has already been held in close contact with the membrane bottom plate 111. Therefore, the control unit directly controls the polishing head 100 ) To the next process.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 헤드(100)의 제어 방법을 상술한다. Hereinafter, a method of controlling the polishing head 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

단계 1: 도1a 및 도1b에 도시된 연마 장치에 웨이퍼(W)가 연마 헤드(100)의 저면에 위치한 상태로 공급되면, 베이스(121)에 형성된 제1통로(129)의 개폐 밸브(129a)는 폐쇄 상태로 조절된다(S110). Step 1 : When the wafer W is supplied to the polishing apparatus shown in Figs. 1A and 1B while being positioned on the bottom surface of the polishing head 100, the opening / closing valve 129a of the first passage 129 formed in the base 121 Is adjusted to the closed state (S110).

이에 따라, 연마 헤드(100)의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)는 압력 조절부(150)로부터 공급되는 공압에 의하여 각 챔버의 압력(P1, P2, P3, P4)이 독립적으로 조절될 수 있는 환경이 마련된다. Accordingly, the pressure chambers C1, C2, C3, and C4 of the polishing head 100 independently adjust the pressures P1, P2, P3, and P4 of the respective chambers by the air pressure supplied from the pressure adjusting unit 150 The environment can be created.

단계 2: 그리고 나서, 연마 헤드(100)의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)는 압력 조절부(150)로부터 공압이 공급되어 팽창하면서, 도7a에 도시된 바와 같이, 각 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력(P1, P2, P3, P4)으로, 멤브레인 바닥판(111)의 하측에 위치한 웨이퍼(W)를 압력 챔버 별로 가압하면서 연마 공정이 행해진다(S120). Step 2 : The pressure chambers C1, C2, C3 and C4 of the polishing head 100 are then supplied with the air pressure from the pressure regulating part 150 and expanded, as shown in Fig. 7A, The polishing process is performed while the wafers W positioned under the membrane bottom plate 111 are pressed by the pressure chambers P1, P2, P3 and P4 of the pressure chambers C1, C2, C3 and C4.

연마 공정은 웨이퍼(W)의 연마층이 정해진 두께에 도달할 때까지 지속되며, 웨이퍼 연마층의 두께가 정해진 값에 도달하면 연마 공정은 종료된다. The polishing process is continued until the polishing layer of the wafer W reaches a predetermined thickness, and when the thickness of the wafer polishing layer reaches a predetermined value, the polishing process is terminated.

단계 3: 그리고 나서, 연마 헤드(100)의 개폐 밸브(129a)를 조작하여, 제1통로(129)를 개방시킨다(S130). Step 3 : Then, the opening / closing valve 129a of the polishing head 100 is operated to open the first passage 129 (S130).

이에 따라, 제1통로(129)가 대기와 연통된 경우에는 제1통로(129)와 연통하는 압력 챔버(도3에서는 제1압력챔버(C1), 도4에서는 제2압력챔버(C2))는 대기와 연통된 상태가 된다. 제1통로(129)가 압력 유지부(P)와 연통된 경우에는 압력 유지부(P)에서 인가하는 일정한 공압(부압인 것이 바람직하다)이 제1통로(129)에 인가된 상태가 된다. 3, the first pressure chamber C1, the second pressure chamber C2 in Fig. 4) communicating with the first passage 129 when the first passage 129 is communicated with the atmosphere, Is in communication with the atmosphere. When the first passage 129 is communicated with the pressure holding portion P, a constant air pressure (preferably a negative pressure) applied from the pressure holding portion P is applied to the first passage 129.

단계 4: 단계 2에 의하여 웨이퍼(W)의 연마 공정이 종료되었으므로, 웨이퍼(W)를 멤브레인 바닥판(111)에 밀착 파지하기 위하여, 다수의 압력챔버들 중에 어느 하나 또는 2개의 압력챔버(도면에는 제3압력챔버(C3)로 예시됨)에 부압(P3')을 인가한다(S140). Step 4 : Since the polishing process of the wafer W is terminated by Step 2, in order to firmly grasp the wafer W on the membrane bottom plate 111, any one or two of the plurality of pressure chambers A negative pressure P3 'is applied to the third pressure chamber C3 (S140).

이 때, 부압이 인가되는 제3압력 챔버(C3)를 제외한 나머지 압력 챔버들(C1, C2, C3)에는 추가적인 공압의 공급(정압 또는 부압)이 이루어지지 않는다. 경우에 따라, 과도한 압력 챔버의 수축을 방지하기 위하여 어느 하나의 압력 챔버에는 약한 정압이 인가될 수도 있다. At this time, additional pneumatic pressure (positive pressure or negative pressure) is not applied to the remaining pressure chambers C1, C2, C3 except for the third pressure chamber C3 to which the negative pressure is applied. In some cases, a weak positive pressure may be applied to either of the pressure chambers to prevent excessive contraction of the pressure chambers.

이에 따라, 제3압력챔버(C3)의 바닥면은 상방으로 볼록해지는 변형이 일어나고, 제3압력챔버(C3)와 인접한 압력 챔버(C2, C4)의 바닥면은 상방으로 볼록해지는 공압이 공급되지 않는 상태이므로, 제3압력챔버(C3)의 바닥면이 상측으로 볼록해지면서 웨이퍼(W)와의 사잇 공간에 대기압보다 낮은 진공 상태의 공간(Cx)이 발생된다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)는 멤브레인 바닥판(111)에 밀착된 상태가 된다. As a result, the bottom surface of the third pressure chamber C3 is deformed to be convex upward, and the bottom surface of the pressure chambers C2, C4 adjacent to the third pressure chamber C3 is not supplied with upwardly convective pneumatic pressure The bottom surface of the third pressure chamber C3 is convex upward and a space Cx in a vacuum state lower than the atmospheric pressure is generated in the space between the wafer W and the third pressure chamber C3. As a result, the wafer W is brought into a state of being in close contact with the membrane bottom plate 111.

이와 동시에, 제3압력챔버(C3)를 제외한 나머지 압력 챔버들(C1, C2, C3)에는 추가적인 정압의 공압이 공급되지 않으므로, 제3압력챔버(C3)의 체적이 점점 작아지면서, 웨이퍼(W)의 판면이 제3압력챔버(C3) 하측의 진공 공간(Cx)에 의해 흡착되고, 동시에 멤브레인 바닥판(111)은 제3압력챔버(C3)의 수축과 함께 상측으로 이동한다. At the same time, no additional positive pressure is supplied to the remaining pressure chambers C1, C2, C3 except for the third pressure chamber C3, so that the volume of the third pressure chamber C3 gradually decreases, Is sucked by the vacuum space Cx under the third pressure chamber C3 while the membrane bottom plate 111 moves upward together with the contraction of the third pressure chamber C3.

즉, 멤브레인 바닥판(111)은 연마 공정 중에는 베이스(121)와 제1거리(H1)만큼 이격되어 있었지만, 제3압력챔버(C3)에 부압(P3')이 인가되면서 베이스(121)와의 거리가 제2거리(H2)만큼으로 줄어들게 된다. 이에 따라, 멤브레인 바닥판(111)이 정해진 제2거리(H2)에 도달할만큼 상측으로 도달하면, 웨이퍼(W)는 연마 패드(2)로부터 분리되어 멤브레인 바닥판(111)에 흡착된 상태가 됨과 동시에, 제1통로(129)의 하측에 위치한 막음 돌기(119)는 바닥판(111)과 함께 상방 이동하다가 제1통로(129)의 입구(129x)를 막게 된다. That is, the membrane bottom plate 111 is spaced apart from the base 121 by the first distance H1 during the polishing process. However, when the negative pressure P3 'is applied to the third pressure chamber C3, Is reduced to the second distance H2. The wafer W is separated from the polishing pad 2 and adsorbed on the membrane bottom plate 111 when the membrane bottom plate 111 reaches the upper side so as to reach the predetermined second distance H2 The blocking protrusion 119 located below the first passage 129 moves upward together with the bottom plate 111 and closes the inlet 129x of the first passage 129.

이에 따라, 제1통로(129)는 폐쇄상태가 된다. 따라서, 도9에 도시된 바와 같이, 제1통로(129)의 입구(129x)에 설치된 접촉 센서(128)는 막음 돌기(119)가 제1통로(129)의 입구(129x)를 막는 것을 감지할 수 있게 된다. 그리고, 막음 돌기(119)에 의하여 제1통로(129)의 입구(129x)가 막히는 것을 감지하면, 멤브레인 바닥판(111)이 웨이퍼(W)를 파지한 상태로 정해진 제2높이(H2)에 도달한 것이 확인된 것이므로, 제어부에 의하여 연마 헤드(100)는 즉시 그 다음 공정으로 이동(N2)한다. As a result, the first passage 129 is closed. 9, the contact sensor 128 installed at the inlet 129x of the first passage 129 detects that the blocking protrusion 119 closes the inlet 129x of the first passage 129 . When the membrane bottom plate 111 senses that the inlet 129x of the first passage 129 is blocked by the blocking protrusion 119, the membrane bottom plate 111 is pressed against the second height H2 defined by holding the wafer W The polishing head 100 immediately moves to the next step (N2) by the control unit.

이와 같이, 제1통로(129)가 막음 돌기(119)에 의하여 폐쇄 상태가 되는 것을 접촉 센서(128)에 의하여 감지하는 것은 비접촉 방식으로 감지하는 것에 비하여 계측 정밀도가 높은 이점을 얻을 수 있다. The detection of the fact that the first passage 129 is closed by the blocking protrusion 119 is detected by the contact sensor 128 is advantageous in that the measurement accuracy is higher than that in the case of sensing in the non-contact manner.

한편, 단계 3에서 개폐 밸브(129a)에 의하여 제1통로(129)는 개방된 상태로 있게 되면, 제1통로(129)는 대기압(상압) 또는 압력 유지부(P)에 의하여 인가되는 일정한 압력(Po)과 연결된 상태가 된다. On the other hand, when the first passage 129 is opened by the opening / closing valve 129a in the step 3, the first passage 129 is maintained at atmospheric pressure (atmospheric pressure) or at a constant pressure (Po).

연마 공정을 마친 상태에서 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 압력은 연마 공정 중의 압력(P1, P2, P3, P4)이지만, 압력 조절부(150)에 의하여 제3압력챔버(C3)에 부압(P3')이 인가되는 것을 제외하고 별도의 제어가 이루어지지 않으면, 나머지 압력 챔버(C1, C2, C4)는 서서히 정압이 낮아지는 상태가 된다. The pressure in the pressure chambers C1, C2, C3 and C4 is the pressure P1, P2, P3 and P4 during the polishing process, The pressure in the remaining pressure chambers C1, C2, and C4 gradually becomes lower, unless another control is performed except that the negative pressure P3 'is applied to the pressure chambers P3'.

이 때, 제3압력챔버(C3)의 수축에 따라 멤브레인 바닥판(111)이 상방 이동하면서 제2높이(H2)에 도달하는 것에 의하여, 제1통로(129)의 입구(129x)가 막음 돌기(119)에 의하여 막힌 폐쇄 상태가 되면, 제1통로(129)의 체적은 상대적으로 매우 작으므로, 도8에 도시된 바와 같이, 제1통로(129)의 내부 압력은 급격히 제1통로(129)의 끝단 압력(Po)으로 수렴한다. 즉, 제1통로(129)의 끝단이 대기압과 연통된 경우에는 제1통로(129) 내부의 압력은 대기압(1기압)으로 급격히 수렴하며, 제1통로(129)의 끝단에 정해진 부압(Po)이 인가되는 경우에도 제1통로(129)의 내부 압력은 인가되고 있는 부압(Po)으로 급격히 수렴한다. 그리고, 수렴된 압력값은 계속 일정하게 유지된다. 이와 같은 제1통로(129)의 압력 변동은 제1통로(129)의 압력을 측정하는 압력 센서(129s)를 포함하는 압력 감지부에 의해 감지된다. At this time, as the membrane bottom plate 111 moves up and reaches the second height H2 in accordance with the contraction of the third pressure chamber C3, the inlet 129x of the first passage 129 is closed The volume of the first passage 129 is relatively small, so that the internal pressure of the first passage 129 is rapidly reduced to the first passage 129 (see FIG. 8) To the end pressure (Po) That is, when the end of the first passage 129 communicates with the atmospheric pressure, the pressure in the first passage 129 rapidly converges to the atmospheric pressure (1 atm), and the negative pressure Po The internal pressure of the first passage 129 rapidly converges to the applied negative pressure Po. And, the converged pressure value is kept constant. The pressure fluctuation of the first passage 129 is sensed by a pressure sensor including a pressure sensor 129s for measuring the pressure of the first passage 129. [

다시 말하면, 제1통로(129)에 설치된 압력 센서(129s)의 압력 측정값(도9)에 의하여, 제1통로(129)의 내부 압력이 압력 센서(129s)에 의하여 정해진 값(대기압 또는 인가되고 있는 부압(Po))에 도달하였는지 또는 정해진 시간 동안 일정한 값으로 유지하는지 여부를 기준으로, 멤브레인 바닥판(111)이 정해진 제2거리(H2)까지 도달하였는지를 알 수 있다. 9) of the pressure sensor 129s provided in the first passage 129, the internal pressure of the first passage 129 is set to a value (an atmospheric pressure or an applied pressure) determined by the pressure sensor 129s Whether or not the membrane bottom plate 111 has reached a predetermined second distance H2 based on whether the membrane bottom plate 111 reaches a predetermined second value H2 or whether the membrane bottom plate 111 has reached a predetermined second value H2.

만일, 하나의 연마 헤드(100)에 다수의 제1통로(129)가 형성된 경우에는, 적어도 과반수 이상이, 보다 바람직하게는 모든 제1통로(129)가 막힌 것으로 감지된 것이 정상적으로 멤브레인 바닥판(111)이 정해진 높이까지 상방 이동한 것을 감시할 수 있다. 그리고, 일부의 제1통로(129)가 완전히 폐쇄된 것으로 감지되지 아니하면, 멤브레인 바닥판(111)이 기울어진 상태로 상방 이동한 것이므로 정해진 자세와 높이에 도달하기 위해서는 약간의 시간을 대기하거나 유지보수가 필요한 것으로 감지할 수 있다. If a plurality of first passages 129 are formed in one polishing head 100, at least a majority, more preferably all of the first passages 129 are detected to be clogged, 111) is moved upward to a predetermined height. If it is not detected that the first passage 129 is completely closed, since the membrane bottom plate 111 is moved upward in an inclined state, It can be detected that maintenance is necessary.

단계 5: 단계 4에 의하여, 모든 제1통로(129)가 모두 폐쇄된 것으로 감지되면, 연마 헤드(100)는 제어부에 의하여 그다음 공정으로 이동(N2)한다. Step 5 : If all the first passages 129 are detected to be closed by step 4, the polishing head 100 moves to the next process (N2) by the control unit.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 연마 헤드(100) 및 그 제어 방법(S100)은, 연마 헤드(100)의 베이스(121)에 제1통로(129)를 미리 마련해두고, 이에 대향되는 위치의 멤브레인 바닥판(121)에 상향 돌출된 막음 돌기(119)를 구비하여, 웨이퍼가 연마면으로부터 분리되어 멤브레인 바닥판에 밀착된 상태가 되는 것을 막음 돌기(119)가 제1통로(129)와 접촉하는 것으로 감지하거나 제1통로(129)의 입구(129x)를 폐쇄시킴에 따른 압력 변동으로 감지함으로써, 웨이퍼가 연마 헤드에 밀착 파지되어 정해진 높이만큼 연마 패드(2)로부터 이격된 상태를 즉각적으로 감지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The polishing head 100 and the control method S100 according to the present invention constructed as described above are characterized in that the first passage 129 is previously provided in the base 121 of the polishing head 100 and the membrane The protrusion 119 protruding upward from the bottom plate 121 prevents the wafer from being separated from the polishing surface and brought into close contact with the membrane bottom plate. The protrusion 119 is in contact with the first passage 129 Or by detecting the pressure fluctuation caused by closing the inlet 129x of the first passage 129, the wafer is grasped by the polishing head and immediately sensed as being separated from the polishing pad 2 by a predetermined height The effect can be obtained.

이를 통해, 본 발명은, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(100)에 파지되면, 그 즉시 그 다음 공정으로 웨이퍼를 이동(N2)시킬 수 있으므로, 웨이퍼의 파지를 위하여 모든 상황을 고려한 충분히 긴 시간 동안 대기한 이후에 이동함에 따른 공정 시간의 지연 문제를 해소할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 막음 돌기(119)와 제1통로(129)가 접촉하여 폐쇄되는 것을 감지함으로써, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4) 내부의 이물질 등에 의하여 감지 오류가 발생되는 것을 근본적으로 제거하여, 장기간 동안 신뢰성있는 작동을 보장하는 이점도 얻을 수 있다. Thus, according to the present invention, when the wafer W is gripped by the polishing head 100, the wafer can be moved (N2) to the next process immediately, so that the wafer W can be moved It is possible to obtain an advantageous effect of solving the problem of the delay of the process time due to the movement after waiting. In addition, the present invention senses that the blocking protrusion 119 and the first passage 129 are in contact with each other, thereby detecting a detection error due to a foreign matter or the like in the pressure chambers C1, C2, C3, The advantage of ensuring reliable operation over a long period of time can also be achieved.

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. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modified, modified, or improved.

예를 들어, 발명의 상세한 설명에서 예시된 구성은 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 연마 헤드(100)의 구성을 예로 들었지만, 슬러리를 이용하지 않는 연마 공정에서도 특허청구범위에 기재된 연마 헤드의 구성이 적용될 수 있다. For example, although the configuration illustrated in the detailed description of the present invention exemplifies the configuration of the polishing head 100 used in the chemical mechanical polishing process of the wafer, the polishing head using the slurry- Can be applied.

또한, 전술한 실시예에서는 제1통로의 입구를 차단하기 위하여 멤브레인 바닥판에 막음 돌기가 형성된 구성을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 멤브레인 바닥판 자체가 제1통로의 입구를 막도록 구성될 수도 있다.In the above-described embodiment, the membrane bottom plate is formed with a blocking protrusion to block the inlet of the first passage. However, according to another embodiment of the present invention, the membrane bottom plate itself may block the inlet of the first passage .

W: 웨이퍼 C1, C2, C3, C4: 압력 챔버
2: 연마 패드 100: 연마 헤드
110: 멤브레인 111: 바닥판
112: 격벽 113: 측벽
120: 본체부 121: 베이스
150: 압력 조절부 P: 압력 유지부W: wafers C1, C2, C3, C4: pressure chambers
2: Polishing pad 100: Polishing head
110: membrane 111: bottom plate
112: partition 113: side wall
120: main body part 121: base
150: pressure regulating portion P: pressure maintaining portion

Claims (22)

외부로부터 회전 구동력을 전달받아 웨이퍼의 연마 공정 중에 회전하고, 개폐 밸브에 의하여 선택적으로 개방되는 제1통로가 마련된 베이스와;
상기 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 바닥판이 구비되고, 상기 바닥판과 상기 베이스의 사이에 형성된 제1압력챔버와 제2압력챔버를 포함하는 2개 이상의 압력 챔버의 압력에 의하여 상기 바닥판과 상기 베이스와의 간격이 변동하며, 상기 제1통로의 입구와 연통되는 상기 제1압력챔버의 제1바닥면이 상기 연마 공정이 진행될 때의 제1거리로부터 상기 베이스에 보다 근접한 제2거리로 이동하면 상기 제1바닥면이 상기 제1통로의 입구를 막도록 형성된 멤브레인과;
상기 압력 챔버들에 공압 공급로를 통해 각각 공압을 공급하는 압력 조절부를;
포함하고, 상기 제1바닥면은 상방 돌출 형성된 막음 돌기를 포함하여, 상기 제1바닥면이 상기 제2거리로 이동하면 상기 막음 돌기가 상기 제1통로의 입구에 접촉하여 상기 제1통로의 입구를 일부 이상 막는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
A base which is provided with a first passage that is selectively opened by an open / close valve while being rotated during a wafer polishing process by receiving a rotational driving force from the outside;
A bottom plate of a flexible material for pressing the wafer during the polishing process is provided and the pressure of the at least two pressure chambers including the first pressure chamber and the second pressure chamber formed between the bottom plate and the base, Wherein a distance between the plate and the base varies and a first bottom surface of the first pressure chamber communicating with an inlet of the first passage is spaced from a first distance when the polishing process is proceeded to a second distance The first bottom surface being configured to close the inlet of the first passage;
A pressure regulator for supplying pneumatic pressure to the pressure chambers through a pneumatic supply path;
Wherein the first bottom surface includes an upwardly protruding blocking protrusion such that when the first bottom surface moves to the second distance, the blocking protrusion contacts the inlet of the first passage, Of the polishing surface of the polishing head.
제 1항에 있어서,
상기 제2압력챔버에 부압이 인가되어 상기 바닥판이 상기 제2거리로 이동하는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
The method according to claim 1,
And a negative pressure is applied to the second pressure chamber to move the bottom plate to the second distance.
제 1항에 있어서,
상기 제1압력챔버는 2개 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the first pressure chambers are formed in two or more.
제 1항에 있어서,
상기 제2압력챔버에 부압이 인가되는 동안에, 상기 제1통로는 상기 개폐 밸브에 의하여 개방되어 대기와 연통된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the first passage is opened by the opening / closing valve and communicated with the atmosphere while the negative pressure is applied to the second pressure chamber.
제 1항에 있어서,
상기 제2압력챔버에 부압이 인가되는 동안에, 상기 제1통로는 상기 개폐 밸브에 의하여 개방되어 정해진 크기의 부압이 인가되는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the first passage is opened by the open / close valve and a negative pressure of a predetermined magnitude is applied while the negative pressure is applied to the second pressure chamber.
제 1항에 있어서,
상기 연마 공정 중에는 상기 개폐 밸브가 폐쇄 상태이고, 상기 제1바닥면이 상기 제2거리로 위치한 때에는 상기 개폐 밸브가 개방 상태인 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the open / close valve is in an open state during the polishing process, and when the first bottom surface is located at the second distance, the open / close valve is in an open state.
제 1항에 있어서,
상기 제1통로의 압력 변동을 측정하여 상기 제1바닥면의 위치를 감지하는 것에 의하여 상기 바닥판이 상기 제2거리에 도달한 것을 감지하는 감지부를;
더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
The method according to claim 1,
A sensing unit for sensing a position of the first bottom surface by measuring a pressure variation of the first passage to sense that the bottom plate has reached the second distance;
Further comprising a polishing head for polishing the polishing head.
제 7항에 있어서,
상기 감지부는 상기 제1통로의 압력값이 정해진 값에 도달한 것에 의하여 상기 상기 제1바닥면이 상기 제2거리에 도달한 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
8. The method of claim 7,
Wherein the sensing unit detects that the first bottom surface reaches the second distance due to the pressure value of the first passage reaching a predetermined value.
제 7항에 있어서,
상기 감지부는 상기 제1통로의 압력값이 정해진 시간 동안 일정하게 유지되는 것에 의하여 상기 제1바닥면이 상기 제2거리에 도달한 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
8. The method of claim 7,
Wherein the sensing unit detects that the first bottom surface reaches the second distance by keeping the pressure value of the first passage constant for a predetermined time.
제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1통로는 서로 다른 원주 방향의 위치에 다수 배치되고, 상기 막음 돌기는 상기 다수의 제1통로의 입구에 대응하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the plurality of first passages are arranged at different circumferential positions, and the blocking protrusions are disposed at positions corresponding to the inlets of the plurality of first passages.
제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막음 돌기는 상기 제1통로의 입구를 폐쇄하는 면이 경사면으로 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the blocking protrusions are formed so that the surfaces for closing the inlet of the first passage are formed as inclined surfaces.
제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1통로의 입구가 상기 막음 돌기에 의하여 접촉된 상태인지를 감지하는 감지부를;
더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 연마 헤드.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
A sensing unit for sensing whether the entrance of the first passage is in contact with the blocking protrusion;
Further comprising a polishing head for polishing the polishing head.
외부로부터 회전 구동력을 전달받아 웨이퍼의 연마 공정 중에 회전하고, 개폐 밸브에 의하여 선택적으로 개방되는 제1통로가 마련된 베이스와, 상기 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 가요성 재질의 바닥판이 구비되고 상기 바닥판과 상기 베이스의 사이에 제1압력챔버와 제2압력챔버를 포함하는 2개 이상의 압력 챔버들이 형성된 연마 헤드의 제어 방법으로서,
상기 제1통로를 폐쇄시킨 상태로 상기 압력 챔버들에 정압을 공급하여 상기 바닥판의 하측에 위치한 웨이퍼를 가압하면서 상기 웨이퍼를 연마하는 연마단계와;
상기 제1통로를 개방시킨 상태로 상기 제2압력챔버에 부압을 작용하여 상기 바닥판이 상기 연마단계에서 제1거리에 있던 것을 상기 베이스에 근접한 제2거리로 이동시키고, 이에 의하여 상기 제1압력챔버의 제1바닥면이 상기 제1통로의 입구를 막는 웨이퍼 파지단계를;
포함하여 구성되고, 상기 제1바닥면은 상방 돌출 형성된 막음 돌기를 포함하여, 상기 제1바닥면이 상기 제2거리로 이동하면 상기 막음 돌기가 상기 제1통로의 입구에 접촉하여 상기 제1통로의 입구를 일부 이상 막는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법.
A base provided with a first passage which is received by a rotational driving force from the outside and rotated during a polishing process of the wafer and which is selectively opened by an on-off valve, and a bottom plate of a flexible material for pressing the wafer during the polishing process, And a second pressure chamber, wherein the first pressure chamber and the second pressure chamber are formed between the base and the base, the control method comprising:
A polishing step of polishing the wafer while pressing a wafer positioned under the bottom plate by supplying a positive pressure to the pressure chambers while the first passage is closed;
A negative pressure is applied to the second pressure chamber in a state in which the first passage is open so that the bottom plate is moved to a second distance close to the base at the first distance in the polishing step, The first bottom surface of the first passage blocking the inlet of the first passage;
Wherein the first bottom surface includes a blocking protrusion formed so as to protrude upward so that when the first bottom surface moves to the second distance, the blocking protrusion contacts the inlet of the first passage, And the inlet of the polishing head is blocked at least partially.
제 13항에 있어서,
상기 웨이퍼 파지단계는 상기 제1통로에서의 압력값을 감지하는 압력변동감지단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법.
14. The method of claim 13,
The wafer holding step may include a pressure fluctuation sensing step of sensing a pressure value in the first passage;
Wherein the polishing head is a polishing head.
제 14항에 있어서,
상기 압력변동 감지단계는 상기 제1통로에서 측정된 압력값이 정해진 값에 도달하였는지를 감지하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the pressure fluctuation sensing step senses whether the pressure value measured in the first passage reaches a predetermined value.
제 14항에 있어서,
상기 압력변동 감지단계는 상기 제1통로에서 측정된 압력값이 정해진 시간 동안 일정하게 유지되는 지를 감지하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the pressure fluctuation sensing step senses whether the pressure value measured in the first passage is maintained constant for a predetermined time.
제 13항에 있어서,
상기 제1통로는 상기 바닥판의 중심으로부터 이격된 원주 방향으로의 다수 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the first passage is disposed at a plurality of positions in the circumferential direction spaced from the center of the bottom plate.
제 14항에 있어서,
상기 웨이퍼 파지단계는 상기 제1통로에 일정한 압력이 작용한 상태에서 상기 압력변동 감지단계가 행해지는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the wafer holding step is performed in a state in which the predetermined pressure is applied to the first passage.
제 14항에 있어서,
상기 압력변동 감지단계에 의하여 상기 바닥판이 상기 제2거리로 이동한 것을 감지한 이후에, 상기 연마 헤드를 이동시키는 연마헤드 이동단계가 행해지는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법.
15. The method of claim 14,
And a polishing head moving step of moving the polishing head is performed after detecting that the bottom plate has moved to the second distance by the pressure fluctuation sensing step.
제 13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웨이퍼 파지단계는 상기 제1통로의 입구가 상기 막음 돌기에 의하여 접촉한 상태인지를 감지하는 접촉 감지 단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 제어 방법.





20. The method according to any one of claims 13 to 19,
The wafer holding step may include a contact sensing step of sensing whether the entrance of the first passage is in contact with the blocking protrusion;
Wherein the polishing head is a polishing head.





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