KR102503615B1 - Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인에 관한 것으로, 멤브레인 측면의 상측에 각각 내측과 외측으로 연장된 제1플랩과 제2플랩의 상측에 가압 챔버를 형성하고, 가압 챔버의 일부가 베이스에 의해 그 경계가 정해짐에 따라, 멤브레인 측면을 통해 가압하는 가압력을 보다 정확하게 조절하는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a carrier head of a chemical mechanical polishing device and a membrane used therein, wherein a pressurizing chamber is formed on the upper side of a membrane side surface of a first flap and a second flap extending inwardly and outwardly, respectively, and As a portion is delimited by the base, it is possible to obtain the effect of more precisely adjusting the pressing force for pressing through the side of the membrane.

Description

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인{CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS AND MEMBRANE USED THEREIN}Carrier head of chemical mechanical polishing device and membrane used therein

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인에 관한 것으로, 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리(edge) 끝단부를 멤브레인 측면과 최외측 압력 챔버에 의해 가압력을 조절하면서 가압하고, 유량 제어에 의해 가압 챔버의 가압력을 조절할 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인에 관한 것이다.The present invention relates to a carrier head of a chemical mechanical polishing device and a membrane used therein, and in detail, during a chemical mechanical polishing process, pressurizes the edge of a wafer while controlling the pressing force by means of a membrane side and an outermost pressure chamber, , A carrier head of a chemical mechanical polishing device capable of adjusting the pressing force of a pressurizing chamber by controlling the flow rate, and a membrane used therein.

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) device is used for wide-area planarization and circuit formation to remove the height difference between the cell area and the surrounding circuit area due to irregularities on the wafer surface generated while repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during the semiconductor device manufacturing process. It is a device used for precision polishing of the surface of a wafer in order to promote separation of contact/wiring films and improvement of wafer surface roughness according to highly integrated devices.

이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다. In such a CMP device, the carrier head presses the wafer to perform the polishing process with the polishing surface of the wafer facing the polishing pad before and after the polishing process, and at the same time, when the polishing process is finished, the wafer is directly and indirectly It moves to the next process in a state of holding by vacuum adsorption.

도1은 종래의 캐리어 헤드(1)의 개략도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 캐리어 헤드(1)는 연마 공정 중에 회전하는 베이스(10, 20)와, 베이스(20)를 둘러싸는 링 형태로 장착되어 베이스(20)와 함께 회전하는 리테이너링(30)과, 베이스(20)에 고정되어 베이스(20)와의 사잇 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인(40)과, 공압 공급로(55)을 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력 제어부(50)로 구성된다. 1 is a schematic diagram of a conventional carrier head 1. As shown in FIG. 1, the carrier head 1 includes rotating bases 10 and 20 during the polishing process, and a retainer ring (which is mounted in a ring shape surrounding the base 20 and rotates together with the base 20). 30), an elastic membrane 40 fixed to the base 20 and forming pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 in the space between the base 20 and the pneumatic supply passage 55 It consists of a pressure controller 50 that adjusts the pressure while introducing or removing air from the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5.

탄성 재질의 멤브레인(40)은 웨이퍼(W)를 가압하는 평탄한 바닥판(41)의 가장자리 끝단에 측면(42)이 절곡 형성된다. 멤브레인(40)의 중앙부 끝단(40a)은 베이스(20)에 고정되어 웨이퍼(W)를 직접 흡입하는 흡입공(77)이 형성된다. 멤브레인(50)의 중앙부에 흡입공이 형성되지 않고 웨이퍼(W)를 가압하는 면으로 형성될 수도 있다. 멤브레인(40)의 중심으로부터 측면(42)의 사이에는 베이스(20)에 고정되는 링 형태의 격벽(43)이 다수 형성되어, 격벽(43)을 기준으로 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 동심4 형태로 배열된다.The side surface 42 of the membrane 40 made of an elastic material is bent at the edge end of the flat bottom plate 41 that presses the wafer W. The central end 40a of the membrane 40 is fixed to the base 20 to form a suction hole 77 for directly sucking the wafer W. A suction hole may not be formed at the center of the membrane 50 and may be formed as a surface that presses the wafer (W). Between the center of the membrane 40 and the side surface 42, a plurality of ring-shaped barrier ribs 43 fixed to the base 20 are formed, and a plurality of pressure chambers C1, C2, and C3 are formed based on the barrier rib 43. , C4, C5) are arranged in the form of concentric 4.

멤브레인(40)의 측면(42) 상부에는 측면(42)으로부터 내측으로 분기되어 연장되는 제1플랩(401)과 제2플랩(402)으로 둘러싸인 링형 공간으로 가압 챔버(Cx)가 형성된다. 가압 챔버(Cx)의 공압이 압력 제어부(50)에 의해 제어되어, 가압 챔버(Cx)에 공압이 공급되면, 도2에 도시된 바와 같이, 가압 챔버(Cx)의 경사면(Cs)에서 환형 링(60)의 경사면에 힘(Fcx)을 경사지게 전달하고, 환형 링(60)에 전달된 힘(Fcx) 중 상하 방향으로의 힘 성분(Fv)이 측면(42)을 통해 전달되어 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부를 가압한다. A pressure chamber Cx is formed above the side surface 42 of the membrane 40 as a ring-shaped space surrounded by a first flap 401 and a second flap 402 extending inwardly branched from the side surface 42 . When the air pressure of the pressure chamber Cx is controlled by the pressure controller 50 and the air pressure is supplied to the pressure chamber Cx, as shown in FIG. 2, the annular ring on the inclined surface Cs of the pressure chamber Cx. The force (Fcx) is transmitted to the inclined surface of (60) at an angle, and the force component (Fv) in the vertical direction among the force (Fcx) transmitted to the annular ring (60) is transmitted through the side surface (42) to form a wafer (W). Press the edge end of the

도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 멤브레인 측면(142)의 끝단이 곧바로 베이스(20) 등에 고정되게 구성될 수도 있다. 이 경우에는, 멤브레인 측면(142)의 상단부로부터 제1플랩(401)이 연장 형성되지 않을 수도 있다.Although not shown in the drawing, according to another embodiment of the present invention, the end of the membrane side 142 may be configured to be fixed directly to the base 20 or the like. In this case, the first flap 401 may not extend from the upper end of the membrane side 142 .

이에 따라, 가압 챔버(Cx)에 도입된 압력에 의하여 경사면(Cs)을 가압하는 힘(Fcx) 중에 경사면(Cs)의 경사각(a)의 수직 방향 성분만이 멤브레인(40)의 측면(42)을 따라 수직 가압력(Fv)으로 하방 전달된다. 따라서, 원하는 크기의 수직 가압력(Fv)을 측면(42)을 통해 웨이퍼 가장자리에 전달하기 위해서는, 가압 챔버(Cx)에 도입되는 압력이 과도하게 높아져야 하는 문제가 야기된다. 이 뿐만 아니라, 가압 챔버(Cx)에 도입된 압력에 의하여 경사면(Cs)을 가압하는 힘(Fcx) 중에 경사면(Cs)의 경사각(a)의 수평 방향 성분은 멤브레인(140)의 측면(142)을 바깥으로 볼록하게 하게 하여, 멤브레인 바닥판의 가장자리가 들뜨는 원인으로 작용하는 문제도 야기된다. Accordingly, of the force Fcx that presses the inclined surface Cs by the pressure introduced into the pressurizing chamber Cx, only the vertical component of the inclination angle a of the inclined surface Cs moves along the side surface 42 of the membrane 40. It is transmitted downward as a vertical pressing force (Fv) along. Therefore, in order to transmit a desired vertical pressing force Fv to the edge of the wafer through the side surface 42, the pressure introduced into the pressing chamber Cx must be excessively high. In addition to this, the horizontal direction component of the inclination angle (a) of the inclined surface (Cs) of the force (Fcx) that presses the inclined surface (Cs) by the pressure introduced into the pressure chamber (Cx) is the side surface (142) of the membrane (140) By making it convex outward, a problem that acts as a cause of lifting the edge of the membrane bottom plate is also caused.

그리고, 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부를 가압하는 것은 오로지 멤브레인 측면(41)을 통해 하방 가압되는 가압력(Fv)에 의존하므로, 측면(41)의 강성에 따라 가압력(Fv)이 왜곡될 수 있는 한계가 있었다.In addition, since pressing the edge end of the wafer W depends only on the pressing force Fv that is pressed downward through the membrane side 41, the pressing force Fv can be distorted depending on the stiffness of the side 41. there was

한편, 가압 챔버(Cx)의 압력(P6)에 의해 측면(42)을 통해 웨이퍼 가장자리에 가압력(Fv)이 전달되는 과정에서, 가압챔버(Cx)의 압력(P6)이 멤브레인 측면(42)에만 전달되지 아니하고, 웨이퍼를 가압하는 최외측 압력챔버(C5)의 압력(P5)에 가압 챔버(Cx)의 압력(P6)이 영향을 미치게 된다. 예를 들어, 가압 챔버(Cx)의 압력이 최외측 압력챔버(C5)에 비하여 더 높게 유지되면, 가압 챔버(Cx)의 바닥면이 그 하측의 최외측 압력챔버(C5)를 가압하므로, 최외측 압력챔버(C5)에 도입되는 압력보다 최외측 압력챔버(C5)의 압력(P5)은 더 큰 압력 상태가 된다. Meanwhile, in the process of transferring the pressing force Fv to the edge of the wafer through the side surface 42 by the pressure P6 of the pressing chamber Cx, the pressure P6 of the pressing chamber Cx is applied only to the side surface 42 of the membrane. The pressure P6 of the pressure chamber Cx affects the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 that pressurizes the wafer without being transmitted. For example, if the pressure of the pressure chamber Cx is maintained higher than that of the outermost pressure chamber C5, the bottom surface of the pressure chamber Cx pressurizes the outermost pressure chamber C5 below the pressure chamber Cx. The pressure P5 in the outermost pressure chamber C5 is higher than the pressure introduced into the outer pressure chamber C5.

이에 따라, 최외측 압력챔버(C5)의 압력(P5)을 제어하려고 하더라도, 그 상측의 가압 챔버(Cx)에 의해 정교하게 최외측 압력챔버(C5)의 압력(P5)을 제어하기 곤란한 문제도 야기되었다. Accordingly, even if the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 is to be controlled, it is difficult to precisely control the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 by the pressure chamber Cx located above the pressure chamber Cx. caused

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 연마 공정 중에 웨이퍼의 최외측 영역과 가장자리 끝단부(에지부)를 정확하게 가압하는 것을 목적으로 한다.The present invention was conceived under the above-described technical background, and an object of the present invention is to accurately press the outermost region and the edge end (edge portion) of the wafer during the polishing process.

즉, 본 발명은, 웨이퍼의 가장자리부를 멤브레인 측면에 의해서도 가압하고, 최외측 챔버의 폭을 매우 작게 형성하면서 외향 하방으로 가압하게 구성하여, 멤브레인 측면과 최외측 챔버의 상호 작용에 의해 웨이퍼의 가장자리 영역을 종래에 비하여 보다 큰 가압력을 인가할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.That is, in the present invention, the edge of the wafer is also pressed by the side of the membrane, and the width of the outermost chamber is made very small while pressing outward and downward, so that the edge of the wafer is formed by the interaction between the side of the membrane and the outermost chamber. The purpose is to be able to apply a larger pressing force than the prior art.

또한, 본 발명은, 본 발명은, 멤브레인 바닥판을 통해 웨이퍼의 최외측 영역을 가압하는 최외측 압력챔버의 압력이 멤브레인 측면을 통해 웨이퍼의 가장자리 영역을 가압하는 가압 영역의 압력과 실질적으로 독립적인 제어를 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.In addition, according to the present invention, the pressure of the outermost pressure chamber pressing the outermost region of the wafer through the membrane bottom plate is substantially independent of the pressure of the pressing region pressing the edge region of the wafer through the membrane side. It aims to enable control.

그리고, 본 발명은, 멤브레인 측면의 상측에 위치한 가압 챔버에 의해 멤브레인 측면을 통해 웨이퍼 가장자리 끝단부를 하방 가압하면서, 가압 챔버에 유입되는 유체가 모두 측면을 가압하는 데 사용되어, 가압챔버로 공급하는 공기량을 제어하는 것에 의해 웨이퍼 에지부의 가압력을 보다 정확하게 조절하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, while pressurizing the wafer edge end downward through the membrane side by the press chamber located above the membrane side, all the fluid flowing into the press chamber is used to press the side, and the amount of air supplied to the press chamber It is aimed at more accurately adjusting the pressing force of the wafer edge portion by controlling the.

이를 통해, 본 발명은, 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 영역에 인가하는 가압력을 보다 정확하게 제어하는 것을 목적으로 한다.Through this, an object of the present invention is to more accurately control the pressing force applied to the edge region of the wafer during the polishing process.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 멤브레인 측면의 상측에 각각 내측과 외측으로 연장된 제1플랩과 제2플랩의 상측에 가압 챔버를 형성하고, 가압 챔버의 일부가 베이스에 의해 그 경계가 정해짐에 따라, 멤브레인 측면을 통해 가압하는 가압력을 보다 정확하게 조절하는 캐리어 헤드의 멤브레인 및 이를 구비한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention forms a pressure chamber on the upper side of the first flap and the second flap extending inward and outward, respectively, on the upper side of the membrane side, and a part of the pressure chamber is bordered by a base. According to the determination, a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus equipped with a membrane of a carrier head that more accurately adjusts a pressing force applied through a side surface of the membrane is provided.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "외측" 또는 이와 유사한 용어는 웨이퍼의 중심으로부터 반경 바깥 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 이와 유사하게, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "내측" 또는 이와 유사한 용어는 웨이퍼의 중심으로부터 반경 안쪽 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. As used herein and in the claims, “outside” or similar terms are defined as referring radially outward from the center of the wafer. Similarly, "inner" or similar terms used in this specification and claims are defined to refer radially inward from the center of the wafer.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "베이스"는 멤브레인, 리테이너 링을 제외한 나머지 부분을 통칭하며, 금속이나 플라스틱, 수지 등의 비가요성(non-flexible) 재질로 형성된 부분을 지칭하는 것으로 정의한다. The term “base” described in the present specification and claims generally refers to the remaining parts except for the membrane and the retainer ring, and is defined as referring to a part formed of a non-flexible material such as metal, plastic, or resin.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "가장자리 끝단부"는 웨이퍼의 판면 중에 멤브레인 측면의 하측에 위치한 영역을 지칭하고, "가장자리 내측 영역"은 웨이퍼의 반경 방향의 끝단까지 이르지는 않지만 가장자리에 인접한 영역을 지칭하는 것으로 정의한다. 가장자리 끝단부와 가장자리 내측 영역은 중복되는 영역이 존재할 수 있으며, 이들을 합쳐 "가장자리 영역"이라고 지칭한다.In this specification and claims, the term “end of the edge” refers to a region located on the lower side of the membrane side of the wafer surface, and “region inside the edge” refers to a region adjacent to the edge but not extending to the end of the wafer in the radial direction. defined as referring to An overlapping area may exist between the edge end portion and the inner area of the edge, and these are collectively referred to as an “edge area”.

본 발명에 따르면, 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 영역을 정확하게 의도한만큼 가압력을 인가하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain an effect of applying a pressurizing force exactly as intended to the edge region of the wafer during the polishing process.

즉, 본 발명은, 최외측 격벽을 내측으로 상향 경사지게 형성하는 것에 의해, 최외측 챔버의 반경 방향의 폭을 좁게 형성하여, 멤브레인 측면에 의해 웨이퍼의 가장자리 끝단부를 가압하고, 최외측 챔버의 좁은 폭을 통해 웨이퍼의 가장자리 내측영역을 나누어 가압하여, 웨이퍼의 가장자리 영역에 도입되는 가압력을 자유자재로 조절하는 효과를 얻을 수 있다. That is, according to the present invention, the width of the outermost chamber in the radial direction is narrowed by forming the outermost barrier rib upwardly inwardly, the edge of the wafer is pressed by the side surface of the membrane, and the narrow width of the outermost chamber is formed. It is possible to obtain an effect of freely adjusting the pressing force applied to the edge region of the wafer by dividing and pressurizing the inner region of the edge of the wafer through the.

또한, 본 발명은, 웨이퍼의 가장자리 내측 영역을 가압하는 것과 웨이퍼의 가장자리 끝단부(에지부)를 가압하는 것을 분리하여 독립적으로 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, pressing the inner region of the edge of the wafer and pressing the edge end (edge portion) of the wafer can be separated and independently controlled.

이를 통해, 본 발명은, 웨이퍼의 가장자리 영역에 멤브레인 측면을 통해 인가하는 가압력과, 웨이퍼의 최외측 영역에 멤브레인 바닥판을 통해 인가하는 가압력을 정확하게 조절하여 웨이퍼의 연마 두께를 정교하게 제어하는 효과를 얻을 수 있다.Through this, the present invention has the effect of precisely controlling the polishing thickness of the wafer by accurately adjusting the pressing force applied to the edge region of the wafer through the membrane side and the pressing force applied to the outermost region of the wafer through the membrane bottom plate. You can get it.

도1은 종래의 캐리어 헤드의 구성을 도시한 반단면도,
도2는 웨이퍼 가장자리를 가압하는 원리를 설명하기 위한 도1의 'A'부분의 확대도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 반단면도,
도4는 도3의 'A'부분의 확대도,
도5는 도3의 멤브레인이 장착된 캐리어 헤드의 일부 확대도이다.1 is a half sectional view showing the configuration of a conventional carrier head;
Figure 2 is an enlarged view of part 'A' of Figure 1 for explaining the principle of pressing the edge of the wafer;
3 is a half cross-sectional view showing a membrane of a carrier head according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is an enlarged view of 'A' part of Figure 3;
Figure 5 is an enlarged view of a portion of the membrane-mounted carrier head of Figure 3;

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, in the present description, the same numbers refer to substantially the same elements, and descriptions may be made by citing contents described in other drawings under these rules, and contents determined to be obvious to those skilled in the art or repeated contents may be omitted.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 반단면도, 도4는 도3의 'A'부분의 확대도, 도5는 도3의 멤브레인이 장착된 캐리어 헤드의 일부 확대도이다.Figure 3 is a half-sectional view showing a membrane of a carrier head according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an enlarged view of part 'A' of Figure 3, Figure 5 is a partially enlarged view of the carrier head equipped with the membrane of Figure 3 It is also

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드(100)는, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전 구동되는 연결부와, 연결부와 함께 회전하는 베이스(20)와, 베이스(20)에 고정되어 함께 회전하는 링 형태의 리테이너 링(30)과, 베이스(20)에 고정되어 베이스(20)와의 사이에 압력 챔버(...,C4, C5, C6)를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(140)과, 압력 챔버(...,C4, C5, C6)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(50)로 구성된다. As shown in FIG. 3, the carrier head 100 for a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a connection part connected to a drive shaft (not shown) and driven to rotate, and a base rotating together with the connection part ( 20), the ring-shaped retainer ring 30 fixed to the base 20 and rotating together, and the pressure chambers (..., C4, C5, C6 ) is formed and composed of a membrane 140 formed of an elastic flexible material, and a pressure control unit 50 that supplies air pressure to the pressure chambers (..., C4, C5, C6) to adjust the pressure.

도면에 전체 형상이 도시되지 않았지만, 도3에 도시된 반단면도에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. 이에 따라 본 발명에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인(140)은 도면에 도시된 반단면도의 중심선(88)을 기준으로 회전시킨 형상이다.Although the overall shape is not shown in the drawing, it has a structure as shown in the half cross-sectional view shown in FIG. Accordingly, the membrane 140 of the carrier head according to the present invention has a shape rotated based on the center line 88 of the half cross-sectional view shown in the drawing.

상기 멤브레인(140)은, 하측에 웨이퍼(W)를 위치시킨 상태로 웨이퍼(W)와 밀착하는 바닥판(141)과, 바닥판(141)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상향 연장 된 측면(142)과, 바닥판(141)의 중심과 측면(142)의 사이에서 바닥판(141)으로부터 상향 연장되어 베이스(20)에 결합되는 링 형태의 다수의 격벽(143, 143')을 포함한다. 링 형태의 격벽(143, 143')이 다수 형성되어 베이스(20)와 끝단이 고정됨에 따라, 베이스(20)와 멤브레인(140)의 사이에는 다수의 분할된 압력 챔버(..., C4, C5, C6)가 형성된다. The membrane 140 includes a bottom plate 141 in close contact with the wafer W in a state where the wafer W is placed on the lower side, and a side surface 142 bent from the edge end of the bottom plate 141 and extending upward. and a plurality of ring-shaped partition walls 143 and 143 ′ extending upward from the bottom plate 141 between the center and the side surface 142 of the bottom plate 141 and coupled to the base 20 . As a plurality of ring-shaped barrier ribs 143 and 143' are formed to fix the ends to the base 20, a plurality of divided pressure chambers (..., C4, C5, C6) are formed.

도3에 도시된 멤브레인(140)은 바닥판(141)과 측면(142)과 격벽(143, 143')이 가요성 재질로 형성되어, 압력 챔버(..., C4, C5)의 압력에 따라 바닥판(141)과 측면(142) 및 격벽(143)이 자유롭게 변형되거나 팽창 수축하게 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 각각의 압력 챔버(C1, C2,...,C5, C6)의 압력에 따라 바닥판(141)의 하측에 위치한 웨이퍼(W)를 정확하게 가압할 수 있다. In the membrane 140 shown in FIG. 3, the bottom plate 141, the side surface 142, and the partition walls 143 and 143' are formed of a flexible material, so that the pressure in the pressure chambers (..., C4, C5) Accordingly, it is preferable that the bottom plate 141, the side surface 142, and the partition wall 143 are freely deformed or formed to expand and contract. Through this, the wafer W located on the lower side of the bottom plate 141 can be accurately pressed according to the pressure of each of the pressure chambers C1 , C2 , C5 , and C6 .

멤브레인 측면(142)은 가요성 재질만으로 형성될 수도 있지만, 도면에 도시된 바와 같이, 내주면이나 외주면에 강성이 높은 링형 보강재(148, 149)가 측면(142)에 결합 형성되어 함께 배치될 수도 있다. 이에 의해, 측면(142)을 통해 수직 가압력(Fv)을 전달하는 효율이 향상된다. 또한, 최외측 압력 챔버(C6)의 압력(P5)이 높아지더라도, 보다 높은 경도를 갖는 외측 링형 보강재(149)가 측면(142)의 외측면에 결합되면, 멤브레인 측면(142)이 바깥으로 볼록하게 팽창하여 멤브레인 바닥판(341')의 가장자리 끝단이 들뜨는 현상을 보다 낮출 수 있으며, 장시간 사용하더라도 보강재에 의하여 멤브레인이 뒤틀리는 변형을 줄일 수 있다. 외측 링형 보강재(149)의 설치를 용이하게 하기 위하여, 측면(142)에는 요입부가 형성되어 있고, 측면(142)의 요입부에 외측 보강재(149)가 끼워져 설치될 수 있다. 이와 유사하게, 측면(142)의 내측면에도 요입부가 형성되어 내측 보강재(148)의 일부가 요입부에 끼워져 설치될 수 있다. The membrane side 142 may be formed of only a flexible material, but as shown in the drawing, ring-shaped reinforcing members 148 and 149 having high stiffness on the inner or outer circumferential surface may be coupled to the side 142 and disposed together. . Thereby, the efficiency of transmitting the vertical pressing force Fv through the side surface 142 is improved. In addition, even if the pressure P5 of the outermost pressure chamber C6 increases, when the outer ring-shaped reinforcing material 149 having a higher hardness is coupled to the outer surface of the side surface 142, the membrane side surface 142 is convex outward. It is possible to reduce the lifting phenomenon of the edge end of the membrane bottom plate 341' by expanding the membrane bottom plate 341', and to reduce the deformation of the membrane twisted by the reinforcing material even when used for a long time. In order to facilitate the installation of the outer ring-shaped reinforcing member 149, a concave portion is formed on the side surface 142, and the outer reinforcing member 149 may be fitted and installed into the concave portion of the side surface 142. Similarly, a concave portion is formed on the inner surface of the side surface 142 so that a portion of the inner reinforcing member 148 may be inserted into the concave portion and installed.

한편, 멤브레인(140)의 중앙부(140a)는 베이스(20)에 결합되어, 중앙부에 웨이퍼(W)를 직접 흡입하는 흡입공(도1의 77)이 마련되지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 멤브레인(140)의 중앙부가 바닥판(141)으로 막힌 구성일 수도 있다.On the other hand, the central portion 140a of the membrane 140 is coupled to the base 20, and a suction hole (77 in FIG. 1) for directly sucking the wafer W is provided in the central portion, but according to another embodiment of the present invention The central portion of the membrane 140 may be blocked by the bottom plate 141 .

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 멤브레인 측면(142)의 상부로부터 베이스(20)를 향하는 내측으로 제1플랩(1401)이 연장되고, 멤브레인 측면(142)의 상부로부터 리테이너 링(30)을 향하여 제2플랩(1402)이 연장된다. 4 and 5, the first flap 1401 extends from the top of the membrane side 142 inward toward the base 20, and the retainer ring 30 extends from the top of the membrane side 142. The second flap 1402 extends toward.

여기서, 제1플랩(1401)의 끝단은 캐리어 헤드(100)의 베이스(20)에 고정되어, 웨이퍼(W)를 가압하는 최외측 압력 챔버(C6)의 천장면의 일부를 형성한다. 제1플랩(1401)의 끝단을 베이스(20)에 고정하는 것을 보조하는 보조 링(22)이 추가로 구비될 수 있다. 본발명의 다른 실시예에 따르면 제1플랩(1401)은 굽어진 굴곡부가 형성될 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가압 챔버(Cx)의 압력 변동에 따른 측면(142)의 가압력(Fv)을 정확하게 인가하도록 굴곡부가 형성되지 않고 직선 형태로 연장 형성되는 것이 바람직하다. Here, the end of the first flap 1401 is fixed to the base 20 of the carrier head 100 and forms a part of the ceiling surface of the outermost pressure chamber C6 pressurizing the wafer W. An auxiliary ring 22 assisting in fixing the end of the first flap 1401 to the base 20 may be additionally provided. According to another embodiment of the present invention, the first flap 1401 may have a curved portion, but according to a preferred embodiment of the present invention, the pressing force of the side surface 142 according to the pressure fluctuation of the pressing chamber Cx ( It is preferable that the curved portion is not formed and extended in a straight line so as to accurately apply Fv).

제2플랩(1402)의 끝단은 캐리어 헤드(100)의 리테이너 링(30)에 고정되어, 가압 챔버(Cx)의 바닥면의 일부를 형성한다. 무엇보다도, 도4에 도시된 바와 같이, 제2플랩(1402)은 측면(142)의 상단으로부터 상향 연장되는 제1구간(A1)과, 제1구간(A1)의 상향 끝단부로부터 외측으로 연장되는 제2구간(A2)과, 제2구간(A2)의 외향 끝단부로부터 하측으로 연장되는 연장되는 제3구간(A3)과, 제3구간(A3)의 하향 끝단부로부터 외향 연장되는 결합부(A4)를 포함하여 형성된다. An end of the second flap 1402 is fixed to the retainer ring 30 of the carrier head 100 and forms a part of the bottom surface of the pressure chamber Cx. Above all, as shown in FIG. 4, the second flap 1402 has a first section A1 extending upward from the upper end of the side surface 142 and an outward extension from the upward end of the first section A1. The second section A2, the third section A3 extending downward from the outward end of the second section A2, and the coupling part extending outward from the downward end of the third section A3. (A4) is formed.

이에 따라, 멤브레인 측면(142)을 가압하는 가압 챔버(Cx)는, 도5에 도시된 바와 같이, 제1플랩(1401)과 제2플랩(1402) 및 측면의 상면에 의해 바닥면이 형성되고, 베이스(20)의 내벽면에 의해 나머지 벽면이 형성된다. 즉, 베이스(20)는 하방으로 가압되는 영역을 제외한 나머지 영역에서 가압 챔버(Cx)의 내벽 일부를 형성하여, 가압 챔버(Cx)의 압력이 높아지더라도 그 체적이 거의 일정하게 유지되게 한다. Accordingly, as shown in FIG. 5, the pressure chamber Cx for pressing the membrane side 142 has a bottom surface formed by the first flap 1401 and the second flap 1402 and the upper surface of the side surface. , the remaining wall surface is formed by the inner wall surface of the base 20. That is, the base 20 forms a part of the inner wall of the pressure chamber Cx in the area other than the area to be pressed downward, so that the volume of the pressure chamber Cx is maintained substantially constant even when the pressure of the pressure chamber Cx increases.

또한, 제3구간(A3)의 외표면은, 도5에 도시된 바와 같이, 캐리어 헤드(100)의 베이스(20)의 내벽에 밀착되게 배치된다. 이에 따라, 압력 제어부(50)로부터 공압 공급관(55x)을 통해 공기, 질소 가스 등의 기체가 가압 챔버(Cx)에 공급되면, 가압 챔버(Cx)의 압력이 높아지면서 가압 챔버(Cx)의 벽면을 가압하는 힘(Fcx)이 작용하게 되는 데, 제3구간(A3)의 외표면이 베이스(20)의 내벽면에 밀착된 상태를 유지하므로, 제2플랩(A2)의 제1구간(A1)과 제2구간(A2)이 변형되더라도, 가압 챔버(Cx)의 내부 체적은 일정하게 유지된다. Also, as shown in FIG. 5, the outer surface of the third section A3 is placed in close contact with the inner wall of the base 20 of the carrier head 100. Accordingly, when a gas such as air or nitrogen gas is supplied from the pressure controller 50 to the pressure chamber Cx through the pneumatic supply pipe 55x, the pressure of the pressure chamber Cx increases and the wall surface of the pressure chamber Cx increases. The force (Fcx) for pressing is applied, and since the outer surface of the third section (A3) maintains a state in close contact with the inner wall surface of the base 20, the first section (A1) of the second flap (A2) ) and the second section A2 are deformed, the internal volume of the pressure chamber Cx remains constant.

따라서, 본 발명은, 기존의 가압 챔버의 상측이 가요성 재질의 막으로 형성됨에 따라, 동일한 양의 기체를 공급하더라도 가압 챔버(Cx)의 팽창에 따른 압력 변동분 만큼 제어의 정밀도가 낮아지는 한계를 해소하고, 공급 유량을 제어하는 것에 의해 가압 챔버(Cx)의 압력을 정교하게 조절함으로써, 멤브레인 측면(142)을 통해 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부(Ea)를 가압하는 가압력(Fv)을 정교하게 조절할 수 있다. Therefore, according to the present invention, as the upper side of the existing pressurization chamber is formed of a flexible film, even if the same amount of gas is supplied, the control precision is lowered by the pressure fluctuation due to the expansion of the pressurization chamber (Cx). By precisely adjusting the pressure of the pressure chamber Cx by controlling the supply flow rate, and by controlling the supply flow rate, the pressure force Fv that presses the edge end Ea of the wafer W through the membrane side 142 is precisely reduced. can be adjusted accordingly.

더욱이, 본 발명은 내측 링형 보강재(148)의 상면(148s)이 제1플랩(1401)의 평탄한 저면을 받치도록 배치되므로, 가압 챔버(Cx)의 압력이 높아져 바닥면을 하방 가압하는 힘(Fcx)에 의해 측면이 상하 방향으로 눌리는 변형량 이외에 제1플랩(1401)이 하방으로 변형되는 것을 억제한다. 이에 따라, 가압 챔버(Cx)의 압력이 증가하더라도 가압 챔버(Cx)의 체적은 거의 일정한 상태로 유지될 수 있으므로, 가압 챔버(Cx)의 압력 변동에 의해 최외측 압력 챔버(C6)의 체적이나 압력이 영향을 받지 않으므로, 웨이퍼(W)의 가장자리 내측 영역(Eb)을 가압하는 것과 웨이퍼의 가장자리 끝단부(Ea, 에지부)를 가압하는 것을 분리하여 독립적으로 제어할 수 있는 이점도 얻을 수 있다. Furthermore, in the present invention, since the upper surface 148s of the inner ring-shaped reinforcing member 148 is disposed to support the flat bottom surface of the first flap 1401, the pressure of the pressure chamber Cx increases and the force Fcx presses the bottom surface downward. ) suppresses downward deformation of the first flap 1401 in addition to the amount of deformation in which the side surface is pressed in the vertical direction by ). Accordingly, even if the pressure of the pressurization chamber Cx increases, the volume of the pressurization chamber Cx can be maintained at a substantially constant state, so that the volume or volume of the outermost pressure chamber C6 or Since the pressure is not affected, an advantage of being able to separate and independently control the pressing of the inner region Eb of the edge of the wafer W and the pressing of the edge portion Ea of the wafer can also be obtained.

이와 같은 효과를 보다 확실하게 얻기 위하여, 제1플랩(1401)의 저면을 받치는 내측 링형 보강재(148)의 상면(148s)은 충분히 긴 길이로 연장되는 것이 바람직하다. 도5에 도시된 바와 같이, 내측 링형 보강재(148)의 상면 내측 끝단과 베이스(20)의 내측 측면 사이의 간격(c)은 0.5mm 내지 10mm 정도로 짧게 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 이 간격(c)은 2mm로 형성될 수 있다. 즉, 제1플랩(1401)의 끝단부를 베이스(20)에 고정시키는 데 필요한 길이를 제외하고, 내측 링형 보강재(148)는 제1플랩(1401)의 평탄한 저면을 접촉 지지한다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 내측 링형 보강재(148)의 상면 내측 끝단과 베이스(20)의 내측 측면 사이의 간격(c)은 0이거나 존재하지 않을 수도 있다.In order to obtain such an effect more reliably, it is preferable that the upper surface 148s of the inner ring-shaped reinforcing member 148 supporting the lower surface of the first flap 1401 extends to a sufficiently long length. As shown in FIG. 5, the distance (c) between the inner end of the upper surface of the inner ring-shaped reinforcing member 148 and the inner side of the base 20 is preferably formed as short as 0.5 mm to 10 mm, for example, this The interval (c) may be formed to 2 mm. That is, the inner ring-shaped reinforcing member 148 contacts and supports the flat bottom surface of the first flap 1401 except for the length required to fix the end portion of the first flap 1401 to the base 20 . Accordingly, according to another embodiment of the present invention, the distance c between the inner end of the upper surface of the inner ring-shaped reinforcing member 148 and the inner side surface of the base 20 may be 0 or may not exist.

이에 따라, 가압 챔버(Cx)의 압력이 높아져 하방 가압하는 힘(Fcx)이 커지더라도, 제1플랩(1401)이 하방으로 볼록하게 휘는 변형이 거의 발생되지 않으므로, 가압 챔버(Cx)의 체적이 거의 항상 일정하게 유지될 수 있다. Accordingly, even if the pressure of the pressure chamber Cx increases and the downward pressing force Fcx increases, since the first flap 1401 hardly bends convexly downward, the volume of the pressure chamber Cx increases. It can almost always remain constant.

이에 의해, 가압 챔버(Cx)에 공급되는 기체의 유량에 따라 그 압력이 정확하게 제어되므로, 압력 제어 방식의 경우에 연마 공정 중에 압력 측정에 따른 피드백 신호에 의해 압력의 변동에 따른 편차를 정확하게 제어하지 못하였던 한계를 극복하고, 보다 정교하게 측면(142)을 통해 하방 가압하는 가압력(Fv)을 조절하는 효과를 얻을 수 있다.As a result, since the pressure is accurately controlled according to the flow rate of the gas supplied to the pressure chamber Cx, in the case of the pressure control method, the feedback signal according to the pressure measurement during the polishing process does not accurately control the deviation according to the pressure fluctuation. It is possible to overcome the limitations that could not be achieved, and to obtain the effect of more elaborately adjusting the pressing force (Fv) for pressing downward through the side surface 142.

한편, 도4에 도시된 바와 같이, 멤브레인(140)은 바닥판(141)으로부터 다수의 격벽(143, 143')이 측면(142)으로부터 이격된 위치에 폐곡선 형태로 다수 연장 형성된다. 그리고, 격벽(143, 143')의 끝단은 베이스(20)에 고정되어, 베이스(20)와 멤브레인 바닥판(141)의 사이에 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5, C6)를 형성한다. 이에 따라, 압력 제어부(50)로부터 공압 공급관(55)을 통해 공급되거나 배출되는 기체에 의해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5, C6)의 압력이 독립적으로 조절되며, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5, C6) 하측에 위치한 웨이퍼 판면을 연마 공정 중에 가압한다. Meanwhile, as shown in FIG. 4 , the membrane 140 extends from the bottom plate 141 in the form of a closed curve at a position where a plurality of barrier ribs 143 and 143 ′ are spaced apart from the side surface 142 . In addition, the ends of the partition walls 143 and 143' are fixed to the base 20, and a plurality of pressure chambers C1, C2, C3, C4, C5, and C6 are placed between the base 20 and the membrane bottom plate 141. ) to form Accordingly, the pressures of the pressure chambers C1, C2, C3, C4, C5, and C6 are independently controlled by the gas supplied or discharged from the pressure control unit 50 through the pneumatic supply pipe 55, and the pressure chamber C1 , C2, C3, C4, C5, C6) The wafer plate surface located on the lower side is pressed during the polishing process.

도면에 도시된 바와 같이, 격벽(143, 143')은 동심원 형태로 바닥판(141)으로부터 연장 형성되지만, 비동심원 형태로서 폐곡선을 이루는 형태로 구성될 수 있다. 도면에는 멤브레인 바닥판(141)의 중심(88)으로부터 반경 방향으로 뻗어 형성된 격벽이 도시되지 않았지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 반경 방향으로 뻗은 격벽에 의해 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5, C6)가 원주 방향으로도 구획되게 배치될 수 있다. As shown in the figure, the barrier ribs 143 and 143' extend from the bottom plate 141 in a concentric circle shape, but may be formed in a non-concentric circle shape forming a closed curve. Although the drawing does not show the partition wall extending in the radial direction from the center 88 of the membrane bottom plate 141, according to another embodiment of the present invention, the plurality of pressure chambers C1, C2, C3, C4, C5, C6) may also be partitioned in the circumferential direction.

상기 다수의 격벽(143, 143') 중에 멤브레인 측면(142)과 가장 인접한 최외측 격벽(143')은 바닥판(141)으로부터 내측 상향으로 경사(ang)지게 뻗기 시작하는 형태로 형성되고, 최외측 격벽(143')과 측면(142)의 사이에는 최외측 챔버(C6)가 형성된다. 이와 같이, 최외측 격벽(143')이 내측 상향으로 경사(ang)지게 형성됨으로써, 최외측 압력챔버(C6)가 차지하는 바닥판(141)의 폭(반경 방향의 길이)을 작게 형성하는 것이 용이해진다. Among the plurality of partition walls 143 and 143', the outermost partition wall 143', which is closest to the membrane side surface 142, is formed in a shape that starts to extend obliquely upward from the bottom plate 141, and An outermost chamber C6 is formed between the outer partition wall 143' and the side surface 142. In this way, since the outermost partition wall 143' is formed to be inclined upward inwardly, it is easy to make the width (length in the radial direction) of the bottom plate 141 occupied by the outermost pressure chamber C6 small. it gets done

무엇보다도, 바닥면(141)과 인접한 측면(142)의 하부에는, 최외측 격벽(143')의 하부 경사면(143s)과 유사한 각도로 경사진 홈(C6x)이 요입 형성된다. 여기서, 측면(142)의 홈(C6x)의 경사각과 최외측 격벽(143')의 외측 경사면(143s)은 대략 20° 내지 70°의 각도를 이루어, 측면(142)과 최외측 챔버(143')의 사이에 홈(C6x)이 외측 하향으로 경사지게 요입 형성된다. Above all, a groove C6x inclined at an angle similar to that of the lower inclined surface 143s of the outermost partition 143' is recessed in the lower portion of the side surface 142 adjacent to the bottom surface 141. Here, the inclination angle of the groove C6x of the side surface 142 and the outer inclined surface 143s of the outermost partition wall 143' form an angle of about 20° to 70°, so that the side surface 142 and the outermost chamber 143' ), the groove C6x is formed with a concave inclination toward the outside downward.

이에 따라, 도5에 도시된 바와 같이, 측면(142)과 최외측 격벽(143')의 사이에 형성된 최외측 압력챔버(C6)에 압력 제어부(50)로부터 공압이 공급되어 예정된 압력(P6)이 되면, 측면(142)과 최외측 격벽(143')의 사이의 바닥판에 압력(P6)이 하방 가압되면서, 웨이퍼의 가장자리 내측 영역(Eb)을 하방 가압하게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 5, air pressure is supplied from the pressure control unit 50 to the outermost pressure chamber C6 formed between the side surface 142 and the outermost partition wall 143' to achieve a predetermined pressure P6. In this case, while the pressure P6 is pressed downward on the bottom plate between the side surface 142 and the outermost barrier rib 143', the inner region Eb of the edge of the wafer is pressed downward.

즉, 웨이퍼의 가장자리 끝단부(Ea, 에지부)는 멤브레인 측면(142)을 통해 전달되는 힘(Fv)에 의해 가압력이 조절되고, 웨이퍼의 가장자리 내측 영역(Eb)은 최외측 압력챔버(C6)의 바닥면을 통해 전달되는 압력(P6)에 의해 가압력이 조절된다. That is, the pressing force is controlled by the force (Fv) transmitted through the membrane side 142 at the edge end (Ea) of the wafer, and the inner region (Eb) at the edge of the wafer is the outermost pressure chamber (C6) The pressing force is controlled by the pressure (P6) transmitted through the bottom surface of the.

이와 같이, 최외측 격벽(143')을 내측으로 상향 경사지게 형성하는 것에 의해, 최외측 챔버(C6)의 반경 방향의 폭(w)을 좁게 형성하여, 멤브레인 측면(142)에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부(Ea)를 가압하고, 최외측 챔버(C6)의 좁은 폭(w)의 바닥판을 통해 웨이퍼의 가장자리 내측영역(Eb)을 나누어 가압함으로써, 웨이퍼의 가장자리 영역(Ea, Eb)에 도입되는 가압력을 자유자재로 정확하게 조절하는 효과를 얻을 수 있다. As such, by forming the outermost barrier rib 143' to be inclined upward inwardly, the width w of the outermost chamber C6 in the radial direction is narrowed, and the wafer W is formed by the membrane side surface 142. By pressing the edge end (Ea) of the outermost chamber (C6) and dividing the edge inner region (Eb) of the wafer through the bottom plate of the narrow width (w), the edge regions (Ea, Eb) of the wafer It is possible to obtain the effect of freely and accurately adjusting the pressing force introduced into the

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 최외측 격벽(143')의 하단부는 측면(142)의 내표면보다 보다 더 외측에 배치되어, 경사진 홈(C6x)이 보다 깊게 형성되면서 바닥판(141)과 접하는 최외측 압력챔버(C6)의 폭의 길이를 더 작게 형성할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 4 and 5, the lower end of the outermost partition 143' is disposed more outward than the inner surface of the side surface 142, and the inclined groove C6x ) is formed more deeply, and the length of the width of the outermost pressure chamber (C6) in contact with the bottom plate 141 can be formed smaller.

이와 같이, 경사진 홈(C6x)이 멤브레인 측면(142)의 바깥면에 보다 근접하게 외측 하향으로 경사지게 요입 형성되면, 최외측 압력 챔버(C6)의 압력(P6)이 그 아래의 바닥면을 통해 수직으로 웨이퍼(W)에 전달하는 힘 이외에도, 경사진 방향으로의 힘(P6')이 측면(142)을 향하여 하방 가압하게 된다. 이에 따라, 웨이퍼의 가장자리 끝단부(Ea, 에지부)를 가압하는 힘은 측면(142)을 통한 가압력(Fv)과 최외측 압력챔버(C6)로부터의 경사진 힘(P6')의 합력이 되어, 웨이퍼의 에지부의 가압력을 보다 넓은 범위에서 조절할 수 있으며, 기존에 비하여 보다 높은 가압력을 웨이퍼 끝단부(Ea)에 도입하는 효과를 얻을 수 있다. In this way, when the inclined groove C6x is formed more closely to the outer surface of the membrane side surface 142 and is inclined outward and downward, the pressure P6 of the outermost pressure chamber C6 passes through the bottom surface below it. In addition to the force transmitted to the wafer W in the vertical direction, the force P6 ′ in the oblique direction pushes downward toward the side surface 142 . Accordingly, the force pressing the edge end (Ea, edge) of the wafer is the resultant force of the pressing force (Fv) through the side surface 142 and the inclined force (P6') from the outermost pressure chamber (C6) , the pressing force of the edge of the wafer can be controlled in a wider range, and an effect of introducing a higher pressing force to the wafer end Ea can be obtained.

더욱이, 최외측 압력 챔버(C6)의 경사진 홈(C6x)을 통해 반경 바깥쪽으로 하향 가압함에 따라, 멤브레인 바닥판(141)을 바깥으로 펼치는 힘으로 작용하게 되어, 측면(142)을 통해 하방 가압하는 힘(Fv)이 과다해지는 경우에도 바닥판(141)의 가장자리 영역(Ea, Eb)이 구불구불하게 우는 현상을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.Moreover, as the downward pressure is applied radially outward through the inclined groove C6x of the outermost pressure chamber C6, the membrane bottom plate 141 acts as a force to spread outward, and downward pressure is applied through the side surface 142. Even when the force Fv is excessive, an effect of suppressing a meandering phenomenon of the edge regions Ea and Eb of the bottom plate 141 can be obtained.

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.Although the present invention has been illustratively described through preferred embodiments above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various forms are provided within the scope of the technical idea presented in the present invention, specifically, the claims. may be modified, changed, or improved.

W: 웨이퍼 C1, C2, C3, C4, C5: 압력 챔버
Ea: 웨이퍼 가장자리 끝단부 Eb: 웨이퍼 가장자리 내측영역
20: 베이스 30: 리테이너 링
140: 멤브레인 141: 바닥판
142: 측면 1401: 제1플랩
1402: 제2플랩 W: wafer C1, C2, C3, C4, C5: pressure chamber
Ea: edge of wafer edge Eb: inner area of wafer edge
20: base 30: retainer ring
140: membrane 141: bottom plate
142: side 1401: first flap
1402: second flap

Claims (14)

화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인으로서,
가요성 탄성 재질로 형성되고 웨이퍼의 판면을 가압하는 바닥판과,
가요성 탄성 재질로 형성되고, 상기 바닥판의 가장 자리에서 상방으로 절곡 형성된 측면과;
상기 측면으로부터 내측을 향해 연장된 제1플랩과;
상기 측면의 상단으로부터 외측을 향해 연장된 제2플랩을;
포함하여 구성되고,
상기 제2플랩은 상기 측면의 상단으로부터 상향 연장되는 제1구간과, 상기 제1구간의 상향 끝단부로부터 외측으로 연장되는 제2구간과, 상기 제2구간의 외향 끝단부로부터 하측으로 연장되는 연장되는 제3구간과, 상기 제3구간의 하향 끝단부로부터 외향 연장되는 결합부를;
포함하여 형성되되, 상기 제3구간은 설치되는 상기 캐리어 헤드의 표면에 밀착되게 설치되고, 상기 제1플랩과 상기 제2플랩의 상측에 상기 측면을 가압하는 가압 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
As a membrane of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus,
A bottom plate made of a flexible elastic material and pressing the plate surface of the wafer;
a side surface formed of a flexible elastic material and bent upward from an edge of the bottom plate;
a first flap extending inwardly from the side surface;
a second flap extending outward from an upper end of the side surface;
composed of, including
The second flap includes a first section extending upward from an upper end of the side surface, a second section extending outwardly from an upward end of the first section, and an extension extending downward from an outward end of the second section. a third section and a coupling portion extending outward from the downward end of the third section;
A carrier characterized in that the third section is installed in close contact with the surface of the carrier head, and a pressure chamber for pressing the side surface is formed on the upper side of the first flap and the second flap. membrane of the head.
Membrane of the carrier head, characterized in that.
 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 측면으로부터 내측으로 이격된 위치에는 다수의 격벽이 폐곡선 형태로 배열되고,
상기 다수의 격벽 중에 상기 측면과 가장 인접한 최외측 격벽은 상기 바닥판으로부터 내측 상향으로 뻗기 시작하는 형태로 형성되고, 상기 최외측 격벽과 상기 측면의 사이에는 최외측 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
According to claim 1,
A plurality of partition walls are arranged in a closed curve shape at a position spaced inward from the side surface,
Among the plurality of partition walls, the outermost partition wall closest to the side surface is formed in a shape that starts to extend inwardly upward from the bottom plate, and an outermost chamber is formed between the outermost partition wall and the side surface Carrier, characterized in that membrane of the head.
 제 4항에 있어서,
상기 다수의 격벽 중에 상기 측면과 가장 인접한 최외측 격벽은 상기 바닥판으로부터 내측 상향으로 경사지게 뻗기 시작하는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
According to claim 4,
The membrane of the carrier head according to claim 1 , wherein an outermost barrier rib most adjacent to the side surface among the plurality of barrier ribs is formed in a shape that starts to obliquely extend inwardly and upwardly from the bottom plate.
 제 5항에 있어서,
상기 바닥판에 인접한 상기 측면의 하부에는 외측 하향으로 경사지게 요입 형성된 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
According to claim 5,
Membrane of the carrier head, characterized in that the lower portion of the side surface adjacent to the bottom plate is formed with a concave groove inclined outward and downward.
 제 1항에 있어서,
상기 제1플랩은 굽어진 굴곡부가 없이 상기 측면으로부터 연장 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
According to claim 1,
The membrane of the carrier head, characterized in that the first flap is formed extending from the side surface without a bent bent portion.
 제 7항에 있어서,
상기 측면의 내주면에는 요입부가 형성되어 있고, 상기 요입부에는 상기 바닥판에 비하여 경도가 높은 재질로 링 형태의 내측 보강재가 끼워져 설치되되, 상기 내측 보강재의 상면은 상기 제1플랩의 저면을 지지하는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
According to claim 7,
A concave portion is formed on the inner circumferential surface of the side surface, and an inner reinforcing member in the form of a ring made of a material having a higher hardness than that of the bottom plate is inserted and installed in the concave portion, and the upper surface of the inner reinforcing material supports the bottom surface of the first flap. Membrane of the carrier head, characterized in that.
 삭제delete 연마 장치에 사용되는 캐리어 헤드로서,
연마 공정 중에 회전 구동되는 베이스와;
상기 베이스의 둘레를 감싸는 형태로 형성되고, 상기 베이스와 함께 회전 구동되는 리테이너 링과;
제 1항 또는 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인을;
포함하여 구성되고, 상기 제1플랩의 끝단부는 상기 베이스에 고정되고, 상기 제2플랩의 끝단부는 상기 리테이너 링에 고정되고, 상기 제1플랩과 상기 제2플랩의 상측에 상기 측면을 하방 가압하는 가압 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
As a carrier head used in an abrasive device,
a base driven to rotate during the polishing process;
a retainer ring formed in a shape surrounding the circumference of the base and driven to rotate together with the base;
a membrane according to any one of claims 1 or 4 to 8;
and wherein the end of the first flap is fixed to the base, the end of the second flap is fixed to the retainer ring, and the side surface is pressed downward on the upper side of the first flap and the second flap. A carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that a pressurized chamber is formed.
 제 10항에 있어서,
상기 베이스는 상기 가압 챔버의 내벽 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
According to claim 10,
The carrier head of the chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that the base forms a part of the inner wall of the pressure chamber.
 제 10항에 있어서,
상기 측면의 내주면에는 요입부가 형성되어 있고, 상기 요입부에는 상기 바닥판에 비하여 경도가 높은 재질로 링 형태의 내측 링형 보강재가 끼워져 설치되되, 상기 내측 링형 보강재의 상면은 상기 제1플랩의 저면을 지지하는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.
According to claim 10,
A concave portion is formed on the inner circumferential surface of the side surface, and an inner ring-shaped reinforcing member made of a material having a higher hardness than that of the bottom plate is inserted and installed in the concave portion. Carrier head, characterized in that for supporting.
 제 12항에 있어서,
상기 가압 챔버의 저면을 형성하는 상기 제1플랩이 상기 내측 보강재의 상면에 의해 지지되는 영역은 상기 내측 링형 보강재의 상면 내측 끝단과 상기 베이스의 내측 측면의 사이 간격(c)이 없거나 0mm이상이고 10mm 이하로 정해지는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.
According to claim 12,
The region in which the first flap forming the bottom of the pressure chamber is supported by the upper surface of the inner reinforcing member has no distance (c) between the inner end of the upper surface of the inner ring-shaped reinforcing member and the inner side surface of the base, or is 0 mm or more and is 10 mm A carrier head characterized by being determined as follows.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101223010B1 (en) 2012-06-29 2013-01-17 주식회사 케이씨텍 Membrane of carrier head in chemical mechanical polishing apparatus
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