KR20190064783A - Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus and a membrane used therefor. The carrier head includes: a first flap extended inwards from a lateral side which is curved upwards from the edge of a floor plate pressing a plate side of a wafer; a second flap extended outwards from the lateral side; and a third flap extended upwards from the upper part of the lateral side and then extended outwards. Therefore, since pressure from a pressing chamber formed between the second and third flaps is able to be controlled independently from pressure from the outermost pressing chamber in the upper part of the floor plate pressing the wafer, pressure applied to an edge area of the wafer through a lateral side of a membrane and pressure applied to the outermost area of the wafer through a floor plate of the membrane can be accurately controlled, so the thickness of the wafer for polishing can be precisely controlled.

Description

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인{CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS AND MEMBRANE USED THEREIN}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus and a membrane used therefor. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002]

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 측면을 통해 정확하게 가압하면서도, 웨이퍼를 가압하는 압력 챔버 제어와 가장자리 끝단부를 가압하는 가압챔버 제어를 분리 제어할 수 있게 하는 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 apparatus and a membrane used therefor, and more particularly to a pressure chamber control method and apparatus for controlling a pressure chamber in which a wafer is pressurized while accurately pushing an edge of a wafer through a membrane side during a chemical mechanical polishing And a pressure chamber control for pressurizing the edge portion, and to a membrane used therefor.

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, 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 apparatus, the carrier head presses the wafer in a state in which the polished 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 or indirectly Vacuum-adsorbed and held, and then moved to the next step.

도1은 종래의 캐리어 헤드(1)의 개략도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 캐리어 헤드(1)는 본체(10)와, 본체(10)와 함께 회전하는 베이스(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 view of a conventional carrier head 1. Fig. 1, the carrier head 1 includes a body 10, a base 20 that rotates with the body 10, and a base 20 mounted in a ring- An elastic membrane 40 which is fixed to the base 20 and forms pressure chambers C1, C2, C3, C4 and C5 in a space between the base 20 and the retainer ring 30; And a pressure control unit 50 for controlling the pressure by introducing air into or withdrawing air from the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 through the pneumatic supply path 55.

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 동심원 형태로 배열된다.The elastic membrane 40 is formed by bending the side surface 42 at the edge of the flat bottom plate 41 pressing 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. [ But may be formed as a surface that pressurizes the wafer W without forming a suction hole at the center of the membrane 50. [ A plurality of ring-shaped partition walls 43 fixed to the base 20 are formed between the center of the membrane 40 and the side surface 42 to define a plurality of pressure chambers C1, C2, C3 , C4, and C5 are arranged in concentric circles.

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 pressurizing chamber Cx is formed in a ring-shaped space surrounded by a first flap 401 and a second flap 402 which branch and extend inward from a side surface 42 on the side surface 42 of the membrane 40. The pneumatic pressure of the pressure chamber Cx is controlled by the pressure control unit 50 so that the pneumatic pressure is supplied to the pressure chamber Cx so that the inclined surface Cs of the pressurizing chamber Cx, The force Fcx is inclined to the inclined surface of the annular ring 60 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, As shown in Fig.

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 drawings, according to another embodiment of the present invention, the end of the membrane side surface 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 surface 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. This ensures that only the vertical component of the inclination angle a of the inclined plane Cs in the force Fcx pressing the inclined plane Cs by the pressure introduced into the pressurizing chamber Cx is applied to the side face 42 of the membrane 40, To the vertical pressing force Fv. Therefore, in order to transmit the vertical pressing force Fv of the desired size to the edge of the wafer through the side surface 42, there arises a problem that the pressure introduced into the pressurizing chamber Cx must be excessively high. Not only this but also the horizontal component of the inclination angle a of the inclined plane Cs in the force Fcx which presses the inclined plane Cs by the pressure introduced into the pressurizing chamber Cx is smaller than the horizontal direction component of the side face 142 of the membrane 140, Which causes the edge of the membrane bottom plate to float.

무엇보다도, 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. The pressure P6 of the pressurizing chamber Cx is higher than the pressure P6 of the side surface 42 of the membrane during the process of transmitting the pressing force Fv to the edge of the wafer through the side surface 42 by the pressure P6 of the pressurizing chamber Cx. And the pressure P6 of the pressure chamber Cx affects the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 that pressurizes the wafer. For example, when the pressure of the pressure chamber Cx is maintained higher than the pressure of the outermost pressure chamber C5, the bottom surface of the pressure chamber Cx presses the outermost pressure chamber C5 on the lower side thereof, The pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 becomes greater than the pressure introduced into the outside 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 문제가 야기된다. Thus, even if the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 is to be controlled, it is difficult to finely control the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 by the pressure chamber Cx on the upper side .

도면중 미설명 부호인 145는 환형 링(160)을 측면(142)에 위치시키는 거치 돌기이다. Reference numeral 145 denotes a mounting projection for positioning the annular ring 160 on the side surface 142.

한편, 본 출원인에 의해 제안된 대한민국 등록특허공보 제10-1629161호에 따른 캐리어 헤드(100')는, 멤브레인 측면(42)에 인가하는 가압력(Fv)을 높이기 위하여, 도3에 도시된 바와 같이, 측면(42)의 상측에 가압 챔버(Cx)를 형성하는 구성을 포함하고 있다. Meanwhile, the carrier head 100 'according to Korean Patent Publication No. 10-1629161 proposed by the applicant of the present invention, as shown in FIG. 3, has a structure in which, in order to increase the pressing force Fv applied to the membrane side surface 42 , And a pressure chamber (Cx) is formed on the side of the side surface (42).

이를 위하여, 제1플랩(401')이 멤브레인 측면(42)의 상단으로부터 베이스(20)를 향하여 내측으로 연장되어 결합 부재(22', 22)에 의해 고정되고, 제2플랩(402')이 멤브레인 측면(42)의 상단으로부터 리테이너 링(30)을 향하여 외측으로 연장되어 리테이너 링(30)에 고정되고, 제3플랩(403')이 제1플랩(401')으로부터 상방으로 연장되다가 외측으로 연장되어 리테이너 링(30)에 고정된다. 이에 따라, 제1플랩(401')의 하측은 웨이퍼의 최외측 영역을 가압하는 최외측 압력챔버(C5)의 천장면을 형성하고, 제2플랩(402')과 제3플랩(403')의 사이 공간은 가압 챔버(Cx)를 형성한다. To this end, a first flap 401 'extends inward from the top of the membrane side 42 towards the base 20 and is secured by engagement members 22', 22, and a second flap 402 ' Extends from the upper end of the membrane side surface 42 toward the retainer ring 30 and is fixed to the retainer ring 30 so that the third flap 403 'extends upwardly from the first flap 401' And is fixed to the retainer ring 30 by extension. Accordingly, the lower side of the first flap 401 'forms a ceiling surface of the outermost pressure chamber C5 that presses the outermost region of the wafer, and the second flap 402' and the third flap 403 ' A pressure chamber Cx is formed.

이에 따라, 멤브레인 측면(42)의 평탄한 상면(42s) 전체가 가압 챔버(Cx)의 저면을 형성하면서, 가압 챔버(Cx)의 가압력(Fcx)이 그대로 측면(42)을 타고 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부(에지부)를 가압하므로, 도2에 도시된 구성에 비해 가압력을 도입하는 효율을 높일 수 있다. The entire upper flat surface 42s of the membrane side surface 42 forms the bottom surface of the pressurizing chamber Cx so that the pressing force Fcx of the pressurizing chamber Cx rides on the side surface 42, The edge end portion (edge portion) is pressed, so that the efficiency of introducing the pressing force can be increased as compared with the configuration shown in Fig.

그러나, 도3에 도시된 구성도 역시, 멤브레인 바닥판(41)의 상측에 형성된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5) 중에 최외측 압력챔버(C5)의 상측에 가압 챔버(Cx)가 형성되어 있으므로, 가압 챔버(Cx)의 압력이 높아지면, 이에 따라 최외측 압력챔버(C5)를 하방으로 가압하면서, 최외측 압력챔버(C5)에 도입하고자 하는 압력(P5)의 왜곡이 발생되어, 웨이퍼의 최외측 영역을 정확한 가압력으로 가압하지 못하는 한계가 있었다.However, the configuration shown in FIG. 3 also has a configuration in which the pressure chambers Cx are provided above the outermost pressure chambers C5 among the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 formed on the upper side of the membrane bottom plate 41, The distortion of the pressure P5 to be introduced into the outermost pressure chamber C5 is generated while the outermost pressure chamber C5 is pressed downward as a result of the increase in the pressure of the pressure chamber Cx So that the outermost region of the wafer can not be pressed with an accurate pressing force.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 연마 공정 중에 웨이퍼의 최외측 영역과 가장자리 끝단부(에지부)를 정확하게 가압하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical background, and it is an object of the present invention to precisely press the outermost region and the edge portion (edge portion) of the wafer during the polishing process.

이와 동시에, 본 발명은, 멤브레인 바닥판을 통해 웨이퍼의 최외측 영역을 가압하는 최외측 압력챔버의 압력이 멤브레인 측면을 통해 웨이퍼의 가장자리 영역을 가압하는 가압 영역의 압력과 독립적으로 제어하는 것을 목적으로 한다.At the same time, the present invention aims at controlling the pressure of the outermost pressure chamber, which presses the outermost region of the wafer through the membrane bottom plate, independently of the pressure of the pressure region pressing the edge region of the wafer through the membrane side do.

이를 통해, 본 발명은, 연마 공정 중에 웨이퍼의 최외측 영역과 가장자리 영역에 인가하는 압력을 보다 정확하게 제어하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to more accurately control the pressure applied to the outermost region and the edge region of the wafer during the polishing process.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼의 판면을 가압하는 바닥판의 가장자리에서 상방으로 절곡 형성된 측면으로부터 내측을 향해 연장된 제1플랩과, 상기 측면으로부터 외측을 향해 연장된 제2플랩과; 상기 측면의 상단으로부터 상방을 향해 연장되다가 외측을 향해 연장된 제3플랩을 포함하여, 상기 제2플랩과 제3플랩의 사이에 형성된 가압챔버에 의해 멤브레인 측면을 통해 웨이퍼의 에지부(가장자리 끝단부)을 하방 가압하는 캐리어 헤드의 멤브레인 및 이를 구비한 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a flap comprising: a first flap extending inward from a side bent upward from an edge of a bottom plate for pressing a surface of a wafer; a second flap extending outwardly from the side; ; And a third flap extending upward from the upper end of the side surface and extending outwardly so that the edge portion of the wafer through the side of the membrane by the pressure chamber formed between the second flap and the third flap The present invention also provides a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus having the same.

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. The term "outer" or similar term in the present description and claims is defined to refer to a radially outward direction from the center of the wafer. Similarly, the term "inner" or like term in the present description and claims is defined as referring to the radial inward direction from the center of the wafer.

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 the effect of applying the pressing force as much as the edge area of the wafer is accurately intended during the polishing process.

또한, 본 발명은, 웨이퍼의 최외측 영역을 가압하는 것과 웨이퍼의 가장자리(에지부) 영역을 가압하는 것을 분리하여 독립적으로 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Further, the present invention can obtain the effect of independently controlling the pressing of the outermost region of the wafer and the pressing of the edge (edge) region of the wafer.

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.It is therefore an object of the present invention to provide an effect of precisely controlling the polishing thickness of the wafer by accurately controlling the pressing force applied through the membrane side surface to the edge region of the wafer and the pressing force applied through the membrane bottom plate to the outermost region of the wafer Can be obtained.

도1은 종래의 캐리어 헤드의 구성을 도시한 반단면도,
도2는 웨이퍼 가장자리를 가압하는 원리를 설명하기 위한 도1의 'A'부분의 확대도,
도3은 웨이퍼 가장자리를 가압하는 원리를 설명하기 위한 도1의 'A'부분에 대응하는 다른 종래 기술의 구성을 도시한 확대도,
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 반단면도,
도5는 도4의 멤브레인이 구비된 본 발명의 제1실시예에 따른 캐리어 헤드의 가장자리 부분의 확대도,
도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 반단면도,
도7은 도6의 멤브레인이 구비된 본 발명의 제2실시예에 따른 캐리어 헤드의 가장자리 부분의 확대도이다.1 is a half sectional view showing the structure of a conventional carrier head,
Fig. 2 is an enlarged view of a portion 'A' in Fig. 1 for explaining the principle of pressing a wafer edge,
3 is an enlarged view showing another prior art configuration corresponding to the portion " A " of Fig. 1 for explaining the principle of pressing a wafer edge, Fig.
4 is a half sectional view showing a membrane of a carrier head according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 5 is an enlarged view of an edge portion of the carrier head according to the first embodiment of the present invention with the membrane of FIG. 4,
6 is a half sectional view showing a membrane of a carrier head according to a second embodiment of the present invention,
Figure 7 is an enlarged view of an edge portion of the carrier head according to the second embodiment of the present invention with the membrane of Figure 6;

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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.

도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 반단면도, 도5는 도4의 멤브레인이 구비된 본 발명의 제1실시예에 따른 캐리어 헤드의 가장자리 부분의 확대도이다.FIG. 4 is a half sectional view showing a membrane of a carrier head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged view of an edge portion of the carrier head according to the first embodiment of the present invention with the membrane of FIG. 4 .

도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드(100)는, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전 구동되는 본체와, 본체와 연결되어 함께 회전하는 베이스(20)와, 본체와 베이스(20) 중 어느 하나에 고정되어 함께 회전하는 링 형태의 리테이너 링(30)과, 베이스(20)에 고정되어 베이스(20)와의 사이에 압력 챔버(...,C4, C5)를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(140)과, 압력 챔버(...,C4, C5)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(50)로 구성된다. 5, a carrier head 100 for a chemical mechanical polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention includes a body which is connected to a driving shaft (not shown) and rotationally driven, A ring-shaped retainer ring 30 fixed to one of the main body and the base 20 and rotated together with the base 20 and a pressure chamber (not shown) fixed to the base 20 and between the base 20 and the base 20; And a pressure control unit 50 that regulates the pressure by supplying air pressure to the pressure chambers C4 and C5 and a membrane 140 formed of an elastic flexible material, do.

도면에 전체 형상이 도시되지 않았지만, 도3에 도시된 반단면도에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. 이에 따라 본 발명에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인(140, 140')은 도면에 도시된 반단면도의 중심선(88)을 기준으로 회전시킨 형상이다.The entire shape is not shown in the figure, but has the structure as shown in the half sectional view shown in Fig. Accordingly, the membrane 140, 140 'of the carrier head according to the present invention has a shape rotated about the center line 88 of the half section shown in the figure.

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)을 포함한다. 링 형태의 격벽(143)이 다수 형성되어 베이스(20)와 끝단이 고정됨에 따라, 베이스(20)와 멤브레인(140)의 사이에는 다수의 분할된 압력 챔버(..., C4, C5)가 형성된다. The membrane 140 includes a bottom plate 141 closely contacting the wafer W with the wafer W positioned thereunder and a side 142 extending upward from the edge of the bottom plate 141, And a plurality of ring-shaped partition walls 143 that extend upward from the bottom plate 141 and are coupled to the base 20 between the center and the side surface 142 of the bottom plate 141. C4, and C5 are formed between the base 20 and the membrane 140 as the base 20 and the end are fixed by forming a plurality of ring-shaped partition walls 143. [ .

도4에 도시된 멤브레인(140)은 전체가 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)의 압력에 따라 바닥판(141)의 하측에 위치한 웨이퍼(W)를 정확하게 가압할 수 있다. The membrane 140 shown in FIG. 4 is entirely formed of a flexible material so that the bottom plate 141 and the side surfaces 142 and the partition walls 143 are formed in accordance with the pressure of the pressure chambers, It is preferably formed to be freely deformed or expanded and contracted. Accordingly, the wafer W positioned below the bottom plate 141 can be accurately pressed according to the pressures of the respective pressure chambers C1, C2, ..., C5.

도면에는 멤브레인 측면(142)이 가요성 재질만으로 형성된 구성이 도시되어 있지만, 내주면이나 외주면에 강성이 높은 링형 보강재(미도시)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(C5)의 압력(P5)이 높아지더라도, 보다 높은 경도를 갖는 링형 보강재가 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. Although the membrane side surface 142 is formed of only a flexible material in the figure, a ring-like stiffener (not shown) having a high rigidity on the inner circumferential surface and the outer circumferential surface may be coupled to the side surface 142 and disposed together. Thereby, the efficiency of transmitting the vertical pressing force Fv through the side surface 142 is improved. Further, even when the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 is increased, when the ring-like stiffener having a higher hardness is coupled to the outer surface of the side surface 142, the membrane side surface 142 expands convexly outward, The edge of the bottom plate 341 'can be lowered and the deformation of the membrane due to the stiffener can be reduced even if it is used for a long time.

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.Meanwhile, the central portion 140a of the membrane 140 is coupled to the base 20, and the suction hole (77 in FIG. 1) for directly sucking the wafer W is provided at the center portion. However, according to another embodiment of the present invention The center portion of the membrane 140 may be clogged with 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 향하는 외측으로 제2플랩(1402)이 연장되며, 멤브레인 측면(142)의 상단으로부터 상방으로 뻗다가 리테이너 링(30)을 향하는 외측으로 제3플랩(1402)이 연장 형성된다. 4 and 5, a first flap 1401 extends from the top of the membrane side 142 to the inside toward the base 20 and extends from the top of the membrane side 142 to the retainer ring 30, And a third flap 1402 is extended outward from the upper end of the membrane side surface 142 and toward the outer side toward the retainer ring 30. The third flap 1402 extends outward from the upper end of the membrane side surface 142,

여기서, 제1플랩(1401)의 끝단은 캐리어 헤드(100)의 베이스(20)에 고정되어, 웨이퍼(W)를 가압하는 최외측 압력챔버(C5)의 천장면을 형성한다. 제1플랩(1401)에는 굽어진 굴곡부(40x)가 형성되어, 제1플랩(1401)을 베이스(20)에 고정시키는 것이 용이해지고, 최외측 압력 챔버(C5)의 압력(P5)이 높아지면서 팽창하는 것을 보조한다.The end of the first flap 1401 is fixed to the base 20 of the carrier head 100 to form a ceiling surface of the outermost pressure chamber C5 for pressing the wafer W. [ The curved bent portion 40x is formed in the first flap 1401 to facilitate fixing the first flap 1401 to the base 20 and the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 is increased Assist in swelling.

제2플랩(1402)의 끝단은 캐리어 헤드(100)의 리테이너 링(30)에 고정되고, 제3플랩(1403)의 끝단도 역시 캐리어 헤드(100)의 리테이너 링(30)에 고정된다. 이에 따라, 제2플랩(1402)과 제3플랩(1403) 및 리테이너 링(30)의 내주면 일부로 둘러싸인 공간이 링 형태의 가압 챔버(Cx)를 형성한다. The end of the second flap 1402 is fixed to the retainer ring 30 of the carrier head 100 and the end of the third flap 1403 is also fixed to the retainer ring 30 of the carrier head 100. Thus, a space surrounded by the inner circumferential surfaces of the second flap 1402, the third flap 1403, and the retainer ring 30 forms a ring-shaped pressurizing chamber Cx.

여기서, 리테이너 링(30)은 상하 방향으로 이동하지 않는 고정 형태로 형성되어 가압 챔버(Cx)의 위치를 일정하게 유지한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 리테이너 링(30)은 상하 방향으로 이동 가능하게 형성될 수 있으며, 이 경우에 가압 챔버(Cx)를 형성하는 제2플랩(1402)과 제3플랩(1403)은 보다 탄성이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the retainer ring 30 is formed in a fixed form that does not move in the vertical direction, and maintains the position of the pressurizing chamber Cx constant. According to another embodiment of the present invention, the retainer ring 30 can be formed to be movable in the vertical direction, and in this case, the second flap 1402 and the third flap 1403, which form the pressurizing chamber Cx, Is preferably made of a more elastic material.

상기 제3플랩(1403)은 외측으로 연장되는 경로 상에 굽어진 굴곡부(40x)가 형성될 수 있지만, 제2플랩(1402)은 외측으로 연장되는 경로상에 굽어진 굴곡부(40x)가 형성되지 않고 멤브레인 측면(142)의 상단으로부터 외측으로 연장 형성된다. 그리고, 리테이너 링(30)의 내주면에는 링 형태의 요홈부가 형성되어, 링 형태의 끼움 링(35)을 매개로 제2플랩(1402)과 제3플랩(1403)의 끝단이 리테이너 링(30)의 요홈부에 고정될 수 있다. 끼움 링(35)은 가요성 탄성 소재로 형성될 수도 있고, 플라스틱이나 금속 소재로 형성될 수도 있다. 그리고, 베이스(20)는 멤브레인(140)의 격벽(143)의 끝단과 제1플랩(1401)을 각각 고정될 수 있도록 순차적으로 결합되는 고정 보조구(22, 22')를 구비한다. The third flap 1403 may be formed with a curved bent portion 40x on an outwardly extending path but the second flap 1402 is formed with a curved bent portion 40x on an outwardly extending path And extend outward from the upper end of the membrane side surface 142. A ring-shaped recess is formed in the inner peripheral surface of the retainer ring 30 so that the ends of the second flap 1402 and the third flap 1403 are engaged with the retainer ring 30 via the ring- As shown in Fig. The fitting ring 35 may be formed of a flexible elastic material, or may be formed of plastic or a metal material. The base 20 has fixing anchors 22 and 22 'which are sequentially coupled to fix the end of the partition 143 of the membrane 140 and the first flap 1401.

상기 굴곡부(40x)는, 플랩에 인장력이 작용하는 경우에, 굴곡부가 펼쳐지면서 플랩이 펼쳐(인장)지는 변위를 허용하면서 플랩에 인장 응력이 커지지 않게 할 수 있도록 미리 굽혀지게 형성해놓은 부분을 지칭한다. The bent portion 40x refers to a portion formed in advance so as to prevent the tensile stress from being increased in the flap while permitting the unfolding (stretching) of the flap when the bending portion is unfolded when the tensile force acts on the flap .

이와 같이, 제2플랩(1402)과 제3플랩(1403)의 끝단이 리테이너 링(30)에 고정되어, 제2플랩(1402)과 제3플랩(1403)의 링 형태의 사이 공간으로 가압 챔버(Cx)가 형성되면, 압력 제어부(50)로부터 가압 챔버(Cx)로 조절된 공압이 공압 공급로(55x)를 통해 공급되면서, 가압 챔버(Cx)의 압력이 제어된다. Thus, the ends of the second flap 1402 and the third flap 1403 are fixed to the retainer ring 30, and the space between the ring-shaped spaces of the second flap 1402 and the third flap 1403, The pressure of the pressurizing chamber Cx is controlled while the air pressure regulated from the pressure control section 50 to the pressurizing chamber Cx is supplied through the pneumatic supply path 55x.

이 때, 가압 챔버(Cx)의 압력이 높아지면, 도5에 도시된 바와 같이, 가압 챔버(Cx)가 팽창하면서 가압력(Fcx)이 가압 챔버(Cx)의 저면을 형성하는 제2플랩(1402)을 하방으로 가압하게 된다. 이에 따라, 제2플랩(1402)은 굽어진 부분(40x)이 없으므로, 하방으로 볼록해지는 휨 변위가 제2플랩(1402)에 발생하면, 제2플랩(1402)의 끝단과 일체로 연결 형성된 멤브레인 측면 상단부도 하방으로 밀려 내려가게 하는 힘(Fv)이 작용한다. 그리고, 이 힘(Fv)은 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부로 전달되면서, 웨이퍼 가장자리 끝단부를 가압하는 힘으로 작용하게 된다. At this time, when the pressure of the pressurizing chamber Cx becomes high, as shown in Fig. 5, as the pressurizing chamber Cx expands, the pressing force Fcx is applied to the second flap 1402 forming the bottom surface of the pressurizing chamber Cx ) Downward. Thus, the second flap 1402 does not have the curved portion 40x. Therefore, if the second flap 1402 has a downwardly convex bending displacement, the second flap 1402 is formed with the membrane formed integrally with the end of the second flap 1402 The force Fv that causes the side upper end portion to be pushed down also acts. Then, this force Fv is transmitted to the edge of the wafer W, and acts as a force for pressing the edge of the wafer edge.

이와 같은 작용이 보다 원활하게 이루어지기 위해서는, 제2플랩(1402)의 두께(t21)는 측면(142)의 두께(t2)에 비하여 더 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제2플랩(1402)의 단면은 멤브레인 측면(142)의 단면에 비하여 1/2이하의 면적으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 제2플랩(1402)이 팽창하면서 하방으로 볼록해지는 변형량이 더 커짐으로써, 멤브레인 측면(142)을 통해 웨이퍼의 가장자리 끝단부(에지부)를 가압하는 가압력을 변형량에 비례하여 보다 크고 정교하게 조절할 수 있다. It is preferable that the thickness t21 of the second flap 1402 is formed to be thinner than the thickness t2 of the side surface 142 in order to perform such an operation more smoothly. To this end, the cross section of the second flap 1402 may be formed with an area of ½ or less of the cross section of the membrane side face 142. As a result, the amount of deformation of the second flap 1402 that is convex downward increases as the second flap 1402 expands, so that the pressing force for pressing the edge portion (edge portion) of the wafer through the membrane side surface 142 is larger .

여기서, 제3플랩(1403)의 두께(t23)가 측면(142)의 두께(t2)에 비하여 작게 형성되므로, 제3플랩(1403)의 내측면이 측면(142)의 내면과의 간격(c)이 0 이상이더라도, 멤브레인 측면(142)의 상면은 제3플랩(1403)이 연장되기 시작한 위치의 외측에 평탄면(Ds)이 형성될 수 있다. 이 경우에는, 가압 챔버(Cx)의 압력이 높아지면, 제2플랩(1402)에 의하여 측면(142)에 하방 가압력(Fv)이 작용하는 것과 함께, 제3플랩(1403)의 외측에 드러난 멤브레인 측면(142)의 평탄한 상면이 가압 챔버(Cx)의 가압력(Fcx)에 의해 하방 가압되면서, 멤브레인 측면(142)을 통해 웨이퍼 가장자리 끝단부(에지부)를 가압하는 힘으로 작용할 수도 있다. Since the thickness t23 of the third flap 1403 is smaller than the thickness t2 of the side surface 142, the inner surface of the third flap 1403 is spaced apart from the inner surface of the side surface 142 by the distance c The flat surface Ds may be formed on the upper surface of the membrane side surface 142 outside the position where the third flap 1403 starts to extend. In this case, when the pressure of the pressurizing chamber Cx is increased, the downward pressing force Fv acts on the side surface 142 by the second flap 1402, and the membrane exposed to the outside of the third flap 1403 The flat upper surface of the side surface 142 may be pressed downward by the pressing force Fcx of the pressurizing chamber Cx and act as a force for pressing the wafer edge end portion (edge portion) through the membrane side surface 142.

한편, 제3플랩(1403)은 측면(142)의 두께(t2)에 비하여 보다 작은 단면 두께(t23)로 형성된다. 이에 의하여, 가압 챔버(Cx)가 팽창하더라도, 제3플랩(1403)에 의해 측면(142)이 기울어지는 현상을 억제할 수 있다. On the other hand, the third flap 1403 is formed to have a smaller sectional thickness t23 than the thickness t2 of the side surface 142. [ Thereby, even if the pressure chamber Cx expands, it is possible to suppress the inclination of the side surface 142 by the third flap 1403. [

그리고, 제2플랩(1402)의 두께(t21)은 제3플랩(1403)의 두께(t23)에 비하여 보다 작게 형성될 수도 있다. 이에 따라, 가압 챔버(Cx)의 압력이 높아져 팽창하면, 제3플랩(1403)이 상방으로 부풀어오르는 것에 비하여 제2플랩(1402)이 보다 하방으로 볼록하게 팽창하면서 측면(142)을 하방으로 끌어내려, 측면(142)을 통해 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부(에지부)를 하방 가압할 수 있다. 제3플랩(1403)의 굴곡부(40x)에 의해 제2플랩(1402)의 하방으로 볼록한 변형이 작아지는 것을 막기 위하여, 제3플랩(1403)에서도 굴곡부(40x)가 형성되지 않을 수 있으며, 이에 의해 측면(142)의 하방 가압력(Fv)을 높일 수 있다.The thickness t21 of the second flap 1402 may be smaller than the thickness t23 of the third flap 1403. [ Accordingly, when the pressure of the pressurizing chamber Cx increases and the third flap 1403 bulges upward, the second flap 1402 bulges downward more convexly, pulling the side 142 downward (Edge portion) of the wafer W can be pressed downward through the side surface 142. [ The bent portion 40x may not be formed in the third flap 1403 in order to prevent the convex deformation of the second flap 1402 from being reduced downward by the bent portion 40x of the third flap 1403. In this case, The downward pressing force Fv of the side surface 142 can be increased.

무엇보다도, 제3플랩(1403)이 연장되기 시작하는 위치가 제1플랩(1401)이 아니라 측면(1401)의 상단이므로, 가압 챔버(Cx)는 최외측 압력챔버(C5)의 상측에 중복되게 배치되지 않게 된다. 즉, 도4에 도시된 바와 같이, 측면(142)의 내면과 제3플랩(1403)이 시작되는 위치에서의 제3플랩(1402)의 내측면 사이의 간격(c)은 0 이거나 0보다 큰 치수로 형성되며, 멤브레인 바닥판(141)을 바닥면으로 하는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)들 중에 최외측 압력챔버(C5)의 상측에는 다른 챔버가 형성되지 않는다. 도면에 도시되지 않았지만, 경우에 따라서는, 제3플랩(1403)은 제2플랩(1402)으로부터 연장되기 시작하게 형성될 수도 있다. Since the position at which the third flap 1403 starts to extend is not the first flap 1401 but the upper end of the side surface 1401, the pressure chamber Cx is overlapped on the upper side of the outermost pressure chamber C5 It is not arranged. 4, the distance c between the inner surface of the side surface 142 and the inner surface of the third flap 1402 at the position where the third flap 1403 starts is zero or greater than zero And no other chamber is formed above the outermost pressure chamber C5 among the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 having the membrane bottom plate 141 as a bottom surface. Although not shown in the figures, the third flap 1403 may be formed to start extending from the second flap 1402, as the case may be.

이와 같이, 제3플랩(1403)이 연장되기 시작하는 위치를 측면의 내벽보다 내측에 위치하지 않게 함으로써, 제2플랩(1402)과 제3플랩(1403)에 의해 형성되는 가압 챔버(Cx)는 웨이퍼(W)를 가압하는 바닥판(141) 상의 최외측 압력챔버(C5)의 상측에 배치되지 않는다. 따라서, 가압 챔버(Cx)의 가압력(Fcx)이 최외측 압력챔버(C5)의 압력(P5)에 영향을 미치지 않으므로, 가압 챔버(Cx)와 최외측 압력챔버(C5)의 압력 조절을 서로 독립적으로 할 수 있게 된다. The pressing chamber Cx formed by the second flap 1402 and the third flap 1403 can be prevented from being displaced from the inner side of the side wall by preventing the position where the third flap 1403 starts to extend from being located inside the side wall And is not disposed above the outermost pressure chamber C5 on the bottom plate 141 for pressing the wafer W. [ Therefore, since the pressing force Fcx of the pressurizing chamber Cx does not affect the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5, the pressure control of the pressurizing chamber Cx and the outermost pressure chamber C5 can be performed independently of each other .

다시 말하면, 종래의 도2 및 도3의 구성에서는, 가압 챔버(Cx)의 바닥면이 최외측 압력챔버(C5)의 천장면의 일부 또는 전부를 형성함에 따라, 가압챔버(Cx)의 압력에 의해 가압 챔버(Cx)의 바닥면이 하방으로 볼록해지거나 상방으로 볼록해지면, 이에 따라 최외측 압력챔버(C5)의 압력(P5)이 압력 제어부(50)로부터 예정된 압력값과 실제로는 편차를 가지므로, 정교한 압력 조절이 곤란한 문제가 있었다.2 and 3, as the bottom surface of the pressure chamber Cx forms part or all of the ceiling surface of the outermost pressure chamber C5, the pressure in the pressure chamber Cx The pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 is actually deviated from the predetermined pressure value from the pressure control section 50 when the bottom surface of the pressure chamber Cx is convex downward or convex upward Therefore, it is difficult to control the pressure precisely.

그러나, 본 발명은, 가압 챔버(Cx)의 압력과 최외측 압력챔버(C5)의 압력이 서로 영향을 받지 않고 별개로 제어될 수 있으므로, 각 챔버(Cx, C5)의 압력 상태를 보다 정확하고 정교하게 조절할 수 있게 되어, 최외측 압력챔버(C5)에 의해 가압되는 웨이퍼(W)의 최외측 영역과 멤브레인 측면(142)에 의해 가압되는 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부(에지부)의 단위 시간당 연마량을 정교하게 조절하여 웨이퍼의 평탄도 및 연마층의 프로파일을 정교하고 정확하게 제어하는 효과를 얻을 수 있다.However, according to the present invention, since the pressure of the pressurizing chamber Cx and the pressure of the outermost pressure chamber C5 can be controlled independently from each other, the pressure state of each chamber Cx and C5 can be more accurately (Edge portion) of the wafer W to be pressed by the membrane side surface 142 and the outermost region of the wafer W to be pressed by the outermost pressure chamber C5 It is possible to obtain an effect of finely and precisely controlling the flatness of the wafer and the profile of the polishing layer by precisely adjusting the polishing amount per hour.

따라서, 본 발명은 수직 가압력(Fv)을 정확하게 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부에 도입할 수 있게 되고, 웨이퍼(W)의 가장자리에도 연마 품질을 향상시킬 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역으로부터 반도체 패키지를 신뢰성있게 제조할 수 있게 된다. Therefore, the present invention can introduce the vertical pressing force Fv accurately to the edge of the wafer W and improve the polishing quality at the edge of the wafer W. Therefore, The semiconductor package can be manufactured with reliability.

부수적으로, 최외측 압력챔버(C5)의 바닥면을 형성하는 최외측 영역은 멤브레인 바닥판(141)의 다른 압력 챔버(C1, C2, C3, C4)의 바닥면을 형성하는 영역에 비하여 보다 더 얇게 형성되는 것이 바람직하다. Incidentally, the outermost region that forms the bottom surface of the outermost pressure chamber C5 is greater than the area forming the bottom surface of the other pressure chambers C1, C2, C3, C4 of the membrane bottom plate 141 It is preferable that it is formed thin.

한편, 도3에 도시된 바와 같이 멤브레인(140)의 바닥판(141)은 중심부를 포함하여 평탄한 저면으로 형성되지만, 평탄한 저면의 반경 방향으로의 끝단으로부터 멤브레인 측면(142)을 향하여 대략 0.5도 내지 5도의 경사도록 4mm 내지 10mm의 폭만큼 상향 경사진 경사부(141e)로 이루어진 들뜬 영역(E)이 구비된다. 이와 같이, 반경 바깥 방향으로 상향 경사진 경사부(141e)로 형성된 들뜬 영역(E)이 구비됨으로써, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역을 가압하는 수직 가압력(Fv)이 멤브레인 측면(142)을 타고 측면 최하단으로 전달되면, 들뜬 영역(E)의 경사부(141e)에 의하여 바닥판(141)의 반경 끝단부가 하방으로 이동할 수 있는 변위가 마련되어 있으므로, 바닥판 가장자리 부분이 수평 방향의 내측으로 밀려 주름이 발생되지 않고, 경사부(141e)가 팽창하면서 웨이퍼(W)의 판면에 밀착하여, 최외측 압력 챔버(C5)의 압력(P5)에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 영역이 정확하게 가압될 수 있게 된다. 3, the bottom plate 141 of the membrane 140 is formed to have a flat bottom surface including the center portion, but it is preferable that the bottom plate 141 of the membrane 140 is formed to have a flat bottom surface from the radial end of the flat bottom surface toward the membrane side surface 142, And an inclined portion 141e inclined upward by a width of 4 mm to 10 mm inclined at 5 degrees. The vertical pressing force Fv for pressing the edge region of the wafer W is applied to the side surface 142 of the membrane side surface 142 by the inclined portion 141e inclined upwards in the radial outward direction, The edge of the bottom plate 141 is displaced downward by the inclined portion 141e of the excited region E so that the edge of the bottom plate is pushed inward in the horizontal direction, And the inclined portion 141e expands and comes into close contact with the surface of the wafer W so that the edge region of the wafer W can be accurately pressed by the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 .

한편, 멤브레인(140)의 최외측에 배치된 격벽과 측면(142) 사이에 형성되는 최외측 압력 챔버(C5) 하측의 바닥판의 두께(t12)는 최외측 링형 격벽과 바닥판 중심까지의 바닥판(141)의 두께(t11)의 1/2 내지 4/5 정도로 더 얇게 형성되고, 측면(142)의 기저부에는 내측으로 요입 형성된 링형 홈이 형성될 수 있다. On the other hand, the thickness t12 of the bottom plate below the outermost pressure chamber C5 formed between the partition 142 disposed at the outermost side of the membrane 140 and the side surface 142 is equal to the thickness t12 of the outermost ring- A thickness t11 of the plate 141 is thinner than a thickness t11 of the plate 141, and a ring-shaped groove formed inwardly of the base 142 of the side surface 142 is formed.

이와 같이, 최외측 압력 챔버(C5)의 바닥판이 얇게 형성됨에 따라, 최외측 압력챔버(C5)에 의해 가해지는 압력(P5)이 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에 보다 정확하게 전달될 수 있으며, 최외측 압력 챔버(C5)의 압력(P5)에 의해 보다 얇아진 멤브레인 바닥판은 쉽게 팽창하므로, CMP 공정 중에 웨이퍼의 표면에 밀착되어, 웨이퍼(W)의 가장자리에 가압력을 확실하게 전달한다. As described above, since the bottom plate of the outermost pressure chamber C5 is formed thin, the pressure P5 applied by the outermost pressure chamber C5 can be more accurately transmitted to the edge region of the wafer W, The membrane bottom plate thinned by the pressure P5 of the outer pressure chamber C5 easily expands and is brought into close contact with the surface of the wafer during the CMP process to reliably transmit the pressing force to the edge of the wafer W.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드(100')를 상술한다. 다만, 전술한 제1실시예와 동일 또는 유사한 구성 및 작용에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 제2실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. Hereinafter, the carrier head 100 'of the chemical mechanical polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described in detail. It should be noted, however, that the same or similar components and functions as those of the above-described first embodiment are denoted by similar reference numerals, and a description thereof will be omitted for the sake of clarity of the second embodiment.

도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 캐리어 헤드(100')는 멤브레인 측면(142)의 중간부분에서 제4플랩(1404)이 리테이너 링(30)을 향하여 외측으로 연장 형성된다. 이에 따라, 제2플랩(1402)과 제4플랩(1404)과 리테이너 링(30)의 내주면으로 둘러싸인 공간은 제2가압챔버(Cx2)를 형성한다. 7, the carrier head 100 'according to the second embodiment of the present invention is configured such that in the middle portion of the membrane side 142, the fourth flap 1404 extends outwardly toward the retainer ring 30 . Thus, the space surrounded by the inner circumferential surfaces of the second flap 1402, the fourth flap 1404 and the retainer ring 30 forms the second pressurizing chamber Cx2.

이를 위하여, 리테이너 링(30)의 내주면에는 링 형태의 요홈부가 형성되고, 링 형태의 끼움 링(35, 35')을 매개로 제2플랩(1402)과 제3플랩(1403)과 제4플랩(1404)의 끝단이 각각 리테이너 링(30)의 요홈부에 고정될 수 있다. 끼움 링(35, 35')은 가요성 탄성 소재로 형성될 수도 있고, 플라스틱이나 금속 소재로 형성될 수도 있다. To this end, a ring-shaped recess is formed in the inner circumferential surface of the retainer ring 30, and a second flap 1402, a third flap 1403 and a fourth flap 1402 are formed through ring- And the end of the retainer ring 1404 may be fixed to the recessed portion of the retainer ring 30, respectively. The fitting rings 35 and 35 'may be formed of a flexible elastic material or a plastic or metal material.

이와 같이, 제2플랩(1402)과 제3플랩(1403)의 사이에 형성되는 가압 챔버(Cx)와, 제2플랩(1402)과 제4플랩(1404)의 사이에 형성되는 제2가압 챔버(Cx2)의 압력을 조절하여, 가압 챔버(Cx)와 제2가압 챔버(Cx2)의 상호 압력 관계에 따라 멤브레인 측면(142)을 통해 하방 가압되는 가압력(Fv)을 보다 다양하게 조절할 수 있다. The second flap 1402 and the third flap 1403 and the second pressurizing chamber Cx formed between the second flap 1402 and the fourth flap 1404, The pressing force Fv that is pressed down through the membrane side surface 142 can be adjusted in various ways according to the mutual pressure relationship between the pressing chamber Cx and the second pressing chamber Cx2 by adjusting the pressure of the pressing force Cx2.

첫번째 방안으로, 제4플랩(1404)은, 제2플랩(1402)과 마찬가지로, 굴곡부(40x)가 형성되지 아니하여 제2가압챔버(Cx2)가 팽창하면, 도7에 도시된 바와 같이, 하방으로 볼록한 휨 변형이 발생되면서 측면(142)을 하방으로 끌어내리는 힘(Fcx')을 작용시킨다. 이를 통해, 제4플랩(1404)에 의하여 측면(142)을 통해 웨이퍼 에지부를 하방 가압하는 가압력(Fv)을 보다 크게 조절할 수 있다. 여기서, 제4플랩(1404)은 측면(142)의 두께(t2)에 비하여 보다 얇은 두께(t21)로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 7, when the second pressurizing chamber Cx2 is inflated because the bent portion 40x is not formed in the fourth flap 1404, similarly to the second flap 1402, And a force Fcx 'for pulling the side face 142 downward is generated while a convex bending deformation is generated. Thus, the pressing force Fv for pressing the edge of the wafer downward through the side surface 142 by the fourth flap 1404 can be adjusted to a greater extent. Here, the fourth flap 1404 may be formed to have a thickness t21 that is thinner than the thickness t2 of the side surface 142. [

또 다른 두번째 방안으로, 도면에 도시되지 않았지만, 제4플랩(1404)에는 굴곡부가 형성될 수 있다. 이 경우에는, 가압 챔버(Cx)와 제2가압챔버(Cx2)의 상호 압력 관계에 의해 제2플랩(1402)에 의해 측면(142)을 통해 에지부를 하방 가압하는 힘을 조절할 수 있다. 즉, 가압 챔버(Cx)의 압력이 Pc1이고, 제2가압챔버(Cx2)의 압력이 Pc2인 경우에, 제2플랩(1402)에 작용하는 하중은 Pc1과 Pc2의 차이로 정해지므로, 이를 통해, 상측에 위치한 가압 챔버(Cx)의 압력을 더 크게 (예를 들어, 10~15) 유지하면서, 하측에 위치한 제2가압챔버(Cx2)의 압력을 작은 범위(예를 들어, 2~5) 로 조절하면, 측면을 통해 하방 가압하는 힘을 Pc1-Pc2에 대응하는 크기로 조절할 수 있다. In a second alternative, although not shown in the drawings, the fourth flap 1404 may be formed with a bent portion. In this case, the force of downward pressing the edge portion via the side surface 142 by the second flap 1402 can be adjusted by the mutual pressure relationship between the pressurizing chamber Cx and the second pressurizing chamber Cx2. That is, when the pressure in the pressurizing chamber Cx is Pc1 and the pressure in the second pressurizing chamber Cx2 is Pc2, the load acting on the second flap 1402 is determined by the difference between Pc1 and Pc2, (For example, 2 to 5) of the second pressurizing chamber Cx2 located on the lower side while maintaining the pressure of the pressurizing chamber Cx located on the upper side to be larger (for example, 10 to 15) It is possible to adjust the downward force through the side surface to a size corresponding to Pc1-Pc2.

이 뿐만 아니라, 웨이퍼의 에지부의 연마량이 과도한 경우에는, 하측에 제2가압챔버(Cx2)의 압력을 상측의 가압챔버(Cx)에 비해 더 크게 조절하는 것에 의해, 멤브레인 측면(142)을 살짝 들뜨게 함으로써, 웨이퍼 에지부의 단위시간당 연마량을 '0'까지 조절할 수 있는 효과도 얻을 수 있다. In addition, when the polishing amount of the edge portion of the wafer is excessive, the pressure of the second pressurizing chamber Cx2 is adjusted to be larger than that of the upper pressurizing chamber Cx at the lower side, Thus, it is possible to adjust the polishing amount per unit time of the wafer edge portion to '0'.

한편, 상기와 같은 두번째 방안의 제어방법은, 제4플랩(1404)에 굴곡부가 형성된 경우에 국한되지 않는다. 즉, 또 다른 세번째 방안으로, 제4플랩(1404)에 굴곡부가 형성되지 않는 경우에는, 제2플랩(1402)과 제4플랩(1404)에 의해 멤브레인 측면(142)을 통해 가압력(Fv)이 웨이퍼 에지부에 도입되므로, 첫번째 방안의 제어방법과 두번째 방안이 결합된 제어방법으로도 활용될 수 있다. Meanwhile, the control method of the second scheme is not limited to the case where the bent portion is formed in the fourth flap 1404. In other words, when the fourth flap 1404 is not formed with a bent portion, the pressing force Fv is applied by the second flap 1402 and the fourth flap 1404 through the membrane side surface 142 It can be utilized as a control method combining the first method and the second method since it is introduced into the wafer edge portion.

이와 같이, 가압 챔버(Cx, Cx2)를 2개 이상 형성하면서도, 웨이퍼(W)와 밀착하는 멤브레인 바닥판(141)의 최외측 압력챔버(C5)의 상측에 가압 챔버(Cx, Cx2)가 배치되지 않으므로, 가압 챔버(Cx, Cx2)와 최외측 압력챔버(C5)의 압력 제어가 서로 영향을 미치지 아니하므로, 2개의 가압 챔버(Cx, Cx2)의 압력 조절에 의하여 멤브레인 측면(142)을 통해 하방으로 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부(에지부)를 가압하는 가압력(Fv)을 정교하면서도 간단히 조절할 수 있으며, 최외측 압력챔버(C5)의 압력 조절에 의하여 웨이퍼의 최외측 영역의 압력을 정교하면서 간단히 조절할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The pressure chambers Cx and Cx2 are disposed above the outermost pressure chamber C5 of the membrane bottom plate 141 which is in close contact with the wafer W while two or more pressure chambers Cx and Cx2 are formed The pressure control of the pressure chambers Cx and Cx2 and the pressure control of the outermost pressure chamber C5 do not affect each other so that the pressure of the two pressure chambers Cx and Cx2 is controlled through the membrane side surface 142 The pressing force Fv for pressing the edge portion (edge portion) of the wafer W downward can be adjusted accurately and precisely and the pressure of the outermost region of the wafer can be accurately adjusted by adjusting the pressure of the outermost pressure chamber C5. It is possible to obtain an effect that can be easily adjusted.

더욱이, 멤브레인 측면(142)을 하방으로 밀어내어 가압하는 가압 챔버(Cx, Cx2)가 상하 방향으로 2개 배치되므로, 가압 챔버(Cx)와 제2가압챔버(Cx2)를 동시에 제어하여 보다 높은 가압력(Fv)을 멤브레인 측면(142)을 통해 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단부(에지부)를 도입하거나, 오히려 연마 공정 중에 필요에 따라 정해진 시간 동안 멤브레인 측면(142)을 의도적으로 상방으로 들뜨게 조절할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Further, since the two pressure chambers Cx and Cx2 pushing down the membrane side surface 142 downward are disposed in the vertical direction, the pressure chambers Cx and the second pressure chambers Cx2 are simultaneously controlled, (Edge) of the wafer W through the membrane side 142 or may be controlled to lift the membrane side 142 intentionally upward for a predetermined period of time as needed during the polishing process The effect 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.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.

W: 웨이퍼 C1, C2, C3, C4, C5: 압력 챔버
E: 들뜬 영역 20: 베이스
30: 리테이너 링 35, 35;: 끼움 링
140: 멤브레인 141: 바닥판
142: 측면 1401: 제1플랩
1402: 제2플랩 1403: 제3플랩
1404: 제4플랩 143: 링형 격벽
141e: 경사부 W: wafers C1, C2, C3, C4, C5: pressure chambers
E: excited region 20: base
30: retainer ring 35, 35;
140: membrane 141: bottom plate
142: Side 1401: First flap
1402: second flap 1403: third flap
1404: fourth flap 143: ring-shaped partition wall
141e:

Claims (21)

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 외측을 향해 연장된 제2플랩과;
상기 측면의 상단으로부터 상방을 향해 연장되다가 외측을 향해 연장된 제3플랩을;
포함하여 구성된 것을 포함하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
A membrane of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus,
A bottom plate formed 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 at an edge of the bottom plate;
A second flap extending outwardly from the side surface;
A third flap extending upward from an upper end of the side surface and extending outwardly;
Wherein the membrane comprises a membrane.
제 1항에 있어서,
상기 제2플랩은 굽어진 굴곡부가 없이 상기 측면으로부터 연장 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Said second flap extending from said side without curved bends. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
제 1항에 있어서,
상기 제2플랩은 상기 측면의 상단으로부터 연장 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the second flap extends from an upper end of the side surface.
제 1항에 있어서,
상기 제2플랩은 상기 측면에 비하여 더 얇은 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the second flap is formed to have a thinner thickness than the side surface.
제 4항에 있어서,
상기 제2플랩은 상기 측면의 단면에 비하여 1/2의 면적으로 그 단면이 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
5. The method of claim 4,
Wherein the second flap has a cross-section that is 1/2 of the cross-sectional area of the side flap.
제 1항에 있어서,
상기 측면의 내면과, 상기 측면의 상단부에서 상기 제3플랩이 연장되기 시작하는 제3플랩의 내측면 사이의 간격(c)은 0 이상인 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
The distance c between the inner surface of the side surface and the inner surface of the third flap at which the third flap begins to extend at the upper end of the side surface is greater than or equal to zero.
제 1항에 있어서,
상기 측면의 상면은 상기 제3플랩이 연장된 위치로부터 외측에 평탄면이 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein an upper surface of the side surface is formed with a flat surface on an outer side from an extended position of the third flap.
제 1항에 있어서,
상기 제3플랩은 상기 제2플랩에 비하여 더 두꺼운 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the third flap is thicker than the second flap. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1항에 있어서,
상기 멤브레인 바닥판에는 상기 측면의 내측에 다수의 격벽이 가요성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the membrane bottom plate is formed with a plurality of partitions on the inner side of the side surface of a flexible material.
제 1항에 있어서,
상기 측면으로부터 내측을 향해 연장된 제1플랩을;
더 포함하고, 상기 제1플랩의 하측에는 상기 웨이퍼와 밀착하는 상기 바닥판 상측의 다수의 압력챔버들 중에 최외측 압력챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
A first flap extending inwardly from the side surface;
Wherein an outermost pressure chamber is formed on a lower side of the first flap among a plurality of pressure chambers on the upper side of the bottom plate in close contact with the wafer.
제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2플랩의 하측에 상기 측면으로부터 외측으로 연장된 제4플랩을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
And a fourth flap extending outwardly from the side surface below the second flap.
제 11항에 있어서,
상기 제4플랩은 굽어진 굴곡부가 없이 상기 측면으로부터 연장 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
12. The method of claim 11,
Wherein the fourth flap extends from the side without curved bends. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
제 11항에 있어서,
상기 제4플랩은 상기 측면에 비하여 더 얇은 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
12. The method of claim 11,
Wherein the fourth flap is formed to have a thinner thickness than the side surface.
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 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인을;
포함하여 구성되고, 상기 제2플랩과 상기 제3플랩은 상기 리테이너 링까지 연장 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
1. A carrier head for use in a polishing apparatus,
A base rotatably driven during the polishing process;
A retainer ring formed to surround the periphery of the base and rotatably driven together with the base;
11. A membrane according to any one of the claims 1 to 10;
Wherein said second flap and said third flap extend to said retainer ring. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
제 14항에 있어서,
상기 제2플랩과 상기 제3플랩의 사이에 형성되는 가압챔버는 상기 제1플랩의 하측에 형성된 최외측 압력챔버의 상측에 중복되게 배치되지 않는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
15. The method of claim 14,
Wherein the pressure chamber formed between the second flap and the third flap is not overlapped on the uppermost pressure chamber formed below the first flap.
제 14항에 있어서,
상기 멤브레인 바닥판으로부터 가요성 재질의 다수의 격벽이 연장 형성되어 상기 베이스에 고정되어, 상기 격벽에 의하여 상기 바닥판의 하측에 위치한 웨이퍼를 가압하는 압력 챔버가 다수로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
15. The method of claim 14,
And a plurality of pressure chambers formed by extending a plurality of flexible partition walls of the membrane from the membrane bottom plate and fixed to the base to press the wafer positioned below the bottom plate by the partition walls. The carrier head of the device.
제 14항에 있어서,
상기 멤브레인은 상기 제2플랩의 하측에 상기 측면으로부터 상기 리테이너링 까지 연장되는 제4플랩을 더 포함하고,
상기 제4플랩과 상기 제2플랩의 사이에는 상기 측면을 가압하는 제2가압챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
15. The method of claim 14,
The membrane further comprises a fourth flap extending from the side surface to the retainer ring below the second flap,
And a second pressurizing chamber is formed between the fourth flap and the second flap to press the side surface.
제 17항에 있어서,
상기 가압 챔버와 상기 제2가압 챔버의 상호 압력 관계에 따라 상기 측면을 통해 하방 가압되는 가압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
18. The method of claim 17,
Wherein the pressing force is regulated downwardly through the side surface in accordance with the mutual pressure relationship between the pressurizing chamber and the second pressurizing chamber.
제 17항에 있어서,
상기 제2플랩은 굽어진 굴곡부가 없이 상기 측면으로부터 연장 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
18. The method of claim 17,
Said second flap extending from said side without curved bends. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
제 19항에 있어서,
상기 제4플랩은 상기 측면에 비하여 더 얇은 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.
20. The method of claim 19,
And the fourth flap is formed to have a thinner thickness than the side surface.
제 14항에 있어서,
상기 멤브레인의 상기 측면에는 상기 바닥판에 비하여 경도가 보다 높은 링형 보강재가 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.




15. The method of claim 14,
And a ring-like stiffener having a hardness higher than that of the bottom plate is disposed on the side surface of the membrane.




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