KR20190071900A - Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein - Google Patents

Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein Download PDF

Info

Publication number
KR20190071900A
KR20190071900A KR1020170172804A KR20170172804A KR20190071900A KR 20190071900 A KR20190071900 A KR 20190071900A KR 1020170172804 A KR1020170172804 A KR 1020170172804A KR 20170172804 A KR20170172804 A KR 20170172804A KR 20190071900 A KR20190071900 A KR 20190071900A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flap
section
membrane
bottom plate
pressure
Prior art date
Application number
KR1020170172804A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102503615B1 (en
Inventor
손준호
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
Priority to KR1020170172804A priority Critical patent/KR102503615B1/en
Publication of KR20190071900A publication Critical patent/KR20190071900A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102503615B1 publication Critical patent/KR102503615B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

The present invention relates to a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus and a membrane used therein, wherein a pressure chamber is formed on a top side of a first flap and a second flap each extending inward and outward from the upper side of a side surface of the membrane. Moreover, a portion of the pressure chamber is bounded by a base, and thus a pressure force pressurized through the side surface of the membrane can be accurately adjusted.

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 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 apparatus and a membrane used therein, and more particularly, to a method of polishing a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus by pressurizing the edge of a wafer during a chemical mechanical polishing process by controlling a pressing force by a membrane side surface and an outermost pressure chamber , A carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus capable of adjusting a pressing force of a pressurizing chamber by a flow rate control, and 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 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 view of a conventional carrier head 1. Fig. 1, the carrier head 1 includes a base 10, 20 that rotates during a polishing process, a retainer ring (not shown) mounted in ring form surrounding the base 20 and rotating with the base 20 A membrane 40 of elastic material 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 base 20; And a pressure control unit 50 that adjusts the pressure by inserting or removing air into or 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 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.

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.Since pressing the edge of the edge of the wafer W depends only on the pressing force Fv that is pressed downward through the membrane side surface 41, the pressing force Fv can be distorted depending on the rigidity of the side surface 41 .

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. On the other hand, in 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, the pressure P6 of the pressurizing chamber Cx is applied only to the membrane side surface 42 The pressure P6 of the pressure chamber Cx affects the pressure P5 of the outermost pressure chamber C5 that pressurizes the wafer without being transferred. 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 문제도 야기되었다. 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 upper pressure chamber Cx .

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.

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, according to the present invention, the edge portion of the wafer is also pressed by the side surface of the membrane, and the width of the outermost chamber is made very small and pressed outwardly downward. By the interaction between the membrane side surface and the outermost chamber, To a larger pressing force than the conventional one.

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.The present invention also relates to a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the pressure of the outermost pressure chamber that presses the outermost region of the wafer through the membrane bottom plate is substantially independent of the pressure of the pressure region pressing the edge region of the wafer through the membrane side Control is possible.

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.The present invention is characterized in that all the fluid introduced into the pressurizing chamber is used to pressurize the side while pressing the edge of the wafer edge downward through the membrane side by the pressurizing chamber located on the upper side of the membrane, To control the pressing force of the wafer edge portion more accurately.

이를 통해, 본 발명은, 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 영역에 인가하는 가압력을 보다 정확하게 제어하는 것을 목적으로 한다.It is therefore an object of the present invention 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 is characterized in that a pressurizing chamber is formed on the upper side of the first flap and the second flap extending inwardly and outwardly from the upper side of the membrane side, There is provided a membrane of a carrier head and a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus having the same, which more precisely adjusts a pressing force pressing through a membrane side.

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 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" in this specification and claims is defined as the portion excluding the membrane and the retainer ring, and refers to a portion 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.Refers to a region located on the lower side of the membrane side surface in the plane of the wafer and an "edge inner region" refers to a region that does not extend to the radial end of the wafer but is adjacent to the edge . There may be overlapping regions of the edge edge and the inner edge region, which are collectively referred to as "edge region ".

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.

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, by forming the outermost partition wall upwardly inclined inward, the width of the outermost chamber in the radial direction is narrowed, the edge of the wafer is pressed by the side surface of the membrane, It is possible to obtain an effect of freely adjusting the pressing force introduced into the edge region of the wafer.

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.Further, the present invention can obtain the effect of independently controlling the pressing of the inner edge region of the wafer and the pressing of the edge of the wafer (the edge portion).

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 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 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 a half sectional view of a membrane of a carrier head according to one embodiment of the present invention,
4 is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 3,
Figure 5 is a partial enlarged view 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.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.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 반단면도, 도4는 도3의 'A'부분의 확대도, 도5는 도3의 멤브레인이 장착된 캐리어 헤드의 일부 확대도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of a membrane of a carrier head according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an enlarged view of the portion "A" .

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. 3, the carrier head 100 for a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a connecting portion connected to a driving shaft (not shown) and rotationally driven, and a base C4, C5, C6, ... between the base 20 and the retainer ring 30 fixed to the base 20 and fixed to the base 20 and ring- A membrane 140 formed of an elastic flexible material and a pressure control unit 50 for controlling the pressure by supplying pneumatic pressure to the pressure chambers C4, C5 and C6.

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.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 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, 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 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 and 143 'extending upward from the bottom plate 141 and coupled to the base 20 between the center and the side surface 142 of the bottom plate 141. A plurality of divided pressure chambers 143 and 143 'are formed between the base 20 and the membrane 140 so as to fix the base 20 and the ends thereof. C5 and 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. The membrane 140 shown in FIG. 3 is formed of a flexible material so that the bottom plate 141, the side surface 142 and the partition walls 143 and 143 'are made of a flexible material so that the pressure of the pressure chambers C4, It is preferable that the bottom plate 141, the side surface 142, and the partition 143 are freely deformed or expanded and contracted. Accordingly, the wafer W positioned under the bottom plate 141 can be accurately pressed according to the pressures of the respective 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 surface 142 may be formed of only a flexible material, but ring-like stiffeners 148 and 149 having 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. When the outer ring-shaped stiffener 149 having a higher hardness is coupled to the outer surface of the side surface 142, even if the pressure P5 of the outermost pressure chamber C6 is increased, the membrane side surface 142 is convex outward So that the edge of the membrane bottom plate 341 'can be lowered. Further, even when the membrane bottom plate 341' is used for a long time, the distortion of the membrane due to the stiffener can be reduced. A side wall 142 is formed with a recessed portion and an outer side stiffener 149 is fitted to the recessed portion of the side face 142. [ Similarly, a recessed portion may be formed on the inner side surface of the side surface 142 so that a part of the inner stiffener 148 may be inserted into the recessed portion.

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 향하여 제2플랩(1402)이 연장된다. 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, The second flap 1402 is extended.

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. The end of the first flap 1401 is fixed to the base 20 of the carrier head 100 to form a part of the ceiling of the outermost pressure chamber C6 which presses the wafer W. [ An auxiliary ring 22 may be additionally provided to assist in fixing the end of the first flap 1401 to the base 20. According to another embodiment of the present invention, the first flap 1401 may be formed with a curved bent portion, but according to a preferred embodiment of the present invention, the pressing force of the side surface 142 due to the pressure fluctuation of the pressure chamber Cx It is preferable that a bent portion is not formed so as to be accurately formed and extended in a straight line.

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. The end of the second flap 1402 is fixed to the retainer ring 30 of the carrier head 100 to form a part of the bottom surface of the pressurizing chamber Cx. 4, the second flap 1402 has a first section A1 extending upward from the upper end of the side surface 142 and a second section A1 extending outward from the upper end of the first section A1 A third section A3 extending downward from the outward end of the second section A2 and a second section A2 extending outward from the downward end of the third section A3, (A4).

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. 5, the bottom surface is formed by the first flap 1401, the second flap 1402, and the top surface of the side surface, as shown in Fig. 5 And 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 pressurizing chamber Cx in a region other than the downwardly pressurized region, so that the volume of the pressurizing chamber Cx is kept substantially constant even if the pressure of the pressurizing 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. The outer surface of the third section A3 is disposed in close contact with the inner wall of the base 20 of the carrier head 100, as shown in Fig. Accordingly, when gas such as air or nitrogen gas is supplied from the pressure control unit 50 through the pneumatic supply pipe 55x to the pressurizing chamber Cx, the pressure of the pressurizing chamber Cx increases, The outer surface of the third section A3 is kept in close contact with the inner wall surface of the base 20 so that the first section A1 of the second flap A2 And the second section A2 are deformed, the internal volume of the pressurizing chamber Cx is kept 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. Accordingly, since the upper side of the conventional pressure chamber is formed of the flexible material, even if the same amount of gas is supplied, the limit of the control accuracy is lowered by the pressure variation due to the expansion of the pressure chamber Cx And the pressing force Fv for pressing the edge end portion Ea of the wafer W through the membrane side surface 142 is adjusted to be finely adjusted by adjusting the pressure of the pressurizing chamber Cx by controlling the supply flow rate, .

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. Further, since the upper surface 148s of the inner ring-shaped stiffener 148 is disposed to support the flat bottom surface of the first flap 1401, the pressure of the pressurizing chamber Cx becomes higher and the force Fcx , The first flap 1401 is prevented from being deformed downward in addition to the amount of deformation that the side surface is pushed in the vertical direction. The volume of the pressure chamber Cx can be kept substantially constant even if the pressure of the pressure chamber Cx increases and the volume of the outermost pressure chamber C6 can be reduced by the pressure fluctuation of the pressure chamber Cx It is possible to independently control the pressing of the inner edge region Eb of the wafer W and the pressing of the edge portion Ea (the edge portion) of the wafer because the pressure is not affected.

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.It is preferable that the upper surface 148s of the inner ring-shaped stiffener 148 supporting the bottom surface of the first flap 1401 extends to a sufficiently long length. 5, the distance c between the inner surface of the upper surface of the inner ring-shaped stiffener 148 and the inner surface of the base 20 is preferably as short as about 0.5 mm to 10 mm. For example, The distance c may be formed to be 2 mm. That is, the inner ring-shaped stiffener 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. [ Thus, according to another embodiment of the present invention, the distance c between the inner surface of the upper surface of the inner ring-shaped stiffener 148 and the inner surface of the base 20 may be zero or none.

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 Fcx of the pressurizing chamber Cx becomes high and the downward pressing force Fcx becomes large, the first flap 1401 hardly deforms convexly downward. Therefore, the volume of the pressurizing chamber Cx It can almost always be kept 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.Accordingly, since the pressure is accurately controlled in accordance with the flow rate of the gas supplied to the pressure chamber Cx, in the case of the pressure control method, the deviation due to the pressure variation is accurately controlled by the feedback signal according to the pressure measurement during the polishing process It is possible to obtain the effect of adjusting the pressing force Fv that presses down through the side surface 142 more precisely.

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. 4, the membrane 140 is formed by a plurality of barriers 143 and 143 'extending from the bottom plate 141 at a position spaced apart from the side surface 142 in the form of a closed curve. The end portions of the partition walls 143 and 143 'are fixed to the base 20 so that a plurality of pressure chambers C1, C2, C3, C4, C5, and C6 are provided between the base 20 and the membrane bottom plate 141 ). 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, , C2, C3, C4, C5, C6) are 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 partition walls 143 and 143 'extend from the bottom plate 141 in a concentric shape, but may be formed in a closed curve form as a non-concentric circle shape. Although not shown in the figure, a partition wall formed radially from the center 88 of the membrane bottom plate 141 is not shown, but according to another embodiment of the present invention, a plurality of pressure chambers C1, C2, C3, C4, C5, and C6 may 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. The outermost partition wall 143 'closest to the membrane side wall 142 of the plurality of partition walls 143 and 143' is formed so as to start to extend angularly inwardly upward from the bottom plate 141, An outermost chamber C6 is formed between the outer barrier rib 143 'and the side surface 142. Since the outermost partition wall 143 'is formed so as to be angled upward inward, it is easy to form the bottom plate 141 having the width (radial length) occupied by the outermost pressure chamber C6 to be small It becomes.

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 the lower inclined surface 143s of the outermost partition 143 'is recessed and formed at a 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 143 'have an angle of about 20 to 70 degrees, and the angle between the side surface 142 and the outermost chamber 143' The groove C6x is recessed and formed outside downwardly.

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. 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 143 ', so that the predetermined pressure P6 is maintained. The pressure P6 is pressed downward on the bottom plate between the side surface 142 and the outermost side wall 143 'to press down the edge inner area Eb of the wafer.

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 surface 142, and the edge inner area Eb of the wafer is positioned at the outermost pressure chamber C6. The pressing force is adjusted by the pressure P6 that is transmitted through the bottom surface of the base plate.

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. The width W of the outermost chamber C6 in the radial direction is narrowed and the width W of the outermost chamber C6 is narrowed by the upward inclination of the outermost partition wall 143 ' The edge regions Ea and Eb of the wafer are pressed by pressing the edge end portions Ea of the outermost chamber C6 and dividing the inner edge region Eb of the wafer through the bottom plate having the narrow width w of the outermost chamber C6, It is possible to obtain an effect of precisely adjusting the pressing force introduced into the fixing device.

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. 4 and 5, the lower end of the outermost partition 143 'is disposed further outward than the inner surface of the side surface 142, and the inclined grooves C6x The length of the width of the outermost pressure chamber C6 in contact with the bottom plate 141 can be made 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. As such, when the inclined grooves C6x are recessed and formed obliquely outwardly downward more closely to the outer surface of the membrane side surface 142, the pressure P6 of the outermost pressure chamber C6 is transmitted through the bottom surface The force P6 'in the inclined direction is pressed downward toward the side surface 142 in addition to the force for vertically transferring the wafer W. [ The force for pressing the edge portion Ea (edge portion) of the wafer becomes the resultant force of the pressing force Fv through the side surface 142 and the tilting force P6 'from the outermost pressure chamber C6 , The pressing force of the edge portion of the wafer can be adjusted in a wider range, and a higher pressing force can be introduced into the wafer end portion Ea than in the prior art.

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.Further, as the pressure is radially outwardly pressed through the inclined grooves C6x of the outermost pressure chamber C6, it acts as a force for spreading the membrane bottom plate 141 outward, It is possible to obtain the effect of suppressing the phenomenon that the edge regions Ea and Eb of the bottom plate 141 are crawled in a meandering manner even when the force Fv is excessively large.

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
Ea: 웨이퍼 가장자리 끝단부 Eb: 웨이퍼 가장자리 내측영역
20: 베이스 30: 리테이너 링
140: 멤브레인 141: 바닥판
142: 측면 1401: 제1플랩
1402: 제2플랩 W: wafers C1, C2, C3, C4, C5: pressure chambers
Ea: Wafer edge edge Eb: Wafer edge inner 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 제1플랩과 상기 제2플랩의 상측에 상기 측면을 가압하는 가압 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 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 first flap extending inwardly from the side surface;
A second flap extending outwardly from an upper end of the side surface;
Wherein a pressure chamber is formed above the first flap and the second flap to press the side surface.
제 1항에 있어서,
상기 측면의 외주면에는 요입부가 형성되어 있고, 상기 요입부에는 상기 바닥판에 비하여 경도가 높은 재질로 링 형태의 외측 보강재가 끼워져 설치되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein a recessed portion is formed on an outer circumferential surface of the side surface, and a ring-shaped outer stiffener is fitted to the recessed portion with a material having a hardness higher than that of the bottom plate.
제 1항에 있어서,
상기 측면으로부터 내측으로 이격된 위치에는 다수의 격벽이 폐곡선 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein a plurality of partitions are arranged in a closed curve shape at a position spaced inwardly from the side surface.
제 3항에 있어서,
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.
The method of claim 3,
Wherein an outermost partition wall closest to the side face of the plurality of partition walls is formed so as to start extending inwardly upward from the bottom plate and an outermost chamber is formed between the outermost partition wall and the side face. 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.
5. The method of claim 4,
Wherein an outermost partition wall closest to the side face of the plurality of partition walls is formed so as to start to slope inwardly and upwardly from the bottom plate.
제 5항에 있어서,
상기 바닥면에 인접한 상기 측면의 하부에는 외측 하향으로 경사지게 요입 형성된 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
6. The method of claim 5,
And a groove formed on the lower side of the side surface adjacent to the bottom surface so as to be inclined downward and outward.
제 1항에 있어서,
상기 제1플랩은 굽어진 굴곡부가 없이 상기 측면으로부터 연장 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the first flap extends from the side without curved bends. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
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.
8. The method of claim 7,
Wherein a ring-shaped inner reinforcement member is fitted in the recessed portion at an inner peripheral surface of the side surface, the recessed portion having a hardness higher than that of the bottom plate, the upper surface of the inner reinforcement member supporting the bottom surface of the first flap ≪ / RTI >
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
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 내표면에 밀착되게 설치되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the second flap has a first section extending upward from an upper end of the side surface, a second section extending outward from an upper end section of the first section, and a second section extending downward from an outward end section of the second section, A third section extending outwardly from a downward end of the third section;
Wherein the third section is installed in close contact with the inner surface of the carrier head to be installed.
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 제7항 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.
1. A carrier head for use in a polishing apparatus,
A base rotatably driven during polishing;
A retainer ring formed to surround the periphery of the base and rotatably driven together with the base;
8. A membrane according to any one of claims 1 to 7;
Wherein an end of the first flap is fixed to the base, an end of the second flap is fixed to the retainer ring, and the side of the first flap is pressed downward on the upper side of the first flap and the second flap Characterized in that a pressure chamber is formed.
제 10항에 있어서,
상기 베이스는 상기 가압 챔버의 내벽 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
11. The method of claim 10,
Wherein the base forms 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 보강재가 끼워져 설치되되, 상기 내측 보강재의 상면은 상기 제1플랩의 저면을 지지하는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 멤브레인.
11. The method of claim 10,
Wherein a ring-shaped inner reinforcement member is fitted in the recessed portion at an inner peripheral surface of the side surface, the recessed portion having a hardness higher than that of the bottom plate, the upper surface of the inner reinforcement member supporting the bottom surface of the first flap ≪ / RTI >
제 12항에 있어서,
상기 가압 챔버의 저면을 형성하는 상기 제1플랩이 상기 내측 보강재의 상면에 의해 지지되는 영역은 상기 가압챔버와 상기 내측 보강재의 사이 간격(c)이 10mm 이하로 정해지는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.
13. The method of claim 12,
Wherein an area (c) between the pressurizing chamber and the inner stiffener is set to 10 mm or less in a region where the first flap forming the bottom surface of the pressurizing chamber is supported by the upper surface of the inner stiffener.
제 10항에 있어서,
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 베이스의 내표면에 밀착되게 설치되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.


11. The method of claim 10,
Wherein the second flap has a first section extending upward from an upper end of the side surface, a second section extending outward from an upper end section of the first section, and a second section extending downward from an outward end section of the second section, A third section extending outwardly from a downward end of the third section;
Wherein the third section is installed in close contact with the inner surface of the base to be installed.


KR1020170172804A 2017-12-15 2017-12-15 Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein KR102503615B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170172804A KR102503615B1 (en) 2017-12-15 2017-12-15 Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170172804A KR102503615B1 (en) 2017-12-15 2017-12-15 Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190071900A true KR20190071900A (en) 2019-06-25
KR102503615B1 KR102503615B1 (en) 2023-02-24

Family

ID=67065553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170172804A KR102503615B1 (en) 2017-12-15 2017-12-15 Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102503615B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113910102A (en) * 2021-11-02 2022-01-11 华海清科股份有限公司 Bearing head for chemical mechanical polishing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080100841A (en) * 2006-03-03 2008-11-19 이노플라 아엔씨 Polishing head for polishing semiconductor wafers
KR101223010B1 (en) * 2012-06-29 2013-01-17 주식회사 케이씨텍 Membrane of carrier head in chemical mechanical polishing apparatus
KR20140125289A (en) * 2013-04-18 2014-10-28 주식회사 케이씨텍 Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR101583815B1 (en) * 2014-12-22 2016-01-11 주식회사 케이씨텍 Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080100841A (en) * 2006-03-03 2008-11-19 이노플라 아엔씨 Polishing head for polishing semiconductor wafers
KR101223010B1 (en) * 2012-06-29 2013-01-17 주식회사 케이씨텍 Membrane of carrier head in chemical mechanical polishing apparatus
KR20140125289A (en) * 2013-04-18 2014-10-28 주식회사 케이씨텍 Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR101583815B1 (en) * 2014-12-22 2016-01-11 주식회사 케이씨텍 Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113910102A (en) * 2021-11-02 2022-01-11 华海清科股份有限公司 Bearing head for chemical mechanical polishing

Also Published As

Publication number Publication date
KR102503615B1 (en) 2023-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102052878B1 (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
US20130316628A1 (en) Flexible membranes for a polishing head
KR101395380B1 (en) Membrane in carrier head
TWI480124B (en) Membrane assembly and carrier head having the membrane assembly
KR101293485B1 (en) Retainer ring of carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
US9321144B2 (en) Polishing head in chemical mechanical polishing apparatus and chemical mechanical polishing apparatus including the same
KR101648699B1 (en) Membrane of carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR101673140B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
EP2422930A2 (en) Polishing apparatus
US11597055B2 (en) Carrier head of polishing apparatus and membrane used therein
KR100621629B1 (en) Polishing head used in chemical mechanical polishing apparatus and polishing method
KR101589445B1 (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR101629161B1 (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR20180115226A (en) Elastic membrane, substrate holding device, and polishing apparatus
KR101583815B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
KR20220047653A (en) Carrier Head with Divided Substrate Chuck
KR20190071900A (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
JP4531389B2 (en) Polishing head and chemical mechanical polishing apparatus
KR101685914B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
KR100335569B1 (en) Polishing head of chemical and mechanical apparatus for polishing wafer
KR101587780B1 (en) Membrane of carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR102057833B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
KR102323727B1 (en) Retainer ring in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus and carrier head having the same
KR20200063490A (en) Retainer ring in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus and carrier head having the same
KR102091418B1 (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant