KR100511476B1 - 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체 - Google Patents

화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체에 관한 것으로, 웨이퍼를 장착하기 위한 웨이퍼장착면을 가지는 환상의 멤브레인과, 상기 멤브레인을 장착하기 위한 멤브레인 홀더부로 구성되는 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체에 있어서, 상기 멤브레인 홀더부는 중앙과 그 둘레에 다수의 통공이 형성된 멤브레인 플레이트와, 상기 멤브레인 플레이트의 상측에 위치하여 멤브레인의 외측 에지부를 고정하기 위한 멤브레인 클램프와, 상기 멤브레인 클램프의 상측에 결합되어 홀더하우징의 내벽면을 따라 승하강 가능한 멤브레인 홀더샤프트와, 상기 멤브레인 홀더샤프트의 중앙에 형성한 통공에 고정 삽입된 멤브레인 클램프하우징과, 상기 멤브레인 클램프하우징의 내측 중앙에 형성된 멤브레인 와셔를 포함하여 이루어지고, 상기 멤브레인 플레이트는 중앙에 형성한 하나의 통공 둘레로 다수의 통공을 형성하고, 또 그 저면부는 지표면에 대해 평행한 평탄면을 이루도록 한 것을 특징으로 한다. 본 발명은 물리적 외력에 의한 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있고, 균일한 연마성능을 발휘할 수 있으며, 회로배선밀도가 높은 금속막의 연마시에도 반도체소자 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체{Wafer support assembly applied to polishing carrier head for CMP System}
본 발명은 반도체 웨이퍼를 화학적 기계적으로 연마(Chemical Mechanical Polishing)하기 위한 연마장치에 장착되는 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체에 관한 것으로, 특히 웨이퍼를 수평으로 밀착 정렬시킬 수 있는 멤브레인 플레이트의 구조를 구현함으로써 물리적 외력에 의한 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있고, 회로배선밀도가 높은 금속막을 형성한 웨이퍼의 연마시에도 반도체소자 특성을 현저히 향상시킬 수 있도록 된 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체에 대한 것이다.
상기의 화학기계적 연마장치(CMP System)는, 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀지역과 주변회로지역간 높이차이를 제거하는 광역 평탄화(Global Planarization)와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리(Isolation) 및 고집적소자화에 따른 웨이퍼 표면거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이다.
상기 CMP 공정은 2단계의 메커니즘을 갖는다. 즉, 슬러리(Slurry)를 연마패드의 상부에 고르게 분산시키면서 그 연마패드상에서 캐리어 헤드를 이용하여 연마 대상의 웨이퍼를 가압과 동시에 회전시키면, 슬러리 내에 함유된 수산화제에 의해 웨이퍼 표면의 실리콘 산화막이 수산기화되거나 또는 슬러리 내에 함유된 산화제에 의해 웨이퍼 표면의 금속막이 산화되는 화학반응을 발생하는 화학적 연마과정과, 슬러리 내에 함유된 실리카, 알루미나 또는 세리아 등의 성분을 연마제로 하여 웨이퍼 표면을 물리적으로 연마하는 기계적 연마과정을 수행하게 된다.
상기한 바와 같은 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마면이 연마패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 잡아주거나 수용하는 장치부로서, 이러한 웨이퍼의 착탈과정에서 상기 웨이퍼에 충격이 가해지거나 연마 품질에 영향을 주어서는 안되므로 안정적 메커니즘을 구현하는 것이 매우 까다롭다.
현재 사용되고 있는 캐리어 헤드의 구조로는 필름형(Film Type)과 멤브레인형(Membrane Type)이 있다. 이중에서 상기 필름형의 캐리어 헤드는, 캐리어구동축에 고정되는 캐리어하우징에, 환형 바디, 웨이퍼 지지조립체, 링하우징, 리테이너링조립체 및 컨디셔너링조립체 등이 결합되어 있고, 그 웨이퍼 지지조립체에는 공압 작용에 의해 웨이퍼를 착탈시키기 위한 캐리어 플레이트와, 흡착시 웨이퍼 손상 방지를 위한 캐리어 필름이 포함된 구조를 이룬다.
그러나, 상기 필름형 캐리어 헤드는 캐리어 플레이트 및 캐리어 필름을 통해 웨이퍼에 가해지는 압력에 의해 웨이퍼의 가장자리와 중심부간 슬러리의 산염기도 및 연마제 분포가 불균일하게 유지되면서 웨이퍼 중심부의 연마속도가 가장자리에 비해 상대적으로 느린 특성을 나타내게 되므로, 균일한 연마성능을 발휘할 수 없는 구조적인 한계성 있는 것이다.
한편, 상기 멤브레인형 캐리어 헤드는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 일례로는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 특허출원 제 2001-31788호의 선행기술이 있다. 상기 도면중 도 1은 상기 캐리어 헤드의 구조를, 도 2는 이에 포함된 멤브레인 플레이트(111)의 구조를 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시된 바와 같은 캐리어 헤드는, 캐리어 홀더(20)와, 캐리어하우징(26)과, 상기 캐리어하우징(26)의 하부 중앙에 고정설치되는 홀더하우징(24)과; 상기 홀더하우징(24)의 중앙에 형성된 통공의 내벽을 따라 수직으로 승하강 가능한 웨이퍼 지지조립체(100)와, 상기 캐리어하우징(26)의 하부 바깥쪽에 형성된 환상의 홈부에 형성된 유지링홀더(27)와, 상기 유지링홀더(27)의 하부에 고정설치된 유지링(28)을 포함하는 구성을 이룬다.
상기 웨이퍼 지지조립체(100)는 웨이퍼(1)를 장착하기 위한 웨이퍼장착면을 가지는 환상의 멤브레인(115)과, 상기 멤브레인(115)을 장착하기 위한 멤브레인 홀더부(110)를 포함하여 구성된다.
상기 멤브레인 홀더부(110)는 중앙과 그 둘레에 다수의 통공(112)이 형성된 멤브레인 플레이트(111)와, 상기 멤브레인 플레이트(111)의 저면과 멤브레인(115) 사이에 개재되는 멤브레인 패드(114)와, 상기 멤브레인(115)의 가장자리부를 가압하여 상기 멤브레인(115)을 멤브레인 플레이트(111)에 견실하게 고정시켜 줄 수 있도록 상기 멤브레인 플레이트(111)의 상부에 결합되는 멤브레인 클램프(116)와, 상기 멤브레인 플레이트(111)의 상부에 고정 결합되어 상기 홀더하우징(24)의 내벽을 따라 승하강 가능한 멤브레인 홀더샤프트(23)와, 상기 유지링조립체의 수직하방으로의 이동을 제한하기 위한 가요성의 플렉서(117)와, 상기 플렉서(17)의 일측 단부를 고정하기 위한 플렉서 클램프(118)를 포함하는 구조로 되어 있다.
그런데, 상기 멤브레인 홀더부(110)의 하부에 위치하는 멤브레인 플레이트(111)는 그 저면쪽에 가장자리부 둘레를 따라 환형돌출 립(Lip)(113)이 형성된 구조를 이루고 있으므로, 상기 멤브레인(115)이 진공통로(21)를 통한 진공압에 의해 흡착될 때, 그 저면에 장착된 웨이퍼(1)는 상기 환형돌출 립(113)의 높이만큼 그 가장자리부가 가압되어 휨이 발생한다.
즉, 상기 기술에 따른 멤브레인 플레이트(111)는 그 하부에 높이 0.8mm 정도의 환형돌출 립(113)이 형성된 구조를 이루고 있으므로 웨이퍼(1) 표면에 증착된 산화막 또는 금속막에 대한 연마공정시 상기 웨이퍼(1)의 가장자리부 쪽에 응력이 집중됨으로써, 도 5의 그래프에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(1) 중심부의 박막 연마속도에 비해 그 가장자리부의 박막 연마속도가 상대적으로 빨라져 연마 균일성을 유지할 수 없게 되고, 결과적으로 웨이퍼(1) 가장자리부의 반도체소자 특성을 악화시키게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 기술은 웨이퍼(1)에 밀착되는 멤브레인(115)과 멤브레인 패드(114) 및 멤브레인 플레이트(111)의 환형돌출 립(113)에 의해 간접챔버 구조가 형성됨으로 인하여, 회로배선밀도가 높은 금속막 연마공정시 웨이퍼(1)내 금속회로배선의 압축탄성률을 증가시킴으로써, 도 6의 그래프에 나타낸 바와 같이 디싱(Dishing) 및 이로젼(Erosion) 현상이 심화되어 측정 씨닝(Thinning) 값을 상승시키는 결과를 초래하고, 이러한 현상 역시 결과적으로 반도체소자 특성을 악화시키는 요인으로 작용하게 되는 것이다.
또한, 연마공정 전후에 연마패드로부터 웨이퍼(1)를 착탈시킬 수 있도록 높은 진공압을 발생시키기 위해서는 반드시 웨이퍼(1)와 멤브레인(115) 사이에 완전한 밀폐공간을 형성하여야 하지만, 상기 멤브레인 플레이트(111)의 하부에 형성된 환형돌출 립(113)으로 인하여 상기 웨이퍼(1)의 가장자리부에 상대적으로 큰 물리적 힘이 가해질 뿐만 아니라 상기 웨이퍼(1)의 둘레를 처져 휘게 하므로, 텅스텐과 같이 경도 높은 금속막으로서 그 회로배선밀도가 20% 이상 되는 반도체소자 웨이퍼(1)의 경우에는 파손되기 쉬운 결함이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 웨이퍼를 수평으로 밀착 정렬시킬 수 있는 멤브레인 플레이트의 구조를 구현함으로써 물리적 외력에 의한 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있고, 웨이퍼 연마 가공시 웨이퍼의 가장자리부 쪽에 응력이 집중되는 현상을 방지하여 균일한 연마성능을 발휘할 수 있도록 된 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 멤브레인과 멤브레인 패드 및 멤브레인 플레이트 간에 이격틈 없이 완전 밀착된 구조를 이룸으로써 회로배선밀도가 높은 금속막을 형성한 웨이퍼의 연마시에도 디싱 및 이로젼 현상을 최소화하여 씨닝(Thinning) 값을 하향 안정화시켜 반도체소자 특성을 현저히 향상시킬 수 있도록 된 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼지지 조립체는, 웨이퍼를 장착하기 위한 웨이퍼장착면을 가지는 환상의 멤브레인과, 상기 멤브레인을 장착하기 위한 멤브레인 홀더부로 구성되는 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체에 있어서, 상기 멤브레인 홀더부는 중앙과 그 둘레에 다수의 통공이 형성된 멤브레인 플레이트와, 상기 멤브레인 플레이트의 상측에 위치하여 멤브레인의 외측 에지부를 고정하기 위한 멤브레인 클램프와, 상기 멤브레인 클램프의 상측에 결합되어 홀더하우징의 내벽면을 따라 승하강 가능한 멤브레인 홀더샤프트와, 상기 멤브레인 홀더샤프트의 중앙에 형성한 통공에 고정 삽입된 멤브레인 클램프하우징과, 상기 멤브레인 클램프하우징의 내측 중앙에 형성된 멤브레인 와셔를 포함하여 이루어지고, 상기 멤브레인 플레이트는 중앙에 형성한 하나의 통공 둘레로 다수의 통공을 형성하고, 또 그 저면부는 지표면에 대해 평행한 평탄면을 이루도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 멤브레인 플레이트는, 웨이퍼의 착탈 조작이 용이하도록 고진공성을 유지하기 위하여, 중앙부에는 25∼50mm 크기의 통공을, 그 둘레에는 10-20mm 크기의 다수의 통공을 각각 형성한 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMP 장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 지지조립체가 장착되는 CMP 장치용 캐리어 헤드의 구조를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체에 사용되는 멤브레인 플레이트의 구조를 각각 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 지지조립체가 장착되는 CMP 장치용 캐리어 헤드의 구조는 상기 도면에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 선행기술의 구조와 대체적으로 대응되는 구성을 갖는다. 즉, 본 발명에 따른 웨이퍼 지지조립체가 장착되는 캐리어 헤드는 상면 중앙 부분에 형성된 캐리어 홀더(20)에 의해서 도시되지 않은 구동샤프트에 의하여 고정되며, 연마패드의 표면에 실질적으로 수직한 회전 축선을 중심으로 회전하는 캐리어하우징(26)과; 상기 캐리어하우징(26)의 하부 중앙에 고정 설치되며, 중앙에 통공이 형성된 홀더하우징(24)과; 상기 캐리어 홀더(20)의 중앙 부분에 형성된 통공의 내벽을 따라 승강 가능한 승강로드(22)와; 상기 승강로드(22)에 결합되어 후술하는 장착챔버(25) 내의 압력을 조정함에 의해서 상기 홀더하우징(24)의 중앙에 형성된 통공의 내벽을 따라 승강 가능하며, 웨이퍼에 가해지는 압력을 조정함에 의해서 웨이퍼를 흡착시키거나 탈거할 수 있는 웨이퍼지지조립체(10)와; 상기 캐리어하우징(26)의 하부 바깥쪽에 형성된 환상의 홈부에 형성된 유지링홀더(27)와; 상기 유지링홀더(27)의 하부에 고정설치된 유지링(28);을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체(10)는 캐리어 홀더(20)의 중앙 부분에 형성된 통공의 내벽을 따라 승강 가능한 승강로드(22)에 결합되어 장착챔버(25) 내의 압력을 조정함에 의해서 상기 홀더하우징(24)의 중앙에 형성된 통공의 내벽을 따라 승강 가능한 조립체로서, 웨이퍼(1)를 장착하기 위한 웨이퍼장착면을 가지는 환상의 멤브레인(15)과, 상기 멤브레인(15)을 장착하기 위한 멤브레인 홀더부(2)를 포함하여 구성된다.
상기 멤브레인 홀더부(2)는 중앙과 그 둘레에 다수의 통공이 형성된 멤브레인 플레이트(11)와, 상기 멤브레인 플레이트(11)의 상측에 위치하여 멤브레인의 외측 에지부를 고정하기 위한 멤브레인 클램프(16)와, 상기 멤브레인 클램프(16)의 상측에 결합되어 홀더하우징(24)의 내벽면을 따라 승하강 가능한 멤브레인 홀더샤프트(23)와, 상기 멤브레인 홀더샤프트(23)의 중앙에 형성한 통공에 고정 삽입된 멤브레인 클램프하우징(29)과, 상기 멤브레인 클램프하우징(29)의 내측 중앙에 형성된 멤브레인 와셔(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 멤브레인 홀더부(2)는 멤브레인 플레이트(11)의 저면과 멤브레인(15) 사이에 필요에 따라 멤브레인 패드(14)를 개재시킬 수도 있으며, 멤브레인 패드(14)가 장착되었을 때에는 멤브레인 패드(14)로 인한 압축 탄성률이 좋아져서 연마균일도가 향상되므로 산화막 연마공정에 적합하고, 멤브레인 패드(14)가 장착되지 않았을 때에는 씨닝(thinning) 값이 향상되어 멤브레인 패드(14)로 인한 연마평탄도가 향상되므로 금속막 연마공정에 적합하게 된다.
또한, 상기 멤브레인 홀더부(2)는 그 상측에 멤브레인 홀더샤프트(23)와 홀더하우징(24)과 승강로드(22)와 캐리어홀더(20)와 함께 한정되는 공간에 밀폐된 장착챔버(25)가 형성되며, 그 내부의 압력을 가변시킴에 의하여 상기 멤브레인 홀더부(2)를 홀더하우징(20)의 중앙에 형성한 통공의 내벽을 따라 수직방향으로 승강 가능토록 할 수 있다.
상기 멤브레인(15)은 고강도 실리콘 고무와 같은 가요성 및 탄성재료로 구성된 환상의 시이트로서, 웨이퍼(1)를 장착하기 위한 표면을 제공하며, 그 외측의 에지부는 멤브레인 플레이트(11)와 멤브레인 클램프(16) 사이에서 고정되며, 내측의 에지부는 멤브레인 클램프 하우징(29)과 승강로드(22)의 하부에 위치하는 멤브레인 와셔(30) 사이에서 고정된다.
상기 멤브레인(15)은 그 상부표면위로 멤브레인 홀더부(2)의 내부에 가압 가능한 압력조정챔버(31)를 형성하고, 상기 압력조정챔버(31)에는 진공포트(19)를 연결하여 그 내부로 적정의 공압을 공급하게 되며, 그 내부의 압력을 조정함에 의해서 웨이퍼(1)의 뒷면에 멤브레인(15)을 통하여 간접압력을 가하거나 또는 흡착하도록 할 수 있다.
위와 같은 멤브레인 홀더부(2)와 멤브레인(15)로 구성되는 웨이퍼 지지조립체(10)는 그 중앙부에 결합된 승강로드(22)에 형성한 진공통로(21)와 멤브레인(15)의 중앙부에 형성한 구멍을 통해서 외부의 펌프와 연결 가능한 공기통로를 형성하여 연마 가공시나 탈착과정 시에 웨이퍼에 직접적인 압력을 가하도록 할 수 있다.
그런데, 본 발명에 있어서, 상기 멤브레인 홀더부(2)의 하부에 위치하는 멤브레인 플레이트(11)는 도 4에 도시된 바와 같이, 그 중앙부에 하나의 통공이 형성되어 있고, 또 상기 통공을 둘러싸는 부분에는 다수의 통공(12)이 형성되어 있으며, 또 그 저면부는 지표면에 대해 평행한 평탄면(13)을 이루도록 형성되어 있다.
위와 같이 형성된 멤브레인 플레이트(11)는 웨이퍼(1)의 연마가공시 멤브레인 플레이트(11)에 형성한 통공(12)을 통하여 웨이퍼(1)의 뒷면에 간접적으로 압력을 가하도록 하고, 동시에 중앙에 형성한 통공을 통하여 직접적으로 웨이퍼 뒷면에 압력을 가하게 되는데, 이때, 멤브레인 플레이트(11)의 하부면 전체가 지표면에 대하여 평탄한 면을 이루고 있기 때문에 종래의 돌출된 립(113)에 의해서 가장자리에 응력이 집중됨으로 인하여 야기되었던 웨이퍼 가장자리의 박막속도가 빨라지는 현상을 방지하여 전체적으로 웨이퍼의 연마균일성을 유지할 수가 있고, 또, 웨이퍼(1)의 흡착시에도 멤브레인 플레이트(11)의 중앙과 그 둘레에 형성한 통공을 통하여 웨이퍼(1)를 강력하게 흡착시킨다 하더라도 멤브레인 플레이트(11)의 하부면 전체가 지표면에 대하여 평탄한 면을 이루고 있기 때문에 종래의 돌출된 립(113)에 의해서 야기되었던 훼이퍼의 휘어짐이나 파손을 방지할 수가 있다.
또한, 상기 멤브레인 플레이트(11)에는 웨이퍼(1)의 착탈 조작이 용이하게 이루어지도록 하기 위하여 중앙부에 25∼50mm 크기의 통공을, 그 둘레에 10~20mm 크기의 다수의 통공(12)을 각각 형성한다. 이때, 멤브레인 플레이트(11)의 하부면의 면적에 대하여 통공의 총 면적은 최소 5 % 이상 최대 30% 이하가 되어야 하며, 만일 멤브레인 플레이트(11)의 하부면의 면적에 대하여 5 % 미만일 경우에는 웨이퍼를 잡지(chucking) 못하는 현상이 발생할 수가 있고, 또 위의 30 % 이상일 경우에는 웨이퍼에 과다한 스트레스를 주어 웨이퍼가 손상될 우려가 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 캐리어 헤드와, 앞서 설명한 선행기술간의 구조적 차이에 따른 연마성능을 비교한 결과를 간략히 제시하면 다음과 같다.
도 5는 웨이퍼 표면에 증착된 박막을 연마함에 있어서 본 발명과 종래 기술에 의한 웨이퍼 가장자리부 연마형상의 차이를 비교하여 도시한 그래프로서, 도 5의 가로축은 측정점, 세로축은 연마속도(Å/min)로서 이 그래프에서 보는 바와 같이 본 발명의 연마형상은 선행 기술에 비하여 대체로 일정한 형태로 잘 유지되고 있음을 알 수 있다.
또한, 도 6은 웨이퍼(1) 표면에 증착된 금속막을 연마함에 있어서 본 발명과 종래 기술에 의한 패턴밀도변화에 따른 절연막 마모형상의 차이를 각각의 씨닝(Thinning) 값으로 비교하여 간략히 도시한 그래프로서, 가로축은 측정점, 세로축은 씨닝(thinning)의 양(Å)을 나타내며, 상기 그래프에서도 알 수 있듯이, 선행 기술의 예에서는 그 씨닝 최대치가 2,500까지 이르고 있으나, 본 발명의 경우에는 그 최대치가 1,000 정도에 머물고 있어 현저한 연마성능의 차이를 보이고 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드에 의하면, 웨이퍼를 수평으로 밀착 정렬시킬 수 있는 멤브레인 플레이트의 평탄화된 구조를 구현함으로써 물리적 외력에 의한 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있고, 웨이퍼 연마 가공시 웨이퍼의 가장자리부 쪽에 응력이 집중되는 현상을 방지하게 됨으로써 균일한 연마성능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 멤브레인과 멤브레인 패드 및 멤브레인 플레이트간에 이격틈 없이 완전 밀착된 구조를 이룸으로써 회로배선밀도가 높은 금속막을 형성한 웨이퍼의 연마시에도 디싱 및 이로젼 현상을 최소화하여 씨닝(Thinning) 값을 하향 안정화시켜 반도체소자 특성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 함은 극히 당연한 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 CMP 장치용 멤브레인형 캐리어 헤드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 캐리어 헤드 내에 포함된 멤브레인 플레이트의 구조를 독립적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 CMP 장치용 멤브레인형 캐리어 헤드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 캐리어 헤드 내에 포함된 멤브레인 플레이트의 구조를 독립적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 웨이퍼 표면에 증착된 박막을 연마함에 있어서 본 발명과 종래 기술에 의한 웨이퍼 가장자리부 연마형상의 차이를 비교하여 도시한 그래프이다.
도 6은 웨이퍼 표면에 증착된 금속막을 연마함에 있어서 본 발명과 종래 기술에 의한 패턴밀도변화에 따른 절연막 마모형상의 차이를 각각의 씨닝(Thinning) 값으로 비교하여 간략히 도시한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 ; 웨이퍼 2 ; 멤브레인 홀더부
10 ; 웨이퍼 지지조립체 11 ; 멤브레인 플레이트
12 ; 통공 13 ; 평탄면
14 ; 멤브레인 패드 15 ; 멤브레인
16 ; 멤브레인 클램프 19 ; 진공포트
20 ; 캐리어홀더 21 ; 진공통로
22 ; 승강로드 23 ; 멤브레인 홀더 샤프트
24 ; 홀더하우징 25 ; 장착챔버
26 ; 캐리어하우징 27 ; 유지링홀더
28 ; 유지링 29 ; 멤브레인 클램프하우징
31 ; 압력조정챔버

Claims (3)

  1. 웨이퍼를 장착하기 위한 웨이퍼장착면을 가지는 환상의 멤브레인과, 상기 멤브레인을 장착하기 위한 멤브레인 홀더부로 구성되는 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체에 있어서, 상기 멤브레인 홀더부는 중앙과 그 둘레에 다수의 통공이 형성된 멤브레인 플레이트와, 상기 멤브레인 플레이트의 상측에 위치하여 멤브레인의 외측 에지부를 고정하기 위한 멤브레인 클램프와, 상기 멤브레인 클램프의 상측에 결합되어 홀더하우징의 내벽면을 따라 승하강 가능한 멤브레인 홀더샤프트와, 상기 멤브레인 홀더샤프트의 중앙에 형성한 통공에 고정 삽입된 멤브레인 클램프하우징과, 상기 멤브레인 클램프하우징의 내측 중앙에 형성된 멤브레인 와셔를 포함하여 이루어지고, 상기 멤브레인 플레이트는 중앙에 형성한 하나의 통공 둘레로 다수의 통공을 형성하고, 또 그 저면부는 지표면에 대해 평행한 평탄면을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인 플레이트는 그 하부면에 멤브레인 패드가 부착된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인 플레이트는, 웨이퍼의 착탈 조작이 용이하도록 고진공성을 유지하기 위하여, 중앙부에는 25∼50mm 크기의 통공을, 그 둘레에는 10-20mm 크기의 다수의 통공을 각각 형성한 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 캐리어 헤드의 웨이퍼 지지조립체.
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