KR100840013B1 - 균일 압력 연마헤드 - Google Patents

Abstract

웨이퍼에 균일한 압력을 전달하는 균일 압력 연마헤드가 개시된다. 본 발명의 균일 압력 연마헤드는 내부에 수용공간이 형성된 헤드 하우징과, 수용공간에 수용되어 연마 대상물을 일측에 장착하는 헤드 디스크와, 헤드 하우징과 헤드 디스크 사이에 충전되어 헤드 하우징의 압력을 헤드 디스크로 전달하는 압력 전달체 및 헤드 하우징과 헤드 디스크를 결합하는 결합유닛을 포함한다. 헤드 하우징과 헤드 디스크의 측부에 결합유닛이 형성되어 헤드 디스크가 헤드 하우징에 대해서 소정거리 슬라이딩 이동 가능하도록 결합되고, 웨이퍼의 표면으로 균일한 압력을 제공하여 연마시 웨이퍼의 평탄도 및 수율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 연마헤드의 조립이 간편하게 이루어지도록 할 수 있다.

헤드, 균일, 결합, 압력, 연마

Description

균일 압력 연마헤드{POLISHING HEAD FOR UNIFORM PRESSURE}

도 1은 종래의 연마헤드를 도시한 정면도이다.

도 2는 도 1의 헤드 디스크를 유한요소해석을 통해 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 헤드 디스크의 하부면에 수평방향으로 힘이 작용할 경우에 나타나는 표면의 변화를 도시한 상태도이다.

도 4는 도 3에서 헤드 디스크의 표면의 높이차를 도시한 그래프이다.

도 5는 도 2의 헤드 디스크의 하부면에 수직방향으로 힘이 작용할 경우에 나타나는 표면의 변화를 도시한 상태도이다.

도 6은 도 5의 헤드 디스크의 표면 높이차를 도시한 그래프이다.

도 7은 본 발명의 헤드 디스크를 도시한 정면도이다.

도 8은 본 발명의 헤드 디스크의 결합유닛을 도시한 확대 정면도이다.

도 9는 본 발명의 결합유닛을 결합하는 장면을 도시한 사시도이다.

도 10은 본 발명의 연마헤드에 있어서, 웨이퍼를 연마패드의 연마면에 접촉하기 전의 상태를 도시한 정면도이다.

도 11은 본 발명의 연마헤드에 있어서, 웨이퍼를 연마패드의 연마면에 접촉한 후의 상태를 도시한 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100：연마헤드 110：헤드 하우징

120：헤드 디스크 130：압력 전달체

140：결합유닛 142：결합홈

143：제1 폭 144：결합돌기

145：제2 폭 170：웨이퍼

300：연마패드 400：구동유닛

본 발명은 균일한 압력분포를 구현하는 균일 압력 연마헤드에 관한 것으로서, 보다 자세히 설명하면 웨이퍼 전면에 대해 균일한 압력이 나타나도록 하여 웨이퍼의 평탄도를 향상시키고, 수율을 높일 수 있는 균일 압력 연마헤드에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화로 인해 반도체 제조 공정 중 화학기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 공정시 웨이퍼에 가해지는 스크래치나 결함이 소자의 수율 및 생산성에 큰 영향을 끼치는 중요한 인자 중의 하나로 인식되어 가고 있다. 특히, 대구경화된 웨이퍼(예, 300㎜ 직경의 웨이퍼)를 사용하는 최근의 반도체 소자의 제조 공정의 경우 웨이퍼, 연마헤드 및 연마패드 등도 역시 대형화되어 가고 있는 추세이다. 이러한 이유들로 인해 CMP 공정 진행 시 웨이퍼 표면에 가해지는 스트레스와 충격이 높아지고 있고, 그 결과 웨이퍼에 스크래치나 결함의 발생 빈도도 높아지는 경향이 있다.

통상적인 웨이퍼 연마장치는 연마패드 표면에 부착되어 있는 원반형 연마 테이블과, 연마할 웨이퍼의 표면들 중 한 표면을 지지하고 그 웨이퍼의 다른 표면이 연마패드와 접촉할 수 있도록 해주는 복수개의 웨이퍼 연마헤드와, 상기 웨이퍼 연마헤드들이 연마 테이블에 대해서 회전하게 하는 헤드 구동 기구를 포함한다. 그리고, 연마패드와 웨이퍼 사이에 연마제(polishing agent)인 슬러리(slurry, 현탁액)가 공급되면서 연마 작업이 진행된다.

여기에서, 연마헤드는 웨이퍼의 표면이 연마패드의 연마면과 평행을 이루도록 웨이퍼를 지지 및 장착해야 한다. 또한 웨이퍼를 연마패드에 접촉 후 압력을 가할 때, 웨이퍼에 가해지는 압력이 웨이퍼 전체표면에 균일하게 작용하도록 해야 한다. 그렇지 않으면, 웨이퍼의 표면은 불균일하게 연마되고, 어느 한 지점이 집중적으로 연마가 되어 웨이퍼 표면의 평탄도를 떨어뜨리게 된다. 이로 인해 웨이퍼 하나로부터 얻을 수 있는 칩의 수량이 감소되어 수율을 떨어뜨린다.

도 1은 종래의 연마헤드를 도시한 정면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 연마헤드(1)는 내측에 수용공간을 구비하는 헤드 하우징(2)과, 상기 수용공간에 일부 삽입되어 결합되는 헤드 디스크(3)와, 상기 헤드 하우징(2)과 상기 헤드 디스크(3)의 사이에 충전되는 겔(4)을 포함하고, 또한 상기 겔(4)이 연마헤드(1)로부터 밖으로 빠져 나오지 못하도록 하는 실링 부재(5)를 포함한다.

상기 헤드 하우징(2)은 회전동력기구와 연결되어 회전하고, 그 하부측에 헤 드 디스크(3)가 장착되어 회전한다. 상기 헤드 하우징(2)과 상기 헤드 디스크(3)는 조인트 볼트(6)를 이용하여 서로 결합할 수 있다. 상기 조인트 볼트(6)의 하단부는 나사 모양으로 형성되는데, 상기 헤드 하우징(2)의 상부를 관통하면서, 그 하단이 상기 헤드 디스크(3)에 결합될 수 있다. 그런데, 상기 조인트 볼트(6)를 이용하여 상기 헤드 디스크(3)를 상기 헤드 하우징(2)에 결합할 때, 상기 헤드 디스크(3)에는 불균일한 압력분포가 나타난다. 이로 인해, 상기 헤드 디스크(3)에 하부면에 장착된 웨이퍼(7)도 불균일한 압력을 받게 되어 연마를 해도 평탄도가 향상되지 않고, 오히려 떨어지게 된다.

이에 대한 정량적인 분석을 위해 유한요소 해석 프로그램을 사용하여 헤드 디스크에 작용하는 힘에 따라 헤드 디스크의 표면에 나타나는 압력의 분포를 알아보도록 한다.

도 2는 도 1의 헤드 디스크를 유한요소해석을 통해 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 헤드 디스크의 하부면에 수평방향으로 힘이 작용할 경우에 나타나는 표면의 변화를 도시한 상태도이며, 도 4는 도 3에서 헤드 디스크의 표면의 높이차를 도시한 그래프이다.

이에 도시한 바와 같이, 웨이퍼를 연마시 헤드 디스크(3)에 작용하는 힘 중 수평 방향의 힘이 상기 헤드 디스크(3)의 하부면에 작용한다는 것을 가정하에 모델링 한 것이다. 조인트 볼트(6)는 상기 헤드 디스크(3)의 상면에 고정되어 있고, 상기 헤드 디스크(3)의 하부면에는 면에 평행하도록 하중이 작용하는데, 작용하는 하중은 182 [N]이 작용한다고 가정하였다. 종래 발명에서는 상기 조인트 볼트(6) 를 3개로 형성하여 상기 헤드 디스크(3)에 결합하였다.

그 결과, 상기 헤드 디스크(3)의 하부면에서 상기 조인트 볼트(6)가 결합된 지점에 변형이 발생하였다. 그래프의 가로축은 도 3의 헤드 디스크(3)의 중심을 지나는 선(line)상을 의미하며, 세로축은 상기 선상에서의 표면 높이를 의미한다. 그래프에서 보듯이, 상기 헤드 디스크(3)의 표면이 균일하지 못하고, 상기 조인트 볼트(6)가 결합된 부위가 다른 부위보다 낮은 변위를 가지는 것을 볼 수 있다. 상기 헤드 디스크(3) 하부면의 변형 편차는 나노 레벨로 매우 작은 값이나, 이로 인해 웨이퍼 표면의 평탄도에 약간의 영향이 존재한다.

도 5는 도 2의 헤드 디스크의 하부면에 수직방향으로 힘이 작용할 경우에 나타나는 표면의 변화를 도시한 상태도이고, 도 6은 도 5의 헤드 디스크의 표면 높이차를 도시한 그래프이다.

이에 도시한 바와 같이, 웨이퍼를 연마시 헤드 디스크(3)에 작용하는 힘중 수직 방향의 힘이 상기 헤드 디스크(3)의 하부면에 작용한다는 것을 가정하에 모델링 한 것이다. 상기 헤드 디스크(3)의 하부면에는 면에 수직하도록 하중이 작용하는데, 작용하는 하중은 1[kPa]이 작용한다고 가정하였다.

그 결과, 상기 헤드 디스크(3)는 하부면에서 상기 조인트 볼트(6)가 고정된 부위가 다른 부위보다 상대적으로 낮은 변위를 가지는 것을 볼 수 있다.

이와 같이, 헤드 디스크를 고정하기 위해 사용되는 조인트 볼트로 인해 헤드 디스크의 하부면은 불균일한 변위를 갖게 된다. 이로 인해 웨이퍼에 가해주는 압력이 불균일하게 되어 웨이퍼의 글로벌 평탄도(Global flatness) 또는 국부 평탄 도(Site flatness)를 떨어뜨리고, 연마패드의 연마면에도 손상을 가하게 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 웨이퍼 연마 가공시 웨이퍼 전체를 균일한 압력으로 가압하여 평탄도가 향상된 웨이퍼를 얻을 수 있는 균일 압력 연마헤드를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 헤드 하우징과 헤드 디스크 사이에 겔과 같은 유체 충전물을 채우기가 용이하고, 헤드 디스크의 하부면을 연마패드의 연마면과 수평으로 유지하기가 용이한 균일 압력 연마헤드를 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 연마헤드는 헤드 하우징, 헤드 디스크, 압력 전달체 및 결합유닛을 포함한다. 상기 헤드 하우징은 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 헤드 디스크는 상기 수용공간에 일부가 삽입되어 연마 대상물을 장착할 수 있다. 상기 압력 전달체는 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크 사이에 충전되어 상기 헤드 하우징의 압력을 상기 헤드 디스크로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 결합유닛은 상기 헤드 하우징 및 헤드 디스크의 측부에 형성되어 상기 헤드 하우징 및 헤드 디스크를 결합할 수 있다. 한편, 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크는 상기 결합유닛에 결합되되, 소정거리 상대 이동이 가능하도록 결합될 수 있다.

상기 결합유닛은 수용부와 삽입부를 포함하는데, 상기 수용부는 상기 헤드 디스크의 측부에 결합홈을 형성하고, 상기 삽입부는 상기 결합홈에 삽입될 수 있는 결합돌기가 형성되어 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크가 결합되도록 할 수 있다.

상기 결합돌기는 상기 헤드 하우징의 측부를 관통하여 삽입될 수 있으며, 삽입된 후 그 일단부가 상기 결합홈에 삽입되어 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크를 결합할 수 있다. 또한, 상기 결합돌기는 상기 헤드 하우징의 측부에 돌출 형성될 수 있다. 상기 돌출된 결합돌기의 일단부가 상기 결합홈에 삽입될 수 있다.

상기 결합돌기는 상기 결합홈과 대응되도록 형성될 수 있으며, 그 형태는 단면이 사각형, 삼각형 또는 원형 등을 가질 수 있다. 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크가 결합된 후에도 소정거리 이격하여 이동 가능하도록 할 수 있기 위해 상기 결합홈의 폭을 상기 결합돌기의 폭보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 결합돌기는 상기 결합홈에 직접 끼울 수도 있으며, 모터와 연결하여 자동으로 체결되도록 할 수 있다.

상기 소정거리는 상기 헤드 하우징이 상기 헤드 디스크를 가압하면 상기 압력 전달체도 동일한 압력으로 압축되는데, 이때 상기 압력 전달체가 압축되는 변위와 동일하거나 또는 크게 형성하는 것이 좋다. 이는 상기 헤드 하우징이 상기 헤드 디스크를 압력을 가할 때, 압력의 전달을 전적으로 상기 압력 전달체에 의해서 이루어지도록 하기 위함이다.

상기 압력 전달체가 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크와 접촉하는 부분으로 불출되지 않도록 하기 위해 상기 접촉부분에는 밀봉 부재를 형성할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 압력 전달체로는 공기, 물 또는 젤 중 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는 연마헤드에 장착되는 연마 대상물을 웨이퍼를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, LCD, 유리, 광학기기 및 Display 관련산업 및 평탄화 작업이 필요한 산업의 장비들에도 적용할 수 있음은 물론이다. 또한 본 발명의 연마헤드는 웨이퍼의 평탄화 장비 및 반도체 디바이스 제조에 이용되는 STI CMP(Shallow Trench Isolation Chemical Mechanical Polishing), Metal CMP 및 Oxide CMP등에서도 동일하게 적용할 수 있다.

도 7은 본 발명의 헤드 디스크를 도시한 정면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연마헤드(100)는 헤드 하우징(110), 헤드 디스크(120), 압력 전달체(130) 및 결합유닛(140)을 포함한다.

상기 헤드 하우징(110)은 도시되지 않은 구동유닛에 의해 회전되며, 직선운동도 가능하다. 상기 헤드 하우징(110)은 일측이 개구되어 수용공간을 형성된다.

상기 헤드 디스크(120)는 상기 헤드 하우징(110)의 개구되어 형성된 상기 수용공간에 일부가 수용될 수 있으며, 그 하부측에 웨이퍼와 같은 연마 대상물을 장착할 수 있다. 상기 헤드 디스크(120)의 하부측에는 진공 상태를 형성하여 상기 웨이퍼 등을 부착하기 위한 웨이퍼 흡착부가 형성될 수 있다.

상기 압력 전달체(130)는 상기 헤드 하우징(110)과 상기 헤드 디스크(120) 사이에 충전된다. 상기 압력 전달체(130)는 상기 헤드 하우징(110)이 가하는 힘을 상기 헤드 디스크(120)에 전달한다. 즉, 상기 헤드 하우징(110)은 상기 압력 전달체(130)를 누르고, 상기 압력 전달체(130)는 상기 힘을 전달받아 상기 헤드 디스크(120)의 상부면을 전체적으로 균일한 압력으로 누를 수 있다. 상기 압력 전달체(130)는 공기, 물 또는 젤(gel) 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 압력 전달체(130)가 상기 헤드 하우징(110)과 상기 헤드 디스크(120)의 경계면 사이로 불출되지 않도록 하기 위해 상기 헤드 하우징(110)의 내측면을 따라 밀봉 부재(150)가 결합된다.

상기 결합유닛(140)은 수용부와 삽입부를 포함하며, 상기 삽입부가 상기 수용부에 일부 수용되어 상기 헤드 하우징(110)과 상기 헤드 디스크(120)를 결합할 수 있다. 이를 자세히 설명하면, 상기 수용부는 상기 헤드 디스크(120)의 측부에 형성된 결합홈(142)을 의미하고, 상기 삽입부는 상기 헤드 하우징(110)을 관통하여 삽입된 결합돌기(144)를 의미한다.

상기 결합돌기(144)는 원형, 삼각형 또는 사각형 등의 단면을 갖는 바(bar) 형태이며, 그 일단부가 상기 결합홈(142)에 삽입될 수 있다. 이로써, 상기 헤드 디스크(120)는 상기 헤드 하우징(110)와 결합하여 일체로 움직일 수 있다. 상기 결합유닛(140)에 대해서 좀 더 자세히 설명하기 위해 도 8을 제시한다.

도 8은 본 발명의 헤드 디스크의 결합유닛을 도시한 확대 정면도이고, 도 9는 본 발명의 결합유닛을 결합하는 장면을 도시한 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 결합유닛(140)은 헤드 하우징(110)과 헤드 디스크(120)의 측부에 형성되어 상기 헤드 하우징(110) 및 헤드 디스크(120)를 결합한다. 상기 헤드 하우징(110)의 측부에는 관통된 구멍(holl)인 관통홀(112)이 형성된다. 상기 결합돌기(144)는 상기 관통홀(112)에 삽입되고, 그 일단부는 상기 헤드 디스크(120)의 측부에 형성된 결합홈(142)에 삽입된다.

이때, 상기 결합홈(142)의 폭인 제1 폭(143)을 상기 결합돌기(144)의 폭인 제2 폭(145)보다 동일하거나 크게 형성한다. 즉, 상기 결합돌기(144)는 상기 결합홈(142)에 삽입된 후에도 상하로 소정거리(147)만큼 이동이 가능하다. 이로 인해 상기 헤드 디스크(120)도 상기 헤드 하우징(110)에 결합된 후에도 상기 소정거리(147)만큼 움직일 수 있다.

이러한 상기 결합유닛(140)은 인장력에는 구속되어 상기 연마헤드(100)가 상승과 하강할 때, 상기 헤드 디스크(120)를 상기 헤드 하우징(110)에 단단히 체결하지만, 압축력이 작용할 때는 상기 헤드 디스크(120)가 일정 범위인 상기 소정거리(147)내에서 자유롭게 슬라이딩(sliding)되도록 할 수 있다.

웨이퍼 가공시 상기 웨이퍼가 연마패드의 연마면에 접촉된 후, 상기 헤드 하우징(110)이 상기 소정거리(147)내에서 자유롭게 슬라이딩 됨으로써 매개물질인 압력 전달체(130)에 의해 상기 헤드 디스크(120)의 전면으로 균일한 압력을 전달한다.

한편, 상기 소정거리(147)는 상기 압력 전달체(130)가 상기 헤드 하우징(110)으로부터 힘을 받아 압축될 시, 압축되는 변위보다는 크게 형성한다. 이는 상기 헤드 하우징(110)이 누른 힘이 전적으로 상기 압력 전달체(130)에 의해 상기 헤드 디스크(120)로 전달되도록 하기 위해서이다. 만약, 상기 소정거리(147)가 상기 압력 전달체(130)의 압축 변위보다 작게 형성되면 상기 헤드 하우징(110)의 누르는 힘의 일부가 상기 결합유닛(140)을 통해 상기 헤드 디스크(120)에 직접 전달됨으로써, 상기 헤드 디스크(120)의 하부면에 장착된 웨이퍼로 불균일한 압력을 전달하게 된다.

이와 같은 상기 결합유닛(140)은 스토퍼 또는 키일 수 있다. 또한 상기 결합유닛(140)은 복수개로 형성하는 것이 바람직하며, 힘의 균형을 위해서 동일한 간격으로 배치되는 것이 좋다.

본 발명의 상기 연마헤드(100)는 용이하게 결합될 수 있는데, 상기 연마헤드(100)의 결합과정 중 상기 헤드 디스크(120)를 상기 헤드 하우징(110)에 결합하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 상기 헤드 디스크(120)의 하부면과 연마패드의 연마면이 수평이 되도록 조절하기가 용이하다.

상기 압력 전달체(130)를 상기 헤드 하우징(110)의 수용공간에 충전한 후 상기 헤드 디스크(120)를 상기 압력 전달체(130)에 올려 놓으면, 상기 결합홈(142)의 하단부와 상기 관통홀(112)의 하단부의 높이가 일치하게 된다. 상기 높이는 상기 헤드 디스크(120)가 위치하도록 설계시에 지정된 위치이다. 이때 상기 결합돌기(144)를 상기 관통홀(112)과 상기 결합홈(142)에 관통 및 삽입함으로써, 상기 헤드 디스크(120)를 상기 하우징(110)에 결합할 수 있다.

한편, 상기 압력 전달체(130)를 상기 헤드 하우징(110)에 충전하는 다른 방 법으로써, 상기 헤드 하우징(110)에 상기 헤드 디스크(120)를 체결한 후에 상기 헤드 하우징(110)의 측면에 형성된 홀(hole)을 통해 상기 압력 전달체(130)을 충전하는 방법도 사용할 수 있다. 여기서, 상기 홀은 볼트로 실링(Sealing)이 가능하도록 체결될 수 있다.

도 10은 본 발명의 연마헤드에 있어서, 웨이퍼를 연마패드의 연마면에 접촉하기 전을 도시한 정면도이고, 도 11은 웨이퍼를 연마패드의 연마면에 접촉한 후를 도시한 정면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 헤드 디스크(120)의 하부에는 웨이퍼(170)가 장착된다. 이때, 상기 웨이퍼(170)와, 헤드 디스크(120) 및 압력 전달체(130)는 결합유닛(140)에 의해서 헤드 하우징(110)과 결합된다.

상기 웨이퍼(170)를 연마하기 위해 구동유닛(400)을 통해 연마헤드(100)를 하강한다. 상기 하강하는 웨이퍼(170)는 연마패드(300)의 연마면과 접촉된다. 이후 상기 웨이퍼(170) 및 헤드 디스크(120)는 정지하게 되고, 헤드 하우징(110)은 상기 압력 전달체(130)의 압축비에 따라 결합홈(142)과 결합돌기(144)의 폭 차이인, 소정거리(147)이하로 하강한다. 이때까지 상기 연마면에 가해지는 힘은 상기 웨이퍼(170), 헤드 디스크(120) 및 압력 전달체(130) 등의 자중이다. 이후, 연마헤드를 별도로 가압할 수 있는 실린더(Cylinder) 등과 같은 가압기구에 의해 상기 헤드 하우징(110)은 하방으로 힘을 가하고, 상기 실린더를 통해 가해지는 힘은 상기 압력 전달체(130)로 전달된다. 상기 실린더를 통해 가해지는 힘은 웨이퍼를 연마하기 위한 최적의 압력이 되도록 사용자에 의해서 설정(Setting) 가능하다.

상기 압력 전달체(130)는 유체로 형성된 물질이므로, 상기 헤드 하우징(110)에 의해 전달되는 힘에 의해 압축되면서, 압축된 힘을 상기 헤드 디스크(120)로 전달한다. 물론, 상기 압력 전달체(130)가 전달하는 힘은 상기 헤드 디스크(120)의 상면에 대해 균일한 압력으로 전달된다.

상기 연마헤드(100)의 하강을 정지하는 시기는 상기 웨이퍼(170)의 표면에 가해지는 압력이 설정 압력에 도달할 때까지이다. 이후, 상기 구동유닛(400)을 회전하여 상기 웨이퍼(170)를 연마할 수 있다.

연마가 완료되면, 상기 헤드 하우징(110)을 상승시켜 상기 웨이퍼(170)에 작용하는 압력을 서서히 감소시키고 상기 웨이퍼(170)를 상기 연마패드(300)로부터 분리시킨다.

이와 같이 웨이퍼를 가공시에 압력 전달체에 의해서만 웨이퍼 표면에 압력이 전달되도록 할 수 있어 웨이퍼 전체 표면으로 균일한 압력이 전달되도록 할 수 있으며, 헤드를 조립할 경우에도 웨이퍼를 장착하는 헤드 디스크의 평형상태를 용이하게 맞출 수 있어 시간 및 노력이 절약된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 키 및 스토퍼 방식의 결합유닛을 이용하여 헤드 디스크를 헤드 하우징에 결합하여 웨이퍼 연마시 웨이퍼 표면에 균일한 압력이 제공되고, 이로써 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 헤드 하우징에 압력 전달체를 충전한 후 헤드 디스크를 헤드 하우징에 결합할 때 헤드 디스크에 형성된 결합홈의 위치가 헤드 하우징에 형성된 관통홀 의 위치와 일치하여 결합돌기를 용이하게 관통홀 및 결합홈에 삽입할 수 있어서 헤드의 조립에 투여되는 시간을 절약할 수 있고, 헤드 디스크를 연마패드의 연마면에 평행하게 유지하는데 있어서 손쉽게 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 결합유닛의 결합홈의 폭과 결합돌기의 폭의 차이를 압력 전달체의 압축 변위보다 크게 형성하여 헤드 디스크에 전달되는 압력을 전적으로 압력 전달체에 의해서 전달되도록 할 수 있어 웨이퍼의 전면에 대해 균일한 압력 분포가 구현되는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

1. 내부에 수용공간이 형성된 헤드 하우징;

   상기 수용공간에 수용되어 연마 대상물을 장착하는 헤드 디스크;

   상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크 사이에 충전되어 상기 헤드 하우징의 압력을 상기 헤드 디스크로 전달하는 압력 전달체; 및

   상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크의 측부에 형성되어 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크를 결합하는 결합유닛;

   을 포함하고,

   상기 결합유닛은

   상기 헤드 디스크의 측부에 결합홈을 형성하는 수용부; 및

   상기 결합홈에 삽입되어 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크를 결합하는 결합돌기를 형성하는 삽입부;

   를 포함하며,

   상기 결합홈의 폭은 상기 결합돌기의 폭보다 크게 형성되고, 상기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크는 상기 결합유닛에 의해 결합되되, 소정거리 상대 이동 가능한 것을 특징으로 하는 연마헤드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 결합돌기는 상기 헤드 하우징의 측부를 관통하여 그 일단부가 상기 결함홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 연마헤드.
4. 제1항에 있어서,

   상기 결합돌기는 상기 헤드 하우징의 측부에 돌출 형성되어 그 일단부가 상기 결합홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 연마헤드.
5. 제1항에 있어서,

   상기 결합돌기는 상기 결합홈에 대응하여 형성된 것을 특징으로 하는 연마헤드.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 소정거리는 상기 압력 전달체가 상기 압력을 전달시 압축되는 변위 이상인 것을 특징으로 하는 연마헤드.
8. 제1항에 있어서,

   상기 헤드 디스크의 측부에는 밀봉 부재가 결합되어 상기 압력 전달체가 상 기 헤드 하우징과 상기 헤드 디스크 사이로 불출되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 연마헤드.
9. 제1항에 있어서,

   상기 압력 전달체는 공기, 물 또는 젤 중 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연마헤드.
10. 제1항에 있어서,

    상기 결합유닛은 스토퍼 또는 키인 것을 특징으로 하는 연마헤드.
11. 제1항에 있어서,

    상기 연마 대상물은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 연마헤드.

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