KR101206777B1 - 캐리어 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드에 있어서, 외부에 위치한 구동축과 연동되어 회전 구동되고, 상기 캐리어 헤드의 상측에 위치한 구동체와; 상기 구동체와 맞물려 회전하는 환상 형상의 연결 베이스와; 상기 연결 베이스에 고정되는 리테이너 링과; 상기 리테이어링 고정체의 내주면과 맞물림에 의해 회전 구동되고, 상기 구동체의 하측에 위치하여 회전구동되는 멤브레인 홀더와; 상기 멤브레인 홀더에 고정되어 상기 멤브레인 홀더와의 사이에 압력이 조절되는 챔버를 형성하는 멤브레인을; 포함하여 구성되어, 멤브레인과 멤브레인 홀더 사이에 형성되는 챔버의 압력 누수를 방지하면서, 회전력을 안정되게 손실없이 전달하고, 동시에 내구성이 확보되는 캐리어 헤드를 제공한다.

Description

캐리어 헤드{CARRIER HEAD}

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드에 관한 것으로, 상세하게는 멤브레인과 멤브레인 홀더 사이에 형성되는 챔버의 압력 누수를 방지하면서, 회전력을 안정되게 손실없이 전달할 수 있고 콤팩트하게 구성된 캐리어 헤드에 관한 것이다.

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.

이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 웨이퍼 상에 제어 가능한 힘을 가하면서 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼의 표면을 정밀 연마하는 데 사용된다. 캐리어 헤드는 웨이퍼의 정밀 연마 공정 중에 웨이퍼를 안정되게 제 위치에 유지시키기 위하여 웨이퍼의 둘레를 감싸는 리테이너 링이 구비된다. 그리고 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 잡아주거나 수용하는 부품으로서 멤브레인(membrane)이 주로 사용되고 있다.

최근에는 웨이퍼 표면의 연마 두께를 보다 정교하게 제어하기 위하여, 웨이퍼의 영역별로 압력을 제어하는 기술이 제안되기도 하였다. 이를 위해서는, 웨이퍼의 영역에 따라 구분된 분할 챔버를 형성해야 하므로, 분할 챔버를 형성하고 분할 챔버 별로 공압을 공급하기 위한 멤브레인 홀더가 캐리어 헤드 중앙부 하측에 위치한다.

이 때, 멤브레인 홀더는 웨이퍼를 가압하는 멤브레인과 함께 회전하되어야 하는데, 종래에는 멤브레인 홀더의 주변으로 분할 챔버 내의 압력이 누설되지 않도록, 리테이너 링을 고정하는 연결 베이스와 멤브레인 홀더가 밀봉막에 의해 연결되어 밀봉막을 통해 회전 토크가 전달되었다. 이에 따라, 멤브레인 홀더로부터 외부로 압력이 누설되는 문제는 방지할 수 있었지만, 밀봉막의 내구성이 낮아 연결 베이스와 멤브레인 홀더 사이의 밀봉막이 사용중 파손되어, 밀봉막의 교체로 인하여 웨이퍼의 연마 공정이 지연되어 웨이퍼의 정밀 연마 공정의 효율이 저하될 뿐만 아니라, 캐리어 헤드의 유지 비용이 보다 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 멤브레인과 멤브레인 홀더 사이에 형성되는 챔버의 압력 누수를 방지하면서, 회전력을 안정되게 손실없이 전달할 수 있는 캐리어 헤드를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 오랜 기간 동안 사용하더라도 압력을 유지하는 밀봉링이 손상되지 않도록 배열됨에 따라, 유지 관리를 위한 웨이퍼의 화학 기계적 연마공정의 중단 횟수를 줄일 수 있게 되어 화학 기계적 연마 공정의 효율을 향상시키고 소모품의 교체 비용을 최소화하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하면서도 콤팩트한 구성을 유지하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드에 있어서, 외부에 위치한 구동축과 연동되어 회전 구동되고, 상기 캐리어 헤드의 상측에 위치한 구동체와; 상기 구동체와 맞물려 회전하는 환상 형상의 연결 베이스와; 상기 연결 베이스에 고정되는 리테이너 링과; 상기 리테이어링 고정체의 내주면과 맞물림에 의해 회전 구동되고, 상기 구동체의 하측에 위치하여 회전구동되는 멤브레인 홀더와; 상기 멤브레인 홀더에 고정되어 상기 멤브레인 홀더와의 사이에 압력이 조절되는 챔버를 형성하는 멤브레인을; 포함하여 구성된 캐리어 헤드를 제공한다.

이는, 멤브레인의 압력 제어용 챔버를 형성하는 멤브레인 홀더를 멤브레인과 함께 회전시키기 위하여 연결 베이스와 맞물림에 의해 멤브레인 홀더를 회전 구동시킴으로써, 연결 베이스 또는 리테이너링에 고정되는 멤브레인과 멤브레인 홀더의 회전 속도 차이를 근본적으로 제거하여 신뢰성있는 조작을 가능하게 할 뿐만 아니라, 물리적인 요철에 의한 맞물림에 의해 연결 베이스로부터 멤브레인 홀더에 회전력을 전달함에 따라, 장시간 동안 사용하여도 이들 사이에 위치하였던 밀봉링의 파손 가능성을 근본적으로 제거할 수 있는 잇점이 얻어진다.

이를 위하여, 상기 멤브레인의 원주 끝단부는 상기 리테이너링, 상기 연결 베이스 중 어느 하나에 밀봉 고정되고, 상기 멤브레인으로부터 분기된 환형 날개가 상기 멤브레인 홀더에 연결 고정된다. 이를 통해, 멤브레인 홀더와 멤브레인 사이의 챔버는 외기와 완전히 밀폐된 상태가 유지되면서, 연결 베이스의 회전과 일체로 멤브레인 홀더가 물리적인 맞물림에 의해 회전 가능해진다.

상기 멤브레인은 다수의 분할 챔버로 구획된 상태로 상기 멤브레인 홀더에 고정될 수 있다. 이에 의해 분할 챔버의 압력 상태가 개별적으로 제어되어 웨이퍼를 영역별로 적절한 가압력을 가하여 웨이퍼의 평탄화 공정을 보다 완전하게 행할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명에 따른 캐리어 헤드는 멤브레인이 멤브레인 홀더에 고정된 상태로 회전 구동되고, 멤브레인 홀더와 멤브레인 사이가 완전히 밀폐된 상태가 유지되므로 다수의 분할 챔버의 압력 제어가 보다 용이하고 정확하게 행해지는 효과를 얻을 수 있다.

이 때, 상기 멤브레인은 하나의 멤브레인으로 형성될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 멤브레인은 다수의 밀폐 챔버로 구획하는 구획벽이 형성되어 구획벽이 멤브레인 홀더에 고정되도록 설치된 상부 멤브레인과, 상부 멤브레인의 하면에 밀착되며 웨이퍼 흡착면을 제공하는 하부 멤브레인으로 구성될 수 있다. 이와 같이, 상부 멤브레인과 하부 멤브레인의 2겹 구조로 구성됨에 따라, 구획벽이 형성되어 성형이 까다로운 상부 멤브레인의 사용을 반영구적으로 할 수 있으며, 비교적 저렴한 하부 멤브레인의 교체만으로도 충분해진다. 이에 의해 캐리어 헤드의 유지 관리 비용이 보다 저렴해진다.

한편, 상기 연결 베이스는 연결 베이스와 상기 구동체를 함께 수직으로 통과하는 연결핀에 의해 회전력이 전달된다. 연결 베이스는 구동체에 대하여 상하 방향의 이동이 가능해야 하므로, 수직으로 관통하는 연결핀에 의해 회전력이 구동체로부터 연결 베이스로 정확하게 전달되면서도, 연결 베이스가 구동체에 대해 상하로 이동가능해진다. 이를 통해, 리테이너링의 마모에도 불구하고 별도의 조작없이도 지속적으로 회전력을 전달할 수 있게 된다.

이 때, 상기 연결핀은 금속 재질로 형성되고, 상기 연결핀의 외주면과 상기 연결 베이스와 상기 구동체 중 어느 하나 이상의 내주면의 사이에는 상기 금속 재질보다 경도 또는 내마모성이 낮은 재질로 이루어진 개재 파이프가 위치한다. 이에 의해, 장시간 동안 사용하여 연결핀의 외주면이 마모되더라도, 경도가 낮은 개재 파이프가 마모되도록 함으로써, 연결핀 자체를 교체하지 않고 저렴한 플라스틱 소재의 개재 파이프만을 교체하여 사용할 수 있게 된다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '내측'이라는 용어는 원주면에서 회전 중심을 향하는 방향을 의미하며, '외측'이라는 용어는 회전 중심으로부터 반경 방향으로 바깥 방향을 의미하는 의미로 정의하기로 한다.

그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '내주면'이란 용어는 환상 형태(annular shape)의 최내측의 표면 뿐만 아니라 내측을 향하는 면(경사지게 향하는 면을 포함한다)을 통칭하는 의미로 정의하기로 한다. 마찬가지로, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '외주면'이란 용어는 환상 형태(annular shape)의 최외측의 표면 뿐만 아니라 외측을 향하는 면(경사지게 향하는 면을 포함한다)을 통칭하는 의미로 정의한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '밀봉' 및 이와 유사한 용어는 공기가 통과할 수 없는 상태로 정의한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '환형' 및 이와 유사한 용어는 캐리어 헤드의 중심을 기준으로 원주 방향을 따라 궤적이 형성되는 형상을 지칭한다.

본 발명에 따르면, 멤브레인을 가압하는 챔버를 형성하는 멤브레인 홀더가 회전하는 연결 베이스의 내주면과 외주면의 물리적인 맞물림에 의해 회전 구동됨으로써, 연결 베이스 또는 리테이너링에 고정되는 멤브레인과 멤브레인 홀더의 회전 속도 차이를 근본적으로 제거하여 멤브레인 홀더의 회전 구동을 보다 신뢰성있게 작동시킬 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 멤브레인 홀더와 연결 베이스가 물리적인 요철에 의해 회전력이 전달되고, 멤브레인으로부터 돌출된 환형 날개의 끝단이 멤브레인 홀더에 고정됨으로써, 멤브레인 홀더와 멤브레인에 의해 자체의 밀봉성이 안정적으로 확보되므로, 멤브레인 홀더와 멤브레인 사이에 형성되는 챔버의 밀봉성을 확보하면서도, 장시간 동안 회전 구동되어도 밀봉링의 파손 등의 부품 교체 문제가 발생되지 않는다.

따라서, 본 발명은 멤브레인과 멤브레인 홀더 사이에 형성되는 챔버의 압력 누수를 방지하면서, 회전력을 안정되게 손실없이 전달할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명은 오랜 기간 동안 사용하더라도 압력을 유지하는 밀봉링이 손상되지 않도록 배열됨에 따라, 유지 관리를 위한 웨이퍼의 화학 기계적 연마공정의 중단 횟수를 줄일 수 있게 되어 화학 기계적 연마 공정의 효율을 향상시키고 소모품의 교체 비용을 최소화할 수 있다.

그러면서, 본 발명은 리테이너링의 고정체의 내주면과 멤브레인 홀더의 외주면 사이의 맞물림으로 회전 구동력이 전달됨에 따라, 별도의 회전 구동력을 전달하기 위한 공간을 차지하지 않으므로 콤팩트한 구성을 구현할 수 있다. 이 때, 연결 베이스의 돌출부가 멤브레인 홀더의 수용부에 삽입된 상태로 회전구동될 수도 있고, 연결 베이스의 수용부가 멤브레인 홀더의 돌출부를 수용한 상태로 회전 구동될 수도 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드를 분해한 일부 절개 분해 사시도
도2는 도1의 캐리어헤드의 결합상태의 반단면도
도3은 도1의 구동체, 연결 베이스 및 멤브레인 홀더의 결합 관계를 보이기 위한 일부 분해 사시도
도4는 도3의 연결 베이스의 하측 베이스의 평면도
도5는 도4의 절단선 V-V에 따른 단면도
도6은 도2의 'A'부분의 멤브레인 구성의 확대도
도7은 도1의 하부 멤브레인의 구성을 도시한 반단면도
도8은 도1의 멤브레인의 구성을 도시한 반단면도
도9는 연결핀의 구성을 도시한 종단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드(100)를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드를 분해한 일부 절개 분해 사시도, 도2는 도1의 캐리어헤드의 결합상태의 반단면도, 도3은 도1의 구동체, 연결 베이스 및 멤브레인 홀더의 결합 관계를 보이기 위한 일부 분해 사시도, 도4는 도3의 연결 베이스의 하측 베이스의 평면도, 도5는 도4의 절단선 V-V에 따른 단면도, 도6은 도2의 'A'부분의 멤브레인 구성의 확대도, 도7은 도1의 하부 멤브레인의 구성을 도시한 반단면도, 도8은 도1의 멤브레인의 구성을 도시한 반단면도, 도9는 연결핀의 구성을 도시한 종단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드(100)는, 외부의 구동축(미도시)에 의해 회전 구동되어 캐리어 헤드의 상측에서 회전하는 구동체(110)와, 구동체(110)에 연결핀(160)에 의해 회전력이 전달되어 회전 구동되는 연결 베이스(120)와, 연결 베이스(120)의 하측에 고정되는 환형 리테이너링(130)과, 연결 베이스(120)의 내주면의 돌출부(122)와 맞물리는 수용부(142)에 의해 회전력이 전달되어 회전 구동되는 멤브레인 홀더(140)와, 멤브레인 홀더(140)와의 사잇 공간에 다수의 분할 챔버(C1, C2, C3, C4)가 형성되도록 구획벽이 환형으로 판면에 돌출 형성된 멤브레인(150)과, 캐리어 헤드(100)의 상면과 측면의 일부를 덮는 헤드 커버(170)로 구성된다.

상기 구동체(110)는 도면에 도시가 생략되었지만 공압을 전달하는 다수의 배관이 끼워져 공압을 여러 위치에 전달할 수 있는 공압 통로가 마련되고, 외부에 위치한 구동축에 의해 회전 토크가 전달되어 회전 구동된다.

상기 연결 베이스(120)는 구동체(110)와 수직으로 관통하는 연결핀(160)에 의해 구동체(110)의 회전력이 전달되어 회전한다. 이 때, 연결핀(160)은 횡방향으로 구속되지만 상하 방향으로는 구속되지 않은 상태이어서 상하로 이동가능하다.

연결 베이스(120)는 하측에 리테이너 링(130)과 결합하는 하측 베이스(120a)와, 하측 베이스(120a)를 하방으로 가압하는 상측 베이스(120b)로 이루어진다. 상측 베이스(120b)는 상방으로의 이동이 구동체(110)와의 간섭에 의해 구속되고, 하방으로 가압하는 힘이 작용하여 리테이너 링(130)이 어느정도 마모되더라도 지속적으로 리테이너 링(130)이 CMP장비의 플래튼 패드 상에 가압할 수 있게 된다. 상측 베이스(120b)와 하측 베이스(120a)의 사이에는 횡단면이 굴곡부가 형성된 환형 밀봉링이 설치되어, 이들 사이의 거리가 변하더라도 밀봉성을 유지할 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이 하측 베이스(120a)에는 내주면에 내측으로 돌출된 돌출부(122)가 형성된다. 이 돌출부(122)는 멤브레인 홀더(140)의 외주면에 형성된 수용부(142)에 삽입되어, 연결 베이스(120)가 회전하면, 돌출부(122)와 수용부(142)의 물리적인 맞물림에 의하여 멤브레인 홀더(140)도 함께 회전한다. 따라서, 장시간동안 캐리어 헤드(100)를 사용하더라도, 연결 베이스(120)와 멤브레인 홀더(140)사이에는 손상되지 않으므로, 유지 보수 측면과 웨이퍼 평탄 연마 공정의 연속성 측면에서 바람직하다.

리테이너 링(130)은 연결 베이스(120)의 저면에 고정된다. 리테이너 링(130)은 반영구적으로 사용하도록 스텐레스 등의 금속 재질로 형성된 상측 리테이너링(132)과, 그 하측에 내구성이 좋으면서 화학적으로 불활성을 가지며 반복 하중에도 균열이 생기지 않는 폴리페닐렌 설피드(PPS)재질의 하측 리테이너링(131)으로 구성된다.

멤브레인 홀더(140)는 연결 베이스(120)와 맞물려 회전 구동되며, 하측에 다수의 구획벽(151)이 형성되어, 구획벽(151)에 의해 그 사이에 생성되는 분할 챔버(C1, C2, C3, C4)에 압력을 인가하는 공기 통로가 마련된다. 구획벽(151)은 멤브레인 홀더(140)에 고정되어 인접한 분할 챔버(C1, C2, C3, C4)간의 밀봉성이 보장된다.

멤브레인(150)은 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 이중겹으로 이루어진다. 멤브레인(150)은 캐리어 헤드(100) 내에서 공기압을 직접 전달받는 상부 멤브레인(150b)과, 상부 멤브레인과 밀착되어 간접적으로 압력을 인가받으며 웨이퍼 흡착면을 제공하는 하부 멤브레인(150a) 및 하부 멤브레인(150a)에 결합되어 웨이퍼 에지 부분(E)에 압력을 가중시키는 환형링(1530)을 포함한다. 하부 멤브레인(150a)과 상부 멤브레인(150b)은 각각 캐리어 헤드(100) 내의 다른 부품, 예를 들어 멤브레인 홀더(140)에 고정될 수 있다.

상부 멤브레인(150b)과 하부 멤브레인(150a)은 상부 멤브레인(150b)의 저면이 하부 멤브레인(150a)의 상면에 밀착된 상태로 이중막 멤브레인을 구성하며, 상호간의 결합 및 위치 고정을 위하여 별도의 결합 수단을 구비할 수 있다. 하부 멤브레인은 상부 멤브레인을 수용하기 위하여 전체 길이가 상부 멤브레인 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상부 멤브레인(150b)은 상면에 복수의 수직 구획벽(151)이 형성되어 있고, 그 하면은 평탄하게 형성되어 있다. 상기 구획벽(151)은 멤브레인에 가해지는 공기압을 여러 영역으로 분할하고 각각의 영역에 대해 서로 다른 공기압을 전달할 수 있는 다중영역 분할 연마를 가능하게 한다. 구획벽(151)의 수와 크기 및 위치는 연마 공정과 관련하여 다양하게 변화될 수 있다. 구획벽(151)의 끝단에는 수평적으로 연장되는 연장부가 더 형성되어 캐리어 헤드 내의 다른 부품과 상부 멤브레인을 클램핑 고정시킬 수 있다. 구획벽(151)의 두께는 공기압에 대해 충분히 견딜 수 있는 물리적인 지지력을 확보하기 위하여 상부 멤브레인(150b)의 두께 보다 크게 형성될 수 있다.

상부 멤브레인(150b) 상면에는 또한 가압돌기(1525)가 형성된다. 이 가압돌기(1525)는 평면적으로 볼 때 환(環)상의 구조물로 멤브레인과 일체적으로 형성되며, 상부 멤브레인에 전달되는 공기압을 집중시키는 역할을 한다. 이에 의해, 상부 멤브레인(150b)은 하부 멤브레인(150a)에 밀착된다.

도7는 하부 멤브레인을 도시한 것으로, 상부 멤브레인(150b)이 안착되는 표면을 제공하는 상면(1511a)은 평탄하게 형성되어 있고, 캐리어 헤드(100) 내의 다른 부품과 클램핑이 가능하도록 중앙 관통 구멍 부분과 에지 부분에는 각각 수직으로 절곡(1512, 1513)형성된다. 웨이퍼의 흡착면을 제공하는 멤브레인 하면(1511b)은 평탄하게 형성된다.

하부 멤브레인(150a)은 웨이퍼(10)와 직접 맞닿아 웨이퍼를 흡착할 뿐만 니라 웨이퍼 연마 과정에서 화학적 물리적 손상을 받기 쉽기 때문에 하부 멤브레인의 두께는 상부 멤브레인 보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

하부 멤브레인(150a)의 에지 부분에서 수직으로 절곡된 절곡부(1513)의 내면에는 하방에 수용홈을 제공하는 돌출부(1525)가 형성되어 있고, 절곡부(1513) 내면과 상기 돌출부(1525)로 인하여 제공되는 공간(217)에는 환형링(1530)이 설치된다. 중공 형상의 환형링(1530)은 멤브레인 홀더(140)로부터 1514로 표시된 영역에 압력이 가해지면, 환형링(1530)의 경사면에 의해 수직 방향(D)의 힘으로 변환되어 돌출부(1525)의 요입부(1534)를 통해 에지 영역(E)을 가압한다.

하부 멤브레인(150a)의 원주 끝단부의 절곡부(1513)에는 멤브레인 홀더(140)와 결합되는 환형 날개(150w)가 클램핑 밀봉 결합된다. 마찬가지로, 하부 멤브레인(150a)의 중앙부에 관통구멍이 형성되는 경우에는, 중앙부에도 환형 날개(150w')가 형성되어 멤브레인 홀더(140)에 클램핑 밀봉 결합된다. 이에 따라, 멤브레인(150)과 멤브레인 홀더(140)의 사이의 공간에는 외기와 완전히 차단된 밀봉 상태가 된다. 즉, 종래에는 연결 베이스(120)와 멤브레인 홀더(140) 사이의 밀봉막이 구비되어야 각 분할 챔버의 밀봉성이 확보되었지만, 본 발명은 멤브레인 홀더(140)와 멤브레인(150)의 사이에 외기와 차단된 밀봉된 분할 챔버가 형성되므로, 연결 베이스(120)와의 물리적인 맞물림에 의해 멤브레인 홀더(140)를 회전 구동하는 것이 가능해진다. 이 때, 도2에 도시된 바와 같이 하부 멤브레인(150a)의 원주 끝단이 연결 베이스(120)와 리테이너 링(130)의 사이에 클램핑 고정됨에 따라, 멤브레인(150)이 보다 안정적으로 리테이너 링(130) 및 멤브레인 홀더(140)와 함께 같은 속도로 회전한다.

상기 연결핀(160)은 스텐레스 등과 같이 경도가 우수하면서 내구성이 우수한 재질로 제작되는 것이 좋다. 그러나, 연결핀(160)에 의해 구동체(110)로부터 연결 베이스(120)로 회전력을 장시간 동안 전달하면, 연결핀(160)의 외주면이 마모되어 헐거워지는 문제가 발생된다. 이 때마다 연결핀(160)을 교체하는 것은 비용이 많이 소요되므로, 연결핀(160)의 외주면에 금속 소재의 핀 몸체(161)보다 경도가 낮으면서 반복 하중에 잘 견디는 플라스틱 소재로 개재 파이프(162)를 씌운다. 이에 의해, 장시간 사용하면, 금속 재질의 핀 몸체(161)가 마모되지 않고, 개재 파이프(162)가 마모되므로, 금속 재질의 핀 몸체(161)는 반 영구적으로 사용할 수 있으며, 저렴한 개재 파이프(162)만 교체하면 된다.

연결핀(160)은 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 하측 베이스(120a)에 고정된 상태에서, 구동체(110)를 연결핀(160)에 끼워 조립할 수 있다. 이 때, 연결핀(160)의 외주면에는 반경 방향으로 돌출된 돌기(160a)가 형성되어, 하측 베이스(120a)에 보다 견고하게 자리잡는다.

상기 헤드 커버(170)는 구동체(110)의 상측을 덮는 제1커버(171)와 구동체(110)의 외측을 덮는 제2커버(172)로 구성된다. 이와 같이, 하나의 커버로 전체를 덮지 않고 각 부품별로 덮는 제1커버(171) 및 제2커버(172)로 이루어짐에 따라, 캐리어 헤드(100)의 보수가 필요할 때에 해당 커버만을 간단히 개방하여 보수할 수 있으므로, 유지 보수가 보다 용이해지는 잇점을 갖는다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 캐리어 헤드(100)는 멤브레인(150)과 함께 다수의 분할 챔버(C1, C2, C3, C4)를 형성하는 멤브레인 홀더(140)를 그 외주면과 연결 베이스(120)의 내주면이 상호 물리적으로 맞물리도록 구성함에 따라, 멤브레인(150) 및 멤브레인 홀더(140)를 조금의 편차도 없이 일정하게 속도 제어를 할 수 있으며, 장시간 사용하더라도 부품의 마모나 손상을 최소화하여, 유지 관리에 소요되는 인력과 경비를 절감할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

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.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100:캐리어 헤드 110: 구동체
120: 연결 베이스 120a: 상측 베이스
120b: 하측 베이스 130: 리테이너 링
140: 멤브레인 홀더 150: 멤브레인
150a: 하부 멤브레인 150b: 상부 멤브레인
150w: 환형 날개 160: 연결핀
162: 개재 파이프 170: 헤드 커버

Claims (8)

1. 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드에 있어서,
   구동축과 연동되어 회전 구동되고, 상기 캐리어 헤드의 상측에 위치한 구동체와;
   상기 구동체와 맞물려 회전하는 환상 형상의 연결 베이스와;
   상기 연결 베이스에 고정되는 리테이너 링과;
   상기 리테이어링 고정체의 내주면과 맞물려 회전 구동되고, 상기 구동체의 하측에 위치하여 회전구동되는 멤브레인 홀더와;
   상기 멤브레인 홀더에 고정되어 상기 멤브레인 홀더와의 사이에 압력이 조절되는 챔버를 형성하는 멤브레인을;
   포함하고, 상기 연결 베이스와 상기 멤브레인 홀더의 맞물림은 상기 연결 베이스의 내주면으로부터 돌출된 돌출부와 상기 멤브레인 홀더의 외주측에 상기 돌출부를 수용하는 수용홈에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 연결 베이스와 상기 구동체를 함께 관통하는 수직으로 통과하여 상기 연결 베이스와 상기 구동체가 함께 회전하도록 하는 연결핀을;
   더 포함하여 구성된 캐리어 헤드
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 연결핀은 금속 재질로 형성되고, 상기 연결핀의 외주면과 상기 연결 베이스와 상기 구동체 중 어느 하나 이상의 내주면의 사이에는 상기 금속 재질보다 내마모성이 낮은 재질로 이루어진 개재 파이프가 위치한 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 개재 파이프는 플라스틱 소재인 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.
   
5. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 멤브레인의 원주 끝단부는 상기 리테이너링, 상기 연결 베이스 중 어느 하나에 밀봉 고정되고, 상기 멤브레인으로부터 분기된 환형 날개가 상기 멤브레인 홀더에 연결 고정되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 멤브레인은 다수의 분할 챔버로 구획된 상태로 상기 멤브레인 홀더에 고정되어, 상기 멤브레인 홀더를 통해 상기 다수의 분할 챔버의 압력 상태가 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드.
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 멤브레인은,
   상기 다수의 분할 챔버로 구획하는 구획벽이 형성된 상부 멤브레인과,
   상기 상부 멤브레인의 하면에 밀착되며 웨이퍼 흡착면을 제공하는 하부 멤브레인을 포함하는 캐리어 헤드.
   
   
8. 삭제

Images