KR101558852B1 - 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인 - Google Patents

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 판면과 저면이 접촉하고 가요성 재질로 이루어진 바닥판과; 상기 바닥판의 가장 자리에 절곡 형성되고 가요성 재질로 이루어진 측면과, 링 형태로 형성되어 상기 측면의 일면에 고정되고, 상기 측면에 비하여 보다 높은 경도를 갖는 재질로 형성되며, 링 형태의 홈이 형성되어 내주면이나 외주면 중 어느 하나 이상에 형성되어, 상기 링 형태의 홈에 의하여 상기 측면을 통해 전달되는 수직력을 완충하는 제1링형 고정체를; 포함하여 구성되어, 멤브레인의 측면을 통해 웨이퍼 가장자리로 전달되는 가압력이 과도하면, 제1링형 고정체의 링 형태의 홈에 의하여 제1링형 고정체의 변위로 흡수하여 완충시킴으로써, 웨이퍼의 가장자리에 과도한 가압력이 도달하는 것을 방지할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인을 제공한다.

Description

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인{MEMBRANE IN CARRIER HEAD}
본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인에 관한 것으로, 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 부근을 측면을 통해 가압하는 동안에 과도한 힘이 웨이퍼의 에지 부분에 도입되는 것을 완충 형태로 예방하여 가장자리 부근에서 멤브레인이 미세한 주름이 생기는 현상이 발생되는 것을 방지하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인에 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 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.
도1은 캐리어 헤드(1)의 개략도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 캐리어 헤드(1)는 본체(110)와, 본체(110)와 함께 회전하는 베이스(120)와, 베이스(120)를 둘러싸는 링 형태로 장착되어 베이스(120)와 함께 회전하는 리테이너링(130)과, 베이스(120)에 고정되어 베이스(120)와의 사잇 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인(140)과, 공압 공급로(155)을 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력 제어부(150)로 구성된다.
탄성 재질의 멤브레인(140)은 웨이퍼(W)를 가압하는 평탄한 바닥판(141)의 가장자리 끝단에 측면(142)이 절곡 형성된다. 멤브레인(140)의 중앙부 끝단(140a)은 베이스(120)에 고정되어 웨이퍼(W)를 직접 흡입하는 흡입공(77)이 형성된다. 멤브레인(150)의 중앙부에 흡입공이 형성되지 않고 웨이퍼(W)를 가압하는 면으로 형성될 수도 있다. 멤브레인(140)의 중심으로부터 측면(142)의 사이에는 베이스(120)에 고정되는 링 형태의 격벽(143)이 다수 형성되어, 격벽(143)을 기준으로 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 동심원 형태로 배열된다.
멤브레인(140)의 측면(142) 상부에는 측면(142)으로부터 연장된 고정 플립에 의해 둘러싸인 측면 가압챔버(Cx)가 형성된다. 가압 챔버(Cx)의 공압도 압력 제어부(150)로부터 제어되어, 가압 챔버(Cx)에 공압이 공급되면, 가압 챔버(Cx)의 경사면에서 환형 링(160)의 경사면에 힘(Fcx)을 경사지게 전달하고, 환형 링(160)에 전달된 힘(Fcx) 중 상하 방향으로의 힘 성분(Fv)이 측면(142)을 통해 전달되어 웨이퍼(W)의 가장자리를 가압한다. 도면중 미설명 부호인 145는 환형 링(160)을 측면(142)에 위치시키는 거치 돌기이다.
이와 동시에, 압력 제어부(150)로부터 공압 공급로(155)을 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 공압이 전달되어, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력(...P4, P5)에 의하여 바닥판(141)의 저면에 위치한 웨이퍼(W)의 판면을 가압한다.
그러나, 상기와 같이 구성된 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드(1)는 웨이퍼(W)의 가장자리를 가압하기 위하여, 멤브레인(140)의 측면(142)을 통해 수직 가압력(Fv)이 전달되는데, 멤브레인(140)의 측면(142)을 통해 수직 가압력(Fv)이 전달되는 과정에서 바닥판(141)의 가장자리 부근(141x)에 미세하게 주름이 생겨 우는 현상이 발생되어, 웨이퍼(W)의 가장자리(edge)의 연마가 오히려 원활하게 이루어지지 않는 문제가 야기되었다.
본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 부근을 정확하게 가압하면서도 과도한 힘이 집중되어 멤브레인에 주름이 생기는 것을 방지하는 화학 기계적 연마장치의 캐리어 헤드의 멤브레인의 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 멤브레인의 가장자리 영역에서 주름에 의한 우는 현상이 발생되지 않고 가압력이 확실하게 전달되도록 하여, 웨이퍼의 가장자리에 대해서도 균일한 연마가 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인으로서, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 판면과 저면이 접촉하고 가요성 재질로 이루어진 바닥판과; 상기 바닥판의 가장 자리에 절곡 형성되고 가요성 재질로 이루어진 측면과, 링 형태로 형성되어 상기 측면의 일면에 고정되고, 상기 측면에 비하여 보다 높은 경도를 갖는 재질로 형성되며, 링 형태의 홈이 형성되어 내주면이나 외주면 중 어느 하나 이상에 형성되어, 상기 링 형태의 홈에 의하여 상기 측면을 통해 전달되는 수직력을 완충하는 제1링형 고정체를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인을 제공한다.
이는, 측면의 재료에 비하여 경도나 강도가 높은 재료로 형성되어 측면을 통해 전달되는 보다 많은 가압력을 전달하는 제1링형 고정체가 구비되되, 제1링형 고정체에는 링 형태의 홈이 형성됨으로써, 멤브레인의 측면을 통해 웨이퍼 가장자리로 전달되는 가압력이 과도하면, 제1링형 고정체의 링 형태의 홈에 의하여 제1링형 고정체의 변위로 흡수하여 완충시킴으로써, 웨이퍼의 가장자리에 과도한 가압력이 도달하는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 측면을 통해 하방으로 전달되는 가압력이 낮은 경우에는 제1링형 고정체의 링 형태의 홈을 중심으로 변형되는 것이 약해지면서, 웨이퍼의 가장자리에 인가되는 가압력을 정해진 수준 이상으로 유지할 수 있다.
이와 같이, 제1링형 고정체에 링 형태의 홈이 형성됨에 따라, 강체(rigid body)로 거동하지 않고, 홈의 깊이와 폭에 따라 탄성 계수가 변경되는 탄성체로 작용함으로써, 웨이퍼의 가장자리 에지 부분에 과도한 가압력이 인가되는 것이 방지되어, 멤브레인 바닥판의 가장자리에 미세한 주름이 생기는 현상을 방지하면서도, 웨이퍼의 가장자리에 인가되는 가압력을 정해진 수준 이상으로 유지하여, 웨이퍼의 가장자리의 연마를 보다 정교하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 링 형태의 홈은 상기 제1링형 고정체의 폭(w)의 1/4 내지 2/3 의 폭(x)으로 형성된다. 이를 통해, 상기 측면을 따라 하방으로 전달되는 가압력에 대하여 휨 변형에 의하여 완충 효과를 보다 효과적으로 발휘할 수 있다.
그리고, 상기 링 형태의 홈은 2열 이상 형성되어, 측면을 통해 전달되는 가압력이 과도해지면 보다 많은 지점에서 제1링형 고정체의 링 형태의 홈에서 휨 변형이 유도되어, 가압력의 크기에 따른 완충 효과를 보다 원활히 구현할 수 있다.
특히, 상기 링 형태의 홈은 상기 제1링형 고정체의 내주면과 외주면에 각각 형성됨으로써, 측면을 따라 하방 전달되는 가압력이 링 형태의 홈이 형성되지 않은 연결부를 통해 교대로 전달되면서, 가압력이 과도할 경우에 링 형태의 홈 주변에서의 휨 변형이 교대로 유도되면서 완충 효과를 극대화할 수 있다.
여기서, 상기 제1링형 고정체는 상기 측면의 외주면에 고정되는 것이 효과적이다. 그리고, 상기 측면의 외주면에는 상기 제1링형 고정체의 일부 이상을 수용하는 링 형태의 수용홈이 형성되어, 상기 수용홈에 상기 제1링형 고정체의 일부 이상이 삽입된 상태로 고정됨으로써, 측면을 따라 전달되는 가압력이 전달 경로를 직선 형태를 유지하면서 그대로 제1링형 고정체로 전달되므로, 가압력의 과도 여부에 따라 완충 효과를 확실하게 발휘할 수 있다.
한편 상기 측면의 내주면에 고정되는 제2링형 고정체를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 측면의 상측에는 가압 챔버가 형성되며, 상기 가압챔버의 저면이 평탄면으로 형성되어, 상기 평탄면을 통해 상기 측면에 가압력이 전달된다. 이를 통해, 측면에 전달되는 가압력에 수평 방향 성분이 포함되지 않거나 최소화되어, 측면이 바깥으로 팽창함으로써 바닥판 가장자리가 들리는 것을 방지하면서 가장자리에 인가되는 가압력을 제어하는 것이 보다 용이해진다.
상기 멤브레인은 다수의 분할 챔버를 형성하기 위한 링형 격벽이 상기 바닥판의 판면으로부터 2개 이상 형성되어, 멤브레인 저면에 위치한 웨이퍼를 다수로 분할된 분할 챔버에 의하여 가압한다.
한편, 본 발명은, 본체와; 상기 본체에 대하여 회전 구동되는 베이스와; 상기 베이스에 위치 고정되고, 상기 베이스와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 전술한 멤브레인과; 상기 본체와 상기 베이스 중 어느 하나에 지지되도록 설치되고 상기 멤브레인의 바깥을 둘러싸는 리테이너링을; 포함하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드를 제공한다.
이 때, 상기 측면의 상측에는 가압 챔버가 평탄면에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 멤브레인 측면에 보다 높은 경도나 강성을 갖는 제1링형 고정체가 구비되되, 제1링형 고정체의 측면에 링 형태의 홈이 형성됨으로써, 멤브레인의 측면을 통해 웨이퍼 가장자리로 전달되는 가압력이 과도하면, 제1링형 고정체의 링 형태의 홈에 의하여 제1링형 고정체의 변위로 흡수하여 완충시킴으로써, 웨이퍼의 가장자리에 과도한 가압력이 도달하는 것을 방지할 수 있으면서, 동시에 측면을 통해 하방으로 전달되는 가압력이 낮은 경우에는 제1링형 고정체의 링 형태의 홈을 중심으로 변형되는 것이 약해지면서, 웨이퍼의 가장자리에 인가되는 가압력을 정해진 수준 이상으로 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 제1링형 고정체에 링 형태의 홈이 형성됨에 따라, 강체(rigid body)로 거동하지 않고, 홈의 깊이와 폭에 따라 탄성 계수가 변경되는 탄성체로 작용함으로써, 웨이퍼의 가장자리 에지 부분에 과도한 가압력이 인가되는 것이 방지되어, 멤브레인 바닥판의 가장자리에 미세한 주름이 생기는 현상을 방지하면서도, 웨이퍼의 가장자리에 인가되는 가압력을 정해진 수준 이상으로 유지하여, 웨이퍼의 가장자리의 연마를 보다 정교하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 제1링형 고정체의 링 형태의 홈이 제1링형 고정체의 내주면과 외주면에 각각 형성됨으로써, 측면을 따라 하방 전달되는 가압력이 링 형태의 홈이 형성되지 않은 연결부를 통해 교대로 전달되면서, 가압력이 과도할 경우에 링 형태의 홈 주변에서의 휨 변형이 교대로 유도되면서 완충 효과를 극대화할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 제1링형 고정체가 멤브레인 측면의 링형 수용홈에 수용된 상태로 고정됨으로써, 측면을 따라 전달되는 가압력이 전달 경로를 직선 형태를 유지하면서 그대로 제1링형 고정체로 전달되므로, 가압력의 과도 여부에 따라 완충 효과를 확실하게 발휘할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 멤브레인 측면의 상측에 평탄면으로 측면과 연결되게 형성된 가압 챔버에 의하여, 측면에 전달되는 가압력에 수평 방향 성분이 포함되지 않거나 최소화되어, 측면이 바깥으로 팽창함으로써 바닥판 가장자리가 들리는 것을 방지하면서 가장자리에 인가되는 가압력을 제어하는 것이 보다 용이해지는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 종래의 캐리어 헤드를 보인 단면도,
도2는 웨이퍼 가장자리를 가압하는 원리를 설명하기 위한 도1의 'A'부분의 확대도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 도면,
도4는 도3의 제1링형 고정체의 일측 횡단면도,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1링형 고정체의 다른 단면 형상을 도시한 횡단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드에 사용되는 멤브레인은 도1 및 도2에 도시된 형태와 유사하되, 멤브레인의 측면 구조에 있어서 차이가 있다. 따라서, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 종래의 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드는 종래의 캐리어 헤드(1)와 마찬가지로 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체(110)와, 본체(110)와 연결되어 함께 회전하는 베이스(120)와, 베이스(120)에 고정되어 베이스(120)와의 사이에 압력 챔버(...,C4, C5)를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(340)과, 압력 챔버(...,C4, C5)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부로 구성된다.
상기 멤브레인(340)은 바닥판(341)과, 바닥판(341)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상측으로 연장 형성된 측면(342)과, 바닥판(341)의 중심과 측면(342)의 사이에 베이스(320)에 결합되는 다수의 링형태의 격벽(343)과, 측면(342)의 외주면에 형성된 링 형태의 수용홈(342x)에 고정된 제1링형 고정체(371)와, 측면(342)의 내주면에 형성된 링 형태의 돌기(342y)에 고정된 제2링형 고정체(372)로 이루어진다.
여기서, 바닥판(341)에는 링 형태의 격벽(373)이 다수 형성되어 베이스(320)에 고정됨으로써, 격벽(373)에 의하여 다수로 분할된 분할 챔버(...C4, C5)를 형성한다. 도면중 미설명 부호인 322는 멤브레인(340)의 링형 격벽(343)을 베이스(120)에 고정하기 위하여 베이스(120)에 결합되는 고정 보조구이다. 그리고 각각의 분할 챔버(...,C4, C5)에는 압력 제어부(150)로부터 공압 공급관(1554, 1555)을 통해 공압이 공급되면서, 멤브레인 바닥판(341)을 통해 저면에 위치한 웨이퍼(W)를 화학 기계적 연마 공정 중에 가압한다.
그리고, 측면(342)은 바닥판(341)의 가장자리로부터 상측으로 절곡 형성되어, 측면(342) 상단의 고정 플랩(3421, 3422)는 각각 리테이너 링(330)과 베이스(320)에 고정된다. 이에 따라, 가압 챔버(Cx)는 측면(342)의 상부에서 평탄면을 형성한다. 이에 따라, 압력 제어부(150)로부터 가압 챔버(Cx)에 공압 공급로(155x)를 통해 공압(Fc)이 공급되어 가압 챔버(Cx)가 팽창하면, 가압 챔버(Cx)의 하면의 면적과 압력의 곱에 해당하는 가압력(Fv)이 평탄면을 통해 측면(342)을 따라 하방으로 전달된다. 도면 중 미설명 부호인 360은 가압 챔버(Cx)를 형성하기 위하여 고정 플랩(3421, 3422)으로부터 상측으로 이격된 위치에 각각 베이스(320)와 리테이너 링(330)에 결합되는 챔버링이다.
측면(342)의 외주면에는 링형 수용홈(342x)이 링 형태로 요입 형성되어, 링 형태의 제1링형 고정체(371)를 수용하여 결합된다. 바닥판(341)과 측면(342)은 가요성 재질로 형성되고, 제1링형 고정체(371)는 가요성 재질이나 플라스틱, 수지 등의 재질로 형성될 수 있지만, 제1링형 고정체(371)의 강성 및 경도는 바닥판(341) 및 측면(342)을 형성하는 재질에 비하여 보다 높은 재질로 형성된다. 이에 따라, 가압 챔버(Cx)로부터 하방으로 전달되는 가압력(Fv)은 보다 강성과 경도가 높은 제1링형 고정체(371)에 의해 하방으로 전달된다.
도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 제1링형 고정체(371)에는 그 내주면과 외주면에 각각 링 형태의 홈(371a)이 형성되어 있다. 여기서 홈(371a)의 폭(x)은 제1링형 고정체(371)의 폭(w)의 10% 이상으로 형성된다. 보다 바람직하게는 제1링형 고정체(371)의 폭(w)의 1/4 내지 2/3 로 형성되어, 가압력에 따른 홈(371a) 주변에서의 휨 변형을 원활하게 유도한다.
이에 따라, 가압 챔버(Cx)로부터 하방으로 전달되는 가압력(Fv)의 크기가 정해진 값보다 과도해지면, 링 형태의 홈(371a)이 형성된 부분을 중심으로 제1링형 고정체(371)에 휨 변형(99)이 유도되면서 에너지가 탄성 에너지로 변환되어, 웨이퍼의 가장자리로 전달되는 가압력의 크기를 완충시킨다.
또한, 가압 챔버(Cx)로부터 하방으로 전달되는 가압력(Fv)의 크기가 낮은 경우에는, 제1링형 고정체(371)의 링 형태의 홈(371a)을 중심으로 변형되는 정도가 낮아지면서, 웨이퍼의 가장자리에 인가되는 가압력을 정해진 수준 이상으로 유지할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
이 때, 제1링형 고정체(371)는 멤브레인 측면(342)의 외주면에 고정되는 구성을 예로 들었지만, 멤브레인 측면(342)의 내주면에 고정될 수도 있다. 그리고, 제1링형 고정체(371)에는 1열의 링 형태의 홈(371a)이 형성될 수도 있지만, 도4에 도시된 바와 같이, 2열 이상의 링 형태의 홈(371a)이 형성되는 것이 바람직하다. 링 형태의 홈(371a)이 소정의 간격을 두고 다수의 열로 형성됨으로써, 측면(342)을 통해 하방으로 전달되는 가압력(Fv)의 크기를 보다 많은 위치(홈이 형성된 위치)에서 제1링형 고정체(371)의 휨 변형 에너지로 소산시키거나 탄성 에너지로 저장해둠으로써, 가압력(Fv)이 과도한 경우에 완충시키는 효과를 보다 원활하게 행할 수 있다.
한편, 제1링형 고정체(371)를 통해 하방으로 전달되는 가압력(Fv)은 링 형태의 홈(371a)이 형성되지 않은 연결부(371b)를 통해 전달된다. 따라서, 제1링형 고정체(371)에 링 형태의 홈(371a)이 일측에만 형성될 경우(예를 들어, 도5에 도시된 바와 같이 제1링형 고정체(371)의 외주면에만 형성되거나 도면에 도시되지 않았지만 제1링형 고정체(371)의 내주면에만 형성되는 경우)에는, 가압력(Fv)의 전달 경로가 직선 형태로 배열되는 연결부(371b)를 통해서만 전달되므로, 동일한 일측에 연속하여 링 형태의 홈(371a)의 사잇 영역(371c)의 하측 모서리 주변(371z)에서는 휨 변형이 생기지 않거나 그 정도가 미미해진다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 도4에 도시된 바와 같이, 제1링형 고정체(371)의 내주면과 외주면에 각각 형성되는 것이 바람직하며, 제1링형 고정체(371)의 내주면과 외주면에 교대로 하나씩 형성되는 것이 가장 바람직하다.
상기 멤브레인 측면(342)의 내주면에는 링 형태의 돌기(342y)에 제2링형 고정체(372)가 고정되어, 하방으로 전달되는 가압력을 보조할 수 있다. 다만, 제2링형 고정체(372)는 가압 챔버(Cx)와 측면(342)이 만나는 평탄면으로부터 내측으로 이격된 위치에 형성됨에 따라, 가압력(Fv)을 하방 전달하는 데에는 보조적인 역할을 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 멤브레인 측면(342)에 비하여 높은 경도 및 강성을 갖는 제1링형 고정체(371)를 구비하고, 제1링형 고정체의 측면에 가압력에 따라 변형을 허용하는 링 형태의 홈(371a)이 형성됨으로써, 멤브레인 측면(342)을 통해 웨이퍼 가장자리로 전달되는 가압력(Fv)이 과도하면, 제1링형 고정체(371)의 링 형태의 홈(371a)에 의하여 제1링형 고정체(371)의 변위로 흡수하여 완충시킴으로써, 웨이퍼의 가장자리에 과도한 가압력이 도달하는 것을 방지할 수 있으면서, 동시에 멤브레인 측면(342)을 통해 하방으로 전달되는 가압력이 낮은 경우에는 제1링형 고정체의 링 형태의 홈을 중심으로 변형되는 것이 약해지면서, 웨이퍼의 가장자리에 인가되는 가압력을 정해진 수준 이상으로 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 에지 부분에 과도한 가압력(Fv)이 도입되어, 멤브레인 바닥판(341)의 가장자리에 미세한 주름(141x)이 생기는 현상을 방지하면서도, 웨이퍼의 가장자리에 인가되는 가압력을 정해진 수준 이상으로 유지하여, 웨이퍼의 가장자리의 연마를 보다 정교하게 행할 수 있는 유리한 효과를 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.
W: 웨이퍼 C1, C2, C3, C4, C5: 압력 챔버
320: 베이스 330: 리테이너 링
340: 멤브레인 341: 바닥판
342: 측면 343: 링형 격벽
371: 제1링형 고정체 371a: 링 형태의 홈
371b: 연결부

Claims (11)

  1. 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인으로서,
    화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 판면과 저면이 접촉하고 가요성 재질로 이루어진 바닥판과;
    상기 바닥판의 가장 자리에 절곡 형성되고 가요성 재질로 이루어진 측면과,
    링 형태로 형성되어 상기 측면의 일면에 고정되고, 상기 측면에 비하여 보다 높은 경도를 갖는 재질로 형성되며, 링 형태의 홈이 형성되어 내주면이나 외주면 중 어느 하나 이상에 형성되어, 상기 링 형태의 홈에 의하여 상기 측면을 통해 전달되는 수직력을 완충하는 제1링형 고정체를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 링 형태의 홈은 상기 제1링형 고정체의 폭의 1/4 내지 2/3의 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 링 형태의 홈은 2열 이상 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 링 형태의 홈은 상기 제1링형 고정체의 내주면과 외주면에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1링형 고정체는 상기 측면의 외주면에 고정되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 측면의 외주면에는 상기 제1링형 고정체의 일부 이상을 수용하는 링 형태의 수용홈이 형성되어, 상기 수용홈에 상기 제1링형 고정체의 일부 이상이 삽입된 상태로 고정되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 측면의 내주면에 고정되는 제2링형 고정체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측면의 상측에는 가압 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 다수의 분할 챔버를 형성하기 위한 링형 격벽이 상기 바닥판의 판면으로부터 2개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  10. 본체와;
    상기 본체에 대하여 회전 구동되는 베이스와;
    상기 베이스에 위치 고정되고, 상기 베이스와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인과;
    상기 본체와 상기 베이스 중 어느 하나에 지지되도록 설치되고 상기 멤브레인의 바깥을 둘러싸는 리테이너링을;
    포함하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 측면의 상측에는 가압 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.
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