KR101648699B1 - 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인 - Google Patents

화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인으로서, 웨이퍼의 판면을 가압하는 바닥판과; 상기 바닥판의 가장자리에서 상측으로 절곡 형성된 측면과; 상기 측면과 상기 바닥판의 중심의 사이에 링 형태로 상측 방향을 포함하여 연장 형성된 다수의 수직 연장부와, 상기 다수의 수직 연장부의 상단부로부터 수평 연장된 수평 연장부를 구비하여, 상기 수평 연장부가 상기 캐리어 헤드의 본체부에 결합되어 상기 바닥판과 상기 본체부의 사이에 다수의 압력 챔버를 형성하되, 상기 수평 연장부는 상기 바닥판의 중심으로부터 멀어질수록 점점 더 길게 형성된 고정 플랩을; 포함하여 구성되어, 수평 연장부와 수직 연장부 사이의 연결부의 원주 방향의 둘레 길이가 길어짐에 따른 높아진 굽힘 강성을 보다 길어진 수평 연장부의 낮아진 상하 방향으로의 휨 변위로 수용하여, 고정 플랩 별로 멤브레인 바닥판과 연결되는 부분의 응력 변동폭을 줄일 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인을 제공한다.

Description

화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인 {MEMBRANE OF CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS AND MEMBRANE USED THEREIN}
본 발명은 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인에 관한 것으로, 상세하게는, 화학 기계적 연마 공정이 시작되어 멤브레인 바닥판 상측의 압력 챔버에 정압이 인가되면서 멤브레인 바닥판이 하측으로 이동할 때에 멤브레인 바닥판과 고정 플랩의 사이에 작용하는 응력 불균형을 완화할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 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 외부로부터 회전 구동력을 전달받아 회전하는 본체부(20, 25)와, 본체부(20, 25)를 둘러싸는 링 형태로 장착되어 본체부(20, 25)와 회전하는 리테이너링(130)과, 본체부(20, 25)의 베이스(25)에 고정되어 베이스(25)와의 사잇 공간에 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인(10)과, 공압 공급로(45)을 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력 제어부(40)로 구성된다.
도2는 종래의 멤브레인(10)의 반단면도이다. 즉, 도2의 단면을 중심축(76)을 중심으로 회전시킨 형태로 멤브레인(10)이 형성된다. 따라서, 고정 플랩(13)은 링 형태의 얇은 가요성 판 형상이다.
탄성 재질의 멤브레인(10)은 웨이퍼(W)를 가압하는 평탄한 바닥판(11)의 가장자리 끝단에 측면(12)이 절곡 형성된다. 멤브레인(10)의 중앙부 끝단(11a)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(10)의 중심으로부터 측면(12)의 사이에는 베이스(25)에 고정되는 링 형태의 고정 플랩(13)이 다수 형성되어, 고정 플랩(13)을 기준으로 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 동심원 형태로 배열된다.
여기서, 고정 플랩(13)은 멤브레인 바닥판(11)으로부터 상측으로 연장된 수직 연장부(13a)와, 수직 연장부(13a)의 상단부로부터 수평 방향으로 절곡 형성된 수평 연장부(13b)로 형성된다. 이 때, 고정 플랩(13) 중 일부는 바닥판(11)으로부터 제1수직 연장부(13a1)가 상측으로 연장 형성되고, 제1수직 연장부(13a1)의 상단부로부터 제1수평 연장부(13b1)가 연장 형성되고, 제1수평 연장부(13b1)의 끝단부로부터 제2수직 연장부(13a2)가 상측으로 연장 형성되고, 제2수직 연장부(13a2)의 상단부로부터 제2수평 연장부(13b2)가 연장 형성되는 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 제1수직 연장부(13a1)와 제2수직 연장부(13a2)가 수직 연장부(13a)를 형성하며, 제1수평 연장부(13b1)와 제2수평 연장부(13b2)가 수평 연장부(13b)를 형성할 수도 있다.
한편, 종래의 멤브레인(10)에서 고정 플랩(13)의 수평 연장부(13b)의 길이(L1, L2)는 본체부(25)의 고정 위치에 따라 정해진다. 이 상태에서, 화학 기계적 연마 공정을 시작하기 위하여 압력 챔버(C1, C2, ...)에 정압을 인가하면, 본체부(25)의 높이는 고정되어 있지만, 가요성 재질의 멤브레인(10)이 팽창하면서 멤브레인 바닥판(11)이 하방으로 약 2~3mm 정도의 거리(d)만큼 이동하여, 멤브레인 바닥판(11)의 저면에 밀착된 웨이퍼(W)를 하방으로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 연마면이 연마 패드에 접촉시킨다. 그리고, 본체부(20, 25)의 회전에 따라 멤브레인(10)이 함께 회전하면서 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 연마 공정이 행해진다.
그런데, 도2에 도시된 바와 같이 고정 플랩(13)의 수평 연장부(13b)의 길이가 불규칙적으로 배열되는 경우에는, 고정 플랩(13)과 멤브레인 바닥판(11)의 연결 부위(Cm)에서 응력 변동이 커지면서, 멤브레인 바닥판(11)의 국부적인 변형이 유발되어, 멤브레인 바닥판(11)의 저면에 위치한 웨이퍼(W)를 제대로 가압하지 못하는 문제가 야기된다.
예를 들어, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 고정 플랩(13)의 수평 연장부(13b)의 길이(L)가 모두 일정한 고정 플랩(13')이 구비된 멤브레인(10')에 대하여, 화학 기계적 연마 공정이 시작될 때와 같이 압력 챔버에 정압이 인가되어 멤브레인 바닥판(11)이 하방으로 이동한 상태에서 멤브레인 바닥판(11)에 작용하는 응력 분포도(Pr)를 살펴보면, 멤브레인 바닥판(11)과 고정 플랩(13')의 연결부(Cm)에서 멤브레인 바닥판(11)에 작용하는 응력의 증감이 크게 발생되어 응력 편차(e)가 크다는 것을 확인할 수 있다. 도5에 도시된 응력 분포도(Pr)에 대한 수치 해석 결과는 도4에 나타나 있다.
이와 같이, 고정 플랩(13)의 수평 연장부(13b)의 길이(L)가 모두 일정하게 정해지더라도, 고정 플랩(13)과 멤브레인 바닥판(11)이 연결되는 부분에서는 각 압력 챔버(C1, C2,...)에서 가압하는 가압력에 편차가 발생되므로, 압력 챔버(C1, C2,...)의 경계 영역에서 웨이퍼(W)를 가압하는 가압력이 정확하게 제어되지 못하고, 웨이퍼(W)의 연마 품질이 저하되는 원인이 되어 왔다.
또 한편, 도1 내지 도5에 도시된 종래의 멤브레인(10)은 고정 플랩(13)의 수평 연장부(13b)의 연장 방향이 반경 내측 방향으로 연장되는 것과 반경 외측 방향으로 연장되는 것이 교대로 배치되는 데, 도3에 도시된 바와 같이, 압력 챔버(C1, C2, C3,...)에 공압이 인가되어 압력 챔버(C1, C2, C3)가 팽창하여 바닥판(11)을 하방으로 밀어내면서 가압하는 가압력(P)이 작용하면, 반경 바깥 방향으로 연장된 수평 연장부(13b2)로 이루어진 고정 플랩(13x2)의 수직 연장부(13a2)는 반경 내측을 향하여 팽창하고, 반경 내측 방향으로 연장된 수평 연장부(13b1)로 이루어진 고정 플랩(13x1)의 수직 연장부(13a1)는 반경 외측 방향으로 팽창하므로, 고정 플랩(13x1, 13x2)과 만나는 바닥판(11)은 도면부호 10d1, 10d2로 표시된 바와 같이 서로 다른 방향으로 회전하는 성분의 힘이 작용하게 된다.
이에 따라, 고정 플랩(13x1, 13x2)의 수평 연장부(13b1, 13b2)가 서로를 향하여 배치되어 모아진 형태의 압력 챔버(도3의 C2)의 바닥판 영역(U)은 경계에서 들어올리는 힘(10d1, 10d2)에 의하여 위로 볼록하게 오무려지는 변형이 작용하는 데 반하여, 고정 플랩(13o, 13i)의 수평 연장부(13bo, 13bi)가 서로 반대 방향을 향하여 배치되어 벌려진 형태의 압력 챔버(도3의 C1, C3)의 바닥판 영역(D)은 경계에서 인접한 압력 챔버 내측으로 파여 들어가는 힘(10d2; 10d1)에 의하여 아래로 볼록하게 벌어지는 변형이 작용하게 된다.
이와 같은 원리로, 다수로 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 바닥면은 교대로 오무려지거나(수축) 벌려지려는(팽창) 힘이 교대로 작용함에 따라, 압력 조절부(40)로부터 압력 챔버(C1, C2, C3,...)에 정해진 압력을 인가하더라도, 압력 챔버(C1, C2, C3,...)의 압력에 의하여 바닥판(11) 아래에 위치한 웨이퍼(W)를 하방 가압하는 힘은 차이가 발생되는 원인이 되어, 바닥판(11)에 불규칙적인 변형이 발생되면서 웨이퍼(W)에 실제로 도입되는 가압력이 왜곡되는 문제도 있었다.
본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 화학 기계적 연마 공정이 시작되어 멤브레인 바닥판 상측의 압력 챔버에 정압이 인가되면서 멤브레인 바닥판이 하측으로 이동할 때에, 멤브레인 바닥판과 고정 플랩의 사이에 작용하는 응력 불균형을 완화할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인 및 이를 구비한 캐리어 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 멤브레인과 본체부 사이에 다수로 분할 형성되는 압력 챔버의 경계 영역에서 도입되는 가압력이 보다 균일하게 유지되게 하여, 멤브레인 바닥판의 변형을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 다수의 압력 챔버의 바닥면의 변형에 의하여 웨이퍼를 가압하는 가압력이 왜곡되지 않고, 압력 챔버의 경계에서도 웨이퍼에 정확한 가압력이 인가되게 하여, 웨이퍼의 연마 두께를 판면 전체에 걸쳐 정교하게 조절하여 웨이퍼의 연마 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인으로서, 웨이퍼의 판면을 가압하는 바닥판과; 상기 바닥판의 가장자리에서 상측으로 절곡 형성된 측면과; 상기 측면과 상기 바닥판의 중심의 사이에 링 형태로 상측 방향을 포함하여 연장 형성된 다수의 수직 연장부와, 상기 다수의 수직 연장부의 상단부로부터 수평 연장된 수평 연장부를 구비하여, 상기 수평 연장부가 상기 캐리어 헤드의 본체부에 결합되어 상기 바닥판과 상기 본체부의 사이에 다수의 압력 챔버를 형성하되, 상기 수평 연장부는 상기 바닥판의 중심으로부터 멀어질수록 점점 더 길게 형성된 고정 플랩을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인을 제공한다.
이는, 화학 기계적 연마 공정을 시작하기 위하여 멤브레인 바닥판 상측의 압력 챔버에 정압을 인가하여 압력 챔버를 팽창시키면서 멤브레인 바닥판을 하측으로 이동시킬 때에, 바닥판 중심으로부터 멀리 이격된 고정 플랩일수록 수평 연장부와 수직 연장부가 연결되는 원 형태의 연결 길이(S1, S2, S3, S4)가 길어져 수평 연장부와 수직 연장부가 벌어지는 데 필요한 힘이 증가하므로, 바닥판 중심으로부터 멀리 이격된 고정 플랩일 수록 수평 연장부를 보다 길게 형성함으로써, 수평 연장부와 수직 연장부 사이의 연결부의 원주 방향의 둘레 길이가 길어짐에 따른 높아진 (수평 연장부와 수직 연장부 사이의 각도가 벌려지는) 굽힘 강성을 보다 길어진 수평 연장부의 낮아진 (상하 방향으로의) 휨 변위로 수용하여, 고정 플랩이 멤브레인 바닥판을 상측으로 잡아당기는 힘에 따른 고정 플랩의 변형 차이를 상쇄시키기 위함이다.
이를 통해, 멤브레인 바닥판과 고정 플랩의 사이에 작용하는 고정 플랩 별 응력 불균형을 완화하여, 멤브레인 바닥판과 고정 플랩이 만나는 압력 챔버의 경계 영역에서 압력 챔버의 압력에 의해 도입되는 가압력을 보다 균일하게 유지할 수 있고, 이에 따라 멤브레인 바닥판의 변형이 최소화되어 웨이퍼에 인가되는 가압력을 왜곡시키지 않고 정확한 가압력이 인가될 수 있으므로, 웨이퍼의 연마 두께를 판면 전체에 걸쳐 가압력을 정교하게 조절하여 웨이퍼의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 멤브레인 바닥판으로부터 연장된 고정 플랩의 길이를 모두 종래에 비하여 길게 형성하는 방안도 모색해볼 수 있지만, 이 경우에는 정압과 부압이 인가되는 압력 챔버의 외형을 유지하지 못하여 압력 챔버의 경계를 이루는 고정 플랩이 요동하는 등의 불안정해지므로, 고정 플랩의 수평 연장부의 길이를 필요 이상으로 길게 형성하는 것은 오히려 웨이퍼의 연마 품질을 저해하는 원인이 된다. 또한, 고정 플랩 중 수직 연장부의 길이를 조정하는 방안도 모색해볼 수 있지만, 압력 챔버에 정압이나 부압이 인가되어 멤브레인 바닥판이 상하로 이동하는 동안에 수직 연장부는 수평 연장부에 비하여 굽는 등의 변형되지 않고 멤브레인 바닥판과 함께 상하로 이동하므로, 수직 연장부의 길이를 조정하는 것은 압력 챔버의 경계를 불안정하게 할 뿐 압력 챔버의 경계에서 멤브레인 바닥판이 변형되는 것을 억제하는 효과가 미미하다.
따라서, 고정 플랩 중 수평 연장부들의 길이를 상대적으로 조절하는 것에 의해 압력 챔버의 외형(경계)을 확실하게 유지하면서, 압력 챔버의 경계에서 멤브레인 바닥판이 변형되는 것을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 상기 수평 연장부의 길이는 상기 수직 연장부가 바닥판의 중심으로부터 이격된 거리에 비례하여 그 치수가 정해지는 것이 바람직하다. 여기서, 수직 연장부가 바닥판의 중심으로부터 이격된 거리에 '비례'한다는 의미는 수직 연장부가 바닥판의 중심으로부터 이격된 거리에 정비례하는 것으로 그 치수가 정해지는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 정비례한 값의 20%의 오차 범위 이내에서 정해질 수 있다.
그리고, 상기 수평 연장부는 모두 동일한 제1방향을 향하여 연장 형성된다. 이와 같이, 고정 플랩의 수평 연장부가 모두 동일한 제1방향을 향하도록 배열됨에 따라, 고정 플랩이 캐리어 헤드의 본체부에 결합되어 다수의 분할된 압력 챔버가 형성된 상태에서, 압력 챔버에 공압이 인가되어 멤브레인이 팽창하면, 고정 플랩의 수직 연장부가 멤브레인 바닥판과 접하는 영역에서 작용되는 힘의 방향이 모두 동일하게 유도되고, 이에 따라 각 압력 챔버의 바닥면의 변형 패턴(변형 방향 및 형태)가 모두 일정하게 유도되므로, 압력 챔버에 따라 바닥면의 수축 및 팽창의 차이를 최소화하기 위함이다. 이를 통해, 화학 기계적 연마 공정 중에 다수로 분할된 압력 챔버에 정압을 인가한 상태에서 각 압력 챔버의 바닥면이 모두 동일한 방향으로 힘을 받게 되어 변형량의 차이를 제거할 수 있으므로, 각 압력 챔버의 바닥면의 변형 상태에 의하여 웨이퍼에 도입되는 가압력이 왜곡되지 않고, 압력 챔버에 도입되는 압력에 비례하는 가압력으로 웨이퍼의 판면에 정확하게 도입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 제1방향은 멤브레인 바닥판과 45도 이하의 경사를 갖는 형태로 정해질 수 있지만, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 제1방향은 반경 내측과 반경 외측 중 어느 하나의 방향으로 바닥판에 평행한 방향으로 정해지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1방향은 반경 내측과 반경 외측 중 어느 하나의 수평 방향으로 정해질 수도 있다.
한편, 상기 고정 플랩의 상기 수평 연장부는 상기 바닥판의 중심으로부터 멀어질수록 반경 내측과 반경 외측 중 어느 하나의 방향을 교대로 향하도록 배치될 수도 있다.
즉, 본 발명은, 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인으로서, 웨이퍼의 판면을 가압하는 바닥판과; 상기 바닥판의 가장자리에서 상측으로 절곡 형성된 측면과; 상기 측면과 상기 바닥판의 중심의 사이에 링 형태로 상측 방향을 포함하여 연장 형성된 다수의 수직 연장부와, 상기 다수의 수직 연장부의 상단부로부터 수평 연장된 수평 연장부를 구비하되, 상기 수직 연장부들 중에 인접한 제1수직 연장부와 제2수직 연장부에는 그 상단부로부터 수평 연장되는 제1수평 연장부와 제2수평 연장부가 서로를 향하여 연장되어 결합 부재에 의해 상기 캐리어 헤드의 본체부에 결합되고, 상기 바닥판의 중심으로부터 멀리 떨어진 상기 제1수평 연장부의 길이가 상기 바닥판의 중심에 보다 근접한 상기 제2수평 연장부의 길이 보다 더 짧게 형성된 고정 플랩을; 포함하여 구성되어, 상기 바닥판과 상기 본체부의 사이에 상기 고정 플랩에 의하여 다수로 분할된 압력 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인을 제공한다.
이는, 인접한 2개의 고정 플랩의 수평 연장부가 서로를 향하는 방향으로 연장된 경우에, 화학 기계적 연마 공정을 시작하기 위하여 멤브레인 바닥판 상측의 압력 챔버에 정압을 인가하여 압력 챔버를 팽창시키면서 멤브레인 바닥판을 하측으로 이동시킬 때에, 인접한 2개의 제1고정 플랩과 제2고정플랩은 이들 사이에 하나의 압력 챔버를 형성하여 압력 챔버의 압력에 따라 함께 상하 방향으로 이동하는데, 이 중 반경 외측에 배치된 제1수평 연장부의 길이가 반경 내측에 배치된 제2수평 연장부에 비하여 더 길게 형성되어, 외측에 배치된 제1고정플랩의 제1수평 연장부와 제1수직 연장부가 연결되는 원 형태의 연결 길이가 길어짐에 따른 굽힘 강성(수평 연장부와 수직 연장부 사이의 각도가 벌려지는 데 필요한 강성)의 증가분을 제1수평 연장부 자체의 휨 변위로 변형을 쉽게 수용함으로써, 하나의 압력 챔버의 경계를 이루는 내측 고정 플랩과 외측 고정 플랩이 멤브레인 바닥판을 상측으로 잡아당기는 힘의 편차를 줄일 수 있도록 하기 위함이다.
이를 통해, 멤브레인 바닥판과 제1고정 플랩 및 제2고정 플랩의 사이에 작용하는 응력 불균형을 완화하여, 멤브레인 바닥판과 고정 플랩이 만나는 압력 챔버의 경계 영역에서 압력 챔버의 압력에 의해 도입되는 가압력을 보다 균일하게 유지할 수 있고, 이에 따라 멤브레인 바닥판의 변형이 최소화되어 웨이퍼에 인가되는 가압력을 왜곡시키지 않고 정확한 가압력이 인가될 수 있으므로, 웨이퍼의 연마 두께를 판면 전체에 걸쳐 가압력을 정교하게 조절하여 웨이퍼의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명은, 외부로부터 회전 구동력을 인가받아 회전하는 본체부와; 상기 본체부에 위치 고정되어 상기 본체부와 함께 회전하고, 상기 본체부와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 전술한 구성의 멤브레인을; 포함하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드를 제공한다.
본 특허청구범위 및 명세서에 기재된 '수평 연장부'라는 용어는 반드시 멤브레인 바닥판과 평행한 성분으로 연장된 형태에 국한되지 아니하며, 멤브레인 바닥판과 평행한 방향 성분이 멤브레인 바닥판에 수직한 방향 성분에 비하여 보다 많은 비중으로 연장된 형태로 정의한다. 즉, '수평 연장부'는 멤브레인 바닥판에 대하여 팽행하거나 45도 이하의 각도로 연장된 형태이다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위의 '수평 연장부'에는 하나의 방향으로만 연장되는 것에 국한되지 아니하며, 절곡부를 포함하여 구성되는 것을 포함한다.
마찬가지로, 본 특허청구범위 및 명세서에 기재된 '수직 연장부'라는 용어는 반드시 멤브레인 바닥판에 수직인 방향 성분이 멤브레인 바닥판에 평행한 방향 성분에 비하여 보다 많은 비중으로 연장된 형태로 정의한다. 즉, '수직 연장부'는 멤브레인 바닥판에 수직하거나 45도 이상의 각도로 연장된 형태이다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위의 '수직 연장부'에는 하나의 방향으로만 연장되는 것에 국한되지 아니하며, 절곡부를 포함하여 구성되는 것을 포함한다.
본 특허청구범위 및 명세서에 기재된 '제1방향'이라는 용어는 수평 연장부의 연장 방향을 지칭하며, 직선 형태의 하나의 방향에 국한되지 않는다. 다시 말하면, '제1방향'은 반경 내측 방향 또는 반경 외측 방향과 같이 직선(평면) 형태의 연장 방향을 포함할 뿐만 아니라, 절곡부에 의하여 꺽인 직선 또는 곡선부를 구비하여 연장되는 방향을 포함하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '수평 연장부의 길이'는 고정 플랩의 수평 연장부의 길이 자체를 의미하는 것은 아니며, 고정 플랩의 수평 연장부의 전체 길이 중 본체부에 결합된 부분을 제외한 길이를 지칭하는 것으로 정의한다.
본 특허청구범위 및 명세서에 기재된 '고정 플랩'이라는 용어는, 그 재질이나 형상, 강성 등에 관계없이, 본체부와 멤브레인 바닥판 사이에 형성되는 압력 챔버를 다수로 분할하기 위하여 멤브레인 바닥판의 상면으로부터 연장 형성된 격벽을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 발명에 따르면, 바닥판 중심으로부터 멀리 이격된 고정 플랩일 수록 수평 연장부를 보다 길게 형성함으로써, 수평 연장부와 수직 연장부 사이의 연결부의 원주 방향의 둘레 길이가 길어짐에 따른 높아진 굽힘 강성을 보다 길어진 수평 연장부의 낮아진 상하 방향으로의 휨 변위로 수용하여, 고정 플랩 별로 멤브레인 바닥판과 연결되는 부분의 응력 변동폭을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이와 유사하게, 본 발명은, 인접한 2개의 고정 플랩의 수평 연장부가 서로를 향하는 방향으로 연장되어 압력 챔버의 경계면을 형성하는 경우에, 반경 외측에 배치된 제1수평 연장부의 길이가 반경 내측에 배치된 제2수평 연장부에 비하여 더 길게 형성됨으로써, 외측에 배치된 제1고정플랩의 제1수평 연장부와 제1수직 연장부가 연결되는 원 형태의 연결 길이가 길어짐에 따른 굽힘 강성의 증가분을 제1수평 연장부 자체의 상하 방향으로의 휨 변위로 상쇄시켜, 하나의 압력 챔버의 경계를 이루는 내,외측 고정 플랩이 멤브레인 바닥판과 연결되는 부분에서의 응력 변동폭을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 고정 플랩의 수평 연장부가 모두 동일한 제1방향을 향하도록 배열됨에 따라, 화학 기계적 연마 공정 중에 다수로 분할된 압력 챔버에 정압이나 부압을 인가하는 상태에서 각 압력 챔버의 바닥면이 모두 동일한 방향으로 힘을 받게 되어, 고정 플랩과 멤브레인 바닥판과 연결되는 부분의 응력 변동폭을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 멤브레인 바닥판과 고정 플랩에 작용하는 응력 불균형을 완화하여, 압력 챔버의 경계에서 멤브레인 바닥판의 미세한 변형의 발생을 억제함으로써, 압력 챔버의 경계에서도 웨이퍼를 가압하는 가압력이 왜곡되지 않고 정확한 값으로 도입될 수 있으므로, 웨이퍼의 연마 두께를 판면 전체에 걸쳐 가압력을 정교하게 조절하여 웨이퍼의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 종래의 캐리어 헤드의 구성을 도시한 반단면도,
도2는 도1의 멤브레인의 구성을 도시한 반단면도,
도3은 도2의 'A'부분의 확대도,
도4는 수평 연장부의 길이가 모두 동일한 멤브레인의 화학 기계적 연마 공정 중에 발생되는 응력 분포를 해석에 의해 표시한 해석 결과,
도5는 수평 연장부의 길이가 모두 동일한 멤브레인의 바닥판에 발생되는 응력 분포도를 도시한 도면,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 구성을 도시한 반단면도,
도7은 도6에 사용될 수 있는 멤브레인의 구성을 도시한 반단면도,
도8은 도7에 도시된 멤브레인의 비교예 구성을 도시한 반단면도,
도9는 도7의 'B'부분의 확대도,
도10 및 도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤브레인의 도7의 'B'부분에 대응하는 고정 플랩의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인(100)과 이를 구비한 캐리어 헤드(9)를 상술한다. 본 발명의 일 실시예는 도1에 도시된 종래의 구성(1)과 대비할 때 멤브레인의 고정 플랩(130, 230)의 형상에 있어서 주로 차이가 있다. (본 발명에 따른 캐리어 헤드 및 멤브레인은 도면에 도시된 반단면도의 중심선(76)을 기준으로 회전시킨 형상이다. 따라서, 고정 플랩은 모두 링 형태를 이루고 있다.)
도6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드(100)는 종래의 캐리어 헤드(1)와 마찬가지로 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체부(20, 25)와, 본체부(20, 25) 중 베이스(25)에 고정되어 베이스(25)와의 사이에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(100)과, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(40)로 구성된다.
상기 멤브레인(100)은 도7에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 판면을 가압할 수 있도록 웨이퍼(W)의 판면에 대응하는 크기의 원판 형태로 형성된 바닥판(110)과, 바닥판(110)의 가장자리 끝단부로부터 상측으로 절곡되어 연장 형성된 측면(120)과, 바닥판(110)의 중심과 측면(120)의 사이에 본체부의 베이스(25)에 결합되는 다수의 링형태의 고정 플랩(1301, 1302, 1303, 1304; 130)이 형성된다.
멤브레인의 고정 플랩(130)은 바닥판(110)으로부터 바닥판(110)의 판면에 링 형태로 수직한 상방으로 연장되는 수직 연장부(131)와, 수직 연장부(131)의 상단부로부터 바닥판(110)의 판면에 평행한 제1방향(D1)으로 연장되는 수평 연장부(132)로 이루어져, 수평 연장부(132)의 끝단이 결합 부재(222)와 베이스(25)의 사이에 끼워져 고정된다. 이에 따라, 멤브레인 바닥판(110)과 베이스(25)의 사이에는 고정 플랩(130)에 의하여 분할된 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 형성된다.
그리고, 각 고정 플랩(130)의 수평 연장부(132)는 바닥판 중심(76)으로부터 멀어질수록 점점 길이가 길게 형성된다. 보다 구체적으로는, 수평 연장부(132)의 길이(L1, L2, L3, L4)는 바닥판 중심(76)으로부터 수직 연장부(131)까지의 거리(R1, R2...)에 20% 이내의 편차를 갖는 범위 내에서 정비례한 값으로 정해진다. 예를 들어, 바닥판 중심으로부터 60mm만큼 이격된 제1고정플랩과 바닥판 중심으로부터 100mm만큼 이격된 제2고정플랩에 대하여, 제1고정플랩의 수평 연장부의 길이가 15mm인 경우에는 제2고정플랩의 수평 연장부의 길이는 25mm의 20% 편차를 갖는 20mm ~ 30mm 의 범위에서 정해질 수 있다.
이 때, 수평 연장부(132)의 길이(L1, L2, L3, L4)는 멤브레인 자체에서의 수평 연장부(132)의 길이를 의미하는 것이 아니라, 수평 연장부(132)의 끝단이 본체부(25)에 결합되어 구속되는 부분을 제외한 길이를 의미한다.
한편, 고정 플랩(1301, 1302, 1303, 1304; 130)은 바닥판(110)의 중심(76)으로부터 링 형태로 배열되므로, 각 고정 플랩(130)의 수직 연장부(131)와 수평 연장부(132)가 연결되는 연결부의 원둘레 길이(S1, S2, S3, S4)는 바깥에 위치한 고정 플랩일 수록 더 커진다. 따라서, 수직 연장부(131)와 수평 연장부(132)가 연결되는 연결부의 원둘레 길이(S1, S2, S3, S4)가 더 길수록 수직 연장부(131)와 수평 연장부(132)의 각도가 벌어지는(21s, 22s,..) 것을 막는 굽힘 강성이 더 커지므로, 화학 기계적 연마 공정이 시작되어 압력 제어부(40)로부터 공압 공급로(45)를 통해 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 공압이 인가되어, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 팽창하면서 멤브레인 바닥판(110)이 하방으로 이동할 때에, 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 동일한 가압력(P)이 작용하는 것으로 가정하면, 바닥판(110)의 중심(76)으로부터 멀리 떨어진 고정 플랩일수록 수직 연장부(131)와 수평 연장부(132)가 원활히 펼쳐지지 않게 되어, 도8에 도시된 멤브레인(99)은 고정 플랩(130)과 멤브레인 바닥판(110)의 연결부(Cm)에서 응력 변동폭(e1)이 크게 발생된다.
이에 반하여, 도7에 도시된 본원 발명에 따른 멤브레인(100)은 고정 플랩(130)의 수평 연장부(132)는 바닥판 중심(76)으로부터 멀어질수록 점점 길이(L1, L2, L3, L4)가 더 길게 형성된다. 이에 따라, 화학 기계적 연마 공정을 시작하기 위하여 멤브레인 바닥판(110) 상측의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 공압을 인가하여 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 팽창시키면서 멤브레인 바닥판(110)이 하측으로 대략 2~3mm 정도의 거리(d)를 이동하는 동안에, 도9에 도시된 바와 같이, 바닥판 중심으로부터 멀리 이격된 고정 플랩일수록 수평 연장부(132)와 수직 연장부(132)가 연결되는 원 형태의 연결 길이(S1, S2, S3, S4)가 길어져 수평 연장부(131)와 수직 연장부(132)가 도면부호 21s, 22s로 벌어지는 데 필요한 힘이 증가하지만, 바닥판 중심으로부터 멀리 이격된 고정 플랩(130)의 수평 연장부(132)가 보다 길게 형성되어 상하 방향(21b, 22b,..)으로의 수평 연장부(132)의 휨 강성이 낮아져 수평 연장부(131)와 수직 연장부(132)가 벌어지지 못하는 양만큼을 수평 연장부(132)의 휨 변형으로 상쇄시킬 수 있게 되므로, 고정 플랩(130)과 멤브레인 바닥판(110)의 연결부(Cm)에서 응력 변동이 크게 발생되는 것을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 효과는, 도7에 도시된 응력 분포도에서 고정 플랩(130)과 멤브레인 바닥판(110)의 연결부(Cm)에서의 응력 변동폭(ee)이 도8의 비교예에 따른 멤브레인(99)의 응력 변동폭(e1)과 도5의 종래 멤브레인(10')의 응력 변동폭(e)에 비하여 30% 내지 60% 만큼 감소된 것을 통해 확인되었다.
따라서, 멤브레인 바닥판(110)과 고정 플랩(130)의 연결부(Cm)에서 고정 플랩의 위치별 응력 편차를 완화하여, 멤브레인 바닥판(110)과 고정 플랩(130)이 만나는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C4)의 경계 영역(Cm)에서도 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 의해 도입되는 가압력(P)을 보다 균일하게 유지할 수 있게 되어, 웨이퍼의 연마 두께 제어를 보다 정교하게 조절할 수 있는 잇점이 얻어진다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤브레인(200)은, 도12에 도시된 바와 같이, 고정 플랩(230)의 수평 연장부(232)가 종래와 같이 서로 다른 방향을 향하여 연장될 수도 있다. 다만, 인접한 2개의 고정 플랩(2301, 2302: 2303, 2304)의 수평 연장부는 서로를 향하는 방향으로 연장되어, 하나의 압력 챔버(C2, C4)의 측벽 경계를 형성하는 형태로 형성되고, 동시에 서로를 향하는 2개의 고정 플랩(2301, 2302: 2303, 2304) 중 반경 바깥에 위치한 고정 플랩(2302, 2304)의 수평 연장부의 길이(L2, L4)는 반경 안쪽에 위치한 고정 플랩(2301, 2302)의 수평 연장부의 길이(L1, L3)에 비하여 더 길게 형성된다.
전술한 실시예와 마찬가지로, 고정 플랩(2301, 2302, 2303, 2304)의 수평 연장부의 길이(L1, L2, L4, L4)가 순차적으로 점점 더 길게 형성되는 것이 보다 바람직하지만, 중심(76)으로부터 2번째 이격된 제2고정플랩(2302)의 수평 연장부 길이(L2)가 3번째 이격된 제3고정플랩(2303)의 수평 연장부 길이(L3)에 비하여 더 길게 형성될 수도 있다.
이와 같이 구성된 멤브레인(200)이 캐리어 헤드(9)에 장착된 경우에, 화학 기계적 연마 공정을 시작하기 위하여 멤브레인 바닥판(110) 상측의 압력 챔버(C1, C2, C3,...)에 정압을 인가하여 압력 챔버(C1, C2, C3,...)를 팽창시키면서 멤브레인 바닥판(110)을 하측으로 이동시키면, 결합 부재(222)에 의하여 함께 고정되고 하나의 압력 챔버(C2)의 경계를 형성하는 인접한 2개의 제1고정 플랩(2301)과 제2고정플랩(2302)이 바닥판(110)과 함께 하방으로 이동하는데, 이 중 반경 바깥에 배치된 제2고정플랩(2032)의 수평연장부의 길이(L2)가 반경 내측에 배치된 제1고정플랩(2301)의 수평 연장부의 길이(L1)에 비하여 더 길게 형성되므로, 제2고정플랩(2302)의 수평 연장부와 수직 연장부의 연결 길이(S2)가 제1고정플랩(2301)의 수평 연장부와 수직 연장부의 연결 길이(S1)에 비하여 더 길게 형성되어 수평 연장부와 수직 연장부 사이의 각도가 벌려지는 데 필요한 굽힘 강성이 더 높지만, 보다 더 길게 형성된 제2고정플랩(2302)의 수평연장부의 휨 변위로 연결 길이(S1)의 강성 증가분을 상쇄시킴으로써, 하나의 압력 챔버(C2)의 경계를 이루는 내측 고정 플랩(2301)과 외측 고정 플랩(2302)과 멤브레인 바닥판(110)의 연결부(Cm)에서 바닥판(110)에 작용하는 힘의 편차(ee1)를 줄일 수 있게 된다.
이와 같이, 고정 플랩의 수평 연장부의 길이를 조절하는 것에 의하여, 멤브레인 바닥판(110)과 고정 플랩(130, 230)의 연결부(Cm)에서 작용하는 응력 불균형(ee, ee1)을 완화하여, 멤브레인 바닥판(110)과 고정 플랩(130, 230)이 만나는 압력 챔버(C1, C2, C3,..)의 경계 영역(Cm)에서도 압력 챔버(C1, C2, C3,..)의 압력에 의해 도입되는 가압력(P)을 정확한 가압력을 인가하여, 웨이퍼의 연마 두께를 판면 전체에 걸쳐 가압력을 정교하게 조절하여 웨이퍼의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도면에 도시되지 않았지만, 고정 플랩(130)의 일부 이상에 대하여, 수직 연장부(131)는 바닥판(110)의 판면에 수직한 면에 경사지게 상향 연장 형성될 수도 있고, 수평 연장부(132)는 바닥판(110)의 판면에 평행한 면에 경사지게 측방향으로 연장 형성될 수도 있다.
그리고, 도2에 도시된 종래 멤브레인(10)의 고정 플랩(13x4)에서와 같이, 고정 플랩(130)의 수직 연장부(131)와 수평 연장부(132)는 2개 이상(13a1, 13a2; 13a)(13b1, 13b2; 13b)씩으로 형성될 수도 있다. 또한, 고정 플랩(130: 130'을 포함한다)의 수평 연장부(132)는 모두 동일한 반경 내측 방향으로 연장 형성된다. 도면에는 고정 플랩(130)의 수평 연장부(132)가 연장되는 제1방향(D1)이 반경 내측 방향으로 연장 형성된 구성을 예로 들었지만, 제1방향(D1)은 반경 외측 방향일 수도 있고, 멤브레인 바닥판(110)에 평행한 평면에 대하여 45도 이내의 경사진 방향일 수도 있다. 그리고 도10에 도시된 바와 같이 수직 연장부(131)와 수평 연장부(132)의 사이에 바닥판(110)에 대하여 45도 이상의 경사진 방향으로 연장된 중간 연장부(133)를 포함하는 것을 모두 포함한다. 이 때, 중간 연장부(133)의 경사각과 길이 및 위치는 모든 고정 플랩(130)에 대하여 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 도11에 도시된 바와 같이, 수평 연장부(132')에 직선 형태의 절곡부(132x)가 형성되거나 곡선 형태의 절곡부가 형성될 수도 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 수직 연장부(131)에도 절곡부가 형성될 수도 있다.
그리고, 본 발명에 따른 고정 플랩(130)의 수평 연장부(132)는 모두 동일한 제1방향(D1)으로 연장 형성된다. 여기서 제1방향(D1)은 반경 내측 방향 또는 반경 외측 방향과 같이 하나의 평면상에 존재하는 방향을 당연히 포함하지만, 도11에 도시된 바와 같이 직선 형태의 절곡부(132x) 또는 곡선 형태의 절곡부가 형성되어 방향 성분이 꺾인 방향(D1')을 포함한다.
여기서, 수평 연장부(132')에는 절곡부(132x)가 형성될 수 있다. 이 경우에는 수직 연장부(131)로부터 절곡부(132')가 형성되는 구간의 길이(x1)와 그 형태는 모든 고정 플랩(130)에 대하여 동일하게 정해지는 것이 바람직하며, 이에 따라, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 압력(P)이 작용할 때에 고정 플랩(130)들이 모두 동일한 패턴으로 변형되게 유도된다.
한편, 도면에 도시되지 않았지만 수직 연장부(131)에도 절곡부가 형성될 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로 멤브레인 바닥판(110)의 판면으로부터 절곡부가 형성되는 길이와 형태가 모든 고정 플랩(130)에 대하여 동일하게 정해지는 것이 바람직하다.
이와 같이, 멤브레인(100)의 모든 고정 플랩(130)의 수평 연장부(132)가 모두 동일한 제1방향(D1, D1')을 향하도록 배열됨에 따라, 화학 기계적 연마 공정을 위하여 다수로 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 공압을 공급하여, 멤브레인 바닥판(110)이 하방으로의 압력(P)에 팽창되면서 점선으로 표시된 위치(도9의 110p)로부터 웨이퍼 연마면이 연마 패드와 접촉하는 위치까지 약 2~3mm 정도의 거리(d)만큼 하방 이동하면, 멤브레인 바닥판(110)과 접하는 고정 플랩(130)의 수직 연장부(131)에서의 힘의 방향(13d)이 모든 압력 챔버에 동일하게 작용하여 각 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 바닥면의 변형 패턴(변형 방향 및 형태)가 모두 일정하게 유도되므로, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 따라 바닥면의 수축 및 팽창의 차이를 최소화하는 잇점도 얻을 수 있다.
이처럼 본 발명은 각 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 바닥면이 모두 동일한 방향으로 힘을 받아 바닥면의 변형량의 차이를 최소화하므로, 각 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 바닥면의 변형 상태에 의하여 웨이퍼에 도입되는 가압력이 왜곡되지 않고, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 도입되는 압력(P)에 정비례하는 가압력으로 웨이퍼(W)의 판면에 정확하게 도입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 웨이퍼(W)에 인가되는 가압력을 제어하는 것이 보다 쉽고 정확해지므로, 웨이퍼(W)의 연마 두께를 보다 정교하게 조절할 수 있는 화학 기계적 연마 공정을 구현하는 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
S1, S2, S3, S4 : 연결 길이 L1, L2, L3, L4: 수평 연장부 길이
9: 캐리어 헤드 100: 멤브레인
110: 바닥판 120: 측면
130: 고정 플랩 131: 수직 연장부
132: 수평 연장부

Claims (10)

  1. 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인으로서,
    웨이퍼의 판면을 가압하는 바닥판과;
    상기 바닥판의 가장자리에서 상측으로 절곡 형성된 측면과;
    상기 측면과 상기 바닥판의 중심의 사이에 링 형태로 상측 방향을 포함하여 연장 형성된 다수의 수직 연장부와, 상기 다수의 수직 연장부의 상단부로부터 수평 연장된 수평 연장부를 구비하여, 상기 수평 연장부가 상기 캐리어 헤드의 본체부에 결합되어 상기 바닥판과 상기 본체부의 사이에 다수의 압력 챔버를 형성하되, 상기 수평 연장부는 상기 바닥판의 중심으로부터 멀어질수록 점점 더 길게 형성된 고정 플랩을;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수평 연장부의 길이는 상기 수직 연장부가 바닥판의 중심으로부터 이격된 거리에 비례하여 그 치수가 정해지는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수평 연장부는 모두 동일한 제1방향을 향하여 연장 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1방향은 반경 내측과 반경 외측 중 어느 하나의 방향인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 고정 플랩의 상기 수평 연장부는 상기 바닥판의 중심으로부터 멀어질수록 반경 내측과 반경 외측 중 어느 하나의 방향을 교대로 향하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  6. 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인으로서,
    웨이퍼의 판면을 가압하는 바닥판과;
    상기 바닥판의 가장자리에서 상측으로 절곡 형성된 측면과;
    상기 측면과 상기 바닥판의 중심의 사이에 링 형태로 상측 방향을 포함하여 연장 형성된 다수의 수직 연장부와, 상기 다수의 수직 연장부의 상단부로부터 수평 연장된 수평 연장부를 구비하되, 상기 수직 연장부들 중에 인접한 제1수직 연장부와 제2수직 연장부에는 그 상단부로부터 수평 연장되는 제1수평 연장부와 제2수평 연장부가 서로를 향하여 연장되어 결합 부재에 의해 상기 캐리어 헤드의 본체부에 결합되고, 상기 바닥판의 중심으로부터 멀리 떨어진 상기 제1수평 연장부의 길이가 상기 바닥판의 중심에 보다 근접한 상기 제2수평 연장부의 길이 보다 더 짧게 형성된 고정 플랩을;
    포함하여 구성되어, 상기 바닥판과 상기 본체부의 사이에 상기 고정 플랩에 의하여 다수로 분할된 압력 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 플랩은 상기 수직 연장부와 상기 수평 연장부 사이에 중간 연장부가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  8. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수평 연장부에는 절곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수직 연장부로부터 상기 절곡부가 형성된 구간의 단면 형상은 상기 고정 플랩들이 모두 동일한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인.
  10. 외부로부터 회전 구동력을 인가받아 회전하는 본체부와;
    상기 본체부에 위치 고정되어 상기 본체부와 함께 회전하고, 상기 본체부와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인을;
    포함하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드.

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