KR101685914B1 - Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인에 관한 것으로, 가요성 재질로 형성된 바닥판과; 상기 바닥판의 가장 자리부에서 절곡 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면과; 상기 바닥판의 상면으로부터 연장 형성되는 다수의 격벽을; 포함하여 구성되고, 상기 격벽들 중 최외측에 위치한 격벽을 포함하는 위치와 상기 측면의 사이의 상기 바닥판의 가장자리 영역의 저면에 링형 홈이 형성되어, 멤브레인 측면을 통해 가압하는 가압력이 멤브레인 바닥판으로 전파되는 것을 링형 홈에 의해 차단함으로써, 링형 홈의 내측 영역에서는 주름이 생기지 않게 유도하여, 웨이퍼 가장자리에 도입되는 가압력을 보다 정교하게 제어할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인 및 이를 구비한 캐리어 헤드를 제공한다The present invention relates to a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus and a membrane used therefor, comprising: a bottom plate formed of a flexible material; A side surface formed of a flexible material and bent at an edge of the bottom plate; A plurality of partition walls extending from an upper surface of the bottom plate; Wherein a ring-shaped groove is formed in a bottom surface of the edge region of the bottom plate between a position including the outermost partitions of the partitions and a side surface of the bottom plate, so that a pressing force pressing through the side surface of the membrane, To the periphery of the ring groove so as to prevent wrinkles from occurring in the inner region of the ring groove and to more precisely control the pressing force introduced into the edge of the wafer, and a membrane of the carrier head for the chemical mechanical polishing apparatus Provide one carrier head

Description

화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인 및 이를 구비한 캐리어 헤드 {MEMBRANE IN CARRIER HEAD FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}[0001] MEMBRANE IN CARRIER HEAD FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CARRIER HEAD WITH THE SAME [0002]

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인에 관한 것으로, 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인 측면을 통해 전달되는 가압력에 의하여 멤브레인 바닥판의 가장자리 영역에서 만곡 변형이 생겨 웨이퍼 가장자리를 제대로 가압하지 못하는 문제점을 해결한 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인 및 이를 구비한 캐리어 헤드에 관한 것이다.
The present invention relates to a membrane of a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus, and particularly to a membrane of a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus, And more particularly, to a membrane of a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus and a carrier head having the same.

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.The chemical mechanical polishing (CMP) apparatus is a device for performing a wide-area planarization that removes a height difference between a cell region and a peripheral circuit region due to unevenness of a wafer surface generated by repeatedly performing masking, etching, To improve the surface roughness of the wafer due to contact / wiring film separation and highly integrated elements, and the like.

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. In such a CMP apparatus, the carrier head presses the wafer in a state in which the polished surface of the wafer faces the polishing pad before and after the polishing step to perform the polishing process, and at the same time, when the polishing process is finished, the wafer is directly or indirectly Vacuum-adsorbed and held, and then moved to the next step.

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. Fig. 1 is a schematic view of the carrier head 1. Fig. 1, the carrier head 1 includes a body 110, a base 120 that rotates with the body 110, and a ring 120 surrounding the base 120, An elastic membrane 140 which is fixed to the base 120 and forms pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 in a space between the base 120 and the base 120; And a pressure control unit 150 for controlling the pressure by introducing air into or out of the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 through the pneumatic supply path 155.

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.The elastic membrane 140 is formed by bending the side surface 142 at the edge of the flat bottom plate 141 pressing the wafer W. A central end 140a of the membrane 140 is fixed to the base 120 to form a suction hole 77 for sucking the wafer W directly. It may be formed as a surface that pressurizes the wafer W without forming a suction hole at the center of the membrane 150. A plurality of ring-shaped partition walls 143 fixed to the base 120 are formed between the center of the membrane 140 and the side surface 142 to define a plurality of pressure chambers C1, C2, C3 , C4, and C5 are arranged in concentric circles.

멤브레인(140)의 측면(142) 상부에는 측면(142)으로부터 연장된 고정 플랩에 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. A side pressure chamber CX surrounded by a fixed flap extending from the side surface 142 is formed on the side surface 142 of the membrane 140. The pneumatic pressure of the pressure chamber CX is also controlled by the pressure control unit 150 so that when the pneumatic pressure is supplied to the pressurizing chamber CX, the force Fcx is inclined from the inclined surface of the pressurizing chamber CX to the inclined surface of the annular ring 160 And a force component Fv in a vertical direction of the force Fcx transmitted to the annular ring 160 is transmitted through the side surface 142 to press the edge of the wafer W. [ Reference numeral 145 denotes a mounting projection for positioning the annular ring 160 on the side surface 142.

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.At the same time, pneumatic pressure is transmitted from the pressure control unit 150 to the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 via the pneumatic supply path 155, The plate surface of the wafer W located on the bottom surface of the bottom plate 141 is pressed by the pressures (... P4, P5).

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, 측면(142)이 형성된 영역(e1)에서 뿐만 아니라, 측면(142)을 통해 전달되는 가압력(Fv)이 멤브레인 바닥판(141)의 반경 내측으로 전파되면서, 측면이 형성된 바닥판의 가장자리 끝단(e1)으로부터 15~20mm에 이르는 가장자리 영역(Me, 멤브레인 바닥판의 중심으로부터 Re까지의 영역을 제외한 바깥 영역)에 미세하게 주름(141s)이 생겨 우는 현상이 발생되는 문제가 있었다. However, in the carrier head 1 of the chemical mechanical polishing apparatus constructed as described above, the vertical pressing force Fv is transmitted through the side surface 142 of the membrane 140 in order to press the edge of the wafer W, The pressing force Fv transmitted through the side surface 142 as well as the area e1 of the bottom plate 141 from the side edge e1 of the bottom plate 141 propagating inside the radius of the membrane bottom plate 141 There has been a problem that the wrinkles 141s are slightly formed on the edge area (Me, the area outside Re from the center of the membrane bottom plate to the Re area) ranging from 15 to 20 mm, causing a phenomenon of crying.

또한, 바닥판의 가장자리 영역(E) 뿐만 아니라, 도2b에 도시된 바와 같이 다수의 압력 챔버(P1, P2, P3, P4, P5)의 압력이 서로 다르게 제어되면, 압력 챔버들 사이의 격벽(143)이 반경 방향으로 밀리는 힘이 작용하면서 바닥판(141)을 밀어내어 판면 방향으로 힘이 전달되면서 주름이 생기는 문제도 발생되었다. When the pressure of the plurality of pressure chambers P1, P2, P3, P4, and P5 is controlled differently as shown in FIG. 2B as well as the edge region E of the bottom plate, 143 are pushed in the radial direction, the bottom plate 141 is pushed out and the force is transmitted in the direction of the plate surface, thereby causing wrinkles.

이에 따라, 도3에 도시된 바와 같이, 바닥판(141)의 가장자리 영역(Me)에 의하여 가압되는 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(E)과 압력 챔버(C1, C2,..., C5)를 구획하는 격벽(143)의 부근(Z)에서 연마량이 불일정하여, 목표연마프로파일과 실제연마프로파일이 편차가 커져 연마량의 조절이 까다로운 문제가 있었다.
3, the edge region E of the wafer W and the pressure chambers C1, C2, ..., C5 pressurized by the edge region Me of the bottom plate 141, The amount of polishing is uneven in the vicinity of the partition wall 143 partitioning the partition wall 143, and the deviation between the target polishing profile and the actual polishing profile becomes large, which makes it difficult to adjust the polishing amount.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 가장자리 영역과 격벽 부근에서 바닥판의 주름이 발생되는 것을 억제하여, 웨이퍼의 가장자리 영역과 격벽 부근에서의 가압력을 보다 정확하게 제어하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical background, and it is an object of the present invention to suppress generation of wrinkles of a bottom plate in an edge region and a vicinity of a partition wall during a chemical mechanical polishing process, And the like.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 가요성 재질로 형성되며, 저면과 상면 중 적어도 어느 일측에 링형 홈이 요입 형성된 바닥판과; 상기 바닥판의 가장 자리부에서 절곡 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면과; 상기 바닥판의 상면으로부터 연장 형성되는 다수의 격벽을; 포함하되, 상기 링형 홈은 상기 측면과 상기 격벽 중 반경 바깥 방향으로 최외측에 위치한 최외측 격벽의 사이에 위치하고, 상기 측면과 상기 최외측 격벽의 거리보다 더 작은 폭으로 형성되어, 상기 측면과 상기 격벽을 통해 상기 바닥판으로 전달되는 수평 성분의 힘을 차단하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a floor panel comprising: a bottom plate formed of a flexible material and having a ring-shaped groove recessed in at least one of a bottom surface and an upper surface; A side surface formed of a flexible material and bent at an edge of the bottom plate; A plurality of partition walls extending from an upper surface of the bottom plate; Wherein the ring-shaped groove is formed between the side surface and the outermost side partition wall located outermost in the radially outward direction of the partition wall, and is formed to have a width smaller than a distance between the side surface and the outermost partition wall, And blocks the force of the horizontal component transmitted through the partition to the bottom plate.

이는, 수직 방향으로 웨이퍼에 가압력이 도입되지만, 수직 방향으로의 가압력의 편차에 의하여 수평 방향으로의 힘이 바닥판을 통해 전달되면, 멤브레인 바닥판에 주름이 생기면서 웨이퍼 연마량의 제어가 곤란해지므로, 수직 방향으로의 가압력의 편차가 발생될 수 있는 지점에 링형 홈을 멤브레인 바닥판에 형성해 둠으로써, 바닥판의 판면을 따라 전파되는 힘을 차단하여 수직 방향으로의 가압력을 보다 정확하게 웨이퍼에 도입할 수 있도록 하기 위함이다.This is because when the force in the horizontal direction is transmitted through the bottom plate due to the deviation of the pressing force in the vertical direction, the pressing force is applied to the wafer in the vertical direction, and wrinkles occur in the bottom plate of the membrane, Shaped groove is formed on the membrane bottom plate at a point where a deviation of the pressing force in the vertical direction can be generated to thereby block the force propagating along the plate surface of the bottom plate to more accurately introduce the pressing force in the vertical direction into the wafer To be able to do so.

특히, 멤브레인 측면을 통해 가압되는 가압력이 상대적으로 매우 크기 때문에, 상기 링형 홈은 상기 측면과 상기 격벽 중 반경 바깥 방향으로 최외측에 위치한 최외측 격벽의 사이의 가장자리 영역에 위치하는 것이 필요하다. 이와 같이, 웨이퍼의 가장자리 영역을 가압하는 멤브레인 바닥판에 링형 홈을 형성하는 것에 의하여, 측면으로부터 반경 내측 방향으로 바닥판의 판면을 타고 전파되는 힘을 링형 홈에 의해 차단함으로써, 링형 홈을 기준으로 링형 홈의 내측 영역에서는 주름이 생기지 않게 유도하여, 웨이퍼 가장자리에 도입되는 가압력을 보다 정교하게 제어할 수 있고, 동시에 링형 홈의 내측 영역에서도 가압력을 정확하게 도입할 수 있게 된다. Particularly, since the pressing force to be pressed through the membrane side is relatively large, it is necessary that the ring-shaped groove is located in the edge region between the side surface and the outermost side partition wall located radially outwardly of the partition wall. By forming the ring-shaped groove in the membrane bottom plate which presses the edge region of the wafer in this way, the force propagating on the plate surface of the bottom plate from the side surface in the radially inward direction is blocked by the ring-shaped groove, The pressing force applied to the edge of the wafer can be more precisely controlled by guiding the inner region of the ring-shaped groove so as not to generate wrinkles, and at the same time, the pressing force can be accurately introduced even in the inner region of the ring-

이와 같이, 웨이퍼의 가장자리 영역에 대응하는 멤브레인 바닥판의 위치에 링형 홈을 형성하는 것에 의하여, 멤브레인 측면을 통해 가압하는 가압력이 멤브레인 바닥판으로 전파되는 것을 링형 홈에 의해 차단함으로써, 링형 홈의 내측 영역에서는 주름이 생기지 않게 유도하여, 웨이퍼 가장자리에 도입되는 가압력을 보다 정교하게 제어할 수 있다. By forming the ring groove at the position of the membrane bottom plate corresponding to the edge region of the wafer in this manner, the pressing force pressing through the membrane side is propagated to the membrane bottom plate by the ring groove, It is possible to control the pressing force introduced to the edge of the wafer more precisely.

상기 링형 홈은 상기 최외측 격벽에 위치할 수도 있다. 보다 바람직하게는, 상기 링형 홈은 상기 측면으로부터 반경 내측으로 10mm 이내에 형성되어, 멤브레인 측면을 통해 가압되는 가압력이 링형 홈에 의해 측면 근처에서 차단됨으로써, 측면을 통해 웨이퍼 가장자리 끝단을 가압하는 것과 바닥판 가장자리 영역을 통해 웨이퍼 가장자리 영역을 가압하는 것이 상호 분리된 상태로 제어할 수 있으므로, 웨이퍼의 가장자리 끝단을 포함하는 영역에서 웨이퍼 두께 조절을 보다 정확하게 할 수 있다.
The ring-shaped groove may be located on the outermost partition wall. More preferably, the ring-shaped groove is formed within 10 mm radially inward from the side, so that the pressing force urged through the membrane side is blocked near the side by the ring-shaped groove, thereby pressing the edge of the wafer edge through the side surface, The pressing of the wafer edge area through the edge area can be controlled in a mutually separated state so that the wafer thickness adjustment in the area including the edge edge of the wafer can be made more accurate.

한편, 멤브레인 바닥판으로부터 격벽이 형성되어 다수의 압력 챔버에 의하여 웨이퍼의 판면이 가압되는 경우에는, 격벽으로 구획된 압력 챔버들 사이에 압력 편차가 생기면, 압력이 높은 압력 챔버로부터 압력이 낮은 압력 챔버로 격벽을 밀어내는 힘이 작용하면서, 멤브레인 바닥판을 통해 힘이 전달되면서 미세한 주름이 발생된다. 따라서, 링형 홈은 격벽의 근처에 링형 홈이 형성되는 것에 의하여 멤브레인 격벽을 통해 수평 방향으로의 힘이 전달되는 것을 차단할 수 있다. On the other hand, when the plate surface of the wafer is pressed by the plurality of pressure chambers formed with the partition walls from the membrane bottom plate, if a pressure deviation occurs between the pressure chambers partitioned by the partition walls, The force is transmitted through the membrane bottom plate to generate fine wrinkles. Therefore, the ring-shaped groove can prevent the force in the horizontal direction from being transmitted through the membrane partition wall by forming the ring-shaped groove in the vicinity of the partition wall.

여기서, 상기 격벽의 근처는 상기 격벽이 형성된 위치로부터 5mm 이내에 위치하는 것을 의미한다. 따라서, 상기 링형 홈은 상기 격벽의 하측에 위치하거나 격벽으로부터 2~3mm정도 이격된 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
Here, the vicinity of the partition wall means that it is located within 5 mm from the position where the partition wall is formed. Therefore, it is preferable that the ring-shaped groove is formed on the lower side of the partition or at a position spaced from the partition by about 2 to 3 mm.

이 때, 상기 링형 홈은 폭이 1mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 링형 홈의 폭이 1mm보다 크면 링형 홈위 위치에서 웨이퍼에 도입되는 가압력이 부족할 수 있기 때문이다. At this time, it is preferable that the ring-shaped groove has a width of 1 mm or less. If the width of the ring-shaped groove is larger than 1 mm, the pressing force introduced into the wafer at the ring-shaped groove position may be insufficient.

그리고, 상기 링형 홈은 매우 작은 깊이로 형성될 수도 있지만, 멤브레인 측벽을 통해 전달되는 가압력이 멤브레인 바닥판의 판면을 따라 전파되는 것을 효과적으로 방지하기 위해서는 상기 바닥판의 두께의 1/2배 내지 1배의 높이로 충분히 깊게 형성되는 것이 바람직하다.The ring-shaped groove may be formed to have a very small depth. However, in order to effectively prevent the pressing force transmitted through the membrane side wall from propagating along the plate surface of the membrane bottom plate, As shown in Fig.

또한, 상기 링형 홈은 멤브레인 바닥판의 저면에 형성될 수도 있고 상면에 형성될 수도 있으며, 이들이 나란이 중복하여 형성될 수도 있다.
The ring-shaped groove may be formed on the bottom surface of the membrane bottom plate, or may be formed on the top surface of the membrane bottom plate.

한편, 본 발명은, 본체와; 상기 본체와 함께 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 구성의 멤브레인을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 제공한다.According to another aspect of the present invention, A base rotatably driven with the main body; A membrane having the structure described above, which is fixed to the base and has a pressure chamber formed between the base and the base, and presses down the wafer positioned on the bottom during the chemical mechanical polishing process by pressure control of the pressure chamber; And a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus.

이 때, 상기 캐리어 헤드는 화학 기계적 연마 공정 중에 정해진 스트로크로 왕복 이동을 함으로써, 상기 링형 홈에 의하여 웨이퍼의 일부분이 가압되지 않는 현상을 방지할 수 있다.
At this time, the carrier head reciprocates in a predetermined stroke during the chemical mechanical polishing process, thereby preventing a part of the wafer from being pressed by the ring-shaped groove.

본 발명에 따르면, 웨이퍼의 가장자리 영역의 멤브레인 바닥판에 링형 홈을 형성하는 것에 의하여, 멤브레인 측면을 통해 가압하는 가압력이 멤브레인 바닥판으로 전파되는 것을 링형 홈에 의해 차단함으로써, 링형 홈의 내측 영역에서는 주름이 생기지 않게 되어, 멤브레인 측벽을 통해 가압되는 가압력과 멤브레인 바닥판의 상측의 압력 챔버에 의해 가압되는 가압력이 서로 커플링되지 않고 서로 독립적으로 웨이퍼의 판면에 인가되므로, 웨이퍼의 가장자리의 연마량의 조절을 보다 정확하고 정교하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, by forming the ring-shaped groove in the membrane bottom plate at the edge region of the wafer, the pressing force pressing through the membrane side is propagated to the membrane bottom plate by the ring groove, The pressing force applied through the membrane sidewall and the pressing force applied by the pressure chamber on the upper side of the membrane bottom plate are not coupled to each other but are independently applied to the plate surface of the wafer. It is possible to obtain an advantageous effect that the adjustment can be performed more accurately and precisely.

또한, 본 발명은, 멤브레인의 격벽 근처에 링형 홈을 형성하는 것에 의하여, 격벽을 통해 수평 방향으로 바닥판을 따라 전달되는 힘을 링형 홈으로 차단함으로써, 격벽의 근처에 주름이 생기지 않게 되어, 각각의 압력 챔버에서 도입되는 수직 방향의 가압력에 의해 웨이퍼의 영역별 연마량의 조절을 보다 정확하고 정교하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Further, by forming a ring-shaped groove in the vicinity of the partition of the membrane, the force transmitted along the bottom plate in the horizontal direction through the partition is blocked by the ring-shaped groove, so that wrinkles do not occur near the partition, It is possible to obtain an advantageous effect of more accurately and precisely controlling the amount of polishing by wafer area by the pressing force in the vertical direction introduced from the pressure chamber of the wafer.

또한, 본 발명은, 상기와 같이 구성된 멤브레인이 구비된 캐리어 헤드가 화학 기계적 연마 공정 중에 왕복 이동하게 구성됨에 따라, 멤브레인 바닥판에 형성된 링형 홈에 의하여 웨이퍼에서 충분히 가압되지 않는 영역이 발생되는 것을 완화하여, 링형 홈에도 불구하고 웨이퍼의 판면에 가압력을 균일하게 전달하여 웨이퍼의 전체 판면이 균일한 연마를 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
Further, the present invention is configured such that the carrier head having the membrane configured as described above is reciprocated during the chemical mechanical polishing process, thereby relieving the occurrence of a region that is not sufficiently pressurized by the wafer due to the ring-shaped groove formed in the membrane bottom plate Thus, despite the ring-shaped groove, the pressing force is uniformly transmitted to the plate surface of the wafer, so that the entire plate surface of the wafer can be uniformly polished.

도1은 종래의 캐리어 헤드를 보인 단면도,
도2a는 웨이퍼 가장자리에서의 판면을 따라 전달되는 힘의 원리를 설명하기 위한 도1의 'A'부분의 확대도,
도2b는 멤브레인 격벽에서의 판면을 따라 전달되는 힘의 원리를 설명하기 위한 도1의 'B'부분의 확대도,
도3은 도1의 캐리어 헤드에 의하여 웨이퍼를 연마한 경우에 웨이퍼의 반경 방향에 따른 연마 두께의 분포도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 구성으로서 도1의 'A'부분에 대응하는 확대도,
도5는 도4의 'B'부분의 확대도,
도6은 본 발명의 다른 실시예로서 도4의 'B'부분에 대응하는 구성을 도시한 도면,
도7은 본 발명의 또 다른 실시예로서 도4의 'B'부분에 대응하는 구성을 도시한 도면,
도8은 도4의 멤브레인의 저면도,
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드에 의하여 웨이퍼를 연마한 경우에 웨이퍼의 반경 방향에 따른 연마 두께의 분포도,
도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤브레인 바닥판의 저면을 도시한 도면이다.
1 is a cross-sectional view of a conventional carrier head,
FIG. 2A is an enlarged view of a portion 'A' of FIG. 1 for explaining the principle of a force transmitted along a plate surface at a wafer edge,
FIG. 2B is an enlarged view of the 'B' portion of FIG. 1 to explain the principle of the force transmitted along the plate surface in the membrane partition,
FIG. 3 is a distribution of polishing thickness along the radial direction of the wafer when the wafer is polished by the carrier head of FIG. 1;
4 is an enlarged view corresponding to the portion 'A' of FIG. 1 as a configuration of a carrier head according to an embodiment of the present invention,
5 is an enlarged view of a portion 'B' in FIG. 4,
6 is a view showing a configuration corresponding to the portion 'B' of FIG. 4 as another embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a view showing a configuration corresponding to the 'B' portion of FIG. 4 as another embodiment of the present invention;
Figure 8 is a bottom view of the membrane of Figure 4,
9 is a distribution of polishing thickness along the radial direction of the wafer when the wafer is polished by the carrier head according to an embodiment of the present invention,
10 is a bottom view of a membrane bottom plate according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드에 사용되는 멤브레인(240)은 도4의 반단면도에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. (본 발명에 따른 멤브레인(240)은 도면에 도시된 반단면도의 중심선을 기준으로 회전시킨 형상이다.) 다만, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 종래의 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
The membrane 240 used in the carrier head for the chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention has a structure as shown in the half sectional view of FIG. (The membrane 240 according to the present invention is a shape rotated about the center line of the half section shown in the drawing.) However, in order to clarify the gist of the present invention, The same reference numerals are assigned to them, and a description thereof will be omitted.

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(240)과, 멤브레인(240)의 둘레를 감싸는 형태로 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드에 밀착되어 웨이퍼의 이탈을 방지하는 리테이너 링(230)과, 압력 챔버(...,C4, C5)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(150)로 구성된다. 즉, 본 발명은 종래와 멤브레인(240)의 구성에 있어서 큰 차이가 있다.
The carrier head according to an embodiment of the present invention includes a main body 110 that rotates in conjunction with a drive shaft (not shown) like the conventional carrier head 1, a base 120 A membrane 240 fixed to the base 120 and formed of elastic flexible material by forming pressure chambers C4 and C5 between the base 120 and the base 120; A retainer ring 230 which is in close contact with the polishing pad during the chemical mechanical polishing process to prevent the separation of the wafer and a pressure control unit 150). That is, the present invention has a large difference in the structure of the membrane 240 from the conventional one.

상기 멤브레인(240)은, 우레탄 등의 가요성 재질로 형성된 바닥판(241)과, 바닥판(241)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상측 연직 방향으로 연장 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면(242)과, 바닥판(241)의 중심과 측면(242)의 사이에 베이스(120)에 결합되는 다수의 링형태의 격벽(243)과, 측면(242)의 바깥면에 고정되는 링 형태의 외측 고정체(271)와, 측면(242)의 내측면에 고정되는 링 형태의 내측 고정체(272)으로 구성된다. 이에 따라, 멤브레인(240)이 베이스(120)에 고정되면서, 격벽(243)에 의해 다수의 압력 챔버(...,C4, C5)가 형성된다.The membrane 240 includes a bottom plate 241 formed of a flexible material such as urethane or the like, a side surface 242 formed of a flexible material and extending from the edge of the bottom plate 241 and extending in the upper vertical direction, A plurality of ring-shaped partition walls 243 which are coupled to the base 120 between the center of the bottom plate 241 and the side surface 242 and a plurality of ring-shaped outer walls 242 fixed to the outer surface of the side surface 242, And an inner fixing body 272 of a ring shape fixed to the inner side surface of the side surface 242. Accordingly, a plurality of pressure chambers (..., C4, C5) are formed by the partition walls 243 while the membrane 240 is fixed to the base 120. [

여기서, 바닥판(241)과 측면(242) 및 격벽(243)은 우레탄 등의 가요성 재질로 형성되지만, 외측 고정체(271)와 내측 고정체(272)은 엔지니어링 플라스틱, 수지, 알루미늄이나 스텐레스 등의 금속재 중 어느 하나인 비가요성 재질로 형성된다.Here, the bottom plate 241, the side surface 242 and the partition wall 243 are formed of a flexible material such as urethane. However, the outer fixing body 271 and the inner fixing body 272 are made of engineering plastic, Or a metal material such as aluminum or the like.

상기 멤브레인 바닥판(241)은 도7에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 형상과 같이 원형으로 형성되며, 상면에는 다수의 압력 챔버(...C4, C5)를 구획하는 링형 격벽(243, 243')이 형성된다. 7, the membrane bottom plate 241 is formed in a circular shape similar to the shape of the wafer W, and ring-shaped partition walls 243 and 243 partitioning a plurality of pressure chambers C4 and C5 are formed on the upper surface of the membrane bottom plate 241, 243 'are formed.

그리고, 웨이퍼(W)와 접촉하는 멤브레인 바닥판(241)에는, 측면(242)이 절곡형성되는 끝단(e)으로부터 반경 내측으로 약간 이격된 거리(L)에 링형 홈(249)이 형성된다. 링형 홈(249)의 위치는 바닥판(241)의 끝단(e)과 최외측 격벽(243')의 사잇 영역(Me)에 형성될 수 있으며, 멤브레인 측벽(242)을 통해 하방 가압되는 가압력(Fv)이 하방으로 전달되는 데 방해되지 않는 길이(L)로 정해진다. 예를 들어, 도5에 도시된 바와 같이, 링형 홈(249)은 끝단(e)으로부터 2~5mm정도 짧게 이격된 거리(L)에 설치될 수도 있고, 도6에 도시된 바와 같이 최외측 격벽(243')의 위치에 형성될 수도 있다.
A ring groove 249 is formed in the membrane bottom plate 241 in contact with the wafer W at a distance L slightly spaced radially inward from the end e where the side surface 242 is bent. The position of the ring groove 249 may be formed in the edge e of the bottom plate 241 and the sidewall Me of the outermost partition wall 243 and the pressing force Fv) is determined to be a length L that is not disturbed to be transmitted downward. 5, the ring-shaped grooves 249 may be provided at a distance L which is a distance of about 2 to 5 mm from the end e, May be formed at the position of the second electrode 243 '.

그리고, 링형 홈(249)은 멤브레인 바닥판(241)의 저면에 형성되는 것이 보다 효과적이지만, 멤브레인 바닥판(241)의 상면에 형성될 수도 있다. The ring groove 249 may be formed on the bottom surface of the membrane bottom plate 241, although it is more effective to form the ring groove 249 on the bottom surface of the membrane bottom plate 241.

링형 홈(249)은 멤브레인 바닥판(241)의 두께(t)의 1/2배 내지 1배의 높이(249h)로 바닥판(241)의 저면에 높게 형성되어, 멤브레인 바닥판(241)의 판면 방향으로 전달되는 힘(89)을 효과적으로 차단한다. 이 때, 링형 홈(249)의 폭(249w)은 0.1mm 이상이고 1mm 이하로 형성된다. 링형 홈(249)의 폭(249w)이 0.1mm미만인 경우에는 바닥판(241)의 판면 방향으로 전달되는 힘(89)을 차단하는 효과가 미미하고, 링형 홈(249)의 폭(249w)의 폭이 1mm를 초과하면 웨이퍼(W)를 가압하지 못하는 부분에 의하여 웨이퍼의 균일한 연마를 구현하지 못할 가능성이 있기 때문이다. The ring shaped groove 249 is formed at the bottom of the bottom plate 241 at a height of 1/2 to 1 times 249h of the thickness t of the membrane bottom plate 241, Thereby effectively blocking the force 89 transmitted in the sheet surface direction. At this time, the width 249w of the ring groove 249 is 0.1 mm or more and 1 mm or less. When the width 249w of the ring-shaped groove 249 is less than 0.1 mm, the effect of blocking the force 89 transmitted in the direction of the surface of the bottom plate 241 is insignificant, If the width exceeds 1 mm, there is a possibility that the uniform polishing of the wafer may not be realized due to the portion where the wafer W can not be pressed.

한편, 도면에 도시되지 않았지만, 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정 중에 캐리어 헤드(2)는 정해진 스트로크에 대하여 왕복 운동하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 링형 홈(249)과 웨이퍼(W)의 판면의 위치가 다소 변동하면서, 웨이퍼(W)의 판면에는 링형 홈(249)에 의하여 가압되지 못하는 부분이 발생되지 않도록 제어할 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, the carrier head 2 can be configured to reciprocate with respect to a predetermined stroke during a chemical mechanical polishing process of the wafer. This makes it possible to control the position of the ring-shaped groove 249 and the surface of the wafer W to fluctuate somewhat and prevent the portion of the wafer W from being pressed by the ring-shaped groove 249.

도면 중 미설명 부호인 R9는 멤브레인 중심(O)으로부터 링형 홈(249)이 형성된 위치까지의 반경 거리를 나타낸 것이다.
R9, which is not shown in the figure, indicates the radius distance from the membrane center O to the position where the ring groove 249 is formed.

한편, 도4에 도시된 바와 같이, 멤브레인 측면(242)의 상면은 평탄한 면(242s)으로 형성된 영역이 구비되고, 이 영역으로부터 반경 내측 방향으로 연장 형성된 고정 플랩(2422)과 반경 외측 방향으로 연장 형성된 고정 플랩(2421)이 형성됨으로써, 고정 플랩(2421, 2422)에 의하여 연장된 면적에 인가되는 가압 챔버(CX)의 압력이 측면(242)을 타고 수직 가압력(Fv)의 형태로 하방 전달된다. 4, an upper surface of the membrane side surface 242 is provided with an area formed by a flat surface 242s, and a fixed flap 2422 extending radially inwardly from this area is extended from the upper side in the radially outward direction The formed fixed flaps 2421 are formed so that the pressure of the pressurizing chamber CX applied to the area extended by the fixed flaps 2421 and 2422 is transmitted downward in the form of the vertical pressing force Fv on the side face 242 .

여기서, 측면(242)의 상단부로부터 반경 내측 방향으로 연장된 고정 플랩(2422)은 끝단(2421x)이 베이스(121, 122)에 고정되고, 측면(242)의 상단부로부터 반경 외측 방향으로 연장된 고정 플랩(2421)은 리테이너 링(230)에 고정되어, 가압 챔버(CX)의 바닥면을 형성한다. 그리고, 고정 플랩(2421)의 끝단부의 상측에서 리테이너 링(230)에 끼워지는 링 형상의 걸림체(135)에 의하여 고정 플랩(2421)의 위치가 고정된다. 그리고, 걸림체(135)의 상측에는 고정 플랩(2422)으로부터 상측으로 연장된 상측 플랩(2423)이 연결 형성되어 그 끝단이 리테이너 링(230)에 고정되어, 가압 챔버(CX)의 상면을 형성한다. A fixed flap 2422 extending radially inwardly from the upper end of the side surface 242 is fixed to the base 121 and the end portion 2421x by a fixing The flap 2421 is fixed to the retainer ring 230 to form the bottom surface of the pressurizing chamber CX. The position of the fixed flap 2421 is fixed by the ring-shaped stopper 135 fitted to the retainer ring 230 from above the end of the fixed flap 2421. An upper flap 2423 extending upward from the fixed flap 2422 is connected to the upper side of the stopper 135 and an end of the upper flap 2423 is fixed to the retainer ring 230 to form an upper surface of the pressurizing chamber CX do.

이와 같이, 멤브레인(240)의 측면(242) 상부에는 측면(242) 상단부로부터 연장된 고정 플랩(2421, 2422, 2423)에 의해 둘러싸인 측면 가압챔버(CX)가 형성되어, 공압 공급로(255x)를 통해 압력이 가압 챔버(CX)에 공급되어 가압 챔버(CX)의 압력이 높아지면, 가압 챔버(CX)의 압력에 의해 측면(242)을 따라 수직 가압력(Fv)이 웨이퍼(W)의 가장자리 끝단(e)에 전달된다. 이 때, 멤브레인 측면(242)에 외측 고정체(271)가 고정됨에 따라, 가압 챔버(CX)로부터 전달되는 수직 가압력(Fv)이 보다 확실하게 하측으로 전달된다.
A side pressure chamber CX surrounded by the fixed flaps 2421, 2422 and 2423 extending from the upper end of the side surface 242 is formed on the side surface 242 of the membrane 240, A vertical pressing force Fv is applied to the edge of the wafer W along the side surface 242 by the pressure of the pressurizing chamber CX when the pressure is supplied to the pressurizing chamber CX through the pressurizing chamber CX, To the end (e). At this time, as the outer fixing body 271 is fixed to the membrane side surface 242, the vertical pressing force Fv transmitted from the pressurizing chamber CX is more reliably transmitted to the lower side.

도5에 도시된 바와 같이, 멤브레인 측면(241)을 통해 하방으로 전달되는 수직 가압력(Fv)이 크면, 멤브레인 바닥판(241)의 판면 방향으로도 힘(89)이 전달되어, 멤브레인 바닥판(241)의 가장자리 영역에서 주름이 발생되지만, 멤브레인 바닥판(241)의 가장자리 영역(Me)에 형성된 링형 홈(249)에 의하여 바닥판(241)의 판면을 따라 반경 내측 방향으로 힘(89)이 전달되는 것이 차단된다. 5, when the vertical pressing force Fv transmitted downward through the membrane side surface 241 is large, the force 89 is transmitted also in the plate surface direction of the membrane bottom plate 241, A force 89 is generated in the radially inward direction along the plate surface of the bottom plate 241 by the ring groove 249 formed in the edge region Me of the membrane bottom plate 241 It is blocked from being transmitted.

이와 같이, 멤브레인 측면(242)을 통해 큰 수직 가압력(Fv)이 하방으로 전달되더라도, 수직 가압력(Fv)이 멤브레인 바닥판(241)의 판면 방향을 타고 수평 방향으로 전달되다가, 링형 홈(249)에 의하여 차단되므로, 링형 홈(249)의 반경 내측에는 주름면(241s1)이 생기지 않고 평탄한 상태를 유지하여, 압력 챔버(...C4, C5)의 제어 압력이 평탄한 상태를 유지하는 멤브레인 바닥판(241)을 거쳐 웨이퍼(W)를 가압할 수 있게 된다. The vertical pressing force Fv is transmitted in the horizontal direction along the plate surface direction of the membrane bottom plate 241 while the large vertical pressing force Fv is transmitted downward through the membrane side surface 242, The pleated surface 241s1 is not formed inside the radius of the ring groove 249 and the flat surface is maintained so that the control pressure of the pressure chambers C4 and C5 remains flat, It is possible to press the wafer W through the transfer arm 241.

또한, 수직 가압력(Fv)의 범위가 링형 홈(249)의 바깥 영역(도7의 빗금 영역)에서만 제한적으로 영향을 미치므로, 수직 가압력(Fv)에 의해 웨이퍼 가장자리 끝단(e)을 가압하는 힘(Fv)과, 멤브레인 바닥판(241)의 판면을 통해 웨이퍼 가장자리 끝단(e)의 반경 내측 부분을 가압하는 힘(...,P4, P5)을 각각 독립적으로 제어할 수 있게 되므로, 웨이퍼에 도입하는 가압력을 제어하는 것이 보다 간편해지고 정확도가 높아지는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Since the range of the vertical pressing force Fv limitedly affects only the outer region of the ring groove 249 (the hatched region in Fig. 7), the force for pressing the wafer edge e by the vertical pressing force Fv The force (..., P4, P5) for pressing the radially inner portion of the wafer edge e through the plate surface of the membrane bottom plate 241 can be independently controlled, It is possible to obtain an advantageous effect that the pressing force to be introduced is more easily controlled and the accuracy is increased.

이를 통해, 도9에 도시된 바와 같이, 바닥판(241)의 가장자리 영역(Me)에 의하여 가압되는 웨이퍼(W)의 가장자리 영역(E) 중 멤브레인 측면(242)에서 가해지는 가압력(Fv)과 멤브레인 바닥판(241)에서 가해지는 가압력(..., P4, P5)이 링형 홈(249)이 위치하는 위치(R9)를 기준으로 서로 영향을 미치지 않게 되어, 상호 독립적으로 제어할 수 있음이 확인되었다. 도9에서는 목표 연마프로파일의 분포가 웨이퍼 가장자리 끝단에서 보다 많은 연마량이 요구되어, 멤브레인 측면(242)을 통해 도입되는 가압력(Fv)을 보다 크게 제어하는 구성을 예로 들었지만, 목표 연마프로파일의 분포가 웨이퍼 가장자리 끝단에서도 동일한 연마량이 요구되는 경우에는, 멤브레인 측면(242)을 통해 도입되는 가압력(Fv)을 줄여 정확하게 목표 연마프로파일에 맞출 수 있다.
9, the pressing force Fv applied from the membrane side surface 242 of the edge region E of the wafer W pressed by the edge region Me of the bottom plate 241 The pressing force (..., P4, P5) applied by the membrane bottom plate 241 does not affect each other based on the position R9 at which the ring groove 249 is located, . 9, a larger polishing amount is required at the edge of the wafer edge than in the distribution of the target polishing profile, and the pressing force Fv to be introduced through the membrane side surface 242 is controlled to be larger. However, When the same amount of polishing is required at the edge, the pressing force Fv introduced through the membrane side surface 242 can be reduced to exactly match the target polishing profile.

한편, 도2b에 도시된 바와 같이, 멤브레인 격벽(143)에 의해 구획된 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 제어 압력에 편차가 발생되면, 압력이 높은 압력 챔버로부터 압력이 낮은 압력 챔버를 향하여 격벽(143)을 매개로 수평 방향의 힘이 작용하게 된다. 그리고, 수평 방향의 힘은 멤브레인 바닥판(141)을 통해 전달되면서 주름(141s)을 형성하여, 웨이퍼의 연마량 제어에 치명적인 악영향을 미친다.On the other hand, as shown in FIG. 2B, when a deviation occurs in the control pressures of the plurality of pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 partitioned by the membrane partition 143, A force in the horizontal direction acts on the partition wall 143 toward the low pressure chamber. The force in the horizontal direction is transmitted through the membrane bottom plate 141 to form corrugations 141s, which has a serious adverse effect on the control of the amount of polishing of the wafer.

따라서, 멤브레인 바닥판(141)으로부터 격벽(143)이 형성되어 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 의하여 웨이퍼의 판면이 가압되는 경우에는, 격벽으로 구획된 압력 챔버들 사이에 압력 편차가 생기면, 압력이 높은 압력 챔버로부터 압력이 낮은 압력 챔버로 격벽(143)을 밀어내는 힘이 작용하면서, 멤브레인 바닥판을 통해 힘이 전달되면서 미세한 주름(141s)이 발생된다. 따라서, 도10에 도시된 바와 같이, 링형 홈(249)은 측면(142)에 인접한 위치에 형성되는 것과 별개로, 링형 홈(349)은 격벽(143)의 근처에 형성될 수 있다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이 4개의 격벽(143)이 형성된 경우에는, 각 격벽(143)의 근처 마다 링형 홈(3491, 3492, 3493, 3494)이 형성될 수 있다. Therefore, when the plate surface of the wafer is pressed by the plurality of pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 with the partition wall 143 formed from the membrane bottom plate 141, the pressure between the pressure chambers partitioned by the partition walls A force is exerted to push the partition wall 143 from the high pressure chamber to the low pressure chamber while the force is transmitted through the membrane bottom plate to generate fine corrugations 141s. 10, the ring-shaped groove 249 may be formed in the vicinity of the partition wall 143 separately from the ring-shaped groove 249 formed at a position adjacent to the side surface 142. In addition, as shown in Fig. That is, when four barrier ribs 143 are formed as shown in FIG. 1, ring-shaped grooves 3491, 3492, 3493, and 3494 may be formed near the barrier ribs 143.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력 편차가 큰 격벽의 근처에만 링형 홈(349)이 형성될 수도 있다. 여기서, 격벽(143)의 '근처'는 격벽의 중심 위치로부터 5mm 이하만큼 이격된 위치를 지칭한다. 바람직하게는 격벽(143)의 바로 하측에 위치하거나 격벽(143)으로부터 2~3mm 정도 이격된 위치에 형성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the ring-shaped groove 349 may be formed only in the vicinity of the partition wall where the pressure variations of the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 are large. Here, 'near' the partition 143 refers to a position separated by 5 mm or less from the center position of the partition. Preferably at a position immediately below the barrier ribs 143 or at a position spaced about 2 to 3 mm from the barrier ribs 143.

그리고, 하나의 격벽(143)에 2열 이상의 링형 홈(3494)이 배열될 수 있으며, 격벽(143)의 반경 내측과 반경 외측에 각각 형성될 수 있다. 마찬가지로, 도면에 도시되지 않았지만 측벽(142)과 최외측 격벽(143') 사이의 가장자리 영역에서도 2열 이상의 링형 홈(249)이 인접배열될 수 있다. Two or more ring grooves 3494 may be arranged in one partition wall 143 and may be formed radially inwardly and radially outwardly of the partition wall 143, respectively. Similarly, although not shown in the figure, two or more ring-shaped grooves 249 may be arranged adjacent to each other in the edge region between the side wall 142 and the outermost side wall 143 '.

이와 같이, 멤브레인 격벽(143)의 근처에 링형 홈(3491, 3492, 3493, 3994; 349)이 형성되는 것에 의하여 멤브레인 격벽을 통해 수평 방향으로의 힘이 전달되는 것을 차단할 수 있으므로, 압력 챔버(C1, C2,...)들 간의 압력 편차가 있더라도, 웨이퍼의 영역별 가압력을 정확하게 도입할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
Since the annular grooves 3491, 3492, 3493, 3994, and 349 are formed in the vicinity of the membrane partition wall 143, it is possible to prevent the force in the horizontal direction from being transmitted through the membrane partition wall. , C2, ...), it is possible to obtain an advantageous effect that the pressing force for each region of the wafer can be accurately introduced.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 웨이퍼의 가장자리 영역이나 격벽의 근처의 멤브레인 바닥판(241)에 링형 홈(249, 349)을 형성하는 것에 의하여, 멤브레인 측면(242)을 통해 가압하는 가압력(Fv)이 멤브레인 바닥판(241)의 판면을 따라 전파되는 것과, 압력 챔버들의 압력 편차에 의하여 격벽(143)을 통해 바닥판(141)에 전달되는 수평 방향의 힘을 링형 홈(249, 349)으로 차단함으로써, 바닥판(141)에 주름(241s1)이 생기는 것을 확실하게 줄이거나 제거할 수 있게 된다. 따라서, 웨이퍼를 가압하는 가압력에 수평 성분의 힘을 실제로 배제시켜 수직 방향의 가압력(Fv, ..., P4, P5)이 서로 커플링되지 않고 서로 독립적으로 웨이퍼 판면에 인가되므로, 웨이퍼의 가장자리 영역(E) 및 멤브레인 격벽(143)의 근처(Z)에서의 연마량의 조절을 보다 정확하고 정교하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention configured as described above, by forming the ring grooves 249 and 349 in the membrane bottom plate 241 near the edge region of the wafer and the partition wall, the pressing force Fv for pressing through the membrane side surface 242, And the horizontal force transmitted to the bottom plate 141 through the partition wall 143 is blocked by the ring grooves 249 and 349 due to the propagation along the plate surface of the membrane bottom plate 241 and the pressure deviation of the pressure chambers It is possible to reliably reduce or eliminate the occurrence of the corrugation 241s1 on the bottom plate 141. [ Accordingly, since the pressing forces Fv, ..., P4, and P5 in the vertical direction are not coupled to each other but are independently applied to the wafer surface by eliminating the horizontal component force from the pressing force for pressing the wafer, It is possible to obtain an advantageous effect that the amount of polishing at the vicinity Z of the membrane partition wall 143 and the membrane partition wall 143 can be more accurately and precisely controlled.

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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modified, modified, or improved.

W: 웨이퍼 C1, C2, C3, C4, C5: 압력 챔버
120: 베이스 230: 리테이너 링
240: 멤브레인 241: 바닥판
242: 측면 243: 링형 격벽
243': 최외측 링형 격벽 249: 링형 홈
CX: 가압 챔버 Fv: 수직 가압력 W: wafers C1, C2, C3, C4, C5: pressure chambers
120: base 230: retainer ring
240: membrane 241: bottom plate
242: side surface 243: ring-shaped partition wall
243 ': outermost ring-shaped partition wall 249: ring-shaped groove
CX: Pressurizing chamber Fv: Vertical pressing force

Claims (12)

가요성 재질로 형성되며, 저면과 상면 중 적어도 어느 일측에 링형 홈이 요입 형성된 바닥판과;
상기 바닥판의 가장 자리부에서 절곡 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면과;
상기 바닥판의 상면으로부터 연장 형성되는 다수의 격벽을; 포함하되,
상기 링형 홈은 상기 측면과 상기 격벽 중 반경 바깥 방향으로 최외측에 위치한 최외측 격벽의 사이에 위치하고, 상기 측면과 상기 최외측 격벽의 거리보다 더 작은 폭으로 형성되어, 상기 측면과 상기 격벽을 통해 상기 바닥판으로 전달되는 수평 성분의 힘을 차단하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
A bottom plate formed of a flexible material and having a ring-shaped groove recessed on at least one of a bottom surface and an upper surface;
A side surface formed of a flexible material and bent at an edge of the bottom plate;
A plurality of partition walls extending from an upper surface of the bottom plate; Including,
The ring-shaped groove is located between the side surface and the outermost barrier located radially outwardly of the barrier, and is formed to have a width smaller than a distance between the side surface and the outermost barrier, Wherein the force of the horizontal component transmitted to the bottom plate is intercepted. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1항에 있어서,
상기 링형 홈은 상기 측면으로부터 반경 내측으로 10mm 이내에 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the ring-shaped groove is formed within 10 mm radially inward from the side surface. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1항에 있어서,
상기 링형 홈은 격벽의 근처에 위치하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
And the ring-shaped groove is located near the partition wall.
삭제delete 제 3항에 있어서,
상기 격벽의 근처는 상기 격벽으로부터 5mm 이내의 거리 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method of claim 3,
And the vicinity of the partition is located within a distance of 5 mm or less from the partition.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제5항에 있어서,
상기 링형 홈은 폭이 1mm 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to any one of claims 1 to 3 or 5,
Wherein the ring-shaped groove has a width of 1 mm or less.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제5항에 있어서,
상기 링형 홈은 상기 바닥판의 두께의 1/2배 내지 1배의 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to any one of claims 1 to 3 or 5,
Wherein the ring-shaped groove is formed at a height of 1/2 to 1 times the thickness of the bottom plate.
삭제delete 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제5항에 있어서,
상기 링형 홈은 복수의 열로 인접 배열되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to any one of claims 1 to 3 or 5,
Wherein the ring-shaped grooves are arranged adjacent to each other in a plurality of rows.
삭제delete 본체와;
상기 본체와 함께 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 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제5항에 따른 멤브레인을;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
A body;
A base rotatably driven with the main body;
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure chamber is fixed to the base and a pressure chamber is formed between the base and the base to press down the wafer located on the bottom during the chemical mechanical polishing process by the pressure control of the pressure chamber Or a membrane according to claim 5;
Wherein the carrier head is configured to move the carrier head to a desired position.
제 11항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는 화학 기계적 연마 공정 중에 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.




12. The method of claim 11,
Wherein the carrier head reciprocates during a chemical mechanical polishing process.




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Cited By (1)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111266993B (en) * 2018-12-05 2023-06-30 凯斯科技股份有限公司 Clamping ring of bearing head for chemical mechanical polishing device and bearing head with clamping ring
CN112108990A (en) * 2019-06-21 2020-12-22 清华大学 Gas film for chemical mechanical polishing head, chemical mechanical polishing head and polishing equipment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101223010B1 (en) * 2012-06-29 2013-01-17 주식회사 케이씨텍 Membrane of carrier head in chemical mechanical polishing apparatus
KR101395380B1 (en) 2013-04-18 2014-05-16 주식회사 케이씨텍 Membrane in carrier head
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040074269A (en) * 2003-02-17 2004-08-25 삼성전자주식회사 Chemical mechanical polishing apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101223010B1 (en) * 2012-06-29 2013-01-17 주식회사 케이씨텍 Membrane of carrier head in chemical mechanical polishing apparatus
KR101410358B1 (en) 2013-02-25 2014-06-20 삼성전자주식회사 Membrane of a chemical mechanical polishing apparatus and polishing head of a chemical mechanical polishing apparatus
KR101395380B1 (en) 2013-04-18 2014-05-16 주식회사 케이씨텍 Membrane in carrier head

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190064783A (en) * 2017-12-01 2019-06-11 주식회사 케이씨텍 Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR102052878B1 (en) * 2017-12-01 2019-12-10 주식회사 케이씨텍 Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein

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