KR101942628B1 - 화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재 - Google Patents

화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재는, 기판을 수용하는 외부면을 포함하는 원형의 밑판, 상기 밑판의 가장자리로부터 높이방향으로 연장되는 외주부, 그리고 상기 외주부의 외측으로부터 갈라져 나온 체결부 및 상기 외주부의 내측으로부터 갈라져 나온 접촉부를 포함하되, 상기 접촉부는 상부 내측을 향하는 것을 특징으로 한다.

Description

화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재 {SUBSTRATE RECEIVING MEMBER FOR CARRIER HEAD IN CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM}
본 발명은 화학기계적연마장치에 이용되는 부재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마 공정 시 기판을 수용하며 또 연마 압력을 인가하는 캐리어헤드용 기판수용부재에 관한 것이다.
반도체나 유리 기판의 제조 및 집적회로의 제조 공정 시, 소정의 단계에 기판 표면을 연마(polishing) 하거나 평탄화(planarization) 할 필요성이 증대되고 있다. 이와 같은 필요성에 의해 화학기계적연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정이 널리 사용되고 있다.
기판의 화학기계적연마는 일반적으로 플래튼(platen) 위에 연마 패드(pad)를 부착하고 캐리어헤드(carrier head)라고 불리는 기판 수용 기구에 기판을 장착한 후 슬러리를 연마 패드에 도포하면서 플래튼과 캐리어헤드를 동시에 회전시켜 연마 패드와 기판 간의 마찰을 일으킴으로써 이루어진다.
캐리어헤드는, 회전축으로부터 동력을 전달 받고 캐리어헤드 구성에 필요한 부품들을 수용할 공간을 제공하는 베이스(base), 베이스 하부에 연결되어 기판을 수용하여 회전시키는 기판수용부재, 그리고 연마 공정 중 기판의 측면을 지지함으로써 기판의 이탈을 방지하는 리테이닝링(retaining ring) 등으로 구성되어 있다. 연마 시, 기판은 기판수용부재를 통해 연마 압력을 인가 받게 되므로 기판수용부재의 구조에 따라 기판의 연마 균일도가 크게 영향을 받는다. 특히 기판의 가장자리(edge) 영역은 불연속 특성에 의해 좋은 연마 균일도를 얻기 힘들기 때문에 기판수용부재 가장자리 영역의 압력 제어를 정교하게 할 필요가 있다.
도 1은 종래의 캐리어헤드 (미국특허 제6,857,945호) 단면을 개략적으로 나타낸다. 캐리어헤드는 베이스 어셈블리(10, 40, 42)와 기판(50)을 수용하고 가압하는 멤브레인(30) 그리고 리테이닝링(20)을 포함한다. 여기서, 멤브레인의 외주부(32)는 기판(50)의 가장자리를 가압하게 되는데 이를 위해서는 최외곽챔버(C1)에 유체의 압력이 인가되어 외주부위(32)를 기판(50)쪽으로 눌러주어야 한다. 이때, 제1외곽 플랩(flap)(33)과 제2외곽 플랩(34)의 끝에 위치한 두꺼운 테두리(rim) 부분(33', 34')을 베이스(10)와 클램프(40, 42)에 의해 고정시켜 최외곽챔버(C1)를 실링(sealing) 함으로써 챔버(C1) 내의 유체압력을 유지시킨다. 이와 같이 외주부 가압에 필요한 챔버를 구성하는 플랩의 끝부분을 모두 고정해야 할 경우 각각의 고정에 필요한 클램프와 또한 클램프 고정에 필요한 작업 공간이 필요하다. 이로 인해 외주부위를 수직으로 가압하기 위해 챔버의 크기를 줄이거나 형상을 변화시키는데 한계가 있어 왔다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화학기계적연마 시 기판의 가장자리(edge) 영역을 정교하게 가압할 수 있는 화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시례에 따른 화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재는, 기판을 수용하는 외부면을 포함하는 원형의 밑판, 상기 밑판의 가장자리로부터 높이방향으로 연장되는 외주부, 그리고 상기 외주부의 외측으로부터 갈라져 나온 체결부 및 상기 외주부의 내측으로부터 갈라져 나온 접촉부를 포함하되, 상기 접촉부는 상내측을 향하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화학기계적연마장치용 캐리어헤드는 연마 공정 시 기판의 가장자리 영역을 정교하게 가압함으로써 연마 균일도 제어를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 종래의 캐리어헤드를 개략적으로 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 기판수용부재가 장착된 화학기계적연마장치 캐리어헤드의 단면도,
도 3은 기판수용부재의 다른 실시례를 나타내는 단면도,
도 4는 유체압력에 따른 접촉부의 작용을 설명하는 단면도,
도 5는 외주부의 내측면에 작용하는 유체압력(P2)이 접촉부에 작용하는 외주부가압챔버 내의 유체압력(P1)보다 큰 경우를 설명하는 단면도,
도 6은 기판수용부재의 일 실시례를 나타내는 사시단면도,
도 7은 접촉부의 구부러짐(bending)을 설명하기 위한 부분 단면도,
도 8은 접촉부를 구성하는 경사부분을 나타내는 사시도,
도 9 및 도 10은 기판수용부재의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도듣,
도 11은 기판수용부재의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도,
도 12는 기판수용부재의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도,
도 13은 접촉부의 위치를 설명하기 위한 부분 단면도,
도 14는 기판수용부재의 또 다른 실시례를 보여주는 부분 단면도,
도 15는 기판수용부재의 또 다른 실시례를 보여주는 부분 단면도,
도 16은 기판수용부재가 원형 플레이트를 수용한 상태를 나타내는 단면도,
도 17은 기판수용부재의 또 다른 실시례를 보여주는 부분 단면도,
도 18 내지 도 20은 기판수용부재의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도들,
도 21은 기판수용부재를 장착한 캐리어헤드의 단면도,
도 22 내지 도 24는 기판수용부재의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도들,
도 25는 기판수용부재의 또 다른 실시례를 보여주는 부분 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시례를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 아래에 개시되는 실시례에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 실시례는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 기판수용부재 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "하부에" 연결된다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "하부"를 접촉하여 연결되거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재하여 하나의 구성요소는 또 다른 구성요소에 연결될 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 하부에" 연결된다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 의미한다. 또한, "상부에" 또는 "위에" 및 "하부에" 또는 "아래에"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 요소의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 구성요소가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상부에"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "상부에" 및 "하부에" 방향 모두를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 기판수용부재(600)가 장착된 화학기계적연마장치 캐리어헤드(900)의 단면도이다. 화학기계적연마장치 캐리어헤드(900)는 회전축(110)으로부터 동력을 전달받는 베이스(base)(100)를 기초로 구성되어 있다. 먼저, 직접적으로 베이스(100) 하부에 리테이닝링(retaining ring)(120)이 장착되는데, 리테이닝링(120)은 연마 공정 중 기판(도시하지 않음)의 이탈을 방지하는 역할을 한다. 역시, 상기 베이스(100) 하부에 연결되어 리테이닝링(120) 안쪽에 기판수용부재(600)가 장착된다.
기판수용부재(600)는 밑판(610), 외주부(620), 체결부(650) 및 접촉부(670)를 포함한다. 원형의 밑판(610)은 기판수용부재 외부면(612)과 기판수용부재 내부면(614)으로 정의되는 두 면을 구비하고 있으며 밑판(610)의 크기는 연마되는 기판(도시하지 않음)의 크기를 따른다. 외부면(612)은 기판을 받아들이고 이송하는데 필요한 기판 수용면이 되며 내부면(614)은 상기 외부면(612)의 반대쪽 표면으로서 유체의 압력이 인가되는 면이다.
외주부(620)는 밑판(610)의 가장자리로부터 높이방향으로 연장되는 부위이다. 도 2에서는 외주부(620)가 밑판(610)에 수직인 모양이지만, 외주부(620)가 밑판(610)과 반드시 수직일 필요는 없고 밑판(610)에 대해 수직성분을 포함하며 연장되어 베이스(100)와의 연결에 필요한 공간을 제공하면 된다.
체결부(650)는 외주부(620)의 외측으로부터 갈라져 나와 베이스(100) 하부에 연결되는 부위로서 플랩(flap) 형태인 것이 바람직하며, 끝부분에 오링(O-ring)구조(652)가 있어 실링(sealing)을 견고하게 할 수 있다. 접촉부(670)는 외주부(620)의 내측으로부터 갈라져 나와 베이스(100) 하부에 연결된 접촉대응구조(500)와 접촉하는 부위이다. 접촉부(670)는 체결부(650)와 달리 끝부분이 접촉대응구조(500)나 다른 구성요소에 고정될 필요가 없다. 그러므로 접촉부(670)의 실링(sealing)에 필요한 클램프와 같은 부재가 필요 없고, 볼트를 조이는 등의 클램프 고정 작업에 필요한 캐리어헤드 내의 작업 공간을 고려하지 않아도 된다.
접촉대응구조(500)는 베이스(100) 하부에 연결되며 도 2에 도시된 바와 같이 돌출된 모양을 가질 수 있다. 접촉대응구조(500)는 기판수용부재(600)의 접촉부(670)가 닿을 수 있는 접촉면을 제공한다. 접촉대응구조(500)는 힘을 받아도 쉽게 변형되지 않도록 플라스틱, 알루미늄 합금 또는 철 합금과 같이 실질적으로 강성인(substantially rigid) 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
유체통로(210)를 통해 공급된 유체가 체결부(650)와 접촉부(670) 사이에서 접촉부(670)를 가압하면 접촉부(670)는 접촉대응구조(500)에 밀착하게 되며 이로 인해 접촉부(670)와 접촉대응구조(500) 사이로 유체가 빠져나가는 것이 억제된다. 체결부(650)와 접촉부(670) 사이의 유체는 또한 외주부(620)에도 작용하여 외주부(620)를 아래쪽으로 가압하게 된다. 그러므로 체결부(650)와 접촉부(670)를 벽으로 삼는 외주부가압챔버(200)가 정의될 수 있는데 도 2의 경우에는 체결부(650)와 접촉부(670)외에도 접촉대응구조(500) 및 베이스(100)가 외주부가압챔버(200)를 빙 둘러싼 벽이 된다. 캐리어헤드(900)를 구성하는 요소들의 형상에 따라 외주부가압챔버(200)의 벽 전체를 구성하는 요소들이 달라질 수 있지만 체결부(650)와 접촉부(670)는 항상 외주부가압챔버(200)의 벽을 구성하는 요소가 된다. 외주부가압챔버(200)는 유체통로(210)를 통해 공급되는 유체를 가둠으로써 소정의 압력을 유지하며, 이는 연마 공정 중 외주부(620)를 통해 기판(도시하지 않음)에 인가된다. 유체로는 기체가 바람직하며 공기나 질소가 사용될 수 있다. 인접한 밑판가압챔버(300) 역시 유체통로(310)를 통해 유체를 공급받아 밑판(610)을 통해 기판(도시하지 않음)에 연마 압력을 인가한다.
도 3은 기판수용부재(602)의 다른 실시례를 나타내는 단면도이다. 기판수용부재(602)의 체결부(656)는 외주부(620)의 외측으로부터 갈라져 나와 끝부분(658)이 캐리어헤드(900) 중심 쪽으로 향한다. 끝부분(658)은 연결부재(522)와 접촉대응구조(520)에 의해 체결된 후 베이스(100) 하부에 연결된다. 접촉부(676)는 외주부(620)의 내측으로부터 갈라져 나와 접촉대응구조와(520)와 접촉하게 된다. 이와 같이 체결부(656)는 캐리어헤드(900) 중심 쪽을 향할 수도, 또한 위의 도 2와 같이 캐리어헤드(900) 바깥쪽을 향할 수도 있다. 이와 같이 본 발명의 실시례에서는 체결부가 여러 방향으로 향할 수 있으나, 도면의 단순화를 위해 이후 도면들에서는 도 2에 도시된 바와 같이 체결부(650)가 캐리어헤드(900) 바깥쪽을 향하는 기판수용부재만을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 4는 유체압력에 따른 접촉부(670)의 작용을 설명하는 단면도로 여기서 외주부가압챔버(200)의 압력이 P1이고 밑판가압챔버(300)의 압력이 P2이다. 그러면 접촉부(670)의 안쪽면(외주부가압챔버 기준)(672)에 P1의 압력이 작용하고, 외주부(620)의 내측면(622) 및 이와 접하고 있는 접촉부(670)의 바깥쪽면(외주부가압챔버 기준)(674)에 P2의 압력이 작용한다. P1이 P2보다 클 때, 즉 외주부가압챔버(200) 내의 유체압력이 외주부의 내측면(622)에 작용하는 유체압력보다 클 때, 접촉부(670)에 작용하는 순 압력(net pressure)이 접촉대응구조(500) 방향으로 작용하므로 접촉부(670)를 접촉대응구조(500)에 밀착시킨다. 이로 인해 외주부가압챔버(200)의 압력(P1)이 더 커도 외주부가압챔버(200) 내의 유체가 외주부(620)의 내측면(622) 쪽으로 흘러가는 것이 억제된다.
도 5는 외주부(620)의 내측면(622)에 작용하는 유체압력(P2)이 접촉부(670)에 작용하는 외주부가압챔버(200)내 유체압력(P1)보다 큰 경우를 나타낸다. 이 경우 접촉부(670)에 작용하는 순 압력(net pressure)은 접촉부(670)가 접촉대응구조(500)로부터 떨어지게 하는 방향으로 작용하므로 접촉부(670)와 접촉대응구조(500) 사이에 틈(230)이 생기며, 이 틈(230)을 통해 화살표로 나타낸 것과 같이 외주부(620)의 내측면(622)에 작용하는 유체가 외주부가압챔버(200)로 흘러갈 수 있다.
도 6은 기판수용부재(600)의 일 실시례를 나타내는 사시단면도이다. 기판수용부재(600)는 도시된 바와 같이 전체가 동일한 재료로 이루어질 수 있으며 이때 사용되는 재질로는 가요성 재료가 적합하다. 가요성 재료로는 고무가 사용될 수 있으며 바람직하게는 실리콘 고무나 에틸렌프로필렌 고무와 같이 내수성 및 내화학성이 좋은 고무가 사용될 수 있다. 가요성 재료로 이루어진 기판수용부재(600)는 몰딩(molding) 제작될 수 있다. 밑판(610)은 원형을 띄며 두께는 0.5 mm 내지 2 mm의 값을 가질 수 있고, 외주부(610)의 폭 W는 1 mm 내지 10 mm의 값을 가질 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만 기판수용부재(600)의 밑판(610)과 외주부(620)는 경도가 큰(예를 들면 Shore A 경도값 70) 고무로 성형되고 체결부(650)와 접촉부(670)는 경도가 작은(예를 들면 Shore A 경도값 40) 고무로 성형될 수 있다.
체결부(650)의 끝 부분은 도시된 바와 같이 외측 방향(기판수용부재 중심으로부터 멀어지는 방향)을, 또는 도시하지는 않았지만 내측, 상측 또는 하측 방향을, 가리킬 수 있는 반면 접촉부(670)의 끝 부분은 상내측을 향해 (상측 방향 성분과 기판수용부재 중심을 향하는 내측 방향 성분을 다 갖고 있는 방향을 향해) 있는 것이 바람직하다. 접촉부(670)의 끝 부분이 수평 방향을 가리키면 접촉부(670)가 접촉대응구조(500) 바깥에 삽입되는 것이 용이하지 않을 수 있고 수직 방향이면 접촉대응구조(500)와 견고한 접촉을 이루는데 어려움이 있다. 접촉부(670)의 경사진 정도는 수직 방향을 기준으로, 이로부터 기울어진 각도 φ로 정의할 수 있는데 수직인 경우는 φ가 0도이고 도 6과 같이 접촉부(670)가 상내측을 향하면 φ는 0도와 90도 사이의 값을 갖으며 수평이면 φ는 90도이다. 접촉대응구조에 원활한 삽입과 삽입 후 견고한 접촉을 위해 φ는 2도 내지 45도의 값을 갖는 것이 바람직하다.
도 7은 접촉부(670)의 구부러짐(bending)을 설명하기 위한 부분 단면도이다. 기판수용부재(600)가 베이스에 조립되지 않은 상태에서는 접촉부(670)가 도시된 바와 같이 전체적으로 곧게 펴질 수 있다. 기판수용부재(600)가 위의 도 2에서와 같이 베이스(100)에 체결될 때, 첩촉부(670)는 화살표 방향으로 구부러져 접촉대응구조(500)의 바깥쪽으로 삽입된다. 3차원적으로 보면, 접촉부(670)의 원형 테두리가 확장되어 원통형의 접촉대응구조(500) 바깥쪽에 삽입되는 것이다. 삽입 후에 계속 구부러진 상태(점선으로 표시)로 접촉대응구조(500)와 접촉하는데, 이 때 원상태로 되돌아가려는 힘 때문에 접촉이 더 견고해진다.
도 8은 접촉부를 구성하는 경사부분(67)을 나타내는 사시도이다. 접촉부는 도시된 바와 같이 경사부분(67)을 포함하는데 이는 경사부분(67)의 좁은 영역이 확장되어 원통에 끼워진 후 다시 원형으로 돌아가려는 특징을 이용하기 위함이다. 경사부분(67)은 위로 갈수록 직경이 좁아지는 파이프 형태를 띤다. 경사부분(67)의 길이 L은 적어도 2mm 이상인 것이 바람직하다.
도 9 및 도 10은 기판수용부재의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도들로서 접촉부(670', 670'')가 곡률을 띄면서 상내측을 향하는 것을 도시하고 있다. 먼저 도 9에 도시된 바와 같이 접촉부는(670') 내측으로 볼록한 형상을 띌 수 있으며 또한 도 10에 도시된 바와 같이 접촉부는(670'') 외측으로 볼록한 형상을 띌 수도 있다.
도 11은 기판수용부재(600)의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도로서 접촉부(670)의 끝에 돌출구조(673)가 형성된 것을 도시하고 있다. 돌출구조(673)는, 도시하지는 않았지만, 접촉대응구조 외측 벽에 형성된 홈에 안착되어 접촉부(670)가 접촉대응구조 바깥에 정확하게 삽입되도록 할 수 있다.
도 12는 기판수용부재(600)의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도로서 끝으로 갈수록 얇아지는 접촉부(675)를 도시하고 있다. 이와 같이 접촉부(675)를 끝으로 갈수록 얇게 하여 굽어진 후 돌아가려는 힘을 약하게 할 수 있고 도시하지는 않았지만 끝으로 갈수록 두껍게 하여 돌아가려는 힘을 강하게 할 수도 있다.
도 13은 접촉부(670)의 위치를 설명하기 위한 부분 단면도이다. 접촉부(670)는 외주부(620)의 내측으로부터 갈라져 나오지만 도시된 바와 같이 외주부(620)의 내측면(622)과 접촉부(670)의 접촉면(678)이 계속 이어지지 않고 외주부(620)의 상부면(625)이 드러날 수 있다. 마찬가지로 도시하지는 않았지만 체결부(650)도 외주부(620)의 최 외측이 아닌 부분으로부터 갈라져 나올 수 있다. 즉, 체결부(650)와 접촉부(670)가 갈라져 나오는 외주부(620)의 내측 및 외측은 외주부(620) 중앙을 경계로 상대적인 의미이지 반드시 외주부(620)의 최 내측 및 최 외측을 의미하는 것은 아니다.
도 14는 기판수용부재(600)의 또 다른 실시례를 보여주는 부분 단면도로서 경사진 외주부(626)를 나타낸다. 도시된 바와 같이 밑판(610)으로 갈수록 외주부(626)의 폭이 좁아지면 외주부(626)를 통해 가압되는 기판의 영역도 좁아질 수 있다.
도 15는 기판수용부재(600)의 또 다른 실시례를 보여주는 부분 단면도로서 접촉부(670)와 밑판(610) 사이 외주부의 내측면(622)으로부터 내측 방향으로 (기판수용부재 중심방향으로) 연장되는 수용보조플랩(flap)(632)을 나타낸다. 수용보조플랩(632)은 기판수용부재(600)와 동일한 물질로 판상의 링 모양을 띄며 기판수용부재(600) 성형 시 동시에 성형되는 것이 바람직하다. 수용보조플랩(632)의 연장된 길이 q는 5mm 내지 20mm의 값을 가질 수 있고 두께는 0.3mm 내지 1mm의 값을 가질 수 있다. 플랩의 끝에는 체결을 견고하게 하기위한 오링구조(634)가 형성될 수 있다.
도 16은 상술한 도 15의 기판수용부재(600)가 원형 플레이트(530)를 수용한 상태를 나타내는 단면도이다. 원형 플레이트(530)는 플라스틱이나 금속과 같이 충분한 강성을 갖고 있는 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 원형 플레이트(530)는 밑판(610)과 수용보조 플랩(632) 사이에 삽입된 후 클램프(540)가 볼트(도시하지 않음)에 의해 원형 플레이트(530)와 체결됨으로써 기판수용부재(600)에 고정될 수 있다. 이때, 외주부(620)의 내경보다 약간 큰 직경을 갖는 원형 플레이트(530)를 수용함으로써 밑판(610)의 처짐을 방지할 수 있다. 또한, 원형 플레이트(530)에 홀(532)들을 형성하여 유체가 밑판(610)에 자유로이 작용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 도 16에는 원형 플레이트(530)가 수용된 경우를 나타내었지만 플레이트 대신에 링 형태의 강체가 삽입될 수도 있다.
도 17은 기판수용부재(600)의 또 다른 실시례를 보여주는 부분 단면도로서 외주부의 내측면(622)에 수용보조 구조로서 홈(636)이 형성된 것을 나타낸다. 홈(636)에 원형의 링을 끼워 넣거나 돌출된 구조를 갖고 있는 원형의 플레이트를 끼워 넣을 수 있다.
그러므로 본 발명의 실시례에 따른 화학기계적연마장치 캐리어헤드(900)용 기판수용부재(600)는 기판을 수용하는 외부면(612)을 포함하는 원형의 밑판(610), 상기 밑판(610)의 가장자리로부터 높이방향으로 연장되는 외주부(620), 그리고 상기 외주부(620)의 외측으로부터 갈라져 나온 체결부(650) 및 상기 외주부(620)의 내측으로부터 갈라져 나온 접촉부(670)를 포함하되, 상기 접촉부(670)는 상내측을 향하는 것을 특징으로 한다.
도 18 내지 도 20은 기판수용부재(600)의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도들로서 각각 다른 모양의 접촉부를 보여주고 있다. 먼저 도 18에 도시된 바와 같이 접촉부(680)는 외주부(620)의 내측과 연결되어 대체로 수직인 가이드부분(684)과 가이드부분(684)에서 상내측 방향으로 연장되는 밀착부분(686)을 포함한다. 가이드부분(684)의 내경 D1은 삽입될 접촉대응구조(도시하지 않음)의 외경보다 약간 커서 접촉대응구조가 외주부(620) 하단까지 내려갈 때 걸리지 않도록 하는 것이 바람직하다. 밀착부분(686)은 상내측 방향으로 연장되기 때문에 삽입 후 원통 형상의 접촉대응구조를 조여 견고한 접촉을 이룰 수 있게 한다. 도 19는 밀착부분(686)이 가이드부분(684)의 끝이 아니라 가이드부분(684)의 중간부분에서 갈라져 나와 상내측 방향으로 연장된 경우를 나타낸다. 이와 같이 밀착부분(686)은 반드시 가이드부분(684)의 끝으로부터 연장되지 않아도 된다. 도 20은 밀착부분(686')이 가이드부분(684)에서 상내측 방향으로 연장된 후 안 쪽으로 굽혀진 경우를 나타낸다. 이와 같이 밀착부분(686')이 굽혀지면 접촉대응구조에 삽입 후 원 상태로 돌아가려는 힘이 더 강해 질 수 있다. 하지만 밀착부분(686')의 끝은 상기 밀착부분(686')이 연장되어 나온 가이드부분(684)의 높이(도면에 H로 표시)보다 위에 위치하는 것이 바람직한데 이는 접촉대응구조에 삽입 시 밀착부분(686')과 가이드부분(684)이 중첩되는 것을 방지하기 위함이다.
도 21은 도 18의 기판수용부재(600)를 장착한 캐리어헤드의 단면도이다. 도 18에서 가이드부분(684)의 내경 D1은 접촉대응구조(500)의 외경 D2보다 크게 하여 외주부(620)가 상하로 움직일 때 접촉대응구조(500)가 가이드부분(684)에 걸리지 않도록 하는 것이 바람직하다. 기판수용부재(600)가 장착되면 도시된 바와 같이 밀착부분(686)은 접촉대응구조(500)와 밀착하면서 상내측으로 향했던 것이 수직으로 향하게 된다. 이때 밀착부분(686)에 가해지는 힘이 가이드부분(684)에 전해져 가이드부분(684)이 바깥쪽으로 휠 수 있다.
도 22 내지 도 24는 기판수용부재(600)의 또 다른 실시례를 나타내는 부분 단면도들로서 밀착부분(688)의 두께가 가이드부분(684)의 두께보다 얇은 접촉부(682)를 보여주고 있다. 이와 같이 밀착부분(688)이 가이드부분(684)보다 얇으면 도 23에 도시된 바와 같이 장착 후 밀착부분(688)에 가해지는 힘이 가이드부분(684)에 적게 전해져 가이드부분(684)의 휨을 줄일 수 있다. 이를 위해, 밀착부분(688)의 두께는 가이드부분(684)의 두께보다 0.2배 내지 0.6배의 값을 가질 수 있다. 도 24는 얇은 밀착부분(688')이 가이드부분(684)에서 상내측 방향으로 연장된 후 안 쪽으로 굽혀진 경우를 나타낸다. 이때 밀착부분(688')의 끝은 상기 밀착부분(688')이 연장되어 나온 가이드부분(684)의 높이(도면에 H로 표시)보다 위에 위치하는 것이 바람직하다.
도 25는 기판수용부재(600)의 또 다른 실시례를 보여주는 부분 단면도로서 접촉부(682)와 밑판(610) 사이의 외주부의 내측면(622)으로부터 내측 방향으로 연장되는 수용보조플랩(flap)(632)을 나타낸다. 수용보조 플랩(632)은 상술한 바와 같이 기판수용부재(600)가 플라스틱이나 금속으로 이루어진 원형 플레이트를 수용하여 고정할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
그러므로 본 발명의 다른 실시례에 따른 화학기계적연마장치 캐리어헤드(900)용 기판수용부재(600)는 기판을 수용하는 외부면(612)을 포함하는 원형의 밑판(610), 상기 밑판(610)의 가장자리로부터 높이방향으로 연장되는 외주부(620), 그리고 상기 외주부(620)의 외측으로부터 갈라져 나온 체결부(650) 및 상기 외주부(620)의 내측으로부터 갈라져 나온 접촉부(680)를 포함하되, 상기 접촉부(680)는 외주부(620)의 내측과 연결되어 대체로 수직인 가이드부분(684)과 상기 가이드부분(684)에서 상내측 방향으로 연장되는 밀착부분(686)을 포함하며 상기 밀착부분(686)의 끝은 상기 밀착부분(686)이 연장되어 나온 가이드부분(684)의 높이보다 위에 위치하는 것을 특징으로 한다.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
900: 캐리어헤드
100: 베이스
200: 외주부가압챔버
300: 밑판가압챔버
500: 접촉대응구조
600: 기판수용부재
610: 밑판
612: 외부면
620: 외주부
622: 내측면
632: 수용보조플랩
650: 체결부
670, 680: 접촉부
684: 가이드부분
686, 688: 밀착부분

Claims (6)

  1. 접촉대응구조를 구비한 화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재로서,
    기판을 수용하는 외부면을 포함하는 원형의 밑판;
    상기 밑판의 가장자리로부터 높이방향으로 연장되는 외주부;
    상기 외주부의 외측으로부터 갈라져 나온 체결부; 및
    상기 외주부의 내측으로부터 갈라져 나온 접촉부를 포함하되,
    상기 접촉부는 상기 접촉대응구조와 견고한 접촉을 이루도록 상내측을 향하는 것을 특징으로 하는 기판수용부재.
  2. 제 1항에서,
    상기 상내측을 향한 것은 수직 방향을 기준으로 2도 내지 45도 기울어진 것을 특징으로 하는 기판수용부재.
  3. 제 1항에서,
    상기 외주부의 내측면으로부터 내측 방향으로 연장되는 수용보조플랩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판수용부재.
  4. 접촉대응구조를 구비한 화학기계적연마장치 캐리어헤드용 기판수용부재로서,
    기판을 수용하는 외부면을 포함하는 원형의 밑판;
    상기 밑판의 가장자리로부터 높이방향으로 연장되는 외주부;
    상기 외주부의 외측으로부터 갈라져 나온 체결부; 및
    상기 외주부의 내측으로부터 갈라져 나온 접촉부를 포함하되,
    상기 접촉부는 외주부의 내측과 연결되어 실질적으로 수직인 가이드부분과 상기 가이드부분에서 상기 접촉대응구조와 견고한 접촉을 이루도록 상내측 방향으로 연장되는 밀착부분을 포함하며 상기 밀착부분의 끝은 상기 밀착부분이 연장되어 나온 가이드부분의 높이보다 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판수용부재.
  5. 제 4항에서,
    상기 밀착부분의 두께는 상기 가이드부분의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 기판수용부재.
  6. 제 4항에서,
    상기 외주부의 내측면으로부터 내측 방향으로 연장되는 수용보조플랩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판수용부재.
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