KR102091418B1 - 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인에 관한 것으로, 기판의 판면을 가압하는 멤브레인 바닥판의 가장자리로부터 멤브레인 측부분이 연장 형성되되, 멤브레인 측부분의 하측 영역에는 경사지게 연장된 경사부분이 구비되어, 최외측 압력챔버에 정압이 인가되면 경사부분이 하방으로 변형되면서 멤브레인 바닥판의 연장된 형태로 되는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인 및 이를 구비한 캐리어 헤드를 제공한다.

Description

연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인{CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS AND MEMBRANE USED THEREIN}
본 발명은 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인에 관한 것으로, 상세하게는, 연마 공정 중에 기판이 캐리어 헤드의 하측에서 요동하려고 하더라도 기판의 가장자리의 연마 품질을 높게 유지하여 기판의 가장자리 부분에서도 정상적인 디바이스의 제조를 가능하게 하는 연마 장치용 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.
도1a 및 도1b는 일반적인 연마 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 연마 장치(9)는, 상면에 연마 패드(11)가 입혀진 상태로 자전(10r)하는 연마 정반(10)과, 연마 패드(11)에 기판의 연마면이 접촉한 상태로 하방 가압(Pc)하면서 자전(2r)하는 캐리어 헤드(2)와, 기판(W)의 화학적 연마를 위하여 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(3)와, 기판의 연마 공정 중에 연마 패드(11)의 상태를 개질하는 컨디셔너(4)를 포함하여 구성된다.
기판(W)의 연마면은 연마 패드(11)에 가압된 상태로 캐리어 헤드(2)에 의하여 자전(2r)하면서 연마 패드(11)와의 마찰에 의한 기계적 연마 공정이 행해지고, 동시에 기판(W)의 연마면은 슬러리 공급구(31)로부터 슬슬러리가 공급되면서 화학적 연마 공정이 동시에 행해진다. 본 발명은 기계적 연마 공정과 화학적 연마 공정이 함께 이루어지는 경우에 적용될 수도 있으며, 기계적 연마 공정만 행해지는 경우에도 적용될 수 있다.
기판의 연마 공정 중에, 컨디셔너(4)는 컨디셔닝 디스크를 아암(41)의 끝단에 위치시킨 상태로 컨디셔닝 디스크를 하방 가압하면서 자전(4r)시키고, 정해진 각도 범위에서 왕복 회전 운동(4d)을 하는 것에 의하여, 연마 패드(11)의 전체 면적에 걸친 개질 공정이 행해진다.
캐리어 헤드(2)는, 도2에 도시된 바와 같이, 외부로부터 회전 구동력이 전달되어 회전하는 본체(22o) 및 베이스(22)와, 베이스(22)에 고정된 멤브레인(21)과, 멤브레인 바닥판(21a)의 둘레에 링 형태로 배치되어 상측 리테이너 챔버(CR)에 의해 하방으로 작용하는 구속력(Pr)이 연마 패드(11)에 작용하는 리테이너 링(23)으로 이루어진다. 여기서, 본체(22o)와 베이스(22)는 일체 형태로 형성될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 서로 분리된 상태에서 연결 부재(미도시)에 의해 연결된 형태로 형성될 수도 있다.
여기서, 멤브레인(21)은, 기판(W)의 형상대로 형성되어 기판의 비연마면에 밀착하는 멤브레인 바닥판(21a)과, 멤브레인 바닥판(21a)의 가장자리로부터 상측으로 연장된 멤브레인 측부분(21b)과, 멤브레인 바닥판(21a)으로부터 연장되어 베이스(120)에 고정된 격벽(21c)을 구비한다. 이에 따라, 압력 제어부(25)로부터 공압이 공급되면, 멤브레인 바닥판(21a)과 베이스(22)의 사이에는 격벽(21c)에 의해 구획된 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 팽창하면서, 압랙 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 하측에 위치한 기판(W)을 가압한다.
그리고, 리테이너 링(23)은 멤브레인 바닥판(21a)의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성된다. 리테이너 챔버(CR)에 정압이 인가되면, 리테이너 챔버(CR)가 팽창하면서 그 하측의 리테이너 링(23)이 하방으로 밀리는 힘(Pr)이 작용한다. 이에 따라, 연마 공정 중에 리테이너 링(23)의 저면이 연마 패드(11)에 큰 힘(Pr)으로 하방 가압되어 밀착된 상태로 유지되므로, 연마 공정 중에 기판(W)이 연마 패드(11)에 밀려 이동하더라도 캐리어 헤드(2)의 바깥으로 이탈하는 것이 방지된다.
여기서, 캐리어 헤드(2)는 리테이너 링(23)의 내주면과 멤브레인(21)의 측부분(21c)과 소정의 간격(x)이 형성된다. 이에 의해, 멤브레인(21)의 측부분(21b)과 격벽(21c)을 베이스(22)에 고정하는 조립 공정이 용애해지며, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 정압이 인가됨에 따라 팽창하는 동안에 멤브레인 측부분(21b)이 리테이너 링(23)의 내벽과 마찰에 의해 하방으로 신장되는 것에 영향을 미치지 않게 된다.
그러나, 기판(W)은 연마 공정 중에 캐리어 헤드(2)의 하측에 위치한 상태에서 연마 패드(11)와의 마찰에 의해 멤브레인 바닥판(21a)의 바깥으로 이탈하려는 수평 방향으로의 힘이 작용함에 따라, 리테이너 링(23)으로 둘러싸인 공간 내에서 기판(W)이 수평 방향으로의 요동(66)이 발생되고, 이에 따라, 기판(W)의 가장자리는 멤브레인 측부분(21b)과 리테이너 링(23)의 사잇 간격(x)에 해당하는 만큼 가압력이 인가되었다가 인가되지 않는 상태가 반복되면서 정상적인 연마 공정이 행해지지 않게 된다.
따라서, 상기와 같이 종래의 구성에서는, 기판(w)이 연마 공정 중에 리테이너 링(23)의 바깥으로 이탈하지는 않지만, 리테이너 링(23)으로 둘러싸인 공간 내에서 멤브레인 측부분(21b)과의 사잇 틈새(x)만큼 기판(W)이 수평 방향으로 요동(66)하므로, 기판(W)의 가장자리 부분이 정상적으로 연마되지 아니하여, 기판의 가장자리 부분에 위치한 소자는 반도체 디바이스의 제조에 사용되지 못하고 폐기되어야 하는 심각한 문제가 발생되었다.
더욱이, 기판(W)은 다수의 소자가 종횡으로 배열된 원판 형태의 웨이퍼가 널리 적용되고 있는데, 원판 형태의 기판(W)은 가장자리 부분에 많은 수의 소자가 배치되므로, 원판 형태의 기판(W)에 실장된 다수의 소자 중에 가장자리에 배치된 많은 수의 소자를 반도체 디바이스의 제조에 활용하지 못하여 수율이 저하되는 문제가 발생되었다.
따라서, 원판 형태로 형성된 기판의 가장자리 부분에 실장된 소자에 대해서도 정상적인 연마 공정이 행해져, 기판 가장자리 부분의 소자로도 반도체 디바이스를 정상적으로 제조할 수 있게 되어, 반도체 디바이스의 수율을 향상시킬 필요성이 절실히 대두되고 있다.
본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 기판의 연마 공정 중에 기판의 가장자리 부분에도 예정된 가압력이 인가되어 가장자리 부분과 중앙 부분의 연마 품질의 차이를 동등한 수준으로 높이는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은, 연마 공정이 아닌 상태에서는 캐리어 헤드의 리테이너 링과 멤브레인 측부분 사이에 간격이 형성되어 있어서 멤브레인 측부분과 리테이너 링의 간섭이 없으면서도, 연마 공정인 상태에서는 기판을 가압하는 가압면이 리테이너 링으로 둘러싸인 공간을 모두 채워, 기판이 수평 방향으로 요동하더라도 기판의 가장자리부를 포함하는 전체 면적에 대한 연마 공정이 예정된 정밀도로 행해질 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판의 판면을 가압하는 멤브레인 바닥판의 가장자리로부터 멤브레인 측부분이 연장 형성되되, 멤브레인 측부분의 하측 영역에는 경사지게 연장된 경사부분이 구비되어, 최외측 압력챔버에 정압이 인가되면 경사부분이 하방으로 변형되면서 멤브레인 바닥판의 연장된 형태로 되는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인 및 이를 구비한 캐리어 헤드를 제공한다.
이를 통해, 본 발명은, 기판의 가장자리 부분이 리테이너 링으로 둘러싸인 공간 내에서 원래의 멤브레인 바닥판의 바깥으로 벗어나더라도, 측부분의 경사부분에 의해 멤브레인 바닥판의 바깥으로 튀어나온 기판의 가장자리 부분이 가압되므로, 연마 공정 중에 기판이 수평 방향으로 요동하더라도 기판의 전체 표면에 대한 가압이 이루어지면서 균일한 연마 공정이 행해진다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "외측" 또는 이와 유사한 용어는 멤브레인 바닥판의 중심으로부터 반경 바깥 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 이와 유사하게, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "내측" 또는 이와 유사한 용어는 멤브레인 바닥판의 중심으로부터 반경 안쪽 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "상측" 또는 이와 유사한 "상방(上方)" 등의 용어는 멤브레인 바닥판으로부터 베이스를 향하여 멀어지는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "수평 거리" 및 이와 유사한 용어는 멤브레인 바닥판과 평행한 방향으로의 이격 거리를 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "최외측 압력챔버"는 멤브레인 바닥판의 중심을 기준으로 반경 바깥으로 가장 바깥에 위치한 압력 챔버이면서, 멤브레인 바닥판의 일부를 기판을 가압하는 가압면으로 포함하는 압력 챔버를 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "상측 챔버"는 제1고정플랩을 경계로 하여 최외측 압력챔버의 상측에 위치한 링 형태의 압력 챔버를 지칭하는 것으로 정의한다.
본 발명에 따르면, 연마 공정 중에 기판이 리테이너 링으로 둘러싸인 공간 내에서 수평 방향으로 불규칙하게 이동하더라도, 기판의 가장자리 영역을 정확하게 가압하여 기판의 전체 표면에 대한 연마 품질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
이와 동시에, 본 발명은, 캐리어 헤드의 압력 챔버에 정압이 인가되지 않은 상태에서는, 멤브레인 측부분과 리테이너 링의 내벽이 밀착된 상태가 아니어서, 멤브레인의 조립이 용이하고, 연마 공정이 시작될 때에 멤브레인 측부분이 신장되는 변형이 원활히 이루어져, 캐리어 헤드의 작동 성능을 보장하는 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 연마 장치용 캐리어 헤드의 조립이 용이하고, 작동 신뢰성이 확보되면서, 기판의 전체 표면에 대한 연마량을 균일하게 유지하여 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1a는 일반적인 기판 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도1b는 도1a의 평면도,
도2는 도1a의 종래의 캐리어 헤드의 구성을 도시한 반단면도,
도3은 도2의 'A'부분의 확대도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치용 캐리어 헤드의 구성을 도시한 반단면도,
도5는 도4의 'B'부분의 확대도,
도6a 및 도6b는 연마 공정 중에 멤브레인의 가압 상태를 설명하기 위한 도면,
도7은 도4의 연마장치용 캐리어 헤드의 멤브레인의 구성을 도시한 반단면도,
도8은 도7의 'C'부분에 대응하는 부분의 변형 실시예의 구성을 도시한 도면,
도9a는 본 발명의 제2실시예에 따른 연마장치용 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 것으로서, 도7의 'C'부분에 대응하는 구성을 도시한 확대도,
도9b는 도9a의 멤브레인의 작용을 설명하기 위한 도면,
도10a 내지 도10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연마장치용 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 것으로서, 도7의 'C'부분에 대응하는 구성을 도시한 확대도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드(100)는, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전 구동되는 본체(120o)와, 본체(120o)와 연결되어 함께 회전하는 베이스(120)와, 본체(120o)와 베이스(120) 중 어느 하나 이상에 연결 고정되어 함께 회전하는 링 형태의 리테이너 링(130)과, 베이스(120)에 고정되어 베이스(120)와의 사이에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5, C6)를 형성하고 신축 변형과 휨 변형 중 어느 하나 이상이 쉽게 이루어지는 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(110)과, 압력 챔버(C1,...,C4, C5, C6)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(150)로 구성된다.
도면에 전체 형상이 도시되지 않았지만, 도4에 도시된 반단면도에 도시된 바와 같은 형상을 360도만큼 회전시킨 구조일 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인(110)은 도면에 도시된 반단면도의 중심선(88)을 기준으로 회전시킨 형상이다.
한편, 멤브레인(110)의 중앙부는 베이스(120)에 결합되어, 중앙부에 기판(W)을 직접 흡입하는 흡입공(77)이 마련되지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 중앙부에 관통공(77)이 형성되지 아니한 멤브레인의 구성을 포함한다.
상기 베이스(120)는 본체(120o)와 일체로 형성되거나 연결 부재(미도시)로 연결되어, 외부로부터 전달되는 회전 구동력에 의해 함께 연마 공정 중에 회전한다. 이에 따라, 베이스(120)와 본체(120o) 중 어느 하나 이상에 고정된 멤브레인(110)과 리테이너 링(130)도 함께 회전한다.
상기 리테이너 링(130)은 멤브레인(110)의 바닥판(111)의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되며, 리테이너 링(130)의 상측에 위치한 리테이너 챔버(CR)에 정압이 인가되면 하방으로 가압되는 가압력(Pr)이 작용하기도 하고, 리테이너 챔버(CR)에 부압이 인가되면 상방으로 이동하는 변위가 발생되기도 한다.
기판의 연마 공정 중에는, 리테이너 챔버(CR)에 정압이 인가되며, 이에 따라, 리테이너 링(130)은 연마 패드(11)를 향하여 가압력(Pr)이 작용하는 상태로 유지되면서, 멤브레인 바닥판(111)에 밀착되어 가압되는 기판(W)이 수평 방향으로 요동(66)하더라도, 캐리어 헤드(100)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지한다.
리테이너 링(130)의 내주면의 지름은 기판(W)의 지름에 비하여 더 크게 형성되며, 예를 들어, 약 0.5mm 내지 3.0mm 정도 더 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 기판(W)이 멤브레인 바닥판(111)에 밀착되면서 리테이너 링(130)의 내부 공간으로 탑재되는 공정이 원활히 이루어질 수 있지만, 연마 공정 중에 기판과 연마 패드 간의 마찰에 의하여 기판(W)이 리테이너 링(130)으로 둘러싸인 내부 공간 내에서 수평 방향으로 요동(66)하게 된다.
상기 멤브레인(110)은, 도7에 도시된 바와 같이, 하측에 기판(W)을 위치시킨 상태로 기판(W)과 밀착하는 바닥판(111)과, 바닥판(111)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상향 연장된 측부분(112)과, 바닥판(111)의 중심과 측부분(112)의 사이에서 바닥판(111)으로부터 상향 연장되어 베이스(120)에 결합되는 링 형태의 다수의 격벽(113)을 포함한다. 격벽(113)은 폐단면을 이루는 로 다수 형성되어 베이스(120)와 결합 부재(122)를 매개로 끝단이 고정됨에 따라, 베이스(120)와 멤브레인(110)의 사이에는 다수의 분할된 압력 챔버(C1,..., C4, C5)가 형성된다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 격벽(113)은 동심원을 이루는 링 형태로 바닥판(111)으로부터 다수 연장 형성될 수 있다.
멤브레인 바닥판(111)은 전체가 가요성 재질로 형성되어, 그 상측의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력에 따라 자유롭게 신장되거나 변형된다. 멤브레인 격벽(113)도 역시 가요성 재질로 형성되어, 압력 챔버(C1,...,C5)의 압력에 따라 자유롭게 신장되거나 휨 변형된다. 멤브레인 측부분(112)은 링형 고정체(112k)를 제외하고 가요성 재질로 형성되어, 링형 고정체(112k)가 형성되지 아니한 부분은 최외측 압력 챔버(C5)와 그 상측에 위치한 상측 압력 챔버(C6)의 압력에 따라 자유롭게 신장되거나 휨 변형된다.
대체로 가요성 재질은 모두 동일한 재질로 일체 성형되지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 위치에 따라 서로 다른 2개 이상의 가요성 재질로 형성될 수도 있다. 여기서, 가요성 재질은 폴리우레탄 계열, 고무 계열 등 다양한 재질 중에 어느 하나로 선택될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도10a 내지 도10c에 도시된 바와 같이, 멤브레인(110)은 전체가 가요성 재질로 형성되어, 압력 챔버(...,C5, C6)의 압력에 따라 바닥판(111)과 측부분(112) 및 격벽(113)이 자유롭게 변형되거나 팽창 수축하게 형성될 수도 있다.
여기서, 링형 고정체(112k)는 바닥판(111)이나 격벽(112) 등을 형성하는 가요성 재질에 비하여 보다 높은 강성(stiffness)을 갖는 재질로 형성되며, 예를 들어, 플라스틱, 수지, 금속 등의 재질 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 링형 고정체(112k)가 멤브레인 측부분(112)에 결합되면, 멤브레인 측부분이 수평 방향으로 볼록해지는 휨 강성이 보강된다. 이에 따라, 링형 고정체(112k)가 결합된 측부분 영역은 가요성 재질로만 형성된 영역에 비하여 강성이 높으므로, 최외측 압력챔버(C5) 및 상측 챔버(C6)의 압력이 높아지더라도, 링형 고정체(112k)에 의해 휨 변형이 구속되므로, 가요성 재질로 이루어진 링형 고정체(112k) 주변 영역의 휨 변형을 보다 크게 유도하는 역할을 한다.
도면에는 멤브레인 측부분(112)의 내주면에만 바닥판(111)에 비하여 높은 강성을 갖는 링형 고정체(112k)가 결합된 구성이 예시되어 있지만, 링형 고정체(112k)는 멤브레인 측부분(112)의 외주면에만 결합될 수도 있고, 멤브레인 측부분(112)의 내주면과 외주면에 모두 결합될 수도 있다.
도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 멤브레인 측부분(112)의 상단부(pu)로부터 베이스(120)를 향하는 내측으로 제1고정플랩(115a)이 연장되고, 멤브레인 측부분(112)의 상단부(pu)로부터 상측으로 연장되었다가 내측으로 절곡 형성되어 내측으로 제2고정플랩(115b)이 연장 형성된다. 이에 따라, 멤브레인 측부분(112)은 고정 플랩(115a, 115b)에 의해 베이스에 고정되며, 기판(W)을 가압하는 최외측 압력챔버(C5)의 상측에는 최외측 압력챔버(C5)와 측부분(112)을 가압하는 상측 챔버(C6)가 형성된다.
도5 및 도6a에 도시된 바와 같이, 상기 멤브레인 측부분(112)은, 상측으로 갈수록 바닥판(111)의 중심으로부터 점점 외측으로 멀어지는 경사부분(112x)이 바닥판(111)과 접하는 하단으로부터 경사지게 연장 형성된 하측 영역(Xd)과, 하측 영역(Xd)으로부터 제1고정플랩(115a)이 연장되기 시작하는 위치(pu)까지의 상측 영역(Xu)으로 나뉘어 진다.
여기서, 측부분(112)의 경사부분(112x)은 바닥판(111)으로부터 상측으로 갈수록 바닥판(111)의 중심으로부터 수평 거리가 더 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된다. 즉, 도6a를 기준으로, 측부분(112)의 상측 영역(Xu)의 하단부는 멤브레인 바닥판(111)의 가장자리 끝단에 비하여 외측에 위치하도록 경사부분(112x)의 경사 방향이 정해진다.
그리고, 하측 영역(Xd)의 경사부분(112x)은 가요성 재질만으로 이루어져, 도6b에 도시된 바와 같이, 압력 조절부(150)로부터 공압 공급관(155)을 통해 공압(fc)이 공급되어 최외측 압력챔버(C5)가 팽창하면, 멤브레인 측부분(112)의 하측 영역(Xd)에 형성된 경사부분(112x)에 최외측 압력챔버(C5)의 가압력(Pc)이 작용하면서, 도면부호 77로 표시된 바와 같이, 경사부분(112x)은 외측으로 밀려지면서 하방으로 눌리는 형태로 변형된다.
이에 따라, 도6b에 도시된 바와 같이, 멤브레인 측부분(112)의 상측영역(Xu)의 하단부는 리테이너 링(130)의 내벽을 향하여 접근하고, 멤브레인 측부분(112)이 리테이너 링(130)의 내벽에 접촉한 상태가 되며, 경사부분(112x)의 하측 부분은 바닥판(111)과 평행한 연장된 가압면을 형성하여 하방 가압하는 데 사용되므로, 기판(W)이 리테이너 링(130)으로 둘러싸인 공간 내에서 수평 방향으로 요동하더라도 기판(W)의 가장자리 부분을 정상적으로 가압하는 것이 가능해진다.
다시 말하면, 멤브레인 바닥판의 중심이 리테이너 링의 중심과 허용 범위 내에서 정렬된 정상적인 작동 상태에서는, 멤브레인 측부분(112)의 경사부분(112x)이 외측 하방으로 휨 변형되면서, 멤브레인 측부분(112)의 경사부분(112x)의 상부 또는 멤브레인 측부분의 상측 영역(Xu)의 하부의 전체가 리테이너 링(130)의 내벽과 접촉한 상태가 된다. 따라서, 연마 공정 중에 기판(W)이 리테이너 링(130)으로 둘러싸인 공간 내에서 수평 방향으로 요동하여, 최외측 압력챔버(C5)와 리테이너 링(130)의 내벽 사이 틈새(x)로 기판의 가장자리 부분이 위치하더라도, 측부분 경사부분(112x)에 의해 확장된 바닥판에 의해 기판(W)의 가장자리 부분을 항상 일정하게 가압하므로, 기판의 전체 표면의 연마 공정이 균일하게 행해져 우수한 연마 품질을 얻을 수 있다.
이와 동시에, 리테이너 링(130)의 중심이 멤브레인 바닥판(111)의 중심과 허용 범위 내에서 정렬된 정상적인 상태에서는, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5, C6)에 정압이 인가되지 아니한 상태에서, 도6a에 도시된 바와 같이, 멤브레인 측부분(112)과 리테이너 링(130)의 내주면이 서로 정해진 길이(c)만큼 이격된 상태로 유지되어 리테이너 링(130)과 멤브레인(110)의 간섭이 발생되지 아니한다. 따라서, 멤브레인(110)을 베이스(120)에 고정시키는 조립 공정이 리테이너 링(130)과의 간섭없이 원활히 이루어질 수 있다. 또한, 연마 공정을 시작하기 위하여 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5, C6)에 정압을 인가하면, 압력 챔버(C1, C2,..., C5)가 팽창하면서 멤브레인 측부분(112)이 신장되고 멤브레인 바닥판(111)이 하측으로 이동하는 데, 이 공정도 원활히 이루어지는 이점을 얻을 수 있다.
한편, 멤브레인 측부분(112)의 경사부분(112x)은 바닥판(111)에 대하여 다양한 각도(ang)를 이루면서 형성될 수 있으며, 최외측 압력챔버(C5)에 정압(P5)이 인가된 상태에서 바닥판(111)과 평행한 수평 상태의 가압면으로 외측 하방(77)으로 휨 변형되기 용이한 각도로 정해질 수 있다.
여기서, 경사부분(112x)이 바닥판(111)과 이루는 각도(ang)가 70도를 초과하는 경우에는, 최외측 압력챔버(C5)에 정압(P5)이 인가되더라도, 경사부분(112x)이 바닥판(111)과 평행한 연장선이 되도록 휨 변형(77)되는 것이 어려워져 바람직하지 아니하다. 그리고, 경사부분(112x)이 바닥판(111)과 이루는 각도(ang)가 10도 미만인 경우에는, 멤브레인 측부분(112)이 리테이너 링(130)의 내벽과 정해진 길이만큼 이격(c)되게 배치한 상태에서, 압력 챔버(C1-C5)에 정압이 인가되어 경사부분(112x)이 외측 하방(77)으로 이동하더라도, 링 형태의 멤브레인 측부분(112)과 원형 리테이너 링(130)의 내벽 사이의 환상(annular) 형태의 간격(x)을 채우기가 곤란해지므로 바람직하지 않다. 따라서, 적절한 경사부분(112x)의 길이를 유지하면서, 최외측 압력챔버(C5)에 정압이 인가된 상태에서 경사부분(112x)이 도면부호 77로 표시된 외측 하방으로 휨 변형되면서 바닥판(111)과 평행으로 연장된 가압면을 형성하기 위해서는, 경사부분(112x)과 바닥판(111)이 이루는 각도(ang)는 10도 내지 70도의 범위로 유지되며, 보다 바람직하게는 20도 내지 55도로 정해진다.
여기서, 경사부분(112x)의 단면 형상은 다양하게 정해질 수 있다. 예를 들어, 도6a에 도시된 바와 같이, 경사부분(112x)은 그 단면이 직선 형태로 형성된 평탄면으로 형성될 수도 있으며, 그 단면이 곡선 형태로 형성될 수 있다. 바람직하게는 외측으로 볼록한 곡면으로 경사부분(112x)의 단면이 형성되어, 최외측 압력챔버(C5)에 정압(P5)이 인가되면, 경사부분(112x)이 바닥판(111)과 평행한 연속 가압면을 형성하도록 변형되는 것을 보다 용이하게 할 수 있다.
이에 따라, 압력 조절부(150)로부터 공압(fc)이 공급되기 이전에는 멤브레인 측부분(112)을 형성하고 있던 경사부분(112x)은 그 일부가 하방으로 눌려 멤브레인 바닥판(111)과 평행해지면서 바닥판(111)과 함께 기판(W)을 가압하는 가압면의 역할을 하게 된다. 그리고, 경사부분(112x)은 하측 방향으로 변형되면서, 동시에 외측 방향으로도 변형되므로, 경사부분(112x) 또는 상측 영역(Xu)의 하부 중 어느 하나는 리테이너 링(130)의 내벽과 접촉한 상태가 된다.
이와 같이, 연마 공정 중에 멤브레인 측부분이 외측 하방으로 변형되면서 리테이너 링(130)의 내벽과 멤브레인 사이의 간격이 모두 채워지므로, 연마 공정 중에 발생된 연마 입자나 슬러지 등의 이물질이 리테이너 링과 멤브레인 사이에 끼어 들어가 오염시키는 것도 방지할 수 있다.
상기와 같이, 멤브레인 측부분(112)의 하측 영역(Xd)에 위치한 경사부분(112x)이 하방 외측으로 변형되면서 멤브레인 바닥판(111)을 확장하는 역할을 하므로, 캐리어 헤드(100)의 하측에 위치하고 있는 원판 형태의 기판(W)이, 회전(10r)하는 연마 패드(11)와 가압된 상태로 마찰함에 따라 리테이너 링(130)으로 둘러싸인 내부 공간 내에서 요동(66)하더라도, 기판의 전체 표면이 경사부분(112x)에 의해 확장된 멤브레인에 의해 가압되어, 기판의 가장자리부에도 정상적인 연마 품질을 얻을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 멤브레인 측부분(112)의 경사부분(112x)이 외측 방향과 하측 방향으로 변형되는 것이 보다 원활히 이루어지도록, 경사부분(112x)은 가요성 재질로만 형성되고 동시에 그 주변에 비해 보다 얇은 두께(td)로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 도6a에 도시된 바와 같이, 경사부분(112x)의 두께(td)는 바닥판(111)의 중앙부(111c)의 두께(tc)나 바닥판의 평균 두께에 비하여 보다 더 얇게 형성되고, 측부분(112)의 상측 영역(Xu)의 두께(tu)에 비해서도 더 얇게 형성된다. 이 뿐만 아니라, 경사부분(112x)과 접하고 있는 바닥판(111)의 가장자리부(111e)의 두께(te)도 바닥판(111)의 중앙부 두께(tc)나 바닥판(111)의 평균 두께에 비하여 보다 더 얇게 형성된다.
이에 따라, 최외측 압력챔버(C5)에 공압(fc)이 인가되면, 정압(P5)에 의해 바닥판(111)과 측부분(112)이 만나는 얇은 단면(td, te)의 가요성 재질의 멤브레인이 보다 쉽게 휨 변형되면서, 측부분(112)의 경사부분(112x)의 일부가 바닥판(111)과 평행해지게 연장되는 형태로 변형되는 것이 보다 원활히 이루어진다.
한편, 멤브레인 측부분(112)의 하측 영역(Xd)의 상단으로부터 고정 플랩(115a, 115b)이 연장되기 시작하는 지점(pu)까지의 상측 영역(Xu)은, 도5 내지 도7에 도시된 바와 같이, 바닥판(111)으로 멀어지는 상측으로 갈수록 바닥판의 중심으로부터 점점 가까워져 점점 내측으로 모아지는 경사(ang1)가 형성될 수 있다. 다만, 상측 영역(Xu)은 경사부분(112x)에 비하여 바닥판(111)과 이루는 각도(ang1)가 더 커서 경사부분(112x)에 비하여 보다 더 세워진 자세로 연장 형성된다. 이에 의해, 최외측 압력챔버(C5)에 정압(P1)이 형성되면, 경사부분(112x)이 외측 하방으로 변형되게 하는 효과를 약간 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 변형 실시예에 따르면, 도8에 도시된 바와 같이, 멤브레인 측부분(112')의 상측 영역(Xu)은 경사지지 아니하고 바닥판(111)에 수직을 이루는 연직 방향으로 연장 형성되게 구성될 수도 있다. 그리고, 도면에 도시되지는 않았지만, 멤브레인 측부분(112)의 상측 영역(Xu)은 바닥판(111)으로 멀어지는 상측으로 갈수록 바닥판의 중심으로부터 점점 멀어져 점점 외측으로 벌어지는 경사 구간을 포함하여 형성될 수 있다.
멤브레인 측부분(112)의 상측 영역(Xu)은 경사부분(112x)과 고정 플랩(115a, 115b)이 연장되기 시작하는 위치(pu)의 사이로 정해진다. 멤브레인 측부분(112)의 상측 영역(Xu)은 경사부분(112x)에 비하여 평균적으로 보다 높은 휨 강성을 갖는 재질로 형성된다.
도면에 도시된 바와 같이, 보다 높은 휨 강성을 갖는 링형 고정체(112k)가 측부분(112)의 상측 영역(Xu)에 형성되는 것에 의해, 멤브레인 측부분(112)의 상측 영역(Xu)이 하측 영역(Xd)에 비하여 보다 높은 휨 강성을 갖게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 측부분(112)의 상측 영역(Xu)이 측부분(112)의 하측 영역(Xd)에 비하여 보다 높은 휨 강성을 갖도록 하기 위하여, 링형 고정체(112k)를 설치하는 대신에 또는 링형 고정체(112k)를 설치하는 것과 병행하여, 측부분(112)의 상측 영역(Xu)에서의 단면이 측부분(112)의 하측 영역(Xd)에서의 단면에 비하여 보다 더 크게 형성될 수도 있고, 측부분(112)의 상측 영역(Xu)에서의 가요성 재질의 휨 강성이 측부분(112)의 하측 영역(Xd)에서의 가요성 재질의 휨 강성에 비하여 보다 더 큰 서로 다른 재질로 형성할 수도 있다.
이와 같이, 멤브레인 측부분(112)의 상측 영역(Xu)이 하측 영역(Xd)에 비하여 보다 더 큰 휨 강성을 갖도록 형성됨에 따라, 최외측 압력 챔버(C5)에 정압(P5)이 인가되면, 멤브레인 측부분(112)의 상측 영역(Xu)은 마치 강체(rigid body)인 것처럼 거의 휨 변형이 발생되지 아니하면서 그 형상을 유지하고, 멤브레인 측부분(112)의 하측 영역(Xd)만이 유연한 가요성 몸체(flexible body)인 것처럼 휨 변형이 발생된다.
따라서, 경사부분(112x)의 휨 변형이 보다 유연하게 도6b에 도시된 바와 같이 외측 방향과 하측 방향(77)으로 변형하여, 멤브레인 바닥판(111)의 면적이 변형된 측부분 경사부분(112x)에 의해 확장되면서 기판(W)이 리테이너 링(130)을 향하여 치우치게 이동(66e)하였더라도, 기판(W)의 가장자리 부분을 완전히 가압하는 것이 가능해지는 효과를 보다 확실히 구현할 수 있다.
여기서, 도8에 도시된 바와 같이, 경사부분(112x)이 형성된 측부분의 하측 영역(Xd)의 길이(Ld)는 측부분의 상측 영역(Xu)의 길이(Lu)에 비하여 대략 1/10 ~ 1/20배 정도로 작게 형성되며, 1/10 ~ 1/100배 만큼으로 더 작게 형성될 수도 있다. 예를 들어, 측부분(112)의 경사부분(112x)의 경사진 단면 길이는 1mm 내지 3mm로 형성될 수 있다.
이와 같이, 하측 영역(Xd)의 길이가 작게 형성됨에 따라, 최외측 압력챔버(C5)에 정압(P5)이 인가된 상태에서, 경사부분(112x)이 외측 하방(下方)으로 변형되는 데 필요한 신장(伸張)은 가요성 재질 자체의 재질 특성에 의한 늘어나는 변위로 허용된다.
한편, 본 발명은 경사부분(112x)이 형성된 하측 영역(Xd)의 길이(Ld)가 상기와 같이 짧게 형성되는 것에 국한되지 아니하며, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도8에 도시된 바와 같이, 경사부분(112x)이 형성된 측부분의 하측 영역(Xd)의 길이(Ld)는 측부분의 상측 영역(Xu)의 길이(Lu)의 1.0~1/10배의 길이로 더 크게 형성될 수 있다. 측부분(112)의 경사부분(112x)의 경사진 단면 길이는 3mm 내지 20mm로 형성될 수 있다.
이와 같이, 경사부분(112x)이 형성된 하측 영역(Xd)의 길이(Ld)가 큰 경우에는, 가요성 재질의 신축성이 매우 우수한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 경사부분(112x)이 형성된 하측 영역(Xd)의 길이(Ld)가 큰 경우에는, 도9a에 도시된 바와 같이, 경사부분(212x)의 외측 하방으로의 변형을 허용하기 위한 S자 형태의 접이부(88s)가 고정 플랩(115a, 115b)에 형성된 멤브레인(210)으로 구성될 수 있다.
후술하는 본 발명의 제2실시예 및 그 변형 실시예에서의 도면 부호는 제2실시예의 요지를 명확하게 하기 위하여, 제1실시예의 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
제2실시예에 따른 멤브레인(210)이 구비된 캐리어 헤드에서, 연마 공정을 위하여 최외측 압력 챔버(C5)에 정압(P5)이 인가되면, 도9b에 도시된 바와 같이, 제1고정플랩(115a) 및 제2고정플랩(115b)의 S자 형태의 접이부(88s)가 펼쳐지면서, 멤브레인 측부분(212)의 경사부분(212x)이 하방 외측으로 이동하면서, 경사부분(212x)의 일부가 멤브레인 바닥판(211)과 연속하는 수평 상태의 가압면을 형성하고, 경사부분(212x)의 다른 일부가 리테이너 링(130)의 내벽과 접촉한 상태로 변형되는 것이 쉽게 허용된다.
이와 함께, 멤브레인 측부분(212)의 상측 영역(Xu)도 도면부호 71로 표시된 방향으로 회전 변위가 생기지만, 하측 영역(Xd)의 경사부분(212x)에 비하여 휨 강성이 크므로 휨 변위는 거의 발생되지 않고 하측 영역(Xd)의 경사부분(212x)의 휨 변형을 촉진하는 역할을 한다.
이와 같이, 고정 플랩(115a, 115b)에 S자 형태의 접이부(88s)가 마련됨에 따라, 멤브레인 측부분(212)의 경사부분(212x)의 길이가 제1실시예에 비하여 훨씬 더 크게 형성되더라도, 멤브레인 측부분(212)이 신장되는 변형이 거의 발생되지 않더라도, 경사부분(212x)의 외측 하방으로의 휨 변형이 원활히 이루어질 수 있다. 따라서, 이 경우에는 멤브레인 측부분(212)의 신축성이 매우 높지 않은 재질이더라도 충분히 적용 가능해진다.
한편, 도10a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예의 변형예에 따른 멤브레인(210')은, 경사부분(212x)의 외측 하방으로의 변형(79)을 허용하기 위한 S자 형태의 접이부(88s)가 고정 플랩(115a, 115b)에 형성되는 대신에 측부분(212)에 형성될 수도 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 최외측 압력 챔버(C5)에 정압이 인가되면, 접이부(88s)가 펼쳐지면서 멤브레인 측부분(212)이 하방으로 이동하는 변위(89)가 허용되면서, 측부분의 하측 영역(Xd)에 형성된 경사부분(212x)이 외측 하방으로 휨 변형(79)되는 것이 원활히 이루어질 수 있다.
도면에는 고정 플랩(115a, 115b)과 측부분(212) 중 어느 하나에만 접이부(88s)가 형성된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 고정 플랩(115a, 115b)과 측부분(212)에 모두 접이부(88s)가 형성되는 구성을 포함한다. 그리고, 도면에는 접이부(88s)가 S자 형태로 접혀져 있는 형상이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 본 발명은 주름 형태 등 접혀졌다가 펼쳐지는 것에 의한 공지된 모든 형태의 접이부의 형상을 모두 포함한다.
상기와 같이, 측부분의 하측 영역(Xd)의 길이(Ld)가 충분히 크게 형성되는 경우에도, 고정 플랩(115a, 115b)과 측부분(212) 중 어느 하나 이상이 주름 형태의 접이부(88s)가 펼쳐지는 것에 의해 측부분(212)의 하방 이동(89)을 허용함으로써, 경사부분(212x)이 외측 하방(79)으로 휨 변형되면서, 멤브레인 바닥판(211)과 평행인 수평 상태의 연장 바닥판을 경사부분(212x)의 일부에 의해 형성할 수 있다.
한편, 멤브레인 측부분(212)의 하측 영역(Xd)의 길이(Ld)가 충분히 크게 형성되는 경우에도, 멤브레인 측부분(212)의 상측 영역(Xu)은, 도10a에 도시된 바와 같이 바닥판(211)의 판면으로부터 연직 방향으로 상향 연장되게 형성될 수도 있고, 도10b에 도시된 변형 실시예(210")에서와 같이 바닥판(211)으로부터 멀어질 수록 점점 벌어지는 형태로 경사지게 형성될 수도 있고, 도10c에 도시된 변형 실시예(210"')에서와 같이 바닥판(211)으로부터 멀어질 수록 점점 모아지는 형태로 경사지게 형성될 수도 있다.
여기서, 도10a 내지 도10c에 도시된 바와 같이, 상측 챔버(C6)의 바닥면이 측부분(212)의 상단면을 일부 이상 포함하고 있는 경우에는, 상측 챔버(C6)의 압력(P6)의 일부(Pe)가 멤브레인 측부분(212)을 하방 가압함에 따라, 멤브레인 측부분(212)이 하방으로 이동하면서 경사부분(212x)의 변형을 보다 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았지만, 본 출원인에 의한 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0035664호에 나타난 바와 같이, 멤브레인 측부분(112)의 상부로부터 리테이너 링(130)을 향하는 외측으로 플랩이 연장 형성되어, 상측 챔버(C6)의 바닥면이 멤브레인 측부분(112)의 전체 상단면을 형성하여, 상측 챔버(C6)의 압력(P6)이 멤브레인 측부분(112)으로 보다 크게 작용하도록 유도하게 구성될 수도 있다.
이를 통해, 측부분(112, 212)을 따라 하방 가압되는 힘이 상측 챔버(C6)로부터 보다 원활히 하방 전달됨에 따라, 경사부분(112x, 212x)의 외측 하방으로의 휨 변형(77, 79)이 보다 쉽게 이루어질 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 연마 공정 중에 기판(W)이 리테이너 링(130)에 의해 둘러싸인 공간 내에서 수평 방향으로 요동(66)하더라도, 경사부분(112x)이 외측 하방으로 휨 변형되면서 멤브레인 바닥판(111)을 연장한 가압면을 형성함에 따라, 기판의 가장자리 부분이 멤브레인 바닥판(111)과 리테이너 링(130)의 내벽 사이의 빈 간격(x) 내에 위치하더라도 가압하는 것이 가능하다.
이 때, 상측 챔버(C6)의 압력을 조절하는 것에 의해 측부분(112)을 따라 기판의 가장자리를 가압하는 힘이 조절될 수 있다. 이를 위하여, 연마 공정 중에 상측 챔버(C6)의 압력(P6)은 최외측 압력 챔버(C5)에 비하여 보다 더 높게 유지되는 것이 바람직하며, 적어도 1회 이상 상측 챔버(C6)의 정압(P6)은 외측 압력 챔버(C5)의 정압(P5)에 비하여 보다 더 높게 작용한다.
다만, 기판의 가장자리 부분에 과도한 가압력이 도입되어, 기판의 가장자리 부분에서 보다 많은 연마량이 발생되는 경우에는, 상측 챔버(C6)의 압력을 간헐적으로 또는 일부 정해진 시간 동안 최외측 챔버에 비하여 보다 더 낮게 설정하는 것에 의해, 기판(W)의 가장자리 부분의 단위 시간당 연마량을 증감하는 조절을 할 수도 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: 기판 C6: 상측 챔버
C5: 최외측 압력챔버 Xd: 하측 영역
Xu: 상측 영역 110, 210: 멤브레인
111, 211: 바닥판 112, 212: 측부분
113: 격벽 120: 베이스
130: 리테이너 링 115a: 제1고정플랩
115b: 제2고정플랩

Claims (27)

  1. 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인으로서,
    가요성 재질로 형성되고 기판의 판면을 가압하는 바닥판과;
    가요성 재질을 포함하여 형성되고, 상기 바닥판의 가장자리로부터 연장 형성되되, 상기 바닥판과 접하는 하측 영역에는 경사지게 연장된 경사부분이 구비된 측부분과;
    상기 측부분으로부터 상기 캐리어 헤드에 고정되는 고정 플랩을;
    포함하고, 상기 측부분의 상측 영역은 상기 경사부분과 상기 고정 플랩이 연장되기 시작하는 위치의 사이로 정해지고, 상기 경사부분은 상기 상측 영역에 비하여 평균적으로 휨 강성이 보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측부분의 상기 경사부분은 상측으로 갈수록 상기 바닥판의 중심으로부터 수평 거리가 더 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 경사부분은 평탄면, 곡면 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 경사부분은 가요성 재질만으로 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상측 영역의 길이(Lu)는 상기 경사부분의 길이(Ld)의 1.0 ~ 100배의 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 경사부분의 길이는 1mm 내지 20mm로 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 상측 영역에는 링형 고정체가 결합되어 수평 방향으로 볼록해지는 방향의 휨 강성을 보강하되, 상기 바닥판은 상기 링형 고정체에 비하여 휨 강성이 더 작은 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 상측 영역은 상기 경사부분에 비하여 상기 바닥판과 이루는 각도가 더 커서 보다 더 세워진 자세로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 상측 영역은 연직 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 상측 영역은 상측으로 갈수록 상기 바닥판의 중심으로부터 점점 멀어지게 연장 형성된 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 상측 영역은 상측으로 갈수록 상기 바닥판의 중심으로부터 점점 가까워지게 연장 형성된 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 바닥판으로부터 연장되는 상기 측부분의 상기 하측 영역의 하단부는 상기 바닥판의 평균 두께에 비하여 더 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 하측 영역의 하단부는 상기 측부분의 평균 두께에 비하여 더 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 측부분이 연장되는 상기 바닥판의 가장자리부는 상기 바닥판의 평균 두께에 비하여 더 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  16. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 플랩에는 길이의 신축을 허용하는 접이부가 마련된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  17. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사부분의 상측에 위치한 상기 측부분에는 길이의 신축을 허용하는 접이부가 마련된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  18. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 플랩은 상기 측부분의 상부로부터 상기 바닥판의 중심을 향하는 내측으로 연장된 제1고정플랩과, 상기 측부분의 상부로부터 상측으로 연장되다가 내측으로 연장된 제2고정플랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  19. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바닥판에는 폐단면을 형성하는 격벽이 1개 이상 상측으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
  20. 연마 장치에 사용되는 캐리어 헤드로서,
    연마 공정 중에 회전 구동되는 베이스와;
    상기 베이스의 둘레를 감싸는 형태로 형성되고, 상기 연마 공정 중에 상기 베이스와 함께 회전 구동되면서 연마 패드과 접촉 상태인 리테이너 링과;
    상기 베이스에 일부 이상이 결합되어 상기 베이스와의 사이에 압력 챔버를 형성하는 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인을;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 압력 챔버에 정압이 인가되지 않은 상태에서 상기 측부분은 상기 리테이너 링의 내주면과 비접촉 상태이고;
    상기 압력 챔버에 정압이 인가되는 연마 공정 중에는 상기 측부분이 상기 리테이너 링의 내주면과 접촉한 상태인 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 압력 챔버에 정압이 공급되면, 상기 측부분의 상기 경사부분의 일부 이상이 상기 바닥판과 평행하게 변형되어 상기 기판을 가압하는 가압면으로 작용하는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 멤브레인의 상기 바닥판에는 동심원 형태의 다수의 격벽이 연장 형성되어 상기 베이스에 고정되고, 상기 격벽에 의해 상기 압력 챔버는 다수로 분할 형성되는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드.
  24. 제 20항에 있어서,
    상기 고정 플랩에는 길이의 신축을 허용하는 접이부가 마련된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드.
  25. 제 20항에 있어서,
    상기 경사부분의 상측에 위치한 상기 측부분에는 길이의 신축을 허용하는 접이부가 마련된 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드.
  26. 제 20항에 있어서,
    상기 고정 플랩은 상기 측부분의 상부로부터 상기 바닥판의 중심을 향하는 내측으로 연장된 제1고정플랩과, 상기 측부분의 상부로부터 상측으로 연장되다가 내측으로 연장된 제2고정플랩을 포함하고, 상기 제1고정 플랩을 경계로 상측 챔버와 최외측 압력챔버로 분할되는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 최외측 압력챔버는 상기 상측 챔버에 비하여 상기 연마 공정 중에 적어도 1회 이상 보다 낮은 정압으로 조절되는 것을 특징으로 하는 연마 장치용 캐리어 헤드.





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