KR102257450B1 - Carrier head of chemical mechanical apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼를 연마면에 가압하면서 회전하는 캐리어 헤드로서, 외부로부터 회전 구동력을 인가받아 회전하는 본체부와; 상기 본체부와 함께 회전하고 상기 웨이퍼를 가압하는 가압면을 형성하는 멤브레인과; 상기 멤브레인의 둘레를 감싸는 링 형태로 배치되되, 원주 방향을 따라 다수로 분할된 형태이고, 반경 방향으로 이동 가능하게 설치된 리테이닝 블록을; 포함하여 구성되어, 리테이너 링에 의한 리바운드 변형의 위치를 조절하여 웨이퍼 가장자리 영역의 단위 시간당 연마량을 필요에 따라 조절할 수 있게 됨에 따라, 웨이퍼 가장자리에서의 연마 프로파일을 정확하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링에 의한 리바운드 변형에도 불구하고 웨이퍼 가장자리에서의 연마품질을 확보할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 제공한다.The present invention relates to a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus, comprising: a carrier head rotating while pressing a wafer against a polishing surface during a chemical mechanical polishing process, comprising: a body portion rotating by receiving a rotational driving force from the outside; A membrane rotating together with the main body and forming a pressing surface for pressing the wafer; A retaining block disposed in the form of a ring surrounding the membrane, divided into a plurality in a circumferential direction, and installed to be movable in a radial direction; It is configured to include, and it is possible to adjust the polishing amount per unit time of the wafer edge region as necessary by adjusting the position of the rebound deformation by the retainer ring, so that the polishing profile at the edge of the wafer can be accurately adjusted, as well as chemical mechanical A carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus capable of ensuring polishing quality at the edge of a wafer despite rebound deformation due to a retainer ring during a polishing process is provided.

Description

화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드 {CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS}Carrier head for chemical mechanical polishing equipment {CARRIER HEAD OF CHEMICAL MECHANICAL APPARATUS}

본 발명은 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드에 관한 것으로, 상세하게는 웨이퍼의 타겟 연마프로파일에 맞추어 웨이퍼 가장자리 영역의 연마 패턴 및 단위 시간당 연마량을 조절할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus, and in particular, a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus capable of adjusting a polishing pattern of a wafer edge region and a polishing amount per unit time according to a target polishing profile of a wafer, and a chemical using the same. It relates to a mechanical polishing method.

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) device is for wide area planarization and circuit formation that removes the height difference between the cell area and the surrounding circuit area due to irregularities on the wafer surface that are generated by repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during the semiconductor device manufacturing process. This is an apparatus used to precisely polish the surface of a wafer in order to improve the surface roughness of the wafer due to the separation of contact/wiring films and high-integration elements.

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 before and after the polishing process with the polishing surface facing the polishing pad to perform the polishing process. At the same time, when the polishing process is completed, the wafer is directly and indirectly removed. It moves to the next process in the state of being held by vacuum adsorption.

도1은 화학 기계적 연마 장치(9)의 개략 평면도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 화학 기계적 연마 장치(9)는 웨이퍼(W)를 저면에 위치시킨 상태에서 웨이퍼(W)를 가압하며 자전하는 캐리어 헤드(1)와, 웨이퍼(W)의 연마면과 접촉하면서 회전(2d)하는 연마 패드(2)와, 연마 패드(2) 상에 슬러리를 공급하여 웨이퍼(W)에 도달한 슬러리에 의한 화학적 연마를 행하게 하는 슬러리 공급부(3)와, 연마 패드(2)의 표면을 개질하는 컨디셔너(4)로 이루어진다. 1 is a schematic plan view of a chemical mechanical polishing apparatus 9. As shown in Fig. 1, the chemical mechanical polishing apparatus 9 presses and rotates the wafer W while the wafer W is placed on the bottom surface, and the polishing surface of the wafer W The polishing pad 2 rotates 2d while in contact with the polishing pad 2, the slurry supply unit 3 for supplying the slurry onto the polishing pad 2 to perform chemical polishing by the slurry that has reached the wafer W, and the polishing pad It consists of a conditioner (4) to modify the surface of (2).

상기 캐리어 헤드(1)는 도3에 도시된 바와 같이 외부의 구동부에 의하여 회전 구동되는 본체부(10, 20)와, 본체부(10, 20) 중 베이스(20)에 고정되어 베이스(20)와의 사이에 다수의 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3)를 형성하는 멤브레인(30)과, 웨이퍼(W)의 둘레에 링 형태로 배치되어 화학 기계적 연마 공정 중에 저면이 연마 패드(2)를 가압하여 둘러싸고 있는 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 리테이너 링(40)과, 압력 챔버(C1, C2, C3)에 공압 공급로(55)를 통해 공압을 인가하거나 배출시키는 압력 제어부(50)로 이루어진다. As shown in FIG. 3, the carrier head 1 is fixed to the base 20 of the main body parts 10 and 20, which are driven to rotate by an external driving part, and the base 20 A membrane 30 that forms a plurality of divided pressure chambers C1, C2, C3 between the and the wafer W is arranged in a ring shape around the wafer W, so that the bottom surface is the polishing pad 2 during the chemical mechanical polishing process. A retainer ring 40 that prevents separation of the surrounding wafer W by pressing, and a pressure control unit 50 that applies or discharges pneumatic pressure through the pneumatic supply path 55 to the pressure chambers C1, C2, C3. Done.

여기서, 멤브레인(30)은 웨이퍼(W)를 가압하는 바닥판과, 바닥판의 가장자리 끝단에 상측으로 연장된 측면과, 바닥판의 중심과 측면의 사이에 링 형태로 형성된 격벽(35)이 형성되며, 측면과 격벽(35)의 끝단(30a)이 베이스(20)에 고정되어, 멤브레인 바닥판과 베이스(20)의 사이에 다수의 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3)를 형성한다. Here, the membrane 30 includes a bottom plate for pressing the wafer W, a side surface extending upward at the edge end of the bottom plate, and a partition wall 35 formed in a ring shape between the center and the side surface of the bottom plate. The side surface and the end (30a) of the partition wall (35) are fixed to the base (20) to form a plurality of divided pressure chambers (C1, C2, C3) between the membrane bottom plate and the base (20).

그리고, 리테이너 링(40)은 구동부(M)에 의하여 상하로 이동(40d) 가능하게 설치된다. 구동부(M)는 전기를 구동원으로 사용하는 모터일 수도 있고, 공압이나 유압을 구동원으로 사용할 수도 있다. 리테이너 링(40)은 화학 기계적 연마 공정 중에 구동부(M)에 의하여 연마 패드(2) 상에서 소정의 힘(Pr)으로 가압된 상태로 유지된다. And, the retainer ring 40 is installed to be movable (40d) up and down by the driving unit (M). The driving unit M may be a motor using electricity as a driving source, or may use pneumatic or hydraulic pressure as a driving source. The retainer ring 40 is maintained in a state pressed with a predetermined force Pr on the polishing pad 2 by the driving unit M during the chemical mechanical polishing process.

이에 따라, 화학 기계적 연마 공정은 압력 제어부(50)로부터 공압이 압력 챔버(C1, C2, C3)에 공급되어 압력 챔버(C1, C2, C3)가 팽창하면서 멤브레인 바닥판에 의하여 웨이퍼를 연마 패드에 눌린 상태가 된다. 이와 동시에, 구동부(M)에 의하여 리테이너 링(40)은 하방 이동하여 웨이퍼(W)의 둘레에서 연마 패드를 가압함으로써 웨이퍼(W)가 화학 기계적 연마 공정 중에 캐리어 헤드(1)의 바깥으로 이탈하는 것을 감지한다. Accordingly, in the chemical mechanical polishing process, pneumatic pressure is supplied from the pressure control unit 50 to the pressure chambers C1, C2, C3, and the pressure chambers C1, C2, C3 expand, and the wafer is transferred to the polishing pad by the membrane bottom plate. It becomes a pressed state. At the same time, the retainer ring 40 moves downward by the driving unit M and presses the polishing pad around the wafer W, so that the wafer W is separated from the carrier head 1 during the chemical mechanical polishing process. Sense that.

그러나, 도4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 둘레에 배치된 리테이너 링(40)이 하방 이동(40d)하여 연마 패드(2)를 가압하면, 연마 패드(2)가 리테이너 링(40)의 저면(40a)에 의해 눌리는 영역(40x)에서 눌림 변형이 연마 패드(2)에 발생되고, 이로 인하여 눌림 변형이 생기는 주변이 되튀어오르는 리바운드 변형(99)이 발생된다. 그런데, 리테이너 링(40)과 웨이퍼(W)의 가장자리(e)는 서로 근접하게 배치되므로, 연마 패드(2)의 리바운드 변형(99)에 의하여 웨이퍼의 가장자리(e)는 되튀어오르는 연마 패드(2)의 돌출부에 보다 높은 가압력으로 밀착되므로, 도5에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 가장자리(e)에서의 연마량이 의도하지 않게 급격히 상승하는 문제가 있었다. However, as shown in Fig. 4, when the retainer ring 40 disposed around the wafer W moves downward (40d) and presses the polishing pad 2, the polishing pad 2 becomes the retainer ring 40 In the area 40x pressed by the bottom surface 40a of ), a pressing deformation is generated in the polishing pad 2, thereby causing a rebound deformation 99 in which the periphery where the pressing deformation occurs is bounced. By the way, since the retainer ring 40 and the edge e of the wafer W are disposed close to each other, the edge e of the wafer bounces back due to the rebound deformation 99 of the polishing pad 2 ( Since it is in close contact with the protrusion of 2) with a higher pressing force, there is a problem that the amount of polishing at the edge e of the wafer W increases unexpectedly and abruptly as shown in FIG. 5.

이에 따라, 웨이퍼(W)의 가장자리(e)에서의 연마량이 매우 높아져, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역이 반도체 소자의 제조에 사용되지 못하는 영역으로 남는 문제가 있었다.
Accordingly, the amount of polishing at the edge e of the wafer W is very high, and there is a problem that the edge region of the wafer W remains as a region that cannot be used for manufacturing a semiconductor device.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링에 의한 리바운드 변형에도 불구하고 웨이퍼 가장자리에서의 연마품질을 확보하는 것을 목적으로 한다.The present invention was invented under the above-described technical background, and an object of the present invention is to ensure polishing quality at the edge of a wafer despite the rebound deformation caused by a retainer ring during a chemical mechanical polishing process.

또한, 본 발명은 리테이너 링에 의한 리바운드 변형을 이용하여 웨이퍼 가장자리에서의 연마 프로파일을 정확하게 조절하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to accurately control the polishing profile at the edge of the wafer by using the rebound deformation by the retainer ring.

즉, 본 발명은 웨이퍼의 타겟 연마프로파일에 맞추어 웨이퍼 가장자리 영역에서의 연마 패턴 및 단위 시간당 연마량을 조절하여, 웨이퍼 가장자리 영역에서 다양한 타겟 연마프로파일에 맞출 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
That is, it is an object of the present invention to adjust a polishing pattern in a wafer edge region and a polishing amount per unit time according to a target polishing profile of a wafer, so that it is possible to match various target polishing profiles in the wafer edge region.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼를 연마면에 가압하면서 회전하는 캐리어 헤드로서, 외부로부터 회전 구동력을 인가받아 회전하는 본체부와; 상기 본체부와 함께 회전하고 상기 웨이퍼를 가압하는 가압면을 형성하는 멤브레인과; 상기 멤브레인의 둘레를 감싸는 링 형태로 배치되되, 원주 방향을 따라 다수로 분할된 형태이고, 반경 방향으로 이동 가능하게 설치된 리테이닝 블록을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a carrier head that rotates while pressing a wafer against a polishing surface during a chemical mechanical polishing process, comprising: a body portion rotating by receiving a rotational driving force from the outside; A membrane rotating together with the main body and forming a pressing surface for pressing the wafer; A retaining block disposed in the form of a ring surrounding the membrane, divided into a plurality in a circumferential direction, and installed to be movable in a radial direction; It provides a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that configured to include.

이는, 리테이닝 블록이 반경 방향으로 이동 가능하게 구성되어, 화학 기계적 연마 공정의 준비과정이나 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼 가장자리에 근접하거나 멀리 이격된 위치에서 리테이닝 블록이 연마 패드에 접촉한 상태가 되도록 이동함으로써, 웨이퍼 가장자리에 영향을 미치는 리바운드 변형량을 조절함으로써, 웨이퍼 가장자리에서의 단위 시간당 연마량을 조절하기 위함이다.This allows the retaining block to move in the radial direction, so that the retaining block is in contact with the polishing pad at a position near or far from the edge of the wafer during the preparation of the chemical mechanical polishing process or during the chemical mechanical polishing process. This is to adjust the amount of polishing per unit time at the edge of the wafer by adjusting the amount of rebound deformation affecting the edge of the wafer by moving.

이를 통해, 본 발명은, 리테이너 링에 의한 리바운드 변형의 정도를 조절하여 웨이퍼 가장자리 영역의 단위 시간당 연마량을 필요에 따라 조절할 수 있게 됨에 따라, 웨이퍼 가장자리에서의 연마 프로파일을 정확하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링에 의한 리바운드 변형에도 불구하고 웨이퍼 가장자리에서의 연마품질을 확보할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Through this, according to the present invention, it is possible to adjust the polishing amount per unit time of the wafer edge region as necessary by adjusting the degree of rebound deformation by the retainer ring, so that the polishing profile at the edge of the wafer can be accurately adjusted, as well as In spite of the rebound deformation due to the retainer ring during the chemical mechanical polishing process, it is possible to obtain an advantageous effect of ensuring the polishing quality at the edge of the wafer.

또한, 본 발명은 웨이퍼의 다양한 타겟 연마프로파일에 맞추어 웨이퍼 가장자리 영역에서의 연마 패턴 및 단위 시간당 연마량을 조절할 수 있게 되므로, 웨이퍼 가장자리 영역에서 다양한 타겟 연마프로파일에 정확히 맞출 수 있는 잇점을 얻을 수 있다. Further, according to the present invention, since the polishing pattern in the edge region of the wafer and the amount of polishing per unit time can be adjusted according to various target polishing profiles of the wafer, it is possible to obtain the advantage of being able to accurately match various target polishing profiles in the wafer edge region.

한편, 상기와 같이 구성된 캐리어 헤드는 화학 기계적 연마 공정을 시작하기 이전에 웨이퍼의 상태에 따라 리테이닝 블록의 위치를 조정하는 데에도 사용될 수 있지만, 화학 기계적 연마 공정을 진행하는 도중에 웨이퍼의 가장자리 영역의 연마 상태에 따라 실시간으로 리테이닝 블록의 위치를 조정하는 데 사용될 수도 있다. Meanwhile, the carrier head configured as described above can also be used to adjust the position of the retaining block according to the state of the wafer before starting the chemical mechanical polishing process, but during the chemical mechanical polishing process, It can also be used to adjust the position of the retaining block in real time according to the polishing condition.

즉, 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 단위 시간당 연마량(Removal Rate)을 늘리고자 할 경우에는 상기 리테이닝 블록이 상기 멤브레인의 가장자리에 근접하는 방향으로 이동되며, 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 단위 시간당 연마량(Removal Rate)을 줄이고자 할 경우에는 상기 리테이닝 블록이 상기 멤브레인의 가장자리로부터 멀어지는 방향으로 이동된다.That is, in the case of increasing the removal rate per unit time in the edge region of the wafer, the retaining block is moved in a direction close to the edge of the membrane, and polishing per unit time in the edge region of the wafer In order to reduce the removal rate, the retaining block is moved in a direction away from the edge of the membrane.

그리고, 종래와 같이 하나의 리테이너 링으로 형성된 경우에는 리테이너 링의 이동이 불가능하지만, 다수로 이루어진 상기 리테이닝 블록은 이동이 가능하다. 이 때, 상기 리테이닝 블록은 2개 이상으로 형성되어 원활한 이동 동작을 확보할 수 있다.In addition, when the retainer ring is formed as a single retainer ring as in the related art, the retainer ring cannot be moved, but the retaining block consisting of a plurality of retaining blocks is movable. In this case, two or more retaining blocks are formed to ensure a smooth movement operation.

이 때, 상기 다수의 리테이닝 블록은 연동하여 이동해야만 하는 것은 아니지만, 동시에 반경 방향으로 일괄 이동 제어됨으로써, 웨이퍼의 가장자리 영역에 리테이닝 블록의 가압에 의하여 미치는 영향을 전체적으로 균일하게 유지할 수 있다.At this time, the plurality of retaining blocks do not have to move in conjunction, but by collectively controlling the movement in the radial direction at the same time, the influence of the pressing of the retaining blocks on the edge region of the wafer can be maintained uniformly overall.

상기 다수의 리테이닝 블록은 반경 방향으로 뻗은 가이드 축을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. The plurality of retaining blocks may be configured to move along a guide axis extending in a radial direction.

한편, 상기 멤브레인의 측면은 상기 웨이퍼의 가장자리에 가압력을 전달하도록 구성된다. 이를 통해, 리테이닝 블록의 내측 모서리가 연마 패드와 접촉하여 연마 패드의 리바운드 변형에 의한 돌출부에 웨이퍼 가장자리가 접촉하는 동안에는 측면을 통해 전달하는 가압력을 낮추고, 리테이닝 블록의 외측 모서리가 연마 패드와 접촉하여 연마 패드의 리바운드 변형되지 않아 평탄한 연마 패드가 웨이퍼 가장자리와 접촉하는 동안에는 측면을 통해 전달하는 가압력을 높이는 것에 의하여, 웨이퍼 가장자리의 단위 시간당 연마량을 보다 미세하게 조절할 수 있다.
Meanwhile, the side surface of the membrane is configured to transmit a pressing force to the edge of the wafer. Through this, while the inner edge of the retaining block comes into contact with the polishing pad and the wafer edge contacts the protrusion due to the rebound deformation of the polishing pad, the pressing force transmitted through the side is lowered, and the outer edge of the retaining block comes into contact with the polishing pad. Thus, while the polishing pad is not rebound and deformed and is in contact with the wafer edge, the amount of polishing per unit time of the wafer edge can be more finely adjusted by increasing the pressing force transmitted through the side surface.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 웨이퍼를 연마면에 가압하면서 상기 웨이퍼의 연마를 행하는 화학 기계적 연마 방법으로서, 상기 웨이퍼의 반경 방향으로의 연마 두께를 측정하는 단계와; 상기 웨이퍼의 가장자리에서의 연마량이 시간 경과에 따른 타겟 연마량과 차이가 있는 것으로 감지되면, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 둘레를 감싸는 다수의 리테이닝 블록을 반경 방향으로 이동시키는 리테이닝 블록 이동단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.On the other hand, according to another field of the invention, the present invention provides a chemical mechanical polishing method for polishing a wafer while pressing a wafer against a polishing surface, comprising the steps of: measuring a polishing thickness of the wafer in a radial direction; If the amount of polishing at the edge of the wafer is detected to be different from the amount of target polishing over time, a retaining block moving step of moving a plurality of retaining blocks surrounding the wafer in a radial direction during a chemical mechanical polishing process To; It provides a chemical mechanical polishing method, characterized in that configured to include.

즉, 웨이퍼의 연마층 두께를 광센서나 와전류 센서 등의 공지된 수단으로 실시간으로 측정한 후, 웨이퍼 가장자리에서의 리테이닝 블록의 위치를 조정하는 것에 의하여 웨이퍼 가장자리에서의 단위 시간당 연마량(removal rate)를 조절하여, 웨이퍼의 가장자리에서의 타겟 프로파일을 정확하게 맞출 수 있다.
That is, after measuring the thickness of the polishing layer of the wafer in real time by a known means such as an optical sensor or an eddy current sensor, the removal rate per unit time at the edge of the wafer is adjusted by adjusting the position of the retaining block at the edge of the wafer. ) Can be adjusted to accurately match the target profile at the edge of the wafer.

본 발명에 따르면, 리테이닝 블록이 반경 방향으로의 이동 변위를 조절할 수 있게 구성되어, 리테이닝 블록이 웨이퍼 가장자리에 인접하거나 멀리 이격된 위치의 범위 내에 위치하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이닝 블록의 내측 저면과 웨이퍼 가장자리와 멀리 떨어진 외측 저면 중 어느 하나가 연마 패드에 접촉한 상태가 되도록 이동 조절하여 웨이퍼 가장자리의 단위 시간당 연마량에 영향을 미치는 리바운드 변형량을 제어함으로써, 웨이퍼 가장자리에서의 단위 시간당 연마량을 조절할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, the retaining block is configured to be able to adjust the displacement in the radial direction, so that the retaining block is located within a range of a position adjacent to or farther apart from the edge of the wafer, The amount of polishing per unit time at the edge of the wafer by controlling the amount of rebound deformation that affects the amount of polishing per unit time at the edge of the wafer by moving the inner bottom surface and the outer bottom surface farther away from the wafer edge to be in contact with the polishing pad. It is possible to obtain an advantageous effect that can be adjusted.

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즉, 본 발명은, 리테이닝 블록에 의한 리바운드 변형의 정도를 조절하여 웨이퍼 가장자리 영역의 단위 시간당 연마량을 화학 기계적 연마 공정 중에도 필요에 따라 조절할 수 있게 됨에 따라, 웨이퍼 가장자리에서의 연마 프로파일을 정확하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이너 링에 의한 리바운드 변형에도 불구하고 웨이퍼 가장자리에서의 연마품질을 확보할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. That is, according to the present invention, by adjusting the degree of rebound deformation by the retaining block, the amount of polishing per unit time of the wafer edge region can be adjusted as needed even during the chemical mechanical polishing process, so that the polishing profile at the edge of the wafer can be accurately adjusted. In addition, it is possible to obtain an advantageous effect of ensuring the polishing quality at the edge of the wafer despite the rebound deformation caused by the retainer ring during the chemical mechanical polishing process.

그리고, 본 발명은 웨이퍼의 다양한 타겟 연마프로파일에 맞추어 웨이퍼 가장자리 영역에서의 연마 패턴 및 단위 시간당 연마량을 조절할 수 있게 되므로, 웨이퍼 가장자리 영역에서 다양한 타겟 연마프로파일에 정확히 맞출 수 있는 잇점을 얻을 수 있다. Further, according to the present invention, since the polishing pattern at the edge region of the wafer and the amount of polishing per unit time can be adjusted according to various target polishing profiles of the wafer, it is possible to obtain the advantage of being able to accurately match various target polishing profiles at the wafer edge region.

한편, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '반경 방향'이라는 용어는 중심으로부터 직선 형태로 멀어지는 방향 및 그 반대 방향에 국한되지 않으며, 중심으로부터 직선 형태로 멀어지는 방향 성분을 포함하거나 그 반대 방향 성분을 포함하는 것을 모두 포함하는 것으로 정의하기로 한다.
On the other hand, the term'radial direction' described in the present specification and claims is not limited to a direction away from the center in a straight line and in a direction opposite to it, and includes a direction component away from the center in a straight line or an opposite direction component. It will be defined as including everything that does.

도1은 일반적은 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 평면도,
도2는 도1의 정면도,
도3은 도1의 캐리어 헤드의 구성을 개략적으로 도시한 횡단면도,
도4는 도3의 'A'부분의 확대도,
도5는 도1에 의한 웨이퍼의 연마 프로파일을 측정한 일례를 도시한 그래프,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 구성을 도시한 횡단면도,
도7은 도6의 캐리어 헤드의 저면도,
도9a은 도7의 'C'부분에서 리테이닝 블록의 가이드 축의 단면 형태를 도시한 도면,
도5의 리테이닝 블록을 연동시키는 구성의 일례를 도시한 도면,
도a는 도5의 'B'부분의 확대도로서 리테이닝 블록의 내측 모서리가 연마 패드를 가압하는 구성을 도시한 도면,
도9b는 도5의 'B'부분의 확대도로서 리테이닝 블록의 외측 모서리가 연마 패드를 가압하는 구성을 도시한 도면,
도10은 웨이퍼의 반경 길이에 따른 타겟 프로파일의 분포를 도시한 도면이다.1 is a plan view showing the configuration of a general chemical mechanical polishing apparatus.
Fig. 2 is a front view of Fig. 1;
Figure 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the carrier head of Figure 1;
Fig. 4 is an enlarged view of part'A' of Fig. 3;
Fig. 5 is a graph showing an example of measuring the polishing profile of the wafer shown in Fig. 1;
6 is a cross-sectional view showing the configuration of a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention;
Fig. 7 is a bottom view of the carrier head of Fig. 6;
9A is a view showing a cross-sectional shape of a guide shaft of a retaining block in a portion'C' of FIG. 7;
A diagram showing an example of a configuration in which the retaining blocks of Fig. 5 are interlocked;
FIG. a is an enlarged view of part'B' of FIG. 5, showing a configuration in which an inner edge of a retaining block presses a polishing pad;
9B is an enlarged view of a portion'B' of FIG. 5, showing a configuration in which the outer edge of the retaining block presses the polishing pad;
10 is a diagram showing a distribution of a target profile according to a radius length of a wafer.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드(100) 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법을 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 전술한 종래 기술의 구성 및 작용과 유사한 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. The carrier head 100 for a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention and a chemical mechanical polishing method using the same will be described in detail. However, in the description of the present invention, a description thereof will be omitted in order to clarify the gist of the present invention with respect to a configuration similar to the configuration and operation of the prior art described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드(100)는 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체부(10, 20)와, 본체부(10, 20) 중 베이스(20)에 고정되어 베이스(20)와의 사이에 압력 챔버(C1, C2, C3)를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(130)과, 멤브레인(130)의 둘레를 감싸게 배치되어 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(2)를 가압하여 웨이퍼의 이탈을 방지하는 리테이닝 블록(140)과, 압력 챔버(C1, C2, C3) 및 멤브레인 측면(132) 상측에 형성된 가압 챔버(Cr)에 공압을 공급하거나 제거하는 압력 제어부(50)로 구성된다.
Carrier head 100 according to an embodiment of the present invention is connected to a drive shaft (not shown) and rotates the main body portion (10, 20), the body portion (10, 20) of the base 20 is fixed to the base The pressure chamber (C1, C2, C3) is formed between 20 and the membrane 130 formed of an elastic flexible material, and the polishing pad 2 is disposed to surround the membrane 130 during the chemical mechanical polishing process. ) To prevent separation of the wafer, and a pressure control unit that supplies or removes pneumatic pressure to the pressure chamber (C1, C2, C3) and the pressurization chamber (Cr) formed on the upper side of the membrane side 132 It consists of 50.

상기 멤브레인(130)은 웨이퍼(W)의 판면을 가압할 수 있도록 웨이퍼(W)의 판면에 대응하는 크기의 원판 형태로 형성된 바닥판(131)과, 바닥판(131)의 가장자리 끝단부로부터 상측으로 절곡되어 연장 형성된 측면(132)과, 바닥판(131)의 중심과 측면(132)의 사이에 본체부의 베이스(20)에 결합되는 다수의 링형태의 격벽(133)이 형성된다. 이에 따라, 멤브레인 바닥판(131)과 베이스(20)의 사이에는 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3)가 형성된다.The membrane 130 has a bottom plate 131 formed in the shape of a disk having a size corresponding to the plate surface of the wafer W so as to press the plate surface of the wafer W, and the upper side from the edge end of the bottom plate 131 A plurality of ring-shaped partition walls 133 coupled to the base 20 of the main body portion are formed between the side surface 132 that is bent and extended and formed between the center and the side surface 132 of the bottom plate 131. Accordingly, a plurality of pressure chambers C1, C2, and C3 are formed between the membrane bottom plate 131 and the base 20.

그리고, 도9a에 도시된 바와 같이 멤브레인 측면(132)의 상측에는 반경 외측 방향으로 뻗은 고정 플랩(133a)과 반경 내측으로 뻗은 고정 플랩(133b)이 형성되어, 이들(133a, 133b)이 바닥면을 형성하는 가압 챔버(Cr)가 형성된다. 이 때, 멤브레인 측면(132)의 상측에 위치하는 가압 챔버(Cr)의 압력이 높아지면, 가압 챔버(Cr)의 바닥면을 통해 멤브레인 측면(132)을 타고 가압력(Fr)이 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에 도달하여 가압하게 된다. 특히, 가압 챔버(Cr)의 바닥면은 평탄면으로 형성됨에 따라, 가압 챔버(Cr)의 바닥면에 작용하는 힘이 그대로 멤브레인 측면(132)을 타고 웨이퍼(W)의 가장자리에 가압력(Fv)으로 인가되므로, 웨이퍼(W)의 가장자리에 보다 높은 크기의 가압력을 인가할 수 있는 장점이 얻어진다.
In addition, as shown in Fig. 9A, a fixing flap 133a extending radially outward and a fixing flap 133b extending radially are formed on the upper side of the membrane side 132, and these 133a and 133b are formed on the bottom surface. A pressurizing chamber (Cr) forming a is formed. At this time, when the pressure of the pressurization chamber Cr located on the upper side of the membrane side 132 increases, the pressurization force Fr rides on the membrane side 132 through the bottom surface of the pressurization chamber Cr. It reaches the edge area and pressurizes. In particular, as the bottom surface of the pressurization chamber Cr is formed as a flat surface, the force acting on the bottom surface of the pressurization chamber Cr rides on the membrane side 132 as it is, and the pressing force Fv is applied to the edge of the wafer W. Since it is applied to the edge of the wafer (W), the advantage of being able to apply a higher size of the pressing force is obtained.

상기 리테이닝 블록(140)은 도7에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 둘레를 감싸는 형태로 배열되며, 원주 방향을 따라 적어도 3개 이상(도면에는 6개)으로 분할되어 구동 수단(M2)에 의하여 가이드 축(147)을 따라 반경 방향으로 이동(141d) 가능하다는 점에 특징이 있다. The retaining block 140 is arranged in a form surrounding the circumference of the wafer W as shown in FIG. 7, and is divided into at least three (6 in the drawing) along the circumferential direction to drive means (M2). It is characterized in that it is possible to move (141d) in the radial direction along the guide axis 147 by this.

한편, 본 명세서 및 특허청구범위에서 '다수의 리테이닝 블록(140)'의 구성은 리테이닝 블록 자체가 다수로 형성되는 것을 포함할 뿐만 아니라, 연마 패드와 접촉하는 면(본 실시예에서는 접촉 블록(141)의 저면을 지칭함)이 다수로 형성되는 것을 포함한다. On the other hand, the configuration of the'multiple retaining blocks 140' in the present specification and claims includes not only that the retaining block itself is formed in plural, but also the surface in contact with the polishing pad (in this embodiment, the contact block (Referring to the bottom of (141)) includes a plurality of formations.

리테이닝 블록(140)은, 연마 패드(2)와 접촉하는 저면(140s)을 구비하고 원주 방향을 따라 다수로 분할된 접촉 블록(141)과, 다수의 접촉 블록(141)과 연결된 상태를 유지하면서 반경 방향으로의 변위(141d)를 허용하게 설치되며 본체부(10, 20)에 고정 설치된 고정 블록(142)과, 고정 블록(142)에 고정되어 고정 블록(142)에 대하여 반경 바깥으로 접촉 블록(141)의 이동을 안내하도록 연장 형성된 가이드 축(147)과, 고정 블록(142)과 접촉 블록(141)을 함께 상하 방향으로 이동시켜 접촉 블록(141)의 저면이 연마 패드(2)를 가압하게 구동하는 제1구동수단(M1)과, 고정 블록(142)에 대하여 접촉 블록(141)을 반경 방향으로 이동(141d)시켜 웨이퍼 가장자리로부터의 거리를 조절하는 제2구동수단(M2)으로 구성된다.The retaining block 140 has a bottom surface 140s in contact with the polishing pad 2 and maintains a state connected to a plurality of contact blocks 141 divided in a circumferential direction and a plurality of contact blocks 141 While being installed to allow displacement (141d) in the radial direction, the fixed block 142 fixedly installed on the main body 10, 20, and fixed to the fixed block 142 to contact the fixed block 142 outside the radius The guide shaft 147 extended to guide the movement of the block 141, the fixed block 142, and the contact block 141 are moved in the vertical direction together, so that the bottom surface of the contact block 141 moves the polishing pad 2 A first driving means (M1) that drives to pressurize and a second driving means (M2) that adjusts the distance from the edge of the wafer by moving (141d) the contact block 141 in the radial direction with respect to the fixed block 142. It is composed.

여기서, 접촉 블록(141)은 웨이퍼(W)의 둘레를 감싸는 형태로 다수의 분리된 형태로 형성된다. 접촉 블록(141)은 연마 패드(2)를 가압하면서 조금씩 마모되므로 종래의 리테이너 링과 동일하거나 유사한 재질로 제작된다. Here, the contact block 141 is formed in a plurality of separate shapes in a shape surrounding the circumference of the wafer W. Since the contact block 141 wears little by little while pressing the polishing pad 2, it is made of the same material as or similar to the conventional retainer ring.

고정 블록(142)은 접촉 불록(141)과 마찬가지로 다수로 분리된 형태로 형성될 수도 있지만, 하나의 링형 부재로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1구동수단(M1)에 의하여 고정 블록(142)을 상하로 이동시키는 것에 의하여, 고정 블록(142)과 접촉 블록(141)이 함께 상하 이동된다. 여기서, 제1구동수단(M1)은 종래의 구동부(M)와 마찬가지로 전기 에너지를 구동원으로 사용하는 모터일 수도 있고, 공압이나 유압을 구동원으로 사용할 수도 있다. 이에 따라, 접촉 블록(141)의 저면(140s)은 연마 패드(2)를 가압(Pr)할 수 있게 된다. Like the contact block 141, the fixing block 142 may be formed in a separate form, but may be formed as a single ring-shaped member. Accordingly, by moving the fixing block 142 up and down by the first driving means M1, the fixing block 142 and the contact block 141 are moved up and down together. Here, the first driving means M1 may be a motor that uses electric energy as a driving source, similar to the conventional driving unit M, or may use pneumatic or hydraulic pressure as a driving source. Accordingly, the bottom surface 140s of the contact block 141 can press the polishing pad 2 (Pr).

그리고, 도8에 도시된 바와 같이 접촉 블록(141)은 고정 블록(142)에 대하여 가이드 축(147)에 의하여 연결되고, 제2구동수단(M2)은 접촉 블록(141)을 가이드 축(147)의 연장 방향을 따라 밀어내거나 이동시키며, 공지된 리니어 모터나 리드 스크류 등의 전기에너지를 이용하거나 공압 액츄에이터 등의 유공압 에너지를 이용하여 구현할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 8, the contact block 141 is connected to the fixed block 142 by a guide shaft 147, and the second driving means M2 connects the contact block 141 to the guide shaft 147. ) Is pushed or moved along the extension direction, and can be implemented by using electric energy such as a known linear motor or lead screw, or by using hydraulic energy such as a pneumatic actuator.

가이드 축(147)은 하나의 접촉 블록(141)에 대하여 2개 이상으로 연장 형성되어, 제2구동수단(M2)에 의하여 접촉 블록(141)이 고정 블록(142)에 대하여 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 이동(141d)하는 동작을 안내한다. 여기서, 가이드 축(147)은 접촉 블록(141)의 중앙부와 중심(O)까지의 연장선(88)과 평행한 방향으로 연장 형성되어, 리테이닝 블록의 접촉 블록(141)의 내주면이 웨이퍼 가장자리에 대하여 평균적으로 최소한의 편차를 갖고 이동할 수 있게 된다. The guide shaft 147 is extended in two or more with respect to one contact block 141, so that the contact block 141 has a radial component with respect to the fixed block 142 by the second driving means M2. It guides the movement in the direction (141d). Here, the guide shaft 147 is formed to extend in a direction parallel to the center portion of the contact block 141 and the extension line 88 to the center O, so that the inner circumferential surface of the contact block 141 of the retaining block is at the edge of the wafer. On average, it is possible to move with minimal deviation.

따라서, 가이드 축(147)은 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 연장되며, 2열 이상 배열되는 경우에는 반경 방향과 일치하는 방향으로 연장되지는 않을 수 있다. Accordingly, the guide shaft 147 extends in a direction having a radial component, and when two or more rows are arranged, it may not extend in a direction coincident with the radial direction.

다수의 접촉 블록(141)을 이동시키는 제2구동수단(M2)은 각각의 접촉 블록(141)에 대하여 개별 제어할 수도 있으며, 각각의 접촉 블록(141)에 대하여 순차적으로 마다 설치되어 가이드 축(147)에 의해 하나씩 행해질 수도 있지만, 동일한 제어 신호에 의하여 다수의 접촉 블록(141)이 동시에 일괄 이동(141d)하도록 작동됨으로써, 웨이퍼의 가장자리 영역에 리테이닝 블록(140)의 가압에 의하여 미치는 영향을 전체적으로 균일하게 유지할 수 있다.
The second driving means (M2) for moving the plurality of contact blocks 141 may be individually controlled for each contact block 141, and are sequentially installed for each contact block 141 to guide shaft ( Although it may be performed one by one by 147), the plurality of contact blocks 141 are operated to simultaneously move 141d by the same control signal, thereby affecting the influence of the pressing of the retaining block 140 on the edge region of the wafer. It can be kept uniform throughout.

이와 같이 구성된 리테이닝 블록(140)을 이용하여, 웨이퍼(W)의 가장자리에서의 단위 시간당 연마량을 늘리고자 할 경우에는, 도9a에 도시된 바와 같이, 가이드 축(147)를 따라 접촉 블록(141)을 웨이퍼 가장자리를 향하여 이동(141d1)시켜, 리테이닝 블록(140)과 웨이퍼 가장자리까지의 거리(z1)를 짧게 조절한다. 이에 따라, 리테이닝 블록(140)에 의하여 가압되는 연마 패드(2)에 눌림 변형이 생기면서, 그 주변으로 돌출되는 리바운드 변형(99i, 99e)이 발생되어, 웨이퍼 가장자리는 연마 패드(2)의 접촉면이 밀착되지 않고 돌출된 연마패드의 일부와 접촉한 상태가 된다. 따라서, 웨이퍼 가장자리에서는 리테이닝 블록(140)의 내측(웨이퍼를 향하는 방향)에 돌출되는 리바운드 변형(99i)이 생기면서 웨이퍼의 저면을 상방으로 들어올려, 웨이퍼 가장자리에서 보다 높은 가압력이 작용하게 되어 단위 시간 당 연마량을 증가시킬 수 있다.In the case of increasing the amount of polishing per unit time at the edge of the wafer W by using the retaining block 140 configured as described above, as shown in FIG. 9A, the contact block ( By moving 141 toward the edge of the wafer (141d1), the distance z1 between the retaining block 140 and the edge of the wafer is shortened. Accordingly, a pressing deformation occurs in the polishing pad 2 pressed by the retaining block 140, and rebound deformations 99i and 99e protruding to the periphery thereof are generated, so that the edge of the wafer is The contact surface does not come into close contact and is in contact with a portion of the protruding polishing pad. Therefore, at the edge of the wafer, a rebound deformation 99i protruding from the inner side of the retaining block 140 (in the direction toward the wafer) occurs, lifting the bottom of the wafer upward, and a higher pressing force acts at the edge of the wafer. The amount of polishing per hour can be increased.

이와 유사하게, 이와 같이 구성된 리테이닝 블록(140)을 이용하여, 웨이퍼(W)의 가장자리에서의 단위 시간당 연마량을 줄이고자 할 경우에는, 도9b에 도시된 바와 같이 가이드 축(147)을 따라 접촉 블록(141)을 웨이퍼 가장자리로부터 멀리 이동(141d2)시켜, 리테이닝 블록(140)과 웨이퍼 가장자리까지의 거리(z2)의 외측 모서리(140e)가 연마 패드(2)와 접촉하게 하여 연마 패드(2)를 가압하는 가압 위치와 웨이퍼 가장자리까지의 거리(z2)를 길게 조절한다. 이에 따라, 연마 패드(2)에는 리테이닝 블록(140)의 접촉 블록(141)의 외측 모서리(140e)에 의해 가압되어 눌림 변형이 생기면서, 그 주변으로 되튀어 돌출되는 리바운드 변형(99)이 발생되지만, 리바운드 변형(99)은 연마 패드(2)의 가압 위치와 웨이퍼 가장자리까지의 충분히 긴 거리(z2) 내부에 생기므로, 웨이퍼 가장자리와 연마 패드(2)의 접촉면은 서로 밀착된 상태가 된다. 따라서, 멤브레인 바닥판(131)이나 측면(132)을 통해 가압력이 웨이퍼(W)의 가장자리에 인가되면, 웨이퍼 가장자리에서의 단위 시간 당 연마량을 정상적인 값으로 유지하여 작게 할 수 있다.
Similarly, when using the retaining block 140 configured as described above to reduce the amount of polishing per unit time at the edge of the wafer W, along the guide axis 147 as shown in FIG. 9B. The contact block 141 is moved away from the wafer edge (141d2), so that the retaining block 140 and the outer edge 140e of the distance z2 between the wafer edge come into contact with the polishing pad 2 so that the polishing pad ( Adjust the distance z2 between the pressing position to press 2) and the edge of the wafer to be long. Accordingly, the polishing pad 2 is pressed by the outer edge 140e of the contact block 141 of the retaining block 140 to cause a pressing deformation, and a rebound deformation 99 that bounces and protrudes around the polishing pad 2 However, the rebound deformation 99 occurs within a sufficiently long distance z2 between the pressing position of the polishing pad 2 and the edge of the wafer, so that the contact surface between the wafer edge and the polishing pad 2 is in close contact with each other. . Therefore, when a pressing force is applied to the edge of the wafer W through the membrane bottom plate 131 or the side surface 132, the amount of polishing per unit time at the edge of the wafer can be kept at a normal value and reduced.

이에 더하여, 멤브레인 측면에 인가되는 가압력(Fv)의 크기를 조절하거나, 리테이닝 블록(140)의 이동 각도를 조절하는 것에 의하여, 웨이퍼 가장자리 영역의 단위 시간당 연마량을 미세하게 조절할 수도 있다.
In addition, the amount of polishing per unit time of the edge region of the wafer may be finely adjusted by adjusting the size of the pressing force Fv applied to the side of the membrane or by adjusting the moving angle of the retaining block 140.

상기와 같은 구성을 이용하여 화학 기계적 연마 방법에 활용될 수 있다. 즉, 도10에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 반경 방향에 따른 타겟연마프로파일이 다양하게 설정될 수 있는데, 먼저 웨이퍼의 반경 방향으로의 연마 두께를 공지된 다양한 방법으로 측정 수단에 의해 측정한 이후에, 웨이퍼의 가장자리(e)에서의 연마량이 시간 경과에 따른 타겟 연마량과 차이가 있는 것으로 감지되면, 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 둘레를 감싸는 다수의 리테이닝 블록(140)의 접촉 블록(141)을 연마 패드(2)에 대하여 가이드 축(147)을 따라로 이동시키는 것에 의하여, 웨이퍼 가장자리(e)의 단위 시간당 연마량을 조절하여 타겟 연마프로파일에 도달하도록 제어할 수 있다. It can be utilized in a chemical mechanical polishing method by using the above configuration. That is, as shown in Fig. 10, the target polishing profile according to the radial direction of the wafer can be variously set. First, the polishing thickness in the radial direction of the wafer is measured by a measuring means by various known methods. , When it is detected that the amount of polishing at the edge e of the wafer is different from the amount of polishing of the target over time, the contact block 141 of the plurality of retaining blocks 140 surrounding the periphery of the wafer during a chemical mechanical polishing process ) By moving along the guide axis 147 with respect to the polishing pad 2, the amount of polishing per unit time of the wafer edge e can be adjusted to reach the target polishing profile.

예를 들어, 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 연마량(Removal Rate)이 시간 경과에 따른 타겟 연마량에 비하여 더 큰 것으로 감지되면, 리테이닝 블록(140)을 반경 바깥 방향으로 이동시켜, 연마 패드(2)를 가압하는 리테이닝 블록(140)의 위치를 웨이퍼 가장자리로부터 멀리 떨어뜨림으로써, 단위 시간당 연마량을 정상시보다 보다 더 낮출수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 멤브레인 측면을 통한 가압력을 낮추는 것을 병행할 수도 있다.For example, when it is detected that the removal rate at the edge of the wafer is larger than the target polishing amount over time, the retaining block 140 is moved radially outward, and the polishing pad 2 By moving the position of the retaining block 140 pressing) away from the edge of the wafer, the amount of polishing per unit time can be lower than that of normal. In addition, according to another embodiment of the present invention, it is also possible to reduce the pressing force through the side of the membrane.

이와 유사하게, 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 연마량(Removal Rate)이 시간 경과에 따른 타겟 연마량에 비하여 더 작은 것으로 감지되면, 리테이닝 블록(140)을 반경 내측 방향으로 이동시켜, 연마 패드(2)를 가압하는 리테이닝 블록(140)의 위치를 웨이퍼 가장자리에 근접시킴으로써, 리테이닝 블록(140)에 의한 연마 패드(2)의 눌림 변형에 따른 리바운드 변형(99i)이 웨이퍼 가장자리를 들어올려 보다 높은 가압력(Fv)으로 가압되게 함으로써, 단위 시간당 연마량을 정상시보다 보다 더 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 멤브레인 측면을 통한 가압력을 높이는 것을 병행할 수도 있다. Similarly, when it is detected that the removal rate at the edge of the wafer is smaller than the target polishing amount over time, the retaining block 140 is moved in the radially inward direction, and the polishing pad 2 ), by bringing the position of the retaining block 140 pressing) closer to the edge of the wafer, the rebound deformation 99i due to the depressed deformation of the polishing pad 2 by the retaining block 140 lifts the edge of the wafer. By making it pressurized by the pressing force Fv, the amount of polishing per unit time can be increased more than the normal time. In addition, according to another embodiment of the present invention, it is also possible to increase the pressing force through the side of the membrane.

이를 통해, 웨이퍼 가장자리에서의 타겟 연마프로파일이 도10에 도시된 바와 같이 다양한 형태(e0, e1, e2)로 형성되더라도, 웨이퍼 가장자리에서의 연마패드(2)의 리바운드 돌출 변형(99)의 위치를 조절하는 것에 의하여, 웨이퍼 가장자리와 연마 패드(2) 간의 밀착 접촉 상태를 제어하고, 동시에 멤브레인 측면(132)을 통해 높은 가압력(Fv)을 인가하는 것을 종합적으로 제어함으로써, 웨이퍼 가장자리에서의 단위 시간당 연마량을 정교하게 제어하여, 웨이퍼의 가장자리에서의 타겟 프로파일에 맞게 연마할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Through this, even if the target polishing profile at the edge of the wafer is formed in various shapes (e0, e1, e2) as shown in Fig. 10, the position of the rebound protrusion deformation 99 of the polishing pad 2 at the edge of the wafer is By controlling, the state of close contact between the wafer edge and the polishing pad 2 is controlled, and at the same time, the application of a high pressing force (Fv) through the membrane side 132 is comprehensively controlled, thereby polishing the wafer edge per unit time. By precisely controlling the amount, it is possible to obtain an advantageous effect of polishing according to the target profile at the edge of the wafer.

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.
Although the present invention has been exemplarily described above through preferred embodiments, the present invention is not limited to such specific embodiments, and the technical idea presented in the present invention, specifically, various forms within the scope described in the claims. It may be modified, changed, or improved.

W: 웨이퍼 C1, C2, C3: 압력 챔버
2: 연마 패드 100: 캐리어 헤드
130: 멤브레인 131: 멤브레인 바닥판
132: 멤브레인 측면 Cx: 가압 챔버
Fv : 가압력 140: 리테이닝 블록
141: 접촉 블록 142: 고정 블록
147: 가이드 축 M1: 제1구동수단
M2: 제2구동수단W: wafer C1, C2, C3: pressure chamber
2: polishing pad 100: carrier head
130: membrane 131: membrane bottom plate
132: membrane side Cx: pressurized chamber
Fv: pressing force 140: retaining block
141: contact block 142: fixed block
147: guide shaft M1: first driving means
M2: second driving means

Claims (10)

연마 공정 중에 웨이퍼를 연마면에 가압하면서 회전하는 캐리어 헤드로서,
외부로부터 회전 구동력을 인가받아 회전하는 본체부와;
상기 본체부와 함께 회전하고 상기 웨이퍼를 가압하는 가압면을 형성하는 멤브레인과;
상기 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 반경 방향으로의 연마 두께를 측정하는 측정 수단과;
상기 멤브레인의 둘레를 감싸는 링 형태로 배치되되 원주 방향을 따라 다수로 분할된 형태로 형성되어 상기 연마 공정 중에 반경 방향 성분을 포함하는 방향으로 이동하되,
상기 측정 수단에 의해 측정된 상기 웨이퍼의 가장자리에서의 연마량이 시간 경과에 따른 타겟 연마량에 비하여 더 크면 반경 바깥 방향으로 이동되고, 상기 측정 수단에 의해 측정된 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 연마량이 시간 경과에 따른 상기 타겟 연마량에 비하여 더 작으면 반경 내측 방향으로 이동되는 리테이닝 블록을;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
As a carrier head that rotates while pressing the wafer against the polishing surface during the polishing process,
A body portion that rotates by receiving a rotational driving force from the outside;
A membrane rotating together with the main body and forming a pressing surface for pressing the wafer;
Measuring means for measuring the polishing thickness of the wafer in the radial direction during the polishing process;
Arranged in the form of a ring surrounding the circumference of the membrane and formed in a plurality of divided shapes along the circumferential direction to move in a direction including a radial component during the polishing process,
If the amount of polishing at the edge of the wafer measured by the measuring means is larger than the target polishing amount over time, it is moved in a radial direction outward, and the amount of polishing in the edge region of the wafer measured by the measuring means is time. A retaining block that moves in a radially inward direction when it is smaller than the target polishing amount according to the passage;
Carrier head for a chemical mechanical polishing device, characterized in that configured to include.
 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 리테이닝 블록은 3개 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
The method of claim 1,
The carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that the retaining block is formed in three or more.
 제 1항에 있어서,
상기 다수의 리테이닝 블록은 일괄적으로 반경 방향 성분을 포함하는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
The method of claim 1,
The plurality of retaining blocks collectively move in a direction including a radial component.
 제 1항 또는 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 다수의 리테이닝 블록은 반경 방향으로 뻗은 가이드 축을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
The method according to claim 1 or 4 or 5,
A carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus, wherein the plurality of retaining blocks move along a guide axis extending in a radial direction.
 제 1항 또는 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 멤브레인의 측면은 상기 웨이퍼의 가장자리에 가압력을 전달하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
The method according to claim 1 or 4 or 5,
A carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that the side of the membrane transmits a pressing force to the edge of the wafer.
 웨이퍼를 연마면에 가압하면서 상기 웨이퍼의 연마를 행하는 화학 기계적 연마 방법으로서,
상기 웨이퍼의 연마 공정 중에 상기 웨이퍼의 반경 방향으로의 연마 두께를 측정하는 단계와;
측정 수단에 의해 측정된 상기 웨이퍼의 가장자리에서의 연마량이 시간 경과에 따른 타겟 연마량에 비하여 더 크면 반경 바깥 방향으로 리테이닝 블록을 이동시키고, 상기 측정 수단에 의해 측정된 상기 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 연마량이 시간 경과에 따른 상기 타겟 연마량에 비하여 더 작으면 반경 내측 방향으로 상기 리테이닝 블록을 이동시키는 리테이닝 블록 이동단계를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
A chemical mechanical polishing method for polishing the wafer while pressing the wafer against a polishing surface,
Measuring a polishing thickness of the wafer in a radial direction during the polishing process of the wafer;
If the amount of polishing at the edge of the wafer measured by the measuring means is larger than the target polishing amount over time, the retaining block is moved in a radial outward direction, and in the edge region of the wafer measured by the measuring means A retaining block moving step of moving the retaining block in a radially inward direction when the polishing amount is smaller than the target polishing amount over time;
Chemical mechanical polishing method, characterized in that configured to include.
 제 8항에 있어서,
상기 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 연마량(Removal Rate)이 시간 경과에 따른 타겟 연마량에 비하여 더 작은 것으로 감지되면, 상기 리테이닝 블록을 반경 내측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method of claim 8,
When it is sensed that the removal rate at the edge region of the wafer is smaller than the target polishing amount over time, the retaining block is moved inside a radius.
 제 9항에 있어서,
상기 웨이퍼의 가장자리 영역에서의 연마량(Removal Rate)이 시간 경과에 따른 타겟 연마량에 비하여 더 큰 것으로 감지되면, 상기 리테이닝 블록을 반경 외측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method of claim 9,
When it is sensed that the removal rate at the edge region of the wafer is greater than the target polishing amount over time, the retaining block is moved outside a radius.
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