KR20140092273A - Polishing head of cmp apparatus comprising high strength alloy - Google Patents

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KR20140092273A
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원종수
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원종수
강문구
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Abstract

The present invention relates to a polishing head of a CMP apparatus including a high strength alloy, which prolongs lifetime of a product by preventing crack generation of a ceramic material by improving a structure of a circular perforated plate constituting the polishing head and replacing the material with a high strength special alloy, and at the same time improves production efficiency by maximizing operation rate of an equipment. A polishing head of a CMP apparatus includes a pressure control device (11), an absorption part (12), a circular perforated plate (100) and a retainer ring (13). The perforated plate (100) includes: a circulate plate type body (110); a pair of alignment grooves (111, 111) formed symmetrically to both sides in the upper center of the body (110); a number of holes (112) formed in the body (110); four perforated holes (113) formed at one side of the body (110); a center groove part (114) formed in a rear center of the body (110); a ball (115) having a part be inserted into the center of the center groove part (114); a circular metal plate (116) which is inserted, fixed and installed in the center of the center groove part (114), and has an exposure hole (116a) formed to expose a part of the ball (115); a plurality of balance pins (117) inserted and fixed around the center groove part (114); and an upper and a lower border part (120, 130) for fixing and surrounding a border of the body (110). The metal plate (116) is constituted with a special alloy including zirconium, titanium, nickel and chrome.

Description

고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드{POLISHING HEAD OF CMP APPARATUS COMPRISING HIGH STRENGTH ALLOY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polishing head for a CMP apparatus including a high strength alloy,

본 발명은 반도체소자 제조용 씨엠피(CMP, Chemical Mechanical Polishing)장치의 연마헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연마헤드를 이루는 원형 다공판의 구조를 개선하고, 재질을 고강도 특수 합금으로 대체하여 세라믹 재질의 균열(crack) 발생을 원천적으로 방지함으로써 제품의 수명을 연장함과 동시에 장비의 가동률을 극대화 시켜 생산효율을 크게 향상시킨 한 고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing head for a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a polishing head for a polishing head, which is improved in the structure of a circular perforated plate, To a polishing head of a CMP apparatus including a high-strength alloy which substantially prevents the occurrence of cracks in the product, thereby maximizing the operating rate of the equipment while extending the service life of the product and greatly improving the production efficiency.

최근 반도체장치가 고집적화 됨에 따라 배선구조가 다층화 되어 반도체 기판 상에 적층된 단위 셀들 사이의 표면단차가 증가됨에 따라, 상기 표면단차를 평탄화하기 위한 기술이 중요하게 모색되고 있다.Recently, as the semiconductor device has become highly integrated, the wiring structure becomes multilayered, and the surface step difference between the unit cells stacked on the semiconductor substrate is increased. Therefore, a technique for flattening the surface step difference is considered to be important.

상기 반도체기판 표면을 평탄화 하는 기술 중 CMP는 반도체 기판 표면을 물리적 및 화학적으로 연마하는 것으로, 연마헤드가 웨이퍼를 흡착한 후 연마테이블의 상부에 부착된 연마패드와 연마액(슬러리)이 공급되는 상태에서 접촉하며 고속으로 회전함으로서 이루어진다.Among the technologies for flattening the surface of the semiconductor substrate, CMP is a method of physically and chemically polishing the surface of the semiconductor substrate, in which the polishing head adsorbs the wafer, and then the polishing pad and the polishing liquid (slurry) And is rotated at a high speed.

종래의 CMP장치의 연마헤드를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.A polishing head of a conventional CMP apparatus will be described with reference to Figs. 1 to 3. Fig.

먼저, 도 1에서와 같이 CMP장치는 웨이퍼(W)를 진공 흡착 고정하여 연마테이블(20)의 연마패드(21)로 이동시킨 후, 가압 접촉하며 소정의 속도로 회전시켜 평탄화 작업을 수행하는 연마헤드(10)와, 상부에 연마패드(21)을 구비하고 소정의 속도로 회전하며 웨이퍼(W)의 연마면과 직접 접촉하는 연마테이블(20)을 포함한다. First, as shown in FIG. 1, a CMP apparatus moves a wafer W to a polishing pad 21 of a polishing table 20 by vacuum suction and fixing, and thereafter, And a polishing table 20 having a polishing pad 21 at an upper portion thereof and rotating at a predetermined speed and in direct contact with the polishing surface of the wafer W. [

또한 상기 연마헤드(10)는 CMP공정의 수행 시 펌핑(Pumping) 동작을 수행하는 압력조절장치(11)와, 상기 압력조절장치(11)의 하방에 구비되며 상기 압력조절장치(11)의 펌핑에 의한 진공을 이용하여 웨이퍼(W)를 직접 흡착하는 흡착부(12)와, 상기 웨이퍼(W)를 연마하는 과정에서 상기 웨이퍼(W)가 흡착부(12)에서 이탈되는 것을 방지하는 리테이너링(13)을 포함한다.The polishing head 10 is provided with a pressure adjusting device 11 for performing a pumping operation in a CMP process and a pumping device 11 provided below the pressure adjusting device 11, A suction unit 12 for directly suctioning the wafer W using a vacuum by the vacuum pump 12 and a retainer ring 12 for preventing the wafer W from being detached from the suction unit 12 in the course of polishing the wafer W, (13).

또한, 상기 압력조절장치(11)에는 연마하우징(14)이 연결되어 있고, 상기 연마하우징(14)과 고속으로 회전되는 회전축(15)이 연결되어 있다.A polishing housing 14 is connected to the pressure regulating device 11 and a rotary shaft 15 is connected to the polishing housing 14 at a high speed.

또한 상기 압력조절장치(11)의 하부에는 표면에 다수개의 관통홀 형성되는 원형의 다공판(30)이 더 구성되어 상기 압력조절장치(11)에 의한 압력을 흡착부(12)로 전달하는 기능을 수행하게 된다.A circular perforated plate 30 having a plurality of through holes formed in its surface is further provided at a lower portion of the pressure regulating device 11 to transmit the pressure of the pressure regulating device 11 to the adsorbing part 12 .

여기서 상기 다공판(30)의 구성을 상세히 살펴본다.Here, the structure of the perforated plate 30 will be described in detail.

상기 다공판(30)은 도 2 및 도 3에서와 같이, 원판형태의 본체(31)와, 상기 본체(31)의 테두리를 감싸도록 고정하는 테두리부(32)와, 상기 본체(31)의 상부 중앙에 돌출 형성되는 정렬핀(33)과, 상기 본체(31)에 형성되는 다수의 홀(34)과, 상기 본체(31)의 일측에 형성되는 4개의 다공홀(35)과, 상기 본체(31)의 후면 중앙에 형성되는 중앙홈부(36)와, 상기 중앙홈부(37)의 중앙에 일부가 삽입 고정되는 볼(37)과, 상기 중앙홈부(36)의 둘레에 삽입 고정되는 복수개의 밸런스핀(38)을 포함한다.2 and 3, the perforated plate 30 includes a main body 31 in the form of a disk, a rim 32 for fixing the rim of the main body 31 so as to surround the rim of the main body 31, A plurality of holes 34 formed in the main body 31; four porous holes 35 formed in one side of the main body 31; A central groove 36 formed at the center of the rear surface of the central groove 37 and a ball 37 partially inserted and fixed at the center of the central groove 37; And a balance pin (38).

이와 같이 구성되는 원형의 다공판(30)에 있어서, 상기 본체(31)의 상부 중앙에 돌출 형성된 정렬핀(33)은 중앙정렬을 담당하고 하면의 중앙홈부(36)에 장착된 볼(37)의 터치와 흔들림(Vibration)에 의한 균열을 방지해 주는 역할을 수행하는 것이나, 오히려 상기 정렬핀(33)에 의해 웨이퍼 공정상의 평탄 균일도가 떨어지는 문제점이 발생되었다.In the circular perforated plate 30 constructed as described above, the aligning pin 33 protruding from the upper center of the main body 31 has a ball 37 mounted on the central groove 36 of the lower surface, The flatness uniformity in the wafer process is lowered by the alignment pins 33. [0051] As shown in FIG.

뿐만 아니라 상기 볼(37)과의 상호 흔들림으로 인하여 중앙홈부(36)의 중앙부분과 중앙을 중심으로 비 방향성 균열이 발생되어 공정 진행 시 발생하지 말아야하는 리크(Leak)가 발생되며, 세라믹 가루들이 반도체 웨이퍼(W) 표면에 영향을 주어 심각한 수율(Yield) 저하의 원인이 되어왔다.In addition, due to mutual shaking with the balls 37, non-directional cracks are generated centering on the central portion and the center of the central groove 36, so that leaks that should not occur when the process proceeds are generated, The surface of the semiconductor wafer W is affected, and it has been a cause of serious reduction in yield.

이런 이유로 장비의 정지가 비정기적으로 발생, 가동률을 저하시킴은 물론 생산성 저하에 심각한 영향을 초래하고 있는 실정이다.For this reason, equipment stoppage occurs irregularly, which lowers the utilization rate and seriously affects the productivity deterioration.

또한 상기 중앙홈부(36)의 테두리부에 장착된 복수개의 밸런스핀(38)은 연마헤드 전체의 밸런스를 위해 설치된 것으로, 이 6개의 밸런스핀(38)들이 공정 중 한쪽으로 치우치거나 기울기가 틀어지는 것을 방지하는 기능을 수행하게 된다.A plurality of balance pins 38 mounted on the rim of the central groove 36 are provided for balancing the entire polishing head. When the six balance pins 38 are shifted to one side of the process or tilted And the like.

그런데, 종래의 밸런스핀(38)은 도 3의 (b)에서와 같이 밸런스핀(38) 하단의 고정부(38a)를 특수 접착제를 통해 중앙홈부(36)에 부착 고정시키게 되는 데, 시간이 경과함에 따라 상기 접착제가 경화되어 가루가 날리게 되는 현상이 발생되었고, 이는 연마공정에 심각한 악영향을 제공하게 되었다.
3 (b), the conventional balance pin 38 fixes the fixing portion 38a at the lower end of the balance pin 38 to the central groove portion 36 through a special adhesive agent, As a result, the adhesive hardened and flour was generated, which resulted in serious adverse effects on the polishing process.

등록특허공보 10-0416808, 공개특허공보 10-2000-0008534, 등록특허공보 10-04191135, 공개특허공보 10-2010-0079165, 등록특허공보 10-0600231, 등록특허공보 10-081406810-0416808, 10-2000-0008534, 10-04191135, 10-2010-0079165, 10-0600231, 10-0814068

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 연마헤드를 이루는 원형 다공판의 구조를 개선하고, 재질을 고강도 특수 합금으로 대체하여 세라믹 재질의 균열(crack) 발생을 원천적으로 방지함으로써 제품의 수명을 연장함과 동시에 장비의 가동률을 극대화 시켜 생산효율을 크게 향상시킨 한 고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드를 제공하는 것에 있다.
It is an object of the present invention to improve the structure of a circular perforated plate constituting a polishing head and to replace a material with a high strength special alloy to prevent the generation of cracks in a ceramic material The present invention provides a polishing head for a CMP apparatus including a high-strength alloy which maximizes the operating rate of the apparatus and greatly improves the production efficiency.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 CMP 공정의 수행 시 펌핑 동작을 수행하는 압력조절장치와, 상기 압력조절장치의 하방에 구비되며 상기 압력조절장치의 펌핑에 의한 진공을 이용하여 웨이퍼를 직접 흡착하는 흡착부와, 상기 압력조절장치의 하부에 구비되며 표면에 다수개의 관통홀 형성되어 상기 압력조절장치에 의한 압력을 상기 흡착부로 전달하는 원형의 다공판과, 상기 웨이퍼를 연마하는 과정에서 상기 웨이퍼가 흡착부에서 이탈되는 것을 방지하는 리테이너링을 포함하는 CMP 장치의 연마헤드에 있어서, 상기 다공판은 원판형태의 본체와, 상기 본체의 상부 중앙에 양측으로 대칭되게 형성되는 한 쌍의 정렬홈과, 상기 본체에 형성되는 다수의 홀과, 상기 본체의 일측에 형성되는 4개의 다공홀과, 상기 본체의 후면 중앙에 형성되는 중앙홈부와, 상기 중앙홈부의 중앙에 일부가 삽입 고정되는 볼과, 상기 중앙홈부의 중앙부위에 삽입 고정 설치되며 상기 볼의 일부가 노출되도록 노출공이 형성되는 원형의 금속판과, 상기 중앙홈부의 둘레에 삽입 고정되는 복수개의 밸런스핀과, 상기 본체의 테두리를 감싸도록 고정하는 상부 및 하부테두리부를 포함하고; 상기 금속판은 지르코늄, 티타늄, 니켈, 및 크롬을 포함하는 특수합금으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a pressure regulating device for performing a pumping operation when performing a CMP process; and a vacuum pump provided below the pressure regulating device, A circular porous plate provided at a lower portion of the pressure regulating device and having a plurality of through holes formed in the surface thereof to transmit pressure of the pressure regulating device to the adsorbing portion; And a retainer ring for preventing the polishing pad from being detached from the sucking portion, wherein the perforated plate has a disc-shaped main body, a pair of alignment grooves symmetrically formed on both sides of the upper center of the main body, A plurality of holes formed in the main body, four perforations formed in one side of the main body, A circular metal plate inserted and fixed at a central portion of the central groove portion and formed with an exposing hole for exposing a part of the ball; A plurality of balance pins to be inserted and fixed; and upper and lower edge portions for fixing the edges of the main body; The metal plate is made of a special alloy containing zirconium, titanium, nickel, and chromium.

또한 본 발명에 따르자면 상기 본체와, 상부테두리부 및 하부테두리부는 지르코늄, 티타늄, 니켈, 및 크롬을 포함하는 특수합금 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the main body, the upper rim portion and the lower rim portion are formed of a special alloy material including zirconium, titanium, nickel, and chromium.

또한 본 발명에 따르자면 상기 특수합금은 지르코늄이 40 내지 60 중량%, 티타늄이 30 내지 70 중량%로 포함되고 니켈 및 크롬이 각각 5 내지 15 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the special alloy includes 40 to 60 wt% of zirconium, 30 to 70 wt% of titanium, and 5 to 15 wt% of nickel and chromium, respectively.

또한 본 발명에 따르자면 상기 금속판과, 본체와, 상부 및 하부테두리부는 스테인레스강(SUS)을 포함하는 금속재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the metal plate, the main body, and the upper and lower rims are made of a metal material including stainless steel (SUS).

또한 본 발명에 따르자면 상기 복수개 밸런스핀의 고정부는 나사형태로 구성되어 중앙홈부에 나사체결방식으로 고정되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the fixing portions of the plurality of balance pins are formed in a screw shape, and are fixed to the central groove portion by a screw fastening method.

또한 본 발명에 따르자면 상기 본체에 형성된 다공홀을 통해 전달되는 공기 공급 라인은 일체형의 동일 금속재질로 된 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an air supply line through a porous hole formed in the main body, the air supply line being made of the same metal material.

또한 본 발명에 따르자면 상기 금속판은 티타늄으로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the metal plate is made of titanium.

또한 본 발명에 따르자면 상기 금속판과, 본체와, 상부 및 하부테두리부는 모두 티타늄으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
According to the present invention, the metal plate, the main body, and the upper and lower rim portions are both made of titanium.

이와 같이 본 발명은 종래 원형 다공판의 상부에 형성된 정렬핀을 제거하고, 양측으로 대칭되게 중앙 정렬에 필요한 한 쌍의 정렬홈을 생성함으로써, 평탄 균일도를 크게 개선한 장점을 제공한다.As described above, the present invention provides the advantage that the flatness uniformity is greatly improved by removing the alignment pin formed on the upper portion of the conventional perforated plate and creating a pair of alignment grooves necessary for central alignment symmetrically to both sides.

또한 본 발명은 다공판 하부의 중앙홈부에 금속판을 부착 고정하여, 종래 세라믹 재질 사용에 따른 크랙을 방지하여 공정불량을 획기적으로 개선함은 물론 장비의 정지를 극소화하여 생산성을 향상시킨 이점을 제공한다.In addition, the present invention provides a merit that the metal plate is fixedly attached to the center groove portion of the lower portion of the perforated plate to prevent cracks caused by the use of the conventional ceramic material, thereby remarkably improving the process failure, .

또한 본 발명은 세라믹을 대체하는 특수합금 및 금속류를 사용하고 다공판의 4개 다공홀을 통해 전달되는 공기 공급 라인을 기존의 스크류 체결 방식에서 일체형의 금속재질로 변경함으로서 해당 부분의 균열로 인한 장비 정지 및 이로 인한 비용의 발생을 극소화 시킨 장점을 제공한다.In addition, the present invention uses a special alloy and a metal replacing ceramics, and changes the air supply line, which is transmitted through the four perforated holes of the perforated plate, from a conventional screw fastening method to an integral metal material, Thereby minimizing the outage and the resulting costs.

또한 본 발명은 밸런스핀이 중앙홈부에 나사 결합되어 고정되도록 함으로써, 종래 접착제가 경화되어 가루가 날리게 되는 현상을 방지하는 장점을 제공한다.
Further, according to the present invention, the balance pin is screwed and fixed to the center groove portion, thereby providing an advantage of preventing the phenomenon that the conventional adhesive is hardened and the powder is blown.

도 1은 일반적인 CMP 장치의 개략적인 구성도,
도 2는 종래의 원형 다공판의 측면 구성도,
도 3의 (a)(b)는 종래 원형 다공판의 상면 및 하면 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 원형 다공판의 측면 구성도,
도 5의 (a)(b)는 본 발명 원형 다공판의 상면 및 하면 사시도,
도 6은 본 발명 원형 다공판의 분해 사시도이다.1 is a schematic configuration diagram of a general CMP apparatus,
2 is a side view of a conventional circular perforated plate,
3 (a) and 3 (b) are top and bottom perspective views of a conventional circular perforated plate,
4 is a side view of a circular perforated plate according to the present invention,
5 (a) and 5 (b) are top and bottom perspective views of the circular perforated plate of the present invention,
6 is an exploded perspective view of the circular perforated plate of the present invention.

우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하였다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the drawings, the same reference numerals as possible denote the same elements in the drawings, although they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 원형 다공판의 측면 구성도, 도 5의 (a)(b)는 본 발명 원형 다공판의 상면 및 하면 사시도, 도 6은 본 발명 원형 다공판의 분해 사시도이다.FIG. 4 is a side view of the circular perforated plate according to the present invention, FIGS. 5A and 5B are top and bottom perspective views of the circular perforated plate of the present invention, and FIG. 6 is an exploded perspective view of the circular perforated plate of the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명은, CMP공정의 수행 시 펌핑 동작을 수행하는 압력조절장치(11)와, 상기 압력조절장치(11)의 하방에 구비되며 상기 압력조절장치(11)의 펌핑에 의한 진공을 이용하여 웨이퍼(W)를 직접 흡착하는 흡착부(12)와, 상기 압력조절장치(11)의 하부에 구비되며 표면에 다수개의 관통홀 형성되어 상기 압력조절장치(11)에 의한 압력을 상기 흡착부(12)로 전달하는 원형의 다공판(100)과, 상기 웨이퍼(W)를 연마하는 과정에서 상기 웨이퍼(W)가 흡착부(12)에서 이탈되는 것을 방지하는 리테이너링(13)을 포함하는 CMP 장치의 연마헤드에 있어서, 상기 다공판(100)은 원판형태의 본체(110)와, 상기 본체(110)의 상부 중앙에 양측으로 대칭되게 형성되는 한 쌍의 정렬홈(111)(111)과, 상기 본체(110)에 형성되는 다수의 홀(112)과, 상기 본체(110)의 일측에 형성되는 4개의 다공홀(113)과, 상기 본체(110)의 후면 중앙에 형성되는 중앙홈부(114)와, 상기 중앙홈부(114)의 중앙에 일부가 삽입 고정되는 볼(115)과, 상기 중앙홈부(114)의 중앙부위에 삽입 고정 설치되며 상기 볼(115)의 일부가 노출되도록 하여주는 원형의 금속판(116)과, 상기 중앙홈부(114)의 둘레에 삽입 고정되는 복수개의 밸런스핀(117)과, 상기 본체(110)의 테두리를 감싸도록 고정하는 상부 및 하부테두리부(120)(130)를 포함한다.As shown in the drawing, the present invention provides a method for controlling a pumping operation of a PMP according to the present invention comprises a pressure regulating device 11 for performing a pumping operation in a CMP process, And a plurality of through holes formed in the lower surface of the pressure regulating device 11 so that the pressure of the pressure regulating device 11 can be maintained at a predetermined value, And a retainer ring 13 for preventing the wafer W from being detached from the sucking portion 12 in the course of polishing the wafer W. The retainer ring 13 The polishing head of the CMP apparatus includes a main body 110 having a disk shape and a pair of alignment grooves 111 formed symmetrically to both sides of the upper center of the main body 110 111 formed on one side of the main body 110, a plurality of holes 112 formed in the main body 110, A center hole 114 formed at the center of the rear surface of the main body 110 and a ball 115 partially inserted into the center of the central groove 114, And a plurality of balance pins 117 inserted and fixed around the central groove 114. The plurality of balance pins 117 are inserted and fixed to the center of the central groove 114 to expose a part of the ball 115, And upper and lower edge portions 120 and 130 for fixing the edge of the main body 110 to cover the edge of the main body 110.

상기 원판형태의 본체(110)는 세라믹 재질로 형성되며, 상기 본체(110)의 테두리를 감싸도록 고정하는 상부 및 하부테두리부(120)(130)는 금속재질로 구성된다.The main body 110 of the disc shape is made of a ceramic material and the upper and lower frame parts 120 and 130 for covering the rim of the main body 110 are made of a metal material.

바람직하게는 상기 상부테두리부(120) 및 하부테두리부(130)는 스테인리스강(SUS) 재질로 구성된다.Preferably, the upper rim portion 120 and the lower rim portion 130 are made of stainless steel (SUS).

또한 상기 본체(110)의 중앙에 형성된 한 쌍의 정렬홈(111)은 연마헤드의 정렬을 위한 구조로, 이러한 정렬홈(111)의 구조에 의해 볼(115)과의 상호 흔들림에 의해 본체(110) 하부의 중앙홈부(114)와 중앙을 중심으로 비 방향성 균열이 발생됨으로써 연마 공정 시 발생되는 리크(leak)가 방지되어진다.A pair of alignment grooves 111 formed at the center of the main body 110 is a structure for aligning the polishing head. By the structure of the alignment grooves 111, The non-directional cracks are generated around the central groove 114 and the center at the lower portion of the upper surface 110, thereby preventing leakage generated during the polishing process.

또한 상기 금속판(116)은 중앙에 볼(115)을 고정시킴과 동시에 일부가 노출되도록 하여주는 노출공(116a)이 더 형성되고, 본체(111)의 하부 중앙홈부(114)에 특수 접착제를 통해 접착 고정된다.The metal plate 116 further includes an exposure hole 116a for fixing the ball 115 and exposing a part of the metal plate 116 at a center thereof and a special adhesive agent is applied to the lower central groove portion 114 of the body 111 And adhered and fixed.

본 발명에 따르자면 상기 금속판(116)은 특수합금으로 구성된다.According to the present invention, the metal plate 116 is made of a special alloy.

상기 특수합금은 지르코늄, 티타늄, 니켈, 및 크롬을 포함하는 금속합금으로 구성된다.The special alloy is composed of zirconium, titanium, nickel, and a metal alloy containing chromium.

여기서 상기 특수합금의 상기 지르코늄(zirconium, Zr)은 내식성을 향상시키고 합금의 표면강도를 높이기 위하여 사용되고, 상기 티타늄(titanium, Ti)은 합금을 경량화시키고 강도를 더욱 높이기 위하여 사용된다. Here, the zirconium (Zr) of the special alloy is used to improve the corrosion resistance and to increase the surface strength of the alloy, and the titanium (Ti) is used to lighten the alloy and further increase the strength.

또한 상기 니켈(nickel, Ni)은 합금의 제작 및 가공 용이성을 위하여 사용되고, 상기 크롬 (chrome, Cr)은 합금의 제작 및 가공의 용이성을 위하여 사용된다.Also, the nickel (Ni) is used for easy fabrication and processing of the alloy, and the chrome (Cr) is used for ease of fabrication and processing of the alloy.

상기 특수합금은 다양한 조성비로 지르코늄, 티타늄, 니켈, 및 크롬을 포함할 수 있으나, 특히 내식성, 고강도 및 경량화 특성을 더욱 발휘하기 위하여 다음과 같은 조성비로 상기 성분을 포함할 수도 있다.The special alloy may contain zirconium, titanium, nickel, and chromium in various composition ratios, but may include the components in the following composition ratios to further exhibit corrosion resistance, high strength and light weight.

즉, 상기 특수합금에는 지르코늄이 40 내지 60 중량%, 티타늄이 30 내지 70 중량%로 포함되고 니켈 및 크롬이 각각 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. That is, the special alloy may contain zirconium in an amount of 40 to 60 wt%, titanium in an amount of 30 to 70 wt%, and nickel and chromium in an amount of 5 to 15 wt%, respectively.

상기 지르코늄이 40 중량% 미만으로 포함되는 경우는 합금의 내식성 및 표면강도가 저하되고, 60 중량%를 초과하는 경우는 합금의 밀도가 높아져 경량화에 어려운 문제가 있다. When the content of zirconium is less than 40% by weight, the corrosion resistance and surface strength of the alloy deteriorate. When the content of zirconium exceeds 60% by weight, the density of the alloy increases, which makes it difficult to reduce the weight.

상기 티타늄이 30 중량% 미만으로 포함되는 경우는 합금의 경량화가 어렵고 70 중량%를 초과하는 경우는 합금의 강도가 저하되는 문제가 발생한다. When the amount of titanium is less than 30% by weight, it is difficult to reduce the weight of the alloy. When the amount of titanium exceeds 70% by weight, the strength of the alloy is lowered.

또한, 상기 니켈 및 크롬이 각각 5 중량% 미만으로 포함되는 경우는 합금의 제조에 어려움이 있고 제조된 합금의 가공성이 저하되는 문제가 발생하며, 15 중량%를 초과하는 경우는 상대적으로 지르코늄 및 티타늄의 함량이 낮아져 합금의 강도가 낮아지고 무게가 증가하며, 내식성이 저하되는 문제가 있다.When the content of nickel and chromium is less than 5% by weight, the alloy is difficult to produce and the processability of the alloy is deteriorated. When it exceeds 15% by weight, the content of zirconium and titanium The strength of the alloy is lowered, the weight is increased, and the corrosion resistance is lowered.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 금속판(116)은 상기와 같은 특수합금 재질로 구성된다.As described above, the metal plate 116 according to the present invention is made of a special alloy material as described above.

이와 같은 금속판(116)의 구성에 의해 강도를 크게 향상시킴으로써 종래 세라믹 재질 사용에 따른 크랙을 방지하여 공정불량을 획기적으로 개선하게 된다.The structure of the metal plate 116 greatly improves the strength, thereby preventing a crack due to the use of the conventional ceramic material, thereby drastically improving the process defects.

또한 상기 복수개, 즉 6개의 밸런스핀(117)은 연마공정 중 연마헤드가 한쪽으로 치우치거나 기울기가 틀어지는 것을 방지하기 위한 것으로, 도 5 (b)에서와 같이 하단의 고정부(117a)를 나사산 처리하여 중앙홈부(114)에 고정 시 나사체결방식으로 고정되도록 구성된다.In addition, the plurality of balance pins 117, that is, the six balance pins 117, are provided to prevent the polishing head from being shifted to one side or inclining during the polishing process. As shown in FIG. 5 (b) And is fixed to the central groove portion 114 by a screw fastening method.

따라서 이와 같이 고정되는 6개의 밸런스핀(117)은 종래의 접착제 접착방식에 따라 발생되던 문제점인 접착제가 경화되어 가루가 날리게 되는 현상을 방지하게 된다.Accordingly, the six balance pins 117 fixed in this way prevent the problem that the adhesive, which is generated according to the conventional adhesive bonding method, is hardened and the powder is blown.

또한 상기 본체(110)에 형성된 다공홀(113)을 통해 전달되는 공기 공급 라인을 기존의 스크류 체결 방식에서 일체형의 동일 재질로 변경함으로서 해당 부분의 균열로 인한 장비 정지 및 이로 인한 비용의 발생을 극소화 시켰다.In addition, by changing the air supply line, which is transmitted through the perforation hole 113 formed in the main body 110, from the conventional screw fastening method to the same material of the integral type, the stopping of the equipment due to the cracking of the relevant portion and the generation of the cost due to the crack are minimized .

또한 본 발명에 따르자면, 상기 금속판(116)과 함께 원판형태의 본체(110)와, 상부테두리부(120) 및 하부테두리부(130)도 전술한 특수합금 재질로 구성될 수 도 있다.In addition, according to the present invention, the main body 110 in the form of a disk together with the metal plate 116, and the upper rim portion 120 and the lower rim portion 130 may be made of the above-mentioned special alloy material.

또한 상기 금속판(116)과, 본체(110)와, 상부 및 하부테두리부(120)(130)는 스테인레스강(SUS)을 포함하는 금속재질로 구성될 수 있다.The metal plate 116, the main body 110, and the upper and lower rims 120 and 130 may be made of a metal material including stainless steel (SUS).

또한 본 발명에 따르자면 금속판(116)은 티타늄으로만 구성될 수 도 있다.Also, according to the present invention, the metal plate 116 may be made of only titanium.

또한 상기 금속판(116)과, 본체(110)와, 상부 및 하부테두리부(120)(130)는 모두 티타늄으로만 구성될 수 도 있다.
In addition, the metal plate 116, the main body 110, and the upper and lower rims 120 and 130 may be made of only titanium.

10: 연마헤드 11: 압력조절장치
12: 흡착부 13: 리테이너링
100: 다공판 110: 본체
111: 정렬홈 112: 홀
113: 다공홈 114: 중앙홈부
115: 볼 116: 금속판
116a: 노출공 117: 밸런스핀
117a: 고정부 120: 상부테두리부
130: 하부테두리부10: polishing head 11: pressure regulator
12: suction part 13: retainer ring
100: Perforated plate 110: Body
111: alignment groove 112: hole
113: porous groove 114: central groove portion
115: ball 116: metal plate
116a: Exposure ball 117: Balance pin
117a: Fixing portion 120: Upper rim portion
130: Lower rim

Claims (8)

CMP 공정의 수행 시 펌핑 동작을 수행하는 압력조절장치(11)와, 상기 압력조절장치(11)의 하방에 구비되며 상기 압력조절장치(11)의 펌핑에 의한 진공을 이용하여 웨이퍼(W)를 직접 흡착하는 흡착부(12)와, 상기 압력조절장치(11)의 하부에 구비되며 표면에 다수개의 관통홀 형성되어 상기 압력조절장치(11)에 의한 압력을 상기 흡착부(12)로 전달하는 원형의 다공판(100)과, 상기 웨이퍼(W)를 연마하는 과정에서 상기 웨이퍼(W)가 흡착부(12)에서 이탈되는 것을 방지하는 리테이너링(13)을 포함하는 CMP 장치의 연마헤드에 있어서,
상기 다공판(100)은 원판형태의 본체(110)와, 상기 본체(110)의 상부 중앙에 양측으로 대칭되게 형성되는 한 쌍의 정렬홈(111)(111)과, 상기 본체(110)에 형성되는 다수의 홀(112)과, 상기 본체(110)의 일측에 형성되는 4개의 다공홀(113)과, 상기 본체(110)의 후면 중앙에 형성되는 중앙홈부(114)와, 상기 중앙홈부(114)의 중앙에 일부가 삽입 고정되는 볼(115)과, 상기 중앙홈부(114)의 중앙부위에 삽입 고정 설치되며 상기 볼(115)의 일부가 노출되도록 노출공(116a)이 형성되는 원형의 금속판(116)과, 상기 중앙홈부(114)의 둘레에 삽입 고정되는 복수개의 밸런스핀(117)과, 상기 본체(110)의 테두리를 감싸도록 고정하는 상부 및 하부테두리부(120)(130)를 포함하고;
상기 금속판(116)은 지르코늄, 티타늄, 니켈, 및 크롬을 포함하는 특수합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드.
A pressure regulating device 11 for performing a pumping operation when a CMP process is performed and a vacuum pump 11 provided below the pressure regulating device 11 for evacuating the wafer W using a vacuum pumped by the pressure regulating device 11. [ And a plurality of through holes formed in a surface of the adsorption unit 12 to transmit pressure of the pressure regulating device 11 to the adsorption unit 12, A circular perforated plate 100 and a retainer ring 13 for preventing the wafer W from being detached from the sucking portion 12 in the course of polishing the wafer W, As a result,
The perforated plate 100 includes a main body 110 in the form of a disk, a pair of alignment grooves 111 and 111 symmetrically formed on both sides of the upper center of the main body 110, A central groove 114 formed at the center of the rear surface of the main body 110, and a plurality of through holes 112 formed in the center of the main groove 110. [ A ball 115 partially inserted into and fixed to the center of the central groove 114 and a protrusion 116a inserted and fixed to the center of the central groove 114 to expose a part of the ball 115, A plurality of balance pins 117 inserted and fixed around the central groove 114 and upper and lower edge portions 120 and 130 for fixing the edge of the main body 110 );
Wherein the metal plate (116) is made of a special alloy including zirconium, titanium, nickel, and chromium.
제 1 항에 있어서,
상기 본체(110)와, 상부테두리부(120) 및 하부테두리부(130)는 지르코늄, 티타늄, 니켈, 및 크롬을 포함하는 특수합금 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the main body 110 and the upper rim portion 120 and the lower rim portion 130 are made of a special alloy material including zirconium, titanium, nickel, and chromium. Of the polishing head.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 특수합금은 지르코늄이 40 내지 60 중량%, 티타늄이 30 내지 70 중량%로 포함되고 니켈 및 크롬이 각각 5 내지 15 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the special alloy comprises 40 to 60% by weight of zirconium and 30 to 70% by weight of titanium and 5 to 15% by weight of nickel and chromium, respectively. .
제 1 항에 있어서,
상기 금속판(116)과, 본체(110)와, 상부 및 하부테두리부(120)(130)는 스테인레스강(SUS)을 포함하는 금속재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the metal plate (116), the main body (110), and the upper and lower rim portions (120, 130) are made of a metal material including stainless steel (SUS) Of the polishing head.
제 1 항에 있어서,
상기 복수개 밸런스핀(117)의 고정부(117a)는 나사형태로 구성되어 중앙홈부(114)에 나사체결방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치의 연마헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the fixing portions (117a) of the plurality of balance pins (117) are formed in a screw shape and fixed to the central groove portion (114) by a screw fastening method.
제 1 항에 있어서,
상기 본체(110)에 형성된 다공홀(113)을 통해 전달되는 공기 공급 라인은 일체형의 동일 금속재질로 된 것을 특징으로 하는 씨엠피 장치의 연마헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the air supply line through the porous hole (113) formed in the main body (110) is made of the same metal material as the integral type.
제 1 항에 있어서,
상기 금속판(116)은 티타늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the metal plate (116) is made of titanium. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 금속판(116)과, 본체(110)와, 상부 및 하부테두리부(120)(130)는 모두 티타늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고강도 합금을 포함하는 씨엠피 장치의 연마헤드.The method according to claim 1,
Wherein the metal plate (116), the main body (110), and the upper and lower rims (120) and (130) are all made of titanium.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210114163A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-22 Samsung Display Co., Ltd. Polishing head, substrate processing apparatus including the same and processing method of substrate using the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6231428B1 (en) * 1999-03-03 2001-05-15 Mitsubishi Materials Corporation Chemical mechanical polishing head assembly having floating wafer carrier and retaining ring
JP2004119495A (en) * 2002-09-24 2004-04-15 Sony Corp Polishing head, chemical mechanical polishing equipment, and method for manufacturing semiconductor device
US7156946B2 (en) * 2003-04-28 2007-01-02 Strasbaugh Wafer carrier pivot mechanism
CN101224551A (en) * 2008-01-30 2008-07-23 沈阳理工大学 Solid state rare earths metal high speed polishing method of diamond film
KR101392401B1 (en) * 2012-11-30 2014-05-07 이화다이아몬드공업 주식회사 Wafer retaininer ring with a function of pad conditioner and method for producing the same
KR101438334B1 (en) * 2013-09-23 2014-09-04 원종수 Polishing head of cmp apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210114163A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-22 Samsung Display Co., Ltd. Polishing head, substrate processing apparatus including the same and processing method of substrate using the same
US11919122B2 (en) * 2019-10-22 2024-03-05 Samsung Display Co., Ltd. Polishing head, substrate processing apparatus including the same and processing method of substrate using the same

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