KR20150129196A - Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus - Google Patents

Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR20150129196A
KR20150129196A KR1020140055202A KR20140055202A KR20150129196A KR 20150129196 A KR20150129196 A KR 20150129196A KR 1020140055202 A KR1020140055202 A KR 1020140055202A KR 20140055202 A KR20140055202 A KR 20140055202A KR 20150129196 A KR20150129196 A KR 20150129196A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ring
wafer
bottom plate
membrane
carrier head
Prior art date
Application number
KR1020140055202A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101613153B1 (en
Inventor
손준호
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
Priority to KR1020140055202A priority Critical patent/KR101613153B1/en
Publication of KR20150129196A publication Critical patent/KR20150129196A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101613153B1 publication Critical patent/KR101613153B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Abstract

The present invention relates to a membrane in a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus. The membrane comprises: a bottom plate which is formed of a flexible material; a side face which is bent and formed at the edge of the bottom plate and is formed of a flexible material; and an outer fixing body which is formed of a material having a hardness value higher than those of the side face and the bottom plate, is fixed outside the side face, and is provided with a ring-type contact face accommodating a wafer in contact with a polishing pad during a chemical mechanical polishing process. The outer fixing body is fixed to the side face of the membrane, vertical force transferred from the upside is more reliably transferred to the downside, a wafer is accommodated in a surrounded form in a ring-type contact face formed on the bottom face of the outer fixing body, the wafer is prevented from being detached by the outer fixing body during the chemical mechanical polishing process, the entire surface of the wafer is pressurized by the bottom plate positioned closer to the radius inside than the side face of the membrane, uniform pressing force is introduced onto the entire surface of the wafer, and a polishing process at the edge of the wafer can be reliably and accurately performed.

Description

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

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인에 관한 것으로, 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 부근을 정확하게 가압할 수 있으면서, 웨이퍼의 이탈을 확실하게 방지할 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인에 관한 것이다.
The present invention relates to a membrane of a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly to a chemical mechanical polishing apparatus capable of precisely pressurizing the edge of a wafer during a chemical mechanical polishing process, To the membrane of the carrier head.

화학기계적 연마(CMP) 장치는 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이다.The chemical mechanical polishing (CMP) apparatus is a device for performing a wide-area planarization that removes a height difference between a cell region and a peripheral circuit region due to unevenness of a wafer surface generated by repeatedly performing masking, etching, To improve the surface roughness of the wafer due to contact / wiring film separation and highly integrated elements, and the like.

이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다. In such a CMP apparatus, the carrier head presses the wafer in a state in which the polished surface of the wafer faces the polishing pad before and after the polishing step to perform the polishing process, and at the same time, when the polishing process is finished, the wafer is directly or indirectly Vacuum-adsorbed and held, and then moved to the next step.

도1은 캐리어 헤드(1)의 개략도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 캐리어 헤드(1)는 본체(110)와, 본체(110)와 함께 회전하는 베이스(120)와, 베이스(120)를 둘러싸는 링 형태로 장착되어 베이스(120)와 함께 회전하는 리테이너링(130)과, 베이스(120)에 고정되어 베이스(120)와의 사잇 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인(140)과, 공압 공급로(155)을 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력 제어부(150)로 구성된다. Fig. 1 is a schematic view of the carrier head 1. Fig. 1, the carrier head 1 includes a body 110, a base 120 that rotates with the body 110, and a ring 120 surrounding the base 120, An elastic membrane 140 which is fixed to the base 120 and forms pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 in a space between the base 120 and the base 120; And a pressure control unit 150 for controlling the pressure by introducing air into or out of the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 through the pneumatic supply path 155.

탄성 재질의 멤브레인(140)은 웨이퍼(W)를 가압하는 평탄한 바닥판(141)의 가장자리 끝단에 측면(142)이 절곡 형성된다. 멤브레인(140)의 중앙부 끝단(140a)은 베이스(120)에 고정되어 웨이퍼(W)를 직접 흡입하는 흡입공(77)이 형성된다. 멤브레인(150)의 중앙부에 흡입공이 형성되지 않고 웨이퍼(W)를 가압하는 면으로 형성될 수도 있다. 멤브레인(140)의 중심으로부터 측면(142)의 사이에는 베이스(120)에 고정되는 링 형태의 격벽(143)이 다수 형성되어, 격벽(143)을 기준으로 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 동심원 형태로 배열된다.The elastic membrane 140 is formed by bending the side surface 142 at the edge of the flat bottom plate 141 pressing the wafer W. A central end 140a of the membrane 140 is fixed to the base 120 to form a suction hole 77 for sucking the wafer W directly. It may be formed as a surface that pressurizes the wafer W without forming a suction hole at the center of the membrane 150. A plurality of ring-shaped partition walls 143 fixed to the base 120 are formed between the center of the membrane 140 and the side surface 142 to define a plurality of pressure chambers C1, C2, C3 , C4, and C5 are arranged in concentric circles.

멤브레인(140)의 측면(142) 상부에는 측면(142)으로부터 연장된 고정 플랩에 의해 둘러싸인 측면 가압챔버(Cy)가 형성된다. 가압 챔버(Cy)의 공압도 압력 제어부(150)로부터 제어되어, 가압 챔버(Cy)에 공압이 공급되면, 가압 챔버(Cy)의 경사면에서 환형 링(160)의 경사면에 힘(Fcx)을 경사지게 전달하고, 환형 링(160)에 전달된 힘(Fcx) 중 상하 방향으로의 힘 성분(Fv)이 측면(142)을 통해 전달되어 웨이퍼(W)의 가장자리를 가압한다. 도면중 미설명 부호인 145는 환형 링(160)을 측면(142)에 위치시키는 거치 돌기이다. A side pressure chamber Cy surrounded by a fixed flap extending from the side surface 142 is formed on the side surface 142 of the membrane 140. The pneumatic pressure of the pressure chamber Cy is also controlled by the pressure control unit 150 so that when the pneumatic pressure is supplied to the pressure chamber Cy, the force Fcx is inclined from the inclined surface of the pressure chamber Cy to the inclined surface of the annular ring 160 And a force component Fv in a vertical direction of the force Fcx transmitted to the annular ring 160 is transmitted through the side surface 142 to press the edge of the wafer W. [ Reference numeral 145 denotes a mounting projection for positioning the annular ring 160 on the side surface 142.

이와 동시에, 압력 제어부(150)로부터 공압 공급로(155)을 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 공압이 전달되어, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력(...P4, P5)에 의하여 바닥판(141)의 저면에 위치한 웨이퍼(W)의 판면을 가압한다.At the same time, pneumatic pressure is transmitted from the pressure control unit 150 to the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 via the pneumatic supply path 155, The plate surface of the wafer W located on the bottom surface of the bottom plate 141 is pressed by the pressures (... P4, P5).

그러나, 상기와 같이 구성된 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드(1)는 웨이퍼(W)의 가장자리를 가압하기 위하여, 멤브레인(140)의 측면(142)을 통해 수직 가압력(Fv)이 전달되는데, 멤브레인(140)의 측면(142)을 통해 수직 가압력(Fv)이 전달되는 과정에서 바닥판(141)의 가장자리 부근(141x)에 미세하게 주름이 생겨 우는 현상이 발생되어, 웨이퍼(W)의 가장자리(edge)의 연마가 원활하게 이루어지지 않는 문제가 야기되었다.
However, in the carrier head 1 of the chemical mechanical polishing apparatus constructed as described above, the vertical pressing force Fv is transmitted through the side surface 142 of the membrane 140 in order to press the edge of the wafer W, A phenomenon occurs in which the edge 141x of the bottom plate 141 is slightly wrinkled during the vertical pressing force Fv is transmitted through the side face 142 of the wafer W, ) Is not smoothly smoothed.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리 부근을 정확하게 가압할 수 있는 화학 기계적 연마장치의 캐리어 헤드의 멤브레인의 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical background, and it is an object of the present invention to propose a structure of a membrane of a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus capable of precisely pressing the edge of a wafer during a chemical mechanical polishing process.

무엇보다도, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 가장자리에 가해지는 힘에 의하여 연마 패드에 주름이 생기는 것을 방지하여, 웨이퍼의 가장자리에 대해 균일한 연마를 행하는 것을 목적으로 한다. Above all, the object of the present invention is to prevent the polishing pad from being wrinkled by the force applied to the edge of the wafer during the chemical mechanical polishing process, thereby uniformly polishing the edge of the wafer.

또한, 본 발명은 견고하게 웨이퍼를 비가요성 재질로 감싸는 멤브레인을 구성함에 따라, 리테이너 링이 없더라도 웨이퍼의 이탈을 방지하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention constitutes a membrane that tightly surrounds a wafer with a non-flexible material, and aims to prevent the wafer from being separated even without a retainer ring.

그리고, 본 발명은 멤브레인의 바닥판에 의하여 웨이퍼의 전체 표면이 가압되도록 하여, 웨이퍼의 전체 표면이 확실하게 가압할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
The present invention aims to pressurize the entire surface of the wafer by the bottom plate of the membrane so that the entire surface of the wafer can be reliably pressed.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 가요성 재질로 형성된 바닥판과; 상기 바닥판의 가장 자리에 절곡 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면과; 상기 측면 및 상기 바닥판에 비하여 높은 경도를 갖는 재질로 형성되고, 상기 측면의 바깥에 고정되며, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드와 접촉하여 웨이퍼를 수용하는 링형 접촉면이 저면에 형성된 외측 고정체를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a floor panel comprising: a bottom plate formed of a flexible material; A side surface formed of a flexible material and bent at an edge of the bottom plate; An outer fixture formed of a material having a higher hardness than the side surface and the bottom plate and fixed to the outside of the side surface and having a ring-shaped contact surface for contacting the polishing pad in contact with the polishing pad during a chemical mechanical polishing process; And a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus.

이와 같이, 멤브레인의 측면에 외측 고정체가 고정됨에 따라, 상측으로부터 전달되는 수직력이 보다 확실하게 하측으로 전달될 뿐만 아니라, 외측 고정체의 저면으로 형성되는 링형 접촉면 내에 웨이퍼가 둘러싸이는 형태로 수용됨으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼가 외측 고정체에 의하여 이탈하는 것이 방지되면서, 웨이퍼의 전체 표면이 멤브레인의 측면보다 반경 내측에 위치하는 바닥판에 의하여 가압되므로, 웨이퍼의 전체 표면에 균일한 가압력이 도입되어 웨이퍼의 가장자리에서의 연마 공정을 신뢰성있고 정확하게 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. As the outer fixed body is fixed to the side surface of the membrane as described above, not only the vertical force transmitted from the upper side is more reliably transmitted to the lower side, but also the wafer is enclosed in the ring-shaped contact surface formed at the bottom surface of the outer fixed body , The entire surface of the wafer is pressed by the bottom plate located radially inward of the side of the membrane while the wafer is prevented from being dislocated by the outer fixing body during the chemical mechanical polishing process so that a uniform pressing force is applied to the entire surface of the wafer So that the polishing process at the edge of the wafer can be reliably and accurately performed.

또한, 외측 고정체의 링형 접촉면에 의하여 웨이퍼의 둘레가 둘러싸인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해짐에 따라, 멤브레인 측면을 통해 하방으로 전달되는 힘에 의하여 연마 패드에 주름이 발생되더라도, 웨이퍼의 판면 바깥에서 연마 패드의 주름이 발생되므로, 웨이퍼의 전체 판면에 대해서는 연마 두께를 정교하게 제어할 수 있는 유리한 효과도 얻을 수 있다.
Further, even if the polishing pad is wrinkled due to the force transmitted downward through the side surface of the membrane as the chemical mechanical polishing process is performed with the periphery of the wafer being surrounded by the ring-shaped contact surface of the outer rotor, The wrinkles of the polishing pad are generated, so that it is possible to obtain an advantageous effect that the polishing thickness can be finely controlled with respect to the entire surface of the wafer.

여기서, 상기 바닥판의 상측의 압력 챔버에서 하방으로의 가압력이 도입되지 않은 상태에서는, 상기 링형 접촉면은 상기 바닥판의 저면과 단차(y)를 갖게 형성된다. 즉, 캐리어 헤드의 베이스와 멤브레인의 사이에 형성되는 압력 챔버에 정압이 인가되지 않은 상태에서는, 외측 고정체의 저면(링형 접촉면)이 바닥판의 저면에 비하여 보다 하측(연마 패드를 향하는 방향)에 위치함으로써, 웨이퍼의 둘레를 감싸는 작용을 보다 확실하게 행할 수 있다. Here, the ring-shaped contact surface is formed to have a step (y) with the bottom surface of the bottom plate in a state in which the downward pressure force is not introduced from the pressure chamber above the bottom plate. That is, in a state in which no static pressure is applied to the pressure chamber formed between the base of the carrier head and the membrane, the bottom surface (ring-shaped contact surface) of the outer side fixing body is located below the bottom surface (in the direction toward the polishing pad) So that the action of wrapping the periphery of the wafer can be more reliably performed.

이와 같이, 외측 고정체의 저면으로 형성되는 링형 접촉면이 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 이탈을 방지하는 역할을 하게 됨에 따라, 웨이퍼의 이탈을 방지하는 리테이너 링을 캐리어 헤드에 구비하지 않을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 캐리어 헤드에 리테이너 링도 구비함으로써 2중으로 웨이퍼의 이탈을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
As described above, since the ring-shaped contact surface formed on the bottom surface of the outer side fixing fixture serves to prevent the wafer from being separated during the chemical mechanical polishing process, it is possible to prevent the carrier head from having a retainer ring Can be obtained. According to another embodiment of the present invention, the detachment of the wafer can be prevented more reliably by doubly providing the retainer ring in the carrier head.

이 때, 상기 외측 고정체의 상기 링형 접촉면의 내주 끝단부는 중심으로부터 반경 바깥으로 갈수록 상향 경사진 경사면으로 형성된다. 이에 따라, 멤브레인 바닥판의 상측에 위치한 압력 챔버에 정압이 인가되면, 멤브레인 바닥판이 경사면을 타고 변형되어, 국부적으로 급격하게 변형되지 않으면서 바닥판의 하측에 위치하는 웨이퍼 전체 판면을 가압할 수 있게 된다. At this time, the inner circumferential end of the ring-shaped contact surface of the outer fixed body is formed as an inclined surface that is inclined upward from the center toward the outside of the radius. Accordingly, when a positive pressure is applied to the pressure chamber located on the upper side of the membrane bottom plate, the membrane bottom plate is deformed by the inclined surface, so that the entire plate surface located below the bottom plate can be pressed without being abruptly deformed locally do.

그리고, 멤브레인 바닥판의 저면에는 링형 홈이 링형 접촉면의 내주 끝단부와 상기 바닥판이 만나는 지점에 형성되어, 멤브레인 바닥판의 휨 변형을 보조한다.
A ring-shaped groove is formed in the bottom surface of the membrane bottom plate at a position where the inner circumferential end of the ring-shaped contact surface meets the bottom plate, thereby assisting in bending deformation of the membrane bottom plate.

한편, 상기 측면의 저면은 상기 외측 고정체 상에 위치하게 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 외측 고정체는 하측면이 측면의 저면을 감싸는 형태, 즉 'ㄴ'자 형 링형 단면으로 형성되어, 측면을 통해 하방으로 전달되는 하방 가압력이 외측 고정체의 저면으로 형성되는 링형 접촉면에 전달되어, 높은 가압력이 링형 접촉면을 연마 패드를 향하여 가압하게 함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 이탈을 방지할 수 있는 가압력이 콤팩트한 구조로 전달된다. Preferably, the bottom surface of the side surface is disposed on the outer fixing member. That is, the outer fixed body is formed in a shape that the lower side faces the bottom face of the side face, that is, the 'C' shaped ring-shaped cross-section, and the downward pushing force transmitted downward through the side face is transmitted to the ring contact face formed by the bottom face of the outer fixed body So that a high pressing force presses the ring-shaped contact face toward the polishing pad, so that the pressing force capable of preventing the wafer from being released during the chemical mechanical polishing process is transmitted to the compact structure.

또한, 외측 고정체는 하측면이 측면의 저면을 감싸는 형태, 즉 'ㄴ'자 형 링형 단면으로 형성됨으로써, 측면을 통해 하방 가압하는 가압력이 측면의 두께에 비하여 두꺼운 외측 고정체의 링형 접촉면에 골고루 분산되면서, 측면을 통해 가압되는 가압력에 의하여 연마 패드에 주름이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
In addition, the outer fixing body is formed in a shape that the lower side surface encircles the bottom surface of the side surface, that is, the 'B' -shaped ring-shaped cross-section, so that the pressing force of downward pressing through the side surface is uniformly applied to the ring- It is possible to prevent wrinkles from being generated on the polishing pad by the pressing force which is pressed through the side surface while being dispersed.

상기 외측 고정체는 가요성 재질로 형성되는 멤브레인 측면이나 멤브레인 바닥판과 달리 비가요성 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 엔지니어링 플라스틱, 수지, 금속 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있다. The outer fixture may be formed of a non-flexible material, for example, an engineering plastic, a resin, or a metal material, unlike a membrane side or a membrane bottom plate formed of a flexible material.

그리고, 상기 측면의 상측에는 상기 측면을 하방으로 가압하는 가압 챔버가 형성될 수 있다. 이를 위하여, 상기 측면의 상단부로부터 상기 캐리어 헤드의 본체부와, 상기 본체부로부터 반경 바깥으로 이격된 위치의 리테이너 링을 향하여 각각 연장되는 고정 플랩이 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 멤브레인 측면의 상단면은 평탄하게 형성되어, 가압 챔버에 도입되는 압력에 의하여 멤브레인 측면의 연장 방향(대체로 연직 방향)을 따라 정확하게 가압력이 전달될 수 있다.
A pressure chamber for pressing the side surface downward may be formed on the side surface. To this end, it is preferable that a fixing flap is formed extending from the upper end of the side face toward the main body of the carrier head and the retainer ring at a position spaced apart from the main body by a radius. The top surface of the membrane side surface is formed flat and the pressing force can be accurately transmitted along the extension direction of the membrane side surface (generally vertical direction) by the pressure introduced into the pressure chamber.

한편, 본 발명은, 본체와; 상기 본체와 함께 회전 구동되는 베이스와; 상기 베이스에 위치 고정되고, 상기 베이스와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 전술한 구성의 멤브레인을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드를 제공한다.According to another aspect of the present invention, A base rotatably driven with the main body; A membrane having the structure described above, which is fixed to the base and has a pressure chamber formed between the base and the base, and presses down the wafer positioned on the bottom during the chemical mechanical polishing process by pressure control of the pressure chamber; And a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus.

이 때, 상기 멤브레인의 상기 측면의 상측에는 상기 측면을 하방으로 가압하는 압력 챔버가 형성될 수 있다.At this time, a pressure chamber for downwardly pressing the side surface may be formed on the side surface of the membrane.

상기 측면의 상단부로부터 상기 캐리어 헤드의 본체부와, 상기 본체부로부터 반경 바깥으로 이격된 위치의 리테이너 링을 향하여 각각 연장되는 고정 플랩이 형성될 수 있다. And a fixing flap extending from the upper end of the side face to the main body of the carrier head and the retainer ring at a position spaced apart from the main body by a radius.

그리고, 상기 링형 고정체의 반경 바깥에는 리테이너 링이 연마 패드에 접촉하게 배치되어, 외측 고정체에 의하여 화학 기계적 연마 공정 중에 1차적으로 웨이퍼의 이탈을 방지하면서, 리테이너 링에 의하여 2차적으로 웨이퍼의 이탈을 방지하여, 보다 확실하게 웨이퍼의 이탈을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
A retainer ring is disposed outside the ring-shaped fixture so as to be in contact with the polishing pad. The outer fixture prevents the wafer from being detached primarily during the chemical-mechanical polishing process. It is possible to prevent detachment of the wafer and to prevent the wafer from detaching more reliably.

본 발명에 따르면, 멤브레인 바닥판의 가장 자리에 절곡 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면에 높은 경도를 갖는 재질의 외측 고정체가 고정되고, 외측 고정체의 저면이 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드와 접촉하면서 웨이퍼를 둘러싸 수용하도록 구성됨에 따라, 멤브레인 측면을 타고 상측으로부터 전달되는 수직 가압력이 보다 확실하게 하측으로 전달되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 외측 고정체의 저면으로 형성되는 링형 접촉면 내에 웨이퍼가 둘러싸이는 형태로 수용됨으로써, 멤브레인만에 의해서도 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼가 외측 고정체에 의하여 이탈하는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, an outer fixture made of a material having a high hardness is fixed on the side of the membrane bottom plate which is formed by bending at the edge and formed of a flexible material, and the bottom surface of the outer fixture is contacted with the polishing pad The vertical pressing force transmitted from the upper side on the side of the membrane can be more reliably transmitted to the lower side and also the shape in which the wafer is enclosed in the ring-shaped contact surface formed on the bottom surface of the outer side fixing body It is possible to obtain an advantageous effect that the wafer can be prevented from being detached by the outer fixed body during the chemical mechanical polishing process even by the membrane alone.

그리고, 본 발명은, 웨이퍼의 전체 표면이 멤브레인의 측면보다 반경 내측에 위치하는 바닥판에 의하여 가압되므로, 웨이퍼의 전체 표면에 균일한 가압력이 도입되어 웨이퍼의 가장자리에서의 연마 공정을 신뢰성있고 정확하게 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. In the present invention, since the entire surface of the wafer is pressed by the bottom plate located radially inward of the side surface of the membrane, a uniform pressing force is introduced to the entire surface of the wafer to reliably and accurately perform the polishing process at the edge of the wafer The effect can be obtained.

또한, 외측 고정체의 링형 접촉면에 의하여 웨이퍼의 둘레가 둘러싸인 상태로 화학 기계적 연마 공정이 행해짐에 따라, 멤브레인 측면을 통해 하방으로 전달되는 힘에 의하여 연마 패드에 주름이 발생되더라도, 웨이퍼의 판면 바깥에서 연마 패드의 주름이 발생되므로, 웨이퍼의 전체 판면에 대해서는 연마 두께를 정교하게 제어할 수 있는 유리한 효과도 얻을 수 있다.Further, even if the polishing pad is wrinkled due to the force transmitted downward through the side surface of the membrane as the chemical mechanical polishing process is performed with the periphery of the wafer being surrounded by the ring-shaped contact surface of the outer rotor, The wrinkles of the polishing pad are generated, so that it is possible to obtain an advantageous effect that the polishing thickness can be finely controlled with respect to the entire surface of the wafer.

그리고, 본 발명은, 외측 고정체의 저면으로 형성되는 링형 접촉면이 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 이탈을 방지하는 역할을 하게 됨에 따라, 리테이너 링을 캐리어 헤드에 구비하지 않더라도 웨이퍼의 이탈을 방지할 수 있으며, 캐리어 헤드에 리테이너 링을 구비할 경우에는 이중으로 웨이퍼의 이탈을 방지할 수 있는 잇점이 얻어진다. The present invention is characterized in that the ring-shaped contact surface formed at the bottom surface of the outer fixed body serves to prevent the wafer from being detached during the chemical mechanical polishing process, so that even if the carrier ring does not have the retainer ring, When the retainer ring is provided on the carrier head, it is advantageous to prevent the detachment of the wafer.

또한, 본 발명은 멤브레인 측면의 저면이 상기 외측 고정체 상에 위치하게 배치됨으로써, 멤브레인 측면을 통해 하방 가압하는 가압력이 측면의 두께에 비하여 두꺼운 외측 고정체의 링형 접촉면에 골고루 분산되면서, 측면을 통해 가압되는 가압력이 연마 패드의 좁은 영역에 집중되면서 연마 패드에 구불구불하게 주름이 생기면서 우는 현상을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Further, since the bottom surface of the membrane side is disposed on the outer side fixing member, the pressing force for downward pressing through the side surface of the membrane is uniformly dispersed on the ring-like contacting surface of the outer side fixing member, The pressing force to be pressed is concentrated in a narrow region of the polishing pad, and the polishing pad is wrinkled to form a wrinkle, thereby preventing the phenomenon of crying.

이를 통해, 본 발명은, 최외측 압력 챔버에 공압이 공급되면서 바닥판의 들뜬 영역이 팽창하면서 웨이퍼의 가장자리에 밀착되고, 최외측 압력 챔버를 통해 웨이퍼의 가장 자리 영역을 확실하게 가압할 수 있게 된다.
Thus, the present invention is capable of reliably pressing the edge region of the wafer through the outermost pressure chamber, while the air pressure is supplied to the outermost pressure chamber, so that the floating region of the bottom plate expands and comes into close contact with the edge of the wafer .

도1은 종래의 캐리어 헤드를 보인 단면도,
도2는 웨이퍼 가장자리를 가압하는 원리를 설명하기 위한 도1의 'A'부분의 확대도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 멤브레인을 도시한 도면,
도4는 도3의 'B'부분의 확대도,
도5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 가장자리 부분의 확대도,
도5b는 도5a의 캐리어 헤드를 이용하여 웨이퍼의 가장자리를 가압하는 구성을 도시한 도면,
도6a는 도5a의 'D'부분의 확대도,
도6b는 도6a의 캐리어 헤드를 이용하여 웨이퍼의 가장자리를 가압하는 구성을 도시한 도면,
도7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 캐리어 헤드의 가장자리 부분의 확대도이다.
1 is a cross-sectional view of a conventional carrier head,
Fig. 2 is an enlarged view of a portion 'A' in Fig. 1 for explaining the principle of pressing a wafer edge,
3 illustrates a membrane of a carrier head according to one embodiment of the present invention,
FIG. 4 is an enlarged view of a portion 'B' in FIG. 3,
5A is an enlarged view of an edge portion of a carrier head according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5B is a view showing a configuration for pressing the edge of the wafer using the carrier head of FIG. 5A;
6A is an enlarged view of a portion 'D' in FIG. 5A,
FIG. 6B is a view showing a configuration for pressing the edge of the wafer using the carrier head of FIG. 6A;
7 is an enlarged view of an edge portion of a carrier head according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드에 사용되는 멤브레인(240)은 도3의 반단면도에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. (본 발명에 따른 멤브레인(240)은 도면에 도시된 반단면도의 중심선을 기준으로 회전시킨 형상이다.)The membrane 240 used in the carrier head for the chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention has a structure as shown in the half sectional view of FIG. (The membrane 240 according to the present invention has a shape rotated about the center line of the half section shown in the figure.)

본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드는 종래의 캐리어 헤드(1)와 마찬가지로 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체(110)와, 본체(110)와 연결되어 함께 회전하는 베이스(120)와, 베이스(120)에 고정되어 베이스(120)와의 사이에 압력 챔버(...,C4, C5)를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(240)과, 압력 챔버(...,C4, C5)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(150)로 구성된다. 즉, 본 발명은 종래와 멤브레인(240)의 구성에 있어서 큰 차이가 있다.
The carrier head according to an embodiment of the present invention includes a main body 110 that rotates in conjunction with a drive shaft (not shown) like the conventional carrier head 1, a base 120 A membrane 240 which is fixed to the base 120 and forms pressure chambers C4 and C5 between the base 120 and the base 120 and is formed of an elastic flexible material; , C4, and C5 to control the pressure. That is, the present invention has a large difference in the structure of the membrane 240 from the conventional one.

상기 멤브레인(240)은, 우레탄 등의 가요성 재질로 형성된 바닥판(241)과, 바닥판(241)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상측 연직 방향으로 연장 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면(242)과, 바닥판(241)의 중심과 측면(242)의 사이에 베이스(120)에 결합되는 다수의 링형태의 격벽(243)과, 측면(242)의 바깥면에 고정되는 링 형태의 외측 고정체(245)와, 측면(242)의 내측면에 고정되는 링 형태의 내측 고정체(246)으로 구성된다. 이에 따라, 멤브레인(240)이 베이스(120)에 고정되면서, 격벽(243)에 의해 다수의 압력 챔버(...,C4, C5)가 형성된다.The membrane 240 includes a bottom plate 241 formed of a flexible material such as urethane or the like, a side surface 242 formed of a flexible material and extending from the edge of the bottom plate 241 and extending in the upper vertical direction, A plurality of ring-shaped partition walls 243 which are coupled to the base 120 between the center of the bottom plate 241 and the side surface 242 and a plurality of ring-shaped outer walls 242 fixed to the outer surface of the side surface 242, And a ring-shaped inner fixing body 246 fixed to the inner surface of the side surface 242. Accordingly, a plurality of pressure chambers (..., C4, C5) are formed by the partition walls 243 while the membrane 240 is fixed to the base 120. [

여기서, 바닥판(241)과 측면(242) 및 격벽(243)은 우레탄 등의 가요성 재질로 형성되지만, 외측 고정체(245)와 내측 고정체(246)은 엔지니어링 플라스틱, 수지, 알루미늄이나 스텐레스 등의 금속재 중 어느 하나인 비가요성 재질로 형성된다.The outer fixing body 245 and the inner fixing body 246 are made of an engineering plastic, a resin, aluminum, stainless steel or the like, although the bottom plate 241, the side surface 242 and the partition wall 243 are made of a flexible material such as urethane. Or a metal material such as aluminum or the like.

도4에 도시된 바와 같이, 멤브레인 측면(242)의 상면은 평탄한 면(242s)으로 형성된 영역(A1)이 구비되고, 이 영역(A1)으로부터 반경 내측 방향으로 연장 형성된 고정 플랩(2421)과 반경 외측 방향으로 연장 형성된 고정 플랩(2422)이 형성됨으로써, 고정 플랩(2421, 2422)에 의하여 연장된 면적에 인가되는 가압 챔버(Cy)의 압력이 측면(242)을 타고 수직 가압력(Fv)의 형태로 하방 전달된다. 4, an upper surface of the membrane side surface 242 is provided with an area A1 formed by a flat surface 242s, a fixed flap 2421 extending radially inward from the area A1, The pressure of the pressure chamber Cy applied to the area extended by the fixing flaps 2421 and 2422 is applied to the side surface 242 in the form of the vertical pressing force Fv As shown in FIG.

여기서, 측면(242)의 상단부로부터 반경 내측 방향으로 연장된 고정 플랩(2421)은 끝단(2421x)이 베이스(121, 122)에 고정되고, 측면(242)의 상단부로부터 반경 외측 방향으로 연장된 고정 플랩(2422)은 리테이너 링(130)에 고정되어, 가압 챔버(Cy)의 바닥면을 형성한다. 그리고, 고정 플랩(2422)의 끝단부에 형성되어 리테이너 링(130)에 고정 플랩(2422)을 고정시키는 걸림체(247)로부터, 고정 플랩(2422)으로부터 상측으로 이격된 위치에 상측 플랩(2437)이 연결 형성되어 그 끝단(2437x)이 베이스(122, 123)에 고정되어, 가압 챔버(Cy)의 상면을 형성한다. The fixing flap 2421 extending radially inward from the upper end of the side surface 242 is fixed to the bases 121 and 122 at an end 2421x and fixed The flap 2422 is fixed to the retainer ring 130 to form the bottom surface of the pressurizing chamber Cy. The upper flap 2437 is provided at a position spaced upward from the fixed flap 2422 from the stopper 247 formed at the end of the fixed flap 2422 and fixing the fixed flap 2422 to the retainer ring 130. [ And an end 2437x thereof is fixed to the bases 122 and 123 to form the upper surface of the pressurizing chamber Cy.

한편, 도7에 도시된 바와 같이, 상측 플랩(2437)은 고정 플랩(2422)과 분리된 형태로 형성될 수도 있다. 이 경우에, 걸림체(247)는 2개로 분할(247')된다. 그리고, 도면에 도시되지 않았지만, 리테이너 링(2422)에 고정되는 대신에, 3개의 플랩(2421, 2422, 2437)이 모두 베이스(121, 122, 123; 120)에 고정될 수도 있다.
7, the upper flap 2437 may be formed separately from the fixed flap 2422. [ In this case, the stopper 247 is divided into two parts 247 '. Although not shown in the figure, instead of being fixed to the retainer ring 2422, all three flaps 2421, 2422, and 2437 may be fixed to the bases 121, 122, 123 and 120. [

이와 같이, 멤브레인(240)의 측면(242) 상부에는 측면(142) 상단부로부터 연장된 고정 플랩(2421, 2422, 2437)에 의해 둘러싸인 측면 가압챔버(Cy)가 형성되어, 공압 공급로를 통해 압력(Pc)이 공급되어 가압 챔버(Cy)의 압력이 높아지면, 가압 챔버(Cy)의 압력에 의해 측면(242)을 따라 하방으로 전달되어, 수직 가압력(Fv)이 전달된다. 이 때, 멤브레인 측면(242)에 외측 고정체(245)가 고정됨에 따라, 가압 챔버(Cy)로부터 전달되는 수직 가압력(Fv)이 보다 확실하게 하측으로 전달된다. A side pressure chamber Cy surrounded by the fixed flaps 2421, 2422, and 2437 extending from the upper end of the side surface 142 is formed on the side surface 242 of the membrane 240, When the pressure Pc is supplied and the pressure of the pressurizing chamber Cy is increased, the pressure is transmitted downward along the side surface 242 by the pressure of the pressurizing chamber Cy, and the vertical pressing force Fv is transmitted. At this time, as the outer fixing body 245 is fixed to the membrane side surface 242, the vertical pressing force Fv transmitted from the pressurizing chamber Cy is more reliably transmitted to the lower side.

도면 부호 242a는 외측 고정체(245)의 위치를 고정하기 위하여 측면(242)으로부터 반경 바깥으로 링 형태로 돌출된 결합 돌기이다. Reference numeral 242a denotes an engaging projection protruding in a ring shape out of a radius from the side surface 242 to fix the position of the outer fixing body 245. [

상기 외측 고정체(245)는 멤브레인 측면(242)에 고정되지만, 멤브레인 바닥판(245)의 가장자리 끝단의 아래까지 연장 형성된다. 이에 따라, 외측 고정체(245)의 저면은 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(11)와 접촉하는 링형 접촉면(245s)을 형성하여, 수직 가압력(Fv)에 의하여 링형 접촉면(245s)이 연마 패드(11)를 가압하는 상태로 유지된다. The outer fixing body 245 is fixed to the membrane side surface 242, but extends to the bottom of the edge of the membrane bottom plate 245. The bottom surface of the outer fixing body 245 forms a ring-shaped contact surface 245s in contact with the polishing pad 11 during the chemical mechanical polishing process so that the ring-shaped contact surface 245s is pressed by the vertical pressing force Fv to the polishing pad 11).

여기서, 외측 고정체(245)의 링형 접촉면(245s)은 멤브레인 바닥판(241)의 가장자리 끝단의 하측까지 연장 형성되어, 종래에 수직 가압력이 멤브레인 측벽(142)을 통해 전달되어 연마 패드(11)에 주름을 발생시키는 문제점이 발생되었던 것을, 보다 더 큰 면적의 링형 접촉면(245s)으로 연마 패드를 가압함에 따라 연마 패드(11)에 국부적인 작용하는 응력의 크기를 낮춤으로써, 연마 패드(11)에 주름이 발생되는 것을 억제할 수 있다.The annular contact surface 245s of the outer fixing body 245 extends to the lower side of the edge of the membrane bottom plate 241 so that a vertical pressing force is conventionally transmitted through the membrane side wall 142, The contact area between the polishing pad 11 and the polishing pad 11 is reduced by reducing the magnitude of the stress acting locally on the polishing pad 11 by pressing the polishing pad with the larger area ring contact surface 245s, It is possible to suppress occurrence of wrinkles on the surface.

다시 말하면, 측면(242)의 저면은 외측 고정체(245) 상에 위치하게 배치된다. 즉, 외측 고정체(245)의 하부(즉, 링형 접촉면을 형성하는 부분)가 측면(242)의 저면을 감싸는 형태, 'ㄴ'자 단면의 링 형태으로 형성되어, 측면(242)을 통해 하방으로 전달되는 수직 가압력(Fv)이 외측 고정체(245)의 링형 접촉면(245s)에 전달되어, 높은 가압력(Fv)이 링형 접촉면(245s)을 연마 패드(11)를 향하여 가압하게 함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 이탈을 방지하는 높은 가압력(Fv)이 콤팩트한 구조로 전달된다. In other words, the bottom surface of the side surface 242 is disposed on the outer fixing body 245. [ That is, the lower portion of the outer fixing body 245 (that is, the portion forming the ring-shaped contact surface) is formed into a ring shape having a " The vertical pressing force Fv transmitted to the polishing pad 11 is transmitted to the ring shaped contact surface 245s of the outer fixing body 245 so that the high pressing force Fv presses the ring shaped contact surface 245s toward the polishing pad 11, A high pressing force Fv for preventing the separation of the wafer during the polishing process is transmitted to the compact structure.

이와 같이, 외측 고정체(245)는 하부가 측면(242)의 저면을 감싸는 형태, 즉 바닥판(241)의 끝단부와 접촉하는 'ㄴ'자 형 링형 단면으로 형성됨으로써, 측면(242)을 통해 하방 가압하는 가압력(Fv)이 측면(242)의 두께에 비하여 두꺼운 외측 고정체(245)의 링형 접촉면에 골고루 분산되면서, 측면(242)을 통해 가압되는 가압력(Fv)에 의하여 연마 패드에 주름이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
Thus, the outer fixing body 245 is formed in a shape of an 'â'shaped ring-shaped cross section which contacts the bottom of the side wall 242, that is, the end of the bottom plate 241, The pressing force Fv that is pressed down through the side surface 242 is uniformly dispersed on the ring-shaped contact surface of the thicker outer fixing member 245 as compared with the thickness of the side surface 242, Can be prevented from being generated.

한편, 외측 고정체(245)의 링형 접촉면(245s)의 내주 끝단부(245e)는 웨이퍼(W)의 둘레를 감싸는 형태로 형성되어, 웨이퍼(W)가 외측 고정체(245)의 내부에 수용된다. 따라서, 측면(242)을 통해 전달되는 수직 가압력(Fv)에 의하여 웨이퍼(W)를 가압하는 대신에, 측면(242)을 통해 전달되는 수직 가압력(Fv)에 의하여 비가요성 재질의 외측 고정체(245)의 링형 접촉면(245s)이 연마 패드(11) 상에 밀착되므로, 링형 접촉면(245s)의 내측(중심에 가까운 방향)의 바닥판(241)에 의하여 웨이퍼(W)의 전체 판면이 가압된다. 본 발명의 실시예에서는 링형 접촉면(245s)이 연속하는 링 형태로 형성되는 구성이 예시되어 있지만, 링형 접촉면(245s)은 원주 방향을 따라 간헐적으로 분포된 형태일 수도 있다. On the other hand, the inner peripheral end portion 245e of the ring-shaped contact surface 245s of the outer fixing body 245 is formed so as to surround the periphery of the wafer W so that the wafer W is accommodated in the outer fixing body 245 do. Therefore, instead of pressing the wafer W by the vertical pressing force Fv transmitted through the side surface 242, the vertical pressing force Fv transmitted through the side surface 242 causes the outer fixing body (not shown) The entire plate surface of the wafer W is pressed by the bottom plate 241 inside (near the center) of the ring-shaped contact surface 245s because the ring-shaped contact surface 245s of the ring-shaped contact surface 245s is brought into close contact with the polishing pad 11 . In the embodiment of the present invention, the configuration in which the ring-shaped contact surfaces 245s are formed in the form of a continuous ring is exemplified, but the ring-shaped contact surfaces 245s may be in an intermittently distributed form along the circumferential direction.

이와 같이, 외측 고정체(245)의 링형 접촉면(245s) 내에 웨이퍼가 둘러싸이는 형태로 수용됨으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)가 연마 패드(11)를 가압하고 있는 외측 고정체(245)의 링형 접촉면(245s)에 의하여 이탈되는 것을 방지할 수 있으며, 동시에 웨이퍼(W)의 전체 판면이 멤브레인의 측면(242)에 비하여 보다 반경 내측에 위치하는 바닥판(241)에 의하여 가압되므로, 웨이퍼의 전체 표면을 정해진 가압력을 정확하게 도입하여 웨이퍼의 가장자리에서도 우수한 품질의 연마 공정을 신뢰성있게 행할 수 있게 된다. The wafer W is accommodated in the ring-shaped contact surface 245s of the outer fixing body 245 so as to be surrounded by the wafer so that the wafer W contacts the outer fixing body 245 pressing the polishing pad 11 during the chemical mechanical polishing process, The entire plate surface of the wafer W is pressed by the bottom plate 241 located radially inwardly of the side surface 242 of the membrane, It is possible to reliably perform the polishing process of excellent quality even at the edge of the wafer by accurately introducing the predetermined pressing force to the entire surface of the wafer.

이 때, 외측 고정체(245)의 내주 끝단부(245e)는 웨이퍼(W)의 직경을 고려하여 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)의 허용 이동범위만큼의 간격(x)을 두고 웨이퍼(W)를 위치시킬 수 있게 치수가 정해진다.
The inner circumferential end 245e of the outer fixing body 245 is moved in the circumferential direction of the wafer W (W) by an interval x of an allowable range of movement of the wafer W during the chemical mechanical polishing process in consideration of the diameter of the wafer W ) Are dimensioned.

한편, 압력 챔버(...,C4, C5)에 압력이 도입되지 않은 상태에서는 도5a 및 도6a에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 판면과 바닥판(241)이 도면부호 c로 표시된 거리만큼 이격되어 있지만, 압력 챔버(...,C4, C5)에 정압(py)이 공급되면 멤브레인 바닥판(241)의 상측에 위치한 압력 챔버(...,C4, C5)가 팽창하면서 멤브레인 바닥판(241)을 하방으로 밀어내어, 웨이퍼(W)의 판면 전체가 바닥판(241)에 의해 가압된다. On the other hand, in a state in which no pressure is applied to the pressure chambers C4 and C5, as shown in Figs. 5A and 6A, the plate surface of the wafer W and the bottom plate 241, When the static pressure py is supplied to the pressure chambers C4 and C5, the pressure chambers C4 and C5 located above the membrane bottom plate 241 are expanded, The plate 241 is pushed downward and the entire plate surface of the wafer W is pressed by the bottom plate 241.

이 때, 외측 고정체(245)는 내주 끝단부(245e)로부터 반경 바깥으로 갈수록 상향 경사진 경사면(245z)으로 형성됨으로써, 압력 챔버(...,C4, C5)에 정압이 공급되면, 도5b 및 도6b에 도시된 바와 같이 멤브레인 바닥판(241)이 경사면(245z)을 타고 변형되어, 국부적으로 급격하게 변형되지 않으면서 바닥판(241)의 하측에 위치하는 웨이퍼 전체 판면을 가압할 수 있게 된다. At this time, the outer fixing body 245 is formed as an inclined surface 245z which is inclined upward from the inner circumferential end 245e toward the outside of the radius, so that when a positive pressure is supplied to the pressure chambers C4, C5, The membrane bottom plate 241 is deformed by the inclined plane 245z so as not to be deformed abruptly locally so that the entire plate surface of the wafer located under the bottom plate 241 can be pressed .

더욱이, 멤브레인 바닥판(241)의 저면에는 링형 홈(241x)이 링형 접촉면(245s)의 내주 끝단부(245e)와 바닥판(241)이 만나는 지점에 형성되어, 압력 챔버(...,C4, C5)에 정압이 공급되어 바닥판(241)이 하방으로 이동할 때에, 링헝 홈(241x)에 의하여 멤브레인 바닥판(241)이 보다 쉽게 휨 변형이 유도된다.
Further, a ring-shaped groove 241x is formed in the bottom surface of the membrane bottom plate 241 at a position where the inner peripheral end portion 245e of the ring-shaped contact surface 245s meets the bottom plate 241, C5 of the bottom plate 241 and the bottom plate 241 is moved downward, the membrane bottom plate 241 is more easily warped by the ringing groove 241x.

한편, 멤브레인 측면(142)의 반경 내측에 고정된 내측 고정체(246)은 링형 홈(241x)의 중심에 비하여 도면부호 w로 표시된 바와 같이 반경 바깥에 내주면이 위치한다. 경우에 따라서는 w로 표시된 길이가 0 일수도 있다.이에 의하여, 내측 고정체(246)를 통해 하방으로 전달되는 하방 가압력(Fv)은 모두 외측 고정체(245)의 링형 접촉면(245s)을 가압하게 작용한다. On the other hand, the inner fixing body 246 fixed to the inside of the radius of the membrane side surface 142 has an inner circumferential surface located outside the radius as indicated by the reference symbol w, as compared with the center of the ring groove 241x. The downward pressing force Fv transmitted downward through the inner fixing body 246 may press the ring-shaped contact face 245s of the outer fixing body 245, .

따라서, 가압 챔버(Cy)의 압력 제어에 의하여 측면(242), 외측 고정체(245) 및 내측 고정체(246)를 통해 하방으로 전달되는 수직 가압력(Fv)은 모두 링형 접촉면(245s)에 전달되므로, 연마 패드를 가압하는 가압력이 누설되지 않고 효과적으로 제어될 수 있다.
The vertical pressing force Fv transmitted downward through the side surface 242, the outer fixing body 245 and the inner fixing body 246 is transmitted to the ring-shaped contact surface 245s by the pressure control of the pressure chamber Cy So that the pressing force for pressing the polishing pad can be effectively controlled without leakage.

상기와 같이 구성된 본 발명은 멤브레인 바닥판(241)의 가장 자리에 절곡 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면(242)에 높은 경도를 갖는 재질의 외측 고정체(245)가 고정되고, 그 내측에 내측 고정체(246)가 고정되어, 외측 고정체의 저면이 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드와 접촉하면서 웨이퍼를 둘러싸 수용하도록 구성됨에 따라, 멤브레인 측면을 타고 상측으로부터 전달되는 수직 가압력(Fv)이 보다 확실하게 하측으로 전달되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 외측 고정체의 저면으로 형성되는 링형 접촉면(245s) 내에 웨이퍼(W)가 둘러싸이는 형태로 수용됨으로써, 별도로 리테이너 링을 구비하지 않고 멤브레인(240)만 구비한 캐리어 헤드에 의해서도 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼가 외측 고정체에 의하여 이탈하는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The present invention constructed as described above is characterized in that an outer fixing body 245 made of a material having a high hardness is fixed to a side surface 242 formed at the edge of the membrane bottom plate 241 and formed of a flexible material, As the fixture 246 is fixed and the bottom of the outer fixture is configured to enclose the wafer while contacting the polishing pad during the chemical mechanical polishing process, the vertical pressing force Fv delivered from the upper side on the membrane side is more secure And the wafer W is accommodated in the ring-shaped contact surface 245s formed on the bottom surface of the outer fixed body so that only the membrane 240 is provided without the retainer ring It is possible to prevent the wafer from being detached by the outer fixing body during the chemical mechanical polishing process even by a single carrier head Can be obtained.

그리고, 본 발명은, 외측 고정체(245)의 저면으로 형성되는 링형 접촉면(245s)이 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 역할을 하게 됨에 따라, 리테이너 링(130)을 캐리어 헤드에 구비하지 않더라도 웨이퍼의 이탈을 방지할 수 있으며, 캐리어 헤드에 리테이너 링을 구비할 경우에는 이중으로 웨이퍼의 이탈을 방지할 수 있는 잇점이 얻어진다.
The present invention is characterized in that the ring-shaped contact surface 245s formed on the bottom surface of the outer fixing body 245 serves to prevent the wafer W from coming off during the chemical mechanical polishing process, It is possible to prevent detachment of the wafer even if it is not provided in the head, and in the case where the retainer ring is provided in the carrier head, it is possible to prevent detachment 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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modified, modified, or improved.

W: 웨이퍼 C1, C2, C3, C4, C5: 압력 챔버
120: 베이스 130: 리테이너 링
240: 멤브레인 241: 바닥판
242: 측면 243: 링형 격벽
245: 외측 고정체 245s: 링형 접촉면
245z: 경사면 246: 내측 고정체
Cy: 가압 챔버 Fv: 수직 가압력 W: wafers C1, C2, C3, C4, C5: pressure chambers
120: base 130: retainer ring
240: membrane 241: bottom plate
242: side surface 243: ring-shaped partition wall
245: outer fixture 245s: ring-shaped contact surface
245z: sloped surface 246: inner fixed body
Cy: Pressurizing chamber Fv: Vertical pressing force

Claims (15)

가요성 재질로 형성된 바닥판과;
상기 바닥판의 가장 자리에 절곡 형성되고 가요성 재질로 형성된 측면과;
상기 측면 및 상기 바닥판에 비하여 높은 경도를 갖는 재질로 형성되고, 상기 측면의 바깥에 고정되며, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드와 접촉하여 웨이퍼를 수용하는 링형 접촉면이 저면에 형성된 외측 고정체를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
A bottom plate formed of a flexible material;
A side surface formed of a flexible material and bent at an edge of the bottom plate;
An outer fixture formed of a material having a higher hardness than the side surface and the bottom plate and fixed to the outside of the side surface and having a ring-shaped contact surface for contacting the polishing pad in contact with the polishing pad during a chemical mechanical polishing process;
Wherein the polishing pad comprises a polishing pad.
제 1항에 있어서,
상기 바닥판의 상측의 압력 챔버에서 하방으로의 가압력이 도입되지 않은 상태에서는, 상기 링형 접촉면은 상기 바닥판의 저면과 단차(y)를 갖게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the ring-shaped contact surface is formed to have a step (y) with the bottom surface of the bottom plate in a state in which the downward pressure force is not introduced from the pressure chamber on the upper side of the bottom plate. .
제 2항에 있어서,
상기 외측 고정체의 상기 링형 접촉면의 내주 끝단부는 중심으로부터 반경 바깥으로 갈수록 상향 경사진 경사면으로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
3. The method of claim 2,
Wherein the inner circumferential end of the ring-shaped contact surface of the outer fixed body is formed as an inclined surface which is inclined upward from the center to a radius outside.
제 3항에 있어서,
상기 링형 접촉면의 내주 끝단부와 상기 바닥판이 만나는 지점에서 상기 바닥판의 저면에는 링형 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method of claim 3,
Wherein a ring-shaped groove is formed in a bottom surface of the bottom plate at a position where the inner circumferential end of the ring-shaped contact surface meets the bottom plate.
제 1항에 있어서,
상기 측면의 저면은 상기 외측 고정체 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the bottom side of the side is located on the outer fixed body. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1항에 있어서,
외측 고정체는 비가요성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
Wherein the outer fixture is formed of a non-flexible material. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1항에 있어서,
상기 측면의 반경 안쪽에 고정되는 비가요성 내측 고정체를;
더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
The method according to claim 1,
A non-flexible inner fixture fixed inside the radius of the side surface;
Further comprising the step of polishing the carrier head.
제 1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측면의 상측에는 상기 측면을 하방으로 가압하는 가압 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
And a pressure chamber for pressing the side surface downward is formed on the side surface of the side surface.
제 8항에 있어서,
상기 측면의 상단면은 평탄하게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
9. The method of claim 8,
Wherein the top surface of the side surface is formed flat. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 8항에 있어서,
상기 측면의 상단부로부터 상기 캐리어 헤드의 본체부와, 상기 본체부로부터 반경 바깥으로 이격된 위치의 리테이너 링을 향하여 각각 연장되는 고정 플랩이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
9. The method of claim 8,
Wherein a fixed flap is formed extending from an upper end of the side face to a main body portion of the carrier head and a retainer ring at a position spaced apart from the main body by a radius.
본체와;
상기 본체와 함께 회전 구동되는 베이스와;
상기 베이스에 위치 고정되고, 상기 베이스와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인을;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
A body;
A base rotatably driven with the main body;
The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the pressure chamber is formed between the base and the base to press down the wafer located on the bottom during the chemical mechanical polishing process by the pressure control of the pressure chamber A membrane according to claim 1;
Wherein the carrier head is configured to move the carrier head to a desired position.
제 11항에 있어서,
상기 멤브레인의 상기 측면의 상측에는 상기 측면을 하방으로 가압하는 가압 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드.
12. The method of claim 11,
Wherein a pressure chamber is formed on the side of the membrane to press the side downward. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 12항에 있어서,
상기 외측 고정체의 반경 바깥에는 리테이너 링의 저면이 연마 패드에 접촉하게 배치되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
13. The method of claim 12,
And a bottom surface of the retainer ring is disposed in contact with the polishing pad at a position outside a radius of the outside fixed body.
제 13항에 있어서,
상기 측면의 상단부로부터 상기 캐리어 헤드의 본체부와, 상기 본체부로부터 반경 바깥으로 이격된 위치의 리테이너 링을 향하여 각각 연장되는 고정 플랩이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.
14. The method of claim 13,
Wherein a fixed flap is formed extending from an upper end of the side face to a main body portion of the carrier head and a retainer ring at a position spaced apart from the main body by a radius.
제 13항에 있어서,
상기 링형 고정체의 반경 바깥에는 리테이너 링이 연마 패드에 접촉하게 배치되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인.





14. The method of claim 13,
And a retainer ring is disposed in contact with the polishing pad at a radius outside the ring-shaped fixture.





KR1020140055202A 2014-05-09 2014-05-09 Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus KR101613153B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140055202A KR101613153B1 (en) 2014-05-09 2014-05-09 Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140055202A KR101613153B1 (en) 2014-05-09 2014-05-09 Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150129196A true KR20150129196A (en) 2015-11-19
KR101613153B1 KR101613153B1 (en) 2016-04-19

Family

ID=54843361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140055202A KR101613153B1 (en) 2014-05-09 2014-05-09 Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101613153B1 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6251215B1 (en) * 1998-06-03 2001-06-26 Applied Materials, Inc. Carrier head with a multilayer retaining ring for chemical mechanical polishing
KR100437456B1 (en) * 2001-05-31 2004-06-23 삼성전자주식회사 Polishing head of a chemical mechanical polishing machine and polishing method using the polishing head
KR20040056634A (en) * 2002-12-24 2004-07-01 삼성전자주식회사 Chemical and mechanical polishing apparatus
JP4583729B2 (en) * 2003-02-10 2010-11-17 株式会社荏原製作所 Substrate holding device, polishing device, and elastic member used in the substrate holding device
JP2009045685A (en) * 2007-08-17 2009-03-05 Tokyo Seimitsu Co Ltd Pressing mechanism of polishing device
KR101196652B1 (en) * 2011-05-31 2012-11-02 주식회사 케이씨텍 Membrane assembly in carrier head
KR101223010B1 (en) * 2012-06-29 2013-01-17 주식회사 케이씨텍 Membrane of carrier head in chemical mechanical polishing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR101613153B1 (en) 2016-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101395380B1 (en) Membrane in carrier head
JP5317267B2 (en) Wafer mounting device
KR101293485B1 (en) Retainer ring of carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
US10710209B2 (en) Wafer polishing apparatus and polishing head used for same
US8888563B2 (en) Polishing head capable of continuously varying pressure distribution between pressure regions for uniform polishing
KR102052878B1 (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR101673140B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
KR101589445B1 (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR101583815B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
KR101629161B1 (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
US6443820B2 (en) Polishing apparatus
KR101199149B1 (en) Carrier for chemical mechanical polishing and flexible membrane
KR101583816B1 (en) Chemical mechanical polishing apparatus which prevents wafer dechuck error and control method thereof
KR101613153B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
KR101685914B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
KR101558852B1 (en) Membrane in carrier head
KR102057833B1 (en) Membrane in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus
KR20100079165A (en) Apparatus for chemical mechanical polishing, membrane and polishing head for chemical mechanical polishing
KR101630185B1 (en) Retainer ring in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus and carrier head with the same
KR20200063490A (en) Retainer ring in carrier head for chemical mechanical polishing apparatus and carrier head having the same
KR101212501B1 (en) Membrane in carrier head
KR20190071900A (en) Carrier head of chemical mechanical apparatus and membrane used therein
KR102110489B1 (en) Membrane in carrier head
KR20140067667A (en) Membrane of carrier head in chemical mechanical polishing apparatus and carrier head using same
JPH1094958A (en) Substrate polishing method and polishing device used therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190328

Year of fee payment: 4