KR20160049074A

KR20160049074A - Membrane in carrier head

Info

Publication number: KR20160049074A
Application number: KR1020140144660A
Authority: KR
Inventors: 손준호; 김창일; 김상일
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-05-09

Abstract

The present invention relates to a membrane of a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus, which comprises: a floor plate formed with a flexible material, and forming a contact unit composed of a plurality of protrusions in the bottom to be downwardly protruded to pressurize a wafer during a chemical and mechanical polishing process; and a side surface formed to be extended from an edge of the floor plate, and coupled to a main body unit of the carrier head, thereby more increasing a polishing quality.

Description

MEMBRANE IN CARRIER HEAD < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 멤브레인에 관한 것으로, 상세하게는 웨이퍼를 가압하는 멤브레인의 바닥판에 서로 이격된 접촉부를 구비하여, 접촉부의 분포에 따라 웨이퍼의 가압 위치를 조절할 수 있고, 동시에 멤브레인 바닥판으로부터 웨이퍼를 분리시키는 동작을 신뢰성있게 할 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 particularly to a membrane of a carrier head that presses a wafer, and a contact portion spaced apart from each other is provided on a bottom plate of the membrane, To a membrane of a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus capable of simultaneously reliably separating a wafer from a membrane bottom plate.

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, 회전 구동력을 전달받아 회전하는 본체부(20, 25)와, 본체부(20, 25)를 둘러싸는 링 형태로 장착되어 본체부(20, 25)와 함께 회전하는 리테이너링(30)과, 본체부(25)에 고정되어 본체부 하측의 베이스(25)와의 사잇 공간에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인(10)과, 공압 공급로(45)를 통해 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력 제어부(40)로 구성된다. Fig. 1 is a schematic view of the carrier head 1. Fig. 1, the carrier head 1 includes main body portions 20 and 25 that are rotated by receiving a rotational driving force, and main body portions 20 and 25 which are mounted in a ring shape surrounding the main body portions 20 and 25, C2, C3, C4, C5 in a space between the retainer ring 30 fixed to the main body 25 and the base 25 on the lower side of the main body 25, A membrane 10 of elastic material and a pressure control unit 40 for regulating the pressure by inserting or removing air into or from the pressure chambers C1, C2, C3, C4 and C5 through the pneumatic supply path 45.

여기서, 탄성 재질의 멤브레인(10)은 웨이퍼(W)를 가압하는 평탄한 바닥판(11)의 가장자리 끝단에 측면(12)이 절곡 형성된다. 멤브레인(10)의 중앙부 끝단(10a)은 베이스(25)에 고정되어 웨이퍼(W)를 직접 흡입하는 흡입공(77)이 형성된다. 멤브레인(10)의 중앙부에 흡입공(77)이 형성되지 않고 웨이퍼(W)를 가압하는 면으로 형성될 수도 있다. 멤브레인(10)의 중심으로부터 측면(12)의 사이에는 베이스(25)에 고정되는 링 형태의 플랩(flap, 13)이 다수 형성되어, 플랩(13)을 기준으로 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 동심원 형태로 배열된다. 이를 위하여, 플랩(13)은 바닥판(11)의 판면으로부터 상방으로 연장 형성된 상향 연장부와, 상향 연장부의 상단부로부터 횡방향으로 연장 형성된 횡방향 연장부로 형성되어, 횡방향 연장부의 끝단부가 베이스(25)에 결합 부재(22)를 매개로 결합된다. Here, the elastic membrane 10 is formed by bending the side surface 12 at the edge of the flat bottom plate 11 which presses the wafer W. The center end 10a of the membrane 10 is fixed to the base 25 and a suction hole 77 for directly sucking the wafer W is formed. The suction hole 77 may not be formed at the center of the membrane 10 but may be formed as a surface for pressing the wafer W. [ A plurality of ring-shaped flaps 13 fixed to the base 25 are formed between the center of the membrane 10 and the side surface 12 so that the plurality of pressure chambers C1, C2 , C3, C4, C5) are arranged concentrically. For this purpose, the flap 13 is formed as an upwardly extending portion extending upwardly from the plate surface of the bottom plate 11 and a laterally extending portion extending transversely from the upper end of the upwardly extending portion, 25 via a coupling member 22.

상기와 같이 구성된 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드(1)는 공압 공급로(45)를 통해 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 압력이 독립적으로 제어되어 유입되면, 도2에 도시된 바와 같이 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력이 증가하면서, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 감싸는 멤브레인이 팽창하면서 바닥판(11)을 하방으로 누르게 된다. When the carrier head 1 of the chemical mechanical polishing apparatus constructed as described above is supplied with the pressure independently controlled in each of the pressure chambers C1, C2, C3, C4 and C5 through the pneumatic supply path 45, C2, C3, C4, and C5 is expanded while the pressure of each of the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 increases as shown in Fig. As shown in FIG.

이와 같이, 화학 기계적 연마 공정 중에는 캐리어 헤드(1)가 이송부(92)에 의하여 하방(20d1)으로 이동하여, 캐리어 헤드(1)의 멤브레인 바닥판(11)에 고정된 웨이퍼(W)가 연마 정반(2) 상의 연마 패드 상에 가압되면서 기계적 연마 공정이 행해진다. 이와 동시에, 연마 정반(2) 상에는 슬러리 공급부(96)로부터 슬러리가 공급되어 웨이퍼(W)의 연마면에 공급되면서 웨이퍼의 화학적 연마 공정이 함께 행해진다. 이 때, 연마 패드의 표면 상태는 컨디셔너(95)에 의하여 일정하게 개질된다.Thus, during the chemical mechanical polishing process, the carrier head 1 is moved downward by the transfer unit 92 to move the wafer W fixed to the membrane bottom plate 11 of the carrier head 1 to the polishing platen A mechanical polishing process is performed while being pressed onto the polishing pad on the polishing pad 2. Simultaneously, slurry is supplied from the slurry supply unit 96 to the polishing surface of the wafer W on the polishing surface plate 2, and a chemical polishing process of the wafer is performed together. At this time, the surface condition of the polishing pad is constantly modified by the conditioner 95.

즉, 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 동안에 웨이퍼는 캐리어 헤드(1)의 멤브레인(10)의 바닥판(11)에 밀착된 상태로 가압되며, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼는 도2b에 도시된 바와 같이 캐리어 헤드(1)가 이송부(92)에 의하여 언로딩 유닛(7)으로 이동하여 웨이퍼(W)를 언로딩 유닛(7) 상에 놓은 후, 새로운 웨이퍼를 파지하기 위하여 상방(20d2)으로 이송된다. That is, while the chemical mechanical polishing process is being performed, the wafer is pressed in close contact with the bottom plate 11 of the membrane 10 of the carrier head 1, and the wafer after the chemical mechanical polishing process The carrier head 1 is moved to the unloading unit 7 by the transferring unit 92 to place the wafer W on the unloading unit 7 and then transferred to the upper side 20d2 to grasp the new wafer do.

그러나, 캐리어 헤드(1)의 멤브레인 바닥판(11)과 웨이퍼(W)가 장시간동안 밀착된 상태를 유지하고 있으므로, 멤브레인과 웨이퍼(W)의 사이에 정압이 인가되더라도 좀처럼 웨이퍼(W)가 멤브레인 바닥판(11)으로부터 분리되지 않는 현상이 종종 발생되어 공정을 중단하고 작업자가 수작업으로 웨이퍼(W)를 분리함에 따라 공정의 효율을 크게 저해하는 문제가 있었다.However, since the membrane bottom plate 11 of the carrier head 1 and the wafer W are kept in close contact with each other for a long time, even if a positive pressure is applied between the membrane and the wafer W, There is a problem that the phenomenon that the wafer W is not separated from the bottom plate 11 is occasionally generated and the process is interrupted and the worker manually separates the wafer W,

또한, 화학 기계적 연마 공정 중에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5) 내의 압력이 높아지면서 멤브레인 바닥판(11)을 통해 웨이퍼(W)를 가압하는 과정에서, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 경계를 형성하는 멤브레인(10)의 고정 플랩(13)이 형성된 위치나 웨이퍼 가장자리에서 가압력이 저하되어 연마 두께를 정확히 제어하기 곤란한 문제도 야기되었다. In the process of pressing the wafer W through the membrane bottom plate 11 while the pressure in the pressure chambers C1, C2, C3, C4 and C5 is increased during the chemical mechanical polishing process, the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5, or at the edge of the wafer where the fixed flap 13 of the membrane 10 is formed or the edge of the wafer, and it is difficult to accurately control the polishing thickness.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정이 종료된 이후에 웨이퍼를 캐리어 헤드의 멤브레인 바닥판과 신뢰성있게 분리할 수 있는 캐리어 헤드의 멤브레인을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was conceived under the technical background described above and it is an object of the present invention to provide a membrane of a carrier head capable of reliably separating a wafer from a membrane bottom plate of a carrier head after the chemical mechanical polishing process of the wafer has ended .

또한, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼에 도입되는 가압력을 멤브레인 바닥판의 돌출부에 의하여 조정하는 것을 목적으로 한다.The present invention also aims at adjusting the pressing force introduced into the wafer during the chemical mechanical polishing process by the projecting portion of the membrane bottom plate.

이를 통해, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 캐리어 헤드의 압력 챔버에 공급되는 압력이 정교하게 제어되지 않더라도, 웨이퍼의 연마 두께를 멤브레인의 바닥판에 형성된 돌출부의 분포에 의하여 정확하게 제어하는 것을 목적으로 한다.
It is therefore an object of the present invention to precisely control the polishing thickness of the wafer by the distribution of protrusions formed on the bottom plate of the membrane, even though the pressure supplied to the pressure chamber of the carrier head during the chemical mechanical polishing process is not precisely controlled .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인으로서, 가요성 재질로 형성되고 저면에 다수의 돌기로 이루어진 접촉부가 하방으로 돌출 형성되어 화학 기계적 연마 공정 중에 상기 접촉부가 웨이퍼를 가압하는 바닥판과; 상기 바닥판의 가장자리에서 연장 형성되어 상기 캐리어 헤드의 본체부에 결합되는 측면을; 포함하여 구성된 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a membrane of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus, comprising: a contact portion formed of a flexible material and composed of a plurality of projections on a bottom surface protruding downward, A bottom plate for pressing the wafer; A side extending from an edge of the bottom plate and coupled to the main body of the carrier head; And a carrier head for the chemical mechanical polishing apparatus.

이는, 멤브레인 바닥판에 다수의 돌기로 이루어진 접촉부가 하방으로 돌출 형성됨에 따라, 화학 기계적 연마 공정 중에 다수의 돌기로 이루어진 접촉부를 통해 웨이퍼를 가압하게 되어, 멤브레인 바닥판의 일부가 들리더라도, 멤브레인 바닥판이 들리는 높이 보다 더 길게 돌출된 돌기의 분포에 따라 웨이퍼에 가압되는 위치가 정확하게 제어되므로, 웨이퍼의 가압 위치를 보다 정교하게 제어할 수 있도록 하기 위함이다. This is because the contact between the membrane bottom plate and the plurality of protrusions is projected downwardly so that the wafer is pressed through the contact with the plurality of protrusions during the chemical mechanical polishing process so that even if a part of the membrane bottom plate is heard, The pressing position of the wafer is precisely controlled according to the distribution of protrusions protruding longer than the height at which the plate is heard, so that the pressing position of the wafer can be controlled more precisely.

즉, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 돌기로 형성된 접촉부에 의하여 웨이퍼를 가압하므로, 캐리어 헤드의 멤브레인의 상측에 형성되는 압력 챔버에 압력이 동일하게 공급되는 경우에, 웨이퍼를 가압하는 접촉부의 접촉 면적이 보다 커질수록 웨이퍼를 가압하는 힘이 보다 커지므로, 접촉부의 분포에 의하여 웨이퍼를 국부적으로 가압하는 가압력을 제어할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.That is, according to the present invention, since the wafer is pressed by the contact portion formed as a projection during the chemical mechanical polishing process, when the pressure is uniformly supplied to the pressure chamber formed on the membrane of the carrier head, the contact area The greater the force to press the wafer, the more advantageous is that the pressing force for locally pressing the wafer can be controlled by the distribution of the contact portion.

이 뿐만 아니라, 멤브레인 바닥판과 웨이퍼의 접촉면이 다수의 돌기를 매개로 접촉 상태가 유지되므로, 웨이퍼에 관한 화학 기계적 연마 공정이 종료되고 난 이후에 웨이퍼를 분리하고자 할 때에, 웨이퍼와 멤브레인 바닥판이 흡착되어 분리오류가 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, since the contact surfaces of the membrane bottom plate and the wafer are maintained in contact with each other through a plurality of protrusions, when the wafer is separated after the chemical mechanical polishing process for the wafer is finished, the wafer and the membrane bottom plate are adsorbed So that a separation error can be prevented from occurring.

이 때, 웨이퍼를 가압하는 멤브레인 바닥판의 상기 돌출부는, 판면에 돌출된 돌기 형태로 형성될 수도 있지만, 저면에 다수의 홈이 상방으로 요입 형성되는 것에 의하여 홈이 형성되지 아니한 영역으로 형성될 수도 있다.
At this time, the projecting portion of the membrane bottom plate for pressing the wafer may be formed as a protrusion protruding from the plate surface, but may be formed as a region where grooves are not formed by forming a plurality of grooves upwardly formed on the bottom surface have.

상기 접촉부는 상기 바닥판의 면적의 5% 내지 70%로 형성될 수 있다.바닥판 면적의 5% 미만인 경우에는 웨이퍼를 가압하는 면적이 부족하여 화학 기계적 연마 공정이 원활히 이루어지지 않을 수 있으며, 바닥판 면적의 70%를 초과하면 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에 바닥판과 웨이퍼의 흡착되는 정도가 높아져 원활히 분리되지 않을 수 있기 때문이다. The contact portion may be formed to 5% to 70% of the area of the bottom plate. When the bottom plate area is less than 5%, the area for pressing the wafer is insufficient, so that the chemical mechanical polishing process may not be performed smoothly. If the area exceeds 70% of the plate area, the degree of adsorption between the bottom plate and the wafer may increase after the chemical mechanical polishing process is performed, and the wafer may not be separated smoothly.

그리고, 상기 접촉부는 상기 바닥판 전체에 걸쳐 분산 형성될 수도 있다. The contact portion may be dispersed throughout the bottom plate.

한편, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에 웨이퍼와 멤브레인 바닥판 사이에 분리가 되지 않는 경우는, 주로 멤브레인 바닥판의 중심부 영역(멤브레인 바닥판의 중심으로부터 반경 길이의 대략 1/4~ 2/5까지 반경 바깥으로 연장되는 영역)와 웨이퍼의 흡착 상태가 지속되는 경우가 많다. 따라서, 바닥판의 중심부 영역에서의 접촉부의 단위 면적당 개수가 그 이외의 영역에서의 접촉부의 단위 면적당 개수에 비하여 보다 많게 형성되어, 멤브레인 바닥판의 판면의 보다 넓은 부분 또는 전부가 웨이퍼와 직접 접촉하는 것을 방지하고 접촉부에 의해 접촉됨으로써, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에 웨이퍼와 멤브레인 바닥판이 서로 원활히 분리될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. On the other hand, if the separation between the wafer and the membrane bottom plate does not occur after the chemical mechanical polishing process has been carried out, it is mainly the central region of the membrane bottom plate (approximately 1/4 to 2/5 of the radius from the center of the membrane bottom plate The region extending outwardly in the radial direction) and the state of adsorption of the wafer are often continued. Therefore, the number of the contact portions in the central region of the bottom plate is larger than the number of the contact portions in the other regions, so that the wider or all of the plate surface of the membrane bottom plate is in direct contact with the wafer So that the wafer and the membrane bottom plate can be smoothly separated from each other after the chemical mechanical polishing process is performed.

이 때, 멤브레인 바닥판의 중심부 영역 (또는 중심부 영역)은 멤브레인 바닥판의 중심으로부터 반경 길이의 1/3까지 반경 바깥으로 연장되는 영역으로 정해지는 것이 좋다. In this case, the central region (or central region) of the membrane bottom plate may be defined as a region extending radially outward from the center of the membrane bottom plate to 1/3 of the radial length.

이와 유사하게, 멤브레인 바닥판의 중심부 영역에서의 접촉부의 단위 면적당 개수와 중심부 영역 이외에서의 접촉부의 단위 면적당 개수가 서로 동일하더라도, 멤브레인 바닥판의 중심부 영역에서의 단위 면적당 접촉부의 접촉 면적이 그 이외 영역에서의 단위 면적당 접촉부의 접촉 면적에 비하여 보다 크게 형성될 수도 있다. 이에 의해서도, 멤브레인 바닥판의 판면의 보다 넓은 부분 또는 전부가 웨이퍼와 직접 접촉하지 않고 접촉부에 의해 접촉하게 유도함으로써, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에 웨이퍼와 멤브레인 바닥판이 서로 원활히 분리될 수 있도록 유도할 수 있다.
Similarly, even if the number of the contact portions in the central region of the membrane bottom plate is the same as the number of the contact portions in the area other than the central region, the contact area per unit area in the central region of the membrane bottom plate is different May be formed larger than the contact area of the contact portion per unit area in the region. This also induces the wider or all of the plate surface of the membrane bottom plate to come in contact with the contact without contact with the wafer, thereby inducing the wafer and membrane bottom plate to be smoothly separated from each other after the chemical mechanical polishing process .

일반적으로, 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판의 가장자리 부분은 압력 챔버를 형성하면서 들뜨는 현상이 발생되어, 측면을 통하여 별도로 가압력을 인가해주지 않는 경우에는 웨이퍼의 가장자리의 연마율이 낮아지는 현상이 발생된다. Generally, during the chemical mechanical polishing process, the edge portion of the membrane bottom plate is lifted while forming the pressure chamber, and when the pressing force is not applied separately through the side surface, the polishing rate at the edge of the wafer is lowered .

본 발명은, 화학 기계적 연마 공정 중에 돌기로 형성된 접촉부에 의하여 웨이퍼를 가압하므로, 상기 바닥판의 반경 끝단으로부터 반경 길이의 1/5까지 반경 내측으로 연장되는 가장자리 영역에서의 단위 면적당 상기 접촉부의 면적은 상기 가장자리 영역의 내측에서의 단위 면적당 상기 접촉부의 면적에 비하여 더 크게 형성함으로써, 측면을 통해 별도로 가압하는 구성을 구비하지 않더라도 웨이퍼의 가장자리 영역에 접촉부를 통해 큰 가압력을 도입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The area of the contact portion per unit area in the edge region extending radially inward from the radial end of the bottom plate to one fifth of the radial length of the wafer is The area of the contact area is larger than the area of the contact area per unit area of the edge area so that a large pressing force can be introduced through the contact area to the edge area of the wafer have.

이와 유사하게, 본 발명은, 상기 바닥판의 반경 끝단으로부터 반경 길이의 1/5까지 반경 내측으로 연장되는 가장자리 영역에서의 단위 면적당 상기 접촉부의 개수가 상기 가장자리 영역의 내측에서의 단위 면적당 상기 접촉부의 개수에 비하여 더 많이 형성함으로써, 측면을 통해 별도로 가압하는 구성을 구비하지 않더라도 웨이퍼의 가장자리 영역에 접촉부를 통해 큰 가압력을 도입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Similarly, the present invention is characterized in that the number of the contact portions per unit area in the edge region extending radially inward from the radial end of the bottom plate to one fifth of the radius length is smaller than the number of the contact portions per unit area in the edge region It is possible to introduce a large pressing force into the edge region of the wafer through the contact portion even if the structure for pressing the wafer through the side surface is not separately provided.

또한, 본 발명은 중심부 영역과 가장자리 영역에서의 단위면적당 접촉부 개수가 그 사잇 영역에서의 단위면적당 접촉부 개수에 비하여 더 많이 형성되거나, 중심부 영역과 가장자리 영역에서의 단위면적당 접촉부의 접촉 면적이 그 사잇 영역에서의 단위 면적당 접촉부의 접촉 면적에 비하여 더 크게 형성되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 측면을 통해 웨이퍼의 가장자리 영역을 가압하지 않더라도 웨이퍼의 가장자리의 연마율을 높일 수 있을 뿐 아니라, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 이후에 웨이퍼와 멤브레인 바닥판이 원활히 분리될 수 있도록 구성될 수 있다.In the present invention, the number of contacts per unit area in the center region and the edge region is greater than the number of contacts per unit area in the sidewall region, or the contact area of the contact region per unit area in the central region and the edge region is larger than the contact area The polishing rate of the edge of the wafer can be increased even if the edge area of the wafer is not pressed through the side surface during the chemical mechanical polishing process, So that the wafer and the membrane bottom plate can be smoothly separated from each other.

한편, 상기 접촉부는 상기 바닥판에 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있다. On the other hand, the contact portions may be disposed at equal intervals on the bottom plate.

그리고, 상기 접촉부는 상기 바닥판의 일부 영역에는 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우에, 접촉부가 형성되지 않은 바닥판의 영역은 판면에 의하여 웨이퍼를 가압한다. The contact portion may not be formed in a part of the bottom plate. In this case, the region of the bottom plate on which the contact portion is not formed pushes the wafer by the plate surface.

다만, 상기 접촉부는 상기 바닥판의 중심으로부터 반경 바깥까지 연속적으로 연장된 영역이 포함되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 웨이퍼가 가압되는 반경 방향으로 접촉부에 의하여 쉽게 분리가 되므로, 캐리어 헤드에 의하여 웨이퍼를 파지하고 있는 힘을 해제할 때에 쉽게 멤브레인 바닥판과 웨이퍼를 분리시킬 수 있다.
However, it is preferable that the contact portion includes a region extending continuously from the center of the bottom plate to the outside of the radius. As a result, the membrane bottom plate and the wafer can be easily separated from each other when releasing the force holding the wafer by the carrier head, because the wafer is easily separated by the contact portion in the radial direction in which the wafer is pressed.

한편, 본 발명은, 외부로부터 회전 구동력을 인가받아 회전하는 본체부와;According to another aspect of the present invention, there is provided a portable terminal comprising: a main body rotatably receiving a rotational driving force;

상기 본체부에 위치 고정되어 상기 본체부와 함께 회전하고, 상기 본체부와의 사이에 압력 챔버가 형성되어 상기 압력 챔버의 압력 제어에 의해 화학 기계적 연마 공정 중에 저면에 위치한 웨이퍼를 하방으로 가압하는 전술한 구성의 멤브레인을; 포함하는 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드를 제공한다.
And a pressure chamber formed between the main body and the main body, the main body being rotatable with respect to the main body, and a pressure chamber is formed between the main body and the main body to press down the wafer located on the bottom during the chemical mechanical polishing A membrane of one configuration; The present invention also provides a carrier head of a chemical mechanical polishing apparatus comprising:

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '접촉부'라는 용어는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 돌기 또는 테두리부를 지칭하며, 이들의 사이에 형성되는 바닥판 판면이 팽창하여 웨이퍼와 접촉하는 부분(이를 '돌출면'이라 함)을 제외한다.
The term " contact portion " in this specification and claims refers to a projection or rim for pressing a wafer during a chemical mechanical polishing process, in which a bottom plate surface formed between them expands and contacts a wafer, Protruding surface ") is excluded.

본 발명에 따르면, 가요성 재질로 형성되면서 저면에 다수의 돌기로 이루어진 접촉부에 의하여 웨이퍼를 가압하도록 구성되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 다수의 돌기로 이루어진 접촉부로 웨이퍼를 가압하여, 압력 챔버의 경계가 되는 고정 플랩이 형성되는 부분이나 바닥판 가장자리 부분 등 멤브레인 바닥판의 일부가 들리더라도, 멤브레인 바닥판이 들리는 높이 보다 더 길게 돌출되게 분포된 돌기에 의하여 정확한 위치에 예정된 힘을 웨이퍼에 가압할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the wafer is pressed by a contact portion formed of a flexible material and formed of a plurality of projections on the bottom surface, so that the wafer is pressed against the contact portion composed of a plurality of protrusions during the chemical mechanical polishing process, Even if a part of the membrane bottom plate such as the portion where the fixed flap is formed or the edge of the bottom plate is heard is advantageous in that the predetermined force can be pressed to the wafer at the correct position by the projection projected to be longer than the height at which the membrane bottom plate is heard Effect can be obtained.

즉, 본 발명은 멤브레인 바닥판의 매끈한 판면으로 가압할 경우에 웨이퍼를 가압하지 못하였던 영역이 발생되었던 종래의 문제점을, 돌기로 형성된 접촉부로 웨이퍼를 가압함에 따라, 멤브레인의 판면의 들림에 의하여 가압되지 못하였던 영역을 제거할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.That is, the present invention has a problem in that a region where pressing of the wafer is not performed when the membrane bottom plate is pressurized by a smooth plate surface is caused to occur by pressurizing the wafer with the contact portion formed by the projections, It is possible to obtain an advantage that the region which has not been obtained can be removed.

이 뿐만 아니라, 본 발명은 멤브레인 바닥판의 돌기에 의하여 또는 돌기 및 돌기 사이의 판면으로 이루어지는 다수의 이격된 지점에서 웨이퍼를 가압함에 따라, 이격된 다수의 지점을 형성하면서(돌기의 돌출높이에 따라 서로 이격된 다수의 지점을 형성함), 웨이퍼(W)와 낮은 흡착력으로 접촉된 상태를 유지하면서 다수의 지점에서 웨이퍼(W)를 가압하므로, 웨이퍼(W)에 국부적으로 큰 힘이 작용하거나 웨이퍼(W)에 국부적으로 힘이 작용하지 않는 영역을 모두 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition to this, the present invention can also be used to form a plurality of spaced apart points (depending on the projecting height of the protrusions) by pressing the wafer at a plurality of spaced apart points comprising protrusions of the membrane bottom plate or between the protrusions and the protrusions A large force locally acts on the wafer W or a large force acts on the wafer W because the wafer W presses the wafer W at a plurality of points while maintaining a state of contact with the wafer W with a low attraction force, It is possible to obtain an advantageous effect that all the regions where the force is not locally applied to the wafer W can be removed.

또한, 본 발명은, 멤브레인 바닥판의 판면과 웨이퍼가 밀착한 상태에서 웨이퍼를 가압하는 대신에, 멤브레인 바닥판으로부터 하방 돌출된 돌출부에 의하여 웨이퍼를 가압하므로, 웨이퍼와 멤브레인 바닥판의 접촉 면적을 종래에 비하여 크게 줄임으로써, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 이후에 웨이퍼 언로딩 시에 순수 등에 의한 장력에 의하여 웨이퍼가 캐리어 헤드의 멤브레인 바닥판으로부터 탈착되지 않던 문제점을 해결하고, 웨이퍼를 멤브레인 바닥판으로부터 분리시키켜 확실히 탈착하는 것을 보다 신뢰성있고 확실하게 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
Further, in the present invention, instead of pressing the wafer in a state in which the plate surface of the membrane bottom plate closely contacts the wafer, the wafer is pressed by the projecting portion projecting downward from the membrane bottom plate, so that the contact area between the wafer and the membrane bottom plate The present invention solves the problem that the wafer is not detached from the membrane bottom plate of the carrier head due to the tension caused by the pure water or the like at the time of unloading the wafer after the chemical mechanical polishing process is finished and the wafer is separated from the membrane bottom plate It is possible to obtain an advantageous effect that it is possible to reliably and surely carry out the dismounting process.

도1은 종래의 캐리어 헤드를 보인 단면도,
도2a는 도1의 캐리어 헤드를 이용한 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 개략도,
도2b는 화학 기계적 연마 공정이 종료된 웨이퍼를 언로딩 유닛에 거치하는 구성을 도시한 개략도,
도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 캐리어 헤드의 반단면도,
도4a는 도3의 'A'부분의 확대도,
도4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 도3의 'A'부분에 해당하는 부분의 확대도,
도5a는 도3의 멤브레인 바닥판의 저면도,
도5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 멤브레인 바닥판의 저면도,
도6a는 본 발명의 제1실시예의 변형례를 도시한 멤브레인 바닥판의 저면도,
도6b는 본 발명의 제2실시예의 변형례를 도시한 멤브레인 바닥판의 저면도,
도7 및 도8은 본 발명의 제1실시예의 또 다른 변형례를 도시한 멤브레인 바닥판의 저면도,
도9는 도6b의 'B'부분의 확대도이다.
1 is a cross-sectional view of a conventional carrier head,
FIG. 2A is a schematic view showing the construction of a chemical mechanical polishing apparatus using the carrier head of FIG. 1,
FIG. 2B is a schematic view showing a configuration in which a wafer subjected to a chemical mechanical polishing process is mounted on an unloading unit;
3 is a half sectional view of the carrier head according to the first embodiment of the present invention,
4A is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 3,
FIG. 4B is an enlarged view of a portion corresponding to the 'A' portion of FIG. 3 according to the second embodiment of the present invention,
FIG. 5A is a bottom view of the membrane bottom plate of FIG. 3,
FIG. 5B is a bottom view of the membrane bottom plate according to the second embodiment of the present invention, FIG.
6A is a bottom view of a membrane bottom plate showing a modification of the first embodiment of the present invention,
6B is a bottom view of the membrane bottom plate showing a modification of the second embodiment of the present invention,
7 and 8 are a bottom view of a membrane bottom plate showing still another modification of the first embodiment of the present invention,
FIG. 9 is an enlarged view of a portion 'B' in FIG. 6B.

본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드의 멤브레인(100)과 이를 구비한 캐리어 헤드를 상술한다. 본 발명의 제1실시예는 도1에 도시된 종래의 구성(1)과 대비할 때 멤브레인 바닥판(111)에 하방 돌출된 돌출부(115, 115')에 의하여 웨이퍼를 가압한다는 점에 차이가 있다.(본 발명에 따른 캐리어 헤드 및 멤브레인은 도면에 도시된 반단면도의 중심선을 기준으로 회전시킨 형상이다.)The membrane 100 of the carrier head for the chemical mechanical polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention and the carrier head having the membrane 100 will be described in detail. The first embodiment of the present invention differs from the conventional structure (1) shown in FIG. 1 in that the wafer is pressed by protrusions 115 and 115 'projecting downward from the membrane bottom plate 111 (The carrier head and the membrane according to the present invention have a shape rotated about the center line of the half section shown in the figure.)

본 발명의 제1실시예에 따른 캐리어 헤드(100)는 종래의 캐리어 헤드(1)와 마찬가지로 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체부(20, 25)와, 본체부(20, 25) 중 베이스(25)에 고정되어 베이스(25)와의 사이에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(100)과, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(40)로 구성된다.
The carrier head 100 according to the first embodiment of the present invention includes main body portions 20 and 25 connected to and rotated by a drive shaft (not shown) like the conventional carrier head 1, and main body portions 20 and 25 A membrane 100 formed of a resiliently flexible material and having pressure chambers C1, C2, C3, C4 and C5 formed between the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 to control the pressure.

상기 멤브레인(110)은 원 형태로 형성된 바닥판(110)과, 바닥판(111)의 가장자리 끝단으로부터 절곡되어 상측으로 연장 형성된 측면(112)과, 바닥판(111)의 중심과 측면(112)의 사이에 본체부의 베이스(25)에 결합되는 다수의 링형태의 고정 플랩(113)이 형성된다. The membrane 110 includes a bottom plate 110 formed in a circular shape and a side 112 extending upward from the edge of the bottom plate 111. The bottom plate 111 has a center 112 and a side 112, A plurality of ring-shaped fixing flaps 113 are formed to be coupled to the base 25 of the main body portion.

멤브레인의 고정 플랩(113)은 바닥판(111)으로부터 링 형태로 상향 연장되다가 수평으로 절곡 형성된 끝단이 베이스(25)에 고정된다. 이에 따라, 고정 플랩(113)을 경계로 하여 베이스(25)와 멤브레인 바닥판(111)의 사이에 형성되는 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 사잇 경계 영역은, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 팽창하는 동안에, 멤브레인 바닥판(111)에 비하여 덜 하방으로 밀려 내려가게 되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 자전하고 있는 웨이퍼(W)의 판면 중 고정 플랩(113)이 형성되는 위치를 덜 가압하는 문제가 야기된다. The fixed flap 113 of the membrane extends upward from the bottom plate 111 in the form of a ring and is fixed to the base 25 with a horizontally bent end. Accordingly, the boundary boundary regions of the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 formed between the base 25 and the membrane bottom plate 111 with the fixed flap 113 as a boundary are formed in the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 are swelled less downward than the membrane bottom plate 111 during the expansion of the fixed flaps 113 ) Is formed.

그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 캐리어 헤드(100)의 멤브레인(110)은, 도4a 및 도5a에 도시된 바와 같이, 멤브레인 바닥판(111)의 저면에는 다수의 돌기(115)가 전체적으로 분포되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 압력 제어부(40)로부터 공압이 공급되어 압력 챔버(C1, C2,...)가 팽창하면, 하방으로 돌출된 돌기(115)에 의하여 웨이퍼(W)를 연마 패드를 가압하여 기계적 연마가 원활히 행해지도록 한다. 즉, 돌기(115)가 웨이퍼의 판면에 가압력을 전달하는 접촉부를 형성한다. 4A and 5A, the membrane 110 of the carrier head 100 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of protrusions 115 on the bottom surface of the membrane bottom plate 111 When the pressure chambers C1, C2, ... are expanded by supplying air pressure from the pressure control section 40 during the chemical mechanical polishing process, the wafer W is polished by the projections 115 projecting downwardly The pad is pressed so that the mechanical polishing can be performed smoothly. That is, the protrusion 115 forms a contact portion for transmitting a pressing force to the plate surface of the wafer.

이처럼, 본 발명의 제1실시예에서는 돌기(115)에 의하여 웨이퍼(W)를 가압하므로, 화학 기계적 연마 공정 중에 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 팽창에 의하여 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 경계 부근에서 바닥판이 상측으로 들리더라도, 들리는 영역에서도 하방 돌출된 돌기(115)에 의하여 웨이퍼(W)를 접촉한 상태로 가압하게 되므로, 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 가압력이 도입될 수 있다. As described above, in the first embodiment of the present invention, since the wafer W is pressed by the projection 115, the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 are expanded by the expansion of the pressure chambers C1, Even if the bottom plate is lifted up in the vicinity of the boundary between the wafers W, C2, C3, C4, and C5, the wafer W is pressed in contact with the projections 115 projecting downward A pressing force can be introduced.

고정 플랩(113)이 배치된 압력 챔버(C1, C2,...)의 경계 위치에서도 웨이퍼(W)에 가압력을 확실하게 도입할 수 있도록, 고정 플랩(113)의 하측에 돌기(115)가 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 도5a에는 바닥판(111)의 판면에서 다수의 장방형의 꼭지점을 대응하는 위치에 돌기(115)가 배치되는 구성을 예로 들었지만, 바닥판(111)의 중심으로부터 동심원 형태의 가상선을 따라 돌기(115)가 배치될 수도 있다. The projections 115 are formed on the lower side of the fixing flap 113 so as to reliably introduce the pressing force to the wafer W at the boundary positions of the pressure chambers C1, . 5A, a protrusion 115 is disposed at a position corresponding to a plurality of rectangular vertices on the plate surface of the bottom plate 111. However, it is also possible to arrange the protrusions 115 along the imaginary lines of the concentric circles from the center of the bottom plate 111 The protrusion 115 may be disposed.

이 때, 멤브레인 바닥판(111)에 하방 돌출된 돌기(115)의 상호간의 간격(d)은, 압력 챔버(C1, C2,...)의 압력에 의하여 바닥판(111)의 판면(111s)이 팽창하면서 웨이퍼(W)의 상면에 접촉하지 않도록 조밀하게 배치될 수 있다. 또는, 돌기(115)의 상호간의 간격(d)에 비하여 돌기(115)의 돌출높이(h)가 높게 형성될 수 있다. 이를 통해, 웨이퍼와 멤브레인 바닥판(111)의 단위 접촉 면적이 작게 유지되므로, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 이후에 멤브레인 바닥판(111)과 웨이퍼(W)가 큰 힘으로 흡착되지 않아 웨이퍼를 멤브레인 바닥판(111)으로부터 쉽게 분리할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.At this time, the distance d between the protrusions 115 protruded downward from the membrane bottom plate 111 is equal to the distance d between the plate surfaces 111s of the bottom plate 111 due to the pressure of the pressure chambers C1, C2, Can be densely arranged so as not to come into contact with the upper surface of the wafer W while expanding. Alternatively, the projection height h of the projection 115 may be formed to be higher than the distance d between the projections 115. As a result, since the unit contact area between the wafer and the membrane bottom plate 111 is kept small, the membrane bottom plate 111 and the wafer W are not attracted by a large force after the chemical mechanical polishing process is completed, It is possible to obtain an advantage that it can be easily separated from the bottom plate 111.

한편, 멤브레인 바닥판(111)에 하방 돌출된 돌기(115)의 상호간의 간격(d)은, 압력 챔버(C1, C2,...)의 압력에 의하여 바닥판(111)의 판면(111s)이 팽창하면서 웨이퍼(W)의 상면에 접촉하는 것을 허용할 정도로 배치될 수 있다. 또는, 돌기(115)의 상호간의 간격(d)에 비하여 돌기(115)의 돌출높이(h)가 낮게 형성될 수 있다. 이에 의하여, 돌기(115)의 돌출 높이(h) 또는 개수를 보다 작게 유지하여, 멤브레인 바닥판(111)에 돌기(115)를 성형하는 수율을 보다 향상시킬 수 있게 된다. 이 때, 돌기(115)의 높이(h)는 웨이퍼(W)의 두께(t) 이하로 정해지는 것이 불량없이 성형할 수 있으면서 웨이퍼(W)를 가압하는 선단부(하단부)의 형상을 정확하게 성형할 수 있다. On the other hand, the distance d between the protrusions 115 protruding downward from the membrane bottom plate 111 is smaller than the distance d between the plate surfaces 111s of the bottom plate 111 due to the pressure of the pressure chambers C1, So that it is allowed to come into contact with the upper surface of the wafer W while expanding. Alternatively, the projection height h of the projection 115 may be formed to be lower than the distance d between the projections 115. This makes it possible to further improve the yield of molding the protrusion 115 on the membrane bottom plate 111 by keeping the protrusion height h or the number of protrusions 115 smaller. At this time, the height h of the protrusion 115 can be formed without failing to be determined to be equal to or less than the thickness t of the wafer W, and the shape of the tip portion (lower end portion) .

상기 돌기(115)로 이루어져 웨이퍼(W)를 가압하는 접촉부는 멤브레인 바닥판(111)의 면적의 5% 내지 70%로 정해지며, 보다 바람직하게는 10% 내지 40%로 정해진다.
The contact portion formed by the protrusion 115 and pressing the wafer W is set to 5% to 70% of the area of the membrane bottom plate 111, and more preferably 10% to 40%.

또 한편, 멤브레인 바닥판(111)에 하방 돌출된 돌기(115)의 상호간의 간격(d)은 웨이퍼(W)를 가압하는 영역에 따라 서로 다르게 조절할 수 있다. 즉, 도5a에 도시된 바와 같이, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 이후에 웨이퍼(W)를 멤브레인 바닥판(111)과 분리시킬 때에 흡착되는 중심부 영역(Ai)에서는 보다 조밀하게 돌기(115)가 분포하고, 웨이퍼(W)와 쉽게 분리되는 바깥 영역(Ao)에서는 보다 성하게 돌기(115)가 분포할 수 있다. On the other hand, the distance d between the protrusions 115 protruding downward from the membrane bottom plate 111 can be adjusted differently depending on the region to which the wafer W is pressed. 5A, when the wafer W is separated from the membrane bottom plate 111 after the end of the chemical mechanical polishing process, the projections 115 are denser in the central region Ai adsorbed when the wafer W is separated from the membrane bottom plate 111 And the protrusions 115 can be more easily distributed in the outer region Ao which is easily separated from the wafer W. [

여기서, 중심부 영역(Ai)은 웨이퍼 바닥판(111)의 중심으로부터 반경(Ro)의 1/4 내지 2/5정도 이격된 영역으로서, 웨이퍼(W)의 재질과 화학 기계적 연마 공정 중에 도입되는 가압력에 따라 차이가 있다. 다만, 중심부 영역(Ai)은 웨이퍼 바닥판(111)의 중심으로부터 반경(Ro)의 1/3정도로 설정하면 무난히 적용될 수 있다.Here, the central area Ai is an area spaced about 1/4 to 2/5 of the radius Ro from the center of the wafer bottom plate 111, and the material of the wafer W and the pressing force introduced during the chemical mechanical polishing process . However, if the center area Ai is set to about 1/3 of the radius Ro from the center of the wafer bottom plate 111, it can be applied safely.

이를 통해, 중심부 영역(Ai)에서는 주로 돌기(115)에 의하여 웨이퍼(W)를 가압하고, 그 바깥 영역(Ao)에서는 돌기(115)과 판면(111)의 팽창된 돌출면(111x)에 의하여 함께 웨이퍼(W)를 가압하여, 멤브레인 바닥판(111)의 성형도 쉽게 할 수 있으면서 화학 기계적 연마 공정이 종료된 상태에서 웨이퍼(W)를 확실하게 분리할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다. The central region Ai mainly presses the wafer W by the protrusion 115 and the protrusion 115 and the expanded protruded surface 111x of the plate surface 111 in the outer region Ao thereof The wafer W is pressed together to easily form the membrane bottom plate 111, and the wafer W can be reliably separated in a state where the chemical mechanical polishing process is completed.

또한, 바깥 영역(Ao)에서 돌기(115)가 성하게 배치되어 돌기(115) 사이의 판면(111s)이 하방으로 팽창하면서 웨이퍼(W)를 가압하면 돌출면(111x)을 형성하더라도, 돌출면(111x)의 단위 접촉 넓이가 크지 않으므로, 웨이퍼(W)를 균일한 다수의 지점에서 가압할 수 있으면서, 판면(111s)의 팽창에 따른 돌출면(111x)이 웨이퍼(W)와 넓은 흡착면을 형성하지 않으므로, 웨이퍼(W)를 분리하고자 하는 단계에서 쉽게 분리시킬 수 있다. Even if the protrusion 115 is formed in the outer area Ao and the plate surface 111s between the protrusions 115 presses the wafer W while expanding downwardly to form the protruding surface 111x, It is possible to press the wafer W at a plurality of uniform points so that the protruding surface 111x due to the expansion of the plate surface 111s does not contact the wafer W and the wide adsorption surface So that the wafer W can be easily separated at the stage where it is desired to separate it.

즉, 화학 기계적 연마 공정이 완료된 이후에 멤브레인 바닥판(111)과 웨이퍼(W)가 서로 흡착되어 분리가 용이하지 않은 중심부 영역(Ai)에서는 주로 돌기(115)에 의하여 웨이퍼(W)를 가압하며, 화학 기계적 연마 공정이 완료된 이후에 멤브레인 바닥판(111)과 웨이퍼(W)가 흡착성이 크지 않아 분리가 용이한 바깥 영역(Ao)에서는 돌기(115)와 판면(111s)의 돌출면(111x)이 함께 웨이퍼(W)를 가압한다. 어느 영역이든지 돌기(115)의 선단부로 이루어지는 접촉부와 판면(111s)의 돌출면(111x)은 모두 서로 이격된 다수의 지점을 형성하면서(돌기의 돌출높이에 따라 서로 이격된 다수의 지점을 형성함), 웨이퍼(W)와 낮은 흡착력으로 접촉된 상태를 유지하면서 다수의 지점에서 웨이퍼(W)를 가압하므로, 웨이퍼(W)에 국부적으로 큰 힘이 작용하거나 웨이퍼(W)에 국부적으로 힘이 작용하지 않는 영역을 모두 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
That is, in the central region Ai where the membrane bottom plate 111 and the wafer W are attracted to each other after the chemical mechanical polishing process is completed, the wafer W is pressed by the protrusions 115 The protrusion 115 and the protruding surface 111x of the plate surface 111s can be separated from each other in the outer region Ao where the membrane bottom plate 111 and the wafer W are not easily adsorbed after the chemical mechanical polishing process is completed, And presses the wafer W together. The contact portion comprising the tip of the projection 115 and the projecting surface 111x of the plate surface 111s form a plurality of points spaced apart from each other in any region (forming a plurality of points spaced from each other in accordance with the projection height of the projection) The wafer W is pressed against the wafer W at a plurality of points while being kept in contact with the wafer W with a low attraction force so that a locally large force acts on the wafer W or a local force acts on the wafer W It is possible to obtain an advantageous effect of eliminating all of the regions which are not formed.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 웨이퍼를 가압하는 접촉부는 도4b 및 도5b에 도시된 바와 같이 오목한 홈(115x)의 둘레를 형성하여 하방 돌출된 테두리 부분(115')으로 형성될 수 있다. 즉, 멤브레인 바닥판(111)의 판면(111s)으로부터 양각 형태로 돌기(115)가 돌출되는 제1실시예와 달리, 멤브레인 바닥판(111)의 판면(111s)에 음각 형태의 테두리부(115')로 접촉부가 형성될 수 있다. Meanwhile, according to the second embodiment of the present invention, the contact portion for pressing the wafer is formed as a rim portion 115 'projecting downwardly around the concave groove 115x as shown in FIGS. 4B and 5B . That is, unlike the first embodiment in which the protrusions 115 protrude from the plate surface 111s of the membrane bottom plate 111 in a raised shape, the plate surface 111s of the membrane bottom plate 111 is provided with the engraved rim 115 'May be formed.

이와 같이 음각 형태의 테두리부(115')가 형성되는 경우에는, 테두리부(115')가 폐곡선 형태를 이루므로, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)를 가압하는 가압력이 커져 테두리부(115')의 선단부가 뭉개지더라도, 가압 위치를 그대로 유지하여 보다 신뢰성있게 가압력을 전달할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다. When the rim 115 'is formed in this manner, since the rim 115' is in the form of a closed curve, the pressing force for pressing the wafer W during the chemical mechanical polishing process becomes large and the rim 115 ' The pressing force can be transmitted more reliably by maintaining the pressing position as it is.

음각 형태의 테두리부(115')로 접촉부를 형성하는 경우에, 내부에 추가적인 돌출부(215)를 형성하는 것에 의하여, 중심부 영역(Ai)에서의 단위 면적당 접촉부의 개수나 접촉 면적을 보다 크게 조절할 수 있다. 이를 통해, 화학 기계적 연마 공정이 완료된 이후에 멤브레인 바닥판(111)과 웨이퍼(W)가 서로 흡착되어 분리가 용이하지 않은 중심부 영역(Ai)에서는 주로 접촉부(115')에 의하여 웨이퍼(W)를 가압하며, 화학 기계적 연마 공정이 완료된 이후에 멤브레인 바닥판(111)과 웨이퍼(W)가 흡착성이 크지 않아 분리가 용이한 바깥 영역(Ao)에서는 돌기(115)와 판면(111s)의 돌출면(111x)이 함께 웨이퍼(W)를 가압하여, 서로 이격된 다수의 지점에서 작은 접촉면을 형성하면서 웨이퍼를 가압함에 따라, 웨이퍼(W)의 전에 표면에 걸쳐 예정된 가압력을 정확하게 도입할 수 있다. By forming the additional protrusion 215 in the inner portion of the rim 115 ', the number of contact portions or the contact area per unit area in the central region Ai can be adjusted to a greater extent have. In this way, in the central region Ai where the membrane bottom plate 111 and the wafer W are attracted to each other after the chemical mechanical polishing process is completed and the separation is not easy, the wafers W are separated by the contact portions 115 ' In the outer region Ao where the membrane bottom plate 111 and the wafer W are not easily adsorbed since the chemical mechanical polishing process is completed and the separation is easy, the protrusions 115 and the projecting faces 111x together press the wafer W and press the wafer while forming a small contact surface at a plurality of points spaced apart from each other so as to accurately introduce the predetermined pressing force across the surface of the wafer W before the wafer W. [

도면에는 추가적인 돌출부(215)는 중앙부에 홈(215x)이 형성된 음각 형태로 형성된 구성을 예시하였지만, 추가적인 돌출부(215)는 양각 형태로 형성될 수 있다. 또한, 음각 형태의 접촉부(115')가 사각형을 이루는 구성을 예로 들어 도시하였지만, 음각 형태의 접촉부(115')는 원형, 꽃모양, 벌집모양 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
In the figure, the additional protrusion 215 is illustrated as being formed in an obtuse-angled configuration in which a groove 215x is formed at a central portion, but the additional protrusion 215 may be formed in a relief shape. The engaging portion 115 'may be formed in various shapes such as a circular shape, a flower shape, a honeycomb shape, and the like.

도면에 도시된 양각 돌기(115) 또는 음각 테두리부(115')로 이루어진 접촉부의 크기는 실제로 구현할 때에 도면에 도시된 것에 비하여 보다 작게 형성될 수 있다. The size of the abutting portion composed of the embossing protrusion 115 or the engraved rim portion 115 'shown in the figure can be formed smaller than that shown in the drawing in actual implementation.

한편, 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 중심부 영역(Ai)과 바깥 영역(Ao)을 구분하지 않고 전체적으로 동일한 간격으로 돌기(115) 또는 테두리부(115')로 이루어진 접촉부가 배치될 수 있다. 6A and 6B, a contact portion composed of the protrusion 115 or the rim portion 115 'may be disposed at an equal interval as a whole without distinguishing between the central region Ai and the outer region Ao have.

도면에 도시되지 않았지만, 하나의 멤브레인 바닥판(111)에 양각인 돌기(115)와 음각인 테두리부(115')가 조합된 형태로 접촉부가 배치될 수도 있다.
Although not shown in the drawings, the contact portion may be disposed in a form in which a protrusion 115 that is embossed and a rim portion 115 'that is embossed on one membrane bottom plate 111 are combined.

한편, 도7에 도시된 바와 같이, 중심부 영역(Ai) 이외에 가장자리 영역(Ae)에도 단위 면적 당 보다 많은 수의 돌기(115)가 배치되어 웨이퍼(W)를 가압하게 구성될 수도 있다. 또는, 도면에 도시되지 않았지만, 가장자리 영역(Ae)에서는 단위 면적당 보다 넓은 접촉면적의 접촉부로 웨이퍼(W)와 접촉하도록 돌기(115)가 배치될 수 있다. 7, in addition to the central area Ai, a larger number of protrusions 115 may be arranged per unit area in the edge area Ae, so that the wafer W may be pressed. Alternatively, although not shown in the drawings, the protrusion 115 may be disposed in the edge area Ae to contact the wafer W with a contact area having a wider contact area per unit area.

여기서, 가장자리 영역(Ae)은 최외측 압력챔버(C5)가 차지하는 부분을 지칭하는 것으로, 대략 멤브레인 바닥판(111)의 반경(Ro)의 4/5 ~ 9/10에 해당하는 반경(Rx)의 바깥 부분에 해당한다. The edge area Ae refers to a portion occupied by the outermost pressure chamber C5 and is a radius Rx corresponding to about 4/5 to 9/10 of the radius Ro of the membrane bottom plate 111, As shown in FIG.

이를 통해, 화학 기계적 연마 공정 중에 최외측 압력챔버(C5)가 팽창하면, 최외측 압력챔버(C5)의 외측 가장자리가 들뜨는 것에 의하여 웨이퍼(W)의 가장자리를 충분한 가압력으로 가압하지 못하는 문제를, 별도의 압력 챔버로 측면(112)을 하방으로 가압하는 구성을 포함하지 않더라도, 최외측 압력챔버(C5)의 압력을 높게 설정하고 가장자리 영역(Ae)에 보다 많은 수의 돌기(115)로 웨이퍼(W)의 가장자리 부분을 높은 가압력으로 가압하여, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에 대해서도 화학 기계적 연마 공정을 정상적으로 행하는 것이 가능해진다.
As a result, when the outermost pressure chamber C5 is expanded during the chemical mechanical polishing process, the edge of the outermost pressure chamber C5 can not press the edge of the wafer W with a sufficient pressing force, The pressure of the outermost pressure chamber C5 is set higher and the pressure of the wafer W (W) is increased by a larger number of protrusions 115 in the edge area Ae, ) Can be pressed with a high pressing force, so that the chemical mechanical polishing process can be performed normally for the edge region of the wafer W. [

한편, 도8에 도시된 바와 같이, 돌기(115)가 배치되지 아니한 매끄러운 평탄 영역(Ac)이 돌기(115)가 구비된 영역과 함께 구비될 수 있다. 즉, 중심부 영역(Ai)에서는 단위 면적당 보다 많은 개수의 돌기(115)가 배치되며, 바깥 영역(Ao)은 돌기(115)가 분포된 배치 영역(Az)과 돌기(115)가 분포되지 않은 평탄 영역(Ac)이 공존할 수 있다. 8, a smooth flat area Ac where the protrusions 115 are not disposed may be provided together with the area where the protrusions 115 are provided. In other words, in the central region Ai, more protrusions 115 are arranged per unit area, and the outer region Ao is formed by the arrangement region Az in which the protrusions 115 are distributed and the flat region in which the protrusions 115 are not distributed The region (Ac) can coexist.

여기서, 웨이퍼(W)와 멤브레인 바닥판(111) 사이에 흡착력이 낮은 영역에 대해서만 평탄 영역(Ac)이 존재하므로, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 이후에 멤브레인 바닥판(111)과 웨이퍼(W)의 분리에 오류가 발생되지 않는다. 다만, 보다 확실하게 멤브레인 바닥판(111)과 웨이퍼(W)의 분리가 이루어질 수 있도록, 돌기(115)가 형성된 영역(Ai, Az)은 바닥판 중심으로부터 반경 바깥 방향으로 반경 끝단까지 연속적으로 연장된 영역(XX)을 포함하는 것이 바람직하다.
Since the flat region Ac exists only in the region where the attraction force is low between the wafer W and the membrane bottom plate 111, the membrane bottom plate 111 and the wafer W are separated from each other after the chemical- There is no error in the separation of The regions Ai and Az where the protrusions 115 are formed are continuously extended from the center of the bottom plate to the radial end in a radially outward direction so that the membrane bottom plate 111 and the wafer W can be separated more reliably. (XX). &Lt; / RTI >

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치용 캐리어 헤드(100) 및 이에 사용되는 멤브레인(110)은, 멤브레인 바닥판의 저면에 다수의 돌기나 테두리부로 이루어진 접촉부에 의하여 웨이퍼를 가압하도록 구성됨으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 바닥판의 일부가 들뜨더라도 돌기 등으로 형성된 접촉부로 웨이퍼의 영역별로 예정된 가압력을 정확하게 도입하여 연마 품질을 보다 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다. The carrier head 100 and the membrane 110 used for the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention configured as described above are configured to press the wafer by a contact portion formed by a plurality of protrusions or rim portions on the bottom surface of the membrane bottom plate Even when a part of the bottom plate is lifted during the chemical mechanical polishing process, there is an advantageous effect that the predetermined pressing force can be precisely introduced to the contact portion formed by the projection or the like for each region of the wafer, thereby further improving the polishing quality.

또한, 본 발명은 웨이퍼를 다수로 이격 분리된 접촉부에서 웨이퍼를 가압하면서 화학 기계적 연마 공정을 행할 수 있게 하므로, 웨이퍼와 멤브레인 바닥판이 높은 흡착력으로 부착되는 것을 방지하여, 화학 기계적 연마 공정이 종료된 이후에 웨이퍼를 오류 없이 신뢰성있게 분리할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
Further, the present invention makes it possible to carry out a chemical mechanical polishing process while pressing the wafer at a plurality of spaced-apart contact portions of the wafer, thereby preventing the wafer and the membrane bottom plate from being adhered with high adsorption force, An advantageous effect that the wafer can be reliably separated without error can be obtained.

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.

예를 들어, 도7 및 도8은 양각 돌기(115)에 의하여 웨이퍼(W)의 판면을 가압하는 구성을 도시하였지만, 양각 돌기(115) 대신에 음각 테두리부(115')에 의하여 동일하거나 유사한 구성을 구현할 수 있다. 또한, 전술한 실시예에서는 하나의 멤브레인 바닥판(111)에 양각 돌기(115)와 음각 테두리부(115') 중 어느 하나가 형성된 구성을 예로 들었지만, 양각 돌기(115)와 음각 테두리부(115')가 조합된 형태로 형성될 수도 있다. 7 and 8 illustrate a configuration in which the plate surface of the wafer W is pressed by the relief protrusions 115. However, instead of the relief protrusions 115, the same or similar portions may be formed by the engraved rim portions 115 ' Configuration can be implemented. In the above embodiment, the membrane bottom plate 111 is formed with one of the relief protrusions 115 and the engraved rim 115 '. However, the relief protrusion 115 and the engraved rim 115 'May be formed in a combined form.

그리고, 도면에는 멤브레인 중심부에 관통공(77)이 형성되어 웨이퍼(W)에 직접 정압과 부압을 인가하는 것에 의하여 웨이퍼를 파지하거나 파지 상태를 해제하는 구성을 예로 들었지만, 본 발명은 멤브레인 바닥판에 관통공이 형성되지 않고 간접 진공 방식으로 웨이퍼를 파지하거나 파지 상태를 해제하는 데에도 적용 가능하다.
In the drawing, a through hole 77 is formed in the center of the membrane to directly or indirectly hold the wafer by applying a positive pressure and a negative pressure to the wafer W. However, the present invention is not limited to the structure of the membrane bottom plate It is also applicable to grasping the wafer or releasing the holding state by an indirect vacuum method without forming a through hole.

W: 웨이퍼 C1, C2, C3, C4, C5: 압력 챔버
110: 멤브레인 111: 바닥판
112: 측면 113: 고정 플랩
115: 돌기 115': 테두리부
20: 본체부 30: 리테이너 링
Ai: 중심부 영역 Ao: 바깥 영역
Ae: 가장자리 영역 Ac: 평탄 영역W: wafers C1, C2, C3, C4, C5: pressure chambers
110: membrane 111: bottom plate
112: side 113: stationary flap
115: projection 115 ': rim
20: main body 30: retainer ring
Ai: central area Ao: outer area
Ae: edge area Ac: flat area

Claims

A membrane of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus,
A bottom plate formed of a flexible material and having a plurality of protrusions formed on its bottom surface protruding downward to press the wafer during the chemical mechanical polishing process;
A side extending from an edge of the bottom plate and coupled to the main body of the carrier head;
Wherein the carrier head has a first surface and a second surface.

A membrane of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus,
A bottom plate formed of a flexible material and having a plurality of grooves recessed upwardly on the bottom surface, the bottom plate having a contact portion made up of the region where the groove is not formed, the contact portion pressing the wafer during the chemical mechanical polishing process;
A side extending from an edge of the bottom plate and coupled to the main body of the carrier head;
Wherein the carrier head has a first surface and a second surface.

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the contact portion is between 5% and 70% of the area of the bottom plate.

3. The method according to claim 1 or 2,
The area of the contact portion per unit area in the central region extending radially outward from the center of the bottom plate to 1/3 of the radial length is larger than the area of the contact portion per unit area in the region other than the center portion Membrane of carrier head for chemical mechanical polishing apparatus.

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the number of the contact portions in the central region extending radially from the center of the bottom plate to 1/3 of the radius is more distributed than the number of the contact portions per unit area in the region other than the center portion Membrane of carrier head for chemical mechanical polishing apparatus.

3. The method according to claim 1 or 2,
The area of the contact portion per unit area in the edge region extending radially inward from the radial end of the bottom plate to one fifth of the radius is larger than the area of the contact portion per unit area in the edge region Of a carrier head for a chemical mechanical polishing apparatus.

3. The method according to claim 1 or 2,
The number of the contact portions per unit area in the edge region extending radially inward from the radial end of the bottom plate to one-fifth of the radius length is more distributed than the number of the contact portions per unit area in the edge region Characterized in that the membrane of the carrier head for the chemical mechanical polishing apparatus

3. The method according to claim 1 or 2,
A central region extending radially outward from the center of the bottom plate to a radius of 1/3 of the radius of the bottom plate and a central region extending radially inward from the radial end of the bottom plate to a radius of one fifth of the radial length, Wherein the area is larger than the area of the contact portion per unit area in the region between the central region and the edge region.

3. The method according to claim 1 or 2,
A central region extending radially outward from the center of the bottom plate to 1/3 of the radius and an edge region extending radially inward from the radial end of the bottom plate to one fifth of the radial length, Is distributed more than the number of the contact portions in the region between the central region and the edge region.

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the contact portions are disposed at equal intervals on the bottom plate. &Lt; RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the contact portion is not formed in a portion of the bottom plate. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the contact portion includes a region extending continuously from the center of the bottom plate to the radial end thereof. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the contact portion is positioned in alignment with the lower side of the fixed flip. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

A main body rotatably receiving a rotational driving force;
A pressure chamber formed between the main body and the main body, the main body being rotatable together with the main body, the pressure being controlled by the pressure of the pressure chamber to press down the wafer located on the bottom during the chemical mechanical polishing process; A membrane according to claim 1 or 2;
The carrier head of the chemical mechanical polishing apparatus comprising: