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KR102279679B1 - Carrier head for chemical polishing device with connection structure between membrane and retaining ring - Google Patents

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KR102279679B1
KR102279679B1 KR1020190129204A KR20190129204A KR102279679B1 KR 102279679 B1 KR102279679 B1 KR 102279679B1 KR 1020190129204 A KR1020190129204 A KR 1020190129204A KR 20190129204 A KR20190129204 A KR 20190129204A KR 102279679 B1 KR102279679 B1 KR 102279679B1
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Abstract

본 발명에 따른 화학연마장치용 캐리어 헤드는 구동부에 연결되는 중공 형상의 헤드 바디(10); 상기 헤드 바디(10)의 하부에 배치된 상태에서, 연마 패드(P) 상에서 회전하는 웨이퍼의 외주면을 고정하기 위한 리테이너링; 상기 리테이너링의 내측에 구비된 상태에서, 상기 웨이퍼와 접촉하여 가압하기 위한 멤브레인; 및 상기 멤브레인과 상기 헤드 바디(10) 간을 접속하는 클램프;를 포함하며, 상기 멤브레인의 외측부는 상기 리테이너링의 내측 상단 상에 접촉한 상태에서 상부 방향으로 절곡 형성되고, 상기 멤브레인을 통해 가해지는 압력은 상기 웨이퍼에 대한 직접적인 가압을 실시하는 것과 동시에 상기 멤브레인의 외측부를 통해 상기 리테이너링의 내측을 가압하고, 상기 리테이너링에 기 설정된 강성에 따라 발생하는 상기 연마 패드의 처짐량에 따른 리바운드를 통해 웨이퍼의 엣지 연마를 조절하는 것을 특징으로 한다.A carrier head for a chemical polishing apparatus according to the present invention includes a hollow head body 10 connected to a driving unit; a retaining ring for fixing an outer circumferential surface of the wafer rotating on the polishing pad (P) in a state disposed under the head body (10); a membrane for pressing in contact with the wafer in a state provided inside the retaining ring; and a clamp connecting the membrane and the head body 10, wherein an outer portion of the membrane is bent upwardly in contact with an inner upper end of the retaining ring, and is applied through the membrane. The pressure presses the inside of the retaining ring through the outer part of the membrane at the same time as performing direct pressure on the wafer, and the wafer through rebound according to the deflection amount of the polishing pad generated according to the rigidity preset in the retaining ring. It is characterized by adjusting the edge polishing of

Description

멤브레인과 리테이너링 간의 연결 구조를 갖는 화학연마장치용 캐리어 헤드{Carrier head for chemical polishing device with connection structure between membrane and retaining ring}Carrier head for chemical polishing device with connection structure between membrane and retaining ring

본 발명은 멤브레인과 리테이너링 간의 배치 구조를 통해 웨이퍼 상에서 발생하는 에지 효과를 저감하여 균일한 연마를 가능하게 하는 화학연마장치용 캐리어 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a carrier head for a chemical polishing apparatus capable of uniform polishing by reducing an edge effect occurring on a wafer through an arrangement structure between a membrane and a retaining ring.

집적 회로는 일반적으로 도체, 반도체 또는 절연층을 연속 증착함으로써 기판, 특히 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다. 각 층이 증착된 이후에, 층은 회로 특성이 발생되도록 에칭된다. 일련의 층들이 연속적으로 증착되고 에칭됨에 따라, 기판의 외부 또는 최상층 표면, 즉 기판의 노출면은 점차 비평면화된다. 이와 같이 비평면인 외부면은 집적 회로 제조자에게 문제가 된다. 기판 외부면이 평면이 아니면, 그 위에 놓이는 포토레지스트 층도 평면이 아니다. Integrated circuits are generally formed on substrates, particularly silicon wafers, by successive deposition of conductor, semiconductor or insulating layers. After each layer is deposited, the layer is etched to generate circuit properties. As a series of layers are successively deposited and etched, the outer or uppermost surface of the substrate, ie the exposed surface of the substrate, becomes increasingly non-planar. This non-planar outer surface is a problem for integrated circuit manufacturers. If the outer surface of the substrate is not planar, the overlying photoresist layer is also not planar.

포토레지스트 층은 일반적으로 포토레지스트 상에 광 화상을 집중시키는 포토리소그래피 장치(photolithographic devices)에 의해 패턴화된다. 기판의 외부면이 너무 울퉁불퉁하면, 외부면의 피크와 골 사이의 최대 높이 차이는 화상 장치의 포커스 깊이를 초과할 것이며, 기판 외부면에 광 화상을 적절하게 집중시킬 수 없다. 포커스 깊이가 개선된 새로운 포토리소그래피 장치를 설계하는 것은 상당히 비싼 작업이다. 또 집적회로 내에 이용되는 최소배선폭이 더 작아짐에 따라, 보다 단거리의 광 파장이 이용되어야 하며, 이로 인해 이용 가능한 포커스 깊이는 더욱 축소된다. 따라서 실질적인 평면 층 표면을 제공하기 위해 기판 표면을 주기적으로 평탄하게 할 필요가 있다.The photoresist layer is typically patterned by photolithographic devices that focus a light image on the photoresist. If the outer surface of the substrate is too rough, the maximum height difference between the peaks and valleys of the outer surface will exceed the focus depth of the imaging device, and the optical image cannot be properly focused on the outer surface of the substrate. Designing a new photolithographic apparatus with improved depth of focus is a fairly expensive task. Also, as the minimum line widths used in integrated circuits become smaller, shorter wavelengths of light must be used, which further reduces the available depth of focus. It is therefore necessary to periodically planarize the substrate surface to provide a substantially planar layer surface.

화학 기계식 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP)는 평탄화의 한가지 방법으로서, 상기 화학 기계식 연마는 평탄화시키고자 하는 대상 웨이퍼(기판)가 연마 헤드에 장착되는데, 상기 기판의 연마 헤드 장착은 연마 헤드의 하부면에 장착된 가용성 박막으로서의 멤브레인과 기판의 접촉에 의하여 수행된다. 이후 멤브레인과 접촉함으로써 헤드에 장착된 기판은 멤브레인과의 접촉면에 대향하는 면이 회전하는 연마 패드에 접촉하게 된다. 이때 헤드는 연마 패드에 대해 기판을 가압하게 되며, 또한 헤드는 기판과 연마패드 사이에서 추가의 이동을 제공하도록 회전한다. 연마제 및 적어도 하나의 화학 반응제를 포함하는 연마 슬러리는 연마 패드 상에 분포되어 패드와 기판 사이 계면에서 연마 화학 용액을 제공한다. 이러한 CMP 공정은 상당히 복잡하며, 단순 습식 샌딩(wet sanding)과는 다르다. CMP 공정에서, 슬러리 내의 반응제는 반응 사이트를 형성하기 위해 기판의 외부면과 반응한다. 반응 장소를 갖는 연마 패드와 연마 입자의 상호 작용에 의해 연마가 이루어진다.Chemical mechanical polishing (CMP) is one method of planarization. In the chemical mechanical polishing, a target wafer (substrate) to be planarized is mounted on a polishing head. This is done by contacting the substrate with the membrane as a surface-mounted soluble thin film. Then, by contacting the membrane, the substrate mounted on the head is brought into contact with the rotating polishing pad with the side opposite to the contact surface with the membrane. The head then presses the substrate against the polishing pad, and the head also rotates to provide additional movement between the substrate and the polishing pad. A polishing slurry comprising an abrasive and at least one chemical reagent is distributed over the polishing pad to provide a polishing chemical solution at an interface between the pad and the substrate. This CMP process is quite complex and is different from simple wet sanding. In the CMP process, the reactants in the slurry react with the outer surface of the substrate to form reaction sites. Polishing is effected by the interaction of abrasive particles with a polishing pad having a reaction site.

특히, CMP 공정 상에서 연마 속도, 마무리 정도 및 편평도는 패드 및 슬러리 조합, 기판과 패드 사이의 상대 속도, 및 패드에 대해 기판을 누르는 힘에 의해 결정된다. 편평도 및 마무리 정도가 불충분하면 기판은 결함이 있게 되므로, 연마 패드와 슬러리의 조합은 필요한 마무리 정도 및 편평도에 의해 선택된다. 이러한 조건 하에서, 연마속도에 의해 연마 장치의 최대 작업처리량이 정해진다. 연마 속도는 기판이 패드에 대해 압축되는 힘에 따라 달라진다. 특히, 이러한 힘이 커질수록, 연마 속도도 더 빨라진다. 캐리어 헤드가 불균일한 하중을 가한다면, 즉 캐리어 헤드가 기판의 한 영역에서만 더욱 큰 힘을 받게 된다면, 고압의 영역은 저압의 영역보다 더 신속하게 연마될 것이다. 따라서 하중이 불균일하면 기판은 불균일하게 연마될 것이다. 또환 CMP 공정의 한 가지 문제는 종종 기판의 엣지가 기판 중심과는 다른 속도(일반적으로 더 빠르고, 가끔씩 더 느린)로 연마되는 것이다. Specifically, in a CMP process, the polishing rate, finish, and flatness are determined by the pad and slurry combination, the relative speed between the substrate and the pad, and the force that presses the substrate against the pad. Since the substrate becomes defective if the flatness and finish are insufficient, the combination of the polishing pad and the slurry is selected by the required finish and flatness. Under these conditions, the maximum throughput of the polishing apparatus is determined by the polishing rate. The polishing rate depends on the force with which the substrate is compressed against the pad. In particular, the greater this force, the faster the polishing rate. If the carrier head applies a non-uniform load, that is, if the carrier head is subjected to a greater force in only one area of the substrate, the high pressure area will be polished faster than the low pressure area. Therefore, if the load is non-uniform, the substrate will be non-uniformly polished. Another problem with the CMP process is that the edge of the substrate is often polished at a different rate (generally faster, sometimes slower) than the center of the substrate.

"엣지 효과(edge effect)"로 불리는 이 문제는 하중이 기판에 균일하게 적용되는 경우에도 발생한다. 엣지 효과는 기판의 주변부, 예를 들어 기판의 최외각 5 내지 10 mm에서 일반적으로 발생하는데, 이러한 엣지 효과는 기판의 전체 편평도를 감소시키고, 기판의 주변부를 집적 회로 내에서 이용하기에 부적합하게 하며, 수율을 감소시킨다.This problem, called the "edge effect," also occurs when the load is applied uniformly to the substrate. Edge effects typically occur at the periphery of the substrate, for example at the outermost 5-10 mm of the substrate, which reduces the overall flatness of the substrate, renders the periphery of the substrate unsuitable for use in integrated circuits and , reduces the yield.

이러한 문제를 해결하고자 대한민국 공개특허 10-2012-0012099호는 멤브레인과 접촉하는 리테이너링을 소정 각도로 깍은 기술을 개시한다. 하지만, 이 기술은 리테이너링 자체를 가공하여야 한다는 문제와, 웨이퍼의 이탈을 방지하기 위하여 실질적으로 가장 강한 힘을 받는 리테이너 링의 접촉 면적으로 축소하여, 과도한 부하를 걸리게 하는 문제가 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0012099 discloses a technique in which a retaining ring in contact with a membrane is cut at a predetermined angle. However, this technology has a problem in that the retaining ring itself must be processed, and in order to prevent the wafer from detaching, it is reduced to the contact area of the retainer ring, which is substantially subjected to the strongest force, so that an excessive load is applied.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 웨이퍼의 표면 연마 시에 멤브레인과 리테이너링 간의 배치 구조를 통해 웨이퍼 상에서 발생하는 에지 효과를 저감하여 균일한 연마를 가능하게 하는 화학연마장치용 캐리어 헤드를 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a carrier head for a chemical polishing apparatus that enables uniform polishing by reducing the edge effect generated on the wafer through the arrangement structure between the membrane and the retaining ring during surface polishing of the wafer. will be.

본 발명은 멤브레인의 외측 영역을 리테이너링의 내측 상단 상에 배치하는 구조 하에서 상기 리테이너링의 물성과 멤브레인의 외측 구조의 조합을 이루게 하고, 이를 통해 상기 멤브레인과 리테이너링을 통해 가해지는 압력을 상호 연동하게 하여 웨이퍼 가장자리 상에 발생할 수 있는 엣지 패스트와 엣지 슬로우를 선택적으로 조절하게 하는 화학연마장치용 캐리어 헤드를 제공하는 것이다.The present invention achieves a combination of the physical properties of the retaining ring and the outer structure of the membrane under a structure in which the outer region of the membrane is disposed on the inner upper end of the retaining ring, and through this, the pressure applied through the membrane and the retaining ring is interlocked It is to provide a carrier head for a chemical polishing apparatus that selectively adjusts edge fast and edge slow that may occur on the wafer edge.

본 발명에 따른 화학연마장치용 캐리어 헤드는 구동부에 연결되는 중공 형상의 헤드 바디(10); 상기 헤드 바디(10)의 하부에 배치된 상태에서, 연마 패드(P) 상에서 회전하는 웨이퍼의 외주면을 고정하기 위한 리테이너링; 상기 리테이너링의 내측에 구비된 상태에서, 상기 웨이퍼와 접촉하여 가압하기 위한 멤브레인; 및 상기 멤브레인과 상기 헤드 바디(10) 간을 접속하는 클램프;를 포함하며, 상기 멤브레인의 외측부는 상기 리테이너링의 내측 상단 상에 접촉한 상태에서 상부 방향으로 절곡 형성되고, 상기 멤브레인을 통해 가해지는 압력은 상기 웨이퍼에 대한 직접적인 가압을 실시하는 것과 동시에 상기 멤브레인의 외측부를 통해 상기 리테이너링의 내측을 가압하고, 상기 리테이너링에 기 설정된 강성에 따라 발생하는 상기 연마 패드의 처짐량에 따른 리바운드를 통해 웨이퍼의 엣지 연마를 조절하는 것을 특징으로 한다.A carrier head for a chemical polishing apparatus according to the present invention includes a hollow head body 10 connected to a driving unit; a retaining ring for fixing an outer circumferential surface of the wafer rotating on the polishing pad (P) in a state disposed under the head body (10); a membrane for pressing in contact with the wafer in a state provided inside the retaining ring; and a clamp connecting the membrane and the head body 10, wherein an outer portion of the membrane is bent upwardly in contact with an inner upper end of the retaining ring, and is applied through the membrane. The pressure presses the inside of the retaining ring through the outer part of the membrane at the same time as performing direct pressure on the wafer, and the wafer through rebound according to the deflection amount of the polishing pad generated according to the rigidity preset in the retaining ring. It is characterized by adjusting the edge polishing of

상기 멤브레인을 통한 1차적인 가압을 통해 상기 멤브레인과 웨이퍼 간의 간격을 일정하게 유지한 상태에서, 상기 척 플레이트를 통한 2차적인 가압을 통해 상기 멤브레인을 하부 방향으로 가압하여 웨이퍼의 추가적인 위치 조절을 가능하게 한다.Additional position control of the wafer is possible by pressing the membrane downward through the secondary pressure through the chuck plate while maintaining a constant distance between the membrane and the wafer through the primary pressure through the membrane make it

상기 멤브레인은 상기 웨이퍼의 상면에 접촉하는 멤브레인 바닥부, 상기 멤브레인 바닥부의 단부로부터 상방을 향해 연장된 멤브레인 수직부, 상기 멤브레인 수직부의 단부로부터 상기 멤브레인의 중심부 방향으로 연장된 멤브레인 내측 절곡부를 포함한다.The membrane includes a membrane bottom in contact with the upper surface of the wafer, a vertical membrane extending upwardly from an end of the membrane bottom, and a membrane inner bend extending from an end of the membrane vertical toward a center of the membrane.

상기 멤브레인 바닥부는, 상기 웨이퍼의 상면에 접촉하는 멤브레인 접촉부 및 상기 멤브레인 접촉부의 측부 상단으로부터 수평 방향으로 연장된 상태에서 상기 리테이너링의 내측 상단 상에 접촉하는 수평 연장부를 포함한다.The membrane bottom portion includes a membrane contact portion contacting an upper surface of the wafer and a horizontal extension portion contacting an inner upper end of the retaining ring in a state extending in a horizontal direction from an upper end of a side portion of the membrane contact portion.

상기 리테이너링은 상기 연마 패드(P) 상단에 직접적으로 접촉하는 하부 리테이너링 및 상기 하부 리테이너링과 헤드 바디(10) 간을 연결하는 상부 리테이너링을 포함한다.The retaining ring includes a lower retaining ring directly in contact with the upper end of the polishing pad P and an upper retaining ring connecting the lower retaining ring and the head body 10 .

상기 상부 리테이너링의 내측 상에서 상기 하부 리테이너링의 상부 상에는 리테이너 챔버가 형성되고, 상기 리테이너 챔버는 상기 리테이너와 상기 멤브레인 간의 완충 공간 기능을 수행한다.A retainer chamber is formed on an upper portion of the lower retainer ring on an inner side of the upper retainer ring, and the retainer chamber functions as a buffer space between the retainer and the membrane.

상기 리테이너 챔버 내에서, 상기 하부 리테이너링의 상단 상에는 상기 상부 리테이너 링과의 인접면을 따라 리테이너 그루브가 형성되고, 상기 리테이너 그루브는 상기 리테이너를 통해 상기 연마 패드(P) 및 웨이퍼 상에 가해지는 압력 전달을 조절하는 기능을 수행한다.In the retainer chamber, a retainer groove is formed on an upper end of the lower retainer ring along a surface adjacent to the upper retainer ring, and the retainer groove is a pressure applied on the polishing pad P and the wafer through the retainer. It functions to regulate transmission.

본 발명은 웨이퍼의 표면 연마 시에 멤브레인과 리테이너링 간의 배치 구조를 통해 웨이퍼 상에서 발생하는 에지 효과를 저감하여 균일한 연마를 가능하게 한다.The present invention enables uniform polishing by reducing the edge effect occurring on the wafer through the arrangement structure between the membrane and the retaining ring during surface polishing of the wafer.

본 발명은 멤브레인의 외측 영역을 리테이너링의 내측 상단 상에 배치하는 구조 하에서 상기 리테이너링의 물성과 멤브레인의 외측 구조의 조합을 이루게 하고, 이를 통해 상기 멤브레인과 리테이너링을 통해 가해지는 압력을 상호 연동하게 하여 웨이퍼 가장자리 상에 발생할 수 있는 엣지 패스트와 엣지 슬로우를 선택적으로 조절하게 한다.The present invention achieves a combination of the physical properties of the retaining ring and the outer structure of the membrane under a structure in which the outer region of the membrane is disposed on the inner upper end of the retaining ring, and through this, the pressure applied through the membrane and the retaining ring is interlocked to selectively control the edge fast and edge slow that may occur on the wafer edge.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학연마장치용 캐리어 헤드의 부분 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 화학연마장치용 캐리어 헤드 상에서 리테이너링과 멤브레인 간의 결합 관계를 보이기 위한 도면이다.
도 3은 리테이너링에 대해서 높은 강성을 설정하여 억센 구조를 유지하여, 멤브레인의 하부 가압에 불구하고 리테이너링의 하부 처짐 발생을 방지한 상태를 보인다.
도 4는 리테이너링에 대해서 낮은 강성을 설정하여 유연한 구조를 유지한 경우에, 멤브레인의 하부 가압 시에 리테이너링의 하부 처짐이 발생한 상태를 보인다.
도 5는 기존의 일반적인 캐리어 헤드와 비교하여 본 발명의 캐리어 헤드 상에서 웨이퍼 에지 프로파일이 개선된 상태를 보인다.
도 6은 멤브레인의 1차적인 가압 및 척 플레이트의 2차 가압을 통해서 웨이퍼의 위치 조절을 하는 과정을 보인다.1 is a partial cross-sectional perspective view of a carrier head for a chemical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for showing the coupling relationship between the retaining ring and the membrane on the carrier head for a chemical polishing apparatus according to the present invention.
FIG. 3 shows a state in which a strong structure is maintained by setting high rigidity with respect to the retainer ring, thereby preventing occurrence of sagging of the lower part of the retainer ring despite the pressurization of the lower part of the membrane.
4 shows a state in which the lower portion of the retainer ring is deflected when the lower portion of the membrane is pressed when the flexible structure is maintained by setting low rigidity for the retainer ring.
5 shows a state in which the wafer edge profile is improved on the carrier head of the present invention compared to the conventional conventional carrier head.
6 shows the process of adjusting the position of the wafer through the primary pressing of the membrane and the secondary pressing of the chuck plate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확하게 하기 위해, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.In the following description, in order to clarify the understanding of the present invention, descriptions of well-known techniques for the features of the present invention will be omitted. The following examples are detailed descriptions to help the understanding of the present invention, and it will be of course not to limit the scope of the present invention. Accordingly, equivalent inventions performing the same functions as the present invention will also fall within the scope of the present invention.

본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위하여, 리테이너링의 물성에 의한 압력 프로파일에 따라 웨이퍼 상에 가해지는 압력을 상기 리테이너링에 구조적으로 연관된 멤브레인을 통해 조절함으로써 결과적으로 상기 리테이너링에 인접 배치된 웨이퍼의 균일한 엣지 가공을 가능하게 하여 웨이퍼 엣지 문제를 해결한다.In order to solve the conventional problem, the present invention adjusts the pressure applied on the wafer according to the pressure profile by the physical properties of the retaining ring through a membrane structurally related to the retaining ring, resulting in a wafer disposed adjacent to the retaining ring. It solves the wafer edge problem by enabling uniform edge processing of

즉, 멤브레인의 외측 영역을 리테이너링의 내측 상단 상에 배치하는 구조 하에서 상기 리테이너링의 물성과 멤브레인의 외측 구조의 조합을 이루게 하고, 이를 통해 멤브레인과 리테이너링을 통해 가해지는 압력을 상호 연동하게 하여 웨이퍼 가장자리 상에 발생할 수 있는 엣지 패스트와 엣지 슬로우를 선택적으로 조절하게 한다.That is, a combination of the physical properties of the retaining ring and the outer structure of the membrane is achieved under a structure in which the outer region of the membrane is disposed on the inner upper end of the retaining ring, and through this, the pressure applied through the membrane and the retaining ring is interlocked. Allows selective control of edge fast and edge slow that can occur on the wafer edge.

본 발명의 일 실시예에서는 리테이너링에 설정된 물성에 따라 연마 패드(P) 상에 가해지는 압력 프로파일이 달라지게 되는데, 리테이너링과 멤브레인 간의 조합을 이용한 화학연마장치용 캐리어 헤드의 기술적 특징을 설명한다.In one embodiment of the present invention, the pressure profile applied on the polishing pad P is changed according to the physical properties set in the retaining ring. The technical characteristics of the carrier head for a chemical polishing apparatus using a combination between the retaining ring and the membrane will be described. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학연마장치용 캐리어 헤드의 부분 단면 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 화학연마장치용 캐리어 헤드 상에서 리테이너링과 멤브레인 간의 결합 관계를 보이기 위한 도면이다. 도 3은 하부 리테이너링에 대해서 높은 강성을 설정하여 억센 구조를 유지하여, 멤브레인의 하부 가압에 불구하고 하부 리테이너링의 하부 처짐 발생을 방지한 상태를 보인다. 도 4는 하부 리테이너링에 대해서 낮은 강성을 설정하여 유연한 구조를 유지한 경우에, 멤브레인의 하부 가압 시에 하부 리테이너링의 하부 처짐이 발생한 상태를 보인다.1 is a partial cross-sectional perspective view of a carrier head for a chemical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a view for showing the bonding relationship between the retaining ring and the membrane on the carrier head for a chemical polishing apparatus according to the present invention. 3 shows a state in which a strong structure is maintained by setting high rigidity for the lower retainer ring, thereby preventing the lower retaining ring from sagging despite the lower pressure of the membrane. FIG. 4 shows a state in which lower sag of the lower retainer ring occurs when the membrane is pressed down when the flexible structure is maintained by setting low rigidity for the lower retainer ring.

본 발명에서는 캐리어 헤드의 상부로부터 공기 등을 통하여 압력이 하부 방향으로 제공됨으로써 멤브레인 상으로 가압이 이루어진다. 리테이너링 및 멤브레인을 통한 가압은 다양한 구성과 방법을 통하여 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위는 특정 캐리어 헤드의 가압 구조로 제한되지 않는다.In the present invention, the pressure is applied from the top of the carrier head in a downward direction through air or the like, thereby pressing onto the membrane. The retaining ring and pressing through the membrane may be implemented through various configurations and methods, and the scope of the present invention is not limited to the pressing structure of a specific carrier head.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 헤드는 구동부(미도시)에 연결된 상태에서 하부 측에 배치된 연마 패드(P)와의 간격이 조절되는 중공 형상의 헤드 바디(10), 헤드 바디(10)의 하부에 배치된 상태에서 연마 패드(P) 상에서 회전하는 웨이퍼(W)의 외주면을 고정하기 위한 리테이너링(20), 리테이너링(20)의 내측에 구비된 상태에서 웨이퍼와 접촉하여 가압하기 위한 멤브레인(50) 및 멤브레인(50)과 헤드 바디(10) 간을 접속하는 척 플레이트(60)를 포함한다. 1 to 2 , the wafer polishing head according to an embodiment of the present invention is a hollow-shaped head in which the distance from the polishing pad P disposed on the lower side is adjusted while connected to the driving unit (not shown). Body 10, a retaining ring 20 for fixing the outer circumferential surface of the wafer W rotating on the polishing pad P in a state disposed under the head body 10, provided inside the retaining ring 20 a membrane 50 for contacting and pressing the wafer in a state where the wafer is in contact with the wafer and a chuck plate 60 for connecting the membrane 50 and the head body 10 .

구동부는 연마 패드(P)와 헤드 바디(10)를 각각 회전구동하게 하고, 헤드 바디(10)를 연마 패드에 대하여 접근하고 멀어지도록 구동한다. 구동부의 구성은 종래 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 멤브레인(50)을 통한 가압 과정을 보면, 헤드 바디(10)의 외측에 배치된 압력 제어부(미도시)로부터의 공압이 헤드 바디 내에 형성된 압력 챔버를 팽창시키면서 하부 방향으로 가압되는 멤브레인(50)에 의하여 웨이퍼를 연마 패드 상에 눌리게 하는 상태가 된다. The driving unit rotates the polishing pad P and the head body 10, respectively, and drives the head body 10 to approach and move away from the polishing pad. Since the configuration of the driving unit is widely known in the prior art, a detailed description thereof will be omitted. On the other hand, in the process of pressing through the membrane 50 , the membrane 50 in which pneumatic pressure from a pressure controller (not shown) disposed outside the head body 10 expands the pressure chamber formed in the head body and is pressurized in the downward direction. ) to press the wafer onto the polishing pad.

리테이너링(20)은 연마 패드의 상면 및 웨이퍼의 외측면과 직접 접촉하는 부분(이하, 하부 리테이너링 부재, 30) 및 상기 하부 리테이너링 부재(30)의 상부 측에 접촉하는 상부 리테이너링 부재(40)를 포함한다.The retaining ring 20 includes a portion in direct contact with the upper surface of the polishing pad and the outer surface of the wafer (hereinafter referred to as a lower retaining member 30 ), and an upper retaining member in contact with the upper side of the lower retaining member 30 . 40).

상기 리테이너링(20)은 하부 리테이너링 부재(30)와 상부 리테이너링 부재(40)로 이루어질 수 있지만, 일체적인 하나의 부재로 이루어질 수 있다.The retaining ring 20 may include the lower retaining ring member 30 and the upper retaining ring member 40 , but may be formed of one integral member.

하부 리테이너링 부재(30)는 웨이퍼의 외측 상에서 연마 패드(P)의 상단 상에 접촉한 상태로 놓여지며, 멤브레인(50)과 직접적인 연결 관계를 갖는 플레이트 구조체일 수 있다. 상기 하부 리테이너링 부재(30)의 내측 끝단은 웨이퍼의 가장자리에 접한 상태로 갖는 것과 동시에, 상기 하부 리테이너링 부재(30)의 내측 끝단 및내측 상부면은 멤브레인(50)에 접한 상태를 갖는다.The lower retaining member 30 is placed on the outside of the wafer in a state of being in contact with the top of the polishing pad P, and may be a plate structure having a direct connection relationship with the membrane 50 . The inner end of the lower retaining member 30 is in contact with the edge of the wafer, while the inner end and inner upper surface of the lower retaining member 30 are in contact with the membrane 50 .

상부 리테이너링 부재(40)는 하부 리테이너링 부재(30)의 상면 상에 위치한 상태에서 멤브레인(50)의 외측과는 소정거리 이격 상태를 갖는다. 즉, 하부 리테이너링 부재(30), 상부 리테이너링 부재(40) 및 멤브레인(50) 사이에는 소정의 완충 공간인 리테이너 챔버(2)가 형성된다.The upper retaining member 40 is positioned on the upper surface of the lower retaining member 30 and is spaced apart from the outside of the membrane 50 by a predetermined distance. That is, a retainer chamber 2 as a predetermined buffer space is formed between the lower retaining member 30 , the upper retaining member 40 , and the membrane 50 .

하부 리테이너링 부재(30)의 상면 상에는 리테이너 챔버(2)를 마주하는 구조를 갖도록 리테이너 그루브(32)가 형성된다. 상기 리테이너 그루브(32)는 리테이너 챔버(2) 상에 노출된 상태로서 하부 리테이너링 부재(30)와 상부 리테이너링 부재(40)와 결합 경계면을 따라 형성된다. 리테이너 그루브(32)는 일 예로 소정 곡률을 갖는 원호 형상의 단면을 가질 수 있는데, 이를 통해서 하부 리테이너링 부재(30)와 상부 리테이너링 부재(40)를 통해 연마 패드 및 웨이퍼 상에 가해지는 압력 전달을 조절하는 기능을 한다. 또한, 리테이너 그루브(32)를 통해서 하부 리테이너링 부재(30)의 구부러지는 벤딩 작용을 원활하게 할 수 있다.A retainer groove 32 is formed on the upper surface of the lower retaining member 30 to have a structure facing the retainer chamber 2 . The retainer groove 32 is exposed on the retainer chamber 2 , and is formed along the interface between the lower retaining ring member 30 and the upper retaining ring member 40 . The retainer groove 32 may have, for example, an arc-shaped cross section having a predetermined curvature, through which the pressure applied on the polishing pad and the wafer is transmitted through the lower retaining member 30 and the upper retaining member 40 . function to regulate In addition, a bending action of the lower retaining ring member 30 may be smoothly performed through the retainer groove 32 .

멤브레인(50)은 웨이퍼(W)의 상면에 접촉하는 멤브레인 바닥부(51), 멤브레인 바닥부(51)의 단부로부터 상방을 향해 연장된 멤브레인 수직부(54), 멤브레인 수직부(53)의 단부로부터 멤브레인(50)의 중심부 방향으로 연장된 멤브레인 내측 절곡부(55)를 포함한다. 내측 절곡부(55)는 외측 끝단 상에 하부 방향으로 걸림 돌기(56)가 형성된다.The membrane 50 includes a membrane bottom 51 in contact with the upper surface of the wafer W, a vertical membrane 54 extending upward from an end of the membrane bottom 51 , and an end of the membrane vertical part 53 . and a membrane inner bent portion 55 extending from the to the central portion of the membrane 50 . The inner bent portion 55 has a locking protrusion 56 formed on the outer end in a downward direction.

상기 멤브레인 바닥부(51)는 웨이퍼의 상면에 접촉하는 멤브레인 접촉부(52) 및 상기 멤브레인 접촉부(52)의 측부 상단으로부터 수평 방향으로 연장된 상태에서 하부 리테이너링 부재(30)의 내측 상단 상에 접촉하는 수평 연장부(53)를 포함한다. 멤브레인 접촉부(52)와 수평 연장부(53)의 연결 구조를 보면, 상부 연결면은 단차 없이 편평한 상태를 유지하지만, 하부 연결면은 단차 구조를 갖는다. 상기의 단차 구조를 통해서 하부 리테이너링 부재(30)의 내측단 상에 멤브레인(50)이 안정적으로 결합되어진다. 멤브레인 접촉부(52)의 두께를 조절하는 과정을 통해서, 웨이퍼와 멤브레인(50), 리테이너링 부재(20) 간의 초기 위치 관계를 설정 가능할 수 있다. 즉, 리테이너링 부재(20)의 내측에 배치되는 웨이퍼의 초기 위치는 웨이퍼의 상면을 가압하는 멤브레인 접촉부(52)의 두께에 따라 설정되어진다. The membrane bottom 51 is in contact with the membrane contact 52 contacting the upper surface of the wafer and the inner top of the lower retaining member 30 in a state extending in the horizontal direction from the upper end of the side of the membrane contact 52 . It includes a horizontal extension (53). Looking at the connection structure between the membrane contact part 52 and the horizontal extension part 53, the upper connection surface maintains a flat state without a step, but the lower connection surface has a stepped structure. The membrane 50 is stably coupled to the inner end of the lower retaining member 30 through the step structure. Through the process of adjusting the thickness of the membrane contact part 52 , an initial positional relationship between the wafer, the membrane 50 , and the retaining member 20 may be set. That is, the initial position of the wafer disposed inside the retaining member 20 is set according to the thickness of the membrane contact portion 52 that presses the upper surface of the wafer.

한편, 도 6을 참조하면 멤브레인(50)의 1차적인 가압을 통해 멤브레인(50)과 웨이퍼 간의 간격을 일정하게 유지한 상태에서, 척 플레이트(60)의 2차적인 가압을 통해 멤브레인(50)의 상단을 하부 방향으로 가압하는 경우에 웨이퍼의 추가적인 하강을 가능하게 한다. 즉, 리테이너링 부재(20)의 내측에 배치되는 웨이퍼는 멤브레인(50)의 1차적인 가압 이후에도 척 플레이트(60)의 추가적인 가압작용을 통해서 위치 조절을 할 수 있는 상태가 된다.Meanwhile, referring to FIG. 6 , in a state in which the distance between the membrane 50 and the wafer is kept constant through the primary pressing of the membrane 50 , the membrane 50 is subjected to secondary pressing of the chuck plate 60 . It enables additional lowering of the wafer when pressing the upper end of the wafer in the downward direction. That is, the wafer disposed inside the retaining member 20 is in a state in which the position can be adjusted through the additional pressing action of the chuck plate 60 even after the first pressing of the membrane 50 .

상기 멤브레인(50)의 외측부는 리테이너링(20)의 내측 상단 상에 접촉한 상태에서 상부 방향으로 절곡 형성되고, 멤브레인(50)으로 가해지는 압력 중 리테이너링(20)을 통해 연마 패드로 가해지는 제1 압력은 하부 리테이너링 부재(30)의 내측 상단을 통해 연마 패드를 가압하고, 상기 리테이너링(20)을 통해 하부에 배치된 연마 패드 상에 제2 압력을 가하는 과정에서, 리테이너링(20)에 기 설정된 강성에 따라 압력을 조절하는 과정을 통해 웨이퍼의 엣지 연마를 개선한다.The outer part of the membrane 50 is bent upward while in contact with the inner upper end of the retaining ring 20 , and the pressure applied to the membrane 50 is applied to the polishing pad through the retaining ring 20 . The first pressure presses the polishing pad through the inner upper end of the lower retaining ring member 30 , and in the process of applying the second pressure on the polishing pad disposed thereunder through the retaining ring 20 , the retainer ring 20 ) to improve the edge polishing of the wafer through the process of adjusting the pressure according to the preset rigidity.

멤브레인(50) 및 리테이너링(20)을 통해 연마 패드로 가해지는 제1 압력 및 상부 리테이너링 부재(40)과 하부 리테이너링 부재(30)을 통해 연마 패드로 가해지는 제2 압력은 하부 리테이너링 부재(30)에 형성된 리테이너 그루브(32)를 기준으로 하여 상기 하부 리테이너링 부재(30) 상에 분산 작용한다. 즉, 하부 리테이너링 부재(30) 상에 홈 형성된 부분인 리테이너 그루브(32)의 양측 영역을 통해 서로 상이한 압력으로 연마 패드 상에 압력 전달이 이루어진다.The first pressure applied to the polishing pad through the membrane 50 and the retaining ring 20 and the second pressure applied to the polishing pad through the upper retaining member 40 and the lower retaining member 30 are the lower retaining ring A distributed action is performed on the lower retaining member 30 based on the retainer groove 32 formed in the member 30 . That is, pressure is transmitted to the polishing pad at different pressures through both sides of the retainer groove 32 , which is a portion in which the groove is formed on the lower retaining ring member 30 .

한편, 도면에서는 도시되지 않았지만, 하부 리테이너링 부재(30)는 상부 리테이너링 부재(40)와 기계적 수단(예를 들어 핀이나 돌출부)에 의하여 결합된 상태에서 기계적으로 연동되어 회전한다.Meanwhile, although not shown in the drawings, the lower retaining member 30 is mechanically interlocked and rotates in a state coupled to the upper retaining member 40 by mechanical means (eg, pins or protrusions).

척 플레이트(60)는 헤드 바디(10)의 내부 상에서 멤브레인(50)을 상기 헤드 바디(10) 상에 결속하는 기능을 한다. 척 플레이트(60)는 일예로서 멤브레인(50) 상에 직접 결속하는 제1 클램프 및 제1 클램프의 상단과 헤드 바디(10)의 내부 상단을 결속하는 제2 클램프를 포함하는 구조일 수 있다.The chuck plate 60 functions to bind the membrane 50 onto the head body 10 on the inside of the head body 10 . The chuck plate 60 may have a structure including, for example, a first clamp directly coupled to the membrane 50 and a second clamp coupling an upper end of the first clamp and an inner upper end of the head body 10 .

한편, 실링 부재는 상부 리테이너링 부재(40)과 하부 리테이너링 부재(30)의 사이 공간에 배치되거나 하부 리테이너링 부재(30)과 멤브레인(50) 과의 결합부 사이에 배치되는 형태일 수 있다. 상기에서, 실링 부재의 결합 장소 상에는 소정의 홈이 형성됨으로써 결합되는 한쌍의 부재 사이를 통해 슬러리 등의 유동을 방지하는 구조일 수 있다. 즉, 웨이퍼의 연마 과정 중에 발생하는 슬러리 등이 상부 리테이너링 부재(40)과 하부 리테이너링 부재(30) 사이의 미세한 공간 등을 통해 유동되는 것을 미연에 방지할 수 있다.Meanwhile, the sealing member may be disposed in a space between the upper retaining member 40 and the lower retaining member 30 or disposed between the coupling portion between the lower retaining member 30 and the membrane 50 . . In the above, a predetermined groove is formed on the coupling place of the sealing member to prevent the flow of the slurry or the like through between the pair of members to be coupled. That is, it is possible to prevent in advance that the slurry generated during the polishing process of the wafer flows through the minute space between the upper retaining member 40 and the lower retaining member 30 .

리테이너 챔버(2)는 상부 리테이너링 부재(40)의 내측 및 하부 리테이너링 부재(30)의 상측에 형성되는 링 형상의 빈 공간으로서 멤브레인(50)의 외측 상에 인접하게 된다. 상기 구조를 통해서, 본 발명은 웨이퍼의 이탈을 방지하고 웨이퍼 가장자리의 불균일한 연마를 방지하기 위하여, 상부 리테이너링 부재(40)의 상부 및 멤브레인(50)의 가장자리부를 통해 가해지는 압력은 리테이너 챔버(2)를 기준으로 양측으로 분리된 상태에서 완화 과정을 거친 후에 하부 리테이너링 부재(30)로 전달된 상태에서 연마 패드 상으로 전달되는 과정을 거친다.The retainer chamber 2 is a ring-shaped hollow space formed inside the upper retaining member 40 and above the lower retaining member 30 and is adjacent on the outer side of the membrane 50 . Through the above structure, in the present invention, the pressure applied through the upper portion of the upper retaining member 40 and the edge portion of the membrane 50 is applied to the retainer chamber ( After the relaxation process is performed in a state in which both sides are separated based on 2), the process is transferred to the polishing pad in the state transferred to the lower retaining member 30 .

헤드 바디 내에 형성된 압력 챔버를 통하여 압력이 아래쪽으로 가압되는데, 압력 제어부로터의 공압이 압력 챔버를 팽창시키는 과정에서 멤브레인(50)을 하부방향으로 가압하는 과정을 통하여 웨이퍼를 연마 패드 상에 눌리게 한다. 상기 멤브레인의 가압은 다양한 구성과 방법을 통하여 구현될 수 있으며, 특정한 가압 구조로 제한되지 않는다.The pressure is pressed downward through the pressure chamber formed in the head body, and the wafer is pressed on the polishing pad through the process of pressing the membrane 50 downward in the process of expanding the pressure chamber by the pneumatic pressure of the pressure controller. . The pressing of the membrane may be implemented through various configurations and methods, and is not limited to a specific pressing structure.

상기 상부로부터의 압력은 상부 리테이너링 부재(40)과 하부 리테이너링 부재(30)을 통해 아래의 연마 패드 상으로 직접 전달되거나, 멤브레인(50)과 하부 리테이너링 부재(30)을 통해 아래의 연마 패드 상으로 전달되며, 이로써 하부 리테이너링 부재(30)는 아래쪽으로 가압된다.The pressure from the top is transmitted directly onto the polishing pad below through the upper retaining member 40 and the lower retaining member 30 , or through the membrane 50 and the lower retaining member 30 for polishing below. transferred onto the pad, whereby the lower retaining member 30 is pressed downward.

여기에서, 상부 리테이너링 부재(40)과 하부 리테이너링 부재(30)에 기설정된 물성 및 멤브레인(50)에 기설정된 물성 간의 관계에 의하여 연마 패드에서 발생하는 리바운드 현상을 조절할 수 있다.Here, the rebound phenomenon occurring in the polishing pad may be controlled by the relationship between the physical properties preset to the upper retaining member 40 and the lower retaining member 30 and the physical properties preset to the membrane 50 .

도 3을 참조하면, 리테이너링 부재(20)를 이루는 하부 리테이너링 부재(30)에 대해서 높은 강성을 설정함으로써 억센 구조를 유지한 경우에는, 멤브레인(50)의 하부 가압에 불구하고 하부 리테이너링 부재(30)의 하부 처짐이 거의 발행하지 않게 된다. 즉, 멤브레인 바닥부(51)를 이루는 멤브레인 접촉부(52)를 통해 웨이퍼에 대한 균일한 가압을 제공하는 반면에, 연마 패드를 통한 리바운드 현상을 통해서는 영향을 최소화하는 바 웨이퍼 가장자리의 과도한 연마를 방지함으로써 엣지 패스트를 개선한다.Referring to FIG. 3 , when a strong structure is maintained by setting high rigidity with respect to the lower retaining member 30 constituting the retaining member 20 , the lower retaining member despite the lower pressure of the membrane 50 . The lower deflection of (30) hardly occurs. That is, while providing uniform pressure to the wafer through the membrane contact portion 52 constituting the membrane bottom 51 , the rebound phenomenon through the polishing pad minimizes the influence and prevents excessive polishing of the wafer edge. This improves edge fast.

한편, 도 4를 참조하면, 리테이너링 부재(20)를 이루는 하부 리테이너링 부재(30)에 대해서 낮은 강성을 설정함으로써 유연한 구조를 유지한 경우에는, 멤브레인(50)의 하부 가압 시에 하부 리테이너링 부재(30)의 하부 처짐이 상당히 발생하게 된다. 즉, 멤브레인 수직부(54) 및 멤브레인 바닥부(51)를 이루는 멤브레인 수평부(53)를 통해 하부 리테이너링 부재(30)의 내측 영역에 대한 집중 가압을 제공한다. 이를 통해, 도 4 상에서의 하부 리테이너링 부재(30)를 적용하는 경우에는 도 3의 높은 강성을 갖는 하부 리테이너링 부재(30)에 비해 하부 방향으로의 처짐이 발생한다.Meanwhile, referring to FIG. 4 , when a flexible structure is maintained by setting a low rigidity with respect to the lower retaining member 30 constituting the retaining member 20 , the lower retaining ring when the lower portion of the membrane 50 is pressed. Deflection of the lower part of the member 30 occurs significantly. That is, concentrated pressure is provided to the inner region of the lower retaining member 30 through the membrane vertical portion 54 and the membrane horizontal portion 53 constituting the membrane bottom portion 51 . Through this, when the lower retaining member 30 shown in FIG. 4 is applied, deflection in the lower direction occurs compared to the lower retaining member 30 having high rigidity in FIG. 3 .

상기의 하부 처짐은 다른 조건이 동일한 상태에서 멤브레인(50)을 통한 연마 패드에 대한 더 강한 하부 압력을 제공한다. 이를 통해 웨이퍼 상으로 증가된 압력을 제공한다. 결과적으로, 웨이퍼 가장자리의 과도한 연마를 실시함으로써 엣지 슬로우를 개선한다. 다른 한편으로는, 하부 리테이너링 부재(30)의 하부 처짐은 연마 패드에 대한 국부적인 리바운드를 발생하게 하고, 상기 연마 패드의 리바운드 현상은 웨이퍼 가장자리 상에 상부 방향으로의 상승 압력을 제공하는 과정을 통해 웨이퍼 가장자리의 과도한 연마를 실시함으로써 엣지 슬로우를 개선한다.This lower deflection provides a stronger lower pressure against the polishing pad through the membrane 50, all other things being equal. This provides increased pressure on the wafer. As a result, edge throw is improved by over-polishing the wafer edges. On the other hand, the lower deflection of the lower retaining member 30 causes a local rebound to the polishing pad, and the rebound phenomenon of the polishing pad provides an upward pressure on the wafer edge. The edge slow is improved by over-polishing the wafer edge.

도 5는 기존의 일반적인 캐리어 헤드와 비교하여 본 발명의 캐리어 헤드 상에서 웨이퍼 에지 프로파일이 개선된 상태를 보인다.5 shows a state in which the wafer edge profile is improved on the carrier head of the present invention compared to the conventional conventional carrier head.

도 5의 상부 도면을 참조하여 기존의 일반적인 캐리어 헤드를 보면, 리테이너링 부재와 멤브레인이 현실적으로 다소 이격된 상태를 가질 수 밖에 없는바, 멤브레인으로 하부의 웨이퍼를 가압하는 과정에서 웨이퍼의 가장자리에 대한 균일한 가압에 한계가 있을 수 밖에 없게 된다. 따라서, 결과적으로 균일하지 않은 압력 프로파일이 형성되는 웨이퍼의 가장자리 영역이 넓은 분포를 차지한다. 또한, 리테이너링 부재와 멤브레인 사이의 이격 간격 사이로 유입되는 슬러리로 인하여 스크래치의 발생 요인이 발생한다는 문제점이 있다.Looking at the conventional carrier head with reference to the upper drawing of FIG. 5 , the retaining member and the membrane are inevitably spaced apart from each other in reality. In the process of pressing the lower wafer with the membrane, the wafer edge is uniformly There is bound to be a limit to one pressurization. Therefore, the edge area of the wafer, where the resulting non-uniform pressure profile is formed, occupies a wide distribution. In addition, there is a problem in that a scratch occurs due to the slurry flowing into the space between the retaining member and the membrane.

한편, 도 5의 하부 도면을 참조하여 본 발명의 캐리어 헤드를 보면, 멤브레인 접촉부(52)와 수평 연장부(53)의 단차진 하부 구조를 통해서 하부 리테이너링 부재(30)의 내측단 상에 멤브레인(50)이 안정적으로 결합되어진다. 이를 통해서, 리테이너링 부재와 멤브레인이 밀착된 상태를 가질 수 밖에 없는바, 멤브레인으로 하부의 웨이퍼를 가압하는 과정에서 웨이퍼의 가장자리에 대한 균일한 가압을 가능하게 한다. 따라서, 결과적으로 웨이퍼의 가장자리 영역 상에 균일하지 않은 압력 프로파일을 극소화하는 효과를 갖게 된다. 또한, 리테이너링 부재와 멤브레인 사이의 이격 간격을 제거하는 구조를 통해서 슬러리 유입을 방지하는 효과가 있다.Meanwhile, looking at the carrier head of the present invention with reference to the lower drawing of FIG. 5 , the membrane on the inner end of the lower retaining member 30 through the stepped lower structure of the membrane contact portion 52 and the horizontal extension portion 53 . (50) is stably bound. Through this, since the retaining member and the membrane are inevitably in close contact with each other, it is possible to uniformly press the edge of the wafer in the process of pressing the lower wafer with the membrane. Thus, it has the effect of minimizing the non-uniform pressure profile on the edge region of the wafer as a result. In addition, there is an effect of preventing the inflow of the slurry through a structure that removes the separation between the retaining member and the membrane.

상기와 같이, 하부 리테이너링 부재(30)의 물성에 따른 하부 처짐 조절 및 하부 리테이너링 부재(30)과 멤브레인(50)의 결합 구조를 통해 웨이퍼의 엣지 패스트와 슬로우를 선택적으로 조정할 수 있게 한다.As described above, it is possible to selectively adjust the edge fast and slow of the wafer through the lower sag adjustment according to the physical properties of the lower retaining member 30 and the coupling structure of the lower retaining member 30 and the membrane 50 .

본 발명은 웨이퍼의 표면 연마 시에 멤브레인과 리테이너링 간의 배치 구조를 통해 웨이퍼 상에서 발생하는 에지 효과를 저감하여 균일한 연마를 가능하게 한다.The present invention enables uniform polishing by reducing the edge effect occurring on the wafer through the arrangement structure between the membrane and the retaining ring during surface polishing of the wafer.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (7)

웨이퍼 연마용 헤드로서,
구동부에 연결되는 중공 형상의 헤드 바디(10);
상기 헤드 바디(10)의 하부에 배치된 상태에서, 연마 패드(P) 상에서 회전하는 웨이퍼(W)의 외주면을 고정하기 위한 리테이너링(20);
상기 리테이너링의 내측에 구비된 상태에서, 상기 웨이퍼와 접촉하여 가압하기 위한 멤브레인(50); 및
상기 멤브레인과 상기 헤드 바디(10) 간을 접속하는 척 플레이트(60);를 포함하며,
상기 멤브레인의 외측부는 상기 리테이너링의 내측 상단 상에 접촉한 상태에서 상부 방향으로 절곡 형성되고,
상기 리테이너링(20)은 상기 연마 패드 상단에 직접적으로 접촉하는 하부 리테이너링(30)을 포함하며,
하부 리테이너링(30)의 두께는 상기 웨이퍼의 두께보다 크며,
상기 멤브레인을 통한 가압과 상기 척 플레이트를 하부 리테이너링(30)의 두께 방향으로 이동시켜 발생하는 가압을 통해 상기 웨이퍼를 하부 리테이너링(30)의 두께 방향으로 이동시키며,
상기 멤브레인을 통해 가해지는 압력은 상기 웨이퍼에 대한 직접적인 가압을 실시하는 것과 동시에 상기 멤브레인의 외측부를 통해 상기 리테이너링의 내측을 가압하고, 상기 리테이너링에 기 설정된 강성에 따라 발생하는 상기 연마 패드의 처짐량에 따른 리바운드를 통해 웨이퍼의 엣지 연마를 조절하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 연마용 헤드.
A wafer polishing head comprising:
a hollow head body 10 connected to the driving unit;
a retaining ring 20 for fixing an outer circumferential surface of the wafer W rotating on the polishing pad P in a state disposed under the head body 10;
a membrane 50 for pressing in contact with the wafer in a state provided inside the retaining ring; and
and a chuck plate (60) connecting the membrane and the head body (10).
The outer part of the membrane is bent upwardly in contact with the inner upper end of the retaining ring,
The retaining ring 20 includes a lower retaining ring 30 in direct contact with the top of the polishing pad,
The thickness of the lower retaining ring 30 is greater than the thickness of the wafer,
The wafer is moved in the thickness direction of the lower retainer ring 30 through pressure generated by moving the chuck plate in the thickness direction of the lower retainer ring 30 and pressurization through the membrane,
The pressure applied through the membrane presses the inside of the retaining ring through the outer side of the membrane at the same time as performing direct pressure on the wafer, and the amount of deflection of the polishing pad generated according to the rigidity preset in the retaining ring A head for wafer polishing, characterized in that the edge polishing of the wafer is controlled through the rebound according to the
 제1항에 있어서,
상기 멤브레인을 통한 1차적인 가압을 통해 상기 멤브레인과 웨이퍼 간의 간격을 일정하게 유지한 상태에서, 상기 척 플레이트를 통한 2차적인 가압을 통해 상기 멤브레인을 하부 방향으로 가압하여 웨이퍼의 추가적인 위치 조절을 가능하게 하는,
웨이퍼 연마용 헤드.
According to claim 1,
Additional position control of the wafer is possible by pressing the membrane downward through the second pressure through the chuck plate while maintaining a constant distance between the membrane and the wafer through the primary pressure through the membrane to make,
Wafer polishing head.
 제1항에 있어서,
상기 멤브레인(50)은 상기 웨이퍼의 상면에 접촉하는 멤브레인 바닥부(51), 상기 멤브레인 바닥부(51)의 단부로부터 상방을 향해 연장된 멤브레인 수직부(54), 상기 멤브레인 수직부(54)의 단부로부터 상기 멤브레인의 중심부 방향으로 연장된 멤브레인 내측 절곡부(55)를 포함하는,
웨이퍼 연마용 헤드.
According to claim 1,
The membrane 50 includes a membrane bottom 51 in contact with the upper surface of the wafer, a vertical membrane 54 extending upward from an end of the membrane bottom 51 , and the vertical membrane 54 . a membrane inner bend (55) extending from the end toward the center of the membrane;
Wafer polishing head.
 제3항에 있어서,
상기 멤브레인 바닥부(51)는,
상기 웨이퍼의 상면에 접촉하는 멤브레인 접촉부(52) 및 상기 멤브레인 접촉부의 측부 상단으로부터 수평 방향으로 연장된 상태에서 상기 리테이너링의 내측 상단 상에 접촉하는 수평 연장부(53)를 포함하는
웨이퍼 연마용 헤드.
4. The method of claim 3,
The membrane bottom 51,
a membrane contact portion 52 contacting the upper surface of the wafer and a horizontal extension portion 53 contacting on the inner upper end of the retaining ring in a state extending in the horizontal direction from the upper end of the side of the membrane contact portion
Wafer polishing head.
 제1항에 있어서,
상기 하부 리테이너링과 헤드 바디(10) 간을 연결하는 상부 리테이너링(40)을 포함하는,
웨이퍼 연마용 헤드.
According to claim 1,
and an upper retaining ring (40) connecting the lower retaining ring and the head body (10),
Wafer polishing head.
 제5항에 있어서,
상기 상부 리테이너링(40)의 내측 상에서 상기 하부 리테이너링(30)의 상부 상에는 리테이너 챔버(2)가 형성되고, 상기 리테이너 챔버는 상기 리테이너와 상기 멤브레인 간의 완충 공간 기능을 수행하는,
웨이퍼 연마용 헤드.
6. The method of claim 5,
A retainer chamber (2) is formed on the upper side of the lower retainer ring (30) on the inner side of the upper retainer ring (40), and the retainer chamber performs a function of a buffer space between the retainer and the membrane,
Wafer polishing head.
 제6항에 있어서,
상기 리테이너 챔버(2) 내에서, 상기 하부 리테이너링(30)의 상단 상에는 상기 상부 리테이너 링(40)과의 인접면을 따라 리테이너 그루브(32)가 형성되고,
상기 리테이너 그루브(32)는 상기 리테이너링을 통해 상기 연마 패드 및 웨이퍼 상에 가해지는 압력 전달을 조절하는 기능을 수행하는,
웨이퍼 연마용 헤드.7. The method of claim 6,
In the retainer chamber (2), a retainer groove (32) is formed on an upper end of the lower retainer ring (30) along an adjacent surface with the upper retainer ring (40),
wherein the retainer groove (32) functions to regulate the pressure transfer applied on the polishing pad and the wafer through the retaining ring;
Wafer polishing head.
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