KR102057832B1

KR102057832B1 - Wafer Polishing Head

Info

Publication number: KR102057832B1
Application number: KR1020180030089A
Authority: KR
Inventors: 부재필; 이규하
Original assignee: 부재필; 그린스펙(주)
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2019-12-20
Also published as: KR20190108716A

Abstract

본 발명은 웨이퍼 연마용 헤드에 관한 것으로, 내부에 공압이 발생하는 본체와, 내부에 웨이퍼 척 플레이트가 설치되고 하부면에 웨이퍼가 체결된 상태로 본체의 하단부에 수용되며, 웨이퍼 척 플레이트에 가해지는 본체의 공압에 의해 눌려져 웨이퍼를 연마패드에 가압하는 탄성재질의 멤브레인과, 멤브레인 외주면에 형성되고 상단부에 탄성체인 누름부재를 구비하는 가이드링 및 멤브레인과 가이드링의 하부면에 연결된 상태에서 웨이퍼의 외주면을 감싸도록 구비되어 웨이퍼의 위치를 고정하는 리테이너링을 포함하며, 연마패드에 웨이퍼가 연마될 경우, 멤브레인과 누름부재의 탄성계수 차이 및 웨이퍼 척 플레이트 상에 가해지는 공압 세기에 따른 웨이퍼와 리테이너 링 사이에 단차 간극조절 기능과 연마패드 상에 가해지는 압력 변화에 따른 패드 리바운드 정도를 조절할 수 있으며, 특히, 소프트 연마패드 사용 시에는 리테이너 링과 연마패드 상에 형성되는 간극을 조절하게 됨으로써 슬러리 유입량 정도를 제어할 수 있는 구조이므로 웨이퍼 엣지 연마 평탄도를 제어할 수 있는 웨이퍼 연마 헤드 구조를 개시한다.The present invention relates to a wafer polishing head, which includes a main body in which pneumatic pressure is generated, a wafer chuck plate is installed therein, and is accommodated at a lower end of the main body while the wafer is fastened to a lower surface thereof, and applied to the wafer chuck plate. An outer membrane of the wafer in the state of being connected to the lower surface of the membrane and the guide ring having a membrane of elastic material pressed by the pneumatic pressure of the main body to press the wafer to the polishing pad, and the pressing member formed on the outer peripheral surface of the membrane and the elastic member at the upper end It includes a retaining ring is provided to surround the fixed position of the wafer, when the wafer is polished to the polishing pad, the wafer and the retainer ring according to the difference in elastic modulus of the membrane and the pressing member and the pneumatic strength applied on the wafer chuck plate Step gap control function and pressure change on the polishing pad It is possible to control the degree of rebound, and in particular, when using a soft polishing pad, by adjusting the gap formed on the retainer ring and the polishing pad to control the amount of slurry inflow, it is possible to control the wafer edge polishing flatness. Disclosed is a wafer polishing head structure.

Description

Wafer Polishing Head {Wafer Polishing Head}

본 발명은 웨이퍼 연마용 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마패드와 리테이너링 사이의 간극을 조절하여 웨이퍼 연마를 위한 슬러리의 유입량을 용이하게 제어함으로써 웨이퍼 엣지 연마 평탄도를 조절할 수 있는 웨이퍼 연마용 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer polishing head, and more particularly, to adjusting a gap between a polishing pad and a retaining ring to easily control the flow rate of slurry for polishing a wafer, thereby adjusting the wafer edge polishing flatness. It's about the head.

일반적으로 화학기계적 연마는 연마패드를 이용하는 기계적 연마와 슬러리 용액을 이용하는 화학적 연마에 의해 웨이퍼의 표면을 연마하는 기술이다. 최근 들어 반도체 웨이퍼의 고밀도, 고기능화 및 배선구조의 다층화에 따라 반도체 웨이퍼의 표면 고저차가 점차 증가되고 있다. 이와 같이 표면 단차가 발생된 반도체 웨이퍼 표면을 평탄화하기 위해 상기한 화학적 연마와 기계적 연마를 동시에 수행하는 화학기계적 연마(CMP:CHEMICLA MECHANICLA POLISHING)장치가 사용되고 있다.In general, chemical mechanical polishing is a technique of polishing a surface of a wafer by mechanical polishing using a polishing pad and chemical polishing using a slurry solution. In recent years, the surface height difference of a semiconductor wafer is gradually increasing with the high density, high functionalization, and multilayer structure of a semiconductor wafer. As such, a chemical mechanical polishing (CMP: CHEMICLA MECHANICLA POLISHING) apparatus that simultaneously performs the above-described chemical polishing and mechanical polishing is used to planarize the surface of the semiconductor wafer having the surface level difference.

도 1에는 종래에 사용되고 있는 화학기계적 연마장치(이하 'CMP 장치'라고 함)의 단면도이다. 상기 CMP 장치는 캐리어(20)가 하단에 설치된 연마헤드(10)와, 외부로부터 공급되는 진공압에 의해 반도체 웨이퍼(40)를 흡착하기 위해 캐리어(20)의 내측에 설치된 멤브레인(30)과, 캐리어(20) 하단에 설치되며 반도체 웨이퍼(40)가 연마 도중 외측으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 설치된 리테이너 링(70)을 포함한다. 또한, 반도체 웨이퍼(40)의 하부에는 연마패드(50)가 설치되며, 연마패드(50) 위에 연마제인 슬러리(60)가 공급된다.1 is a cross-sectional view of a conventional chemical mechanical polishing apparatus (hereinafter referred to as "CMP apparatus"). The CMP apparatus includes a polishing head 10 having a carrier 20 installed at a lower end thereof, a membrane 30 provided inside the carrier 20 to adsorb the semiconductor wafer 40 by a vacuum pressure supplied from the outside, The retainer ring 70 is installed at the bottom of the carrier 20 and is installed to prevent the semiconductor wafer 40 from escaping outward during polishing. In addition, a polishing pad 50 is provided below the semiconductor wafer 40, and the slurry 60, which is an abrasive, is supplied onto the polishing pad 50.

한편, 연마하고자 하는 웨이퍼의 종류에 따라 연마제인 슬러리의 공급량을 달리하여 연마작업을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나 상기한 바와 같은 종래의 CMP 장치는 슬러리가 공급되는 연마패드와 리테이너링 사이의 간격이 고정되어 있어 연마하고자 하는 웨이퍼의 종류에 따라 슬러리의 공급량을 조절하지 못하는 단점이 있다.On the other hand, it is preferable to perform the polishing operation by varying the supply amount of the slurry slurry according to the type of wafer to be polished. However, the conventional CMP apparatus as described above has a disadvantage in that the gap between the polishing pad and the retaining ring to which the slurry is supplied is fixed so that the supply amount of the slurry cannot be adjusted according to the type of wafer to be polished.

(특허문헌 1) KR 등록실용신안공보 제20-0453313호(2011.04.14.)(Patent Document 1) KR Utility Model Publication No. 20-0453313 (2011.04.14.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공압 세기 및 탄성부재들의 탄성계수 차이를 이용하여 연마패드와 리테이너링 사이의 간극을 조절하여 웨이퍼 연마를 위한 슬러리의 유입량을 용이하게 제어함으로써 웨이퍼 엣지 연마 평탄도를 조절할 수 있는 웨이퍼 연마용 헤드를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to adjust the gap between the polishing pad and the retaining ring by using the difference in the pneumatic strength and the elastic modulus of the elastic members to reduce the inflow of the slurry for wafer polishing It is to provide a wafer polishing head which can adjust the wafer edge polishing flatness by easy control.

한편, 본 발명에 명시되지 않은 또 다른 목적들은 후술하는 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other objects not specified in the present invention will be further considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 연마용 헤드는, 내부에 공압이 발생하는 본체와, 내부에 웨이퍼 척 플레이트가 설치되고 하부면에 웨이퍼가 체결된 상태로 본체의 하단부에 수용되며, 웨이퍼 척 플레이트에 가해지는 본체의 공압에 의해 눌려져 웨이퍼를 연마패드에 가압하는 탄성재질의 멤브레인과, 멤브레인 외주면에 형성되고 상단부에 탄성체인 누름부재를 구비하는 가이드링 및 멤브레인과 가이드링의 하부면에 연결된 상태에서 웨이퍼의 외주면을 감싸도록 구비되어 웨이퍼의 위치를 고정하는 리테이너링을 포함하며, 연마패드에 웨이퍼가 가압되어 연마될 경우, 웨이퍼 척 플레이트에 가해지는 공압 세기 및 멤브레인과 상기 누름부재의 탄성계수 차이에 따라 슬러리가 유입되는 연마패드와 리테이너링 사이의 간극이 조절될 수 있다.The wafer polishing head according to the present invention for achieving the above object is accommodated in the lower end of the main body with a main body in which pneumatic pressure is generated therein, a wafer chuck plate is installed therein and the wafer is fastened to the lower surface, the wafer A guide ring having an elastic membrane pressed by pneumatic pressure applied to the chuck plate and pressing the wafer against the polishing pad, a guide ring formed on the outer peripheral surface of the membrane and having an elastic pressing member on the upper end thereof, and connected to the lower surface of the membrane and the guide ring. And a retaining ring provided to surround the outer circumferential surface of the wafer to fix the position of the wafer in a state. When the wafer is pressed and polished to the polishing pad, the pneumatic strength and elastic modulus of the membrane and the pressing member are applied to the wafer chuck plate. According to the difference, the gap between the polishing pad and the retaining ring is adjusted Can.

여기서, 멤브레인의 탄성계수가 누름부재의 탄성계수보다 높게 형성될 수도 있으며, 멤브레인의 탄성계수가 누름부재의 탄성계수보다 낮게 형성될 수도 있다.Here, the elastic modulus of the membrane may be higher than the elastic modulus of the pressing member, and the elastic modulus of the membrane may be lower than the elastic modulus of the pressing member.

본 발명에 따른 웨이퍼 연마용 헤드는 연마패드, 특히, 소프트 연마패드에 웨이퍼가 가압되어 연마될 경우, 웨이퍼 척 플레이트에 가해지는 공압 세기 및 멤브레인과 누름부재의 탄성계수 차이에 따라 연마패드와 리테이너링 사이의 간극이 조절됨으로써 웨이퍼 연마를 위해 유입되는 슬러리의 유입량을 조절하여 웨이퍼 엣지 연마 평탄도를 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.The wafer polishing head according to the present invention has a polishing pad and retaining ring depending on the pneumatic strength applied to the wafer chuck plate and the difference in elastic modulus between the membrane and the pressing member when the wafer is pressed by the polishing pad, in particular, the soft polishing pad. By adjusting the gap therebetween, it is possible to easily control the wafer edge polishing flatness by adjusting the inflow amount of the slurry introduced for wafer polishing.

또한, 웨이퍼 척 플레이트에 가해지는 공압 세기 및 멤브레인과 누름부재의 탄성계수 차이에 의해 연마패드 상에 가해지는 압력 변화에 따라, 웨이퍼와 리테니어링 영역의 압력 차이로 인해 발생하는 패드 리바운드 정도를 조절할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the pressure change applied to the polishing pad due to the pneumatic strength applied to the wafer chuck plate and the difference in the elastic modulus of the membrane and the pressing member, the degree of pad rebound caused by the pressure difference between the wafer and the retaining region can be adjusted. There is an advantage.

도 1은 종래의 웨이퍼 연마용 헤드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 헤드의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional wafer polishing head.
2 is a cross-sectional view of a wafer polishing head according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In addition, the terms used are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of the user operator. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 헤드의 구성을 상세히 설명한다.Referring to the drawings will be described in detail the configuration of the wafer polishing head according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 헤드(10)는 내부에 공압이 발생하는 본체(12)와, 내부에 웨이퍼 척 플레이트(13)가 체결되고 하부면에 웨이퍼(15)가 체결된 상태에서 본체(10)의 하단부에 수용되는 탄성재질의 멤브레인(14)과, 멤브레인(14)의 외주면에 형성되며 상부에 탄성체인 누름부재(17)가 구비되어 있는 가이드링(16)과, 웨이퍼(15)의 외주면을 감싸도록 구비되는 리테이너링(18)을 포함하여 구성된다.Referring to Figure 2, the wafer polishing head 10 according to an embodiment of the present invention is the main body 12, the pneumatic pressure is generated therein, the wafer chuck plate 13 is fastened therein and the wafer on the lower surface The guide ring is provided with an elastic membrane (14) accommodated at the lower end of the main body 10 and the pressing member (17) formed on the outer circumferential surface of the membrane (14) and the elastic body in the state in which the 15 is fastened. And a retainer ring 18 provided to surround the outer circumferential surface of the wafer 15.

본체(12)의 내부에는 공압이 발생한다. 본체(12)의 하단부에는 웨이퍼 척 플레이트(13), 멤브레인(14), 가이드링(16) 및 리테이너링(18)이 구비된다. 본체(12)의 내부에는 공압이 발생한다. 본체(12)의 내부에 발생되는 공압은 별도로 마련된 공압공급수단(미도시)으로부터 공급받을 수 있다. 본체(12)의 내부로 공급된 공압은 본체(12) 하단부에 구비된 멤브레인(14) 내측의 웨이퍼 척 플레이트(13)에 전달되며, 웨이퍼 척 플레이트(13)에 전달된 공압은 웨이퍼 척 플레이트(13)를 감싸고 있는 멤브레인(14)의 하부면을 눌러 팽창시켜줌으로써 최종적으로 멤브레인(14)의 하부면에 부착된 웨이퍼(15)를 하강시켜 준다. 본체(12) 내부의 공압에 의해 하강한 웨이퍼(15)는 연마패드(20)에 가압되어 연마된다. 한편, 본체(12)는 공압에 의해 눌려진 웨이퍼(15)가 연마패드(20)에 더욱 용이하게 가압되어 연마될 수 있도록 회전 및 승강 가능하게 작동할 수 있다.Pneumatic pressure is generated inside the main body 12. The lower end of the main body 12 is provided with a wafer chuck plate 13, a membrane 14, a guide ring 16 and a retainer ring 18. Pneumatic pressure is generated inside the main body 12. Pneumatic pressure generated inside the main body 12 may be supplied from a pneumatic supply means (not shown) provided separately. The pneumatic pressure supplied to the inside of the main body 12 is transmitted to the wafer chuck plate 13 inside the membrane 14 provided at the lower end of the main body 12, and the pneumatic pressure delivered to the wafer chuck plate 13 is a wafer chuck plate ( 13, the bottom surface of the membrane 14 surrounding the membrane 14 is pressed and expanded to finally lower the wafer 15 attached to the bottom surface of the membrane 14. The wafer 15 lowered by the pneumatic pressure in the main body 12 is pressed by the polishing pad 20 and polished. On the other hand, the main body 12 can be operated to rotate and lift so that the wafer 15 pressed by pneumatic pressure can be more easily pressed and polished to the polishing pad 20.

웨이퍼 척 플레이트(13)는 본체(12)의 내부 하단부에 수용되며, 웨이퍼 척 플레이트(13)는 멤브레인(14)에 감싸지도록 멤브레인(14) 내측에 체결된다.The wafer chuck plate 13 is accommodated in the inner lower end of the body 12, and the wafer chuck plate 13 is fastened inside the membrane 14 to be wrapped in the membrane 14.

멤브레인(14)은 웨이퍼 척 플레이트(13)가 체결된 상태로, 본체(12)의 내측 하단부에 수용된다. 멤브레인(14)의 하부면에는 연마할 웨이퍼(15)가 부착된다. 웨이퍼(15)는 멤브레인(14)의 하부면에 재질적 특성 또는 진공압에 의한 흡착 등 다양한 방식으로 분리 가능한 형태로 체결될 수 있다. 멤브레인(14)은 탄성계수를 갖는 탄성재질의 탄성체로 제작되며, 바람직하게는 고무나 실리콘(SILICON)으로 제작될 수 있다.The membrane 14 is accommodated in the inner lower end of the body 12 with the wafer chuck plate 13 fastened. The lower surface of the membrane 14 is attached with a wafer 15 to be polished. The wafer 15 may be fastened to the lower surface of the membrane 14 in a detachable form in various ways such as material properties or adsorption by vacuum pressure. The membrane 14 is made of an elastic material of elastic material having an elastic modulus, and preferably, may be made of rubber or silicon (SILICON).

이와 같이 탄성재질로 제작된 멤브레인(14)은 웨이퍼 척 플레이트(13)에 가압된 본체(12)의 공압이 웨이퍼 척 플레이트(13)를 통과하여 하부면을 가압할 경우, 하부면이 연마패드(20) 방향으로 눌려져 팽창(늘어남)됨으로써 하부면에 흡착된 웨이퍼(15)를 하방 이동시켜 연마패드(20)에 밀착시켜주도록 작용한다. 이때, 멤브레인(14)은 자체의 탄성계수에 따라 수축 정도가 조절될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(14)의 탄성계수가 낮게 형성된 경우에는 상하방향을 따라 수축이 크게 일어나며, 탄성계수가 높게 형성된 경우에는 상하방향을 따라 수축이 작게 일어나게 된다.Thus, the membrane 14 is made of an elastic material when the pneumatic pressure of the main body 12 pressed to the wafer chuck plate 13 passes through the wafer chuck plate 13 to press the lower surface, the lower surface is a polishing pad ( It is pressed so as to expand (stretch) in the direction of 20) to move the wafer 15 adsorbed on the lower surface downward so as to adhere to the polishing pad 20. At this time, the membrane 14 may be adjusted in the degree of shrinkage according to its elastic modulus. For example, when the elastic modulus of the membrane 14 is formed to be low, the shrinkage occurs largely in the vertical direction. When the elastic modulus is formed high, the shrinkage occurs in the vertical direction.

가이드링(16)은 원반형의 띠 형태로, 본체(12)의 하단부에 배치된 상태에서 가이드링(16)은 멤브레인(14)의 외주면을 감싸도록 구비된다. 가이드링(16)은 강도가 강한 금속재질로 제작된다. 가이드링(16)은 스테인리스강(SUS)으로 제작되는 것이 바람직하며, 오스테나이트계 스테인리스강으로 18-8강으로 불리며, 내약품성, 내열성이 뛰어난 SUS 304로 제작되는 것이 가장 바람직하다.Guide ring 16 is in the form of a disk-shaped strip, the guide ring 16 is provided to surround the outer peripheral surface of the membrane 14 in a state disposed on the lower end of the body (12). The guide ring 16 is made of a strong metal material. Guide ring 16 is preferably made of stainless steel (SUS), austenitic stainless steel is called 18-8 steel, it is most preferably made of SUS 304 excellent in chemical resistance and heat resistance.

가이드링(16)은 멤브레인(14)과 함께 본체(12) 내부의 공압에 의해 연마패드(20) 방향으로 눌려지게 구성될 수도 있으며 그러지 아니할 수도 있다. 가이드링(16)은 상단부에 구비되어 있는 누름부재(17)의 수축 정도에 따라 상하 이동 거리가 조절된다.The guide ring 16 may or may not be configured to be pressed in the direction of the polishing pad 20 by the pneumatic pressure inside the body 12 together with the membrane 14. The guide ring 16 is adjusted in the vertical movement distance according to the degree of shrinkage of the pressing member 17 provided at the upper end.

가이드링(16)의 상단부에 구비되어 있는 누름부재(17)는 탄성계수를 갖는 탄성재질의 탄성체로 이루어지며, 멤브레인(14)과 같이 고무나 실리콘(SILICON)으로 제작되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 가이드링(16)은 누름부재(17)의 탄성계수에 따라 수축 정도가 조절된다. 예를 들어, 누름부재(17)의 탄성계수가 낮게 형성된 경우에는 누름부재(17)가 상하방향을 따라 수축이 크게 일어나므로 가이드링(16)의 상하 이동 폭이 크게 나타나는 반면, 누름부재(17)의 탄성계수가 높게 형성된 경우에는 누름부재(17)가 상하방향을 따라 수축이 작게 일어나므로 가이드링(16)의 상하 이동 폭이 작게 나타난다.The pressing member 17 provided at the upper end of the guide ring 16 is made of an elastic material of elastic material having an elastic modulus, and is preferably made of rubber or silicon (SILICON) like the membrane 14. As described above, the degree of shrinkage of the guide ring 16 is adjusted according to the elastic modulus of the pressing member 17. For example, when the elastic modulus of the pressing member 17 is formed to be low, since the pressing member 17 is greatly contracted along the vertical direction, the vertical movement width of the guide ring 16 appears large, while the pressing member 17 In the case where the elastic modulus of?) Is high, the pressing member 17 contracts along the up and down direction so that the vertical movement width of the guide ring 16 is small.

리테이너링(18)은 멤브레인(14)과 가이드링(16)의 하부면에 상단부가 연결된 상태에서 멤브레인(14) 하부면에 장착되어 있는 웨이퍼(15)을 감싸도록 마련되어 웨이퍼(15)의 위치를 고정한다. 리테이너링(18)은 열가소성 수지재로 제작되며, 특히, 내열성이 뛰어난 열가소성 수지로 폴리이미드에 비해 성형 가공이 용이한 폴리에텔에텔 케톤(PEEK:polytherether ketone)으로 제작되는 것이 바람직하다. 리테이너링(18)의 외측면은 가이드링(16)의 외측면에 대비하여 안쪽에 배치되어, 가이드링(16)의 외측면과 리테이너링(18)의 외측면은 계단 모양의 단차를 형성한다.The retainer ring 18 is provided to surround the wafer 15 mounted on the lower surface of the membrane 14 with the upper end connected to the lower surface of the membrane 14 and the guide ring 16. Fix it. The retainer ring 18 is made of a thermoplastic resin, and in particular, a thermoplastic resin having excellent heat resistance is preferably made of polyetherether ketone (PEEK), which is easier to mold than polyimide. The outer surface of the retainer ring 18 is disposed inwardly relative to the outer surface of the guide ring 16, so that the outer surface of the guide ring 16 and the outer surface of the retainer ring 18 form stepped steps. .

리테이너링(18)은 원반형의 띠 형태로 내부가 비어 있으며, 비어 있는 내측면에는 상술한 바와 같이 웨이퍼(15)가 배치된다. 리테이너링(18)의 상부면 중 안쪽부분은 멤브레인(14)의 하부면에 연결되고, 상부면 중 바깥쪽 부분은 가이드링(16)의 하부면에 연결된다. 리테이너링(18)은 멤브레인(14)의 팽창 및 멤브레인(14)과 누름부재(17)의 수축 작용에 따라 연마패드(20)의 상부면과 소정의 간격으로 이격되어 연마제인 슬러리가 투입되는 간극(30)을 형성한다. 이때, 연마제인 슬러리가 투입되는 간극(30)의 크기는 웨이퍼 척 플레이트(13)에 가해지는 공압 세기 및 멤브레인(14)과 누름부재(17)의 탄성계수 차이에 따라 조절된다.The retainer ring 18 is empty in the form of a disk-shaped strip, and the wafer 15 is disposed on the empty inner surface. An inner portion of the upper surface of the retainer ring 18 is connected to the lower surface of the membrane 14, and an outer portion of the upper surface is connected to the lower surface of the guide ring 16. The retainer ring 18 is spaced apart from the upper surface of the polishing pad 20 at predetermined intervals according to the expansion of the membrane 14 and the contracting action of the membrane 14 and the pressing member 17 to insert a slurry, which is an abrasive, into the slurry. 30 is formed. At this time, the size of the gap 30 into which the slurry as the abrasive is injected is adjusted according to the pneumatic strength applied to the wafer chuck plate 13 and the difference in elastic modulus between the membrane 14 and the pressing member 17.

지금부터는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 헤드의 작용을 상세히 설명한다.The operation of the wafer polishing head according to the embodiment of the present invention having the above configuration will now be described in detail.

도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 헤드(10)의 작용을 살펴보면, 먼저, 본체(12) 내부로부터 발생한 공압은 최초 웨이퍼 척 플레이트(13)에 가해지게 된다. 웨이퍼 척 플레이트(13)에 가해진 공압은 웨이퍼 척 플레이트(13)를 감싸고 있는 멤브레인(14)의 하단부로 전해져 탄성재질의 멤브레인(14)의 하단부를 눌러 팽창시킴으로써 웨이퍼(15)와 리테이너링(18) 사이에 고저차(단차)를 발생시킴과 동시에 웨이퍼(15)를 하강시켜 웨이퍼(15)를 연마패드(20)에 밀착시켜준다. 이때, 웨이퍼(15)와 리테이너링(18) 사이의 고저차는 웨이퍼 척 플레이트(13)에 가해지는 공압의 크기에 따라 조절될 수 있다. Referring to FIG. 2, the operation of the wafer polishing head 10 according to an embodiment of the present invention will be described. First, pneumatic pressure generated from the inside of the main body 12 is applied to the first wafer chuck plate 13. Pneumatic pressure applied to the wafer chuck plate 13 is transmitted to the lower end of the membrane 14 surrounding the wafer chuck plate 13 to press and expand the lower end of the elastic membrane 14 to hold the wafer 15 and retainer ring 18. The height difference (step difference) is generated between them, and the wafer 15 is lowered to bring the wafer 15 into close contact with the polishing pad 20. At this time, the height difference between the wafer 15 and the retainer ring 18 may be adjusted according to the magnitude of the pneumatic pressure applied to the wafer chuck plate 13.

한편, 웨이퍼(15)의 연마를 위해 연마패드(20)에 웨이퍼(15)가 밀착될 경우, 웨이퍼(15)와 리테이너링(18)의 최종 고저차(단차)는 탄성재질로 이루어진 멤브레인(14)과 누름부재(17)의 탄성계수 차이에 따라 조절될 수 있다. On the other hand, when the wafer 15 is in close contact with the polishing pad 20 for polishing the wafer 15, the final height difference (step) between the wafer 15 and the retaining ring 18 is an elastic membrane 14. And the elastic modulus of the pressing member 17 can be adjusted.

구체적으로, 멤브레인(14)의 탄성계수가 누름부재(17)의 탄성계수가 동일한 경우에는 연마패드(20)에 웨이퍼(15)가 가압되어 밀착되더라도 멤브레인(14)과 누름부재(17)의 수축 정도가 동일하게 발생하므로 연마패드(20)와 리테이너링(18) 사이에 웨이퍼(15)와 리테이너링(18) 사이의 고저차와 같은 간극(30)이 형성되며 이 간극(30)을 통해 슬러리가 유입된다. Specifically, when the elastic modulus of the membrane 14 is the same as the elastic modulus of the pressing member 17, the membrane 14 and the pressing member 17 contract when the wafer 15 is pressed against the polishing pad 20. Since the same degree of occurrence occurs, a gap 30 such as a height difference between the wafer 15 and the retainer ring 18 is formed between the polishing pad 20 and the retainer ring 18, and the slurry is formed through the gap 30. Inflow.

한편, 멤브레인(14)의 탄성계수가 누름부재(17)의 탄성계수보다 낮게 형성된 경우에는 연마패드(20)에 웨이퍼(15)가 가압되어 밀착될 시 상대적으로 탄성계수가 낮은 멤브레인(14)의 수축 정도가 누름부재(17)보다 크게 나타나므로 멤브레인(14)과 누름부재(17)가 동일한 탄성계수일 때보다 연마패드(20)와 리테이너링(18) 사이의 간극(30)이 작게 형성된다. 이와 반대로, 멤브레인(14)의 탄성계수가 누름부재(17)의 탄성계수보다 높게 형성된 경우에는 연마패드(20)에 웨이퍼(15)가 가압되어 밀착될 시 상대적으로 탄성계수가 높은 멤브레인(14)의 수축 정도가 누름부재(17)보다 낮게 나타나므로 멤브레인(14)과 누름부재(17)가 동일한 탄성계수일 때보다 연마패드(20)와 리테이너링(18) 사이의 간극(30)이 크게 형성된다.On the other hand, when the elastic modulus of the membrane 14 is formed lower than the elastic modulus of the pressing member 17, when the wafer 15 is pressed against the polishing pad 20, the elastic modulus of the membrane 14 is relatively low. Since the shrinkage degree is greater than that of the pressing member 17, the gap 30 between the polishing pad 20 and the retainer ring 18 is smaller than when the membrane 14 and the pressing member 17 have the same elastic modulus. . On the contrary, when the elastic modulus of the membrane 14 is formed higher than the elastic modulus of the pressing member 17, the membrane 14 having a relatively high elastic modulus when the wafer 15 is pressed against the polishing pad 20 is in close contact. Since the shrinkage degree of the presser member 17 is lower than that of the pressing member 17, the gap 30 between the polishing pad 20 and the retainer ring 18 is larger than when the membrane 14 and the pressing member 17 have the same elastic modulus. do.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마용 헤드(10)는 연마패드(20), 특히, 소프트 연마패드에 웨이퍼(15)가 가압되어 연마될 경우, 웨이퍼 척 플레이트(13)에 가해지는 공압 세기 및 멤브레인(14)과 누름부재(17)의 탄성계수 차이에 따라 연마패드(20)와 리테이너링(18) 사이의 간극이 조절됨으로써 웨이퍼(15) 연마를 위해 유입되는 슬러리의 유입량을 조절하여 웨이퍼 엣지 연마 평탄도를 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.That is, the wafer polishing head 10 according to the embodiment of the present invention is applied to the wafer chuck plate 13 when the wafer 15 is pressed by the polishing pad 20, in particular, the soft polishing pad. The gap between the polishing pad 20 and the retaining ring 18 is adjusted according to the pneumatic strength and the difference in elastic modulus between the membrane 14 and the pressing member 17 to adjust the flow rate of the slurry introduced for polishing the wafer 15. Therefore, the wafer edge polishing flatness can be easily controlled.

또한, 웨이퍼 척 플레이트(13)에 가해지는 공압 세기 및 멤브레인(14)과 누름부재(17)의 탄성계수 차이에 의해 연마패드(20) 상에 가해지는 압력 변화에 따라, 웨이퍼(14)와 리테니어링(18) 영역의 압력 차이로 인해 발생하는 패드 리바운드 정도를 조절할 수 있는 장점이 있다.In addition, depending on the pneumatic strength applied to the wafer chuck plate 13 and the pressure change applied on the polishing pad 20 due to the difference in elastic modulus between the membrane 14 and the pressing member 17, the wafer 14 and the lid are changed. There is an advantage that the degree of pad rebound generated due to the pressure difference in the nearing 18 region can be adjusted.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.The terms "comprise", "comprise", or "having" described above mean that a corresponding component may be included unless specifically stated otherwise, and therefore, excludes other components. Rather, it should be interpreted to include other components. All terms, including technical and scientific terms, have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

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 idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

10:웨이퍼 연마용 헤드 12:본체
13:웨이퍼 척 플레이트 14:멤브레인
15:웨이퍼 16:가이드링
17:누름부재 18:리테이너링
20:연마패드 30:간극10: wafer polishing head 12: body
13: Wafer chuck plate 14: Membrane
15: Wafer 16: Guide ring
17: Pushing member 18: Retainer ring
20: polishing pad 30: gap

Claims

A main body in which pneumatic pressure is generated;
A wafer chuck plate is installed therein and is accommodated at a lower end of the main body while the wafer is fastened to a lower surface thereof. The elastic material is pressed by the pneumatic pressure of the main body applied to the wafer chuck plate to press the wafer to the polishing pad. Membrane;
A guide ring formed on the outer circumferential surface of the membrane and having a pressing member which is an elastic body at an upper end thereof; And
And a retainer ring provided to surround the outer circumferential surface of the wafer while being connected to the lower surface of the membrane and the guide ring to fix the position of the wafer.
The outer surface of the retaining ring is disposed inward relative to the outer surface of the guide ring so that the outer surface of the guide ring and the outer surface of the retaining ring form a stepped step,
An inner portion of the upper surface of the retainer ring is connected to an outer lower surface of the membrane, an outer portion of the upper surface of the retainer ring is connected to a lower surface of the guide ring,
The membrane is in contact with the top surface of the wafer over the top surface of the retaining ring, a membrane vertical portion extending upward from an end of the membrane bottom portion, and extending from the end of the membrane vertical portion toward the central portion of the membrane; A membrane inner bend,
When pressurization against the membrane is performed by the pneumatic pressure of the main body, through the membrane bottom structure, stepped pressurization to the wafer disposed inside the retaining ring is enabled,
The pneumatic pressure acts simultaneously on the guide ring and the wafer chuck plate,
When the wafer is pressed by the pneumatic pad and polished by the pneumatic pressure, the gap between the polishing pad and the retainer ring into which the slurry is introduced is adjusted according to the difference in the elastic modulus of the membrane and the pressing member.
When the elastic modulus of the membrane is lower than the elastic modulus of the pressing member, the gap between the polishing pad and the retaining ring is smaller than when the membrane and the pressing member have the same elastic modulus.
When the elastic modulus of the membrane is higher than the elastic modulus of the pressing member, the gap between the polishing pad and the retaining ring is formed larger than when the membrane and the pressing member is the same elastic modulus .

delete

The method of claim 1,
And the elastic modulus of the membrane is lower than the elastic modulus of the pressing member.