化學(xué)機械拋光裝置用承載頭的隔膜以及化學(xué)機械拋光裝置用承載頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及化學(xué)機械拋光裝置用承載頭的隔膜，更詳細(xì)地，涉及在化學(xué)機械拋光工序中，在通過側(cè)面來對晶片的邊緣附近進行加壓的期間內(nèi)，以緩沖形態(tài)預(yù)防向晶片的邊界部分導(dǎo)入過多的力量，從而防止在邊緣附近的隔膜產(chǎn)生微細(xì)的皺紋的化學(xué)機械拋光裝置用承載頭及使用于上述化學(xué)機械拋光裝置用承載頭的隔膜。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)機械拋光(CMP)裝置是為了在半導(dǎo)體元件的制造過程中用于去除因反復(fù)執(zhí)行掩膜、蝕刻及布線工序等而生成的晶片表面的凹凸所導(dǎo)致的電池區(qū)域和周邊電路區(qū)域之間的高度差，實現(xiàn)廣域平坦化，并且為了提高隨著電路形成用觸點/布線膜分離及高集成元件化而要求的晶片表面粗糙度，對晶片的表面進行精密拋光加工。
[0003]在這種CMP裝置中，在進行拋光工序之前和進行拋光工序之后，承載頭以使晶片的拋光面與拋光墊片相向的狀態(tài)下，對上述晶片進行加壓，從而執(zhí)行拋光工序，并且，若拋光工序結(jié)束，則對晶片進行直接或間接的真空吸附，從而以把持的狀態(tài)向下一個工序移動。
[0004]圖1為承載頭I的簡圖。如圖1所示，承載頭I包括:本體110 ;底座120，與本體110 一同旋轉(zhuǎn)；擋圈130，安裝成包圍底座120的環(huán)形，并與底座120 —同旋轉(zhuǎn)；彈性材質(zhì)的隔膜140，固定于底座120，并在與底座120之間的空間形成有壓力腔室Cl、C2、C3、C4、C5 ;以及壓力控制部150，通過空氣壓力供給路155來向壓力腔室C1、C2、C3、C4、C5送入空氣或從壓力腔室Cl、C2、C3、C4、C5抽出空氣，從而調(diào)節(jié)壓力。
[0005]彈性材質(zhì)的隔膜140在用于對晶片W進行加壓的平坦的底板141的邊緣末端以彎折的方式形成有側(cè)面142。隔膜140的中央部的末端140a固定于底座120，從而形成直接吸入晶片W的吸入孔77。也可以不在隔膜150的中央部形成吸入孔，而是形成為用于對晶片W進行加壓的面。在隔膜140的中心至側(cè)面142之間形成有多個固定于底座120的環(huán)形隔壁143，從而以隔壁143為基準(zhǔn)，由多個壓力腔室Cl、C2、C3、C4、C5排列成同心圓形態(tài)。
[0006]在隔膜140的側(cè)面142的上部形成有被固定翻板包圍的側(cè)面加壓腔室Cx，上述固定翻板從側(cè)面142延伸。加壓腔室Cx的空氣壓力也被壓力控制部150控制，由此，若向加壓腔室Cx供給空氣壓力，則以傾斜的方式從加壓腔室Cx的傾斜面向環(huán)形環(huán)160的傾斜面?zhèn)鬟f力量Fcx，向環(huán)形環(huán)160傳遞的力量Fcx中的向上下方向的力量的成分Fv通過側(cè)面142傳遞，從而對晶片W的邊緣進行加壓。在附圖中，未進行說明的附圖標(biāo)記145為在側(cè)面142設(shè)置環(huán)形環(huán)160的支撐突起。
[0007]與此同時，通過空氣壓力供給路155，從壓力控制部150向壓力腔室C1、C2、C3、C4、C5傳遞空氣壓力，從而借助壓力腔室C1、C2、C3、C4、C5的壓力……P4、P5來對位于底板141的底面的晶片W的板面進行加壓。
[0008]但以如上所述的方式構(gòu)成的化學(xué)機械拋光裝置用承載頭I為了對晶片W的邊緣進行加壓而通過隔膜140的側(cè)面142來傳遞垂直的加壓力Fv，而在通過隔膜140的側(cè)面142來傳遞垂直加壓力Fv的過程中，在底板141的邊緣附近141x產(chǎn)生微細(xì)的皺紋來發(fā)生褶皺現(xiàn)象，因此，導(dǎo)致反而無法順暢地實現(xiàn)晶片W的邊緣(edge)的拋光的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]解決的技術(shù)問題
[0010]本實用新型是在上述的技術(shù)背景下提出的，本實用新型的目的在于，提供在化學(xué)機械拋光工序中，對晶片的邊緣附近進行準(zhǔn)確加壓，并防止因集中過多的力量而使隔膜產(chǎn)生皺紋的化學(xué)機械拋光裝置用承載頭的隔膜結(jié)構(gòu)。
[0011]由此，本實用新型防止在隔膜的邊緣區(qū)域發(fā)生由皺紋引起的褶皺現(xiàn)象，使得加壓力準(zhǔn)確地傳遞，從而對晶片的邊緣也進行均勻的拋光。
[0012]技術(shù)方案
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供化學(xué)機械拋光裝置用承載頭的隔膜，其特征在于，包括:底板，由可撓性材質(zhì)形成，在化學(xué)機械拋光工序中其底面與晶片的板面相接觸；側(cè)面，由可撓性材質(zhì)形成，彎曲形成在上述底板的邊緣；以及第一環(huán)形固定體，呈環(huán)形，并固定于上述側(cè)面的一面，上述第一環(huán)形固定體由硬度高于上述側(cè)面的硬度的材質(zhì)形成，在上述第一環(huán)形固定體的內(nèi)周面和外周面的至少一個面上形成有環(huán)形槽，并借助上述環(huán)形槽來緩沖通過上述側(cè)面?zhèn)鬟f的垂直力。
[0014]這是為了設(shè)置由硬度或強度高于側(cè)面的材料形成，并傳遞通過側(cè)面來傳遞的更多的加壓力的第一環(huán)形固定體，而在第一環(huán)形固定體形成有環(huán)形槽，由此，若通過隔膜的側(cè)面來向晶片的邊緣傳遞的加壓力過多，則因第一環(huán)形固定體的環(huán)形槽而以第一環(huán)形固定體的位移進行吸收并進行緩沖，從而能夠防止向晶片的邊緣施加過多的加壓力。
[0015]并且，在通過側(cè)面向下方傳遞的加壓力過低的情況下，以第一環(huán)形固定體的環(huán)形槽為中心發(fā)生變形的現(xiàn)象變?nèi)?，使得向晶片的邊緣施加的加壓力維持在指定水準(zhǔn)以上。
[0016]像這樣，隨著在第一環(huán)形固定體形成有環(huán)形槽，不會用作剛體(rigid body)，而是起到隨著槽的深度和寬度來改變彈性系數(shù)的彈性體的作用，從而防止向晶片的邊緣的邊界部分施加過多的加壓力，由此，不僅可以防止在隔膜底板的邊緣產(chǎn)生微細(xì)的皺紋的現(xiàn)象，而且將向晶片的邊緣施加的加壓力維持在指定的水準(zhǔn)以上，最終具有更加準(zhǔn)確地執(zhí)行晶片的邊緣的拋光的有益效果。
[0017]此時，上述環(huán)形槽的寬度w為上述第一環(huán)形固定體的寬度X的1/4至2/3。由此，對可通過彎曲變形來對沿著上述側(cè)面向下方傳遞的加壓力，借助彎曲變形，更加有效地發(fā)揮緩沖效果。
[0018]并且，上述環(huán)形槽至少形成兩列，由此，若通過側(cè)面來傳遞的加壓力過多，則可在更多的地點引導(dǎo)第一環(huán)形固定體的環(huán)形槽中的彎曲變形，從而可以更加順暢地體現(xiàn)基于加壓力的大小的緩沖效果。
[0019]尤其，上述環(huán)形槽分別形成于上述第一環(huán)形固定體的內(nèi)周面和外周面，由此，沿著側(cè)面向下方傳遞的加壓力可通過未形成有環(huán)形槽的連接部來交替?zhèn)鬟f，并在加壓力過多的情況下，可在環(huán)形槽的周邊交替引導(dǎo)彎曲變形，并將緩沖效果極大化。
[0020]在此，更為有效的是，上述第一環(huán)形固定體固定于上述側(cè)面的外周面。并且，在上述側(cè)面的外周面形成有用于收容上述第一環(huán)形固定體的至少一部分的環(huán)形收容槽，在上述收容槽，上述第一環(huán)形固定體的至少一部分以插入狀態(tài)進行固定，由此，沿著側(cè)面?zhèn)鬟f的加壓力以直線形態(tài)維持傳遞途徑，并按原樣向第一環(huán)形固定體傳遞，因此，可以根據(jù)加壓力是否過多來確切地發(fā)揮緩沖效果。
[0021]另一方面，還可包括第二環(huán)形固定體，上述第二環(huán)形固定體固定于上述側(cè)面的內(nèi)周面。
[0022]并且，在上述側(cè)面的上側(cè)形成有加壓腔室，且上述加壓腔室的底面呈平坦面，從而通過上述平坦面來向上述側(cè)面?zhèn)鬟f加壓力。由此，向側(cè)面?zhèn)鬟f的加壓力未包括水平方向成分或?qū)⑺椒较虺煞肿钚』瘉硎箓?cè)面向外膨脹，從而不僅可以防止底板邊緣翹起，而且可以更加容易地控制向邊緣施加的加壓力。
[0023]上述隔膜形成有用于形成多個分割腔室的環(huán)形隔壁，并且從上述底板的板面形成有兩個以上，且通過被分割成多個的分割腔室來對位于隔膜底面的晶片進行加壓。
[0024]另一方面，本實用新型提供化學(xué)機械拋光裝置用承載頭，上述化學(xué)機械拋光裝置用承載頭包括:本體；底座，相對于上述本體進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；上述的隔膜，定位于上述底座，在上述隔膜和上述底座之間形成有壓力腔室，并借助上述壓力腔室的壓力控制來向下方對化學(xué)機械拋光工序中位于底面的晶片進行加壓；以及擋圈，以支撐于上述本體和上述底座中的任意一個的方式設(shè)置，并包圍上述隔膜的外圍。
[0025]此時，優(yōu)選地，加壓腔室借助平坦面來形成于上述側(cè)面的上側(cè)。
[0026]實用新型的效果
[0027]以如上所述的方式構(gòu)成的本實用新型可獲得如下有益效果:在隔膜的側(cè)面設(shè)有硬度或剛性更高的第一環(huán)形固定體，并在第一環(huán)形固定體的側(cè)面形成有環(huán)形槽，由此，若通過隔膜的側(cè)面來向晶片的邊緣傳遞的加壓力過多，則因第一環(huán)形固定體的環(huán)形槽而以第一環(huán)形固定體的位移進行吸收并進行緩沖，從而能夠防止向晶片的邊緣施加過多的加壓力，并且，在通過側(cè)面向下方傳遞的加壓力過低的情況下，以第一環(huán)形固定體的環(huán)形槽為中心發(fā)生變形的現(xiàn)象變?nèi)?，使得向晶片的邊緣施加的加壓力能夠維持在指定水準(zhǔn)以上。
[0028]這樣，本實用新型可獲得如下有益效果:隨著在第一環(huán)形固定體形成有環(huán)形槽，不會用作剛體，而是起到隨著槽的深度和寬度來改變彈性系數(shù)的彈性體的作用，從而防止向晶片的邊緣的邊界部分施加過多的加壓力，由此，不僅可以防止在隔膜底板的邊緣產(chǎn)生微細(xì)的皺紋的現(xiàn)象，而且將向晶片的邊緣施加的加壓力維持在指定的水準(zhǔn)以上，最終更加準(zhǔn)確地執(zhí)行晶片的邊緣的拋光。
[0029]并且，本實用新型可獲得如下有益效果:第一環(huán)形固定體的環(huán)形槽分別形成于第一環(huán)形固定體的內(nèi)周面和外周面，由此，沿著側(cè)面向下方傳遞的加壓力可通過未形成有環(huán)形槽的連接部來交替?zhèn)鬟f，并在加壓力過多的情況下，可在環(huán)形槽的周邊交替引導(dǎo)彎曲變形，并將緩沖效果極大化。
[0030]并且，本實用新型可獲得如下有益效果:第一環(huán)形固定體以收容于隔膜側(cè)面的環(huán)形收容槽的狀態(tài)得到固定，從而沿著側(cè)面?zhèn)鬟f的加壓力以直線形態(tài)維持傳遞途徑，并直接向第一環(huán)形固定體傳遞，因此，可以根據(jù)加壓力是否過多來確切地發(fā)揮緩沖效果。
[0031]并且，本實用新型可獲得如下有益效果:借助在隔膜側(cè)面的上側(cè)通過平坦面來與側(cè)面相連接而成的加壓腔室，使得向側(cè)面?zhèn)鬟f的加壓力未包括水平方向成分或?qū)⑺椒较虺煞肿钚』瘉硎箓?cè)面向外膨脹，從而不僅可以防止底板邊緣翹起，而且可以更加容易地控制向邊緣施加的加壓力。
【附圖說明】
[0032]圖1為示出現(xiàn)有的承載頭的剖視圖。
[0033]圖2為用于說明對晶片的邊緣進行加壓的原理的圖1的“A”部分的擴大圖。
[0034]圖3為示出本實用新型的一實施例的承載頭的隔膜的圖。
[0035]圖4為圖3的第一環(huán)形固定體的一側(cè)的縱向剖視圖。
[0036]圖5為示出本實用新型的另一實施例的第一環(huán)形固定體的另一剖面形狀的縱向剖視圖。
[0037]附圖標(biāo)記的說明
[0038]W:晶片C1、C2