化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭及其隔膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭及其隔膜，更具體地，涉及在化學(xué)機(jī)械拋光工序中，恒定地引導(dǎo)形成于隔膜的上側(cè)的多個(gè)壓力腔室的底面的變形，從而抑制以與向壓力腔室導(dǎo)入的壓力存在偏差的壓力來(lái)對(duì)晶片實(shí)施加壓的失真現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭及其隔膜。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置是為了在半導(dǎo)體元件的制造過(guò)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)致的單元區(qū)域和周邊電路區(qū)域之間的高度差，實(shí)現(xiàn)廣域平坦化，并且為了提高隨著電路形成用觸點(diǎn)/布線膜分離及高集成元件化而要求的晶片表面粗糙度，對(duì)晶片的表面進(jìn)行精密拋光加工。
[0003]在這種CMP裝置中，在進(jìn)行拋光工序之前和進(jìn)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(duì)上述晶片進(jìn)行施壓，從而執(zhí)行拋光工序，并且，若拋光工序結(jié)束，則對(duì)晶片進(jìn)行直接或間接的真空吸附，從而以把持的狀態(tài)向下一個(gè)工序移動(dòng)。
[0004]圖1為承載頭1的簡(jiǎn)圖。如圖1所示，承載頭1包括:本體部20、25，從外部接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；擋圈130，以包圍本體部20、25的環(huán)形態(tài)安裝，并與本體部20、25 —同旋轉(zhuǎn)；彈性材質(zhì)的隔膜10，固定于本體部20、25的底座25，并在上述隔膜10和底座25之間的空間形成有多個(gè)壓力腔室(:1、02、03、04、05;以及壓力控制部40，以通過(guò)空氣壓力供給路45來(lái)向壓力腔室Cl、C2、C3、C4、C5送入空氣或從壓力腔室Cl、C2、C3、C4、C5排出空氣的方式調(diào)節(jié)壓力。
[0005]圖2為現(xiàn)有的隔膜10的半剖視圖。S卩，使圖2的剖面以中心軸76為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的形態(tài)來(lái)形成隔膜10。因此，固定片13為環(huán)形態(tài)的薄的可撓性的板形狀。
[0006]彈性材質(zhì)的隔膜10在用于對(duì)晶片W進(jìn)行施壓的平坦的底板11的邊緣末端以折彎的方式形成有側(cè)面12。隔膜10的中央部的末端11a固定于底座120，并形成直接吸入晶片W的吸入孔77。也可以無(wú)需在隔膜150的中央部形成吸入孔，而形成對(duì)晶片W進(jìn)行施壓的面。在從隔膜10的中心到側(cè)面12之間形成有多個(gè)固定于底座25的環(huán)形態(tài)的固定片13，以固定片13為基準(zhǔn)，由多個(gè)壓力腔室Cl、C2、C3、C4、C5排列成同心圓形態(tài)。
[0007]其中，固定片13包括:垂直延伸部13a，從隔膜底板11向上側(cè)延伸；以及水平延伸部13b，從垂直延伸部13a的上端部向水平方向折彎而成。
[0008]此時(shí)，固定片13的一部分可呈，第一垂直延伸部13al從底板11向上側(cè)延伸，第一水平延伸部13bl從第一垂直延伸部13al的上端部延伸，第二垂直延伸部13a2從第一水平延伸部13bl的末端部向上側(cè)延伸，第二水平延伸部13b2從第二垂直延伸部13a2的上端部延伸的形態(tài)。即，可由第一垂直延伸部13al和第二垂直延伸部13a2形成垂直延伸部13a，可由第一水平延伸部13bl和第二水平延伸部13b2形成水平延伸部13b。
[0009]但是，現(xiàn)有的隔膜10以交替的方式配置固定片13的水平延伸部13b的延伸方向朝向徑向向內(nèi)的方向延伸的方式和朝向徑向向外的方向延伸的方式，如圖3所示，若向壓力腔室Cl、C2、C3…施加空氣壓力，使壓力腔室Cl、C2、C3膨脹并產(chǎn)生向下方施壓于底板11的壓力P，則由朝向徑向向外的方向延伸的水平延伸部13bo構(gòu)成的固定片13ο的垂直延伸部13ao朝向半徑內(nèi)側(cè)膨脹，由朝向徑向向內(nèi)的方向延伸的水平延伸部13bi構(gòu)成的固定片13i的垂直延伸部13ai向半徑外側(cè)膨脹，因此，如附圖標(biāo)記10dl、10d2所示，與固定片13ο、13i相遇的底板11將受到具有向相反的方向旋轉(zhuǎn)的成分的力量。
[0010]由此，在固定片13o、13i的水平延伸部13bo、13bi以相向的方式配置而呈凝聚形態(tài)的壓力腔室C2(圖3)的底板區(qū)域U，借助從邊界抬舉的力量10dl、10d2而發(fā)生以向上突出的方式卷縮的變形，與之相反地，在固定片13o、13i的水平延伸部13bo、13bi以朝向相反方向的方式配置而呈展開(kāi)形態(tài)的壓力腔室Cl、C3(圖3)的底板區(qū)域D，借助向鄰近邊界的壓力腔室的內(nèi)側(cè)凹陷的力量10d2、10dl而發(fā)生向下凸出地展開(kāi)的變形。
[0011]基于這種原理，隨著在被分割成多個(gè)的壓力腔室(:1、02、03、04、05的底面交替地產(chǎn)生卷縮(收縮)或展開(kāi)(膨脹)的力量，即使從壓力調(diào)節(jié)部40向壓力腔室Cl、C2、C3…施加指定的壓力，也會(huì)使借助壓力腔室Cl、C2、C3…的壓力而向位于底板11的下方的晶片W實(shí)施向下施壓的力量存在差異。
[0012]因此，迫切需要一種方案，可在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光工序的過(guò)程中，通過(guò)向壓力腔室C1、C2、C3、C4、C5施加一定的壓力，來(lái)經(jīng)過(guò)底板11而對(duì)晶片W進(jìn)行施壓時(shí)，防止因作用于底板的變形狀態(tài)而導(dǎo)致向晶片W導(dǎo)入的實(shí)際壓力發(fā)生畸變。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]解決的技術(shù)問(wèn)題
[0014]本實(shí)用新型是在上述的技術(shù)背景下提出的，本實(shí)用新型的目的在于，在化學(xué)機(jī)械拋光工序中，恒定地引導(dǎo)形成于隔膜的上側(cè)的多個(gè)壓力腔室的底面的變形，從而抑制以與向壓力腔室導(dǎo)入的壓力存在偏差的壓力來(lái)對(duì)晶片實(shí)施加壓的失真現(xiàn)象。
[0015]由此，本實(shí)用新型的目的在于，避免受到因被分割成多個(gè)的壓力腔室的底面的變形所產(chǎn)生的影響，對(duì)晶片施加準(zhǔn)確的壓力，從而可以更加精確地調(diào)節(jié)晶片的拋光厚度。
[0016]技術(shù)方案
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭的隔膜，其特征在于，包括:底板，對(duì)晶片的板面進(jìn)行施壓；側(cè)面，從上述底板的邊緣向上側(cè)折彎而成；以及固定片，包括多個(gè)垂直延伸部和水平延伸部，上述多個(gè)垂直延伸部在上述側(cè)面和上述底板的中心之間以環(huán)形向上延伸而成，上述水平延伸部從上述多個(gè)垂直延伸部的上端部分別向第一方向水平延伸，上述水平延伸部與上述承載頭的本體部相結(jié)合，在上述底板和上述本體部之間形成多個(gè)壓力腔室。
[0018]這是為了，隨著固定片的水平延伸部均朝向相同的第一方向排列，固定片與承載頭的本體部相結(jié)合來(lái)形成被分割成多個(gè)的壓力腔室的狀態(tài)下，若向壓力腔室施加空氣壓力來(lái)使隔膜膨脹，則在固定片的垂直延伸部與隔膜底板相接觸的區(qū)域中產(chǎn)生的力量均引導(dǎo)向相同的方向，由此，各壓力腔室的底面的變形模式(變形方向及形態(tài))均得到恒定引導(dǎo)，從而根據(jù)壓力腔室來(lái)使底面的收縮及膨脹的差異最小化。
[0019]由此，本實(shí)用新型可以獲得如下效果:在化學(xué)機(jī)械拋光工序中，在向被分割成多個(gè)的壓力腔室施加一定的壓力的狀態(tài)下，各壓力腔室的底面均受到相同方向的力量，從而可以去除變形量的差異，因此，可以防止向晶片導(dǎo)入的壓力因各壓力腔室的底面的變形狀態(tài)而發(fā)生失真，可向晶片的板面準(zhǔn)確地導(dǎo)入與向壓力腔室導(dǎo)入的壓力成正比的壓力。
[0020]因此，本實(shí)用新型可以更加容易且準(zhǔn)確地控制向晶片施加的壓力，從而可以獲得更加精確地調(diào)節(jié)晶片的拋光厚度的效果。
[0021]此時(shí)，上述第一方向可以被指定為與隔膜底板具有45度以下的傾斜度的形態(tài)，但是，優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，上述第一方向被指定為徑向向內(nèi)和徑向向外中的任意一個(gè)方向的平行于底面的方向。
[0022]此時(shí)，固定片可以包括:垂直延伸部，從隔膜底板向上側(cè)延伸；以及水平延伸部，從垂直延伸部的上端部向第一方向延伸，但是，上述固定片中的至少一部分可以包括:第一垂直延伸部，從上述底板向上側(cè)延伸；第一水平延伸部，從上述第一垂直延伸部的上端部向上述第一方向延伸；第二垂直延伸部，從上述第一水平延伸部的末端部向上述第一方向延伸；以及第二水平延伸部，從上述第二垂直延伸部的上端部向上述第一方向延伸。
[0023]另一方面，本實(shí)用新型提供化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭，上述化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭包括:本體部，從外部接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；以及上述結(jié)構(gòu)的隔膜，定位于上述本體部，并與上述本體部一同旋轉(zhuǎn)，在上述本體部和上述隔膜之間形成有壓力腔室，在化學(xué)機(jī)械拋光工序中，通過(guò)上述壓力腔室的壓力控制來(lái)向下方施壓位于底面的晶片。
[0024]本實(shí)用新型的保護(hù)范圍及說(shuō)明書(shū)所記載的術(shù)語(yǔ)“水平延伸部”并不局限于以平行于隔膜底板的成分延伸的形態(tài)，而是定義為相比于垂直于隔膜底板的方向成分，平行于隔膜底板的方向成分以更大的比重來(lái)延伸的形態(tài)。即，“水平延伸部”為相對(duì)于隔膜底板平行或以45度以下的角度延伸的形態(tài)。并且，本說(shuō)明書(shū)或本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的“水平延伸部”并不局限于僅向一個(gè)方向延伸的情況，還包括設(shè)有彎折部的情況。
[0025]同樣，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍及說(shuō)明書(shū)所記載的術(shù)語(yǔ)“垂直延伸部”定義為相比于平行于隔膜底板的方向成分，垂直于隔膜底板的方向成分以更大的比重來(lái)延伸的形態(tài)。即，“垂直延伸部”為相對(duì)于隔膜底板垂直或以45度以上的角度延伸的形態(tài)。并且，本說(shuō)明書(shū)或本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的“垂直延伸部”并不局限于僅向一個(gè)方向延伸的情況，還包括設(shè)有彎折部的情況。
[0026]本實(shí)用新型的保護(hù)范圍及說(shuō)明書(shū)所記載的術(shù)語(yǔ)“第一方向”是指水平延伸部的延伸方向，其并不局限于直線形態(tài)的一個(gè)方向。換言之，“第一方向”被定義為不僅包括如徑向向內(nèi)的方向或徑向向外的方向的直線(平面)形態(tài)的延伸方向，而且還包括設(shè)有被彎折部彎折的直線或曲線部來(lái)延伸的方向。
[0027]實(shí)用新型的效果
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型，隨著用于將形成于隔膜和本體部之間的壓力腔室分割為多個(gè)的固定片的水平延伸部以全部朝向相同的第一方向的方式排列，可恒定地保持向分割為多個(gè)的壓力腔室的底面施加的力量和變形量，從而可以獲得防止向晶片導(dǎo)入的壓力因各壓力腔室的底面的變形狀態(tài)而失真，可向晶片W的板面準(zhǔn)確地導(dǎo)入與向壓力腔室導(dǎo)入的壓力成正比的壓力的有利效果。
[0029]S卩，由于本實(shí)用新型可以更加容易且準(zhǔn)確地控制向晶片施加的壓力，因此，具有可以更加精確地調(diào)節(jié)晶片的拋光厚度的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為示出現(xiàn)有用承載頭的結(jié)構(gòu)的半剖