化學機械拋光裝置用承載頭的隔膜及承載頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種化學機械拋光裝置用承載頭的隔膜，詳細地，涉及一種可以在化學機械拋光工序中準確地對晶片的邊緣的附近進行加壓，并且可以確切地防止晶片脫離的化學機械拋光裝置用承載頭的隔膜。
【背景技術】
[0002]化學機械拋光(CMP)裝置是為了在半導體元件的制造過程中謀求用于去除在反復執(zhí)行掩蔽、蝕刻及配線工序等的過程中生成的晶片表面的凹凸引起的單元區(qū)域和周邊回路之間的高度差的全局平坦化，以及由回路形成用接觸/配線膜的分離機高集成元件化引起的晶片表面的粗糖度的提尚等而用于對晶片的表面進彳丁精密的拋光加工的裝置。
[0003]在這種化學機械拋光裝置中，在進行拋光工序之前和之后，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，若結束拋光工序，則對晶片進行直接或間接的真空吸附，并以把持的狀態(tài)向下一個工序移動。
[0004]圖1為承載頭1的簡圖。如圖1所示，承載頭1包括:本體110 ;底座120，與本體110 一同旋轉；擋圈130，以包圍底座120的環(huán)形態(tài)安裝，并與底座120 —同旋轉；彈性材質的隔膜140，固定于底座120，并在與底座120之間的空間形成壓力腔室C1、C2、C3、C4、C5 ；以及壓力控制部150，通過氣動供給路線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放出空氣，從而調節(jié)壓力。
[0005]彈性材質的隔膜140在對晶片W進行加壓的平坦的底板141的邊緣末端以折彎的方式形成有側面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。也可以無需在隔膜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的中心至側面142之間形成有多個固定于底座120的環(huán)形的隔板143，從而以隔板143為基準，多個壓力腔室(:1、02、03、04、05以同心圓形態(tài)排列。
[0006]在隔膜140的側面142的上部形成有側面加壓腔室Cy，上述側面加壓腔室Cy被固定片包圍，上述固定片從隔膜140的側面142延伸。加壓腔室Cy的氣動也被壓力控制部150控制，由此，若向加壓腔室Cy供給氣動，加壓腔室Cy則向環(huán)形的環(huán)160傳遞作用力Fcx，向環(huán)形的環(huán)160傳遞的作用力Fcx中的朝向上下方向的作用力成分Fv通過側面142來傳遞，從而對晶片W的邊緣進行加壓。在附圖中，作為未說明的附圖標記的145為用于使環(huán)形的環(huán)160位于側面142的支撐突起。
[0007]與此同時，氣動通過氣動供給路線155從壓力控制部150向壓力腔室Cl、C2、C3、〇4、05傳遞，從而借助壓力腔室(:1、02、03、04、05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]但是，為了對晶片W的邊緣進行加壓，以如上所述的方式構成的化學機械拋光裝置的承載頭1通過隔膜140的側面142來傳遞垂直加壓力Fv，而在通過隔膜140的側面142來傳遞垂直加壓力Fv的過程中，在底板141的邊緣附近e產(chǎn)生細微的皺紋，并發(fā)生翹起現(xiàn)象，從而存在很難控制通過最外側腔室C5來進行加壓的晶片的厚度，導致不準確的問題。
[0009]并且，如果從形成于隔膜140的上側的側面加壓腔室Cy施加的作用力變大，反而會導致如圖3所示的邊緣區(qū)域e相比于目標拋光厚度(拋光曲線)更加磨損的現(xiàn)象，而在與其他壓力腔室C1、C2、……、C5相比，在大大降低加壓腔室Cy的壓力的情況下，如果不把壓力控制部150的規(guī)格變更為更昂貴的設備，就無法對壓力進行更加精致的調節(jié)，因此，存在經(jīng)濟性發(fā)生惡化的問題。因此，正急需一種即使將側面加壓腔室Cy的壓力控制成與其他壓力腔室C1、……、C5類似的壓力，也可以緩沖通過隔膜的側面來向下方傳遞的作用力，從而防止對晶片的邊緣進行加壓的作用力變得過大的隔膜結構。
【實用新型內容】
[0010]解決的技術問題
[0011]本實用新型是在上述的技術背景下提出的，本實用新型的目的在于，提出即使向位于隔膜的側面的上側的側面加壓腔室導入的壓力維持與對晶片的底板進行加壓的壓力腔室的壓力類似的范圍，也可以防止在化學機械拋光工序中向晶片的邊緣施加過大的加壓力，而且可以施加規(guī)定的加壓力來調節(jié)精致的晶片厚度的化學機械拋光裝置用承載頭的隔膜的結構。
[0012]最重要的是，本實用新型的目的在于，將在化學機械拋光工序中因向晶片的邊緣施加的作用力而在拋光墊產(chǎn)生皺紋的現(xiàn)象最小化，從而精致地調節(jié)晶片的拋光厚度。
[0013]技術方案
[0014]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供化學機械拋光裝置用承載頭的隔膜，其中，包括:底板，由可撓性材質形成；側面，在上述底板的邊緣折彎而成，并由可撓性材質形成，在與上述底板相鄰的外周面上形成有環(huán)形的第一緩沖槽；以及內側固定體，由硬度高于上述側面及上述底板的材質形成，并固定于上述第一緩沖槽的上側的內側。
[0015]這是為了在通過由可撓性材質形成的側面和由硬度高于上述側面的材質形成的內側固定體來向晶片傳遞從側面的上側傳遞的加壓力的過程中，隨著在隔膜的側面的外周面上形成有環(huán)形的第一緩沖槽，在傳遞加壓力的側面的路徑中的第一緩沖槽的位置中，剖面會減少，并使向下方傳遞的加壓力并不集中于晶片的邊緣末端而分散，從而防止向晶片的邊緣傳遞的加壓力變得過高。
[0016]而且，本實用新型還包括外側固定體，上述外側固定體由硬度高于上述側面及上述底板的材質形成，并固定于上述第一緩沖槽的上側的外部，由此，即使最外側壓力腔室的壓力升高，也可以防止側壁向半徑的外部鼓起。
[0017]此時，在上述側面的外周面上形成有用于定位上述外側固定體的環(huán)形突起，在上述外側固定體的內周面形成有用于收容上述環(huán)形突起的環(huán)形收容槽，由此，以無搖動的方式穩(wěn)定地長時間維持外側固定體安裝于隔膜側壁的狀態(tài)。
[0018]并且，在上述側面的內周面形成有環(huán)形的環(huán)形槽，在上述內側固定體形成有環(huán)形的插入突起，上述插入突起插入于上述環(huán)形槽，從而使內側固定體穩(wěn)定地維持安裝于隔膜側壁的狀態(tài)。
[0019]最重要的是，本實用新型可以獲得以下有益效果:在上述第一緩沖槽的下側的內側形成有環(huán)形的第二緩沖槽，從而通過S形的路徑來傳遞通過上述側面來向下方傳遞的加壓力。由此，隨著從隔膜的側面的上側傳遞的加壓力一邊通過形成有第一緩沖槽和第二緩沖槽的區(qū)域，一邊沿著S字路徑向下方傳遞，幾乎消除加壓力集中于晶片的邊緣末端的現(xiàn)象，而使加壓力均勻地分散在晶片的邊緣區(qū)域，從而可以解決晶片的邊緣末端過度被拋光的問題。
[0020]此時，本實用新型可以獲得以下效果:隨著上述第二緩沖槽的上側由第二傾斜面形成，在通過第一緩沖槽來向下方傳遞的過程中，加壓力的傳遞方向以始終具有垂直方向成分的形態(tài)沿著傾斜面向下方傳遞，加壓力的傳遞路徑柔和地向垂直方向形成，并分散負荷。