化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭的隔膜及承載頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭的隔膜，詳細(xì)地，涉及一種可以在化學(xué)機(jī)械拋光工序中均勻地導(dǎo)入向晶片的邊緣區(qū)域?qū)氲募訅毫Φ慕Y(jié)構(gòu)的化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭的隔膜。
【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(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，對上述晶片進(jìn)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(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:本體部120，從外部接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；擋圈130，以包圍本體部120的環(huán)形進(jìn)行安裝，并與本體部120 —同旋轉(zhuǎn)；彈性材質(zhì)的隔膜140，固定于本體部120，并在上述隔膜140和本體部120之間的空間形成有多個壓力腔室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Cl、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(diào)節(jié)壓力。
[0005]彈性材質(zhì)的隔膜140在用于對晶片W進(jìn)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)壁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140的中央部形成吸入孔，而是將隔膜140的中央部形成為用于對晶片W進(jìn)行加壓的面。在隔膜140的中心至隔膜140的側(cè)壁142之間形成有多個固定于底座120的環(huán)形的隔壁13，從而以隔壁13為基準(zhǔn)，多個壓力腔室C1、C2、C3、C4、C5以同心圓形態(tài)排列。
[0006]其中，在隔膜側(cè)壁142的上側(cè)形成有加壓腔室Cx，在加壓腔室Cx的底面形成有長度標(biāo)為rl的傾斜面Cs，并形成有與傾斜面Cs相接觸的傾斜面，從而使傳遞部件160固定于側(cè)壁142，上述傳遞部件160借助加壓腔室Cx的壓力來向下方的加壓力Fv傳遞推動的作用力Fcx。由此，若加壓腔室Cx的壓力從壓力控制部150通過空氣壓力供給路155而上升，則垂直方向的加壓力通過加壓腔室Cx的傾斜面Cs和傳遞部件160來對晶片W的邊緣進(jìn)行加壓，從而對晶片W的邊緣區(qū)域也順暢地執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光工序。
[0007]然而，隨著加壓力Fv通過加壓腔室Cx的傾斜面Cs沿著側(cè)壁142向晶片W的邊緣區(qū)域傳遞，圖1及圖2所示的承載頭1的隔膜140相比于其他壓力腔室C1、C2、……，需要與傾斜面Cs的傾斜角相對應(yīng)地提高加壓腔室Cx的空氣壓力，因此，不僅使壓力控制部150的容量增加，而且無法準(zhǔn)確地控制向其他壓力腔室Cl、C2、……供給的空氣壓力。
[0008]為了解決這種問題，由本申請人通過韓國專利申請第10-2014-22745號來提出了圖3所示的形態(tài)的隔膜。根據(jù)于此，在隔膜240的側(cè)壁242的上側(cè)形成有加壓腔室Cx，而側(cè)壁242直接位于加壓腔室Cx的平坦面242s的下側(cè)。為此，形成有從側(cè)壁242向水平方向展開的固定片2422、2421，而各個固定片2421、2422分別固定于擋圈230和本體部120。而且，另一延伸片2423以形成包圍上述平坦面242s的環(huán)形的加壓腔室Cx的方式延伸，并與擋圈230相結(jié)合。
[0009]由此，如圖4所示，若從壓力控制部150經(jīng)由空氣壓力供給路255x來向加壓腔室Cx供給空氣壓力，則所供給的空氣壓力可以對平坦面242s進(jìn)行加壓，而對平坦面242s進(jìn)行加壓的作用力Fcx可以直接通過側(cè)壁Fv來向下方傳遞，從而對晶片W的邊緣區(qū)域e進(jìn)行加壓。在附圖中，作為未說明的附圖標(biāo)記的135可以是為了保留固定片2421和延伸片2423之間的空間而插入于擋圈230的環(huán)形隔片。
[0010]然而，在將加強(qiáng)腔室Cx的空氣壓力控制成與其他壓力腔室C5、C4、……類似的大小的情況下，隨著對加壓腔室Cx的底面(由Fcx產(chǎn)生作用的環(huán)形的面積)產(chǎn)生作用的作用力Fcx均沿著側(cè)壁241向下方傳遞，相比于通過其他壓力腔室C5、C4、……的底面241s來傳遞的加壓力，以如上所述的方式構(gòu)成的得到改善的承載頭2用隔膜240反而以向邊緣區(qū)域e的外側(cè)部分的區(qū)域el集中過多的加壓力Fv的方式向晶片施加。
[0011]像這樣，隨著在以往無法順暢地進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的晶片W的邊緣區(qū)域e中，向外偵慪域el集中更大的加壓力Fv，與外側(cè)區(qū)域el相對應(yīng)的隔膜底板141的邊緣的末端所相鄰的內(nèi)側(cè)區(qū)域e2的拋光墊片發(fā)生反彈現(xiàn)象，反而引起由更小的加壓力對晶片產(chǎn)生作用的問題。即，如圖6所示，在晶片的邊緣區(qū)域e中的外側(cè)區(qū)域el因過多的加壓力而引起以大于所需量的拋光量進(jìn)行拋光的問題，而在晶片的邊緣區(qū)域e中的內(nèi)側(cè)區(qū)域e2反而因過小的加壓力而引起以小于所需量的拋光量進(jìn)行拋光的問題。
[0012]進(jìn)而，具有用于以物理性的方式干涉并防止隔膜側(cè)壁142鼓起的內(nèi)側(cè)環(huán)272和外側(cè)環(huán)271中，因成為加壓力Fv的傳遞路徑的外側(cè)環(huán)271而在晶片的邊緣區(qū)域e中的外側(cè)區(qū)域e 1中導(dǎo)入過多的加壓力的問題。
[0013]因此，目前正急需既可以將加壓腔室Cx的壓力維持在與壓力腔室C1、C2、……類似的大小，又可以在晶片的整個邊緣區(qū)域e可靠地導(dǎo)入與壓力腔室Cl、C2、……的加壓力類似的大小的加壓力的方案。
【實用新型內(nèi)容】
[0014]解決的技術(shù)問題
[0015]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(jī)械拋光工序中，可以均勻地導(dǎo)入向晶片的邊緣區(qū)域?qū)氲募訅毫Φ慕Y(jié)構(gòu)的化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭的隔膜及承載頭。
[0016]S卩，本實用新型的目的在于，即使以與其他壓力腔室的壓力類似的水準(zhǔn)維持對晶片的邊緣區(qū)域進(jìn)行加壓的側(cè)壁上側(cè)的加壓腔室的壓力，也可以利用均勻的加壓力來對對晶片的邊緣的外側(cè)區(qū)域和內(nèi)側(cè)區(qū)域進(jìn)行加壓。
[0017]并且，本實用新型的目的在于，即使隔膜底板發(fā)生上下位移，也可以始終均勻地向晶片的邊緣區(qū)域?qū)刖鶆虻募訅毫Α?br>[0018]由此，本實用新型的目的在于，使晶片的整個邊緣區(qū)域與其他區(qū)域一樣，通過化學(xué)機(jī)械拋光工序來進(jìn)行與所需的拋光量相對應(yīng)的拋光。
[0019]技術(shù)方案
[0020]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供化學(xué)機(jī)械拋光裝置用承載頭的隔膜，其特征在于，包括:底板，由可撓性材質(zhì)形成為板狀，并對晶片的板面進(jìn)行加壓；側(cè)壁，由可撓性材質(zhì)形成，并從上述底板的邊緣部分延伸而成，在上述側(cè)壁的上側(cè)形成加壓腔室的底面的一部分以上；以及內(nèi)側(cè)環(huán)，由硬度高于上述可撓性材質(zhì)的材質(zhì)形成，并與上述側(cè)壁的內(nèi)周面相結(jié)合，以傳遞從上述加壓腔室向上述晶片的邊緣區(qū)域傳遞的作用力。
[0021]這是為了借助插入于隔膜側(cè)壁的內(nèi)側(cè)環(huán)來傳遞位于隔膜側(cè)壁的上側(cè)的加壓腔室的作用力，從而使基于加壓腔室的空氣壓力的加壓力作為加壓力一同向可撓性材質(zhì)的隔膜側(cè)壁和內(nèi)側(cè)環(huán)向下傳遞，使得加壓力在晶片的整個邊緣區(qū)域分散傳遞，從而解決以往的加壓力僅集中于晶片的邊緣區(qū)域的外側(cè)區(qū)域的問題。
[0022]S卩，本實用新型作為利用基于最外側(cè)壓力腔室的膨脹來固定隔膜側(cè)壁的內(nèi)側(cè)環(huán)，并