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(shí)用新型涉及化學(xué)機(jī)械拋光裝置的承載頭的隔膜，更詳細(xì)地，涉及在化學(xué)機(jī)械拋光工序中解決因通過隔膜的側(cè)面來(lái)傳遞的加壓力而在隔膜底板的邊緣區(qū)域中發(fā)生彎曲變形，從而無(wú)法準(zhǔn)確地對(duì)晶片的邊緣進(jìn)行加壓的問題的化學(xué)機(jī)械拋光裝置的承載頭的隔膜及承載頭。
【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謀求用于去除在反復(fù)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(jī)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(duì)晶片的表面進(jìn)彳丁精密的拋光加工的裝置。
[0003]在這種化學(xué)機(jī)械拋光裝置中，在進(jìn)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(duì)上述晶片進(jìn)行加壓，從而執(zhí)行拋光工序，并且，若結(jié)束拋光工序，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I的簡(jiǎn)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，以包圍底座120的環(huán)形態(tài)安裝，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之間的空間形成壓力腔室C1、C2、C3、C4、C5 ；以及壓力控制部150，通過氣動(dòng)供給路線155來(lái)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(diào)節(jié)壓力。
[0005]彈性材質(zhì)的隔膜140在用于對(duì)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)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(wú)需在隔膜150的中央部形成吸入孔，而是形成為用于對(duì)晶片W進(jìn)行加壓的面。在隔膜140的中心至側(cè)面142之間形成有多個(gè)固定于底座120的環(huán)形態(tài)的隔板143，從而以隔板143為基準(zhǔn)，多個(gè)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(cè)面142的上部形成有側(cè)面加壓腔室Cy，上述側(cè)面加壓腔室Cy被固定片包圍，上述固定片從隔膜140的側(cè)面142延伸。加壓腔室Cy的氣動(dòng)也被壓力控制部150控制，由此，若向加壓腔室Cy供給氣動(dòng)，則傾斜面向環(huán)形的環(huán)160的傾斜面傾斜地傳遞作用力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(cè)面142來(lái)傳遞，從而對(duì)晶片W的邊緣進(jìn)行加壓。在附圖中，作為未說明的附圖標(biāo)記的145為用于使環(huán)形的環(huán)160位于側(cè)面142的支撐突起。
[0007]與此同時(shí)，氣動(dòng)通過氣動(dòng)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(lái)對(duì)位于底板141的底面的晶片W的板面進(jìn)行加壓。
[0008]但是，為了對(duì)晶片W的邊緣進(jìn)行加壓，以如上所述的方式構(gòu)成的化學(xué)機(jī)械拋光裝置的承載頭I通過隔膜140的側(cè)面142來(lái)傳遞垂直加壓力Fv，而隨著通過形成有側(cè)面142的區(qū)域el來(lái)傳遞的加壓力Fv，并通過側(cè)面142來(lái)傳遞的加壓力Fv向隔膜底板141的半徑內(nèi)側(cè)傳遞，在形成有側(cè)面的底板的邊緣末端el至到達(dá)15?20mm為止的邊緣區(qū)域（除了從隔膜底板的中心至Re為止的區(qū)域的外部區(qū)域）Me產(chǎn)生細(xì)微的皺紋141s，從而存在發(fā)生翹起現(xiàn)象的問題。
[0009]并且，不僅在底板的邊緣區(qū)域E，而且如圖2b所示，若多個(gè)壓力腔室P1、P2、P3、P4、P5的壓力得到不同的控制，則壓力腔室之間的隔板143產(chǎn)生向半徑方向推擠的作用力，從而推動(dòng)底板141，使得作用力向板面方向傳遞，并引起產(chǎn)生皺紋的問題。
[0010]由此，如圖3所示，由于用于劃分被底板141的邊緣區(qū)域Me加壓的晶片W的邊緣區(qū)域E和壓力腔室C1、C2、……、C5的隔板143的附近Z的拋光量不均衡，使得目標(biāo)拋光曲線和實(shí)際拋光曲線的偏差變大，因而存在很難調(diào)節(jié)拋光量的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]解決的技術(shù)問題
[0012]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)械拋光工序中抑制在邊緣區(qū)域和隔板的附近發(fā)生底板產(chǎn)生皺紋的現(xiàn)象，從而在晶片的邊緣區(qū)域和隔板的附近更加準(zhǔn)確地控制加壓力。
[0013]技術(shù)方案
[0014]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，由可撓性材質(zhì)形成；側(cè)面，在上述底板的邊緣部彎折而成，并由可撓性材質(zhì)形成，且形成有環(huán)形槽；多個(gè)隔板，從上述底板的上表面延伸形成。
[0015]這是為了雖然朝向垂直方向給晶片導(dǎo)入加壓力，但只要因向垂直方向的加壓力的偏差而通過底板來(lái)傳遞水平方向的作用力，就會(huì)在隔膜底板產(chǎn)生皺紋，并很難控制晶片的拋光量，因此，在可能發(fā)生垂直方向的加壓力偏差的地點(diǎn)，在隔膜底板形成有環(huán)形槽，來(lái)阻斷底板中沿著底面?zhèn)鬟f的作用力，從而可以更加準(zhǔn)確地向晶片導(dǎo)入垂直方向的加壓力。
[0016]尤其，由于通過隔膜的側(cè)面來(lái)進(jìn)行加壓的加壓力相對(duì)非常大，因此，在上述側(cè)面和上述隔板中，上述環(huán)形槽有必要設(shè)于朝向徑向向外方向中位于最外側(cè)的最外側(cè)隔板之間的邊緣區(qū)域。像這樣，通過在對(duì)晶片的邊緣區(qū)域進(jìn)行加壓的隔膜底板形成環(huán)形槽，借助環(huán)形槽來(lái)阻斷從側(cè)面向半徑內(nèi)側(cè)方向沿著底板的板面來(lái)傳遞的作用力，從而以環(huán)形槽為基準(zhǔn)，防止在環(huán)形槽的內(nèi)側(cè)區(qū)域產(chǎn)生皺紋，并且可以更加精致地控制向晶片的邊緣導(dǎo)入的加壓力，與此同時(shí)，也可以向環(huán)形槽的內(nèi)側(cè)區(qū)域準(zhǔn)確地導(dǎo)入加壓力。
[0017]像這樣，通過在與晶片的邊緣區(qū)域相對(duì)應(yīng)的隔膜底板的位置形成環(huán)形槽，借助環(huán)形槽來(lái)阻斷通過隔膜的側(cè)面來(lái)進(jìn)行加壓的加壓力向隔膜底板傳遞，從而防止在環(huán)形槽的內(nèi)側(cè)區(qū)域產(chǎn)生皺紋，由此可以更加精致地控制向晶片的邊緣導(dǎo)入的加壓力。
[0018]上述環(huán)形槽可以位于上述最外側(cè)隔板。更優(yōu)選地，上述環(huán)形槽形成在從上述側(cè)面向半徑內(nèi)側(cè)距離10mm以內(nèi)的范圍內(nèi)，通過隔膜的側(cè)面來(lái)進(jìn)行加壓的加壓力因環(huán)形槽而在側(cè)面附近被阻斷，從而能夠以相互分離的狀態(tài)控制通過側(cè)面來(lái)對(duì)晶片的邊緣末端進(jìn)行加壓的方式和通過底板的邊緣區(qū)域來(lái)對(duì)晶片的邊緣區(qū)域進(jìn)行加壓的方式，由此，可以在包括晶片的邊緣末端的區(qū)域中更加準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)晶片的厚度。
[0019]另一方面，在從隔膜底板形成有隔板，并借助多個(gè)壓力腔室來(lái)對(duì)晶片的板面進(jìn)行加壓的情況下，如果在被隔板劃分的壓力腔室之間產(chǎn)生壓力偏差，就會(huì)一邊產(chǎn)生從壓力高的壓力腔室向壓力低的壓力腔室推擠隔板的作用力，一邊通過隔膜底板來(lái)傳遞作用力，并發(fā)生細(xì)微的皺紋。因此，環(huán)形槽可以通過在隔板的附近形成有環(huán)形槽來(lái)阻斷朝向水平方向的作用力通過隔膜隔板來(lái)傳遞。
[0020]在此，上述隔板的附近意味著位于離形成有上述隔板的位置的5mm以內(nèi)。因此，優(yōu)選地，上述環(huán)形槽位于上述隔板的下側(cè)，或者形成在離隔板隔開2?3mm左右的位置。
[0021]此時(shí)，優(yōu)選地，上述環(huán)形槽的寬度形成為Imm以下。這是因?yàn)槿舡h(huán)形槽的寬度大于1_，則從環(huán)形槽的位置向晶片導(dǎo)入的加壓力可能會(huì)不足。
[0022]而且，上述環(huán)形槽可以形成為非常小的高度，但優(yōu)選地，為了有效地防止通過隔膜側(cè)壁來(lái)傳遞的加壓力沿著隔膜底板的板面?zhèn)鬟f，上述環(huán)形槽的高度為上述底板的厚度的1/2倍至I倍。
[0023]并且，上述環(huán)形槽可以形成在隔膜底板的底面，可以形成在上表面，而且它們可以并列重復(fù)地形成。
[0024]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；底座，與上述本體一同進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；以及上述結(jié)構(gòu)的隔膜，定位于上述底座，并在與上述底座之間形成有壓力腔室，從而在化學(xué)機(jī)械拋光工序中通過控制上述壓力腔室的壓力來(lái)向下方加壓位于底面的晶片。
[0025]此時(shí)，上述承載頭在化學(xué)機(jī)械