[发明专利]晶片去夹具

说明书

技术领域

本发明一般地涉及托架头，更具体地，涉及用于化学机械抛光装置的 托架头和膜。

背景技术

典型地，通过顺序地沉积导电层、半导电层或绝缘层，在衬底(特别 是硅晶片)上形成集成电路。在沉积并蚀刻每一层后，衬底的外层或最上 层(即衬底暴露的表层)变得愈加不平整。在集成电路制造工艺的光刻步 骤中，该不平整的表面带来了问题。因此，存在周期性地平整衬底表面的 需求。

化学机械抛光(CMP)是一项可接受的平整方法。该平整方法典型 地要求将衬底安装在托架或抛光头上。在抛光期间，托架头使得衬底暴露 的表面与旋转的抛光垫相接触，并在衬底上提供可控荷重以将其推靠在抛 光垫上。典型的托架头包括具有围绕腔室的内表面和提供衬底安装表面的 外表面的柔性膜。通过控制腔室内的压力，施加在衬底上的荷重可以变化。

参见附图的图1a，典型的CMP装置包括一个或更多个的托架头10， 托架头10具有围绕托架头10的内表面封闭的膜12，从而限定腔室。在 托架头10中限定与膜12进行流体连通的气体或流体入口/出口14。提供 压力控制组件(未示出)用于从膜12限定的腔室中吸取空气或将空气吹 入腔室中。在使用中，通过使得衬底16与膜12相接触，将衬底16装载 到托架头10中，然后通过出口14产生真空以保持膜12和衬底16平整地 靠在托架头的内表面上。

在实际的抛光期间，保持真空并且托架头10降低衬底16与抛光垫 18相接触，浆液作为用于衬底(或晶片)16的化学机械抛光的介质使用。 从而托架头10将衬底16装载并保持靠在抛光垫18上。本领域普通技术 人员应该意识到图1a是用于说明目的的示意图，并且抛光垫18通常具有 比托架头10更大的直径。在抛光期间，抛光垫18同样通过周边扣环 (peripheral retaining ring)与头接触，使得在抛光期间晶片不会滑落。

此外，在抛光期间，通过从入口14施加压力到膜上，晶片被压靠在 抛光垫上。参见附图的图1b，在将晶片16从CMP工具的托架头10上卸 载(去夹具)期间，通过入口14将空气吹入由膜12所限制的腔室以使其 膨胀。理论上，希望该过程将晶片16从膜12上移走。然而，在实践中， 取决于晶片16和膜12之间的附着力，晶片可能弯曲并且增加了晶片损坏 的风险。如果晶片16上有擦痕，这种风险会特别明显。

公开号为2003 236056 A1的美国专利申请描述了一种装置，该装置使 用侧向喷射，通过在晶片和膜之间喷射流体或气体来协助卸载晶片。此外， 侧向的插针和刀片(插入晶片和膜之间)可以将晶片拉下来，以此进一步 进行协助。其缺点在于，如果晶片没能在所有的边获得很好的平衡，喷射 可能导致晶片沿不需要的侧向吹走。并且如果晶片粘在膜上，刀片具有固 有的损坏晶片的风险。

发明内容

因此，优选地，大致提供托架头和膜装置(特别用于CMP工具)， 可实现有效地将晶片从托架头上卸载的目的，并且相对于现有技术的装置 降低了损坏的风险。

根据本发明，提供一种托架头，用于化学机械抛光装置，所述托架头 包括接触表面，在接触表面上设置用于容纳将被抛光的衬底的膜，所述膜 与所述接触表面一起形成腔室，托架头进一步包括主流体流动通道，所述 主流体流动通道的一端连接到所述腔室，相反的端连接到用于产生真空或 在所述腔室和所述接触表面之间施加流体压力的装置，所述膜包括至少一 个开口，所述至少一个开口延伸相应的流体流动沟道，用于在使用时选 择性地将真空或流体压力直接施加到所述衬底上。

在优选的实施方式中，从所述膜中至少一个开口延伸的相应的流体流 动沟道包括整体管(integral tube)。在优选的实施方式中，托架头包括用 于容纳流体流动沟道或每一个流体流动沟道的相应的引导通道(guide passage)。有益地，以可滑动结合的方式，将该流体流动沟道或每一个流 体流动沟道容纳在相应的引导通道中，以使得在抛光期间，膜的移动不受 限制。在优选的实施方式中，托架头包括多个同心的引导通道，用于容纳 从所述膜中相应的开口延伸的多个相应的流体流动沟道。优选地，相对所 述接触表面和衬底，所述主流体流动通道大致位于中心，并且优选地，相 对于所述接触表面和衬底，所述一个或更多个膜开口和相应的流体流动沟 道偏离中心。