[实用新型]化学机械抛光装置用承载头的隔膜及承载头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化学机械抛光装置用承载头的隔膜，详细地，涉及一种可以在化学机械抛光工序中准确地对晶片的边缘的附近进行加压，并且可以确切地防止晶片脱离的化学机械抛光装置用承载头的隔膜。

背景技术

化学机械抛光(CMP)装置是为了在半导体元件的制造过程中谋求用于去除在反复执行掩蔽、蚀刻及配线工序等的过程中生成的晶片表面的凹凸引起的单元区域和周边回路之间的高度差的全局平坦化，以及由回路形成用接触/配线膜的分离机高集成元件化引起的晶片表面的粗糙度的提高等而用于对晶片的表面进行精密的抛光加工的装置。

在这种化学机械抛光装置中，在进行抛光工序之前和之后，承载头以使晶片的抛光面与抛光垫片相向的状态下，对上述晶片进行加压，从而执行抛光工序，并且，若结束抛光工序，则对晶片进行直接或间接的真空吸附，并以把持的状态向下一个工序移动。

图1为承载头1的简图。如图1所示，承载头1包括：本体110；底座120，与本体110一同旋转；挡圈130，以包围底座120的环形态安装，并与底座120一同旋转；弹性材质的隔膜140，固定于底座120，并在与底座120之间的空间形成压力腔室C1、C2、C3、C4、C5；以及压力控制部150，通过气动供给路线155来向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5送入空气或从压力腔室C1、C2、C3、C4、C5放出空气，从而调节压力。

弹性材质的隔膜140在对晶片W进行加压的平坦的底板141的边缘末端以折弯的方式形成有侧面142。隔膜140的中央部的末端140a固定于底座120，从而形成直接吸入晶片W的吸入孔77。也可以无需在隔膜150的中央部形成吸入孔，而是形成为用于对晶片W进行加压的面。在隔膜140的中心至侧面142之间形成有多个固定于底座120的环形的隔板143，从而以隔板143为基准，多个压力腔室C1、C2、C3、C4、C5以同心圆形态排列。

在隔膜140的侧面142的上部形成有侧面加压腔室Cy，上述侧面加压腔室Cy被固定片包围，上述固定片从隔膜140的侧面142延伸。加压腔室Cy的气动也被压力控制部150控制，由此，若向加压腔室Cy供给气动，加压腔室Cy则向环形的环160传递作用力Fcx，向环形的环160传递的作用力Fcx中的朝向上下方向的作用力成分Fv通过侧面142来传递，从而对晶片W的边缘进行加压。在附图中，作为未说明的附图标记的145为用于使环形的环160位于侧面142的支撑突起。

与此同时，气动通过气动供给路线155从压力控制部150向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5传递，从而借助压力腔室C1、C2、C3、C4、C5的压力……、P4、P5来对位于底板141的底面的晶片W的板面进行加压。

但是，为了对晶片W的边缘进行加压，以如上所述的方式构成的化学机械抛光装置的承载头1通过隔膜140的侧面142来传递垂直加压力Fv，而在通过隔膜140的侧面142来传递垂直加压力Fv的过程中，在底板141的边缘附近e产生细微的皱纹，并发生翘起现象，从而存在很难控制通过最外侧腔室C5来进行加压的晶片的厚度，导致不准确的问题。

并且，如果从形成于隔膜140的上侧的侧面加压腔室Cy施加的作用力变大，反而会导致如图3所示的边缘区域e相比于目标抛光厚度(抛光曲线)更加磨损的现象，而在与其他压力腔室C1、C2、……、C5相比，在大大降低加压腔室Cy的压力的情况下，如果不把压力控制部150的规格变更为更昂贵的设备，就无法对压力进行更加精致的调节，因此，存在经济性发生恶化的问题。因此，正急需一种即使将侧面加压腔室Cy的压力控制成与其他压力腔室C1、……、C5类似的压力，也可以缓冲通过隔膜的侧面来向下方传递的作用力，从而防止对晶片的边缘进行加压的作用力变得过大的隔膜结构。

实用新型内容

解决的技术问题

本实用新型是在上述的技术背景下提出的，本实用新型的目的在于，提出即使向位于隔膜的侧面的上侧的侧面加压腔室导入的压力维持与对晶片的底板进行加压的压力腔室的压力类似的范围，也可以防止在化学机械抛光工序中向晶片的边缘施加过大的加压力，而且可以施加规定的加压力来调节精致的晶片厚度的化学机械抛光装置用承载头的隔膜的结构。

最重要的是，本实用新型的目的在于，将在化学机械抛光工序中因向晶片的边缘施加的作用力而在抛光垫产生皱纹的现象最小化，从而精致地调节晶片的抛光厚度。

技术方案