[发明专利]一种膜板、研磨头和化学机械研磨装置

说明书

本发明公开一种膜板，涉及半导体集成电路制造技术领域，以解决研磨对象的边缘区域与研磨垫之间过度研磨的问题。该膜板具有相对设置的上表面和下表面，上表面的面积大于下表面的面积，下表面用于与研磨对象接触。该研磨头包括上述技术方案所提供的膜板。本发明提供的膜板、研磨头用于化学机械研磨装置中。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种膜板、研磨头和化学机械研磨装置。

背景技术

近年来，伴随着半导体集成电路的高度集成化、高性能化，开发出了新的精细加工技术-化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，缩写为CMP)工艺。

现有的化学机械研磨(CMP)装置中，研磨对象以晶圆(Wafer)为例，研磨头(polishhead)包括对晶圆(Wafer)按压用的膜板(Membrane Plate)、以及在晶圆的周围用于夹持晶圆并对研磨垫(pad)进行按压的固定环(Retainer Ring)。在对晶圆进行化学机械研磨时，研磨头吸附晶圆并使晶圆的研磨表面与研磨垫接触。研磨平台上的研磨垫设置为与研磨平台一起旋转，研磨头通过膜板向晶圆背面施加压力，使晶圆在研磨垫上旋转移动，通过研磨垫与晶圆之间的摩擦进行机械研磨，另外通过研磨液，以实现对晶圆同步进行机械研磨和化学研磨。

研磨头通过调节气压达到对晶圆和研磨垫的压力控制，由于晶圆比较脆，所以施加给固定环的压力比施加给晶圆的压力高得多。由于固定环与研磨垫直接接触，而研磨垫的材质为聚氨酯材质，质地软，因此在固定环的压力下，研磨垫会发生形变，即固定环周向的研磨垫会发生向外凸起的现象。并且研磨垫的形变区域会向外扩展到晶圆边缘区域，在晶圆的边缘区域与研磨垫之间出现过度研磨问题，使晶圆边缘区域变薄，厚度不均匀，降低产品良率。

针对上述在晶圆边缘区域的研磨垫发生向外凸起的现象，现有技术是把晶圆分成多个区域，膜板对晶圆进行多区域压力控制。另一种是将固定环分为内环和外环，利用内环的特殊结构吸收研磨垫回弹的压力。还有一种是在固定环内加入硅橡胶材质的结构，如专利(KR101134177B1)，其实质也是通过改变固定环的结构来消除晶圆边缘区域研磨垫的向外凸起现象。至今仍没有一种是通过膜板来改变晶圆边缘研磨垫向外凸起的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膜板，用于减小研磨对象边缘区域受到的压力，消除研磨对象边缘区域的过度研磨问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种膜板。该膜板具有相对设置的上表面和下表面，上表面的面积大于下表面的面积，下表面用于与研磨对象接触。

优选地，膜板还具有与下表面的边缘接合的下侧面，下侧面用于缓冲研磨对象的边缘区域受到的压力。

优选地，下侧面为斜面，下表面为平面，斜面与平面形成的夹角大于0°，小于或等于90°。

优选地，斜面在平面延展方向的长度为5mm～15mm。

优选地，下侧面为弧面。

优选地，下表面为平面，下侧面为向远离膜板方向隆起的弧面。

优选地，平面与弧面相切，平面与弧面形成的切角大于0小于或等于arcsin(d/s)，d为膜板的厚度，s为弧面的弦长。

优选地，下表面为平面，下侧面为向靠近膜板方向凹陷的弧面。

优选地，弧面的曲率半径为5mm～1000mm。

优选地，弧面在平面延展方向的长度为5mm～15mm。

优选地，下侧面为环状缓冲部，环状缓冲部设在下表面的周向。

优选地，膜板还具有与下侧面的边缘接合的上侧面，上侧面的下部与下侧面的上部接合，上侧面的上部与上表面的边缘接合。