化学机械抛光装置用承载头及其隔膜制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及化学机械抛光装置用承载头及其隔膜，隔膜包括：底板，对晶片的板面进行施压；侧面，从底板的边缘向上侧折弯而成；固定片，包括多个垂直延伸部和水平延伸部，多个垂直延伸部在侧面和底板的中心之间以环形向上延伸而成，水平延伸部从多个垂直延伸部的上端部分别向第一方向水平延伸，水平延伸部与承载头的本体部相结合，并在底板和本体部之间形成多个压力腔室，由于固定片的水平延伸部均朝向相同的第一方向排列，所以各压力腔室的底面的变形方向也恒定，能够使各压力腔室的底面的收缩及膨胀之差最小化，以防止向晶片导入的压力因各压力腔室的底面的变形状态而畸变，能够向晶片板面准确地施加与导入至压力腔室的压力成正比的压力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及化学机械抛光装置用承载头及其隔膜，更具体地，涉及在化学机械抛光工序中，恒定地引导形成于隔膜的上侧的多个压力腔室的底面的变形，从而抑制以与向压力腔室导入的压力存在偏差的压力来对晶片实施加压的失真现象的化学机械抛光装置用承载头及其隔膜。
技术介绍
化学机械抛光(CMP)装置是为了在半导体元件的制造过程中用于去除因反复执行掩膜、蚀刻及布线工序等而生成的晶片表面的凹凸所导致的单元区域和周边电路区域之间的高度差，实现广域平坦化，并且为了提高随着电路形成用触点/布线膜分离及高集成元件化而要求的晶片表面粗糙度，对晶片的表面进行精密抛光加工。在这种CMP装置中，在进行抛光工序之前和进行抛光工序之后，承载头以使晶片的抛光面与抛光垫片相向的状态下，对上述晶片进行施压，从而执行抛光工序，并且，若抛光工序结束，则对晶片进行直接或间接的真空吸附，从而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:本体部20、25，从外部接收旋转驱动力来进行旋转；挡圈130，以包围本体部20、25的环形态安装，并与本体部20、25 —同旋转；弹性材质的隔膜10，固定于本体部20、25的底座25，并在上述隔膜10和底座25之间的空间形成有多个压力腔室(:1、02、03、04、05;以及压力控制部40，以通过空气压力供给路45来向压力腔室Cl、C2、C3、C4、C5送入空气或从压力腔室Cl、C2、C3、C4、C5排出空气的方式调节压力。图2为现有的隔膜10的半剖视图。S卩，使图2的剖面以中心轴76为中心进行旋转的形态来形成隔膜10。因此，固定片13为环形态的薄的可挠性的板形状。弹性材质的隔膜10在用于对晶片W进行施压的平坦的底板11的边缘末端以折弯的方式形成有侧面12。隔膜10的中央部的末端11a固定于底座120，并形成直接吸入晶片W的吸入孔77。也可以无需在隔膜150的中央部形成吸入孔，而形成对晶片W进行施压的面。在从隔膜10的中心到侧面12之间形成有多个固定于底座25的环形态的固定片13，以固定片13为基准，由多个压力腔室Cl、C2、C3、C4、C5排列成同心圆形态。其中，固定片13包括:垂直延伸部13a，从隔膜底板11向上侧延伸；以及水平延伸部13b，从垂直延伸部13a的上端部向水平方向折弯而成。此时，固定片13的一部分可呈，第一垂直延伸部13al从底板11向上侧延伸，第一水平延伸部13bl从第一垂直延伸部13al的上端部延伸，第二垂直延伸部13a2从第一水平延伸部13bl的末端部向上侧延伸，第二水平延伸部13b2从第二垂直延伸部13a2的上端部延伸的形态。即，可由第一垂直延伸部13al和第二垂直延伸部13a2形成垂直延伸部13a，可由第一水平延伸部13bl和第二水平延伸部13b2形成水平延伸部13b。但是，现有的隔膜10以交替的方式配置固定片13的水平延伸部13b的延伸方向朝向径向向内的方向延伸的方式和朝向径向向外的方向延伸的方式，如图3所示，若向压力腔室Cl、C2、C3…施加空气压力，使压力腔室Cl、C2、C3膨胀并产生向下方施压于底板11的压力P，则由朝向径向向外的方向延伸的水平延伸部13bo构成的固定片13ο的垂直延伸部13ao朝向半径内侧膨胀，由朝向径向向内的方向延伸的水平延伸部13bi构成的固定片13i的垂直延伸部13ai向半径外侧膨胀，因此，如附图标记10dl、10d2所示，与固定片13ο、13i相遇的底板11将受到具有向相反的方向旋转的成分的力量。由此，在固定片13o、13i的水平延伸部13bo、13bi以相向的方式配置而呈凝聚形态的压力腔室C2(图3)的底板区域U，借助从边界抬举的力量10dl、10d2而发生以向上突出的方式卷缩的变形，与之相反地，在固定片13o、13i的水平延伸部13bo、13bi以朝向相反方向的方式配置而呈展开形态的压力腔室Cl、C3(图3)的底板区域D，借助向邻近边界的压力腔室的内侧凹陷的力量10d2、10dl而发生向下凸出地展开的变形。基于这种原理，随着在被分割成多个的压力腔室(:1、02、03、04、05的底面交替地产生卷缩(收缩)或展开(膨胀)的力量，即使从压力调节部40向压力腔室Cl、C2、C3…施加指定的压力，也会使借助压力腔室Cl、C2、C3…的压力而向位于底板11的下方的晶片W实施向下施压的力量存在差异。因此，迫切需要一种方案，可在进行化学机械抛光工序的过程中，通过向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5施加一定的压力，来经过底板11而对晶片W进行施压时，防止因作用于底板的变形状态而导致向晶片W导入的实际压力发生畸变。
技术实现思路
解决的技术问题本技术是在上述的技术背景下提出的，本技术的目的在于，在化学机械抛光工序中，恒定地引导形成于隔膜的上侧的多个压力腔室的底面的变形，从而抑制以与向压力腔室导入的压力存在偏差的压力来对晶片实施加压的失真现象。由此，本技术的目的在于，避免受到因被分割成多个的压力腔室的底面的变形所产生的影响，对晶片施加准确的压力，从而可以更加精确地调节晶片的抛光厚度。技术方案为了实现上述目的，本技术提供化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，包括:底板，对晶片的板面进行施压；侧面，从上述底板的边缘向上侧折弯而成；以及固定片，包括多个垂直延伸部和水平延伸部，上述多个垂直延伸部在上述侧面和上述底板的中心之间以环形向上延伸而成，上述水平延伸部从上述多个垂直延伸部的上端部分别向第一方向水平延伸，上述水平延伸部与上述承载头的本体部相结合，在上述底板和上述本体部之间形成多个压力腔室。这是为了，随着固定片的水平延伸部均朝向相同的第一方向排列，固定片与承载头的本体部相结合来形成被分割成多个的压力腔室的状态下，若向压力腔室施加空气压力来使隔膜膨胀，则在固定片的垂直延伸部与隔膜底板相接触的区域中产生的力量均引导向相同的方向，由此，各压力腔室的底面的变形模式(变形方向及形态)均得到恒定引导，从而根据压力腔室来使底面的收缩及膨胀的差异最小化。由此，本技术可以获得如下效果:在化学机械抛光工序中，在向被分割成多个的压力腔室施加一定的压力的状态下，各压力腔室的底面均受到相同方向的力量，从而可以去除变形量的差异，因此，可以防止向晶片导入的压力因各压力腔室的底面的变形状态而发生失真，可向晶片的板面准确地导入与向压力腔室导入的压力成正比的压力。因此，本技术可以更加容易且准确地控制向晶片施加的压力，从而可以获得更加精确地调节晶片的抛光厚度的效果。此时，上述第一方向可以被指定为与隔膜底板具有45度以下的倾斜度的形态，但是，优选地，根据本技术的优选实施方式，上述第一方向被指定为径向向内和径向向外中的任意一个方向的平行于底面的方向。此时，固定片可以包括:垂直延伸部，从隔膜底板向上侧延伸；以及水平延伸部，从垂直延伸部的上端部向第一方向延伸，但是，上述固定片中的至少一部分可以包括:第一垂直延伸部，从上述底板向上侧延伸；第一水平延伸部，从上述第一垂直延伸部的上端部向上述第一方向延伸；第二垂直延伸部，从上述第一水平延伸部的末端部向上述第一方向延伸；以及第二水平延伸部，从上述第二垂直延伸部的上端部向上述第一方向延伸。另一方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，包括：底板，对晶片的板面进行施压；侧面，从上述底板的边缘向上侧折弯而成；以及固定片，包括多个垂直延伸部和水平延伸部，上述多个垂直延伸部在上述侧面和上述底板的中心之间以环形向上延伸而成，上述水平延伸部从上述多个垂直延伸部的上端部分别向第一方向水平延伸，上述水平延伸部与上述承载头的本体部相结合，从而在上述底板和上述本体部之间形成多个压力腔室。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙准皓，
申请(专利权)人：KC科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：韩国;KR