研磨装置用承载头及用于其的隔膜制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及研磨装置用承载头及用于其的隔膜，具体提供一种研磨装置的承载头的隔膜，底板，其由挠性材质形成，用于对基板的板面加压；侧面，其由挠性材质形成，从所述底板的边缘延伸；第一固定瓣，其从所述侧面的上端部延伸，末端固定于所述承载头；第二固定瓣，其由挠性材质形成，从所述侧面与所述第一固定瓣中的任意一个延伸，并包括从所述底板越向上方越向半径内侧方向倾斜的第一倾斜部分和越向上方越向半径外侧方向倾斜的第二倾斜部分，从而使得在倾斜部分发生的补偿力进行作用。

Bearing head and diaphragm for grinding device

【技术实现步骤摘要】
研磨装置用承载头及用于其的隔膜
本技术涉及研磨装置用承载头及用于其的隔膜，详细而言，涉及一种即使卡环等的磨损状态变动，也向基板的边缘施加均匀的加压力而保持研磨品质的研磨装置用承载头及用于其的隔膜。
技术介绍
化学机械式研磨(CMP)装置用于在半导体元件制造过程中，去除因反复执行掩蔽、蚀刻及布线工序等而生成的晶片表面的凹凸所导致的电池区域与周边电路区域间发生高度差，实现全面平坦化，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等，对晶片表面进行精密研磨加工。在这种CMP装置中，承载头在研磨工序前后，以晶片的研磨面与研磨垫相向的状态对所述晶片加压，使得进行研磨工序，同时，研磨工序结束后，以直接或间接真空吸附并把持晶片的状态，移送到下一工序。图1a及图1b是图示普通的研磨装置的构成的图。如图所示，研磨装置9包括：研磨盘10，其以研磨垫11套于上面的状态自转10r；承载头2，其以基板的研磨面接触研磨垫11的状态向下方加压Pc并自转2r；浆料供应部3，其为了基板W的化学式研磨而供应浆料；调节器4，其在基板的研磨工序中重整研磨垫11的状态。基板W的研磨面以被加压于研磨垫11的状态，借助于承载头2而自转2r，并进行基于与研磨垫11的摩擦的机械式研磨工序，同时，基板W的研磨面从浆料供应口31供应浆料并进行化学式研磨工序。本技术既可以在机械式研磨工序与化学式研磨工序一同进行的情况下应用，也可以在只进行机械式研磨工序的情况下应用。在基板的研磨工序中，调节器4以使调节盘位于臂41的末端的状态，在使调节盘向下方加压的同时自转4r，在既定的角度范围内进行往复旋转运动4d，借助于此，在研磨垫11的全体面积上进行重整工序。承载头2如图2所示，包括：本体2x及底座22，其从外部传递旋转驱动力并旋转；隔膜21，其固定于底座22；卡环23，其以环形态隔开配置于隔膜底板211的外周，在研磨工序中，下表面贴紧研磨垫11，抑制基板的脱离。其中，本体2x和底座22既可以以一体形态形成，也可以在相互分离的状态下，以借助于连接构件而连接的形态形成。其中，隔膜21具备：隔膜底板211，其按基板W的形状形成，贴紧基板的非研磨面；隔膜侧面212，其从隔膜底板211的边缘向上侧延长；隔壁瓣213，其从隔膜底板211延长，固定于底座22。隔壁瓣213的末端插入固定于结合构件22a结合于底座22之间的缝隙，由此，隔壁瓣213固定于底座22。而且，第一固定瓣2121从隔膜侧面212的上端部向半径内侧延长，插入于结合构件22a固定于底座22之间的缝隙，其末端被固定，借助于此，固定于底座22。第二固定瓣2122从隔膜上端部向上方延长后折弯，向半径内侧延伸。同样地，末端插入固定于结合构件22a固定于底座22之间的缝隙，借助于此，第二固定瓣2122也固定于底座22。在本说明书通篇中，视为将结合于底座22的“结合构件22a”包含为底座22的一部分。因此，如果从压力控制部25供应空压，则在隔膜底板211与底座22之间，被隔壁瓣213划分的多个主压力腔室C1、C2、C3、C4、C5膨胀，同时，对作为主压力腔室C1、C2、C3、C4、C5底面的底板211加压的力P按腔室独立地调节并按区域对基板W加压。另外，在最外侧主压力腔室C5的上端部，借助于第一固定瓣2121、第二固定瓣2122和底座22而形成辅助压力腔室Cx，辅助压力腔室Cx的压力Px通过隔膜侧面212而向下方传递，对基板W的边缘部分加压。而且，卡环23以包围隔膜底板211的外周的环形态形成。卡环23在其上侧配备另外的空压腔室，既可以借助于空压腔室的压力而能沿上下方向移动地构成，也可以如图所示，以与本体部2x一体形态形成。如上所述构成的承载头2只有按研磨工序，既定地对基板W加压，才能均匀地获得基板的研磨品质。但是，如果研磨工序反复，则卡环23和研磨垫11磨损，因此，隔膜的上下位置变动。即，如果以卡环23磨损的情形为例进行说明，在研磨工序中，隔膜底板211与卡环23下表面的距离同基板厚度tw相应，是既定的，因而卡环23的磨损量越增加，越发生隔膜向上侧翘起的移位99。不同于此，当是卡环23借助于空压腔室而能够沿上下方向移动的承载头时，承载头在既定高度进行研磨工序，因而研磨垫的磨损量越增加，越发生隔膜向下方下垂的移位99'。出于便利，图3a是在研磨工序中，将作为隔膜21预定形状的状态示例性图示为隔膜的基准位置，图3b图示了隔膜随着卡环23的磨损而向上侧翘起的状态。其中，所谓隔膜向上侧翘起的状态，意味着在假定为基板W不位于投入研磨工序的承载头2的状态下，隔膜底板211与研磨垫11的底板隔开距离y减小。下面，简单地以“底板隔开距离y”为基准进行说明。如上所述，如果隔膜21根据研磨垫或卡环23的磨损量而上下移动，则随着隔膜21的上下移动，隔膜的瓣形状发生微妙的差异。因此，在隔膜21的瓣为既定形状的状态下，如果适当地调节空压、旋转速度等研磨工序变数，则如图6的用Si标识的研磨曲线所示，从基板W的中心至边缘(edge)的研磨面形状(研磨曲线)整体上可以均匀地吻合。但是，卡环23的磨损量越增加，隔膜21向上方翘起移动的移位99越大，因此，在基板的边缘区域，对基板加压的加压力变动。即，卡环23的磨损量增加，底板隔开距离y减小，如果达到y'，则隔膜21整体上向上侧翘起移动，从向上侧移动的隔膜侧面212的上端部延伸的“┓”字形态的第二固定瓣2122，由于上侧折弯部Vx堵塞底座22的下表面，因而隔膜侧面212向上侧翘起的移位99导致的反作用力直接沿侧面向下方传递。因此，与当隔膜21在基准位置(图3a)时沿侧面212向下方传递的加压力Fe相比，当隔膜21在向上侧翘起移动的位置(图3b)时，沿侧面212向下方传递的加压力Fe'进一步加大。因此，在图3a所示的基准位置，即使设置研磨工序变数，使得获得图6的Si所示的均匀的研磨曲线，但在隔膜侧面212因卡环23的磨损而向上侧翘起移动的状态下，基板边缘部分的研磨量进一步增大，因而通过实验表明，获得以图6的S1标识的研磨曲线。另一方面，虽然也可以谋求根据卡环23的磨损量而降低辅助压力腔室Cx的压力的方法，但在研磨工序中，根据卡环23的磨损量测量值，准确地使辅助压力腔室Cx的压力变动是非常艰难的，因而不优选。另一方面，图4所示的另一形态的承载头2'的隔膜21'，可以以不具备辅助压力腔室Cx的形态构成。这种隔膜21'的构成，由于隔膜侧面212'的刚性低，在最外侧压力腔室中，压力越提高，边缘部分的底板21a越翘起，因而存在难以向基板边缘部分导入充分加压力的局限。因此，作为图6所示的隔膜21'，即使适当地控制研磨工序变数，基板边缘部分的研磨品质低，无法获得以图6的Si标识的研磨曲线，只能获得以图6的S3标识的研磨曲线，因而不优选。即使在图4所示的另一形态的承载头2'上侧形成辅助压力腔室Cx，由于隔膜侧面212'的刚性低，因而无法将辅助压力腔室Cx中的压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，包括：/n底板，其由挠性材质形成，用于对基板的板面加压；/n侧面，其由挠性材质形成，从所述底板的边缘延伸；/n第一固定瓣，其从所述侧面的上端部延伸，末端固定于所述承载头；/n第二固定瓣，其由挠性材质形成，从所述侧面与所述第一固定瓣中的任意一个延伸，并包括从所述底板越向上方越向半径内侧方向倾斜的第一倾斜部分和越向上方越向半径外侧方向倾斜的第二倾斜部分。/n

【技术特征摘要】
20181109 KR 10-2018-01376851.一种研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，包括：
底板，其由挠性材质形成，用于对基板的板面加压；
侧面，其由挠性材质形成，从所述底板的边缘延伸；
第一固定瓣，其从所述侧面的上端部延伸，末端固定于所述承载头；
第二固定瓣，其由挠性材质形成，从所述侧面与所述第一固定瓣中的任意一个延伸，并包括从所述底板越向上方越向半径内侧方向倾斜的第一倾斜部分和越向上方越向半径外侧方向倾斜的第二倾斜部分。


2.根据权利要求1所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
被所述第一固定瓣和所述第二固定瓣环绕一部分的空间，在上述第一固定瓣的下侧形成的主压力腔室的上侧形成辅助压力腔室。


3.根据权利要求1所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
所述第二固定瓣包括与所述第二倾斜部分连接并向相对于所述底板远离的上方延长的第三延长部分。


4.根据权利要求3所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
所述第二固定瓣的固定末端形成在所述第三延长部分，且所述固定末端固定在所述承载头的底座的外侧面。


5.根据权利要求3所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
所述第二固定瓣的固定末端形成在所述第三延长部分，且所述第三延长部分以覆盖所述承载头的底座的外侧面的一部分的形态形成，所述固定末端固定在所述承载头的底座的上表面。


6.根据权利要求1所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
所述第二倾斜部分至少在部分区间倾斜形成。


7.根据权利要求1所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
固定所述第二固定瓣的固定末端形成在所述第二倾斜部分。


8.根据权利要求7所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
所述固定末端固定于所述承载头的卡环的内周面；
在所述第二倾斜部分的上侧，安装有连接卡环的内周面与底座的第三固定瓣。


9.根据权利要求7所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
所述固定末端固定于所述承载头的底座的外侧面与下表面的边界角部。


10.根据权利要求1所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，
所述第二固定瓣还包括连接所述第一倾斜部分和所述侧面的上端部的连接部分。


11.根据权利要求1所述的研磨装置用承载头的隔膜，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：孙准晧，申盛皓，
申请(专利权)人：凯斯科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：韩国;KR