一种用于化学机械抛光的承载头制造技术

本发明专利技术公开了一种用于化学机械抛光的承载头，所述承载头包括主体部；弹性膜，其设置于所述主体部的底面；所述弹性膜包括圆形的底板部和圆环状的边缘侧筋，所述边缘侧筋包括沿所述底板部的周缘向上竖直延伸形成的直立部和自所述直立部的内表面朝径向内侧延伸的间隔板；以及内环，其卡合于所述直立部的内侧壁并位于所述底板部的上侧，所述内环的底部具有朝向直立部延伸形成的第一凸起；所述直立部与底板部交接位置的内侧设置有凹槽部，所述第一凸起的外缘与凹槽部的内侧壁之间设置有间隙，使得加压时直立部底端对晶圆的偏转力矩降低。得加压时直立部底端对晶圆的偏转力矩降低。得加压时直立部底端对晶圆的偏转力矩降低。

【技术实现步骤摘要】
一种用于化学机械抛光的承载头


[0001]本专利技术属于化学机械抛光
，具体而言，涉及一种用于化学机械抛光的承载头。

技术介绍

[0002]集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及芯片设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光属于晶圆制造工序。
[0003]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。化学机械抛光通常将晶圆吸合于承载头的底面，晶圆具有沉积层的一面抵压于抛光垫上表面，承载头在驱动组件的致动下与抛光垫同向旋转并给予晶圆向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在晶圆与抛光垫之间，使得晶圆在化学和机械的共同作用下完成晶圆的化学机械抛光。
[0004]在化学机械抛光过程中，由于晶圆边缘的线速度大，且晶圆边缘接触抛光液的几率较高，使得晶圆边缘的去除速率大于其他区域的去除速率而形成“边缘效应”。通常为承载头配置多腔室的弹性膜，如具有五个可独立调压的腔室，以分别作用于晶圆的不同区域，实现晶圆抛光的均匀性。
[0005]由于弹性膜由柔性的橡胶材料模制而成，不同生产批次的弹性膜对应的径向尺寸可能存在微小偏差，这会影响抛光的一致性。具体地，不同直径的弹性膜对应的响应压力存在差异，尤其是弹性膜的边缘腔室的响应压力较大，一般通过保持环加压来辅助调控弹性膜边缘腔室的压力。但这会加速保持环的磨损，而磨损的保持环又影响弹性膜边缘的压力响应，进而激化对保持环磨损的敏感性。
[0006]为解决上述问题，通常为弹性膜配置内环，通过内环将弹性膜自内向外撑起，以减少弹性膜尺寸偏差对抛光一致性的影响。但内环结构会降低弹性膜的调控能力，尤其是晶圆边缘的调压；甚至内环底部与弹性膜的底板部抵接，进而间接接触晶圆致使局部区域压力响应过高，以致于发生碎片。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0008]为此，本专利技术实施例的提供了一种用于化学机械抛光的承载头，其包括：
[0009]主体部；
[0010]弹性膜，其设置于所述主体部的底面；所述弹性膜包括圆形的底板部和圆环状的边缘侧筋，所述边缘侧筋包括沿所述底板部的周缘向上竖直延伸形成的直立部和自所述直立部的内表面朝径向内侧延伸的间隔板；
[0011]以及内环，其卡合于所述直立部的内侧壁并位于所述底板部的上侧，所述内环的底部具有朝向直立部延伸形成的第一凸起；
[0012]所述直立部与底板部交接位置的内侧设置有凹槽部，所述第一凸起的外缘与凹槽部的内侧壁之间设置有间隙，使得加压时直立部底端对晶圆的偏转力矩降低。
[0013]作为优选实施例，所述内环还包括内环主体，所述内环主体对应直立部的壁厚为直立壁厚；所述第一凸起的外缘位于直立壁厚中点的内侧。
[0014]作为优选实施例，所述凹槽部的上端配置有朝上向内的倾斜面，所述第一凸起的顶面与所述倾斜面匹配设置。
[0015]作为优选实施例，所述第一凸起的底面为平面且平行于所述底板部的顶面。
[0016]作为优选实施例，承载头还包括外环，所述外环卡接于直立部外侧壁的卡槽中。
[0017]作为优选实施例，所述外环和内环由相同的金属、非金属材料或合金材料制成。
[0018]作为优选实施例，所述内环的外侧壁为喷砂形成的粗糙面。
[0019]作为优选实施例，所述内环还包括第二凸起，其设置于所述内环的顶部并卡合于所述间隔板与所述直立部的交接位置；所述间隔板上侧腔室的压力经由所述直立部向下传递。
[0020]作为优选实施例，所述边缘侧筋还包括设置于所述直立部上侧的弯折部和自所述弯折部上端向所述底板部的内侧水平延伸形成的第一水平延伸部。
[0021]作为优选实施例，所述弹性膜还包括内侧筋，其与所述边缘侧筋同心相邻设置，所述内侧筋的顶端具有平行于底板部的第二水平延伸部。
[0022]本专利技术的有益效果包括：
[0023](1)卡合于边缘侧筋内侧的内环具有第一凸起，第一凸起的边缘位于直立膜厚中点的内侧，使得加压时直立部底端对晶圆的偏转力矩降低，增强弹性膜边缘的压力调控能力；
[0024](2)内环的外侧壁配置有粗糙面，其能够避免直立部与内环黏连，提升直立部伸缩的顺畅性，增强弹性膜边缘调压能力；
[0025](3)内环的底面设置为平行于底板部的平面，以避免内环与底板部硬性接触而干扰抛光去除速率的调控。
[0026](4)设置具有第一凸起的内环，降低了弹性膜径向尺寸偏差对压力响应的影响，提升了弹性膜边缘腔室压力响应的一致性，降低了承载头对弹性膜径向尺寸的敏感性，提升了承载头的适应性。
附图说明
[0027]通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本专利技术的保护范围，其中：
[0028]图1是本专利技术所述一种用于化学机械抛光的承载头；
[0029]图2是本专利技术所述弹性膜的结构示意图；
[0030]图3是本专利技术所述内环卡合于直立部内侧的示意图；
[0031]图4是现有技术及本专利技术中弹性膜的压力响应曲线图；
[0032]图5是现有技术及本专利技术中承载头的材料去除速率的示意图；
[0033]图6是现有技术中不同直径的弹性膜对应的压力响应曲线图；
[0034]图7是本专利技术中不同直径的弹性膜对应的压力响应曲线图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例及其附图，对本专利技术所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本专利技术实施方式及本专利技术保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
[0036]本说明书的附图为示意图，辅助说明本专利技术的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本专利技术实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。
[0037]在本专利技术中，“化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)”也称为“化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)”，承载头(Carrier head)也称抛光头，晶圆(Wafer,W)也称基板(Substrate)，其含义和实际作用等同；材料去除速率(Material Remove Rate,MRR)。
[0038]随着制造工艺不断向先进制程节点发展，如制程节点发展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于化学机械抛光的承载头，其特征在于，包括：主体部；弹性膜，其设置于所述主体部的底面；所述弹性膜包括圆形的底板部和圆环状的边缘侧筋，所述边缘侧筋包括沿所述底板部的周缘向上竖直延伸形成的直立部和自所述直立部的内表面朝径向内侧延伸的间隔板；以及内环，其卡合于所述直立部的内侧壁并位于所述底板部的上侧，所述内环的底部具有朝向直立部延伸形成的第一凸起；所述直立部与底板部交接位置的内侧设置有凹槽部，所述第一凸起的外缘与凹槽部的内侧壁之间设置有间隙，使得加压时直立部底端对晶圆的偏转力矩降低。2.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述内环还包括内环主体，所述内环主体对应直立部的壁厚为直立壁厚；所述第一凸起的外缘位于直立壁厚中点的内侧。3.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述凹槽部的上端配置有朝上向内的倾斜面，所述第一凸起的顶面与所述倾斜面匹配设置。4.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，赵德文，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：