本发明专利技术公开了一种抛光头及具有其的晶圆抛光装置，该抛光头包括本体；弹性膜组件，设置在本体上，弹性膜组件包括相互嵌套设置的内膜和外膜，其中，内膜固定设置在本体的底壁上，内膜上形成有多个适于作用于晶圆中心区域的相互独立的压力腔室；外膜卡套在本体的外周侧，外膜包覆在内膜外，且与内膜之间设有缓冲间隙；在研磨过程中，内膜通过外膜将作用力施加在晶圆上。本发明专利技术通过设置由内膜和外膜相互嵌套构成的弹性膜组件，在研磨过程中，由于晶圆对抛光头的反作用力直接作用在外膜上而非内膜上，外膜相对本体在径向上发生形变或位移并不会直接导致内膜的形变或位移，因此可减小内膜的位移或变形、提高研磨面的平坦度和工艺效果。果。果。
【技术实现步骤摘要】
一种抛光头及具有其的晶圆抛光装置
[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，具体涉及一种抛光头及具有其的晶圆抛光装置。
技术介绍
[0002]在芯片制造工艺中，化学机械抛光(CMP)工艺作为重要的平坦化技术被应用于晶圆的研磨过程中，然而随着晶圆直径尺寸的增大和芯片关键特征尺寸的逐渐缩小，晶圆表面的高平坦化、均匀性、一致性等要求越来越严格。目前，晶圆研磨技术通常通过对抛光头内的软膜腔室进行压力填充，其中软膜腔室的尺寸大小与晶圆相似，通过压力填充使软膜腔室内部产生下压力，对晶圆在抛光垫上进行研磨抛光。
[0003]现有技术中的抛光头多采用一膜多气室的结构，即一个软膜由分布设置在其底板上的多个内环形挡筋膜将软膜内腔分隔出多个可调压的腔室，在研磨过程中软膜通过底板与晶圆直接接触，多个腔室分别通过底板作用于晶圆的不同环形区域以配合进行抵压抛光作业。
[0004]在研磨过程中，由于软膜运动以及软膜上各个气室压力不同，容易引发软膜上内环形挡筋膜相对于底板发生变形或移动，而上述软膜上内环形挡筋膜和底板连接，可能引发底板发生变形，进而导致底板对晶圆给压不稳定，影响对晶圆的研磨效果；反之，晶圆的反作用力和摩擦力等因素也会使得内环形挡筋膜相对于底板进一步发生形变或移动，进一步影响晶圆的平坦化效果。
技术实现思路
[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的抛光头在对晶圆抛光过程中，因软膜上内环形挡筋膜相对于底板发生形变或移动，导致晶圆平坦化效果的问题。
[0006]为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种抛光头，该抛光头包括：
[0007]本体；
[0008]弹性膜组件，设置在所述本体上，所述弹性膜组件包括相互嵌套设置的内膜和外膜，其中，所述内膜固定设置在所述本体的底壁上，所述内膜上形成有多个适于作用于晶圆中心区域的相互独立的压力腔室；所述外膜卡套在所述本体的外周侧，所述外膜包覆在所述内膜外，且与所述内膜之间设有缓冲间隙；
[0009]在研磨过程中，所述内膜通过所述外膜将作用力施加在晶圆上。
[0010]可选地，所述内膜的外周壁与所述外膜的内周壁之间形成的适于作用于晶圆边缘区域的边缘腔室。
[0011]可选地，所述边缘腔室包括由上至下依次分布且相互独立设置的第一腔室和第二腔室，其中，
[0012]所述第一腔室内气压增大时适于对第二腔室施加作用力，并通过第二腔室的形变将作用力传递至所述晶圆的边缘区域上。
[0013]可选地，所述外膜包括第一底板、自所述第一底板的外周边沿竖直方向向上延伸形成的周侧壁、沿所述周侧壁的顶部边缘向内延伸形成的第一水平延伸筋；
[0014]所述边缘腔室由所述第一水平延伸筋、所述周侧壁的内壁、第一底板、所述内膜的外周壁以及所述本体外壁共同围合而成；
[0015]所述外膜的周侧壁的内周壁固定设置有第二水平延伸筋，所述第二水平延伸筋位于第一水平延伸筋和第一底板之间，且第二水平延伸筋将所述边缘腔室分隔形成第一腔室和第二腔室；
[0016]所述第二水平延伸筋与第一水平延伸筋分别为环状，所述本体外周设置有适于与外膜连接的卡接凸部，所述第二水平延伸筋的内环边与第一水平延伸筋的内环边形成适于卡接在所述卡接凸部上的环形卡接口。
[0017]可选地，所述抛光头还包括：
[0018]外环，呈环形且位于所述第二腔室中，所述外环的顶壁与所述第二水平延伸筋抵接，底壁与所述第一底板的内壁相抵接，适于将所述第一腔室的作用力传递至所述第一底板，并通过所述第一底板将作用力传递至晶圆的边缘区域上；
[0019]所述外环的外侧壁紧贴所述外膜的内侧壁设置，适于限制所述外膜的径向形变。
[0020]可选地，所述抛光头还包括：
[0021]内环，呈环形且设置在所述内膜的外侧壁，所述内环裹覆在所述内膜的外周，所述内环适于限制所述内膜径向形变。
[0022]可选地，所述本体包括承载盘，所述卡接凸部由所述承载盘的上方周壁向外凸出延伸形成，所述卡接凸部的底部角部设置有防脱卡勾；
[0023]所述防脱卡勾的顶壁与卡接凸部的外周壁之间形成有环形的限位台阶，所述第一水平延伸筋的内环边缘卡接限位在所述限位台阶上，所述防脱卡勾的内周壁与卡接凸部的底壁以及承载盘的外周之间形成环形的限位卡槽，第二水平延伸筋的内环边缘卡勾限位在所述限位卡槽内；
[0024]所述内环具有裹覆在所述内膜外周的形变限位部和自所述形变限位部内环边沿向上延伸形成的卡塞定位部，所述卡塞定位部挤压卡塞在第二水平延伸筋的内环边缘与限位卡槽之间的配合间隙内。
[0025]可选地，所述内膜包括第二底板、以及由内向外间隔形成于所述第二底板上的多个呈环形的压力腔室；
[0026]所述第二底板与外膜的底壁相对设置，且两者之间预留有设定的缓冲间隙。
[0027]可选地，每个压力腔室分别由相对设置的两个环形挡筋与第二底板围合形成，两个环形挡筋的上边沿之间形成适于与本体连接的环形开口；
[0028]所述内膜通过压环可拆卸地连接于所述本体的底部，所述压环具有环形抵压部和固定环形抵压部上方的连接凸部，环形抵压部抵压在两个所述环形挡筋的顶壁内侧，连接凸部由所述环形开口伸出与本体连接；
[0029]所述内膜的环形挡筋的沿部设置有密封唇部，所述压环将所述密封唇部抵压于所述本体的底壁上。
[0030]第二方面，本专利技术实施例提供了一种晶圆抛光装置，该晶圆抛光装置包括前述实施方式中任一项所述的抛光头。
[0031]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0032]1.本专利技术实施例中通过设置由内膜和外膜这两个软膜相互嵌套构成的弹性膜组件，相较于现有技术中一膜多气室结构，本专利技术实施例中的内膜向外膜施加压力并通过外膜将作用力施加在晶圆上，而且外膜和内膜之间设有缓冲间隙，避免了内外膜各自形变时对彼此产生较大影响，在利用抛光头对晶圆进行研磨过程中，由于晶圆对抛光头的反作用力、摩擦力直接作用在外膜上而非直接作用在内膜上，外膜相对本体在径向上发生形变或位移并不会直接导致内膜的形变或位移，因此能够减小研磨过程中内膜发生位移或变形的程度，从而提高研磨面的平坦度和工艺效果；
[0033]另外，由于外膜和内膜之间设有缓冲间隙具有缓冲作用，即使内膜内压力腔室在膨胀过程中由于各压力腔室之间的压差导致压力分散、内膜变形，在缓冲作用下也能够降低内膜形变对晶圆中心区域造成施压不均匀，从而降低内膜形变对晶圆的影响，以提升晶圆的平坦化程度。
[0034]2.本专利技术实施例设置有边缘腔室，通过调节边缘腔室对晶圆的按压力的大小，可调节对晶圆边缘区域的研磨量。
[0035]3.现有技术中的弹性膜由于四周没有约束，气室在膨胀过程中向水平方向膨胀，导致气室对晶圆的垂直压力分散，影响气室对晶圆的压力控制。而本实施例设置有外环，一方面外环可将第一腔室的作用力传递至第一底板，并通过第一底板将作用力传递至晶圆的边缘区域上；另一方面，外环能够限制外膜的径向形变本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抛光头，其特征在于，包括：本体(1)；弹性膜组件，设置在所述本体(1)上，所述弹性膜组件包括相互嵌套设置的内膜(2)和外膜(3)，其中，所述内膜(2)固定设置在所述本体(1)的底壁上，所述内膜(2)上形成有多个适于作用于晶圆中心区域的相互独立的压力腔室；所述外膜(3)卡套在所述本体(1)的外周侧，所述外膜(3)包覆在所述内膜(2)外，且与所述内膜(2)之间设有缓冲间隙；在研磨过程中，所述内膜(2)通过所述外膜(3)将作用力施加在晶圆上。2.根据权利要求1所述的抛光头，其特征在于，所述内膜(2)的外周壁与所述外膜(3)的内周壁之间形成适于作用于晶圆的边缘区域的边缘腔室。3.根据权利要求2所述的抛光头，其特征在于，所述边缘腔室包括由上至下依次分布且相互独立设置的第一腔室(4)和第二腔室(5)，其中，所述第一腔室(4)内气压增大时适于对第二腔室(5)施加作用力，并通过第二腔室(5)的形变将作用力传递至所述晶圆的边缘区域上。4.根据权利要求3所述的抛光头，其特征在于，所述外膜(3)包括第一底板(31)、自所述第一底板(31)的外周边沿竖直方向向上延伸形成的周侧壁、以及自所述周侧壁的顶部边缘向内延伸形成的第一水平延伸筋(32)；所述边缘腔室由所述第一水平延伸筋(32)、所述周侧壁的内壁、第一底板(31)、所述内膜(2)的外周壁以及所述本体(1)外壁共同围合而成；所述外膜(3)周侧壁的内周壁固定设置有第二水平延伸筋(33)，所述第二水平延伸筋(33)位于第一水平延伸筋(32)和第一底板(31)之间，且第二水平延伸筋(33)将所述边缘腔室分隔形成第一腔室(4)和第二腔室(5)；所述第二水平延伸筋(33)与第一水平延伸筋(32)分别为环状，所述本体(1)外周设置有适于与外膜(3)连接的卡接凸部，所述第二水平延伸筋(33)的内环边与第一水平延伸筋(32)的内环边形成适于卡接在所述卡接凸部上的环形卡接口。5.根据权利要求4所述的抛光头，其特征在于，所述抛光头还包括：外环(6)，呈环形且位于所述第二腔室(5)中，所述外环(6)的顶壁与所述第二水平延伸筋(33)抵接，底壁与所述第一底板(31)的内壁相抵接，适于将所述第一腔室(4)的作用力传递至所述第一底板(31)，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：边润立，尹影，李婷，庞浩，司马超，于然，
申请(专利权)人：北京晶亦精微科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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