[实用新型]化学机械抛光装置用承载头及其隔膜

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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、25一同旋转；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C1、C2、C3、C4、C5；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C1、C2、C3、C4、C5送入空气或从压力腔室C1、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。即，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C1、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13a1从底板11向上侧延伸，第一水平延伸部13b1从第一垂直延伸部13a1的上端部延伸，第二垂直延伸部13a2从第一水平延伸部13b1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13a1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13b1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C1、C2、C3…施加空气压力，使压力腔室C1、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13o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10d1、10d2所示，与固定片13o、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10d1、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C1、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、10d1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C1、C2、C3、C4、C5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C1、C2、C3…施加指定的压力，也会使借助压力腔室C1、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。