[发明专利]研磨装置用承载头及其隔膜

说明书

本发明涉及化学机械式研磨装置用承载头及其隔膜，提供一种随着研磨工序的进行，在发生研磨垫或卡环等耗材的磨损，并随着耗材的磨损量而发生隔膜的上下移动移位时，借助于第二固定瓣，提供补偿力而使之抵消，从而提高研磨品质的研磨装置用承载头的隔膜及其承载头。

技术领域

本发明涉及研磨装置用承载头及其隔膜，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其隔膜。

背景技术

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，移送到下个工序。

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。本发明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，向半径内侧延长形成。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。