[發(fā)明專利]彈性膜以及基板保持裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310383365.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN103659579B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 福島誠(chéng);安田穗積;鍋谷治;富樫真吾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社荏原制作所
• 主分類號(hào): B24B37/30
• 分類號(hào): B24B37/30
• 代理公司: 上海市華誠(chéng)律師事務(wù)所 31210
• 代理人: 肖華

本發(fā)明提供一種能減小沿著基板的半徑方向同心狀擴(kuò)展的加壓區(qū)域內(nèi)的研磨速度分布的范圍，提高基板的研磨面的面內(nèi)均勻性，提高成品率的彈性膜以及基板保持裝置。彈性膜（10）具有區(qū)隔形成對(duì)基板（W）加壓的多個(gè)加壓區(qū)域（CA、EA、MA1～MA6）的、同心圓狀配置的多個(gè)周壁（10a～10h），形成在位于中央的圓板狀的中央加壓區(qū)域（CA）與位于最外周的圓環(huán)狀的邊緣加壓區(qū)域（EA）之間的多個(gè)中間加壓區(qū)域（MA1～MA6）內(nèi)的至少一個(gè)中間加壓區(qū)域、例如中間加壓區(qū)域（MA5、MA6）的半徑方向區(qū)域?qū)挾缺辉O(shè)定為：即使改變區(qū)域?qū)挾妊心ニ俣软憫?yīng)寬度也不改變的范圍內(nèi)的區(qū)域?qū)挾取?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在將半導(dǎo)體晶片等基板研磨使其平坦的研磨裝置中對(duì)該基板加以保持將其按壓于研磨面上的基板保持裝置所使用的彈性膜。又，本發(fā)明涉及具有該彈性膜的基板保持裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著半導(dǎo)體器件的高集成化、高密度化，電路的配線越來越微細(xì)化，多層配線的層數(shù)也在增加。想要一邊謀求電路微細(xì)化一邊實(shí)現(xiàn)多層配線時(shí)，沿襲下側(cè)層的表面凹凸但梯級(jí)差變得更大，因此隨著配線層數(shù)的增加，薄膜形成中的對(duì)階梯形狀的膜覆蓋性（階梯覆蓋；Step coverage）變壞。從而，為了形成多層配線，必須改善上述階梯覆蓋，用適當(dāng)?shù)倪^程進(jìn)行平坦化處理。又由于在影印微細(xì)化的同時(shí)焦點(diǎn)深度變小，有必要對(duì)半導(dǎo)體器件的表面實(shí)施平坦化處理，使半導(dǎo)體器件表面的凹凸階梯差在焦點(diǎn)深度以下。

從而，在半導(dǎo)體器件的制造工序中半導(dǎo)體器件的表面平坦化技術(shù)越來越變得重要。該平坦化技術(shù)中最重要的技術(shù)是化學(xué)性機(jī)械研磨（CMP（Chemical MechanicalPolishing））。這種化學(xué)性機(jī)械研磨是使用研磨裝置，向研磨墊等研磨面上提供含二氧化硅（SiO₂）等磨料的研磨液，同時(shí)使半導(dǎo)體晶片等基板與研磨面滑動(dòng)接觸進(jìn)行研磨的方法。

這種研磨裝置具備具有由研磨墊構(gòu)成的研磨面的研磨臺(tái)、以及保持半導(dǎo)體晶片等基板的基板保持裝置。使用這樣的研磨裝置進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的研磨的情況下，一邊利用基板保持裝置保持半導(dǎo)體晶片一邊使該半導(dǎo)體晶片以規(guī)定的壓力按壓研磨面。這時(shí)使研磨臺(tái)與基板保持裝置相對(duì)運(yùn)動(dòng)以使半導(dǎo)體晶片與研磨面滑動(dòng)接觸，將半導(dǎo)體晶片的表面研磨為平坦的鏡面。

在這樣的研磨裝置中，在半導(dǎo)體晶片的整個(gè)面上半導(dǎo)體晶片的研磨速度不均等的情況下，基于半導(dǎo)體晶片的各部分的研磨速度，會(huì)產(chǎn)生研磨不足或研磨過度。因此已知有在基板保持裝置的下部設(shè)置用彈性膜區(qū)隔形成的多個(gè)同心狀的壓力室，能夠通過分別控制提供給該各壓力室的加壓流體的壓力，對(duì)與各壓力室對(duì)應(yīng)的沿半導(dǎo)體晶片的半徑方向的各加壓區(qū)域以不同的壓力將半導(dǎo)體晶片按壓在研磨面上的研磨裝置。

圖1表示上述研磨裝置的基板保持裝置的一個(gè)例子。如圖1所示，這種基板保持裝置具備裝置主體200、護(hù)圈（Retainer ring）202、以及設(shè)置于裝置主體200的下表面的彈性膜204。在彈性膜204的上表面設(shè)置同心狀配置的多個(gè)（圖中表示出4個(gè)）周壁204a、204b、204c、204d，利用這些周壁204a～204d，在彈性膜204的上表面與主體裝置200的下表面之間，分別形成位于半導(dǎo)體晶片W的中央的圓形的中央壓力室206、位于最外周的環(huán)狀的邊緣壓力室208、以及位于中央壓力室206與邊緣壓力室208之間的兩個(gè)環(huán)狀的中間壓力室210、212。

借助于此，半導(dǎo)體晶片W以被由與中央壓力室206對(duì)應(yīng)的圓形的中央加壓區(qū)域CA、與邊緣壓力室208對(duì)應(yīng)的環(huán)狀的邊緣加壓區(qū)域EA、以及與中間壓力室210、212對(duì)應(yīng)的環(huán)狀的兩個(gè)中間加壓區(qū)域MA1、MA2構(gòu)成的彈性膜204上的4個(gè)加壓區(qū)域區(qū)隔的狀態(tài)被保持于基板保持裝置。

在裝置主體200內(nèi)分別形成與中央壓力室206連通的流路214、與邊緣壓力室208連通的流路216、以及分別與中間壓力室210、212連通的流路218、220。而且各流路214、216、218、220分別通過流路222、224、226、228連接于流體供給源230。又，在流路222、224、226、228上分別設(shè)置有開閉閥V10、V11、V12、V13和壓力調(diào)節(jié)器R10、R11、R12、R13。