[發(fā)明專利]彈性膜、基板保持裝置及研磨裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810326027.8
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN109366344B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山木曉;福島誠;并木計(jì)介;鍋谷治;富樫真吾;大和田朋子;加藤良和
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社荏原制作所
• 主分類號(hào): B24B37/00
• 分類號(hào): B24B37/00;B24B37/005;B24B37/34
• 代理公司: 上海華誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31300
• 代理人: 張麗穎

本發(fā)明提供一種在基板邊緣部分可精密調(diào)整研磨輪廓的彈性膜、基板保持裝置以及研磨裝置。用于研磨頭(1)的彈性膜(10)具備：抵接于晶片(W)的抵接部(11)；直立設(shè)置于抵接部(11)外周端的圓環(huán)狀的側(cè)壁(15)；從側(cè)壁(15)朝向徑向內(nèi)側(cè)以剖面觀看呈直線狀延伸的第一分隔壁(14f)；及從抵接部(11)的外周端部朝向徑向內(nèi)側(cè)的上方以剖面觀看呈直線狀延伸的第二分隔壁(14e)；以第一分隔壁(14f)、第二分隔壁(14e)以及側(cè)壁(15)構(gòu)成用于按壓晶片(W)邊緣的邊緣壓力室(16f)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種用于研磨晶片等基板的研磨裝置、研磨裝置中用于保持基板的基板保持裝置、及用于基板保持裝置的彈性膜。

背景技術(shù)

近年來，隨著半導(dǎo)體組件高積體化、高密度化，電路的配線更加微細(xì)化，多層配線總數(shù)也增加。為了達(dá)到電路微細(xì)化而且實(shí)現(xiàn)多層配線，由于沿著下側(cè)層的表面凹凸導(dǎo)致階差更大，因此，隨著配線總數(shù)增加，在薄膜形成中對階差形狀的膜被覆性(階躍式覆蓋率)惡化。因此，為了實(shí)現(xiàn)多層配線，須改善該階躍式覆蓋率，并以適當(dāng)過程進(jìn)行平坦化處理。此外，因?yàn)殡S著光微影術(shù)的微細(xì)化，焦點(diǎn)深度變淺，所以需要對半導(dǎo)體組件表面進(jìn)行平坦化處理，使半導(dǎo)體組件表面的凹凸階差限制在焦點(diǎn)深度以下。

因此，在半導(dǎo)體組件的制造工序中，半導(dǎo)體組件表面的平坦化越來越重要。該表面平坦化中最重要的一個(gè)技術(shù)是化學(xué)機(jī)械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)。該化學(xué)機(jī)械研磨是將含二氧化硅(SiO₂)等研磨粒的研磨液供給至研磨墊的研磨面上，同時(shí)使晶片與研磨面滑動(dòng)接觸來進(jìn)行研磨的。

用于進(jìn)行CMP的研磨裝置具備：支撐研磨墊的研磨臺(tái)；及用于保持晶片的稱為頂環(huán)或研磨頭等的基板保持裝置。使用這種研磨裝置進(jìn)行晶片的研磨情況下，通過基板保持裝置保持晶片，同時(shí)將該晶片朝向研磨墊的研磨面以指定壓力按壓。此時(shí)，通過使研磨臺(tái)與基板保持裝置相對運(yùn)動(dòng)，而使晶片與研磨面滑動(dòng)接觸來研磨晶片表面。

研磨中的晶片與研磨墊的研磨面之間的相對按壓力若在整個(gè)晶片上不均勻，則根據(jù)施加于晶片各部分的按壓力而產(chǎn)生研磨不足或過度研磨。因此，為了使按壓力對晶片均勻化，在基板保持裝置下部設(shè)置以彈性膜形成的壓力室，通過在該壓力室中供給空氣等流體，而經(jīng)由彈性膜并通過流體壓按壓晶片(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

圖23是表示專利文獻(xiàn)1所記載的研磨裝置的基板保持裝置的剖視圖，圖24是圖23的彈性膜的邊緣部分放大剖視圖。如圖23所示，以往的彈性膜110具有：安裝于頭主體102的下表面，配合晶片形狀形成圓形的抵接部111；及從抵接部111直立設(shè)置的側(cè)壁110h。該彈性膜110的抵接部111下表面成為彈性膜110的底面，通過該抵接部111的下表面將晶片按壓于下方，而將晶片按壓于研磨墊的研磨面。

如圖23及圖24所示，抵接部111上空開間隔地設(shè)有向上方延伸的多個(gè)同心圓狀的分隔壁120a～120g，并在抵接部111的外周端形成向上方延伸的側(cè)壁110h。各分隔壁120a～120g之間形成壓力室116a～116g，外周端部在最外分隔壁與側(cè)壁之間形成邊緣壓力室116g。而后，通過從頭主體102對各壓力室116a～116g單獨(dú)地輸送空氣來控制各壓力室116a～116g的壓力。通過控制各壓力室116a～116g的壓力，可控制對應(yīng)于各壓力室116a～116g的各底面部分的按壓力。

具有如上述以往構(gòu)成的彈性膜的研磨裝置中，因?yàn)檠心|具有彈性，所以研磨中施加于晶片的邊緣部(周緣部)的按壓力不均勻，而發(fā)生僅晶片的邊緣部研磨過多的所謂“塌緣”。為了防止這種塌緣，按壓晶片邊緣部的彈性膜的外周端部最好以更微細(xì)的范圍控制按壓力。

圖25是專利文獻(xiàn)1中記載的另外例的彈性膜的邊緣部分的放大剖視圖。該例中，與圖24的例相比，分隔壁120f從更靠近抵接部111外周端的位置延伸，而邊緣壓力室116g可以比較窄的范圍按壓晶片的邊緣部分。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)