化学机械抛光装置用承载头的隔膜及承载头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种化学机械抛光装置用承载头的隔膜，详细地，涉及一种可以在化学机械抛光工序中均匀地导入向晶片的边缘区域导入的加压力的结构的化学机械抛光装置用承载头的隔膜。
【背景技术】
[0002]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电池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。
[0003]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，对上述晶片进行加压，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。
[0004]图1为承载头1的简图。如图1所示，承载头1包括:本体部120，从外部接收旋转驱动力来进行旋转；挡圈130，以包围本体部120的环形进行安装，并与本体部120 —同旋转；弹性材质的隔膜140，固定于本体部120，并在上述隔膜140和本体部120之间的空间形成有多个压力腔室Cl、C2、C3、C4、C5 ;以及压力控制部150，通过空气压力供给路155来向压力腔室Cl、C2、C3、C4、C5送入空气或从压力腔室Cl、C2、C3、C4、C5放出空气，从而调节压力。
[0005]弹性材质的隔膜140在用于对晶片W进行加压的平坦的底板141的边缘末端以弯折的方式形成有侧壁142。隔膜140的中央部的末端140a固定于底座120，从而形成直接吸入晶片W的吸入孔77。也可以无需在隔膜140的中央部形成吸入孔，而是将隔膜140的中央部形成为用于对晶片W进行加压的面。在隔膜140的中心至隔膜140的侧壁142之间形成有多个固定于底座120的环形的隔壁13，从而以隔壁13为基准，多个压力腔室C1、C2、C3、C4、C5以同心圆形态排列。
[0006]其中，在隔膜侧壁142的上侧形成有加压腔室Cx，在加压腔室Cx的底面形成有长度标为rl的倾斜面Cs，并形成有与倾斜面Cs相接触的倾斜面，从而使传递部件160固定于侧壁142，上述传递部件160借助加压腔室Cx的压力来向下方的加压力Fv传递推动的作用力Fcx。由此，若加压腔室Cx的压力从压力控制部150通过空气压力供给路155而上升，则垂直方向的加压力通过加压腔室Cx的倾斜面Cs和传递部件160来对晶片W的边缘进行加压，从而对晶片W的边缘区域也顺畅地执行化学机械抛光工序。
[0007]然而，随着加压力Fv通过加压腔室Cx的倾斜面Cs沿着侧壁142向晶片W的边缘区域传递，图1及图2所示的承载头1的隔膜140相比于其他压力腔室C1、C2、……，需要与倾斜面Cs的倾斜角相对应地提高加压腔室Cx的空气压力，因此，不仅使压力控制部150的容量增加，而且无法准确地控制向其他压力腔室Cl、C2、……供给的空气压力。
[0008]为了解决这种问题，由本申请人通过韩国专利申请第10-2014-22745号来提出了图3所示的形态的隔膜。根据于此，在隔膜240的侧壁242的上侧形成有加压腔室Cx，而侧壁242直接位于加压腔室Cx的平坦面242s的下侧。为此，形成有从侧壁242向水平方向展开的固定片2422、2421，而各个固定片2421、2422分别固定于挡圈230和本体部120。而且，另一延伸片2423以形成包围上述平坦面242s的环形的加压腔室Cx的方式延伸，并与挡圈230相结合。
[0009]由此，如图4所示，若从压力控制部150经由空气压力供给路255x来向加压腔室Cx供给空气压力，则所供给的空气压力可以对平坦面242s进行加压，而对平坦面242s进行加压的作用力Fcx可以直接通过侧壁Fv来向下方传递，从而对晶片W的边缘区域e进行加压。在附图中，作为未说明的附图标记的135可以是为了保留固定片2421和延伸片2423之间的空间而插入于挡圈230的环形隔片。
[0010]然而，在将加强腔室Cx的空气压力控制成与其他压力腔室C5、C4、……类似的大小的情况下，随着对加压腔室Cx的底面(由Fcx产生作用的环形的面积)产生作用的作用力Fcx均沿着侧壁241向下方传递，相比于通过其他压力腔室C5、C4、……的底面241s来传递的加压力，以如上所述的方式构成的得到改善的承载头2用隔膜240反而以向边缘区域e的外侧部分的区域el集中过多的加压力Fv的方式向晶片施加。
[0011]像这样，随着在以往无法顺畅地进行化学机械抛光的晶片W的边缘区域e中，向外侦怄域el集中更大的加压力Fv，与外侧区域el相对应的隔膜底板141的边缘的末端所相邻的内侧区域e2的抛光垫片发生反弹现象，反而引起由更小的加压力对晶片产生作用的问题。即，如图6所示，在晶片的边缘区域e中的外侧区域el因过多的加压力而引起以大于所需量的抛光量进行抛光的问题，而在晶片的边缘区域e中的内侧区域e2反而因过小的加压力而引起以小于所需量的抛光量进行抛光的问题。
[0012]进而，具有用于以物理性的方式干涉并防止隔膜侧壁142鼓起的内侧环272和外侧环271中，因成为加压力Fv的传递路径的外侧环271而在晶片的边缘区域e中的外侧区域e 1中导入过多的加压力的问题。
[0013]因此，目前正急需既可以将加压腔室Cx的压力维持在与压力腔室C1、C2、……类似的大小，又可以在晶片的整个边缘区域e可靠地导入与压力腔室Cl、C2、……的加压力类似的大小的加压力的方案。
【实用新型内容】
[0014]解决的技术问题
[0015]本实用新型是在上述的技术背景下提出的，本实用新型的目的在于，提供在化学机械抛光工序中，可以均匀地导入向晶片的边缘区域导入的加压力的结构的化学机械抛光装置用承载头的隔膜及承载头。
[0016]S卩，本实用新型的目的在于，即使以与其他压力腔室的压力类似的水准维持对晶片的边缘区域进行加压的侧壁上侧的加压腔室的压力，也可以利用均匀的加压力来对对晶片的边缘的外侧区域和内侧区域进行加压。
[0017]并且，本实用新型的目的在于，即使隔膜底板发生上下位移，也可以始终均匀地向晶片的边缘区域导入均匀的加压力。
[0018]由此，本实用新型的目的在于，使晶片的整个边缘区域与其他区域一样，通过化学机械抛光工序来进行与所需的抛光量相对应的抛光。
[0019]技术方案
[0020]为了实现上述目的，本实用新型提供化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，包括:底板，由可挠性材质形成为板状，并对晶片的板面进行加压；侧壁，由可挠性材质形成，并从上述底板的边缘部分延伸而成，在上述侧壁的上侧形成加压腔室的底面的一部分以上；以及内侧环，由硬度高于上述可挠性材质的材质形成，并与上述侧壁的内周面相结合，以传递从上述加压腔室向上述晶片的边缘区域传递的作用力。
[0021]这是为了借助插入于隔膜侧壁的内侧环来传递位于隔膜侧壁的上侧的加压腔室的作用力，从而使基于加压腔室的空气压力的加压力作为加压力一同向可挠性材质的隔膜侧壁和内侧环向下传递，使得加压力在晶片的整个边缘区域分散传递，从而解决以往的加压力仅集中于晶片的边缘区域的外侧区域的问题。
[0022]S卩，本实用新型作为利用基于最外侧压力腔室的膨胀来固定隔膜侧壁的内侧环，并