包括高强度合金的CMP装置的抛光头的制作方法

本发明涉及半导体组件制造用化学机械抛光(CMP，Chemical Mechanical Polishing)装置的抛光头，更具体地涉及一种包括高强度合金的CMP装置的抛光头，改善形成抛光头的圆形多孔板的结构，将材质用高强度特殊合金代替，从根本上防止发生陶瓷材质的龟裂(crack)，由此，延长产品的寿命，同时，极大化地提高设备的运转率，由此，极大提高生产效率。

背景技术：

近来随着半导体装置高集成化，配线结构形成多层化，层迭于半导体基板上的单位单元之间的表面断层增加，因此探索用于对所述表面断层平坦化处理的技术非常重要。

在将所述半导体基板表面进行平坦化处理的技术中，CMP为对半导体基板表面进行物理性及化学性抛光，在抛光头吸附芯片之后，在供给附着于抛光台的上部的抛光垫和抛光液(浆)的状态下，接触并高速旋转。

参照图1至图3对现有的CMP装置的抛光头进行说明。

首先，如图1所示，CMP装置包括：抛光头(10)，真空吸附固定芯片(W)，而移动至抛光台(20)的抛光垫(21)之后，施加压力接触并以预定速度旋转，执行平坦化作业；抛光台(20)，在上部具有抛光垫(21)，以预定的速度旋转，直接与芯片(W)的抛光面接触。

并且，所述抛光头(10)包括：压力调节装置(11)，在执行CMP工艺时执行抽气(Pumping)动作；吸附部(12)，位于所述压力调节装置(11)的下方，利用所述压力调节装置(11)的抽气而产生的真空，直接吸附芯片(W)；卡环(13)，防止在对所述芯片(W)抛光的过程中，所述芯片(W)从吸附部(12)脱离。

并且，抛光外壳(14)与所述压力调节装置(11)连接，所述抛光外壳(14)与高速旋转的旋转轴(15)连接。

而且，在所述压力调节装置(11)的下部还形成有在表面形成有多个贯通孔的圆形的多孔板(30)，执行将因所述压力调节装置(11)而产生的压力传输至吸附部(12)的功能。

在此，对所述多孔板(30)的结构进行具体说明。

所述多孔板(30)如图2及图3所示，包括：圆盘形状的主体(31)；边缘部(32)，围绕固定所述主体(31)的边缘；定位销(33)，突出形成于所述主体(31)的上部中央；多个孔(34)，形成于所述主体(31)；多孔凹槽(35)，形成于所述主体(31)的一侧，形成有四个孔；中央凹槽部(36)，形成所述主体(31)的后面中央；球(37)，其一部分插入固定在所述中央凹槽部(36)的中央；平衡销(38)，为多个，插入固定于所述中央凹槽部(36)的周围。

对于如上所述构成的圆形的多孔板(30)，突出形成于所述主体(31)的上部中央的定位销(33)起到中央定位，执行防止因安装在下面的中央凹槽部(36)的球(37)的触摸或晃动(Vibration)而产生的龟裂的作用，反而根据所述定位销(33)而发生了降低芯片工艺上平坦均匀度的问题。

另外，因与所述球(37)的相互晃动，由此，以中央凹槽部(36)的中央部分和中央为中心发生非方向性龟裂，在进行工艺时，发生不应当发生的泄漏(Leak)，陶瓷粉对半导体芯片(W)表面造成影响而成为了严重降低收益率(Yield)的原因。

因该原因，非正常性发生设备停止、运转率低下的问题，而对生产率低下造成严重影响。

并且，安装在所述中央凹槽部(36)的边缘部的多个平衡销(38)用于抛光头整体的平衡而设置，执行防止该六个平衡销(38)在工艺中偏向一侧，或倾斜度歪曲的功能。

但，现有的平衡销(38)如图3(b)所示，通过特殊粘合剂将平衡销(38)下端的固定部(38a)附着固定在中央凹槽部(36)，随着时间流逝，所述粘合剂固化，而发生粉末乱飞的现象，对该抛光工艺造成了严重恶劣的影响。

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明为了解决上述所述问题而研发，本发明的目的为提供一种包括高强度合金的CMP装置的抛光头，改善形成抛光头的圆形多孔板的结构，将材质用高强度特殊合金代替，从根本上防止发生陶瓷材质的龟裂(crack)，由此，延长产品的寿命，同时极大化地提高设备的运转率，因而极大提高生产效率。

解决问题的技术方案

为了实现如上所述目的，本发明的CMP装置的抛光头，包括：压力调节装置，在执行CMP工艺时，执行抽气动作；吸附部，位于所述压力调节装置的下方，利用所述压力调节装置的抽气而产生的真空，直接吸附芯片；圆形的多孔板，位于所述压力调节装置的下部，在表面形成有多个贯通孔，将因所述压力调节装置而产生的压力传输至所述吸附部；卡环，防止在对所述芯片抛光的过程中所述芯片从吸附部脱离，该CMP装置的抛光头的特征在于，所述多孔板包括：圆盘形状的主体；定位凹槽，为一对，两侧对称形成于所述主体的上部中央；孔，为多个，形成于所述主体；多孔凹槽，形成于所述主体的一侧，形成有四个孔；中央凹槽部，形成于所述主体的后面中央；球，一部分插入固定于所述中央凹槽部的中央；圆形的金属板，插入固定设置于所述中央凹槽部的中央部位，形成有裸露孔，以使露出所述球的一部分；平衡销，为多个，插入固定于所述中央凹槽部的周围；上部及下部边缘部，围绕固定所述主体的边缘，其中，所述金属板由包含锆、钛、镍及铬的特殊合金构成。

并且，本发明的特征在于，所述主体、上部边缘部及下部边缘部由包含锆、钛、镍及铬的特殊合金材质构成。

并且，本发明的特征在于，所述特殊合金包含40至60重量％锆，30至70重量％钛，5至15重量％镍及铬。

并且，本发明的特征在于，所述金属板、主体、上部及下部边缘部由包含不锈钢(SUS)的金属材质构成。

并且，本发明的特征在于，所述多个平衡销的固定部形成为螺旋形状，以螺丝结合方式固定在中央凹槽部。

并且，本发明的特征在于，通过形成于所述主体的多孔传输的空气供给线由一体式的相同金属材质构成。

并且，本发明的特征在于，所述金属板由钛构成。

另外，本发明的特征在于，所述金属板、主体、上部及下部边缘部全部由钛构成。

发明的有益效果

如上所述，本发明具有如下优点，去除形成于现有的圆形多孔板的上部的定位销，通过两侧对称地生成中央定位所需的一对定位凹槽，由此，极大改善平坦均匀度。

并且，本发明具有如下优点，将金属板附着固定于多孔板下部的中央凹槽部，防止因当前使用陶瓷材质而产生的裂痕，极大地改善不良工艺，并且，将设备的停止降到最小化，以提高生产力。

并且，本发明具有如下优点，使用特殊合金及金属类代替陶瓷，将通过多孔板的四个多孔而传输的空气供给线由现有的螺丝结合方式变更为一体式的金属材质，由此，将因相应部分的龟裂而造成设备停止及由此产生的费用降到最小化。

另外，本发明具有如下优点，平衡销通过螺丝结合而固定于中央凹槽部，由此，防止因当前粘合剂固化而产生粉末乱飞的现象。

附图说明

图1为普通CMP装置的简略结构图；

图2为现有的圆形多孔板的侧面结构图；

图3(a)(b)为现有圆形多孔板的上面及下面剖视图；

图4为本发明的圆形多孔板的侧面结构图；

图5(a)(b)为本发明圆形多孔板的上面及下面剖视图；

图6为本发明圆形多孔板的分解剖视图。

具体实施方式

首先，对各个附图的构成要素附加参照符号，对于相同的结构要素，即使在不同的附图上，也尽可能的使用了相同的符号。并且，在说明本发明时，判断相关的公知功能或结构的具体说明为非本发明的要旨所必需的或混淆本发明时，省略其具体说明。

下面，参照附图，对本发明的优选的实施例进行更具体地说明。

图4为本发明的圆形多孔板的侧面结构图，图5(a)(b)为本发明圆形多孔板的上面及下面剖视图，图6为本发明圆形多孔板的分解剖视图。

如图所示，本发明的CMP装置的抛光头，包括：压力调节装置(11)，在执行CMP工艺时，执行抽气动作；吸附部(12)，位于所述压力调节装置(11)的下方，利用借助所述压力调节装置(11)的抽气而产生的真空而直接吸附芯片(W)；圆形的多孔板(100)，位于所述压力调节装置(11)的下部，表面形成有多个贯通孔，借助因所述压力调节装置(11)而产生的压力传输至所述吸附部(12)；卡环(13)，在抛光所述芯片(W)的过程中，防止所述芯片(W)从吸附部(12)脱离，其中，所述多孔板(100)包括：圆盘形状的主体(110)；定位凹槽(111)(111)，为一对，两侧对称形成于所述主体(110)的上部中央；多个孔(112)，形成于所述主体(110)；多孔凹槽(113)，形成于所述主体(110)的一侧，形成有四个孔；中央凹槽部(114)，形成于所述主体(110)的后面中央；球(115)，一部分插入固定于所述中央凹槽部(114)的中央；圆形的金属板(116)，插入固定设置在所述中央凹槽部(114)的中央部位，使得所述球(115)的一部分裸露；平衡销(117)，为多个，插入固定在所述中央凹槽部(114)的周围；上部及下部边缘部(120)(130)，围绕固定所述主体(110)的边缘。

所述圆盘形状的主体(110)由陶瓷材质形成，围绕固定所述主体(110)的边缘的上部及下部边缘部(120)(130)由金属材质构成。

优选地，所述上部边缘部(120)及下部边缘部(130)由不锈钢(SUS)材质构成。

并且，形成于所述主体(110)的中央的一对定位凹槽(111)为用于定位抛光头的结构，根据该定位凹槽(111)的结构，防止了因与球(115)的相互晃动，而使以主体(110)下部的中央凹槽部(114)和中央为中心，发生非方向性龟裂，而在抛光工艺时发生的泄漏(leak)。

并且，所述金属板(116)使球(115)固定在中央，同时还形成一部分裸露的裸露孔(116a)，并借助特殊粘合剂粘合固定于主体(110)的下部中央凹槽部(114)。

根据本发明，所述金属板(116)由特殊合金构成。

所述特殊合金由包含锆、钛、镍及铬的金属合金构成。

其中，所述特殊合金的所述锆(zirconium，Zr)为用于提高耐腐蚀性，及提高合金的表面强度而使用，所述钛(titanium，Ti)为用于将合金轻便化，及提高强度而使用。

另外，所述镍(nickel，Ni)用于合金的制造及加工的容易性而使用，所述铬(chrome，Cr)用于合金的制造及加工的容易性而使用。

所述特殊合金按各种组成比例，能够包含锆、钛、镍及铬，尤其，为了更好地发挥耐腐蚀性、高强度及轻便化特性，也可以按如下组成比例，包含所述成分。

即，在所述特殊合金包含40至60重量％锆，30至70重量％钛，5至15重量％镍及铬。

包含未满40重量％所述锆时，合金的耐腐蚀性及表面强度低下，超过60重量％时，存在因合金的密度变高而难以轻便化的问题。

包含未满30重量％所述钛时，难以形成合金的轻便化，超过70重量％时，发生合金的强度低下的问题。

并且，包含未满5重量％所述镍及铬时，造成难以制造合金，所制造的合金的加工性低下的问题，超过15重量％时，相对地，锆及钛的含量变低，而存在合金的强度变低而增加重量，耐腐蚀性低下的问题。

如上所述，本发明的所述金属板(116)由所述特殊合金材质构成。

借助如上所述的金属板(116)的结构，能够极大提高强度，由此，防止因使用陶瓷材质而发生的龟裂，从而，极大地改善工艺不良问题。

并且，所述多个，即六个平衡销(117)用于在抛光工艺中，防止抛光头偏向一侧或倾斜度歪曲，如图5(b)所示，通过螺丝处理下端的固定部(117a)，固定在中央凹槽部(114)时，使得按螺丝结合方式固定。

因此，如上所述固定的六个平衡销(117)防止发生因根据现有的粘合剂粘合方式而发生了的问题即因粘合剂固化而粉末乱飞的现象。

并且，通过形成于所述主体(110)的多孔凹槽(113)而传输的空气供给线由现有的螺丝结合方式变更为一体式相同的材质，由此，对因相应部分的龟裂而造成的设备停止及由此产生的费用降到最小化。

并且，根据本发明，与所述金属板(116)一样，圆盘形状的主体(110)、上部边缘部(120)及下部边缘部(130)也由上述特殊合金材质构成。

并且，所述金属板(116)、主体(110)、上部及下部边缘部(120)(130)由包含不锈钢(SUS)的金属材质构成。

并且，根据本发明，金属板(116)也能够仅由钛构成。

并且，所述金属板(116)、主体(110)、上部及下部边缘部(120)(130)也能够全部由钛构成。