CN108885984B - 形成有基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种形成有基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头。根据本发明的载体头，包括：基座；基板容纳部件，包括：形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面的底板、从所述底板的边缘向高度方向延伸的外周部、从所述外周部的外侧分支而与所述基座的下部连接的结合部、从所述外周部的内侧分支的接触部；接触对应结构，与所述基座的下部连接，而提供与所述接触部的接触面；及外周部加压腔室，所述接触部借助于流体压力与所述接触对应结构紧贴，而以所述结合部和所述接触部为壁而形成。

Description

形成有基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头
技术领域
本发明涉及化学机械研磨装置，更详细地，涉及一种在研磨工艺中向基板施加研磨压力的形成有基板容纳部件的载体头。
背景技术
半导体或玻璃基板的制造及集成电路的制造工艺中，在既定的步骤需要将基板表面研磨(polishing)或将基板表面平坦化(planarization)。根据上述的必要性正在广泛使用化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)工艺。
基板的化学机械研磨是通常在压板(platen)上附着研磨垫(pad)，并在称为载体头(carrier head)的基板容纳器械上安装基板后，将研磨液涂覆在研磨垫，并使得压板和载体头同时旋转，从而，产生研磨垫与基板之间的摩擦。
载体头由从旋转轴接收动力并提供容纳载体头构成所需的部件的空间的基座(base)、与基座的下部连接，容纳基板使其旋转的基板容纳部件、研磨工艺中支撑基板的侧面而防止基板的脱离的定位环(retaining ring)等构成。在研磨时基板通过基板容纳部件接收研磨压力，因此，根据基板容纳部件的结构，基板的研磨均匀度受到的影响较大。尤其，因基板的边缘(edge)的不连续特性，难以在边缘区域及与其邻接的区域获得较好的研磨均匀度，因此，需要在上述区域精密地控制压力。
图1概略地表示现有的载体头(美国专利第6,857,945号)的截面。载体头包括：基座组装件10,40,42、容纳并加压基板50的膜结构30、定位环20。在此，在此，膜结构的外周部(32)加压基板50的边缘，为此，需要向最外廓腔室(C1)施加流体的压力，将外周部32向基板50侧按压。此时，将第1外廓襟翼(flap)33和第2外廓襟翼34的较厚的边缘(rim)部分33',34'通过基座10和夹钳40,42进行固定，而将最外廓腔室(C1)进行密封(sealing)，从而，维持腔室(C1)内的流体压力。
如上述地，将构成外周部的加压所需的腔室的襟翼全部固定时，需要各个襟翼固定所需的夹钳和夹钳固定所需的作业空间。因此，为了将外周部垂直地加压，减少腔室的大小或改变形状时存在有限性。
发明内容
要解决的技术问题
为了解决如上述的现有技术的问题点，本发明的目的为提供一种在化学机械研磨时能够精巧地加压基板的边缘区域及与其邻接的区域的形成有基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头。
解决问题的技术方案
为了实现上述问题，根据本发明的实施例的形成有基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头，包括：基座；基板容纳部件，包括：形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面的底板、从所述底板的边缘向高度方向延伸的外周部、从所述外周部的外侧分支而与所述基座的下部连接的结合部、从所述外周部的内侧分支的接触部；接触对应结构，与所述基座的下部连接，而提供与所述接触部的接触面；及外周部加压腔室，所述接触部借助于流体压力与所述接触对应结构紧贴，而以所述结合部和所述接触部为壁而形成，并且，所述外周部加压腔室内的流体压力大于作用于所述外周部的内侧面的流体压力时，能够控制所述外周部加压腔室内的流体向所述外周部的内侧面侧流动，但，作用于所述外周部的内侧面的流体压力大于所述外周部加压腔室内的流体压力时，作用于所述外周部的内侧面的流体向所述外周部加压腔室内流动。
本发明的另一实施例的形成有基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头，包括：基座；基板容纳部件，包括：形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面的底板、从所述底板的边缘向高度方向延伸的外周部、从所述外周部的外侧分支而与所述基座的下部连接的结合部、从所述外周部的内侧分支的接触部，并且，在所述外周部与所述内部面相接的角落形成有突出结构；接触对应结构，与所述基座在下部连接，而提供与所述接触部的接触面；及外周部加压腔室，所述接触部借助于流体压力与所述接触对应结构紧贴，由此，以所述结合部及所述接触部为壁而形成，并且，所述外周部加压腔室内的流体压力大于作用于所述外周部的内侧面的流体压力时，能够控制所述外周部加压腔室内的流体向所述外周部的内侧面侧流动，但，作用于所述外周部的内侧面的流体压力大于所述外周部加压腔室内的流体压力时，作用于所述外周部的内侧面的流体向所述外周部加压腔室内流动。
根据本发明的实施例的化学机械研磨装置载体头用基板容纳部件，包括：底板，形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面；外周部，从所述底板的边缘向高度方向延伸；结合部，从所述外周部的外侧分支；及接触部，从所述外周部的内侧分支。
根据本发明的另一实施例的化学机械研磨装置载体头用基板容纳部件，包括：底板，形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面；外周部，从所述底板的边缘向高度方向延伸；结合部，从所述外周部的外侧分支；及接触部，从所述外周部的内侧分支，并且，在所述外周部与所述内部面相接的角落形成有突出结构。
发明的效果
本发明的形成有基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头在研磨工艺中能够精巧地加压基板的边缘区域和与其邻接的区域，而容易控制研磨均匀度。
附图说明
图1为概略表示现有的载体头的截面图；
图2为本发明的一实施例的化学机械研磨装置用载体头的截面图；
图3为安装另一实施例的基板容纳部件的载体头的截面图；
图4为说明根据流体压力的接触部的作用的截面图；
图5为表示作用于外周部的内侧面的流体压力(P2)相比作用于接触部的外周部加压腔室内的流体压力(P1)更大的情况的截面图；
图6为上述的基板容纳部件的剖视截面图；
图7为用于说明接触部的弯曲(bending)的部分截面图；
图8为用于说明接触部的位置的部分截面图；
图9及图10为表示基板容纳部件的另一实施例的部分附图；
图11及图12为表示基板容纳部件的又另一实施例的部分附图；
图13为表示接触部的又另一示例的部分截面图；
图14为表示基板容纳部件的又另一实施例的截面图；
图15为表示基板容纳部件的又另一实施例的截面图；
图16为表示上述的基板容纳部件容纳圆形板的状态的截面图；
图17为表示本发明的又另一实施例的基板容纳部件的截面图；
图18为表示上述的基板容纳部件容纳圆形板的状态的截面图；
图19为表示固定襟翼的另一实施例的基板容纳部件的截面图；
图20为形成有接触襟翼的载体头的截面图；
图21为表示接触襟翼的一例的剖视截面图；
图22为用于说明接触襟翼的动作的截面图；
图23为形成有囊状件的载体头的截面图；
图24为表示囊状件的另一实施例的载体头的截面图；
图25为同时形成有囊状件和接触襟翼的载体头的截面图；
图26为安装本发明的另一实施例的基板容纳部件的载体头的截面图；
图27(a)为表示有突出结构时Zone1及Zone2的压力分别为P1及P2的载体头的部分截面图；
图27(b)为Zone1的压力P1和Zone2的压力P2根据基板的位置而施加的程度的图表；
图27(c)为表示基板最终受到的压力的图表；
图28(a)为表示没有突出结构时各个Zone的压力的载体头的部分截面图；
图28(b)及图28(c)为用于说明没有突出结构时基板承受的压力的图表；
图29为表示突出结构的另一实施例的截面图；
图30为表示突出结构的又另一实施例的截面图；
图31为表示突出结构的又另一实施例的截面图；
图32为表示突出结构的又另一实施例的截面图；
图33为表示本发明的又另一实施例的基板容纳部件的截面图；
图34为表示在基板容纳部件的底板形成有贯通底板的贯通孔的截面图；
图35为形成有突出结构的基板容纳部件和形成有接触襟翼的载体头的截面图；
图36为形成有突出结构的基板容纳部件和形成有囊状件的载体头的截面图；
图37为同时形成有囊状件和接触襟翼的载体头的截面图；
图38为表示形成有多个囊状件的载体头的实施例的截面图。
最佳实施方式
以下参照附图通过本发明的优选实施例详细说明本发明。但，本发明并非限定于下面公开的实施例，而是以各种不同的形态体现，实施例是为了使得所述技术领域的普通技术人员完全了解本发明的范畴，为了便于说明，附图中的构成要素可夸张其大小。
在整篇说明书中基板容纳部件等一个构成要素与其他构成要素"下部"连接是指所述一个构成要素直接地与其他构成要素"下部"接触而连接，或在其之间形成有又另一构成要素，而一个构成要素与另一构成要素连接。相反，一个构成要素与其他构成要素"直接地与下部"连接是指在其之间未形成有其他构成要素。相同的符号意味着相同的要素。并且，"在上部"或"在上面"及"在下部"或"在下面"等相对性的术语是如同在附图中图解用于说明对于其他要素的某个要素之间的关系而使用。相对性的术语是指附加与在附图中图示的方向而包括要素的其他方向。例如，在附图中构成要素被翻转(turned over)时形成于其他要素的上部面的要素是在所述其他要素的下部面上。因此，举例的"在上部"的术语包括根据附图中的特定方向的"在上部"及"在下部"方向。
图2为包括本发明的一实施例的基板容纳部件600的化学机械研磨装置用载体头900的截面图，载体头900以从旋转轴110接收动力的基座(base)100为基础而构成。首先，在基座100下部直接地安装定位环(retaining ring)120，定位环120的作用是防止在研磨工艺中防止基板(未图示)的脱离。相同地，与所述基座100下部连接，在定位环120内侧安装有基板容纳部件600。
基板容纳部件600包括：底板610、外周部620、结合部650及接触部670。底板610包括定义为外部面612和内部面614的两个面，底板610的大小和形状大致与研磨的基板(未图示)的大小和形状相同。例如，如果基板为300mm晶片，底板610的形状是圆形，直径为大约300mm。外部面612成为容纳并输送基板所需的基板容纳面，内部面614是所述外部面612的相反侧表面，是施加流体的压力的一面。
外周部620为从底板610的边缘向高度方向延伸的部位。图2中外周部620为与底板610垂直的形状，但，外周部620非必需与底板610垂直，只要包括对于底板610的垂直成分而延伸，提供与基座100的连接所需的空间即可。
结合部650是从外周部620的外侧分离延伸，而与基座100下部连接的部分，优选地，为襟翼(flap)形状，并且，为了坚固地密封(sealing)，可在末端部分形成有O形环(O-ring)构造652。接触部670是从外周部620的内侧分离出来，与连接于基座100的下部的接触对应结构500接触的部位。接触部670与结合部650不同地无需末端部分固定在接触对应结构500或其他构成要素。因此，无需用于固定接触部670所需的夹钳等部件，而不用考虑拧紧螺栓等夹钳固定作业所需的载体头内的作业空间。
接触对应结构500与基座100的下部连接，形成如图2所示突出的形状。接触对应结构500提供使得基板容纳部件600的接触部670接触的接触面。为了使得接触对应结构500受力时也不发生变形，优选地，接触对应结构500由塑料、铝合金或铁合金等实质上刚性的(substantially rigid)物质形成。
通过流体通道210供应的流体在结合部650与接触部670之间加压接触部670时，接触部670与接触对应结构500紧贴，由此，能够抑制流体从接触部670与接触对应结构500之间泄露。结合部650与接触部670之间的流体也作用于外周部620，而将外周部620向下侧加压。由此，能够形成以结合部650和接触部670作为壁的外周部加压腔室200，图2的情况，除了结合部650和接触部670之外，接触对应结构500及基座100也成为围绕外周部加压腔室200的壁。构成外周部加压腔室200的壁整体的要素可根据构成载体头900的要素的形状而不同，但，结合部650和接触部670始终成为构成外周部加压腔室200的壁的要素。外周部加压腔室200容纳通过流体通道210供应的流体，而维持既定的压力，并在研磨工艺中通过外周部620向基板(未图示)施加。优选地，流体为气体，也可使用空气或氮气。邻接的底板加压腔室300也通过流体通道310接收流体，并通过底板610向基板(未图示)施加研磨压力。
图3为安装另一实施例的基板容纳部件602的载体头900的截面图。基板容纳部件602的结合部656从外周部620的外侧分支，末端部分向载体头900中心侧的内侧方向。末端部分658通过连接部件522和接触对应结构520连接后，与基座100的下部连接。接触部670从外周部620的内侧分支，与接触对应结构520接触。如上述地，结合部656可向载体头900中心侧，也可如同图2，向载体头900的外侧即外侧方向。如上述地，本发明中的结合部可向各个方向，但，为了使得附图简单化，下面的附图中，如图2所示，只是以结合部650向外侧方向的基板容纳部件为示例进行说明。
图4为说明根据流体压力的接触部670的作用的截面图，在此，外周部加压腔室200的压力为P1，底板加压腔室300的压力为P2。此时，P1的压力作用于接触部670的外侧面672(以外周部加压腔室为基准是内侧，但，以基板容纳部件中心的相反方向，因此，定义为外侧面)，并且，P2的压力作用于外周部620的内侧面622及与其相接的接触部670的内侧面674(以外周部加压腔室为基准是外侧，但，向基板容纳部件中心方向，因此，定义为内侧面)。P1大于P2时，即，外周部加压腔室200内的流体压力大于向外周部的内侧面622作用的流体压力时，作用于接触部670的净压力(net pressure)向接触对应结构500方向发生作用，而使得接触部670与接触对应结构500紧贴。由此，即使外周部加压腔室200的压力P1更大，也能够控制外周部加压腔室200内的流体向外周部620的内侧面622侧流动。
图5表示作用于外周部620的内侧面622的流体压力P2大于作用于接触部670的外周部加压腔室200内的流体压力P1的情况。此时，作用于接触部670的净压力(netpressure)向使得接触部670从接触对应结构500远离的方向产生作用，因此，在接触部670与接触对应结构500之间发生缝隙230，通过该缝隙230如同箭头表示作用于外周部620的内侧面622的流体可发生向外周部加压腔室200流动。
因此，根据本发明的实施例的包括基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头900，包括：基座100；基板容纳部件600，包括：包括容纳基板的外部面612和所述外部面相反侧的内部面614的底板、从所述底板610的边缘向高度方向延伸的外周部620、从所述外周部620的外侧分支而连接于所述基座100的下部连接的结合部650、从所述外周部620的内侧分支的接触部670；接触对应结构500，与所述基座100下部连接，而提供与所述接触部670的接触面；及外周部加压腔室200，所述接触部670借助于流体压力与所述接触对应结构500紧贴，以所述结合部650及所述接触部670为壁而形成，并且，所述外周部加压腔室200内的流体压力大于作用于所述外周部620的内侧面622的流体压力时，能够防止所述外周部加压腔室200内的流体向所述外周部620的内侧面622侧流动，但，作用于所述外周部620的内侧面622的流体压力大于所述外周部加压腔室200内的流体压力时，作用于所述外周部620的内侧面622的流体向所述外周部加压腔室200内流动。
图6为上述的基板容纳部件600的剖视截面图。如图所示，基板容纳部件600的整体可由相同的材料形成，此时，适合使用的材质为可挠性材料。可挠性材料可使用橡胶，优选地，可使用硅胶或乙丙橡胶等耐水性及耐化学性较好的橡胶。由可挠性材料形成的基板容纳部件600可通过模塑(molding)制造。底板610形成圆形，厚度可具有0.5mm至2mm的值，外周部610的宽幅W可具有1mm至10mm的值。并且，虽未图示，基板容纳部件600的底板610和外周部620是由硬度较大的(例如，ShoreA硬度值70)橡胶成型，结合部650和接触部670是由硬度较小(例如，Shore A硬度值40)的橡胶成型。如图所示，结合部650的末端部分可向外侧方向(从基板容纳部件中心远离的方向)或虽未图示，可向内侧,上侧或下侧方向，相反，优选地，接触部670的末端部分向上内侧方向(上侧方向成分和向基板容纳部件中心的内侧方向成分都具有的方向)。接触部670的末端部分指向水平方向时，接触部670无法插入接触对应结构500外面，如果为垂直方向，不易与接触对应结构650坚固地接触。接触部670的倾斜的程度是以垂直方向为基准，定义由此倾斜的角度φ，如果垂直时φ为0°，如同图6所示，接触部670向上内侧时，φ是形成0°与90°之间的值，如果为水平，φ为90°。为了顺利地向接触对应结构插入，并插入后坚固地接触，优选地，φ形成2°至45°的值。
图7是用于说明接触部670的弯曲(bending)的部分截面图。未将基板容纳部件600安装在基座的状态下，如图所示接触部670可整体上伸直。基板容纳部件600如图上面的图2所示与基座100结合时，接触部670向箭头方向弯曲而向接触对应结构500的外侧插入。从三维地观察，接触部670的圆形边缘被扩张，而向圆筒形的圆筒形的接触对应结构500扩张的边缘内插入。插入后继续以弯曲的状态(用点线表示)与接触对应结构500接触，此时，借助于要恢复原状态的力量而能够更加坚固地接触。
因此，根据本发明的实施例的化学机械研磨装置载体头用基板容纳部件600,包括：底板610，包括容纳基板的外部面612和所述外部面612相反侧的内部面614；外周部620，从所述底板610的边缘向高度方向延伸；结合部650，从所述外周部620的外侧分支；及接触部670，从所述外周部620的内侧分支。
图8是用于说明接触部670的位置的部分截面图。接触部670是从外周部620的内侧分支，如图所示，外周部620的内侧面622和接触部670的内侧面678未连续相接，而形成外周部620的上部面623。相同地，虽未图示，结合部650也可从非外周部620的最外侧的部分分支出来。即，结合部650和接触部670分支出来的外周部620的内侧及外侧是以外周部620中央为警界的相对的意义，而非必需指外周部620的最内侧及最外侧。
图9及图10是表示基板容纳部件600的另一实施例的部分截面图，表示接触部670',670”形成曲率而向上内侧。首先，如图9所示，接触部可形成向670'内侧弯曲的形状，并且，如同图10所示，接触部也可形成向670”外侧弯曲的形状。
图11及图12是表示基板容纳部件600的又另一实施例的部分截面图，表示分别不同形状的接触部。首先，如图11所示，接触部680包括：与外周部620的内侧连接，而大致形成垂直的导引部分684和从导引部分684向上内侧方向延伸的紧贴部分686。优选地，导引部分684的内径D1稍大于要插入的接触对应结构(未图示)的外径，而能够防止接触对应结构下降至外周部620的下端时挂接。紧贴部分686向上内侧方向延伸，因此，插入后压紧圆筒形状的接触对应结构(未图示)，而能够坚固地接触。图12表示紧贴部分686'从导引部分684向上内侧方向延伸后，向内侧弯曲的情况。如同上述，紧贴部分686'被弯曲时插入后要恢复至原状态的力量更加强。但，优选地，紧贴部分686'的末端位于相比从所述紧贴部分686'延伸的导引部分684的高度(附图中用H表示)的更上侧，这是为了防止在插入时紧贴部分686'和导引部分684重叠。
图13是表示接触部的又另一示例的部分截面图，表示紧贴部分688的厚度相比导引部分684的厚度更薄的接触部682。如上述地，如果紧贴部分688相比导引部分684更薄，如图所示，能够使得紧贴部分688的倾斜角更大。较薄的紧贴部分688的厚度相比导引部分684的厚度具有0.2倍至0.6倍的值。并且，虽未图示，与上述的图12类似地，较薄的紧贴部分从导引部分684向上内侧方向延伸后可向内侧弯曲，优选地，此时较薄的紧贴部分的末端也位于相比所述较薄的紧贴部分延伸出来的导引部分的高度(附图中用H表示)更上侧。
图14是表示基板容纳部件600的又另一实施例的截面图，表示在外周部的内侧面622形成有容纳辅助结构的凹槽624。向凹槽624可插入金属或塑料等实质上刚性的(substantially rigid)物质形成的环圈或圆形板。将形成有相比凹槽624的周围稍大的周围的环圈或圆形板向凹槽624插入时，能够将可能向下侧下垂的底板610拉紧。上面只示例了一个凹槽624，但，可形成一个以上的凹槽。
图15是表示基板容纳部件600的又另一实施例的截面图，基板容纳部件600包括从接触部670与底板610之间外周部的内侧面622向内侧方向延伸的容纳辅助襟翼(flap)626。优选地，容纳辅助襟翼626是与基板容纳部件600相同的物质，形成板状的环形状，在基板容纳部件600的成型时同时成型。容纳辅助襟翼626的延伸的长度q为5mm至20mm,并且，厚度为0.3mm至1mm的值。在容纳辅助襟翼626的末端可形成有用于坚固地结合的环圈结构627。
图16为表示上述的图15的基板容纳部件600容纳圆形板590的状态的截面图，优选地，圆形板590由塑料或金属等具有充分的刚性的物质制成。圆形板590被插入至底板610与容纳辅助襟翼626之间后，夹钳594借助于螺栓(未图示)与圆形板590结合，而固定在基板容纳部件600。此时，通过容纳稍大于外周部620的内径的直径的圆形板590，而能够防止底板610的下垂。并且，优选地，在圆形板590形成有小孔592而使得流体能够自由地作用于底板610。图16表示容纳圆形板590的情况，但，也可代替板插入环圈。
图17为表示根据本发明的又另一实施例的基板容纳部件600截面图，从内部面614向高度方向延伸形成有固定襟翼640。固定襟翼640由与内部面614连接而向高度方向延伸的第1部分642和从第1部分642的末端向侧方向延伸的第2部分644构成。固定襟翼640整体上形成环状，末端形成有用于坚固结合的环圈结构645。优选地，固定襟翼640为与基板容纳部件600相同的材质，可在基板容纳部件600的成型时同时成型。
图18是表示上述的图17的基板容纳部件600容纳圆形板596的状态的截面图。圆形板596被插入至底板610与固定襟翼640之间后，夹钳598通过螺栓(未图示)与圆形板596结合，而被固定在基板容纳部件600。然后，将夹钳598连接于基座(未图示)的下部，由此，能够使得基板容纳部件600的中央区域坚固地安装在基座(未图示)上。
图19是表示固定襟翼646,648的另一实施例的基板容纳部件600的截面图，内部固定襟翼646和在内部固定襟翼646外廓的外部固定襟翼648分别从内部面614向高度方向延伸。虽未图示，将环形板向内部固定襟翼646与外部固定襟翼648之间插入后，用夹钳固定，而能够使得基板容纳部件600坚固。如上述地，除了底板610的中央区域外，在其他区域也可形成有固定襟翼，并且，虽未图示，在中央区域和外廓区域都可形成有多个固定襟翼。
图20是形成有接触襟翼(flap)700的载体头900的截面图。接触襟翼700是用于防止流体向外周部加压腔室200流入的部件。如图所示，接触襟翼700的襟翼上部730通过接触对应结构530和夹钳532结合，而与基座100下部连接。虽未图示，襟翼上部730也可直接与基座100的下部连接。从襟翼上部730向下延伸襟翼侧部720，从襟翼侧部720的下端向下延伸襟翼下部710。接触襟翼700是在外周部620的内侧，即外周部620围绕接触襟翼700的形态邻接而设置，襟翼下部710与底板610中连接于外周部620的区域接触。
图21是表示接触襟翼700的一例的剖视截面图，接触襟翼700整体上形成环形，只看一侧截面时，形成字形状。在襟翼上部730可形成有用于容易密封的环圈结构732。接触襟翼700是开放的结构，即使襟翼上部730与基座100的下部连接，无法形成通过小孔容纳流体的腔室(chamber)，可与基板容纳部件600结合而形成腔室。优选地，接触襟翼700由可挠性材料成型，可挠性材料可使用橡胶，其为硅胶、氯丁橡胶或乙丙橡胶等。除环圈结构732之外的接触襟翼700的厚度可具有0.3mm至2mm的值。
图22是用于说明接触襟翼700的动作的截面图。首先，如图5所示未形成接触襟翼时，如果底板加压腔室300的压力大于外周部加压腔室200的压力，底板加压腔室300内的流体继续向外周部加压腔室200流入。但，如图22所示，将接触襟翼700与外周部620的内侧连接而设置时，能够防止流体从接触襟翼700内侧(即从底面加压腔室300)向外周部加压腔室200侧流动，从而，使得流体无法继续向外周部加压腔室200流入。这是因为接触襟翼700内侧的流体如同直线箭头表示作用于接触襟翼700时，襟翼侧部720的膨胀通过与接触对应结构530的接触而限制，襟翼下部710与底板610发生接触而消除流体泄露的缝隙。如果设置接触襟翼700，在接触襟翼700与外周部620之间形成中间区域302，而在中间区域302非独立地供应流体，因此，不同于外周部加压腔室200或底板加压腔室300，不易调节流体压力。因此，优选地，接触襟翼700尽可能与外周部620相近地设置，使得通过中间区域302被加压的底板610区域最小化。接触襟翼700通过接触对应结构530与底板610之间的缝隙部分性地膨胀，中间区域302的压力变高，使得流体向外周部加压腔室200侧流动，而部分性膨胀停止时，流体的流动也停止。
图23是形成有囊状件800的载体头900的截面图。囊状件800是用于独立地加压底板610的既定区域的部件，与外周部620的内侧邻接而配置。囊状件800通过流体通道410接收独立供应的流体，而形成囊状件腔室400，囊状件腔室400膨胀，使得囊状件800的下面部810与基板容纳部件600的底板610接触，而施加压力。囊状件800整体上形成环形，在上部向外侧延伸有两个固定部830，通过接触对应结构510及起到夹钳作用的隔离墙结构540而与基座100的下部连接。接触对应结构510和隔离墙结构540不仅起到囊状件800的连接作用，而且，在囊状件800的膨胀时，与囊状件800的侧面部820接触，而能够限制囊状件800的侧方向膨胀。更详细地，接触对应结构510限制囊状件800的外侧方向膨胀，隔离墙结构540限制囊状件800的内侧方向膨胀。由此，囊状件800与借助于接触对应结构510和隔离墙结构540限定的底板610的既定区域发生接触，而施加压力。优选地，囊状件800由可挠性材料成型。可挠性材料可使用橡胶，其为硅胶、氯丁橡胶或乙丙橡胶等。
图24是表示囊状件860的另一实施例的载体头900的截面图。如图所示，囊状件860的固定部880向囊状件860的内部方向延伸，通过第1夹钳552和第2夹钳554结合，第1夹钳552再与隔离墙结构550结合，由此，能够将囊状件860连接于基座100的下部。囊状件860通过流体通道412接收供应的流体而形成囊状件腔室402，囊状件腔室402膨胀，与基板容纳部件600的底板610发生接触，而施加压力。隔离墙结构550同时起到限制囊状件860的侧方向膨胀的作用和接触部670要接触的接触对应结构作用。
图25是同时具有囊状件800和接触襟翼760的载体头900的截面图。如图所示，为了独立地加压底板610的既定区域，囊状件800与外周部620的内侧邻接，而与基座100的下部连接，并且，与囊状件800的内侧邻接(向囊状件800外部中底板610的中心方向地)，接触襟翼760的襟翼上部790通过第1襟翼夹钳560和第2襟翼夹钳562与基座100的下部连接。襟翼侧部780从襟翼上部790向下延伸，襟翼下部770从襟翼侧部780下端向内侧方向延伸。接触襟翼760为如图所示开放的结构，襟翼下部770与底板610接触才能容纳流体。更详细地，接触襟翼760内侧的流体作用于接触襟翼760时，襟翼侧部780与隔离墙结构540发生接触而向侧方向膨胀，襟翼下部770则与邻接于囊状件800的底板610接触，而消除流体泄露的缝隙，从而，能够控制流体从接触襟翼760内侧向囊状件800侧流动。
图26为安装本发明的另一实施例的基板容纳部件604的载体头的截面图，在基板容纳部件的外周部620与内部面614相接的角落形成有突出结构630。因此，从三维方面看，突出结构630如同外周部620形成环形。优选地，突出结构630为与基板容纳部件604相同的材质，在基板容纳部件604的成型时同时成型。如图所示，突出结构630形成有包括侧面632和上面634的台阶(step)形状。此时，高度h具有3mm至15mm,宽幅s具有4mm至20mm的值。
图27及图28是用于说明突出结构630的压力分散功能的截面图。首先，参照载体头900的部分截面图的图27a，用Zone1表示的外周部加压腔室200被施加P1的压力，用Zone2表示的底板加压腔室300被施加P2的压力。上述压力通过底板610、外周部620及突出结构630向基板50施加。突出结构630是在角落底板610变厚的形态，或在角落外周部620变厚的形态。因此，突出结构630共有底板610和外周部620的特性。将其表示在图27b和27c，首先，外周部加压腔室200压力P1向宽幅为w的外周部620上部施加时，该压力P1向基板50侧下降时在旁边的突出结构630分散。从而，根据基板50的位置，从外周部加压腔室200受到的压力如同图27b的图表Z1Effect发生变化。同样地，底板加压腔室300压力P2向宽幅为s的突出结构上面634施加时，该P2向基板50侧下降时向旁边的外周部620分散。结果，根据基板50的位置，从底板加压腔室300受到的压力如同图27b的图表Z2Effect发生变化。从而，基板50最终受到的压力是将对于基板50产生的所有的压力的值，因此，如图27c的图表Z1+Z2Effect发生变化。在此，借助于突出结构630，基板50承受的压力从外周部加压腔室200的Zone1向底板加压腔室300的Zone2变化时不发生急剧的变化。即，借助于突出结构630，使得同时受到Zone1和Zone2的影响的区域被扩张，而缓慢地发生压力变化。相反，如果没有突出结构时，如图28所示，压力P1和P2向基板50传送时被分散的量及其小。因此，基板50承受的压力从Zone1向Zone2急剧地变化。
因此，根据包括本发明的另一实施例的基板容纳部件的化学机械研磨装置用载体头900，包括：基座100；基板容纳部件604，包括形成有容纳基板的外部面612和所述外部面612相反侧的内部面614的底板610、从所述底板610的边缘向高度方向延伸的外周部620、从所述外周部620的外侧分支，与所述基座100的下部连接的结合部650、从所述外周部620的内侧分支的接触部670，并且，在所述外周部620与所述内部面614相接的角落形成突出结构630；接触对应结构500，与所述基座100的下部连接，而提供与所述接触部670的接触面；及外周部加压腔室200，所述接触部670借助于流体压力而与所述接触对应结构500紧贴，而以所述结合部650及所述接触部670为壁形成，并且，所述外周部加压腔室200内的流体压力大于作用于所述外周部620的内侧面622的流体压力时，能够控制所述外周部加压腔室200内的流体向所述外周部620的内侧面622侧流动，但，作用于所述外周部620的内侧面622的流体压力大于所述外周部加压腔室200内的流体压力时，作用于所述外周部620的内侧面622的流体能够向所述外周部加压腔室200内流动。
图29为表示突出结构630的另一实施例的截面图，突出结构侧面632'倾斜形成。如上述地，突出结构630的侧面632'非必需与底面610垂直，也可以垂直为基准在45°内左右倾斜。并且，虽未图示，侧面632'也可形成有曲面。相同地，突出结构上面634也非必需与外周部620垂直。
图30为表示突出结构631的又另一实施例的截面图，突出结构631的表面633形成曲面。此时，难以区分突出结构631的侧面和上面，因此，由单一表面633形成突出结构631的形状，突出结构631的高度和宽幅由在角落突出部631分别与外周部620、底板610相接的位置的距离而定义。
图31为表示突出结构的又另一实施例的截面图，在突出结构630表面的侧面632形成有凹凸结构的凹槽636。如果形成有凹槽636，可插入由金属或塑料制成的环圈或圆形板(未图示)。将相比凹槽636的周围稍大的周围的环圈或圆形板插入至凹槽636时，能够将可能向下下垂的底板610拉紧。上面示例了形成于侧面632的一个凹槽636，但，除了侧面632，也可在上面634或图20中图示的曲面的表面633形成一个以上的作为用于支撑环或板的凹凸结构即凹槽或凸起。
图32为表示突出结构的又另一实施例的截面图，形成有从突出结构侧面632向内侧方向延伸的容纳辅助襟翼(flap)638。优选地，容纳辅助襟翼638是与基板容纳部件604相同的物质，形成板状的环形状，在基板容纳部件604的成型时同时成型。容纳辅助襟翼638的延伸的长度q具有5mm至20mm的值，厚度具有0.3mm至1mm的值。在襟翼的末端可形成有用于坚固地结合的环圈结构639。容纳辅助襟翼638的作用是容纳圆形的板或环圈(未图示)进行固定。虽未图示，容纳辅助襟翼也可从突出结构的上面或曲面的表面向内侧延伸。
由此，根据本发明的另一实施例的化学机械研磨装置载体头用基板容纳部件604，包括：底板610，形成有容纳基板的外部面612和所述外部面612相反侧的内部面614；外周部620，从所述底板610的边缘向高度方向延伸；结合部650，从所述外周部620的外侧分支；及接触部670，从所述外周部620的内侧分支，并且，在所述外周部620与所述内部面614相接的角落形成有突出结构630。
图33为表示本发明的又另一实施例的基板容纳部件604的截面图，从内部面614向高度方向延伸形成固定襟翼640。优选地，固定襟翼640为与基板容纳部件604相同的材质，在基板容纳部件604的成型时同时成型。
图34为在基板容纳部件604的底板610形成有贯通底板的贯通孔616的截面图，优选地，贯通孔616为圆形，直径具有5mm至30mm的值。流体的压力或真空可通过贯通孔616直接作用于基板(未图示)。在附图中在底板610中心只图示有一个贯通孔616，但，在底板610可形成有多个贯通孔，也可具有相互不同的直径。
图35是包括形成有突出结构630'的基板容纳部件604和接触襟翼702的载体头900的截面图，接触襟翼702的襟翼上部730通过接触对应结构530和夹钳532与基座100的下部连接，从襟翼上部730向下延伸襟翼侧部722，从襟翼侧部722下端向内侧方向延伸襟翼下部712。接触襟翼702为开放的结构，与外周部620的内侧邻接，而向底板加压腔室300施加压力时，襟翼侧部722与接触对应结构530接触，襟翼下部712与突出结构630'接触，由此，能够控制流体从接触襟翼702内侧即从底板加压腔室300向外周部加压腔室200侧流动。
图36是包括形成有突出结构630'的基板容纳部件604和囊状件802的载体头900的截面图，囊状件802与外周部620的内侧邻接，通过接触对应结构510和隔离墙结构540与基座100的下部连接，并通过流体通道410独立地接收流体时发生膨胀。此时，外侧方向膨胀通过接触对应结构510，内侧方向膨胀通过隔离墙结构540被控制。产生上述膨胀的流体的压力直接向与囊状件802接触的突出结构630'施加。因突出结构630'的形成，可使得囊状件802侧面部822的长度和下面部812的宽幅相比图23中图示的囊状件800减少。
图37是同时形成有囊状件802和接触襟翼760的载体头900的截面图，接触襟翼760与图36中图示的囊状件802的内侧(向囊状件802外部中底板610的中心方向)邻接，接触襟翼760的襟翼上部790通过第1襟翼夹钳560和第2襟翼夹钳562与基座100的下部连接。从襟翼上部790向下延伸襟翼侧部780，从襟翼侧部780下端向内侧方向延伸襟翼下部770。接触襟翼760为开放的结构，向底板加压腔室300施加压力时，襟翼侧部780与隔离墙结构540发生接触，襟翼下部770与邻接于囊状件802的底板610接触，由此，能够控制流体从接触襟翼760内侧即底板加压腔室300向囊状件802侧流动。
图38为表示形成有多个囊状件802,864的载体头900的实施例的截面图。囊状件802,804可分别从流体通道410,412接收独立供应的流体而膨胀。首先，与外周部620的内侧邻接地，固定部832向囊状件802的外部方向延伸的第1囊状件802与基座100的下部连接，而能够通过接触对应结构510控制外侧方向膨胀、通过隔离墙结构550控制内侧方向膨胀。产生上述的膨胀的流体的压力向与囊状件802接触的突出结构630'施加。然后，与第1囊状件802的内侧邻接地，固定部884向内部方向延伸的第2囊状件864与基座100的下部连接，而能够将内侧及外侧方向膨胀通过隔离墙结构550进行控制，与所述底板610的既定区域接触，施加压力。
发明的实施方式
实施发明的方式在上述的"实施发明的最佳方式"中进行了充分说明，因此省却。
工业上的可利用性
本发明可适用于在制造半导体或玻璃基板及集成电路时所需的化学机械研磨工艺。

Claims (15)

1.一种载体头，为化学机械研磨装置用载体头，其特征在于，包括：
基座；
基板容纳部件，包括：形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面的底板、从所述底板的边缘向高度方向延伸的外周部、从所述外周部的外侧分支而与所述基座的下部连接的结合部、从所述外周部的内侧向上内侧方向分支的接触部；
接触对应结构，与所述基座的下部连接，而提供与所述接触部的接触面；及
外周部加压腔室，所述接触部借助于流体压力与所述接触对应结构紧贴，外周部加压腔室而以所述结合部和所述接触部为壁而形成，
并且，所述外周部加压腔室内的流体压力大于作用于所述外周部的内侧面的流体压力时，能够控制所述外周部加压腔室内的流体向所述外周部的内侧面侧流动，但，作用于所述外周部的内侧面的流体压力大于所述外周部加压腔室内的流体压力时，作用于所述外周部的内侧面的流体向所述外周部加压腔室内流动。
2.根据权利要求1所述的载体头，其特征在于，
还包括接触襟翼，包括：与所述基座的下部连接的襟翼上部；从所述襟翼上部向下延伸的襟翼侧部；及从所述襟翼侧部下端向内侧方向延伸的襟翼下部，
并且，所述接触襟翼为开放的结构，与所述外周部的内侧邻接，所述襟翼侧部与所述接触对应结构接触，所述襟翼下部与邻接于所述外周部的底板接触，由此，能够控制流体从所述接触襟翼内侧向所述外周部加压腔室侧流动。
3.根据权利要求1所述的载体头，其特征在于，
还包括：囊状件，与所述外周部的内侧邻接而与所述基座的下部连接，接收独立供应的流体而膨胀，并且，外侧方向膨胀通过所述接触对应结构而被控制，内侧方向膨胀通过与所述基座连接的隔离墙结构被控制，而与所述底板的既定区域接触，由此，能够施加压力。
4.根据权利要求3所述的载体头，其特征在于，还包括：
接触襟翼，包括：与所述囊状件的内侧邻接并与所述基座的下部连接的襟翼上部、从所述襟翼上部向下延伸的襟翼侧部及从所述襟翼侧部下端向内侧方向延伸的襟翼下部，
并且，所述接触襟翼为开放的结构，所述襟翼侧部与所述隔离墙结构接触，所述襟翼下部与邻接于所述囊状件的底板接触，从而，能够控制流体从所述接触襟翼内侧向所述囊状件侧流动。
5.一种载体头，为化学机械研磨装置用载体头，其特征在于，包括：
基座；
基板容纳部件，包括：形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面的底板、从所述底板的边缘向高度方向延伸的外周部、从所述外周部的外侧分支而与所述基座的下部连接的结合部、从所述外周部的内侧向上内侧方向分支的接触部，并且，在所述外周部与所述内部面相接的角落形成有突出结构；
接触对应结构，与所述基座在下部连接，而提供与所述接触部的接触面；及
外周部加压腔室，所述接触部借助于流体压力与所述接触对应结构紧贴，由此，外周部加压腔室以所述结合部及所述接触部为壁而形成，
并且，所述外周部加压腔室内的流体压力大于作用于所述外周部的内侧面的流体压力时，能够控制所述外周部加压腔室内的流体向所述外周部的内侧面侧流动，但，作用于所述外周部的内侧面的流体压力大于所述外周部加压腔室内的流体压力时，作用于所述外周部的内侧面的流体向所述外周部加压腔室内流动。
6.根据权利要求5所述的载体头，其特征在于，
还包括接触襟翼，包括：与所述基座的下部连接的襟翼上部；从所述襟翼上部向下延伸的襟翼侧部；及从所述襟翼侧部下端向内侧方向延伸的襟翼下部，
并且，所述接触襟翼为开放的结构，与所述外周部的内侧邻接地，所述襟翼侧部与所述接触对应结构接触，所述襟翼下部与所述突出结构接触，由此，能够控制流体从所述接触襟翼内侧向所述外周部加压腔室侧流动。
7.根据权利要求5所述的载体头，其特征在于，
还包括：囊状件，与所述外周部的内侧邻接而与所述基座的下部连接，接收独立供应的流体而膨胀，并且，外侧方向膨胀通过所述接触对应结构而被控制，内侧方向膨胀通过与所述基座连接的隔离墙结构被控制，而与所述突出结构接触，由此，能够施加压力。
8.根据权利要求7所述的载体头，其特征在于，还包括：
接触襟翼，包括：与所述囊状件的内侧邻接并与所述基座的下部连接的襟翼上部、从所述襟翼上部向下延伸的襟翼侧部及从所述襟翼侧部下端向内侧方向延伸的襟翼下部，
并且，所述接触襟翼为开放的结构，所述襟翼侧部与所述隔离墙结构接触，所述襟翼下部与邻接于所述囊状件的底板接触，从而，能够控制流体从所述接触襟翼内侧向所述囊状件侧流动。
9.根据权利要求5所述的载体头，其特征在于，还包括：
第1囊状件，与所述外周部的内侧邻接，并与所述基座的下部连接，接收独立供应的流体而膨胀，并且，外侧方向膨胀通过所述接触对应结构而被控制，内侧方向膨胀通过与所述基座连接的隔离墙结构被控制，而与所述突出结构接触，由此，能够施加压力；
第2囊状件，与所述第1囊状件内侧邻接，并与所述基座的下部连接，接收独立供应的流体而膨胀，并且，内侧及外侧方向膨胀通过所述隔离墙结构被控制，与所述底板的既定区域接触，由此，能够施加压力。
10.一种基板容纳部件，为具备接触对应结构的化学机械研磨装置载体头用基板容纳部件，所述化学机械研磨装置载体头包括基座，所述接触对应结构与所述基座的下部连接，其特征在于，基板容纳部件包括：
底板，形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面；
外周部，从所述底板的边缘向高度方向延伸；
结合部，从所述外周部的外侧分支，用于与所述基座的下部连接；及
接触部，从所述外周部的内侧分支；
并且，所述接触部的末端部分向上内侧方向而与所述接触对应结构接触；
所述化学机械研磨装置载体头包括外周部加压腔室，外周部加压腔室以所述结合部和所述接触部为壁而形成，所述接触部借助于流体压力与所述接触对应结构紧贴，
并且，所述外周部加压腔室内的流体压力大于作用于所述外周部的内侧面的流体压力时，能够控制所述外周部加压腔室内的流体向所述外周部的内侧面侧流动，但，作用于所述外周部的内侧面的流体压力大于所述外周部加压腔室内的流体压力时，作用于所述外周部的内侧面的流体向所述外周部加压腔室内流动。
11.根据权利要求10所述的基板容纳部件，其特征在于，
所述接触部包括：从外周部的内侧由垂直方向延伸的导引部分、从所述导引部分延伸且其末端部分向上内侧方向而与所述接触对应结构接触的紧贴部分。
12.根据权利要求10所述的基板容纳部件，其特征在于，
还包括：从所述外周部的内侧面向内侧方向延伸的容纳辅助襟翼。
13.一种基板容纳部件，为具备接触对应结构的化学机械研磨装置载体头用基板容纳部件，所述化学机械研磨装置载体头包括基座，所述接触对应结构与所述基座的下部连接，其特征在于，基板容纳部件包括：
底板，形成有容纳基板的外部面和所述外部面相反侧的内部面；
外周部，从所述底板的边缘向高度方向延伸；
结合部，从所述外周部的外侧分支；用于与所述基座的下部连接及
接触部，从所述外周部的内侧分支，所述接触部的末端部分向上内侧方向而与所述接触对应结构接触，
并且，在所述外周部与所述内部面相接的角落形成有突出结构；
所述化学机械研磨装置载体头包括外周部加压腔室，外周部加压腔室以所述结合部和所述接触部为壁而形成，所述接触部借助于流体压力与所述接触对应结构紧贴，
并且，所述外周部加压腔室内的流体压力大于作用于所述外周部的内侧面的流体压力时，能够控制所述外周部加压腔室内的流体向所述外周部的内侧面侧流动，但，作用于所述外周部的内侧面的流体压力大于所述外周部加压腔室内的流体压力时，作用于所述外周部的内侧面的流体向所述外周部加压腔室内流动。
14.根据权利要求13所述的基板容纳部件，其特征在于，
还包括:从所述突出结构的表面向内侧方向延伸的容纳辅助襟翼。
15.根据权利要求13所述的基板容纳部件，其特征在于，还包括：从所述内部面向高度方向延伸的至少一个固定襟翼。
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