CN204954603U - 化学机械抛光装置的承载头的隔膜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化学机械抛光装置用承载头的隔膜，包括：底板，对晶片的板面进行施压；侧面，从底板的边缘向上侧折弯而成；以及固定片，包括多个垂直延伸部和水平延伸部，上述多个垂直延伸部在上述侧面和上述底板的中心之间以环形向上延伸而成，上述水平延伸部从多个垂直延伸部的上端部水平延伸，上述水平延伸部与承载头的本体部相结合，并在上述底板和上述本体部之间形成多个压力腔室，水平延伸部从底板的中心越远则形成得越长，其以变得更长的水平延伸部的变低的上下方向的弯曲位移来收容由于水平延伸部和垂直延伸部之间的连接部的圆周方向的周长变长而变高的弯曲刚性，从而可分别减少每个固定片与隔膜底板相连接的部分的应力变动幅度。

Description

化学机械抛光装置的承载头的隔膜

技术领域

本实用新型涉及化学机械抛光装置用承载头的隔膜，详细地，涉及可以在开始实施化学机械抛光工序，并向隔膜底板的上侧的压力腔室施加静压，使得隔膜底板向下侧移动时，缓冲作用于隔膜底板和固定片之间的应力的不均衡的化学机械抛光装置用承载头的隔膜。

背景技术

化学机械抛光(CMP)装置是为了在半导体元件的制造过程中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单元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。

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，对上述晶片进行施压，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。

图1为承载头1的简图。如图1所示，承载头1包括：本体部20、25，从外部接收旋转驱动力来进行旋转；挡圈130，安装成用于包围本体部20、25的环形态，并与本体部20、25一同旋转；弹性材质的隔膜10，固定于本体部20、25的底座25，并在上述隔膜10和底座25之间的空间形成有多个压力腔室C1、C2、C3、C4、C5；以及压力控制部40，通过空气压力供给路45来向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5送入空气或从压力腔室C1、C2、C3、C4、C5排出空气，并调节压力。

图2为现有的隔膜10的半剖视图。即，以中心轴76为中心，通过使图2的剖面旋转来形成隔膜10。因此，固定片13为环形态的薄的可挠性的板形状。

弹性材质的隔膜10在用于对晶片W进行施压的平坦的底板11的边缘末端以折弯的方式形成有侧面12。隔膜10的中央部的末端11a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150的中央部形成吸入孔，而是将隔膜10的中央部形成为用于对晶片W进行施压的面。在隔膜10的中心至侧面12之间形成有多个固定于底座25的环形态的固定片13，从而以固定片13为基准，由多个压力腔室C1、C2、C3、C4、C5排列成同心圆形态。

其中，固定片13包括：垂直延伸部13a，从隔膜底板11向上侧延伸；以及水平延伸部13b，从垂直延伸部13a的上端部向水平方向折弯而成。此时，在固定片13的一部分中，第一垂直延伸部13a1可呈从底板11向上侧延伸而成的形态，第一水平延伸部13b1可呈从第一垂直延伸部13a1的上端部延伸而成的形态，第二水平延伸部13a2可呈从第一水平延伸部13b1的末端部向上侧延伸而成的形态，第二水平延伸部13b2可呈从第二垂直延伸部13a2的上端部延伸而成的形态。即，可由第一垂直延伸部13a1和第二垂直延伸部13a2形成垂直延伸部13a，可由第一水平延伸部13b1和第二水平延伸部13b2形成水平延伸部13b。

另一方面，在以往的隔膜10中，固定片13的水平延伸部13b的长度L1、L2根据本体部25的固定位置来定。在这种状态下，若为了实施化学机械抛光工序而向压力腔室C1、C2、……施加静压，则本体部25的高度得到固定，但由于可挠性材质的隔膜10在膨胀的过程中使隔膜底板11向下方移动约2～3mm的距离d，从而使紧贴于隔膜底板11的底面的晶片W向下方移动，使得晶片W的抛光面与抛光垫相接触。并且，随着本体部20、25的旋转，隔膜10一同旋转，并一边使晶片W旋转，一边执行晶片W的抛光工序。

但是，如图2所示，在固定片13的水平延伸部13b的长度以不规则的方式排列的情况下，固定片13和隔膜底板11的连接部位Cm中的应力发生较大变动，并引发隔膜底板11的局部变形，从而导致无法准确地施压位于隔膜底板11的底面的晶片W的问题。

例如，如图4及图5所示，针对具有固定片13的水平延伸部13b的长度L均恒定的固定片13’的隔膜10’，如同开始实施化学机械抛光工序时，向压力腔室施加静压来使隔膜底板11向下方移动的状态下，观察对隔膜底板11产生作用的应力分布图Pr，可以确认，在隔膜底板11和固定片13’的连接部Cm中，对隔膜底板11产生作用的应力发生很大的增减，从而导致应力偏差e较大。图4示出了对图5所示的应力分布图Pr的数值解释结果。

像这样，即使固定片13的水平延伸部13b的长度L均恒定，也会在固定片13和隔膜底板11相连接的部分中，由各个压力腔室C1、C2……实施施压的施加力存在偏差，因此，在压力腔室C1、C2……的边界区域中对晶片进行施压的施加力无法得到准确的控制，并成为降低晶片W的抛光品质的原因。

另一方面，如图1至图5所示，现有的隔膜10将固定片13的水平延伸部13b的延伸方向以交替的方式，朝向径向向内的方向延伸和朝向径向向外的方向延伸，而如图3所示，若向压力腔室C1、C2、C3……施加空气压力，使压力腔室C1、C2、C3膨胀来使向下方推挤底板11并进行施压的施加力P产生作用，则以朝向径向向外的方向延伸的水平延伸部13b2形成的固定片13x2的垂直延伸部13a2朝向半径内侧膨胀，以朝向径向向内的方向延伸的水平延伸部13b1形成的固定片13x1的垂直延伸部13a1向半径外侧膨胀，因此，如附图标记10d1、10d2所示，与固定片13x1、13x2相遇的底板11将施加向相反的方向旋转的成分的力量。

由此，固定片13x1、13x2的水平延伸部13b1、13b以相向的方式配置，从而相反于凝聚形态的压力腔室C2(图3)的底板区域U由借助从边界举起的力量10d1、10d2，以向上突出的方式弯折的变形发生作用，而固定片13o、13i的水平延伸部13bo、13bi朝向相反的方向配置，从而使展开形态的压力腔室C1、C3(图3)的底板区域D由借助向临近边界的压力腔室的内侧凹陷的力量10d2、10d1，向下凸出地方式展开的变形发生作用。

基于这种原理，随着交替地施加以交替方式卷缩(收缩)或展开(膨胀)的力量，被分割成多个的压力腔室C1、C2、C3、C4、C5的底面即使从压力调节部40向压力腔室C1、C2、C3……施加指定的压力，也因压力腔室C1、C2、C3……的压力而使向下施压于位于底板11的下侧的晶片W的力量成为产生差异的原因，从而，具有在底板11发生不规则的变形的同时，实际导入晶片W的施加力畸变的问题。

实用新型内容

解决的技术问题

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，提供可以在开始实施化学机械抛光工序，并向隔膜底板的上侧的压力腔室施加静压，同时使得隔膜底板向下侧移动时，缓冲作用于隔膜底板和固定片之间的应力的不均衡的化学机械抛光装置用承载头的隔膜及具有上述隔膜的承载头。

即，本实用新型的目的在于，更加均匀地维持在隔膜和本体部之间被分割成多个的压力腔室的边界区域所导入的加压力，从而将隔膜底板的变形最小化。

由此，本实用新型的目的在于，借助多个压力腔室的底面的变形来防止对晶片进行加压的加压力发生歪曲，在压力腔室的边界中，也可以对晶片施加准确的加压力，从而在整个板面中准确地调节晶片的抛光厚度，最终提高晶片的抛光品质。

技术方案

为了实现上述目的，本实用新型提供化学机械抛光装置的承载头的隔膜，上述化学机械抛光装置的承载头的隔膜包括：底板，对晶片的板面进行加压；侧面，从上述底板的边缘向上侧折弯而成；以及固定片，包括多个垂直延伸部和水平延伸部，上述多个垂直延伸部在上述侧面和上述底板的中心之间以环形向上延伸而成，上述水平延伸部从上述多个垂直延伸部的上端部水平延伸，上述水平延伸部与上述承载头的本体部相结合，在上述底板和上述本体部之间形成多个压力腔室，上述水平延伸部从上述底板的中心越远则形成得越长。

这是为了，当为了开始实施化学机械抛光工序而向隔膜底板的上侧的压力腔室施加静压来使压力腔室膨胀，并使隔膜底板向下侧移动时，随着距离底板的中心逐渐变远，固定片的与水平延伸部和垂直延伸部相连接的圆形态的连接长度S1、S2、S3、S4逐渐变长，从而增加水平延伸部和垂直延伸部展开所需的力量，因此，随着距离底板的中心逐渐变远，固定片逐渐以更长的方式形成水平延伸部，从而将由水平延伸部和垂直延伸部之间的连接部的圆周方向的周长变长引起的变高(水平延伸部和垂直延伸部之间的角度展开)的弯曲刚性以变得更长的水平延伸部的变低(向上下方向)的弯曲位移进行收容，并抵消固定片向上侧拉动隔膜底板的力量引起的固定片的变形的差异。

由此，缓解对隔膜底板和固定片之间产生作用的各个固定片的应力的不均衡，从而可以在隔膜底板和固定片相遇的压力腔室的边界区域中更加均匀地维持借助压力腔室的压力来导入的加压力，借此，可将隔膜底板的变形最小化，从而防止向晶片施加的加压力歪曲而能够施加准确的加压力，因此，可以获得在整个板面中，借助准确施加加压力，来准确地调节晶片的抛光厚度，从而提高晶片的抛光品质的效果。

另一方面，可以谋求使从隔膜底板延伸的固定片的长度，相比于以往的，形成为长度更长的方案，在此情况下，由于无法维持压力腔室的外形，可以导致形成压力腔室的边界的固定片摇动等不稳定问题，因此，若将固定片的水平延伸部的长度形成为大于必要值以上，则反而会成为降低晶片的抛光品质的原因。并且，可以谋求在固定片中调节垂直延伸部的长度的方案，但在向压力腔室施加静压或负压来使隔膜底板上下移动的期间内，垂直延伸部不会像水平延伸部一样发生弯曲等变形，而是与隔膜底板一同上下移动，因此，调节垂直延伸部的长度只能使压力腔室的边界不稳定，且在压力腔室的边界中抑制隔膜底板发生变形的效果甚微。

因此，在固定片中，可通过相对调节水平延伸部的长度来确切地维持压力腔室的外形(边界)，并可以获得在压力腔室的边界中抑制隔膜底板发生变形的效果。

其中，优选地，上述水平延伸部的长度尺寸以与上述垂直延伸部相隔底板中心的距离成正比的方式设定。其中，优选地，与垂直延伸部从底板的中心隔开的距离“成正比”应意味着垂直延伸部以与从底板的中心的相隔距离成正比的方式设定其尺寸。但并不局限于此，可在成正比的值的20％的误差范围内指定。

并且，上述水平延伸部均朝向相同的第一方向延伸而成。像这样，随着固定片的水平延伸部均朝向相同的第一方向排列，固定片与承载头的本体部相结合来形成被分割成多个的压力腔室的状态下，若向压力腔室施加空气压力来使隔膜膨胀，则在固定片的垂直延伸部与隔膜底板相接触的区域所产生作用的力量的方向均以相同的方式引导，由此，各压力腔室的底面的变形模式(变形方向及形态)均得到恒定引导，从而根据压力腔室来将底面的收缩及膨胀的差异最小化。由此，在化学机械抛光工序中，在向被分割成多个的压力腔室施加静压的状态下，各压力腔室的底面均受到相同方向的力量，从而可以去除变形量的差异，因此，可以获得向晶片导入的加压力不会因各压力腔室的底面的变形状态而发生歪曲，且通过与向压力腔室导入的压力成正比的加压力来准确地向晶片的板面导入的效果。

此时，上述第一方向可以被指定为与隔膜底板具有45度以下的倾斜度的形态，但优选地，根据本实用新型的优选实施形态，上述第一方向应作为径向向内和径向向外中的任意一个方向来指定为与底板相平行的方向。并且，上述第一方向可以被指定为径向向内和径向向外中的任意一个水平方向。

另一方面，上述固定片的上述水平延伸部随着从上述底板的中心逐渐变远，可以以交替地配置成朝向径向向内和径向向外中的任意一个方向。

即，本实用新型提供化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，包括：底板，对晶片的板面进行加压；侧面，从上述底板的边缘向上侧折弯而成；以及固定片，包括多个垂直延伸部和水平延伸部，上述多个垂直延伸部在上述侧面和上述底板的中心之间以环形向上延伸而成，上述水平延伸部从上述多个垂直延伸部的上端部水平延伸，在上述垂直延伸部中，从相邻的第一垂直延伸部和第二垂直延伸部的上端部进行水平延伸的第一水平延伸部和第二水平延伸部相向地延伸，并借助结合部件来与上述承载头的本体部相结合，相对远离上述底板的中心的上述第一水平延伸部的长度短于相对接近上述底板的中心的上述第二水平延伸部的长度；在上述底板和上述本体部之间形成有由上述固定片分割成多个的压力腔室。

这是为了，在相邻的两个固定片的水平延伸部向相向的方向延伸的情况下，为了开始实施化学机械抛光工序而向隔膜底板的上侧的压力腔室施加静压来使压力腔室膨胀，并使隔膜底板向下侧移动时，相邻的两个第一固定片和第二固定片在上述第一固定片和第二固定片之间形成一个压力腔室，并根据压力腔室的压力来一同向上下方向移动，而在其中，配置在半径外侧的第一水平延伸部的长度更长于配置在半径内侧的第二水平延伸部的长度，从而以第一水平延伸部本身的弯曲位移，容易地收容由配置在外侧的第一固定片的第一水平延伸部和第一垂直延伸部相连接的圆形态的连接长度变长引起的弯曲刚性(水平延伸部和垂直延伸部之间的角度展开所需的刚性)，由此，可以减少形成一个压力腔室的边界的内侧固定片和外侧固定片向上侧拉动隔膜底板的力量的偏差。

由此，缓解对隔膜底板和第一固定片及第二固定片之间产生作用的应力的不均衡，从而可以在隔膜底板和固定片相遇的压力腔室的边界区域中更加均匀地维持借助压力腔室的压力来导入的加压力，借此，可将隔膜底板的变形最小化，使得可以防止歪曲向晶片施加的加压力从而施加准确的加压力，因此，可以获得在整个板面中，借助准确施加加压力来准确地调节晶片的抛光厚度，从而提高晶片的抛光品质的效果。

另一方面，本实用新型提供化学机械抛光装置的承载头，上述化学机械抛光装置的承载头包括：本体部，从外部接收旋转驱动力来进行旋转；以及前述结构的隔膜，定位于上述本体部，并与上述本体部一同旋转，在上述本体部和上述隔膜之间形成有压力腔室，在化学机械抛光工序中，通过上述压力腔室的压力控制，对位于底面的晶片向下方进行加压。

本实用新型的保护范围及说明书所记载的术语“水平延伸部”并不局限于以与隔膜底板相平行的成分延伸的形态，而是定义为与隔膜底板相垂直的方向成分相比，与隔膜底板相平行的方向成分以更大的比重来延伸的形态。即，“水平延伸部”为相对于隔膜底板平行或以45度以下的角度延伸的形态。并且，本说明书或本实用新型的保护范围的“水平延伸部”并不局限于仅向一个方向延伸，而是构成为包括弯折部。

同样，本实用新型的保护范围及说明书所记载的术语“垂直延伸部”定义为与隔膜底板相水平的方向成分相比，与隔膜底板相垂直的方向成分以更大的比重来延伸的形态。即，“垂直延伸部”为相对于隔膜底板垂直或以45度以上的角度延伸的形态。并且，本说明书或本实用新型的保护范围的“垂直延伸部”并不局限于仅向一个方向延伸，而是构成为包括弯折部。

本实用新型的保护范围及说明书所记载的术语“第一方向”是指水平延伸部的延伸方向，其并不局限于直线形态的一个方向。换言之，“第一方向”被定义为不仅包括如径向向内的方向或径向向外的方向的直线(平面)形态的延伸方向，而且还包括具有被弯折部折断的直线或曲线部来延伸的方向。

本实用新型的保护范围及说明书所记载的“水平延伸部的长度”并不意味着固定片的水平延伸部的长度本身，而是意味着在固定片的水平延伸部的总长度中除去与本体部相结合的部分的长度。

本实用新型的保护范围及说明书所记载的术语“固定片”是指，与材质或形状、刚性无关地，为了将形成于本体部和隔膜底板之间的压力腔室分割成多个而从隔膜底板的上表面延伸而成的隔壁。

实用新型的效果

根据本实用新型，可以获得如下效果：固定片的水平延伸部距离底板的中心越远则形成为越长，从而将由水平延伸部和垂直延伸部之间的连接部的圆周方向的周长变长引起的变高的弯曲刚性，以变得更长的水平延伸部的变低的上下方向上的弯曲位移进行收容，从而减少各个固定片与隔膜底板相连接的部分的应力变动幅度。

与此相似地，本实用新型可获得如下效果：在相邻的两个固定片的水平延伸部向相向的方向延伸，来形成压力腔室的边界面的情况下，配置在半径外侧的第一水平延伸部的长度更长于配置在半径内侧的第二水平延伸部，从而将由配置在外侧的第一固定片的第一水平延伸部和第一垂直延伸部相连接的圆形态的连接长度变长引起的弯曲刚性的增加量，以第一水平延伸部本身的上下方向的弯曲位移进行抵消，减少在形成一个压力腔室的边界的内侧固定片、外侧固定片与隔膜底板相连接的部分中的应力变动幅度。

并且，本实用新型可获得如下效果：随着固定片的水平延伸部均向相同的第一方向排列，在向化学机械抛光工序中被分割为多个的压力腔室施加静压或负压的状态下，各压力腔室的底面均受相同的方向受力，因此可以减少与固定片和隔膜底板相连接的部分的应力变动幅度。

由此，本实用新型可以获得如下效果：缓解向隔膜底板和固定片施加的应力的不均衡，在压力腔室的边界中抑制隔膜底板发生微细的变形，从而也可在压力腔室的边界，使加压于晶片的加压力不会发生歪曲地，以准确的值得到导入，因此，可以获得在整个板面中，借助准确施加加压力来准确地调节晶片的抛光厚度，从而提高晶片的抛光品质的效果。

附图说明

图1为示出现有的承载头的结构的半剖视图。

图2为示出图1的隔膜的结构的半剖视图。

图3为图2的“A”部分的放大图。

图4为示出通过解释来表示的水平延伸部的长度均相同的隔膜在化学机械抛光工序中产生的应力所分布的解释结果。

图5为示出在水平延伸部的长度均相同的隔膜的底板发生的应力分布图。

图6为示出本实用新型的一实施例的承载头的结构的半剖视图。

图7为示出可以使用于图6的隔膜的结构的半剖视图。

图8为示出图7所示的隔膜的比较例的结构的半剖视图。

图9为图7的“B”部分的放大图。

图10及图11为示出本实用新型另一实施例的隔膜的与图7的“B”部分相对应的固定片的结构的图。

图12为示出本实用新型的另一实施例的隔膜的示意图。

附图标记的说明

W：晶片C1、C2、C3、C4,C5：压力腔室

S1、S2、S3、S4：连接长度L1、L2、L3、L4：水平延伸部长度

9：承载头100：隔膜

110：底板120：侧面

130：固定片131：垂直延伸部

132：水平延伸部

具体实施方式

对本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置用承载头的隔膜100和具有上述隔膜的承载头9进行详细说明。当与图1所示的现有的结构1相比较时，本实用新型的一实施例主要在隔膜的固定片130、230的形状方面存在差异(本实用新型的承载头及隔膜是以附图所示的半剖视图的中心线76为基准进行旋转的形状。因此，固定片均呈环形态)。

如图6所示，本实用新型的一实施例的承载头100包括：本体部20、25，与现有的承载头1一样，与驱动轴(未图示)相连接来旋转；弹性可挠性材料的隔膜100，固定于本体部20、25中的底座25，从而在于底座25之间形成压力腔室C1、C2、C3、C4、C5；以及压力控制部40，向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5供给空气压力来调节压力。

如图7所示，上述隔膜100包括：底板110，以能够对晶片W的板面进行加压的方式形成为与晶片W的板面相对应的大小的圆盘形态；侧面120，从底板110的边缘末端部向上侧折弯，并延伸而成；以及多个环形态的固定片130(1301、1302、1303、1304)，在底板110的中心和侧面120之间与本体部的底座25相结合。

隔膜的固定片130包括：垂直延伸部131，从底板110起，在底板110的板面以环形态向垂直的上方延伸；以及水平延伸部132，从垂直延伸部131的上端部向与底板110的板面相平行的第一方向D1延伸，水平延伸部132的末端插入于结合部件222和底座25之间来得到固定。由此，隔膜底板110和底座25之间形成有被固定片130分割的多个压力腔室C1、C2、C3、C4、C5。

并且，随着距离底板的中心76逐渐变远，各固定片130的水平延伸部132的长度逐渐变长。更具体地，水平延伸部132的长度L1、L2、L3、L4是从底板的中心76至垂直延伸部131的距离R1、R2…中具有20％以内的偏差的范围内成正比的值。例如，相对于从底板的中心隔开60mm的第一固定片和从底板的中心隔开100mm的第二固定片，第一固定片的水平延伸部的长度为15mm的情况下，第二固定片的水平延伸部的长度可以在25mm中具有20％偏差的20mm～30mm范围内。

此时，水平延伸部132的长度L1、L2、L3、L4并不意味着隔膜本身的水平延伸部132的长度，而是意味着除去水平延伸部132的末端与本体部25相结合从而受约束的部分之外的长度。

另一方面，固定片130(1301、1302、1303、1304)从底板110的中心76开始，以环形态排列，从而在连接各固定片130的垂直延伸部131和水平延伸部132的连接部的圆周长S1、S2、S3、S4中，越是位于外侧的固定片，越将变大。因此，连接垂直延伸部131和水平延伸部132的连接部的圆周长S1、S2、S3、S4越长，用于阻止垂直延伸部131和水平延伸部132的角度展开21s、22s、……的弯曲刚性越将变大，因此，当开始实施化学机械抛光工序，从压力控制部40经由空气压力供给路45来向各个压力腔室C1、C2、C3、C4、C5施加空气压力，从而一边使压力腔室C1、C2、C3、C4、C5膨胀，一边使隔膜底板110向下方移动时，若假设向各个压力腔室C1、C2、C3、C4、C5施加相同的加压力P，则越是从底板110的中心76远离的固定片，垂直延伸部131和水平延伸部132越无法顺畅地展开，因此，图8所示的隔膜99在固定片130和隔膜底板110的连接部Cm中产生较大的应力变动幅度e1。

基于此，在图7所示的本实用新型的隔膜100中，固定片130的水平延伸部132越是从底板的中心76远离，长度L1、L2、L3、L4变得越长。由此，为了开始实施化学机械抛光工序，在向隔膜底板110的上侧的压力腔室C1、C2、C3、C4、C5施加空气压力，来使压力腔室C1、C2、C3、C4、C5膨胀，并使隔膜底板110向下侧移动约2～3mm左右的距离d的期间内，如图9所示，越是从底板的中心较远地隔开的固定片，连接水平延伸部132和垂直延伸部132的圆形态的连接长度S1、S2、S3、S4变得越长，从而增加水平延伸部131和垂直延伸部132向附图标记21s、22s展开所需的力量，但从底板的中心较远地隔开的固定片130的水平延伸部132以更长的方式形成，导致向上下方向21b、22b、……的水平延伸部132的弯曲刚性降低，从而能够以水平延伸部131和垂直延伸部132无法展开的量的大小，以水平延伸部132的弯曲变形进行抵消，因此，能够获得可以抑制在固定片130和隔膜底板110的连接部Cm中发生很大的应力变动的效果。

上述的效果，通过在图7所示的应力分布图中观察固定片130和隔膜底板110的连接部Cm中的应力变动幅度ee比图8的比较例的隔膜99的应力变动幅度e1和图5的现有的隔膜10’的应力变动幅度e减少30％至60％而得到了确认。

因此，在隔膜底板110和固定片130的连接部Cm中缓解各固定片的不同位置的应力偏差，从而可以在隔膜底板110和固定片130相遇的压力腔室C1、C2、C3、C4、C5的边界区域Cm中，也可以均匀地维持通过压力腔室C1、C2、C3、C4、C5来导入的加压力P，因此具有可以更加准确地调节晶片的抛光厚度的控制的优点。

另一方面，如图12所示，在本实用新型的另一实施例的隔膜200中，固定片230的水平延伸部232可以像以往一样朝向互不相同的方向延伸。只不过，相邻的两个固定片2301、2302：2303、2304的水平延伸部向相向的方向延伸，从而形成为形成一个压力腔室C2、C4的侧壁边界的形态，并且，在相向的两个固定片2301、2302:2303、2304中，位于半径外侧的固定片2302、2304的水平延伸部的长度L2、L4更长于位于半径内侧的固定片2301、2302的水平延伸部的长度L1、L3。

如同前述实施例，更优选地，固定片2301、2302、2303、2304的水平延伸部的长度L1、L2、L3、L4以依次逐渐变长的方式形成，但离中心76第二个隔开的第二固定片2302的水平延伸部的长度L2可以更长于离中心76第三个隔开的第三固定片2303的水平延伸部的长度L3。

在承载头9安装以这种方式构成的隔膜200的情况下，若为了开始实施化学机械抛光工序而向隔膜底板110的上侧的压力腔室C1、C2、C3、……施加静压来使压力腔室C1、C2、C3、……膨胀，并使隔膜底板110向下侧移动，则借助结合部件222来一同固定，并形成一个压力腔室C2的边界的相邻的两个第一固定片2301和第二固定片2302与底板110一同向下方移动，而在其中，由于配置于半径外侧的第二固定片2032的水平延伸部的长度L2更长于配置在半径内侧的第一固定片2301的水平延伸部的长度L1，因此，第二固定片2302的水平延伸部和垂直延伸部的连接长度S2更长于第一固定片2301的水平延伸部和垂直延伸部的连接长度S1，使得展开水平延伸部和垂直延伸部之间的角度所需的弯曲刚性虽然更高，但能够以以更长的方式形成的第二固定片2302的水平延伸部的弯曲位移来抵消连接长度S1的刚性增加量，因此，可以减少形成一个压力腔室C2的边界的内侧固定片2301和外侧固定片2302与隔膜底板110的连接部Cm向底板110施加的力量的偏差ee1。

像这样，通过调节固定片的水平延伸部的长度，来缓解由隔膜底板110和固定片130、230的连接部Cm中产生作用的应力的不均衡ee、ee1，从而在隔膜底板110和固定片130、230相遇的压力腔室C1、C2、C3、……的边界区域Cm中，也能施加通过压力腔室C1、C2、C3、……的压力来导入的准确的加压力P，因此，可以获得在整个板面中，借助准确施加加压力来准确地调节晶片的抛光厚度，来提高晶片的抛光品质的效果。

另一方面，根据本实用新型的另一实施形态，虽然未图示，但针对固定片130的一部分以上，垂直延伸部131可对垂直于底板110的板面的面以倾斜的方式向上延伸，水平延伸部132可对平行于底板110的板面的面以倾斜方式向侧方面延伸而成。

而且，如图2所示的现有的隔膜10的固定片13x4，固定片130的垂直延伸部131和水平延伸部132可分别形成两个以上13a(13a1、13a2)，13b(13b1、13b2)。并且，固定片130、130’(包括)的水平延伸部132均向相同的径向向内的方向延伸而成。在附图中，虽然以固定片130的水平延伸部132所延伸的第一方向D1向径向向内的方向延伸而成的结构为例进行了说明，但第一方向D1可以为径向向外的方向，也可以为相对于与隔膜底板110相平行的平面，倾斜45度以内的方向。并且，如图10所示，还可以在垂直延伸部131和水平延伸部132之间包括中间延伸部133，上述中间延伸部133可以在垂直延伸部131和水平延伸部132之间，相对于底板110向倾斜45度以上的方向延伸。此时，优选地，中间延伸部133的倾斜角与长度及位置，对所有固定片130以相同的方式形成。并且，如图11所示，可在水平延伸部132’形成直线形态的弯折部132x或曲线形态的弯折部。虽然未图示，但也可在垂直延伸部131形成弯折部。

并且，本实用新型的固定片130的水平延伸部132均向相同的第一方向D1延伸而成。其中，第一方向D1当然包括如径向向内的方向或径向向外的方向的存在于一个平面上的方向，但如图11所示，形成直线形态的弯折部132x或曲线形态的弯折部，从而包括弯折方向D1’的方向成分。

其中，可在水平延伸部132’形成有弯折部132x。在这种情况下，优选地，从垂直延伸部131开始形成有弯折部132’的区间的长度x1和其形态均对固定片130以相同的方式指定，由此，当向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5施加压力P时，引导固定片130均变形为相同的模式。

另一方面，虽然未图示，但可在垂直延伸部131形成有弯折部。在此情况下，优选地，同样从隔膜底板110的板面开始形成有弯折部的长度和形态均对固定片130以相同的方式指定。

像这样，随着隔膜100的所有固定片130的水平延伸部132均向相同的第一方向D1、D1’排列，若为了实施化学机械抛光工序而向分割为多个的压力腔室C1、C2、C3、C4、C5供给空气压力，使得隔膜底板110因向下方的压力P而发生膨胀，并从以虚线表示的位置110p(图9)至晶片抛光面与抛光垫相接触的位置向下移动约2～3mm左右的距离d，则与隔膜底板110相接触的固定片130的垂直延伸部131中的力量的方向13d均以相同的方式向压力腔室施加，从而均恒定引导各压力腔室C1、C2、C3、C4、C5的底面的变形模式(变形方向及形态)，因此，可以获得随着压力腔室C1、C2、C3、C4、C5来将底面的垂直及膨胀的差异最小化的优点。

像这样，在本实用新型中，各压力腔室C1、C2、C3、C4、C5的底面均受相同的方向的受力，从而将底面的变形量的差异最小化，因此，可以获得防止向晶片导入的加压力不因各压力腔室C1、C2、C3、C4、C5的底面的变形状态而歪曲，且能够通过与向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5导入的压力P成正比的加压力来向晶片W的板面准确地导入的效果。因此，在本实用新型中，可以更加容易且准确地控制向晶片W施加的加压力，从而可以获得体现能够更加准确地调节晶片W的抛光厚度的化学机械抛光工序的有益效果。以上，虽然通过优选的实施例对本实用新型进行了例示性的说明，但本实用新型并不局限于这种特定的实施例，可以在本实用新型所提出的技术思想，具体地，在记载于本实用新型的保护范围的范畴内实施多种形态的修改、变更或改善。

Claims (10)

1.一种化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，包括：

底板，对晶片的板面进行施压；

侧面，从上述底板的边缘向上侧折弯而成；以及

固定片，包括多个垂直延伸部和水平延伸部，上述多个垂直延伸部在上述侧面和上述底板的中心之间以环形向上延伸而成，上述水平延伸部从上述多个垂直延伸部的上端部水平延伸，上述水平延伸部与上述承载头的本体部相结合，在上述底板和上述本体部之间形成多个压力腔室，上述水平延伸部从上述底板的中心越远则形成得越长。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，

上述水平延伸部的长度尺寸以与上述垂直延伸部相隔底板中心的距离成正比的方式设定。

3.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，

上述水平延伸部均朝向相同的第一方向延伸而成。

4.根据权利要求3所述的化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，

上述第一方向为径向向内和径向向外中的任意一个方向。

5.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，

上述固定片的上述水平延伸部随着远离上述底板的中心，交替地朝向径向向内和径向向外中的任意一个方向。

6.一种化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，包括：

底板，对晶片的板面进行施压；

侧面，从上述底板的边缘向上侧折弯而成；以及

固定片，包括多个垂直延伸部和水平延伸部，上述多个垂直延伸部在上述侧面和上述底板的中心之间以环形向上延伸而成，上述水平延伸部从上述多个垂直延伸部的上端部水平延伸，在上述垂直延伸部中，从相邻的第一垂直延伸部和第二垂直延伸部的上端部水平延伸的第一水平延伸部和第二水平延伸部相向地延伸，并借助结合部件与上述承载头的本体部相结合，相对远离上述底板中心的上述第一水平延伸部的长度短于相对接近上述底板中心的上述第二水平延伸部的长度；

在上述底板和上述本体部之间形成有由上述固定片分割成多个的压力腔室。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，

上述固定片在上述垂直延伸部和上述水平延伸部之间形成有中间延伸部。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，

在上述水平延伸部形成有弯折部。

9.根据权利要求8所述的化学机械抛光装置的承载头的隔膜，其特征在于，

上述多个固定片的从上述垂直延伸部到形成上述弯折部的区间的剖面形状均相同。

10.一种化学机械抛光装置的承载头，其特征在于，包括：

本体部，从外部接收旋转驱动力来进行旋转；以及

权利要求1至7中的任一项所述的隔膜，定位于上述本体部，并与上述本体部一同旋转，在上述本体部和上述隔膜之间形成有压力腔室，在化学机械抛光工序中，通过上述压力腔室的压力控制，对位于底面的晶片向下方进行施压。