CN205148039U - 化学机械抛光装置用承载头的隔膜及承载头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种化学机械抛光装置用承载头的隔膜及承载头，上述化学机械抛光装置用承载头的隔膜包括：底板，由可挠性材质形成；侧面，在上述底板的边缘折弯而成，并由可挠性材质形成，在与上述底板相邻的外周面形成有环形的第一缓冲槽；以及内侧固定体，由硬度高于上述侧面及上述底板的材质形成，并固定于上述第一缓冲槽的上侧的内侧；随着在隔膜的侧面的外周面形成环形的第一缓冲槽，可在沿着传递加压力的侧面的路径中的第一缓冲槽的位置的剖面减少的同时，向下方传递的加压力并不集中于晶片边缘的末端而进行分散，从而可以防止向晶片边缘传递的加压力变得过高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化学机械抛光装置用承载头的隔膜，更详细地，涉及一种在化学机械抛光工序中，可以抑制因最外侧压力腔室的压力高于大气压而使隔膜的侧面向径向向外凸出的变形，并且可以准确地控制沿着隔膜的侧面来传递加压力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。
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。
图1为承载头1的简图。如图1所示，承载头1包括：本体110；底座120，与本体110一同旋转；挡圈130，安装成包围底座120的环形，并与底座120一同旋转；弹性材质的隔膜140，固定于底座120，并在与底座120之间的空间形成有压力腔室C1、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C1、C2、C3、C4、C5送入空气或从压力腔室C1、C2、C3、C4、C5抽出空气，从而调节压力。
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的边缘末端以折弯的方式形成有侧面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。也可以不在隔膜150的中央部形成吸入孔，而是形成为用于对晶片W进行加压的面。在隔膜140的中心至侧面142之间形成有多个固定于底座120的环形的隔壁143，从而以隔壁143为基准，由多个压力腔室C1、C2、C3、C4、C5排列成同心圆形态。
在隔膜140的侧面142的上部形成有侧面加压腔室Cy，上述侧面加压腔室Cy被从隔膜140的侧面142延伸的固定片包围。加压腔室Cy的空气压力也被压力控制部150控制，由此，若向加压腔室Cy供给空气压力，则加压腔室Cy向侧面142传递作用力Fcx，向侧面142和环形环160传递的作用力Fcx通过侧面142来传递，从而起到对晶片W的边缘进行加压的加压力Fv的作用。在附图中，作为未说明的附图标记的145为用于使环形环160位于侧面142的支撑突起。
与此同时，通过空气压力供给路155，从压力控制部150向压力腔室C1、C2、C3、C4、C5传递空气压力，从而借助压力腔室C1、C2、C3、C4、C5的压力……P4、P5来对位于底板141的底面的晶片W的板面进行加压。
在此情况下，若向最外侧的压力腔室C5供给空气压力，则最外侧的压力腔室C5的压力变得高于大气压，因此，最外侧的压力腔室C5的压力变得比周边高且膨胀，使得与最外侧的压力腔室C5和大气形成边界的侧面142发生向径向向外方向凸出的变形44。由此，即使位于隔膜的侧面142的上侧的加压腔室Cy的压力变高，加压腔室Cy的压力沿着侧面142向晶片边缘传递的加压力每次都会不同，因此，在晶片的边缘存在很难均匀地控制抛光量的问题。不仅如此，虽然朝向隔膜的侧面142的径向向外方向的突出变形量变大，但也因与挡圈130的内周面之间的接触而相互干涉，从而存在限制挡圈130和隔膜140向上下方向以相互独立的方式移动的问题。
为了解决这种问题，如图1及图2所示，曾进行如下尝试：在隔膜的侧面142的外侧安装硬度和弯曲刚性高于侧面142的树脂或塑料等材质形成的外侧固定体170，由此，即便最外侧的压力腔室C5的压力变高，也可以抑制侧面142膨胀。
但在隔膜140的侧面142固定外侧固定体170的情况下，在化学机械抛光工序中，浆料和抛光粒子沿着由附图标记67所示的路径向侧面142和挡圈130之间流入，异物向外侧固定体170和可挠性材质的隔膜的侧面142之间的缝隙66积累并固着，使得固着有异物的隔膜的侧面142的一部分变形变得不均衡，导致具有沿着侧面142向下传递的加压力Fv的传递率变得不均衡的问题。不仅如此，若异物的固着程度变多，则同样使挡圈130的内周面和异物相接触并相干涉，因此，也存在限制挡圈130和隔膜140向上下方向相互独立地移动的问题。
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，提供即使不将外侧固定体固定于隔膜的侧面，也可以抑制隔膜的侧面因最外侧的压力腔室的压力而向径向向外膨胀的化学机械抛光装置用承载头的隔膜及承载头。
由此，本实用新型的目的在于，在化学机械抛光工序中，可以更加容易和准确地控制从位于隔膜的侧面的上侧的加压腔室向晶片的边缘区域进行加压的加压力，从而可以更加准确地控制晶片的边缘区域中的抛光量。
并且，本实用新型的目的在于，在化学机械抛光工序中，隔膜的侧面和挡圈相互独立地进行顺畅的上下移动，从而防止通过它们之间的干涉来对晶片进行加压的加压力发生歪曲。
并且，本实用新型的目的在于，在化学机械抛光工序中，借助向晶片的边缘施加的作用力，来将在抛光垫产生皱纹的现象最小化，从而精巧地调节晶片的抛光厚度。
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用承载头的隔膜，其特征在于，包括：底板，由可挠性材质形成；以及侧面，在上述底板的边缘折弯而成，并由可挠性材质形成，与上述底板相邻的下侧区域的第一厚度相比，位于其上侧的上侧区域中以更大的第二厚度形成，在上述侧面未固定有材质与上述侧面不同的固定体。
这是为了即使不将外侧固定体固定于隔膜的侧面，也可以使上侧区域中的第二厚度相比于隔膜的侧面的下侧区域的第一厚度更厚，从而即使最外侧的压力腔室的压力高于大气压，也可以防止发生向半径方向凸出的变形，由此，在化学机械抛光工序中，可以更加容易和准确地控制从位于最外侧的压力腔室的上侧的加压腔室向晶片的边缘区域进行加压的加压力，最终可以在晶片的边缘区域中更加精巧地控制抛光量。
并且，本实用新型可以在化学机械抛光工序中抑制隔膜的侧面向径向向外方向凸出的变形，从源头上防止隔膜的侧面和挡圈相互干涉，使得隔膜的侧面和挡圈可以相互独立并顺畅地进行上下移动。
在此情况下，优选地，隔膜的侧面的上侧区域的第二厚度形成为下侧区域的第一厚度的两倍以上。随着下侧区域的厚度小于上侧区域的厚度，即使最外侧的压力腔室的压力变高，也可以进一步抑制隔膜的侧面向径向向外凸出。
在此情况下，在侧面的上侧区域形成有向外突出部，上述向外突出部以环形向径向向外突出，从而加强半径方向的侧面厚度，使得剖面变得更大，由此，即使存在基于最外侧的压力腔室的压力，也可以抑制变形。
另一方面，上述向外突出部的半径外周面可呈曲面。由此，在控制最外侧的压力腔室的压力变高的情况下，即使可挠性材质的隔膜的侧面向径向向外发生变形来使向外突出部与承载头的挡圈的内周面相接触，也使挡圈和隔膜的侧面的向外突出部仅实现环形的线接触，从而将挡圈和隔膜的侧面因相互干涉而形成不自然的移动的现象最小化，并能以光滑地接触的状态进行相对移动。
另一方面，在上述侧面的上述上侧区域形成有向内突出部，上述向内突出部的一部分以上与上述向外突出部的区域重叠，并以环形向半径内侧突出，从而可以通过向内突出部来传递位于侧面的上侧的加压腔室的加压力，并起到抑制侧面向径向向外凸出的作用。
并且，从上述侧面的上端部以固定于承载头的底座的方式延伸的第一固定片不具有弯曲部，仅以直线形态延伸。由此，与隔膜的侧面的下侧区域的第一厚度相比，上侧区域的第二厚度以更大的方式形成，使得最外侧的压力腔室的压力变高，从而即使产生向半径方向推挤隔膜的侧面的较大的作用力，作为薄的第一厚度的下侧区域也会成为旋转中心，使得具有更厚的第二厚度的上侧区域具有整体向径向向外方向旋转的性质，并且，由于仅借助以直线形态延伸并固定于底座的第一固定片来抑制侧面的上侧区域向径向向外推挤而移动的形态的变形。因此，即使在隔膜的侧面不固定不可弯曲材质的固定体，也可以将隔膜的侧面向径向向外的位移最小化。
因此，从上述侧面的上端固定于作为承载头的本体部的底座的第一固定片的厚度以剖面大于其他固定片或环形隔壁的方式形成，并且，形成为大于等于侧面的下侧区域的第一厚度为佳。由此，固定于底座的第一固定片的伸长位移可以得到抑制，从而可以将隔膜的侧面的上侧区域向径向向外推挤的位移最小化。
并且，在上述侧面的上侧形成有加压腔室，上述加压腔室的平底面位于上述侧面的上侧，由此可以根据加压腔室的压力来更加容易地调节通过侧面向下方传递的加压力。
另一方面，在上述侧面的下侧区域形成有第一缓冲槽，上述第一缓冲槽以环形凹入形成于上述侧面的外周面。像这样，在通过隔膜的侧面来向晶片传递加压力的过程中，在隔膜的侧面的外周面形成环形的第一缓冲槽，由此，在传递加压力的侧面路径中，在第一缓冲槽位置的剖面减少，使得向下方传递的加压力无法集中于晶片边缘的末端而分散，从而可以防止向晶片边缘传递的加压力过度变高。
与此同时，优选地，在上述第一缓冲槽的下侧的内侧形成有环形的第二缓冲槽，通过上述侧面来向下方传递的加压力通过S形的路径来传递。由此，随着从隔膜的侧面的上侧传递的加压力一边通过形成有第一缓冲槽和第二缓冲槽的区域，一边以S字路径向下方传递，从而几乎消除加压力集中于晶片的边缘末端的现象，而且，随着均匀地分散于晶片的边缘区域，可获得能够解除在晶片的边缘末端过度抛光的问题的有利效果。
与上述第二缓冲槽的外侧角落面相比，上述第一缓冲槽的内侧面更靠内侧，并且，加压力沿着S形的路径传递，从而可以在晶片边缘区域中更加分散加压力。
并且，本实用新型可获得如下效果：在上述第一缓冲槽的下侧的内侧中，当第二缓冲槽为环形时，上述第二缓冲槽的上侧形成为第二倾斜面，在经过第一缓冲槽来向下方传递的过程中，以相对于加压力的传递方向始终具有垂直方向成分的形态沿着倾斜面向下方传递，由此，加压力的传递路径顺畅地向垂直方向形成，并分散载荷。
并且，本实用新型可获得如下效果：上述第一缓冲槽的下侧形成为第一倾斜面，并以相对于加压力的传递方向始终具有垂直方向成分的形态沿着倾斜面向下方传递，由此，加压力的传递路径顺畅地向垂直方向形成，并分散载荷。
另一方面，可在上述底板形成有环形隔壁，用于将通过上述底板来加压的压力腔室分割为多个，而相邻于上述侧面的最外侧隔壁以具有径向向内方向成分的方式相对于上述底板倾斜地延伸而成。由此，具有用于向径向向外方向引导被最外侧的压力腔室加压的方向的成分，从而可以抑制在隔膜底板的边缘区域产生皱纹。
并且，上述侧面和上述最外侧隔壁以小于等于5mm间距向径向较短地隔开，从而能够以狭窄的方式形成隔膜底板的边缘区域，防止因通过侧面向下方进行加压的加压力而产生皱纹，并且，加压力沿着上述的S形路径向下方传递，使得加压力均匀地分散于最外侧的压力腔室的底板。
另一方面，包括上述最外侧隔壁的下侧，可在上述侧面和上述最外侧隔壁之间的区域中的上述底板上形成有环形阻隔槽。由此，即使因经由隔膜的侧面来向下方传递的加压力而在底板边缘产生皱纹，形成有环形阻隔槽的区域的半径内侧中的向水平方向传递的作用力也被阻断，因此，可以抑制产生皱纹。
在此情况下，上述阻隔槽能够以比上述底板的厚度的2/3更深的形式形成，因此，可以确切地阻断从侧面传递的加压力沿着底板来传递。
另一方面，本实用新型提供化学机械抛光装置用承载头，其特征在于，包括：本体；底座，与上述本体一同旋转驱动；以及上述的隔膜，定位于上述底座，并且在上述隔膜和上述底座之间形成有压力腔室，在化学机械抛光工序中通过控制上述压力腔室的压力来向下方加压位于底面的晶片。
本说明书及实用新型的保护范围所记载的“下侧区域”及“上侧区域”是为了方便而将隔膜的侧面分为两个区域。不管下侧区域和上侧区域的边界位于侧面的哪个高度，均属于本实用新型的范畴，但优选地，为了明确体现本实用新型的效果，按隔膜的侧面的总高度Ht的5％至50％来设定下侧区域和上侧区域的边界高度H。
实用新型的效果
本实用新型具有如下效果：根据本实用新型，与隔膜的侧面的下侧区域的第一厚度相比，上侧区域中的第二厚度更厚，由此，即使不在隔膜的侧面固定外侧固定体，且最外侧的压力腔室的压力高于大气压，也可以防止向半径方向凸出的变形，从而可以更加准确和精巧地控制通过侧面来向下方传递并对晶片边缘进行加压的加压力。
并且，本实用新型在化学机械抛光工序中抑制隔膜的侧面向径向向外方向凸出的变形，从而可以解除隔膜的侧面和挡圈相互干涉而导致相互向上下方向的移动变得并不顺畅的问题。
并且，本实用新型可以获得如下效果：随着向隔膜的侧面的径向向外突出而成的向外突出部的剖面形成曲面，即使最外侧的压力腔室的压力变高而使隔膜的侧面与挡圈的内周面相接触，也可以将挡圈和隔膜的侧面的向外突出部的接触面积最小化，并且营造挡圈和隔膜的侧面可以相互独立地向上下移动的环境。
并且，本实用新型可以获得如下效果：从隔膜的侧面的上端部向承载头的底座延伸并固定于底座的第一固定片以直线形态延伸并固定，所形成的第一固定片的剖面厚度相比于环形隔壁或其他固定片更厚，由此，即使因最外侧的压力腔室的压力变高而产生向径向向外方向推挤隔膜的侧面的较大的作用力，且产生整个上侧区域以薄的第一厚度的下侧区域为旋转中心向径向向外方向推挤来移动的位移，也因以更厚的剖面来形成为直线形态的第一固定片而抑制因隔膜的侧面的上侧区域向径向向外推挤来移动的形态的变形，从而可以将隔膜的侧面向径向向外的位移最小化。
并且，本实用新型可以获得如下有利效果：在用于传递加压力的隔膜的侧面的路径中的第一缓冲槽的位置中，剖面减少并向下方传递的加压力并不集中于晶片边缘的末端，而是以分散的形态对晶片的边缘进行加压，从而可以抑制向晶片边缘传递的加压力变得过大，并且可以向晶片边缘导入均匀分布的载荷。
并且，本实用新型可以获得如下有利效果：在形成于隔膜的侧面的第一缓冲槽的下侧的内侧形成有环形的第二缓冲槽，通过上述侧面向下方传递的加压力通过S形的路径来传递，从而去除沿着隔膜的侧面向下方传递的加压力集中于晶片的边缘末端的现象，以均匀地分散于晶片的边缘区域的形态，来均匀地导入载荷，从而可以在晶片边缘中更加精巧地控制抛光厚度。
并且，本实用新型可以获得如下效果：在隔膜底板形成有环形隔壁，从而将通过上述底板来加压的压力腔室分割成多个，与上述侧面相邻的最外侧隔壁以具有半径内侧方向成分的方式相对于上述底板倾斜地延伸而成，使得在与隔膜底板相邻的隔膜的侧面下部以S形沿着隔膜的侧面向下传递的加压力和通过最外侧的压力腔室的下侧来传递的加压力的方向一致，并由它们以相互补充的方式对晶片的边缘区域进行加压，从而可以抑制在隔膜底板的边缘区域产生皱纹，并能以分散形态的载荷来对晶片边缘进行加压。
并且，本实用新型可以获得如下效果：包括最外侧隔壁的下侧，在上述侧面和上述最外侧隔壁之间的区域中的上述底板形成有环形的阻隔槽，由此，即使因通过隔膜的侧面来向下方传递的加压力而在底板边缘产生皱纹，形成有环形阻隔槽的区域的半径内侧中向水平方向传递的作用力也会被阻断，因此，将产生皱纹的区域最小化，解除在晶片边缘区域中因产生皱纹而无法准确地控制加压力的问题，并且，随着在边缘区域中确切地引导底板紧贴于晶片的状态，可以更加精巧和准确地控制晶片的边缘区域的抛光厚度。
附图说明
图1为示出现有的承载头的剖视图。
图2为用于说明对晶片边缘进行加压的原理的图1的“A”部分的放大图。
图3为示出本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置用承载头用隔膜的半剖视图。
图4为图3的“B”部分的放大图。
图5为图4的“C”不分的放大图。
图6为适用图3的隔膜的本实用新型一实施例的承载头的与图2的“A”部分相对应的部分的一部分放大图。
图7为适用图3的隔膜的本实用新型再一实施例的承载头的与图2的“A”部分相对应的部分的一部分放大图。
图8为适用图3的隔膜的本实用新型另一实施例的承载头的与图2的“A”部分相对应的部分的一部分放大图。
图9是本发明的又一实施例所涉及的承载头的图1的“A”部分的放大图。
附图标记的说明
W：晶片C1、C2、C3、C4、C5：压力腔室
120：底座130：挡圈
240：隔膜241：底板
242：侧面243、243'：环形隔壁
245：第一缓冲槽Xe：第二缓冲槽
EU：上侧区域ED：下侧区域
Cy：加压腔室Fv：垂直加压力
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型的化学机械抛光装置用承载头的隔膜240及承载头100进行详细说明。但在对本实用新型进行说明的过程中，为了使本实用新型的要旨更加明了，将省略对公知的功能或结构的具体说明。
使用于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240具有与图3的半剖视图所示的结构相同的结构。本实用新型的隔膜240为以附图所示的半剖视图的中心线66为基准来旋转的形状。
本实用新型的一实施例的承载头包括：本体110，与现有的承载头1一样，与驱动轴(未图示)相连接来旋转；底座120，与本体110相连接来一同旋转；隔膜340，由弹性的可挠性材料形成，定位于底座120，在与底座120之间形成压力腔室……、C4、C5；以及压力控制部，向压力腔室……、C4、C5供给空气压力来调节压力。即，本实用新型在结构与设置形态方面与以往的隔膜240具有主要区别。
上述隔膜240包括：底板241，由聚氨酯等可挠性材质形成；由可挠性材质形成的侧面242，从底板241的边缘末端折弯，并向上侧垂直方向延伸而成；多个环形的隔壁243、243'，在底板241的中心和侧面242之间与底座120相结合。由此，隔膜240固定于底座120，并且借助隔壁243、243'来形成多个压力腔室……、C4、C5。
在此情况下，整个隔膜240均由可挠性材质形成，而且在侧面242的外周面并未设有硬度高的材质的固定体。
如图5所示，在隔膜的侧面242的上侧设有由平坦的面246s形成的区域A1，并从该区域A1形成有向半径内侧方向延伸而成的第一固定片246和向径向向外方向延伸而成的第二固定片，由此，借助固定片246、来向所延伸的面积施加的加压腔室Cy的压力沿着侧面242来以垂直加压力(图7的Fv)形态向下方传递。
其中，从侧面242的上端部向半径内侧方向延伸的第一固定片246的末端246x固定于底座121、122，从隔膜的侧面242的上端部向径向向外方向延伸的第二固定片固定于挡圈130，从而形成加压腔室Cy的底面。并且，从形成于第二固定片的末端部来在挡圈130固定第二固定片的卡止体247开始，从第二固定片向上侧隔开的位置连接形成有上侧片248，并使上述上侧片248的末端248x固定于底座121、122、123，来形成加压腔室Cy的上面。
另一方面，虽然附图未图示，但上侧片248可呈与固定片、246相分离的形态。并且，虽然附图未图示，但除了固定于挡圈130之外，三个片246、、248可以全部固定于底座120(121、122、123)。
像这样，在隔膜240的侧面242的上部形成有侧面加压腔室Cy，侧面加压腔室Cy被从隔膜的侧面142的上端部延伸的固定片246、、248包围，由此，若通过空气压力供给路来供给压力Pc，使得侧面加压腔室Cy的压力变高，则借助侧面加压腔室Cy的压力来沿着侧面242向下方传递，并传递垂直加压力Fv。
在此情况下，相比于上侧区域EU中的第二厚度，隔膜的侧面242在下侧区域ED中的第一厚度w1更薄。由此，若最外侧的压力腔室C5的压力变高，则不会发生隔膜的侧面的中央部向径向向外凸出的变形44(图2)，而是发生整个上侧区域EU以厚度薄的下侧区域ED为中心向径向向外推挤的变形。
进而，在隔膜的侧面242的上侧区域EU中的外周面形成有以环形向径向向外方向突出的向外突出部242e，在隔膜的侧面242的上侧区域EU中的内周面形成有以环形向半径内侧方向突出的向内突出部242i，上侧区域EU中的侧面厚度变得更厚。因此，即便最外侧的压力腔室C5的压力变得再高，也不会发生在侧面242的上侧区域EU中局部性地向径向向外方向突出的变形，而是引起上侧区域EU以更薄的剖面的下侧区域ED为旋转中心向附图标记7所示的外侧方向推挤的变形。
另一方面，若开始进行化学机械抛光工序，则挡圈130向下方移动，来维持紧贴于抛光垫11的状态，并且，向形成于隔膜240和底座121、122、123之间的压力腔室C1、C2、……、C5施加空气压力并膨胀，使得隔膜底板241向下移动，而在隔膜240的侧面242和挡圈130相互干涉的情况下，在隔膜240的侧面发生预料不到的变形，导致在通过侧面242来传递的加压力Fv发生歪曲，挡圈130和侧面242的位移也同样发生因摩擦而无法进行准确的控制的问题。
然而，本实用新型可以解决如下问题：随着不会在隔膜的侧面242发生凸出的变形，显著降低以外向接近的方式配置于隔膜的侧面242的挡圈130相互接触的可能性，因此，能够解除在它们相互接触的情况下，干涉挡圈130和隔膜240向上下方向移动的问题。
并且，从隔膜的侧面242的上端向底座121、122、123延伸来固定于底座的第一固定片246，与第二固定片一样，未设有弯曲部2461，并形成为直线形态的剖面，由此可以防止侧面242随着最外侧的压力腔室C5的膨胀而向径向向外推挤。
另一方面，如图8所示，根据本实用新型的再一实施例，隔膜的向外突出部242e'的剖面可呈曲面342r。由此，可以引起隔膜的侧面242呈以下侧区域ED为中心来旋转7的形态，并因最外侧的压力腔室C5的空气压力P5而向径向向外推挤的变形，从而即使隔膜的侧面242的向外突出部242e'与挡圈130的内周面相接触，在它们的剖面中也会因点接触(在三维形状中是环形的线接触)而相互之间不会传递摩擦力，而是以容易的方式滑动，因此，即使它们242e，130相互接触，也可以缓解挡圈130和隔膜240向上下方向移动时相干涉的问题。
并且，如图9所示，根据本实用新型的另一实施例，从隔膜的侧面242的上端向底座121、122、123延伸来固定于底座的第一固定片346，与第二固定片一样，形成为未设有弯曲部2461的直线形态的剖面，与此同时，其厚度t大于环形隔壁243或第二固定片的厚度，优选地，形成为隔膜的侧面242的下侧区域ED的第一厚度w1以上。
由此，即使最外侧的压力腔室C5膨胀来产生较大的向径向向外推挤隔膜的侧面242的作用力，也因剖面变大的第一固定片246的伸长位移得到抑制而将隔膜的侧面242向径向向外推挤移动的现象最小化。在图9所示的第一固定片346中，剖面小的区域为以被加压的形态插入于底座121、122之间来固定的部分，因此，不会因这种剖面而使第一固定片346的伸长位移变大。
像这样，本实用新型可以无需将不可弯曲的材质的固定体固定于隔膜的侧面242，仅利用可挠性材质来形成侧面242，从而不仅防止在现有的固定体和侧面242之间插入异物，而且解决在隔膜的侧面242向径向向外方向凸出地发生变形的过程中因与挡圈130的内周面相接触来发生干涉的情况下沿着侧面242导入的加压力无法准确地向晶片的边缘传递的问题，从而可以获得以更加准确的加压力来对晶片的边缘区域调节抛光厚度的效果。
另一方面，在隔膜的侧面242的下侧区域ED的隔膜的侧面242的外周面中，第一缓冲槽245在离底板241略微上侧的位置中以环形凹入而成。通过形成于可挠性材质的侧面242的第一缓冲槽245，从侧面加压腔室Cy通过侧面242来向下方传递的加压力Fv一边经由传递路径变窄的瓶颈区间，一边分散，从而可以防止晶片通过侧面242来传递的加压力Fv集中于边缘的末端。
而且，随着在第一缓冲槽245的下侧的隔膜的侧面242的内周面中的与底板241相邻的区域形成环形的第二缓冲槽Xe，从加压腔室Cy沿着侧面242，加压力Fv沿着S形的路径xx向下方传递。在这一过程中，通过隔膜的侧面242来向下方传递的加压力Fv沿着可挠性材质的侧面242来以S形经由传递路径变窄的瓶颈区间并分散，从而可以获得通过隔膜的侧面242来传递的加压力Fv均匀地分散于晶片边缘区域的效果。
在此情况下，第一缓冲槽245的上侧虽然形成为水平面245u，但下侧形成为第一倾斜面245d。与此同时，随着第二缓冲槽Xe的上侧也形成为倾斜的第二倾斜面242s，在加压力Fv经由第一缓冲槽245和第二缓冲槽Xe来向下方传递的过程中，以在加压力Fv的传递方向始终具有垂直方向成分的形态沿着倾斜面245d、242s向下方传递，可获得加压力Fv的传递路径柔和地形成为具有垂直方向成分的S形xx，并分散载荷的效果。
在此情况下，如图5所示，优选地，与第二缓冲槽Xe的外侧角落面相比，第一缓冲槽245的内侧面位于与z所示的长度大小相对应的内侧。由此，通过侧面242来向下方传递的垂直加压力Fv一边经由第一缓冲槽245和第二缓冲槽Xe，一边减少其的作用力，并将向半径方向分散的效果极大化，从而在化学机械抛光工序中可以获得均匀地分散对晶片的边缘进行加压的作用来向晶片施加的效果。
其中，成为隔膜的侧面242的上侧区域EU和下侧区域ED的边界的边界高度H能够不受限制地形成为多样。因此，在最外侧的压力腔室C5的压力变高的情况下，上侧区域EU以更薄的下侧区域ED为旋转中心进行旋转的形态向外侧推挤并发生变形，从而与以往相比，向径向向外方向突出的位移量变得更少。只不过，为了从源头上阻断隔膜的侧面242和挡圈130的接触，优选地，成为隔膜的侧面242的上侧区域EU和下侧区域ED的边界的边界高度H应设定为侧面242的总高度Ht的5％至50％。
另一方面，通过形成有上述底板241的环形隔壁243、243’，通过底板241来对晶片W进行加压的压力腔室C1、C2、C3、C4、C5被分割为多个。在此情况下，在多个隔壁243、243’中，与隔膜的侧面242相邻的最外侧隔壁243'以具有半径内侧方向成分的方式相对于上述底板倾斜地延伸而成。
由此，最在外侧腔室C5，借助第二缓冲槽Xe和最外侧隔壁243'来向径向向外方向，以下方延伸地方式形成有尖形态的空间E5，因此，若从压力控制部150向最外侧的压力腔室C5供给空气压力，则向半径方向向下倾斜地产生向径向向外方向对侧面242的下侧推挤的作用力P5，从而可以抑制在隔膜底板241的边缘区域产生皱纹，并且，通过侧面242来向下方传递，之后通过S字路径xx来向底板241的边缘传递作用力和借助最外侧的压力腔室C5来产生作用的作用力以相互补充的方式一同对晶片边缘区域进行加压。因此，晶片的边缘区域并不以集中较大的作用力的形态产生作用，而是以分散的形态均匀地产生作用，由此可以解除晶片抛光量急剧上升的问题。
为此，优选地，第二缓冲槽Xe的第二倾斜面242s的倾斜度242y和最外侧隔壁243'的倾斜度243y以相同的方式设置或以具有20度以下的角度差异的方式设置。
在此情况下，隔膜的侧面242和最外侧隔壁243'以留有小于等于5mm的间隔d的方式向半径方向较短地隔开配置，从而形成狭窄的隔膜底板241的边缘区域，最终可以更加有效地防止因通过隔膜的侧面来向下方进行加压的加压力而产生皱纹，并能进一步提高通过S字路径xx来向下方传递的加压力Fv和最外侧的压力腔室C5之间的相互补充性的加压作用。
另一方面，可在隔膜底板241的边缘区域形成有环形阻隔槽241a。其中，隔膜底板241的边缘区域包括侧面242和最外侧隔壁243'之间的区域，并且，如图6所示，包括最外侧隔壁243'的下侧。
像这样，若在隔膜底板241形成有环形的阻隔槽241a，则通过侧面242来对晶片边缘进行加压的加压力Fv的一部分通过底板241来向半径方向传递，从而可以阻断在底板241形成皱纹的作用力，最终可以抑制在底板241产生皱纹。为此，若阻隔槽241a形成为大于底板241的厚度的2/3的深度h，则可以确切地阻断从侧面传递的加压力沿着底板传递。
由此，确认了与其他区域中一样，晶片的边缘区域也可以不用过度抛光而得到恒定抛光。
以如上所述的方式构成的本实用新型可获得如下效果：相比于隔膜的侧面242的下侧区域ED的第一厚度w1，上侧区域EU中的第二厚度w2形成的更厚，因此，即使不将外侧固定体固定于隔膜的侧面，且最外侧的压力腔室C5的压力P5变得大于大气压，也可以防止发生向半径方向凸出的变形，来排除隔膜的侧面242和挡圈130的接触干涉或将隔膜的侧面242和挡圈130的接触干涉最小化，并通过隔膜的侧面242来向下方传递，从而更加准确和精巧地控制对晶片边缘进行加压的加压力。
并且，本实用新型可获得如下效果：在通过隔膜的侧面242来向晶片的边缘区域进行传递的过程中，在隔膜的侧面242的外周面形成有环形的第一缓冲槽245，并在其下侧的内周面形成有环形的第二缓冲槽Xe，使得传递加压力的路径经由S形的路径xx，从而引导加压力并不集中于晶片边缘的末端而以分散的形态对晶片的边缘进行加压，最终可以抑制向晶片边缘传递的加压力变得过大，并能向晶片边缘导入均匀的分布载荷。
并且，本实用新型可获得如下效果：形成有隔膜底板241的最外侧隔壁243'以具有半径内侧方向成分的方式相对于底板241倾斜243y地延伸而成，使得在与隔膜底板相邻的隔膜的侧面下部以S形沿着隔膜的侧面向下传递的加压力Fv和通过最外侧的压力腔室C5的下侧来传递的加压力P5的方向一致，并由它们以相互补充的方式对晶片W的边缘区域进行加压，从而可以抑制在隔膜底板的边缘区域产生皱纹，并能以分散形态的载荷来对晶片边缘进行加压。
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 (17)
1.一种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；以及
侧面，在上述底板的边缘折弯而成，并由可挠性材质形成，与上述底板相邻的下侧区域的第一厚度相比，位于其上侧的上侧区域以更大的第二厚度形成，
在上述侧面未固定有材质与上述侧面不同的固定体。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
上述第二厚度为上述第一厚度的两倍以上。
3.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
在上述侧面的上述上侧区域形成有向外突出部，上述向外突出部以环形向径向向外突出。
4.根据权利要求3所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
上述向外突出部的半径外周面呈曲面。
5.根据权利要求3所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
在上述侧面的上述上侧区域形成有向内突出部，该向内突出部的一部分以上与上述向外突出部的区域重叠，并以环形向径向向内突出。
6.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
从上述侧面的上端部以固定于承载头的底座的方式延伸的第一固定片不具有弯曲部，以直线形态延伸。
7.根据权利要求6所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
上述第一固定片的厚度大于等于上述第一厚度。
8.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
在上述侧面的上侧形成有加压腔室，上述加压腔室的平底面位于上述侧面的上侧。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
在上述侧面的下侧区域形成有第一缓冲槽，上述第一缓冲槽以环形凹入形成于上述侧面的外周面。
10.根据权利要求9所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
在上述第一缓冲槽的下侧的内侧形成有环形的第二缓冲槽，通过上述侧面来向下方传递的加压力通过S形的路径来传递。
11.根据权利要求10所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
与上述第二缓冲槽的外侧角落面相比，上述第一缓冲槽的内侧面更靠内侧。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
在上述底板形成有环形隔壁，用于将通过上述底板来进行加压的压力腔室分割为多个，相邻于上述侧面的最外侧隔壁以具有径向向内方向成分的方式相对于上述底板倾斜地延伸。
13.根据权利要求12所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
上述侧面和上述最外侧隔壁以小于等于5mm间距沿着径向隔开。
14.根据权利要求12所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
包括上述最外侧隔壁的下侧在内，在上述侧面和上述最外侧隔壁之间的区域中的上述底板上形成有环形阻隔槽。
15.根据权利要求14所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
上述阻隔槽的深度大于上述底板的厚度的2/3。
16.根据权利要求1至8中任一项所述的化学机械抛光装置用承载头的隔膜，其特征在于，
上述上侧区域和上述下侧区域的边界高度(H)被设定为上述侧面的高度(Ht)的5％至50％。
17.一种化学机械抛光装置用承载头，其特征在于，包括：
本体；
底座，以与上述本体一同旋转驱动；以及
权利要求1至8中任一项所述的隔膜，定位于上述底座，并且在上述隔膜与上述底座之间形成有压力腔室，在化学机械抛光工序中通过控制上述压力腔室的压力来向下方加压位于底面的晶片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180503 Address after: Korea city Daoan Patentee after: Case Polytron Technologies Inc Address before: Jing Jidao Patentee before: K. C. Tech Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |