CN207464968U - 化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头，所述卡环安装于在化学机械式研磨工序中将基板加压于研磨垫的承载头，用于约束基板的脱离，所述卡环包括卡环主体、向卡环主体的内周面供应清洗液的清洗液供应部、使清洗液在卡环主体的内周面暂时残留的清洗液残留部，可以获得有效去除流入到卡环内周面的浆料的有利效果。

Description

化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头
技术领域
本实用新型涉及化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头，更具体而言，涉及一种能够有效去除流入到卡环内周面的浆料及杂质的化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头。
背景技术
在半导体元件制造过程中，化学机械式研磨(CMP)装置用于去除因反复执行掩膜、蚀刻及配线工序等而在晶片表面生成凸凹所导致电池区域与周边电路区域间高度差，实现广域平坦化，并且为了提高随着电路形成用触点/配线膜的分离及高集成元件化而要求的晶片表面粗糙度等，对晶片的表面进行精密研磨加工。
在这种CMP装置中，在研磨工序前后，承载头以晶片的研磨面与研磨垫相向的状态，对所述晶片加压，以实施研磨工序，同时，一旦研磨工序结束，则直接或间接地真空吸附晶片，以把持的状态，移动到下一个工序。
图1是承载头1的概略图。如图1所示，承载头1包括：本体110；底座120，其与本体110一同旋转；卡环130，其以环绕底座120的环形态，能上下移动地安装，从而与底座120一同旋转；弹性材质的隔膜140，其固定于底座120，在与底座120之间的空间形成压力腔C1、C2、C3、C4、C5；压力控制部150，其在通过空气压力供应通道155对于压力腔C1、C2、C3、C4、C5供应或排出空气的同时调节压力。
弹性材质的隔膜140在用于对晶片W加压的平坦底板141的边缘末端折弯形成有侧面142。隔膜140的中央部末端140a固定于底座120，形成直接吸入晶片W的吸入孔77。在隔膜140的中央部，也可以不形成吸入孔，而是以对晶片W加压的面形成。在从隔膜140的中心至侧面142之间，形成有多个固定于底座120的环形态的隔壁143，以隔壁143为基准，以同心圆形态排列有多个压力腔C1、C2、C3、C4、C5。
因此，在化学机械式研磨工序中，借助于从压力控制部150施加的空气压力，压力腔C1、C2、C3、C4、C5在膨胀的同时，通过隔膜底板141对晶片W的板面加压。
与此同时，与本体110及底座120一同旋转的卡环130的底面130s也对研磨垫11加压并旋转，从而防止被卡环130环绕的晶片W脱离到承载头1之外。
另一方面，卡环130相对于本体110及底座120可上下移动地安装，因而为了保障卡环相对于固定安装于本体101的隔膜的上下移动(保持非接触状态)，在隔膜与卡环之间形成间隙。
可是，以往在研磨工序中，存在供应到研磨垫11的研磨面的浆料S流入在隔膜140与卡环130之间形成的间隙后残留的问题。
特别是如果无法迅速去除流入隔膜140与卡环130的间隙L1的浆料S，则随着流入间隙L1的浆料固着，存在妨碍卡环130顺畅的上下移动的问题，并且存在残留于间隙L1的浆料重新附着于基板或隔膜，或作为S/C源进行作用的问题。
因此，以往向在隔膜140与卡环130之间形成的间隙L1喷射清洗液，从而可以去除流入间隙L1的浆料S，但隔膜140与卡环130的间隙以非常窄的宽度(0.5㎜)形成，因而清洗液15无法充分流入间隙而反弹回来，存在难以有效去除残留于隔膜140与卡环130的间隙的浆料的问题。
为此，最近正在进行旨在有效去除残留于卡环与隔膜的间隙的杂质(浆料及颗粒)的多样探讨，但还远远不够，要求对此的开发。
实用新型内容
所要解决的技术问题
本实用新型目的在于提供一种能够有效去除残留于卡环与隔膜的间隙的杂质的化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头。
特别是本实用新型目的在于，向卡环与隔膜的间隙之间供应的清洗液可以暂时残留，从而可以有效去除流入卡环内周面的浆料及杂质。
另外，本实用新型目的在于，能够节省费用，提高工序效率性及收率。
另外，本实用新型目的在于，能够提高工序效率及生产率。
另外，本实用新型目的在于，能够提高稳定性及可靠性。
技术方案
根据旨在达成所述本实用新型目的的本实用新型的优选实施例，在化学机械式研磨工序中将晶片加压于研磨垫的承载头包括：承载头本体；隔膜，其安装于承载头本体的底面，将晶片加压于研磨垫；卡环，其约束晶片的脱离，具备卡环主体、清洗液供应部和清洗液残留部，所述卡环主体隔开地配置于隔膜的外侧面，所述清洗液供应部向卡环主体的内周面供应清洗液，所述清洗液残留部使清洗液在卡环主体的内周面暂时残留。
这是为了有效去除残留于卡环与隔膜的窄狭间隙之间的浆料。
特别是使供应到卡环主体的内周面的清洗液暂时残留，可以获得提高借助于清洗液的间隙(隔膜与卡环主体之间的间隙)的清洗效率的有利效果。
即，以往隔膜与卡环的间隙以非常窄的宽度形成，因而即使从间隙下部喷射清洗液，清洗液也无法充分流入间隙而反弹回来，因此，存在难以有效去除残留于卡环与隔膜的间隙的浆料的问题。但是，本实用新型从间隙的上部供应清洗液，借助于沿着间隙落下的清洗液而进行清洗，从而可以向间隙供应充分的清洗液，因而可以获得有效去除(清洗)残留于隔膜与卡环的间隙的浆料的有利效果。进一步地，在本实用新型中，使供应到间隙(卡环主体的内周面)的清洗液暂时残留，从而可以增加清洗液接触隔膜的外侧面与卡环主体内周面的时间，因而可以获得提高清洗液的清洗效果和清洗效率的有利效果。
根据本实用新型的一优选实施例，化学机械式研磨装置用承载头的卡环，安装于在化学机械式研磨工序中将基板加压于研磨垫的承载头上，用于约束所述基板脱离，包括：卡环主体；清洗液供应部，其用于向所述卡环主体的内周面供应清洗液；清洗液残留部，其借助于在所述卡环主体的内周面凸出形成的残留凸起，使所述清洗液暂时残留在所述卡环主体的内周面。
另外，使供应到卡环主体的内周面的清洗液暂时残留，从而可以引导清洗液在间隙上以扩展的状态供应，因此，可以获得使间隙中发生未清洗区域(未进行借助于清洗液的清洗的区域)的情形最小化，进一步提高清洗效率的有利效果。即，向间隙供应的清洗液在沿着间隙落下的同时向下部排出。可是，在多个清洗液供应部沿着卡环的圆周方向隔开配置的结构中，只有从各清洗液供应部供应清洗液的地点，清洗液落下而实现清洗，因此，在各清洗液供应部之间区域，存在没有供应清洗液的问题，换句话说，在各清洗液供应部之间区域，存在没有进行借助于清洗液的清洗的问题。但是，在本实用新型中，使供应到间隙的清洗液借助于清洗液残留部而扩展分配，从而可以获得使间隙上发生未清洗区域的情形最小化，进一步提高清洗效率的有利效果。
另外，流入间隙的清洗液第一次被阻于清洗液残留部，之后漫过清洗液残留部而沿着间隙落下，从而使清洗液可以同时接触卡环主体的内周面和隔膜的外侧面，因此，换句话说，卡环主体的内周面与隔膜的外侧面可以同时被清洗液清洗，因而可以获得更有效去除(清洗)残留于隔膜与卡环主体的间隙的浆料及杂质的有利效果。
清洗液残留部以能够使流入卡环主体的内周面(或与隔膜侧面的间隙)的清洗液暂时残留的多样结构形成。
更具体而言，清洗液残留部沿上下方向形成，部分地阻塞在隔膜的外侧面与卡环主体的内周面之间形成的间隙。此时，在隔膜的外侧面与清洗液残留部之间，具有窄于间隙的宽度，形成用于排出清洗液的清洗液排出流路。
清洗液残留部包括在卡环主体的内周面凸出形成的残留凸起。
作为一个示例，残留凸起在卡环主体的内周面以环形态形成。如上所述，借助于以环形态形成残留凸起，可以获得在间隙全部区域使清洗液均匀停滞的有利效果。此时，在卡环主体的内周面，可以只形成一个残留凸起，不同与此，也可以在卡环主体的内周面，沿上下方向隔开地形成多个残留凸起。
作为另一示例，还可以沿着卡环主体的内周面，以螺旋(spiral)形态，连续形成残留凸起。如上所述，借助于以螺旋形态形成残留凸起，可以使清洗液在间隙上滞留的时间进一步增加，并且可以获得提高借助于清洗液的清洗效率的有利效果。进一步地，在清洗液沿着螺旋形态的残留凸起移动期间，可以向清洗液赋予离心力，因而可以获得进一步提高借助于清洗液的清洗效果的有利效果。
清洗液供应部配置于清洗液残留部的上部，从清洗液供应部供应的清洗液在沿着间隙落下的同时经过清洗液残留部后，排出到卡环主体的下部。
清洗液供应部以能够从清洗液残留部的上部向卡环主体的内周面(隔膜与卡环主体之间的间隙)供应清洗液的多样结构形成。作为一个示例，清洗液供应部包括：入口流路，其用于引入清洗液；出口流路，其使流入入口流路的清洗液供应到卡环主体的内周面。
作为一个示例，入口流路形成在卡环主体的上面。此时，入口流路可以垂直地形成于卡环主体。
作为另一示例，入口流路形成在卡环主体的侧面。此时，入口流路可以水平地形成于卡环主体。
而且，入口流路的上端部可以延长至承载头本体的上部。根据情况，也可以不将入口流路延长至承载头本体，而是只在卡环主体上形成。不同于此，还可以在卡环主体上只形成出口流路，在承载头本体上形成与出口流路连通的入口流路。
优选地，出口流路形成为具有小于入口流路的截面积。如上所述，使形成的入口流路的截面积小于出口流路，从而可以获得均一地保持向卡环主体内周面供应的清洗液的供应压力及供应量的有利效果。
另外，在出口流路的出口端可以形成有清洗液容纳腔，清洗液经过清洗液容纳腔后可以供应到卡环主体的内周面。如上所述，使清洗液在首先充满容纳腔后，供应到卡环主体的内周面，从而可以获得使脉动现象最小化、提高清洗液的供应效率的有利效果。
沿着卡环主体的圆周方向隔开地形成有多个入口流路。优选地，沿卡环主体的圆周方向，隔开一定间隔地形成多个入口流路，从而可以获得沿着圆周方向均一地向卡环主体的内周面供应清洗液的有利效果。
更优选地，形成的分别连接于多个入口流路的出口流路的各截面积相加的总截面积大于清洗液排出流路的截面积，所述清洗液排出流路用于排出经过清洗液残留部的清洗液。如上所述，使形成的出口流路的各截面积相加的总截面积大于清洗液排出流路(隔膜的外侧面与残留凸起之间区域)截面积，从而可以使流入间隙的清洗液流入流量多于从间隙排出的清洗液排出流量，因而使在残留凸起的上部可以有充分量的清洗液滞留，从而可以获得提高清洗稳定性的有利效果。
根据本实用新型另一优选实施例，在化学机械式研磨工序中将基板加压于研磨垫的承载头包括：承载头本体；隔膜，其安装于承载头本体的底面，将基板加压于研磨垫；卡环，其在隔膜的外侧面设置间隙地隔开配置，用于约束基板的脱离；清洗液供应部，其用于向间隙供应清洗液；清洗液残留部，其形成在隔膜的外侧面，使清洗液在间隙中暂时残留。
如上所述，使供应到隔膜与卡环之间的间隙的清洗液暂时残留，从而可以增加清洗液接触隔膜的外侧面和卡环主体的内周面的时间，因而可以获得提高借助于清洗液的清洗效果和清洗效率的有利效果。
另外，使供应到隔膜与卡环之间的间隙的清洗液暂时残留，从而可以引导清洗液在间隙上以扩展的状态供应，因而可以获得使间隙中发生未清洗区域(未进行借助于清洗液的清洗的区域)的情形最小化，进一步提高清洗效率的有利效果。
更具体而言，清洗液供应部配置于清洗液残留部的上部，从清洗液供应部供应的清洗液在沿着间隙落下的同时经过清洗液残留部后，排出到卡环的下部。
清洗液供应部以能够向隔膜与卡环之间的间隙供应清洗液的多样结构形成。作为一个示例，清洗液供应部包括：入口流路，其用于从清洗液存储部引入清洗液；出口流路，其使流入入口流路的清洗液供应到间隙。此时，入口流路可以在卡环和承载头本体中的至少任意一个上形成。
另外，在出口流路的出口端可以形成有清洗液容纳腔，清洗液经过清洗液容纳腔后，可以供应到隔膜与卡环之间的间隙。如上所述，使清洗液先充满清洗液容纳腔后，供应到隔膜与卡环之间的间隙，从而可以获得使脉动现象最小化、提高清洗液的供应效率的有利效果。
更具体而言，清洗液残留部在隔膜的外侧面沿上下方向凸出形成，以便部分地阻塞隔膜与卡环之间的间隙。此时，在隔膜与清洗液残留部之间形成有清洗液排出流路，所述清洗液排出流路具有窄于间隙的宽度，用于排出清洗液。
作为一个示例，清洗液残留部包括在隔膜的外侧面凸出形成的残留凸起。优选地，残留凸起在隔膜的外侧面以环形态形成。不同于此，也可以沿着隔膜的外侧面，以螺旋(spiral)形态连续形成残留凸起。
根据本实用新型优选的另一领域，卡环安装于在化学机械式研磨工序中将基板加压于研磨垫的承载头，约束所述基板的脱离，所述卡环包括：卡环主体；清洗液供应部，其用于向卡环主体的内周面供应清洗液；清洗液残留部，其使清洗液在卡环主体的内周面暂时残留。
如上所述，使供应到卡环主体内周面的清洗液暂时残留，从而可以使清洗液接触隔膜的外侧面和卡环主体的内周面的时间增加，因而可以获得提高借助于清洗液的清洗效果和清洗效率的有利效果。
另外，使供应到卡环主体内周面的清洗液暂时残留，从而可以引导清洗液在间隙上以扩展的状态供应，因此，可以获得使间隙中发生未清洗区域(未进行借助于清洗液的清洗的区域)的情形最小化，进一步提高清洗效率的有利效果。
更具体而言，清洗液残留部沿上下方向形成，部分地阻塞在隔膜的外侧面与卡环主体的内周面之间形成的间隙。此时，在隔膜的外侧面与清洗液残留部之间形成有清洗液排出流路，所述清洗液排出流路具有窄于间隙的宽度，用于排出清洗液。
清洗液残留部包括在卡环主体的内周面凸出形成的残留凸起。作为一个示例，残留凸起可以在卡环主体的内周面以环形态形成。此时，在卡环主体的内周面，可以只形成有一个残留凸起，不同于此，也可以在卡环主体的内周面，沿上下方向隔开地形成多个残留凸起。作为另一示例，残留凸起可以沿着卡环主体的内周面，以螺旋形态形成。
清洗液供应部配置于清洗液残留部的上部，清洗液供应部供应的清洗液在沿着间隙落下的同时经过清洗液残留部后，排出到卡环主体的下部。
清洗液供应部以能够从清洗液残留部的上部向卡环主体的内周面(隔膜与卡环主体之间的间隙)供应清洗液的多样结构形成。作为一个示例，清洗液供应部包括：入口流路，其用于引入清洗液；出口流路，其使流入入口流路的清洗液供应到卡环主体的内周面。
作为一个示例，入口流路形成在卡环主体的上面。此时，入口流路可以垂直地形成于卡环主体。
作为另一示例，入口流路形成在卡环主体的侧面。此时，入口流路可以水平地形成于卡环主体。
优选地，出口流路形成为具有小于入口流路的截面积。如上所述，使形成的入口流路的截面积小于出口流路，从而可以获得均一地保持供应到卡环主体内周面的清洗液的供应压力及供应量的有利效果。
另外，在出口流路的出口端可以形成有清洗液容纳腔，清洗液可以在经过清洗液容纳腔后，供应到卡环主体的内周面。如上所述，使清洗液先充满容纳腔后，供应到卡环主体的内周面，从而可以获得使脉动现象最小化、提高清洗液的供应效率的有利效果。
沿着卡环主体的圆周方向隔开地形成有多个入口流路。优选地，沿着卡环主体的圆周方向，隔开一定间隔地形成多个入口流路，从而可以获得向卡环主体的内周面，沿圆周方向均一地供应清洗液的有利效果。
更优选地，形成的分别连接于多个入口流路的出口流路的各截面积相加的总截面积大于清洗液排出流路的截面积，所述清洗液排出流路用于排出经过清洗液残留部的清洗液。如上所述，使形成的出口流路的各截面积相加的总截面积大于清洗液排出流路(隔膜的外侧面与残留凸起之间区域)截面积，从而可以使流入间隙的清洗液流入流量多于从间隙排出的清洗液排出流量，因而可以使充分量的清洗液滞留在残留凸起的上部，从而可以获得提高清洗稳定性的有利效果。
实用新型效果
综上所述，根据本实用新型，可以获得有效去除残留于卡环与隔膜的窄狭间隙之间的浆料的有利效果。
特别是根据本实用新型，使向卡环主体的内周面供应的清洗液暂时残留，从而可以获得提高清洗液对间隙(隔膜与卡环主体之间的间隙)的清洗效率的有利效果。
即，以往隔膜与卡环的间隙以非常窄的宽度形成，因而即使从间隙下部喷射清洗液，清洗液也无法充分流入间隙而反弹回来，因此，存在难以有效去除残留于隔膜与卡环的间隙的浆料的问题。但是，本实用新型从间隙的上部(间隙的最上侧)供应清洗液，借助于沿着间隙落下的清洗液而进行清洗，借助于此，可以向间隙供应充分的清洗液，因而可以获得有效去除(清洗)残留于隔膜与卡环的间隙的浆料的有利效果。进一步地，在本实用新型中，使供应到间隙(卡环主体的内周面)的清洗液暂时残留，借助于此，可以增加清洗液接触隔膜的外侧面与卡环主体内周面的时间，因而可以获得提高清洗液的清洗效果和清洗效率的有利效果。
另外，根据本实用新型，使供应到卡环主体的内周面的清洗液暂时残留，从而可以引导清洗液在间隙上以扩展的状态供应，因此，可以获得使间隙中发生未清洗区域(未进行借助于清洗液的清洗的区域)的情形最小化，进一步提高清洗效率的有利效果。即，向间隙供应的清洗液在沿着间隙落下的同时向下部排出。可是，在多个清洗液供应部沿着卡环的圆周方向隔开配置的结构中，只有从各清洗液供应部供应清洗液的地点，清洗液落下并实现清洗，因此，在各清洗液供应部之间区域，存在没有供应清洗液的问题，换句话说，在各清洗液供应部之间区域，存在没有进行借助于清洗液的清洗的问题。但是，在本实用新型中，使向间隙供应的清洗液借助于清洗液残留部而扩展分配(清洗液展开至未供应清洗液的地点)，从而可以获得使间隙上发生未清洗区域的情形最小化，进一步提高清洗效率的有利效果。
另外，根据本实用新型，流入间隙的清洗液第一次被阻于清洗液残留部，之后漫过清洗液残留部而沿着间隙落下，从而使清洗液可以同时接触卡环主体的内周面和隔膜的外侧面，因此，换句话说，卡环主体的内周面与隔膜的外侧面可以同时被清洗液清洗，因而可以获得更有效去除(清洗)残留于隔膜与卡环主体的间隙的浆料及杂质的有利效果。
另外，根据本实用新型，借助于以环形态或螺旋形态形成残留凸起，清洗液可以在全体间隙区域充分展开，因而可以获得更有效去除残留于隔膜与卡环的间隙的浆料的有利效果。
另外，根据本实用新型，可以节省去除浆料需要的时间及费用，并且可以获得提高工序效率性及收率的有利效果。
附图说明
图1是图示以往承载头的半截面图。
图2是图1的“I”部分的放大图。
图3是图示浆料流入到间隙的状态的图1“I”部分的放大图。
图4是图示向间隙喷射清洗液的状态的图1“I”部分的放大图。
图5是图示本实用新型的承载头的截面图。
图6是图5的“A”部分的放大图。
图7是图示本实用新型的承载头的卡环的仰视图。
图8是图7的“B”部分的放大图。
图9及图10作为本实用新型的承载头，是用于说明清洗液残留部的变形例的图。
图11及图12作为本实用新型的承载头，是用于说明清洗液的进入及排出过程的图。
图13及图14是用于说明本实用新型另一实施例的承载头的图。
图15是用于说明本实用新型又一实施例的承载头的图。
附图标记
100：承载头 101：承载头本体
110：本体 120：底座
130：卡环 131：卡环主体
132：第一环构件 134：第二环构件
140：隔膜 200：清洗液供应部
210：入口流路 220：出口流路
230：清洗液容纳腔 300：清洗液残留部
310：残留凸起
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本实用新型的优选实施例，但本实用新型并非由实施例限制或限定。作为参考，在本说明中，相同的标记指称实质上相同的要素，在这种规则下，可以引用在不同附图中记载的内容进行说明，可以省略判断认为本领域技术人员不言而喻的或重复的内容。
图5是图示本实用新型的承载头的截面图，图6是图5的“A”部分的放大图。另外，图7是图示本实用新型的承载头的卡环的仰视图，图8是图7的“B”部分的放大图。并且，图9及图10作为本实用新型的承载头，是用于说明清洗液残留部的变形例的图，图11及图12作为本实用新型的承载头，是用于说明清洗液的进入及排出过程的图。
参照图5～图12，本实用新型的在化学机械式研磨工序将基板加压于研磨垫的承载头100包括：承载头本体101；隔膜140，其安装于承载头本体101的底面，将基板W加压于研磨垫；卡环130，其用于约束基板的脱离，具备卡环主体131、清洗液供应部200和清洗液残留部300，所述卡环主体131隔开地配置于隔膜140的外侧面，所述清洗液供应部200向卡环主体131的内周面供应清洗液，所述清洗液残留部300使清洗液在卡环主体131的内周面暂时残留。
作为参考，承载头100提供用于从托架(图中未示出)装载基板W后，在浆料供应到在研磨台(图中未示出)上提供的研磨垫(图中未示出)上面的状态下，对基板W加压，执行化学机械式研磨工序，在利用研磨垫及浆料的化学机械式研磨工序结束后，将基板W移送到清洗装置。
在本实用新型中，所谓基板W，可以理解为能够在研磨垫上研磨的研磨对象物，本实用新型不因基板10的种类及特性而受到限制或限定。作为一个示例，可以使用作为基板10的晶片。
更具体而言，承载头本体101包括：本体110，其与驱动轴(图中未示出)连接并旋转；底座120，其与本体110连接并一同旋转。
本体110上端结合于图中未示出的驱动轴并被旋转驱动。作为参考，在本实用新型的实施例中，虽然列举本体110单以一个主体形成的示例进行说明，但根据情况，也可以结合2个以上的主体而形成本体。
底座120以相对于本体110排列在同轴上的方式配置，并且与本体110以能够一同旋转的方式连接结合，从而与本体110一同旋转。
隔膜140构成为安装于承载头本体101的底面，将基板W加压于研磨垫。
作为一个示例，隔膜140具有图5所示的结构。即，隔膜140包括：底板141，其以弹性可挠性材料(例如，聚氨酯)形成；侧面(图中未示出)，其从底板141的边缘末端折弯，向上侧垂直方向延长形成，以可挠性材质形成，多个环形态的隔壁143，其在底板141的中心与侧面之间，结合于底座120，在隔膜140与底座120之间，形成有被隔壁143分割的多个压力腔C1～C5。
在多个压力腔C1～C5，可以提供有用于分别测量压力的压力传感器。各压力腔C1～C5的压力可以通过压力控制部195的控制而个别地调节。
卡环130安装于承载头本体101，在化学机械式研磨工序中约束基板W的脱离。
更具体而言，卡环130包括：卡环主体131，其在隔膜140的外侧面留有预定间隙G地隔开配置；清洗液供应部200，其用于向卡环主体131的内周面供应清洗液；清洗液残留部300，其使清洗液在卡环主体131的内周面暂时残留。
优选地，卡环主体131包括环形态的第一环构件132、层叠于第一环构件132下部的环形态的第二环构件134，在化学机械式研磨工序中，以包围位于隔膜140底板141下侧的基板W四周的环形态形成。根据情况，卡环主体也可以仅由一个环构件构成。
第一环构件132以导电性材料形成，第二环构件134以非导电性部件形成，在化学机械式研磨工序中接触研磨垫。作为一个示例，第二环构件134可以由工程塑料或树脂等材质形成。
卡环130借助位于上侧的环形态的加压腔135的压力而上下移动地被驱动。具体而言，由与卡环130一体地上下移动的下侧构件、位于下侧构件上侧并以与下侧构件上面接触状态配置的上侧构件、包围下侧构件与上侧构件的接触面四周的可挠性环构件形成加压腔，根据从压力控制部向加压腔供应的压力，调节下侧构件与上侧构件之间的间隔，控制卡环130对研磨垫表面加压的加压力。
而且，在第二环构件134的底面，可以贯通形成有具有半径方向成分的贯通槽(图中未示出)，在化学机械式研磨工序中，供应到研磨垫上的浆料可以通过贯通槽排出。优选地，在第二环构件134的底面，沿圆周方向隔开地形成多个贯通槽，从而可以获得沿着卡环130的圆周方向均一地排出浆料的有利效果。此时，贯通槽的个数及隔开间隔可以根据要求的条件及设计样式而多样地变更。
配备有清洗液供应部200，以向卡环主体131的内周面供应清洗液。
其中，所谓清洗液供应部200向卡环主体131的内周面供应清洗液，理解为向在隔膜140外侧面与卡环主体131内周面之间形成的间隙G供应清洗液。
作为参考，清洗液供应部200可以在基板从承载头100分离的状态下供应清洗液。根据情况，也可以构成得使清洗液供应部在基板搭载于承载头的状态下供应清洗液。
更具体而言，清洗液供应部200配置于清洗液残留部300的上部，从清洗液供应部200供应的清洗液在沿着间隙G落下的同时经过清洗液残留部300后，排出到卡环主体131的下部。
作为清洗液供应部200供应的清洗液，可以使用诸如纯水的通常的清洗液，本实用新型不因清洗液的种类及特性而受到限制或限定。
清洗液供应部200以能够从清洗液残留部300的上部向卡环主体131的内周面(隔膜与卡环主体之间的间隙)供应清洗液的多样结构形成。作为一个示例，清洗液供应部200包括：入口流路210，其用于从清洗液存储部(图中未示出)引入清洗液；出口流路220，其使流入入口流路210的清洗液供应到卡环主体131的内周面。
更具体而言，入口流路210形成在卡环主体131的上面。作为一个示例，入口流路210可以垂直地形成于卡环主体131。
此时，入口流路210的上端部可以延长至承载头本体101的上部。根据情况，也可以不将入口流路延长至承载头本体，而是只在卡环主体形成入口流路。不同于此，还可以倾斜地形成入口流路。
出口流路220的上端连通于入口流路210的下端，出口流路220的下端连通于隔膜140与卡环主体131之间的间隙G。作为参考，在本实用新型的实施例中，虽然列举出口流路220倾斜地形成的示例并进行了说明，但根据情况，也可以垂直地形成出口流路。
优选地，出口流路220形成为具有小于入口流路210的截面积(A2〈A1)。如上所述，使形成的出口流路220的截面积A2小于入口流路210的截面积A1，从而可以获得均一地保持供应到卡环主体131内周面的清洗液的供应压力及供应量的有利效果。
另外，在出口流路220的出口端可以形成有清洗液容纳腔230，清洗液经过清洗液容纳腔230后，可以供应到卡环主体131的内周面。如上所述，使清洗液先充满清洗液容纳腔230后，供应到卡环主体131的内周面，从而可以获得使脉动现象最小化、提高清洗液的供应效率的有利效果。
而且，沿着卡环主体131的圆周方向隔开地形成有多个入口流路210。优选地，沿着卡环主体131圆周方向隔开一定间隔形成多个入口流路210，从而可以获得沿着圆周方向均一地向卡环主体131的内周面供应清洗液的有利效果。
配备有清洗液残留部300，用于使清洗液在卡环主体131的内周面暂时残留。
作为参考，在本实用新型中，所谓清洗液残留部300使清洗液在卡环主体131的内周面暂时残留，可以理解为，向卡环主体131内周面供应的清洗液不直接排出而是暂时积滞，可以理解为延迟清洗液在卡环主体131内周面上滞留的时间。
如上所述，本实用新型使向卡环主体131内周面供应的清洗液暂时残留，从而可以获得提高借助于清洗液的间隙(隔膜与卡环主体之间的间隙)G的清洗效率的有利效果。
即，以往隔膜与卡环的间隙以非常窄的宽度形成，因而即使从间隙下部喷射清洗液，清洗液也无法充分流入间隙而反弹回来，因此，存在难以有效去除残留于隔膜的间隙的浆料的问题。
但是，本实用新型从间隙G的上部供应清洗液，借助于沿着间隙G落下的清洗液而进行清洗，借助于此，可以向间隙G供应充分的清洗液，因而可以获得有效去除(清洗)残留于隔膜140与卡环130的间隙G的浆料S的有利效果。进一步地，在本实用新型中，借助于使供应到间隙(卡环主体的内周面)G的清洗液暂时残留，可以增加清洗液接触隔膜140的外侧面与卡环主体131内周面的时间，因而可以获得提高清洗液的清洗效果和清洗效率的有利效果。
另外，本实用新型使供应到卡环主体131内周面的清洗液暂时残留，借助于此，可以引导清洗液在间隙G上以扩展的状态供应，因此，可以获得使间隙中发生未清洗区域(未进行借助于清洗液的清洗的区域)的情形最小化、进一步提高清洗效率的有利效果。即，参照图7，向间隙G供应的清洗液在沿着间隙G落下的同时向下部排出。可是，在多个清洗液供应部200沿着卡环130的圆周方向隔开配置的结构中，只有从各清洗液供应部200供应有清洗液的地点，清洗液落下并实现清洗，因此，在各清洗液供应部200之间的区域DZ，存在没有供应清洗液的问题，换句话说，在各清洗液供应部200之间的区域DZ，存在没有进行借助于清洗液的清洗的问题。但是，在本实用新型中，使向间隙G供应的清洗液借助于清洗液残留部300而扩展分配，从而可以获得使间隙G上发生未清洗区域的情形最小化、进一步提高清洗效率的有利效果。
另外，本实用新型使流入间隙G的清洗液第一次被阻于清洗液残留部300，之后漫过清洗液残留部300而沿着间隙G落下，从而使清洗液可以同时接触卡环主体131的内周面和隔膜140的外侧面，因此，换句话说，卡环主体131的内周面与隔膜140的外侧面可以同时被清洗液清洗，因而可以获得更有效去除(清洗)残留于隔膜140与卡环主体131间隙G的浆料S及杂质的有利效果。
清洗液残留部300以能够使流入卡环主体131内周面(间隙)的清洗液暂时残留的多样结构形成。
更具体而言，清洗液残留部300沿上下方向形成，部分地阻塞在隔膜140外侧面与卡环主体131内周面之间形成的间隙G。此时，在隔膜140外侧面与清洗液残留部300之间形成有清洗液排出流路(图6的DP)，所述清洗液排出流路具有小于间隙G的宽度，用于排出清洗液。
作为一个示例，清洗液残留部300包括在卡环主体131的内周面凸出形成的残留凸起310。
残留凸起310在卡环主体131的内周面凸出形成，流入到卡环主体131的内周面(间隙)的清洗液被残留凸起310第一次阻塞，之后，漫过残留凸起310而沿着间隙G落下。
残留凸起310以能够暂时约束清洗液的多样结构形成。优选地，残留凸起310在卡环主体131的内周面，以环形态形成。如上所述，借助于以环形态形成残留凸起310，可以获得在整个间隙G区域使清洗液均一停滞的有利效果。
作为一个示例，在卡环主体131的内周面，可以只形成有一个残留凸起310(参照图6)。根据情况，如图9所示，也可以在卡环主体131的内周面，沿上下方向隔开地形成多个残留凸起310。
不同于此，如图10所示，也可以沿着卡环主体131的内周面，以螺旋(spiral)形态连续形成残留凸起310'。如上所述，借助于以螺旋形态形成残留凸起310'，可以使清洗液在间隙G上滞留的时间进一步增加，并且可以获得提高借助于清洗液的清洗效率的有利效果。进一步地，在清洗液沿着螺旋形态的残留凸起310'移动期间，可以对清洗液赋予离心力，因此，可以获得进一步提高借助于清洗液的清洗效果的有利效果。
而且，残留凸起310、310'可以配置于清洗液容纳腔230的下部，或配置于清洗液容纳腔230的中间(内部)。
更优选地，形成的分别连接于多个入口流路210的出口流路220的各截面积相加的总截面积大于清洗液排出流路DP的截面积，所述清洗液排出流路DP用于排出经过清洗液残留部300的清洗液。如上所述，使形成的出口流路220的各截面积相加的总截面积大于清洗液排出流路(隔膜的外侧面与残留凸起之间区域)DP的截面积，从而可以使流入间隙G的清洗液流入流量多于从间隙G排出的清洗液排出流量，因而可以使充足量的清洗液滞留在残留凸起310的上部，从而可以获得提高清洗稳定性的有利效果。
另一方面，图13及图14是用于说明本实用新型另一实施例的承载头的图。而且，针对与前述构成相同及相当于相同的部分，赋予相同或相当于相同的附图标记，省略对其的详细说明。
参照图13及图14，根据本实用新型的另一实施例，清洗液供应部200包括：入口流路210'，其用于从清洗液存储部(图中未示出)引入清洗液；出口流路220，其使流入入口流路210'的清洗液供应到卡环主体131的内周面，且入口流路210'可以形成在卡环主体131的侧面。作为一个示例，入口流路210'可以水平地形成于卡环主体131。
作为参考，在本实用新型的实施例中，列举入口流路210'和出口流路220均在卡环主体131形成的示例进行了说明，但根据情况，也可以在卡环主体只形成出口流路，在承载头本体上，与出口流路连通地形成入口流路。
图15是用于说明本实用新型又一实施例的承载头的图。而且，针对与前述构成相同及相当于相同的部分，赋予相同或相当于相同的附图标记，省略对其的详细说明。
参照图15，本实用新型另一实施例的承载头包括：承载头本体101；隔膜140，其安装于承载头本体101的底面，并将基板W加压于研磨垫；卡环130，其在隔膜140的外侧面，留有间隙G地隔开配置，约束基板W的脱离；清洗液供应部200，其用于向间隙G供应清洗液；清洗液残留部300，其形成在隔膜140的外侧面，使清洗液在间隙G暂时残留。
承载头本体101包括与驱动轴(图中未示出)连接并旋转的本体110、与本体110连接并一同旋转的底座120。
隔膜140安装于承载头本体101的底面，构成得将基板W加压于研磨垫。
作为一个示例，隔膜140包括：底板141，其以弹性可挠性材料(例如，聚氨酯)形成；侧面(图中未示出)，其从底板141的边缘末端折弯，向上侧垂直方向延长形成，以可挠性材质形成；多个环形态的隔壁143，其在底板141的中心与侧面之间，结合于底座120，在隔膜140与底座120之间，形成有被隔壁143分割的多个压力腔C1～C5。
在多个压力腔C1～C5，可以提供有用于分别测量压力的压力传感器。各压力腔C1～C5的压力可以通过压力控制部195的控制而个别地调节。
卡环130安装于承载头本体101，用于在化学机械式研磨工序中约束基板的脱离。
作为一个示例，卡环130包括环形态的第一环构件132、层叠于第一环构件132的下部的环形态的第二环构件134，在化学机械式研磨工序中，以包围位于隔膜140底板141下侧的基板W四周的环形态形成。
配备有清洗液供应部200，以便向隔膜140与卡环130之间的间隙G供应清洗液。
更具体而言，清洗液供应部200配置于清洗液残留部300的上部，从清洗液供应部200供应的清洗液在沿着间隙G落下的同时经过清洗液残留部300后，排出到卡环130的下部。
清洗液供应部200以能够向隔膜140与卡环130之间的间隙G供应清洗液的多样结构形成。作为一个示例，清洗液供应部200包括：入口流路210，其用于从清洗液存储部(图中未示出)引入清洗液；出口流路220，其使流入入口流路210的清洗液供应到间隙G。此时，入口流路可以在卡环与承载头本体中的至少任意一个上形成。
另外，在出口流路220的出口端，可以形成有清洗液容纳腔230，清洗液经过清洗液容纳腔230后，可以供应到隔膜140与卡环130之间的间隙G。如上所述，使清洗液先充满清洗液容纳腔230后，供应到隔膜140与卡环130之间的间隙G，从而可以获得使脉动现象最小化、提高清洗液的供应效率的有利效果。
配备有清洗液残留部300，用于使清洗液在隔膜140与卡环130之间的间隙G暂时残留。
如上所述，本实用新型使供应到隔膜140与卡环130之间的间隙G的清洗液暂时残留，从而可以获得提高借助于清洗液的间隙(隔膜与卡环之间的间隙)G的清洗效率的有利效果。另外，使供应到间隙G的清洗液暂时残留，从而可以引导清洗液在间隙G上以扩展的状态供应，因此，可以获得使间隙G中发生未清洗区域(未进行借助于清洗液的清洗的区域)的情形最小化、进一步提高清洗效率的有利效果。
更具体而言，清洗液残留部300在隔膜140的外侧面凸出形成，以便部分地阻塞隔膜140与卡环130之间的间隙G。此时，在隔膜140与清洗液残留部300之间形成有清洗液排出流路(图6的DP)，所述清洗液排出流路具有窄于间隙G的宽度，用于排出清洗液。
作为一个示例，清洗液残留部300包括在隔膜140的外侧面凸出形成的残留凸起310"。
残留凸起310"在隔膜140的外侧面凸出形成，流入隔膜140与卡环130之间的间隙G的清洗液被残留凸起310"第一次阻塞，之后漫过残留凸起310"，沿间隙G落下。
优选地，残留凸起310"在隔膜140的外侧面，以环形态形成。此时，在隔膜140的外侧面，可以只形成有一个残留凸起310"，或沿着上下方向隔开地形成有多个残留凸起310"。不同于此，也可以沿着隔膜140的外侧面，以螺旋(spiral)形态连续形成残留凸起(参照图10的310')。
如上所述，参照本实用新型的优选实施例进行了说明，但只要是所属技术领域的技术人员便会理解，在不超出权利要求书记载的本实用新型的思想及领域的范围内，可以多样地修订及变更本实用新型。

Claims (38)

1.一种化学机械式研磨装置用承载头的卡环，安装于在化学机械式研磨工序中将基板加压于研磨垫的承载头上，用于约束所述基板脱离，其特征在于，包括：
卡环主体；
清洗液供应部，其用于向所述卡环主体的内周面供应清洗液；
清洗液残留部，其借助于在所述卡环主体的内周面凸出形成的残留凸起，使所述清洗液暂时残留在所述卡环主体的内周面。
2.根据权利要求1所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述清洗液供应部配置于所述清洗液残留部的上部，
从所述清洗液供应部供应的所述清洗液经过所述清洗液残留部后排出到所述卡环主体的下部。
3.根据权利要求2所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述清洗液供应部包括：
入口流路，其用于引入所述清洗液；
出口流路，其使流入所述入口流路的所述清洗液供应到所述卡环主体的内周面。
4.根据权利要求3所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述入口流路形成在所述卡环主体的上面。
5.根据权利要求4所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述入口流路垂直地形成于所述卡环主体。
6.根据权利要求3所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述入口流路形成在所述卡环主体的侧面。
7.根据权利要求6所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述入口流路水平地形成于所述卡环主体。
8.根据权利要求3所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述出口流路形成为具有小于所述入口流路的截面积。
9.根据权利要求3所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
还包括在所述出口流路的出口端形成的清洗液容纳腔，
所述清洗液经过所述清洗液容纳腔后，供应到所述卡环主体的内周面。
10.根据权利要求3所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
沿着所述卡环主体的圆周方向隔开地形成有多个所述入口流路。
11.根据权利要求10所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述多个入口流路隔开一定间隔地形成。
12.根据权利要求10所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述出口流路的各截面积相加的总截面积大于清洗液排出流路的截面积，所述清洗液排出流路用于排出经过所述清洗液残留部的所述清洗液。
13.根据权利要求1～12中任意一项所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述残留凸起在所述卡环主体的内周面以环形态形成。
14.根据权利要求13所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
在所述卡环主体的内周面，沿上下方向隔开形成有多个所述残留凸起。
15.根据权利要求1～12中任意一项所述的化学机械式研磨装置用承载头的卡环，其特征在于，
所述残留凸起沿着所述卡环主体的内周面，以螺旋形态形成。
16.一种化学机械式研磨装置用承载头，用于在化学机械式研磨工序中将基板加压于研磨垫，其特征在于，包括：
承载头本体；
隔膜，其安装于所述承载头本体的底面，将所述基板加压于所述研磨垫；
卡环，其约束所述基板的脱离，具备卡环主体、清洗液供应部和清洗液残留部，所述卡环主体隔开地配置于所述隔膜的外侧面，所述清洗液供应部向所述卡环主体的内周面供应清洗液，所述清洗液残留部使所述清洗液在所述卡环主体的内周面暂时残留。
17.根据权利要求16所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述清洗液残留部沿上下方向形成，部分地阻塞在所述隔膜的外侧面与所述卡环主体的内周面之间形成的间隙。
18.根据权利要求17所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
在所述隔膜的外侧面与所述清洗液残留部之间形成有清洗液排出流路，所述清洗液排出流路具有窄于所述间隙的宽度，用于排出所述清洗液。
19.根据权利要求18所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述清洗液残留部包括在所述卡环主体的内周面凸出形成的残留凸起。
20.根据权利要求19所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述残留凸起在所述卡环主体的内周面以环形态形成。
21.根据权利要求19所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
在所述卡环主体的内周面，沿上下方向隔开地形成有多个所述残留凸起。
22.根据权利要求19所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述残留凸起沿着所述卡环主体的内周面，以螺旋形态形成。
23.根据权利要求16～22中任意一项所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述清洗液供应部配置于所述清洗液残留部的上部，
从所述清洗液供应部供应的所述清洗液经过所述清洗液残留部后，排出到所述卡环主体的下部。
24.根据权利要求23所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述清洗液供应部包括：
入口流路，其用于引入所述清洗液；
出口流路，其将流入所述入口流路的所述清洗液供应到所述卡环主体的内周面。
25.根据权利要求24所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述入口流路形成在所述卡环主体的上面。
26.根据权利要求24所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述入口流路形成在所述卡环主体的侧面。
27.根据权利要求24所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述出口流路形成为具有小于所述入口流路的截面积。
28.根据权利要求24所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
还包括形成在所述出口流路的出口端的清洗液容纳腔，
所述清洗液经过所述清洗液容纳腔后，供应到所述卡环主体的内周面。
29.根据权利要求28所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
沿着所述卡环主体的圆周方向隔开地形成有多个所述入口流路。
30.根据权利要求29所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述出口流路的各截面积相加的总截面积大于清洗液排出流路的截面积，所述清洗液排出流路用于排出经过所述清洗液残留部的所述清洗液。
31.一种化学机械式研磨装置用承载头，用于在化学机械式研磨工序中将基板加压于研磨垫，其特征在于，包括：
承载头本体；
隔膜，其安装于所述承载头本体的底面，将所述基板加压于所述研磨垫；
卡环，其在所述隔膜的外侧面留有间隙地隔开配置，约束所述基板的脱离；
清洗液供应部，其用于向所述间隙供应清洗液；
清洗液残留部，其形成在所述隔膜的外侧面，使所述清洗液在所述间隙中暂时残留。
32.根据权利要求31所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述清洗液残留部沿上下方向形成，部分地阻塞所述间隙。
33.根据权利要求31所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述清洗液残留部包括在所述隔膜的外侧面凸出形成的残留凸起。
34.根据权利要求31所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述残留凸起在所述隔膜的外侧面以环形态形成。
35.根据权利要求31所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述残留凸起沿着所述隔膜的外侧面，以螺旋形态形成。
36.根据权利要求31所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述清洗液供应部配置于所述清洗液残留部的上部，
从所述清洗液供应部供应的所述清洗液经过所述清洗液残留部后，沿着所述间隙排出到下部。
37.根据权利要求36所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
所述清洗液供应部包括：
入口流路，其用于引入所述清洗液；
出口流路，其将流入所述入口流路的所述清洗液供应到所述间隙。
38.根据权利要求37所述的化学机械式研磨装置用承载头，其特征在于，
还包括在所述出口流路的出口端形成的清洗液容纳腔，
所述清洗液经过所述清洗液容纳腔后，供应到所述间隙。
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