CN220902933U - 隔膜及研磨头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔膜及研磨头，隔膜，应用于晶圆研磨头，所述隔膜与晶圆的接触面上设有若干凸起，增加了隔膜与晶圆背面的接触面积，改善了研磨头中气囊形成的若干压力分区的交界处的压力，对晶圆背面压力更加均匀；并且当晶圆表面凹凸不平时，与晶圆凸处接触的所述凸起弯曲，对晶圆凸处的压力增大，而晶圆凹处基本无压力，晶圆凸处压力增大，使得晶圆的研磨速度随之变大，随着整个晶圆局部压力的不断变化，使晶圆表面逐渐平整，从而实现了晶圆的全局平坦化。

Description

隔膜及研磨头

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种隔膜及研磨头。

背景技术

化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)技术广泛应用于半导体集成电路生产工艺中。其原理为研磨头加持晶圆，将待抛光表面压向旋转的抛光盘，通过抛光盘上的抛光垫摩擦以及抛光液腐蚀实现有效快速的薄膜去除，从而实现晶圆的全局平坦化。

在实现晶圆的全局平坦化的过程中，研磨头100中的气囊(Air Bag)101会提供压力，为达到精确调控的目的，研磨头100中的气囊101一般划分为5个区域或7区域，定位环103固定晶圆200，通过控制不同区域的压力大小，调整施加在晶圆200不同位置上的压力。通过隔膜(Membrane)102与晶圆200直接接触，由于相邻两个气囊101之间存在间隙，因此，气囊101通过隔膜102提供给晶圆200的压力是不均匀的，如图1所示。在研磨的过程中，压力的不同会对晶圆的研磨速度有较大的影响，不均匀的压力会导致各区域形成不同的研磨速率，从而导致各区域被磨掉的薄膜厚度不同，不利于晶圆的全局平坦化。

因此，有必要提供一种新型的隔膜及研磨头以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔膜及研磨头，改善对晶圆背面压力的均匀性。

为实现上述目的，本发明的所述隔膜，应用于晶圆研磨头，所述隔膜与晶圆的接触面上设有若干凸起。

可选地，若干所述凸起设置于所述隔膜与两个气囊之间对应的位置。

可选地，若干所述凸起均匀设置于所述隔膜与晶圆的接触面上。

可选地，在所述凸起在不与晶圆接触时，若干所述凸起用于与所述晶圆接触的面位于同一个平面内。

可选地，所述凸起呈圆柱状、棱柱状、圆锥状、棱锥状、球状、半球状。

可选地，当所述凸起呈圆柱状，所述凸起的直径大于0，且小于或等于2mm，所述凸起的长度大于0，且小于或等于3mm。

可选地，所述隔膜的材料和所述凸起的材料均为柔性材料。

可选地，所述柔性材料包括硅膜、氟化橡胶、硫化橡胶和聚氨酯。

本发明还提供了一种研磨头，包括若干气囊和隔膜，若干所述气囊设置于所述隔膜的压力承接面，用于向所述隔膜传递压力，所述隔膜与晶圆的接触面上设有若干均匀分布的凸起，其中，所述隔膜的压力承接面与所述隔膜与晶圆的接触面平行。

可选地，所述研磨头还包括定位环，所述定位环环绕所述隔膜，用于固定晶圆。

本发明的有益效果在于：所述隔膜与晶圆的接触面上设有若干凸起，增加了隔膜与晶圆背面的接触面积，改善了所述研磨头中气囊形成的若干压力分区的交界处的压力，对晶圆背面压力更加均匀；并且当晶圆表面凹凸不平时，与晶圆凸处接触的所述凸起弯曲，对晶圆凸处的压力增大，而晶圆凹处基本无压力，晶圆凸处压力增大，使得晶圆的研磨速度随之变大，随着整个晶圆局部压力的不断变化，使晶圆表面逐渐平整，从而实现了晶圆的全局平坦化。

附图说明

图1为现有技术中研磨头的剖面结构示意图；

图2为本发明一些实施例中研磨头的剖面结构示意图；

图3为本发明一些实施例中图2中A部分的放大示意图；

图4为本发明一些实施例中图2中B部分的放大示意图。

附图标记说明：

100、研磨头；101、气囊；102、隔膜；1021、凸起；103、定位环；104、抛光盘；1041、抛光垫；1042、台板；

200、晶圆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种研磨头。参照图2，所述研磨头100包括若干气囊101和隔膜102，所述隔膜102具有压力承接面和晶圆承接面，所述压力承接面和晶圆承接面相对设置于所述隔膜102的两个相对面，若干所述气囊101设置于所述隔膜102的压力承接面，用于向所述隔膜102传递压力，所述晶圆承接面上设有若干凸起1021。优选地，所述隔膜102与晶圆200的接触面上设有若干均匀分布的凸起1021，其中，所述隔膜102的压力承接面与所述隔膜102与晶圆200的接触面平行。

一些实施例中，若干所述凸起也可以仅设置于所述隔膜的晶圆承接面与两个气囊之间对应的位置。

一些实施例中，对于300mm的晶圆，所述气囊的数量可以为5个或7个。

参照图2，所述研磨头100还包括定位环103和抛光盘104，所述定位环103环绕所述隔膜102，用于固定晶圆，所述抛光盘104包括抛光垫1041和台板1042，所述抛光垫1041设置于所述台板1042上，且位于所述隔膜102的下方，用于对晶圆200进行抛光。

参照图2，在所述凸起1021不与晶圆200接触时，所述凸起1021从隔膜的晶圆承接面向远离晶圆承接面的远端方向延伸，若干所述凸起1021与所述晶圆200接触的面即所述凸起1021的远端位于同一个平面内。所述凸起1021的形状在此不做具体限定，所述凸起1021呈圆柱状、圆锥状、棱锥状、球状、半球状等。

参照图2，当所述凸起呈圆柱状，所述凸起1021的直径大于0，且小于或等于2mm，所述凸起1021的长度大于0，且小于或等于3mm。其中，相邻所述凸起1021之间的距离越小越好。

参照图2，所述隔膜102的材料和所述凸起1021的材料均为柔性材料，所述柔性材料包括硅膜、氟化橡胶、硫化橡胶和聚氨酯。

图3为本发明一些实施例中图2中A部分的放大示意图。参照图2，若干所述凸起1021，改善了两个气囊101交界处与晶圆200的接触方式，使得对晶圆200的压力更加的均匀。与现有技术中不加小凸起相比，对于若干所述气囊101形成的若干压力分区的交界处的压力改善效果尤为明显，不仅增大了所述隔膜102与晶圆200的接触面积，对于分区交界处的压力变化的连续性也有改善效果。

图4为本发明一些实施例中图2中B部分的放大示意图。参照图3，当晶圆200表面凹凸不平时，与晶圆凸处接触的所述凸起1021弯曲，对晶圆200凸处的压力增大，而晶圆200凹处基本无压力，晶圆200凸处压力增大，使得晶圆200的研磨速度随之变大，随着整个晶圆200局部压力的不断变化，使晶圆200表面逐渐平整，从而实现了晶圆200的全局平坦化。并且所述凸起1021相当于将所述研磨头划分为更细小的区域，相对于增加所述气囊的数量相比，更有利于精细控制，成本更低。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种隔膜，应用于晶圆研磨头，其特征在于，所述隔膜具有压力承接面和晶圆承接面，所述压力承接面和晶圆承接面相对设置于所述隔膜的两个相对面；所述隔膜的承接面上设有若干凸起。

2.根据权利要求1所述隔膜，其特征在于，在所述隔膜的上部设置有若干个气囊，至少在与两个气囊之间对应的隔膜的晶圆承接面上，设置有若干凸起。

3.根据权利要求1所述隔膜，其特征在于，若干所述凸起均匀设置于所述隔膜与晶圆的接触面上。

4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，当所述凸起不与晶圆接触时，所述凸起从隔膜的晶圆承接面向远离晶圆承接面的远端方向延伸，并且若干所述凸起的远端位于同一个平面内。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的隔膜，其特征在于，所述凸起呈圆柱状、棱柱状、圆锥状、棱锥状、球状、半球状。

6.根据权利要求5所述的隔膜，其特征在于，当所述凸起呈圆柱状，所述凸起的直径大于0，且小于或等于2mm，所述凸起的长度大于0，且小于或等于3mm。

7.根据权利要求1～4任意一项所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜的材料和所述凸起的材料均为柔性材料。

8.根据权利要求7所述的隔膜，其特征在于，所述柔性材料包括硅膜、氟化橡胶、硫化橡胶和聚氨酯。

9.一种研磨头，其特征在于，包括若干气囊和如权利要求1-8任意一项所述的隔膜，若干所述气囊设置于所述隔膜的压力承接面，用于向所述隔膜传递压力，所述隔膜与晶圆的接触面上设有若干均匀分布的凸起，其中，所述隔膜的压力承接面与所述隔膜与晶圆的接触面平行。

10.根据权利要求9所述的研磨头，其特征在于，还包括定位环，所述定位环环绕所述隔膜，用于固定晶圆。