TW202344346A

TW202344346A - 用於化學機械研磨裝置之彈性膜

Info

Publication number: TW202344346A
Application number: TW111116709A
Authority: TW
Inventors: 林永強
Original assignee: 朗曦科技股份有限公司
Priority date: 2022-05-03
Filing date: 2022-05-03
Publication date: 2023-11-16

Abstract

本發明之彈性膜配合一研磨頭使用，其包含有一晶圓接觸部與一連接晶圓接觸部之環形凸部，彈性膜以環形凸部固定於研磨頭，使得彈性膜與該研磨頭之間形成一壓力腔室。此外，晶圓接觸部具有多個不同硬度或材質的區域，前述具有不同硬度或材質之區域的形狀、尺寸大小、分布位置、排列密度等參數皆可依照實際需要作必要的變化，使得彈性膜以晶圓接觸部對晶圓所施加的壓力能適當調整，進而提升化學機械研磨的均勻性。

Description

用於化學機械研磨裝置之彈性膜

本發明與化學機械研磨裝置有關，特別是指一種用於化學機械研磨裝置之彈性膜。

於進行化學機械研磨(Chemical-Mechanical Planarization，CMP)時，晶圓放置於研磨頭與研磨墊之間，將氣體注入研磨頭內，此時由彈性材質所製成的薄膜會受到氣體壓力的推擠而擴張，並對位於其下方的晶圓施加壓力，如此一來，研磨頭即可帶動晶圓相對研磨墊轉動，使得晶圓與研磨墊之間產生機械研磨作用，同時研磨漿會與晶圓上所欲平坦化的材料層發生化學研磨作用。

然而在前述習知技術當中，注入研磨頭內的氣體會形成均勻地等壓，但是為達到更好的研磨均勻度須要調整晶圓各區域的壓力，進而提升後續製程的良率及欲製作元件的可靠度。

本發明之主要目的在於提供一種用於化學機械研磨裝置之彈性膜，其能提升化學機械研磨的均勻性。

為了達成上述主要目的，本發明之彈性膜包含有一晶圓接觸部與一環形凸部。該晶圓接觸部呈圓盤狀，且該晶圓接觸部具有一第一表面與一背對該第一表面之第二表面，該晶圓接觸部以該第二表面接觸一晶圓；該環形凸部一體地連接於該接觸部之第一表面，用以和一研磨頭作固定，使得該彈性膜與該研磨頭之間形成一壓力腔室，其中，該晶圓接觸部具有多個不同硬度或材質的區域。

由上述可知，當氣體注入該壓力腔室內，該彈性膜會受到氣體壓力的推擠而擴張，並對位於其下方的晶圓施加壓力，由於具有不同硬度或材質之該等區域在形狀、尺寸大小、分布位置、排列密度等參數方面皆可依照實際需要作必要的變化，使得彈性膜以該晶圓接觸部對該晶圓所施加的適當壓力，進而提升化學機械研磨的均勻性。

較佳地，該晶圓接觸部用不同硬度或材質的材料(例如聚四氟乙烯、不鏽鋼、鋁或其他可和橡膠、矽膠等彈性材料結合之硬質塑料)以一體成形的方式所製成，使得晶圓接觸部具有多個不同硬度或材質的區域。

較佳地，該晶圓接觸部具有一中央區域、一鄰接於該中央區域周圍之中間區域及一鄰接該中間區域周圍之周邊區域，該中央區域、該中間區域及該周邊區域具有不同的硬度或材質。

較佳地，該晶圓接觸部的內部埋設多個不同硬度或材質的材料，例如聚四氟乙烯、不鏽鋼、鋁或其他可和橡膠、矽膠等彈性材料結合之硬質塑料，使該晶圓接觸部具有多個不同硬度或材質的區域。

有關本發明所提供對於用於化學機械研磨裝置之彈性膜的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

申請人首先在此說明，於整篇說明書中，包括以下介紹的實施例以及申請專利範圍的請求項中，有關方向性的名詞皆以圖式中的方向為基準。其次，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之元件標號，代表相同或近似之元件或其結構特徵。

請參閱圖1及圖2，本發明第1實施例之彈性膜10包含有一呈圓盤狀之晶圓接觸部20，晶圓接觸部20具有多個不同硬度或材質的區域，在本實施例中，晶圓接觸部20由不同硬度或材質的材料以一體成形的方式所製成。更進一步來說，如圖2及圖3所示，晶圓接觸部20具有一中央區域22、一鄰接於中央區域22周圍之中間區域24及一鄰接中間區域24周圍之周邊區域26，中央區域22、中間區域24及周邊區域26分別由不同硬度或材質的材料所製成，例如聚四氟乙烯、不鏽鋼、鋁或其他可和橡膠、矽膠等彈性材料結合之硬質塑料，使得中央區域22、中間區域24及周邊區域26具有不同的硬度或材質。然而值得一提的是，中央區域22、中間區域24及周邊區域26具有一致的厚度，至於在硬度或材質方面並沒有一定的大小順序，三者的硬度或材質大小可以依照實際需要作必要的變化。此外，在本實施例中，中央區域22呈圓形，中間區域24及周邊區域26皆呈環形，但實際上並不以前述形狀為限。

此外，晶圓接觸部20更具有一第一表面28與一背對第一表面28之第二表面30，本發明第1實施例之彈性膜10更包含有四環形凸部32、34、36、38，該等環形凸部32、34、36、38以一體成形的方式連接於晶圓接觸部20之第一表面28，且該等環形凸部32、34、36、38相對於晶圓接觸部20之中心由外往內呈間隔排列，在此值得一提的是，該等環形凸部32、34、36、38的形狀和高度可以依照實際需要作必要的變化，在此不加以限定。

在實際使用時，如圖4所示，彈性膜10以最外圍的環形凸部32的外周面抵靠於一拘束環40，彈性膜10以最外圍的環形凸部32的頂端組設於一研磨頭42，研磨頭42具有一內環壁44與一環設於內環壁44之外環壁46，研磨頭42之內環壁44抵接於彈性膜10之晶圓接觸部20的第一表面28且位於最內圍的二個環形凸部36、38之間，研磨頭42之外環壁位於最外圍的二個環形凸部32、34之間，使得彈性膜10與研磨頭42之間形成內中外三個壓力腔室48。另外，彈性膜10以晶圓接觸部20的第二表面30抵接一晶圓50，晶圓50放置於一研磨墊52上。當對三個壓力腔室48注入氣體時，彈性膜10之晶圓接觸部20會受到氣體壓力的推擠而擴張，並對位於其下方的晶圓50施加壓力，由於晶圓接觸部20具有多個不同硬度或材質的區域，前述區域在形狀及尺寸大小等參數方面皆可依照實際需要作必要的變化，然後搭配三個壓力腔室48的氣體壓力變化，使得彈性膜10以晶圓接觸部20對晶圓50所施加的壓力能均勻分布，進而提升化學機械研磨的均勻性。

另一方面，彈性膜的結構可以有不同變化。請參閱圖5至圖7，本發明第2實施例之彈性膜60所提供的晶圓接觸部62以埋入射出的方式埋設多個不同硬度或材質的材料68，例如聚四氟乙烯、不鏽鋼、鋁或其他可和橡膠、矽膠等彈性材料結合之硬質塑料，使得晶圓接觸部62具有多個不同硬度或材質的塊狀區域。更進一步來說，在本實施例中，前述材料68主要位於中央區域64及周邊區域66，其中分布在中央區域64的材料68具有不同的幾何形狀，另外分布在周邊區域66的材料68呈環狀，然而實際上，前述材料68的形狀、尺寸大小、分布位置及排列密度等參數皆可依照實際需要作必要的變化，並不以本實施例所繪製的態樣為限。藉此，利用晶圓接觸部62在內部埋設多個不同硬度或材質的材料，並且搭配三個壓力腔室48的氣體壓力變化，使得彈性膜60以晶圓接觸部62對晶圓50所施加的壓力能均勻分布，進而提升化學機械研磨的均勻性。

10:彈性膜 20:晶圓接觸部 22:中央區域 24:中間區域 26:周邊區域 28:第一表面 30:第二表面 32:環形凸部 34:環形凸部 36:環形凸部 38:環形凸部 40:拘束環 42:研磨頭 44:內環壁 46:外環壁 48:壓力腔室 50:晶圓 60:彈性膜 62:晶圓接觸部 64:中央區域 66:周邊區域 68:材料

圖1為本發明第1實施例之彈性膜的俯視圖。圖2為圖1沿2-2剖線之剖視圖。圖3為圖2的局部放大圖。圖4為本發明第1實施例之彈性膜配合研磨頭使用的局部剖視圖。圖5為本發明第2實施例之彈性膜的俯視圖。圖6為圖5沿6-6剖線之剖視圖。圖7為圖5沿7-7剖線之剖視圖。

10:彈性膜

20:晶圓接觸部

22:中央區域

24:中間區域

26:周邊區域

28:第一表面

30:第二表面

32:環形凸部

34:環形凸部

36:環形凸部

38:環形凸部

Claims

一種用於化學機械研磨裝置之彈性膜，該化學研磨裝置包含有一研磨頭，該彈性膜包含有一晶圓接觸部與一環形凸部，該晶圓接觸部呈圓盤狀，且該晶圓接觸部具有一第一表面與一背對該第一表面之第二表面，該環形凸部一體地連接於該接觸部之第一表面，且該環形凸部用以固定於該研磨頭，使得該彈性膜與該研磨頭之間形成一壓力腔室，其中，該晶圓接觸部具有多個不同硬度或材質的區域。
如請求項1所述之用於化學機械研磨裝置之彈性膜，其中，該晶圓接觸部由不同硬度或材質的材料所製成。
如請求項2所述之用於化學機械研磨裝置之彈性膜，其中，該晶圓接觸部具有一中央區域、一鄰接於該中央區域周圍之中間區域及一鄰接該中間區域周圍之周邊區域，該中央區域、該中間區域及該周邊區域具有不同的硬度或材質。
如請求項3所述之用於化學機械研磨裝置之彈性膜，其中，該中央區域呈圓形，該中間區域及該周邊區域皆呈環形。
如請求項1所述之用於化學機械研磨裝置之彈性膜，其中，該晶圓接觸部的內部埋設多個不同硬度或材質的材料。
如請求項5所述之用於化學機械研磨裝置之彈性膜，其中，該等材料呈圓形、環形或塊狀。