TWI430388B - 基板固持裝置、研磨設備及彈性薄膜 - Google Patents

基板固持裝置、研磨設備及彈性薄膜 Download PDF

Info

Publication number
TWI430388B
TWI430388B TW094143523A TW94143523A TWI430388B TW I430388 B TWI430388 B TW I430388B TW 094143523 A TW094143523 A TW 094143523A TW 94143523 A TW94143523 A TW 94143523A TW I430388 B TWI430388 B TW I430388B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
elastic film
holding device
film
substrate holding
Prior art date
Application number
TW094143523A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200625510A (en
Inventor
Tetsuji Togawa
Hiroshi Yoshida
Osamu Nabeya
Makoto Fukushima
Koichi Fukaya
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Publication of TW200625510A publication Critical patent/TW200625510A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI430388B publication Critical patent/TWI430388B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27Work carriers
    • B24B37/30Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

基板固持裝置、研磨設備及彈性薄膜
本發明係關於一種用於研磨諸如半導體晶圓之基板以在其上形成平坦且鏡面(mirror-finished)之表面的研磨設備,且更具體而言係關於一種用於藉由彈性薄膜將基板壓抵在該研磨設備之研磨表面上之基板固持裝置。
近年來,半導體裝置在尺寸上已變小且半導體元件之結構亦已變得更為複雜。此外,在用於邏輯系統之多重層體中之層體之間的互連部在數量上亦增加。因此,在半導體裝置之表面上的不規則體便可能會增加,且階差(step)高度亦可能會變大。這是因為在半導體裝置之製造過程中,薄膜係形成在半導體裝置上,然後在半導體裝置上執行諸如圖案化或形成穿孔之微切削(micromaching)程序,且重複進行許多次這些程序以在半導體裝置上形成連續薄膜所造成。
當在半導體裝置之表面上的不規則體增加時,便會產生以下的問題。當薄膜係形成在半導體裝置上時,形成在階狀部分上之薄膜的厚度會較小。再者,由於互連部之不連續會造成開路(open circuit),或者由於在互連層體之間之不充份絕緣會造成短路(short circuit)。因此,無法獲得良好的產品,且導致良率的降低。即使半導體裝置一開始可以運作良好,但在長時間使用之後會降低該半導體裝置的可靠度。再者,在微影製程期間的曝光時間中,若照射表面具有不規則體,則在曝照系統中之透鏡單元會局部地無法對焦。因此,若在半導體裝置之表面上的不規則體增加,則將很難在半導體裝置上形成精細圖案。
因此,在半導體裝置之製造程序中,研磨半導體裝置之表面便會變得愈來愈重要。研磨技術中最為重要之一者便是CMP(化學機械研磨)。該化學機械研磨係藉由使用研磨設備而進行。詳言之,將諸如半導體晶圓之基板與研磨表面形成滑動式接觸,同時將含有研磨顆粒(諸如二氧化矽(SiO2 ))之研磨液體供應至該研磨表面上,使得該基板得以被研磨。
此類型的研磨設備包含:研磨平台,具有形成在研磨墊上之研磨表面;以及基板固持裝置,用以固持半導體晶圓,此基板固持裝置被稱之為頂環(top ring)。半導體晶圓以如下步驟由該研磨設備所研磨。該半導體晶圓由該基板固持裝置所固持,然後在預定壓力作用下被壓抵在該研磨表面上。在此時,該研磨平台及基板固持裝置彼此相對運動以藉此使該半導體晶圓與該研磨表面形成滑動接觸。因此,該半導體晶圓之表面便可被研磨成平坦及鏡面的表面。
在上述的研磨設備中,若在研磨期間半導體晶圓與研磨墊之研磨表面之間的相對加壓力量在該半導體晶圓之整個表面上不均勻時,則視施加至該半導體晶圓之若干部位上的加壓力量而定,該半導體晶圓在該等部位上可能無法被充份地研磨或者被過度地研磨。為了避免此缺點,已有嘗試藉由使用由彈性材料(諸如橡膠)所製成之彈性薄膜來形成基板固持裝置之基板固持表面者,並且施加諸如空氣壓力之流體壓力至該彈性薄膜的背面,以均勻地施加加壓力量於該半導體晶圓之整個表面上。
然而,使用此彈性薄膜可能會遭遇到以下的問題。當轉動半導體晶圓時,該彈性薄膜會被扭曲而變形。因此,在半導體晶圓之周緣部分(邊緣部分)的研磨速率,亦即,移除速率,相較於其他部分係會大大地降低。再者,由於彈性薄膜之此扭曲及變形,研磨輪廓可能不會以半導體晶圓為中心呈對稱,尤其在邊緣部分。此外,彈性薄膜及保持環(retainer ring;其固持該半導體晶圓之周緣部分)之個別差異性可能會造成在頂環當中的研磨輪廓之差異。
本發明係有鑑於上述缺點而研創者。因此,本發明之目的係要提供一種基板固持裝置及研磨設備,其可以防止附接至基板固持表面之彈性薄膜扭曲及變形,以藉此達成高品質研磨。
為了達成上述之目的,依照本發明之一態樣,其係提供一種基板固持裝置,包含:彈性薄膜,其用以與基板之背面相接觸;附接構件,其用以牢固該彈性薄膜之至少一部分;及保持環,其用以在該基板與該彈性薄膜相接觸時固持該基板之周緣部分。該彈性薄膜包括至少一凸出部分,且該附接構件包括至少一個與該彈性薄膜之至少一凸出部分相嚙合之嚙合部分。
在本發明之一較佳態樣中,該至少一凸出部分係以該彈性薄膜之徑向朝內處突出。
在本發明之一較佳態樣中,該至少一凸出部分包含複數個凸出部分,且該至少一嚙合部分包含複數個嚙合部分。
在本發明之一較佳態樣中,其中該複數個嚙合部分被配置成對稱於該基板之中心。
在本發明之一較佳態樣中,其中該至少一嚙合部分具有一厚度,該厚度大於或等於用以與該基板之背面相接觸的該彈性薄膜之厚度。
藉由這些結構,當該彈性薄膜由於該基板固持裝置之轉動而被扭曲時,該彈性薄膜之該(等)凸出部分便嚙合該附接構件之該(等)嚙合部分,以藉此將該彈性薄膜之扭曲降低到最小程度。因此,可適當地控制研磨輪廓,且可以達成高品質研磨。
依照本發明之另一態樣,其係提供一種基板固持裝置,包含:彈性薄膜,其用以與基板之背面相接觸;附接構件,其用以牢固該彈性薄膜之至少一部分;及保持環,其用以在該基板與該彈性薄膜相接觸時固持該基板之周緣部分。該彈性薄膜包括具有凸出部分之周圍薄膜。該凸出部分從該彈性薄膜之周圍邊緣徑向朝內突出且沿著該彈性薄膜之整個周圍邊緣而延伸。
藉由此結構,從該彈性薄膜之周圍邊緣徑向朝內突出且在其周圍方向上沿著該整個周圍邊緣延伸之凸出部分係可以防止該彈性薄膜在其徑向方向上變形。因此,舉例來說,可以防止該彈性薄膜之周圍邊緣在徑向方向上伸展而接觸到該保持環,且因此可以防止該彈性薄膜受損。沿著該彈性薄膜之整個周圍邊緣延伸之凸出部分可以由不同材料所製成(例如,不銹鋼或樹脂),以加強其強度,或者可以被製成比其他部分還堅硬。
在本發明之一較佳態樣中,該彈性薄膜包含蛇腹(bellow)部分,其可在加壓方向上伸展,以使該彈性薄膜可施壓頂抗該基板,且可沿著該加壓方向而收縮。
形成在該彈性薄膜上之上述的凸出部分會造成該彈性薄膜在加壓方向上的伸展及收縮的阻礙。然而,形成在該彈性薄膜中之蛇腹部分可以伸展及收縮,以藉此補償該彈性薄膜之伸展及收縮的阻礙。因此,該彈性薄膜之周圍邊緣可彈性地追隨該研磨表面。
欲與該基板之背面相接觸之彈性薄膜可製成較厚。接觸到該基板之彈性薄膜之此較厚部分可以防止在彈性薄膜之徑向方向上傳播的浪湧(surges)的形成。該彈性薄膜之此接觸部分較宜比該蛇腹部分還厚。該蛇腹部分製成較薄,以加強其拉伸特性,且與該基板之背面相接觸之部分被製成較厚,以防止該彈性薄膜的扭曲。嚙合部分係較宜比該蛇腹部分還厚,以防止該彈性薄膜的扭曲。由於最大力矩作用在最外側周圍部分,此部分係較宜比接觸該基板之背面的部分還厚。
依照本發明之另一態樣,其係提供一種基板固持裝置,包含:彈性薄膜,用以與基板之背面相接觸;附接構件,用以牢固該彈性薄膜之至少一部分;及保持環,用以在該基板與該彈性薄膜相接觸時固持該基板之周緣部分。該彈性薄膜包括:周圍薄膜,具有複數個圓柱形表面,該等圓柱形表面係同心地配置且朝向該基板而延伸;及底部表面薄膜,用以與該基板相接觸,且被構造成大致地以直角與該周圍薄膜相交。
由於該底部表面薄膜以及周圍薄膜被構造成大致上以直角相交,因此該彈性薄膜之周圍邊緣可充份地與該半導體晶圓之周圍部分相接觸,以藉此加壓該半導體晶圓。在此情況中,該彈性薄膜係較宜由具有低硬度的柔軟材料所製成。
依照本發明之另一態樣,其係提供一種研磨設備,其包含具有研磨表面之研磨平台,以及上述的基板固持裝置。在此研磨設備中,該基板固持裝置可操作用以固持基板且將該基板壓抵於該研磨表面,以藉此研磨該基板。
藉由此結構,其便可以防止該附接至基板固持裝置之基板固持表面之彈性薄膜的扭曲及變形,以藉此達成高品質的研磨。
包含有依照本發明之實施例之基板固持裝置之研磨設備將參考第1圖至第7圖而詳細說明如下。在第1圖至第7圖中,相同或對應之元件係以相同的元件符號予以標示,且將不再重複說明。
第1圖係概要視圖,其中顯示依照本發明第一實施例之包括基板固持裝置之研磨設備。如第1圖所示,該研磨設備包含研磨平台2及頂環3,該研磨平台2具有附接至該研磨平台2之上表面上之研磨墊1,且該頂環3係用以作為基板固持裝置,以固持諸如半導體晶圓W之基板且將該基板壓抵於研磨平台2上之研磨墊1。研磨液體供應噴嘴4係設置在該研磨平台2之上方,使得研磨液體Q經由該研磨液體供應噴嘴4而供應在該研磨墊1上。該頂環3包含可轉動且可垂直移動之頂環軸桿5,以及耦接至該頂環軸桿5之頂環本體6。在本實施例中,該研磨墊1之上表面係用以作為研磨表面。
當研磨該半導體晶圓W時,該研磨平台2及該頂環3係獨立地轉動,且該頂環3以預定壓力將該半導體晶圓W壓抵在研磨平台2上之研磨墊1,同時該研磨液體Q經由該研磨液體供應噴嘴4而供應在研磨墊1上。在研磨期間,該半導體晶圓W之待研磨之表面以及研磨墊1係彼此形成滑動式接觸之關係,藉此將該半導體晶圓W之表面研磨成平坦鏡面。
第2圖係垂直截面視圖,其中顯示第1圖所示之頂環3的細部結構,且第3圖係沿著第2圖之剖面線III-III所取之截面視圖。如第2圖所示,該頂環3之頂環本體6包含耦接至該頂環軸桿5之圓碟部10,以及被構造成可固持該半導體晶圓之周緣部分之保持環部12。垂直移動構件14被封圍在該圓碟部10及該保持環部12所界定之空間中。該垂直移動構件14經由環狀彈性薄片16而耦接至該頂環本體6。
該頂環本體6、該垂直移動構件14及該彈性薄片16界定位在這些構件內部之壓力腔室18。該壓力腔室18經由流體通道19而連接至流體供應源(未圖示)。節流器(未圖示)係設置在該流體通道19中,使得待供應至該壓力腔室18之流體壓力可以藉由該節流器而予以調整。此配置可以控制壓力腔室18中之壓力,且因此可以在垂直方向上移動該垂直移動構件14。
彈性薄膜20藉由附接構件22而附接至該垂直移動構件14之下表面。設置該彈性薄膜20以覆蓋該垂直移動構件14之下表面,且係予以構造成與該半導體晶圓之背面直接相接觸。在本說明書中,半導體晶圓之背面係表示相對於待研磨表面之表面。該彈性薄膜20係由高強度且耐用的橡膠材料所製成,諸如乙烯丙烯橡膠(EPDM)、聚胺基甲酸酯橡膠或矽氧烷橡膠。
如第2圖所示,該彈性薄膜20包含用以與該半導體晶圓之背面相接觸之底部表面薄膜24、從該底部表面薄膜24之周圍邊緣向上延伸而出之第一周圍薄膜26以及定位在該第一周圍薄膜26之徑向朝內處且從該底部表面薄膜24向上延伸出之第二周圍薄膜28。徑向朝內的延伸部分30係形成在該第一周圍薄膜26之上方邊緣部分上,且徑向朝外的延伸部分32係形成在該周圍薄膜28之上方邊緣部分。該附接構件22具有基底部分34及36,其將該彈性薄膜20之延伸部分30及32壓抵於該垂直移動構件14上,以牢固住該延伸部分30及32。
該底部表面薄膜24、該周圍薄膜28及該垂直移動構件14界定位在這些部件內部的壓力腔室38,且該壓力腔室38經由流體通道39而連接至流體供應源。節流器(未圖示)亦設置在該流體通道39中,使得待供應至該壓力腔室38之流體的壓力可以藉由該節流器而予以調整。以此配置,藉由調整待供應該壓力腔室38之流體的壓力,便可以控制在該壓力腔室38中之壓力。因此,從該底部表面薄膜24施加至該半導體晶圓位在該壓力腔室38之正下方之部分的加壓力量便可被調整。
該底部表面薄膜24、該周圍薄膜28、該周圍薄膜26及該垂直移動構件14界定位在這些部件內部的壓力腔室40,且該壓力腔室40經由流體通道41而被連接至該流體供應源。在該流體通道41中設置有節流器(未圖示),使得待供應至該壓力腔室40之流體的壓力可藉由該節流器而予以調整。以此配置,藉由調整待供應至該壓力腔室40之流體的壓力,便可以控制在該壓力腔室40中的壓力。因此,從該底部表面薄膜24施加至該半導體晶圓位在該壓力腔室40之正下方之部分的加壓力量便可被調整。
依照本實施例,在壓力腔室38及壓力腔室40中之壓力係獨立控制,所以施加至該半導體晶圓位在該壓力腔室38之正下方之部分的加壓力量以及施加至該半導體晶圓位在該壓力腔室40之正下方之部分的加壓力量可以獨立地調整。因此,在該半導體晶圓之周緣部分處以及定位在周緣部分之徑向朝內處之研磨速率(亦即,移除速率)可被調整。以此方式,便可以控制該半導體晶圓之研磨輪廓。
如第2圖所示,塊狀凸出部分42係設置在該周圍薄膜26上而從該彈性薄膜20之周圍邊緣徑向朝內地延伸而出。此外,如第2圖及第3圖所示,嚙合該凸出部分42之側邊表面之嚙合部分44係設置在該附接構件22之下方部分。較佳地,每一嚙合部分44具有大於或等於該底部表面薄膜24之厚度。以此配置,當該彈性薄膜20由於頂環3之轉動而即將被扭曲時,該彈性薄膜20之凸出部分42便嚙合該附接構件22之嚙合部分44,以藉此將該彈性薄膜20之扭曲程度降低至最小。因此,便可以適當地控制研磨輪廓,且可以達成高品質的研磨。
雖然在第3圖所示之實例中係在相同的間隔交錯地配置六個凸出部分42及六個嚙合部分44,然而該凸出部分42及該嚙合部分44之數量並未侷限於此實例。此外,該凸出部分42及該嚙合部分44之尺寸並未侷限於第2圖及第3圖所示之此例。再者,該凸出部分42可以與該第一周圍薄膜26一體式地形成,亦可為與附接至該第一周圍薄膜26之材料不同。較佳地,該凸出部分42及該嚙合部分44被配置成對稱於該半導體晶圓之圓心,亦即,該保持環部12之中心,以接收相等的力量。
如第2圖所示,該周圍薄膜26具有位在該附接構件22之基底部分34下方的蛇腹部分46,且該周圍薄膜28具有在該附接構件22之基底部分36下方的蛇腹部分48。這些蛇腹部分46及48允許該周圍薄膜26及該周圍薄膜28在一方向(亦即,在加壓方向)上伸展,使得該彈性薄膜20將該半導體晶圓壓抵於該研磨墊1。
形成在該周圍薄膜26上之上述的塊狀凸出部分42可造成該彈性薄膜20之周圍薄膜26在加壓方向上的伸展及收縮的阻礙。然而,形成在周圍薄膜26及周圍薄膜28中之蛇腹部分46及48可以伸展及收縮,以藉此補償該周圍薄膜26之伸展及收縮的此阻礙。因此,該彈性薄膜20之周圍邊緣可彈性地符合該研磨墊1的研磨表面。
第4圖係依照本發明之第二實施例之頂環103的垂直截面視圖。塊狀凸出部分142係設置在該頂環103之彈性薄膜20之周圍薄膜26上。該凸出部分142從該彈性薄膜20之周圍邊緣徑向朝內突伸而出,且沿著整個周圍薄膜26而在其周圍方向上延伸。因此,此實施例之附接構件22未具有第一實施例之嚙合部分44。其他結構則與第一實施例相同。
從該彈性薄膜20之周圍薄膜26徑向朝內突出且完全地沿著該周圍薄膜26延伸的凸出部分142可防止該周圍薄膜26在其徑向方向上變形。因此,其可以防止該周圍薄膜26在徑向方向上伸展而在該頂環103轉動期間接觸到該保持環部12,且因此防止該周圍薄膜26受損。
第5圖係依照本發明之第三實施例之頂環203的垂直截面視圖。該頂環203係第二實施例之頂環103之改良。詳言之,該彈性薄膜20之底部表面薄膜224係比第二實施例之底部表面薄膜24還厚,且比該蛇腹部分46及48還厚。接觸該半導體晶圓之該底部表面薄膜224的特定厚度係較佳係在1.2至2.0毫米的範圍內。依照本實施例,厚底部表面薄膜224可以防止在該彈性薄膜20之徑向方向上傳播之浪湧的形成。
第6圖係依照本發明之第四實施例之頂環303的垂直截面視圖。在此一實施例中,雖然第一實施例之凸出部分42以及第二與第三實施例之凸出部分142並未設置在該彈性薄膜20之周圍薄膜26上,然而與該半導體晶圓相接觸之底部表面薄膜224被製成與第三實施例一樣厚。
第7圖係依照本發明之第五實施例之頂環403的垂直截面視圖。本實施例之附接構件422具有環圈形狀。附接構件422之整個內側周緣表面係與彈性薄膜20之周圍薄膜428相接觸,且該附接構件422之完整的外側周緣表面係與彈性薄膜20之周圍薄膜426相接觸。在本實施例中,該彈性薄膜20並未具有上述實施例的蛇腹部分46及48,且該彈性薄膜20之周圍薄膜426係藉由在加壓方向上延伸之圓柱形表面所形成。
在上述實施例中,形成在彈性薄膜中之蛇腹部分延伸以允許該彈性薄膜加壓該半導體晶圓之周緣部分。在另一方面,本實施例之彈性薄膜20並未具有蛇腹部分。因此,該彈性薄膜20可能無法充份伸展以適當地加壓該半導體晶圓之周緣部分。有鑑於此,彈性薄膜20之底部表面薄膜24及周圍薄膜426被構造成大致以直角相交,使得彈性薄膜20之周圍邊緣可充份地與該半導體晶圓之周緣部分相接觸,以藉此加壓半導體晶圓。在本實施例中,該彈性薄膜20較佳地係由具有低硬度的柔軟材料所製成。
在上述實施例中,諸如該附接構件22及422之外側周圍部分及其附近部分的某些部分,以及/或該保持環部12之內側周圍部分可以由諸如氟化樹脂之低摩擦性材料所製成,因為這些部分係有可能會與該周圍薄膜26及426以及周圍薄膜28及428滑動接觸。再者,為了降低表面摩擦,該周圍薄膜26及426以及該周圍薄膜28及428可以摻入矽、氟或其合成物。此結構可防止彈性薄膜20在研磨期間被扭曲,且可以使得該周圍薄膜26及426以及周圍薄膜28及428有關於該垂直移動構件14及該保持環部12順利地移動。因此,研磨輪廓可被適當地控制,且因此可以達成高品質的研磨。
雖然在上述實例中該研磨墊形成研磨表面,然而本發明並未侷限於此結構。舉例來說,該研磨表面可以由固定的研磨物所構成。該固定的研磨物係板狀研磨工具,其包含藉由黏著劑所固定之研磨顆粒。使用該固定研磨物之研磨製程係藉由研磨顆粒來執行,該等研磨顆粒係從該固定研磨物自行產生出來。該固定研磨物包含研磨顆粒、黏著劑及細孔。例如,具有平均研磨顆粒尺寸最大為0.5微米的二氧化鈰(CeO2 )係用以作為該研磨顆粒,且環氧樹脂係用以作為黏著劑。此等固定研磨物形成堅硬的研磨表面。除了上述板狀研磨工具以外,固定的研磨物的實例包括具有雙層結構之固定研磨墊,該雙層結構係由固定研磨物之薄層及附接至該固定研磨物之薄層之下表面之彈性研磨墊所形成。
雖然本發明之特定的較佳實施例已說明如上,然而應瞭解本發明並未侷限於上述實施例,在不違背本發明之技術觀念之範圍的情況下,仍可對上述實施例進行各種不同的變化及更改。
(工業上之可利用性)
本發明可應用於基板固持裝置,其用以經由彈性薄膜將基板壓抵在研磨設備之研磨表面上。
1...研磨墊
2...研磨平台
3...頂環
4...研磨液體供應噴嘴
5...頂環軸桿
6...頂環本體
10...圓碟部
12...保持環部
14...垂直移動構件
16...彈性薄片
18...壓力腔室
19...流體通道
20...彈性薄膜
22...附接構件
24...底部表面薄膜
26...第一周圍薄膜
28...第二周圍薄膜
30...延伸部分
32...延伸部分
34...基底部分
36...基底部分
38...壓力腔室
39...流體通道
40...壓力腔室
41...流體通道
42...凸出部分
44...嚙合部分
46...蛇腹部分
48...蛇腹部分
103...頂環
142...凸出部分
203...頂環
224...底部表面薄膜
303...頂環
403...頂環
422...附接構件
426...周圍薄膜
428...周圍薄膜
W...半導體晶圓
Q...研磨液體
第1圖係概要視圖,其中顯示依照本發明之第一實施例的研磨設備;第2圖係垂直截面視圖,其中顯示第1圖所示之研磨設備的頂環;第3圖係沿著第2圖中所示之剖面線III-III所取之截面視圖;第4圖係垂直截面視圖,其中顯示依照本發明之第二實施例之頂環;第5圖係垂直截面視圖,其中顯示依照本發明之第三實施例之頂環;第6圖係垂直截面視圖,其中顯示依照本發明之第四實施例之頂環;及第7圖係垂直截面視圖,其中顯示依照本發明之第五實施例之頂環。
3...頂環
5...頂環軸桿
6...頂環本體
10...圓碟部
12...保持環部
14...垂直移動構件
16...彈性薄片
18...壓力腔室
19...流體通道
20...彈性薄膜
22...附接構件
24...底部表面薄膜
26...第一周圍薄膜
28...第二周圍薄膜
30...延伸部分
32...延伸部分
34...基底部分
36...基底部分
38...壓力腔室
39...流體通道
40...壓力腔室
41...流體通道
42...凸出部分
44...嚙合部分
46...蛇腹部分
48...蛇腹部分

Claims (16)

  1. 一種基板固持裝置,包含:彈性薄膜,用以與基板之背面相接觸;附接構件,用以牢固該彈性薄膜之至少一部分;及保持環,用以在該基板與該彈性薄膜相接觸時固持該基板之周緣部分,其中,該彈性薄膜包括至少一凸出部分,且該附接構件包括至少一個與該至少一凸出部分相嚙合之嚙合部分,而使得該至少一凸出部分之朝環周方向的移動係受到限制,惟該至少一凸出部分之朝加壓方向之移動則被容許。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板固持裝置,其中,該至少一凸出部分係以該彈性薄膜之徑向朝內突出。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板固持裝置,其中:該至少一凸出部分係為複數個凸出部分,且該至少一嚙合部分係為複數個嚙合部分。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板固持裝置,其中,該複數個嚙合部分被配置成對稱於該基板之中心。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板固持裝置,其中,該至少一嚙合部分具有一厚度,該厚度大於或等於用以與該基板之背面相接觸的該彈性薄膜之厚度。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板固持裝置,其中,該彈性薄膜包含蛇腹部分,其可在該加壓方向上伸展,以使該彈性薄膜可壓抵該基板,且可沿著該加壓方向而收縮。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板固持裝置,其中,用以與該基板相接觸之該彈性薄膜係比該蛇腹部分還厚。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板固持裝置,其中,該至少一個嚙合部分係與該至少一凸出部分之側表面嚙合。
  9. 一種研磨設備,包含:研磨平台,具有研磨表面;及如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之基板固持裝置,其中,該基板固持裝置可固持基板且將該基板壓抵於該研磨表面,以藉此研磨該基板。
  10. 一種基板固持裝置,包含:彈性薄膜,用以與基板之背面相接觸;附接構件,用以牢固該彈性薄膜之至少一部分;及保持環,用以在該基板與該彈性薄膜相接觸時固持該基板之周緣部分,其中,該彈性薄膜包括具有凸出部分之周圍薄膜,且該凸出部分係從該彈性薄膜之周圍邊緣徑向朝內突出,且沿著該彈性薄膜之整個周圍邊緣而延伸,以使得該凸出部分之朝環周方向的移動係受到限制,惟該凸出部分之朝加壓方向之移動則被容許。
  11. 如申請專利範圍第10項之基板固持裝置,其中,該彈性薄膜包含蛇腹部分,其可在加壓方向上伸展,以使該彈性薄膜可壓抵該基板,且可沿著該加壓方向而收縮。
  12. 如申請專利範圍第11項之基板固持裝置,其中,用以與該基板相接觸之該彈性薄膜係比該蛇腹部分還厚。
  13. 一種研磨設備,包含:研磨平台,具有研磨表面;及如申請專利範圍第10至12項中任一項所述之基板固持裝置,其中,該基板固持裝置可用以固持基板且將該基板壓抵於該研磨表面上,以藉此研磨該基板。
  14. 一種基板固持裝置,包含:彈性薄膜,用以與基板之背面相接觸;附接構件,用以牢固該彈性薄膜之至少一部分;及保持環,用以在該基板與該彈性薄膜相接觸時固持該基板之周緣部分,其中,該彈性薄膜包括:周圍薄膜,具有複數個圓柱形表面,該等圓柱形表面係同心地配置且朝向該基板而延伸;及底部表面薄膜,用以與該基板相接觸,且被構造成大致地以直角與該周圍薄膜之該複數個圓柱形表面相交。
  15. 一種研磨設備,包含:研磨平台,具有研磨表面;及如申請專利範圍第14項所述之基板固持裝置,其中,該基板固持裝置可用以固持基板且將該基板壓抵於該研磨表面上,以藉此研磨該基板。
  16. 一種彈性薄膜,係於基板固持裝置中所使用者,該彈性薄膜包括:周圍薄膜,具有複數個圓柱形表面,該等圓柱形表面係同心地配置且朝向該基板而延伸;及底部表面薄膜,用以與該基板相接觸,且被構造成大致地以直角與該周圍薄膜之該複數個圓柱形表面相交。
TW094143523A 2004-12-10 2005-12-09 基板固持裝置、研磨設備及彈性薄膜 TWI430388B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004358859A JP5112614B2 (ja) 2004-12-10 2004-12-10 基板保持装置および研磨装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200625510A TW200625510A (en) 2006-07-16
TWI430388B true TWI430388B (zh) 2014-03-11

Family

ID=36578042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094143523A TWI430388B (zh) 2004-12-10 2005-12-09 基板固持裝置、研磨設備及彈性薄膜

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7635292B2 (zh)
EP (1) EP1833640B1 (zh)
JP (1) JP5112614B2 (zh)
KR (1) KR20070091186A (zh)
CN (2) CN101474772A (zh)
DE (1) DE602005016602D1 (zh)
TW (1) TWI430388B (zh)
WO (1) WO2006062232A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100916829B1 (ko) * 2003-02-10 2009-09-14 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 탄성 막
JP4814677B2 (ja) * 2006-03-31 2011-11-16 株式会社荏原製作所 基板保持装置および研磨装置
US7727055B2 (en) * 2006-11-22 2010-06-01 Applied Materials, Inc. Flexible membrane for carrier head
US7575504B2 (en) * 2006-11-22 2009-08-18 Applied Materials, Inc. Retaining ring, flexible membrane for applying load to a retaining ring, and retaining ring assembly
JP5464820B2 (ja) * 2007-10-29 2014-04-09 株式会社荏原製作所 研磨装置
JP5042778B2 (ja) 2007-10-31 2012-10-03 信越半導体株式会社 ワーク研磨用ヘッド及びこの研磨ヘッドを備えた研磨装置
KR20100094466A (ko) * 2007-11-20 2010-08-26 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 연마 헤드 및 연마 장치
US20120264359A1 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 Nanya Technology Corporation Membrane
KR101239377B1 (ko) * 2011-07-18 2013-03-05 주식회사 케이씨텍 캐리어 헤드
JP5635482B2 (ja) 2011-11-30 2014-12-03 株式会社荏原製作所 弾性膜
KR101223010B1 (ko) 2012-06-29 2013-01-17 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드용 멤브레인
US10532441B2 (en) * 2012-11-30 2020-01-14 Applied Materials, Inc. Three-zone carrier head and flexible membrane
KR101410358B1 (ko) * 2013-02-25 2014-06-20 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마장치용 멤브레인 및 화학적 기계적 연마장치용 연마헤드
KR102323430B1 (ko) * 2014-03-31 2021-11-09 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치 및 연마 방법
JP6336893B2 (ja) * 2014-11-11 2018-06-06 株式会社荏原製作所 研磨装置
KR102173323B1 (ko) 2014-06-23 2020-11-04 삼성전자주식회사 캐리어 헤드, 화학적 기계식 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법
JP6360586B1 (ja) * 2017-04-13 2018-07-18 三菱電線工業株式会社 Cmp装置のウエハ保持用の弾性膜
USD918161S1 (en) 2017-12-19 2021-05-04 Ebara Corporation Elastic membrane
JP7075814B2 (ja) * 2018-05-21 2022-05-26 株式会社荏原製作所 基板保持装置、基板研磨装置、弾性部材および基板保持装置の製造方法
JP7344048B2 (ja) * 2019-08-29 2023-09-13 株式会社荏原製作所 弾性膜、および基板保持装置
SG10202008012WA (en) 2019-08-29 2021-03-30 Ebara Corp Elastic membrane and substrate holding apparatus
JP2022074321A (ja) * 2020-11-04 2022-05-18 株式会社荏原製作所 研磨ヘッドおよび研磨装置
CN115673910B (zh) * 2023-01-03 2023-03-21 北京特思迪半导体设备有限公司 一种液涨控制的压盘及其用于基材抛光的面型控制方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918869A (en) 1987-10-28 1990-04-24 Fujikoshi Machinery Corporation Method for lapping a wafer material and an apparatus therefor
US5643053A (en) 1993-12-27 1997-07-01 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus with improved polishing control
US5624299A (en) * 1993-12-27 1997-04-29 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus with improved carrier and method of use
US5908530A (en) 1995-05-18 1999-06-01 Obsidian, Inc. Apparatus for chemical mechanical polishing
US6036587A (en) 1996-10-10 2000-03-14 Applied Materials, Inc. Carrier head with layer of conformable material for a chemical mechanical polishing system
US6183354B1 (en) * 1996-11-08 2001-02-06 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane for a chemical mechanical polishing system
US5851140A (en) 1997-02-13 1998-12-22 Integrated Process Equipment Corp. Semiconductor wafer polishing apparatus with a flexible carrier plate
US6056632A (en) 1997-02-13 2000-05-02 Speedfam-Ipec Corp. Semiconductor wafer polishing apparatus with a variable polishing force wafer carrier head
US5964653A (en) 1997-07-11 1999-10-12 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane for a chemical mechanical polishing system
US6080050A (en) 1997-12-31 2000-06-27 Applied Materials, Inc. Carrier head including a flexible membrane and a compliant backing member for a chemical mechanical polishing apparatus
US6106379A (en) 1998-05-12 2000-08-22 Speedfam-Ipec Corporation Semiconductor wafer carrier with automatic ring extension
US5985094A (en) 1998-05-12 1999-11-16 Speedfam-Ipec Corporation Semiconductor wafer carrier
US6159079A (en) 1998-09-08 2000-12-12 Applied Materials, Inc. Carrier head for chemical mechanical polishing a substrate
US6210255B1 (en) * 1998-09-08 2001-04-03 Applied Materials, Inc. Carrier head for chemical mechanical polishing a substrate
US6277014B1 (en) 1998-10-09 2001-08-21 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane for chemical mechanical polishing
US6244942B1 (en) 1998-10-09 2001-06-12 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane and adjustable edge pressure
US6132298A (en) 1998-11-25 2000-10-17 Applied Materials, Inc. Carrier head with edge control for chemical mechanical polishing
JP2000127026A (ja) 1998-10-26 2000-05-09 Speedfam-Ipec Co Ltd ウエハ研磨装置
US6165058A (en) * 1998-12-09 2000-12-26 Applied Materials, Inc. Carrier head for chemical mechanical polishing
US6422927B1 (en) * 1998-12-30 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Carrier head with controllable pressure and loading area for chemical mechanical polishing
US6162116A (en) 1999-01-23 2000-12-19 Applied Materials, Inc. Carrier head for chemical mechanical polishing
US6358121B1 (en) * 1999-07-09 2002-03-19 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane and an edge load ring
EP1080841A3 (en) 1999-09-02 2001-07-11 Mitsubishi Materials Corporation Carrier head, polishing apparatus using the carrier head, and method for sensing polished surface state
JP2001260011A (ja) * 2000-03-15 2001-09-25 Mitsubishi Materials Corp ウェーハ研磨用ヘッド及びこれを用いた研磨装置
US6722965B2 (en) * 2000-07-11 2004-04-20 Applied Materials Inc. Carrier head with flexible membranes to provide controllable pressure and loading area
US20040005842A1 (en) * 2000-07-25 2004-01-08 Chen Hung Chih Carrier head with flexible membrane
US6857945B1 (en) 2000-07-25 2005-02-22 Applied Materials, Inc. Multi-chamber carrier head with a flexible membrane
US6676497B1 (en) 2000-09-08 2004-01-13 Applied Materials Inc. Vibration damping in a chemical mechanical polishing system
JP3520916B2 (ja) 2000-12-25 2004-04-19 株式会社東京精密 ウェーハ研磨装置
KR100916829B1 (ko) * 2003-02-10 2009-09-14 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 탄성 막
JP4583729B2 (ja) * 2003-02-10 2010-11-17 株式会社荏原製作所 基板保持装置、研磨装置、及び該基板保持装置に用いられる弾性部材
US7033252B2 (en) * 2004-03-05 2006-04-25 Strasbaugh Wafer carrier with pressurized membrane and retaining ring actuator
US7063604B2 (en) * 2004-03-05 2006-06-20 Strasbaugh Independent edge control for CMP carriers

Also Published As

Publication number Publication date
US7635292B2 (en) 2009-12-22
CN101474772A (zh) 2009-07-08
US20070293129A1 (en) 2007-12-20
CN101072658A (zh) 2007-11-14
JP2006159392A (ja) 2006-06-22
EP1833640A4 (en) 2008-02-06
JP5112614B2 (ja) 2013-01-09
EP1833640B1 (en) 2009-09-09
TW200625510A (en) 2006-07-16
WO2006062232A1 (en) 2006-06-15
DE602005016602D1 (de) 2009-10-22
CN100509287C (zh) 2009-07-08
EP1833640A1 (en) 2007-09-19
KR20070091186A (ko) 2007-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI430388B (zh) 基板固持裝置、研磨設備及彈性薄膜
TWI589396B (zh) 彈性膜、基板保持裝置、及研磨裝置
US7108592B2 (en) Substrate holding apparatus and polishing apparatus
US7357699B2 (en) Substrate holding apparatus and polishing apparatus
US7488240B2 (en) Polishing device
TWI658899B (zh) 研磨裝置及研磨方法
KR20020010881A (ko) 기판 고정 장치 및 기판 폴리싱 장치
US20140065934A1 (en) Elastic membrane and substrate holding apparatus
JPH10235552A (ja) ポリッシング装置
JP3816297B2 (ja) 研磨装置
JP2891083B2 (ja) シート状研磨部材およびウエーハ研磨装置
JP2003053657A (ja) 研磨面構成部材及び該研磨面構成部材を用いた研磨装置
JPH07171757A (ja) ウエーハ研磨装置
JP3575944B2 (ja) 研磨方法、研磨装置および半導体集積回路装置の製造方法
JPH10217108A (ja) ウェーハ研磨装置
JP2016092370A (ja) 研磨装置
TWI314763B (en) Carrier head with flexible membrane
JPH11333677A (ja) 基板の研磨装置
JP2757112B2 (ja) ウエーハ研磨装置
KR20050079096A (ko) 화학 기계적 연마 패드
KR100553704B1 (ko) 화학적 기계적 연마 장치 및 이에 사용되는 연마 패드
KR20220062814A (ko) 리테이너링 및 이를 포함하는 기판 연마 장치
JP2000202767A (ja) 平坦化装置及び平坦化方法
JP2003266301A (ja) ポリッシング装置
KR20120108269A (ko) 웨이퍼 연마 장치용 헤드 조립체 및 리테이너 링