用于化学机械抛光装置的托架头制造方法及图纸

公开了一种用于磨平半导体晶片的化学机械抛光装置的托架头。调节腔设在形成于晶片支撑组件的膜片下保持架和膜片上保持架之间的空间段内。作用于调节腔的压力在抛光工艺期间通过形成于膜片下保持架中心处的孔被传送至膜片的背面。膜片的中心部分通过穿过膜片下保持架和调节腔的孔而连接至真空管道。真空压力直接地作用于晶片以致于晶片能在较低压力下容易地附着至托架头。压力在晶片的整个面积上均匀地分布以致晶片被均匀地抛光。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学机械抛光(CMP)装置，并且更具体地涉及用于通过抛光半导体晶片而使将其磨平的化学机械抛光装置的托架头。
技术介绍
通常，化学机械抛光装置用于磨平半导体晶片的表面以减小由于半导体晶片制造工艺(比如掩蔽、蚀刻和布线工艺)的重复而引起半导体晶片表面的不均匀性。这种化学机械抛光装置通过利用两种工艺的相互作用来抛光半导体晶片。第一个是化学抛光工艺，其中形成有预定多层的半导体晶片放置在抛光垫上并且抛光液(比如膏剂)以如此的方式涂覆在抛光垫的上表面上以使得在半导体晶片的表面上形成化学反应，从而削弱半导体晶片的化学键强度。第二个是机械抛光工艺，其中借助于托架头对半导体晶片施压，并且与此同时，移动抛光垫或托架头以使得在半导体晶片的表面上发生摩擦，从而从半导体晶片的表面上移除活性膜。为了磨平半导体晶片，该半导体晶片的非抛光表面装载在托架头上，并且该半导体晶片的抛光表面与抛光垫相对地排列。在此状态下，膏剂在抛光垫和半导体晶片的抛光表面之间供给以便抛光该半导体晶片。托架头具有附着段，在进行抛光工艺之前半导体晶片附着至该附着段。另外，托架头用于在其中容纳半导体晶片同时通过托架头和抛光垫之间的相互作用进行抛光工艺。在进行了抛光工艺之后，半导体晶片从托架头上卸下并且被传送入下一阶段的位置。然而，在进行化学机械抛光工艺之前将半导体晶片附着至托架头，或者在完成化学机械抛光工艺之后将半导体晶片从托架头或抛光垫卸下，是很困难的事情。为了在化学机械抛光工艺之前将晶片附着至托架头，就需要另外的晶片附着工艺。通常，半导体晶片借助于真空压力吸引等附着至托架头。美国专利申请公开No.2000/71788和日本专利公开出版物No.9-168969公开了这种托架头的例子。根据以上专利申请，如图1所示，多个吸孔28形成于晶片支撑组件6的膜片下保持架11中并且膜片12附着至膜片下保持架11的外侧上部。另外，柔性凸缘段32从膜片12的下部邻近膜片下保持架11边缘地整体突出。因此，当半导体晶片借助于通过吸孔28供应的真空压力吸引而装载在膜片12上时，膜片12的凸缘段32完全地包围半导体晶片的边缘。也就是说，在具有上述结构的常规托架头180中，半导体晶片被牢固地安装在由柔性材料制成的膜片12上，并且随后通过吸孔28将真空压力作用于膜片12以使得膜片12被朝着调节腔13偏置。因此，半导体晶片也朝着调节腔13偏离。另外，为了将半导体晶片牢固地装载在膜片12上，柔性凸缘段32与膜片12的边缘整体地形成。然而，根据上述常规的结构，调节腔13作用于半导体晶片的真空压力相对地低于作用于膜片12的真空压力，因此可能会出现反对半导体晶片装载在膜片12上的吸引误差。因此，当半导体晶片被移动或者当晶片与膜片12分离时，半导体晶片可能会从托架头180上坠下，从而导致晶片模式上的划痕或打破半导体晶片。另外，当在已经完成抛光工艺之后通过将半导体晶片与抛光垫分离而将半导体晶片附着至托架头180时，必须将更大的吸引力作用于半导体晶片，因为由于粘附至抛光垫的去离子水或残留膏剂而在半导体晶片表面上可以形成表面张力。因而，为了形成用于常规托架头180的预期真空压力，半导体晶片必须通过将更大的物质力量作用于柔性凸缘段32而紧紧地安装在膜片12上。为此，过度的力可作用于半导体晶片，导致了对半导体晶片的损伤。另外，常规的托架头180另外需要晶片检测功能以便检测是否半导体晶片在适当的压力之下附着至托架头180。然而，托架头180的内部结构必须很复杂以实现托架头180里的晶片检测功能同时形成了相对较高的检测错误。此外，尽管形成有凸缘段32的膜片12可牢固地吸引其上的半导体晶片，但是凸缘段32必须从膜片12上突出。另外，为了利用凸缘段32，凸缘段32必须通过控制气压而从膜12的晶片附着段充分地向下延伸。因而，需要用于气压控制的额外结构，其会使托架头180的结构更加复杂。在这种情况下，需要另外的内部传感器来检测半导体晶片。
技术实现思路
因此，考虑到上述问题，已经开发出了本专利技术，并且本专利技术的第一个目标是提供一种托架头，在进行晶片抛光工艺时，其能通过直接地将真空压力作用于半导体晶片而在低真空压力下将半导体晶片吸引到其上，同时通过均匀地将压力作用在半导体晶片的整个表面上来均匀地抛光该半导体晶片的表面。本专利技术的第二个目标是提供一种托架头，其能通过利用压力调节单元直接地检测真空管道内气压的变化来检测半导体晶片的附着状态，而无需安装一个导致托架头结构复杂的晶片检测设备。本专利技术的第三个目标是提供一种托架头，其能容易地移除在晶片抛光工艺期间会进入托架头的杂质，比如膏剂残留。为了实现上述目标，提供了一种化学机械抛光装置的托架头，该托架头包括由托架驱动轴所驱动的托架壳体；安装在托架壳体的较低中心部分处并且具有环形形状的保持架壳体；沿着保持架壳体的内壁竖直地上下移动的晶片支撑组件；和用于允许晶片支撑组件沿着保持架壳体的内壁滑动地上下移动的安装腔，其中晶片支撑组件包括压力作用于其上的调节腔，和在其中心处形成有孔的膜片，受压流体被引入调节腔同时进行抛光工艺以致于膜片被向外扩展，从而将力作用于晶片背面的预定部分，吸引单元形成于膜片的中心处以使得吸引单元通过穿过调节腔而连接至真空管道，以及挡环以如此的方式安装在晶片支撑组件的外部以致于挡环与晶片支撑组件的下表面垂直地竖直移动。根据本专利技术的优选实施例，晶片支撑组件包括有插入形成于保持架壳体中心处的孔中并且在孔中竖直地移动的保持架轴，安装在保持架轴下部处的膜片上保持架，和定位在膜片上保持架的下部处的膜片下保持架，膜片的两端被固定至上保持架8和膜片下保持架以便提供用于晶片的安装表面。挡环和调节器以如此的方式安装在挡环的外部以使得挡环和调节器与晶片支撑组件的下表面垂直地竖直移动。挡环和调节器的上/下移动可以与晶片支撑组件的上/下移动无关地进行控制。具有压力计的真空压力调节单元连接至真空管道以测量作用于晶片的真空压力，从而检测晶片的附着状态。附图说明从下述结合附图的详细描述中，本专利技术的前述和其它目标、特征和优点将会更加明显，在附图中图1是示出常规托架头的截面图；图2是示出根据本专利技术一个实施例的托架头的截面图；图3是示出根据本专利技术一个实施例的托架头的截面图，其中通过将真空压力作用于晶片而将晶片附着至托架头；图4是示出根据本专利技术一个实施例的托架头的截面图，其中晶片被压在托架头中；和图5是示出由根据本专利技术一个实施例的托架头所抛光的晶片状况的视图。具体实施例方式现在更详细地涉及本专利技术的优选实施例。以下，将参考附图2至5描述本专利技术的结构和操作。图2是示出根据本专利技术一个实施例的托架头的截面图；图3是示出根据本专利技术一个实施例的托架头的截面图，其中通过将真空压力作用于晶片而将晶片附着至托架头；图4是示出根据本专利技术一个实施例的托架头的截面图，其中晶片被压在托架头中；和图5是示出一个晶片在该晶片被根据本专利技术一个实施例的托架头所抛光时状况的视图。根据本专利技术的托架头180被固定至托架驱动轴(未示出)并且包括有托架壳体1、保持架壳体3、晶片支撑组件6、挡环壳体2、挡环保持架4、挡环7、调节环壳体43和调节器37。托架壳体1被以如此的方式固定至托架驱动轴(未示出)以使得其能绕着基本上垂直于抛光垫表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光装置的托架头，该托架头包括：由托架驱动轴驱动的托架壳体１；安装在托架壳体１的较低中心部分处并且具有环形形状的保持架壳体３；沿着保持架壳体３的内壁竖直地上下移动的晶片支撑组件６；和用于允许晶片支 撑组件６沿着保持架壳体３的内壁可滑动地上下移动的安装腔１０，所述内壁形成在保持架壳体３的中心；其中晶片支撑组件６包括压力作用于其上的调节腔１３，和在其中心处形成的且有孔的膜片１２，受压流体在进行抛光工艺的同时被引入调节腔１３以致于膜片１２被向外扩展，从而将力作用于晶片背表面的预定部分，吸引单元形成于膜片１２的中心处以使得吸引单元通过经过调节腔１３而连接至真空管道３５，并且挡环７以如此的方式安装在晶片支撑组件６的外部，从而挡环７与晶片支撑组件６的下表面垂直地竖直移动。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光装置的托架头，该托架头包括由托架驱动轴驱动的托架壳体1；安装在托架壳体1的较低中心部分处并且具有环形形状的保持架壳体3；沿着保持架壳体3的内壁竖直地上下移动的晶片支撑组件6；和用于允许晶片支撑组件6沿着保持架壳体3的内壁可滑动地上下移动的安装腔10，所述内壁形成在保持架壳体3的中心；其中晶片支撑组件6包括压力作用于其上的调节腔13，和在其中心处形成的且有孔的膜片12，受压流体在进行抛光工艺的同时被引入调节腔13以致于膜片12被向外扩展，从而将力作用于晶片背表面的预定部分，吸引单元形成于膜片12的中心处以使得吸引单元通过经过调节腔13而连接至真空管道35，并且挡环7以如此的方式安装在晶片支撑组件6的外部，从而挡环7与晶片支撑组件6的下表面垂直地...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑泽洙，
申请(专利权)人：斗山MECATEC株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]