一种用于化学机械抛光的弹性膜和承载头的制作方法

本发明属于化学机械抛光，具体而言，涉及一种用于化学机械抛光的弹性膜和承载头。

背景技术：

1、集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及集成电路设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光(chemicalmechanical polishing,cmp)属于晶圆制造工序中的五大核心制程之一。

2、化学机械抛光是一种全局平坦化的超精密表面加工技术，化学机械抛光时，通常将晶圆吸合于承载头的底面，晶圆具有沉积层的一面抵接抛光垫上表面，承载头在驱动组件的致动下与抛光垫同向旋转并给予晶圆向下的载荷；抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在晶圆与抛光垫之间，使得晶圆在化学和机械的共同作用下完成晶圆的化学机械抛光。

3、弹性膜是承载头的关键部件，其装载待抛光晶圆背面并从上方施加载荷。为了保证抛光载荷施加的准确性，需要在弹性膜的壁板配置刚性的内环和/或外环。

4、抛光过程中，晶圆与弹性膜存在相对转动，如内环、外环等刚性部件会间接接触晶圆，致使晶圆背面出现划痕等应力损伤，这不利于保证晶圆的抛光质量。

5、尤其是对于碳化硅等第三代半导体材料，其虽具有更宽的禁带宽度、高导热率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高键合能等优点，但材料硬度较大，需要大压力抛光去除第三代半导体表面的材料。因此，使用现有的弹性膜及承载头进行化学机械抛光时，会出现晶圆背面的机械划伤等缺陷。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种用于化学机械抛光的弹性膜和承载头，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、本发明实施例的第一方面提供了一种用于化学机械抛光的弹性膜，其包括：

3、底板部；

4、直立部，沿底板部的外缘竖直向上延伸；

5、第一延伸部和第二延伸部，自直立部内侧向中心延伸，所述第二延伸部位于第一延伸部上方并自直立部的上端延伸，两者与直立部合围形成第一腔室；

6、所述直立部的外侧面设置有卸荷槽，以抵消第一腔室加压致使第二延伸部变形产生的弯矩。

7、在一些实施例中，所述卸荷槽为环状结构，其沿所述直立部的周向设置。

8、在一些实施例中，所述卸荷槽位于所述第一延伸部的下方。

9、在一些实施例中，所述卸荷槽位于第二腔室对应直立部的竖向高度中点以上，所述第二腔室为第一延伸部、直立部及底板部形成的腔室。

10、在一些实施例中，所述卸荷槽为朝向外侧的开口槽，其包括第一壁面、过渡面和第二壁面，所述第一壁面朝上向内延伸而成，所述过渡面位于第一壁面与第二壁面之间，所述第二壁面自过渡面的端部向外延伸而成。

11、在一些实施例中，所述第一壁面朝上倾斜延伸，其与底板部的夹角为40-75°。

12、在一些实施例中，所述第二壁面位于所述第一延伸部的下方。

13、在一些实施例中，所述卸荷槽朝内延伸的水平距离小于或等于对应直立部壁厚的一半。

14、在一些实施例中，所述第二腔室对应直立部的壁厚大于所述底板部的壁厚。

15、在一些实施例中，所述第一腔室对应直立部的壁厚小于第二腔室对应直立部的壁厚。

16、本发明实施例的第二方面提供了一种承载头，其包括：

17、承载盘；

18、和上面所述的弹性膜，其设置于承载盘的下方，以装载待抛光的晶圆。

19、本发明实施例的第三方面提供了一种抛光装备，其包括抛光盘、修整器、供液部和上面所述的承载头，所述承载头配置的弹性膜具有卸荷槽，以抵消腔室加压变形带来的弯矩，调节晶圆边缘的材料去除速率。

20、本发明的有益效果包括：

21、a.弹性膜的直立部配置有卸荷槽，以抵消第一腔室加压膨胀引起的第二延伸部的变形产生的弯矩，减少或控制抛光载荷的不可控因素，提升抛光晶圆的均匀性；

22、b.弹性膜的直立部加厚处理，以拆卸原设置于直立部内外侧的刚性支撑环，以避免支撑环与晶圆间接接触而致使晶圆背面出现白斑缺陷；

23、c.在加厚直立部的外侧配置卸荷槽，使得弹性膜在安全范围内膨胀，避免弹性膜过度膨胀而抵接于保持环的内侧壁；

24、d.卸荷槽远离弹性膜的底板部设置，以防止抛光废液等污染物进入卸荷槽内部结晶而影响膨胀变形产生弯矩的抵消；

25、e.卸荷槽的内部结构及其与直立部的连接处通过圆弧过渡，以避免应力集中而影响抛光载荷的施加；

26、f.位于上方的第一直立部的壁厚小于位于下方的第二直立部的壁厚，使得加压膨胀的第一腔室能够沿第二直立部正常传递抛光载荷；

27、g.卸荷槽的截面形状为圆弧槽，使得弹性膜加压膨胀后，卸荷槽自身不会形成堆叠，以避免抛光废液等污染物在卸荷槽的内部堆积结晶；

28、h.卸荷槽位于第二直立部水平中心线的上方且位于第一延伸部的下方，以防止设置的卸荷槽影响第一腔室及第二腔室的加压膨胀；

29、i.直立部由硬质橡胶制成，以在去除刚性支撑环的条件下，保证抛光载荷的正常传递。

技术特征：

1.一种用于化学机械抛光的弹性膜，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的弹性膜，其特征在于，所述卸荷槽为环状结构，其沿所述直立部的周向设置。

3.如权利要求1所述的弹性膜，其特征在于，所述卸荷槽位于所述第一延伸部的下方。

4.如权利要求1所述的弹性膜，其特征在于，所述卸荷槽位于第二腔室对应直立部的竖向高度中点以上，所述第二腔室为第一延伸部、直立部及底板部形成的腔室。

5.如权利要求1所述的弹性膜，其特征在于，所述卸荷槽为朝向外侧的开口槽，其包括第一壁面、过渡面和第二壁面，所述第一壁面朝上向内延伸而成，所述过渡面位于第一壁面与第二壁面之间，所述第二壁面自过渡面的端部向外延伸而成。

6.如权利要求5所述的弹性膜，其特征在于，所述第一壁面朝上倾斜延伸，其与底板部的夹角为40-75°。

7.如权利要求5所述的弹性膜，其特征在于，所述第二壁面位于所述第一延伸部的下方。

8.如权利要求5所述的弹性膜，其特征在于，所述卸荷槽朝内延伸的水平距离小于或等于对应直立部壁厚的一半。

9.如权利要求4所述的弹性膜，其特征在于，所述第二腔室对应直立部的壁厚大于所述底板部的壁厚。

10.如权利要求4所述的弹性膜，其特征在于，所述第一腔室对应直立部的壁厚小于第二腔室对应直立部的壁厚。

11.一种承载头，其特征在于，包括：

12.一种抛光装备，其特征在于，包括抛光盘、修整器、供液部和权利要求11所述的承载头，所述承载头配置的弹性膜具有卸荷槽，以抵消腔室加压变形带来的弯矩，调节晶圆边缘的材料去除速率。

技术总结
本发明公开了一种用于化学机械抛光的弹性膜和承载头，所述弹性膜包括：底板部；直立部，沿底板部的外缘竖直向上延伸；第一延伸部和第二延伸部，自直立部内侧向中心延伸，所述第二延伸部位于第一延伸部上方并自直立部的上端延伸，两者与直立部合围形成第一腔室；所述直立部的外侧面设置有卸荷槽，以抵消第一腔室加压致使第二延伸部变形产生的弯矩。

技术研发人员：商勇超,王宇,刘鑫博
受保护的技术使用者：华海清科股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7