弹性膜、承载头、化学机械抛光系统及化学机械抛光方法与流程

本申请属于晶圆抛光，具体而言，涉及一种弹性膜、承载头、化学机械抛光系统及化学机械抛光方法。

背景技术：

1、化学机械抛光(chemical mechanical polishing,cmp)是一种全局平坦化的超精密表面加工技术，是晶圆制造工序中的核心制程之一。抛光过程中，通常将晶圆吸合于承载头的底面，承载头在驱动组件的驱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。

2、随着第三代半导体的发展，碳化硅的应用逐渐普及到各个领域。在将碳化硅作为晶圆材料时，碳、硅两个表面的损伤均会对后续的晶圆加工产生影响。

3、然而，一般的承载头应用于碳化硅时，会对非抛光面产生损伤，即在抛光碳面时会对硅面产生损伤，反之会对碳面产生损伤，使得承载头无法满足碳化硅的抛光要求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种弹性膜、承载头、化学机械抛光系统及化学机械抛光方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、本申请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，包括：圆形的底板，用于抵压晶圆；外周臂，包括直立部、第一水平延伸部和第二水平延伸部，所述直立部沿所述底板的周缘向上竖直延伸，所述第一水平延伸部沿所述直立部的顶端朝内水平延伸，所述第二水平延伸部沿所述直立部的顶端朝外水平延伸；其中，以所述第一水平延伸部和所述第二水平延伸部为侧壁的第一腔室用于向所述直立部施加竖直向下的作用力。

3、本申请实施例的第二方面提供了一种用于化学机械抛光的承载头，包括：基座、保持环、压环和如上所述的弹性膜。

4、本申请实施例的第三方面提供了一种用于化学机械抛光系统，包括：抛光盘、修整器、供液臂和如上所述的承载头。

5、本申请实施例的第四方面提供了一种化学机械抛光方法，包括：控制承载头移动至待吸合晶圆的上方，对弹性膜的腔室抽真空，使得弹性膜吸合晶圆；控制承载头移动至抛光垫上方，对弹性膜的腔室加压，通过弹性膜将晶圆抵接在抛光垫上；控制承载头和抛光垫旋转，对晶圆进行化学机械抛光；其中，所述弹性膜的外周臂包括直立部、第一水平延伸部和第二水平延伸部，所述直立部沿所述底板的周缘向上竖直延伸，所述第一水平延伸部沿所述直立部的顶端朝内水平延伸，所述第二水平延伸部沿所述直立部的顶端朝外水平延伸；对弹性膜的腔室加压包括：对以所述第一水平延伸部和所述第二水平延伸部为侧壁的第一腔室加压，以使得所述第一腔室向所述直立部施加竖直向下的作用力，并传导至所述弹性膜的底板以及晶圆的外周。

6、本申请的有益效果：本申请的弹性膜，通过第一腔室向弹性膜的直立部施加竖直向下的作用力，并可以通过分布在直立部内外两侧的第一水平延伸部和第二水平延伸部的变形，对直立部的部分压力以及晶圆传导的载荷进行吸收并缓冲，减少弹性膜变形造成的弯矩对直立部造成的额外的压力载荷，保证了直立部施加给其下方晶圆的压力是在可控范围内的，提高了控制精度，减少了损伤出现的可能，并通过第一腔室增加了压力可调节窗口，从而增加了去除率的可调节窗口，使得本申请的弹性膜更适用于抛光碳化硅。

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，所述直立部的外侧不包括刚性支撑件。

3.如权利要求1所述的弹性膜，其特征在于，所述直立部的内侧不包括刚性支撑件。

4.如权利要求1-3任一项所述的弹性膜，其特征在于，所述直立部的厚度为所述第一水平延伸部和/或所述第二水平延伸部厚度的2倍及以上。

5.如权利要求1-3任一项所述的弹性膜，其特征在于，所述第一水平延伸部的长度与所述第二水平延伸部的长度相等。

6.如权利要求5任一项所述的弹性膜，其特征在于，所述第一水平延伸部通过压环固定于承载头的基座。

7.如权利要求5任一项所述的弹性膜，其特征在于，所述第二水平延伸部通过保持环固定于承载头的基座。

8.如权利要求1-3任一项所述的弹性膜，其特征在于，所述底板的厚度为所述第一水平延伸部和/或所述第二水平延伸部厚度的2倍及以上。

9.一种用于化学机械抛光的承载头，其特征在于，包括：

10.一种用于化学机械抛光系统，其特征在于，包括：抛光盘、修整器、供液臂和权利要求9所述的承载头。

11.一种化学机械抛光方法，其特征在于，包括：

技术总结本申请公开了一种弹性膜、承载头、化学机械抛光系统及化学机械抛光方法，弹性膜包括：圆形的底板，用于抵压晶圆；外周臂，包括直立部、第一水平延伸部和第二水平延伸部，所述直立部沿所述底板的周缘向上竖直延伸，所述第一水平延伸部沿所述直立部的顶端朝内水平延伸，所述第二水平延伸部沿所述直立部的顶端朝外水平延伸；其中，以所述第一水平延伸部和所述第二水平延伸部为侧壁的第一腔室用于向所述直立部施加竖直向下的作用力。本申请提供的弹性膜控制精度高，减少了损伤出现的可能，且增加了去除率的可调节窗口，使得本申请的弹性膜更适用于抛光碳化硅。技术研发人员：路新春,孙张璞,温世乾,赵德文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：2024/6/13