一种用于化学机械抛光的承载头和化学机械抛光设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于化学机械抛光的承载头和化学机械抛光设备，该承载头包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜和保持环；所述平衡架可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并通过平衡架的底部带动承载盘相对于连轴盘上下移动，柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室；所述承载盘的靠近边缘与保持环邻接的对应位置设有磁吸部，用于吸合保持环。用于吸合保持环。用于吸合保持环。

【技术实现步骤摘要】
一种用于化学机械抛光的承载头和化学机械抛光设备


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，尤其涉及一种用于化学机械抛光的承载头和化学机械抛光设备。

技术介绍

[0002]化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是一种全局平整化的超精密表面加工技术。这种抛光方法通常将晶圆置于承载头的下部，晶圆具有沉积层的底面抵接于旋转的抛光垫，承载头在驱动部件的带动下与抛光垫同向旋转并给予晶圆向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫与晶圆之间，在化学和机械的共同作用下实现晶圆的材料去除。
[0003]承载头的下部设置有保持环，其在晶圆抛光中的作用如下：一方面，保持环可以防止抛光过程的晶圆从承载头的底部飞出；另一方面，保持环的底部设置有沟槽，其可以更新晶圆与抛光垫之间的抛光液；更重要地，保持环抵压于抛光垫，并参与晶圆边缘压力的调整。
[0004]目前，保持环由螺钉或螺栓固定在承载头的下部，在安装过程中，当拧紧螺钉或螺栓后，拧紧部分对保持环施加一局部拉力造成保持环在对应区域产生变形，并且由于螺钉或螺栓是点状分布的，其与保持环的接触面积很小，导致此变形仅在局部产生，换句话说，保持环有的地方有变形、有的地方没有变形，破环了保持环出厂时的原始形貌，使得保持环对抛光垫施加的压力不均匀，进而影响晶圆抛光的一致性，并且还需要大量的磨合时间。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种用于化学机械抛光的承载头和化学机械抛光设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0006]本专利技术实施例的第一方面提供了一种用于化学机械抛光的承载头，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜和保持环；所述平衡架可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并通过平衡架的底部带动承载盘相对于连轴盘上下移动，柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室；所述承载盘的靠近边缘与保持环邻接的对应位置设有磁吸部，用于吸合保持环。
[0007]在一个实施例中，所述磁吸部为嵌入承载盘的磁体，磁体由钕磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁或铁氧体磁铁形成。
[0008]在一个实施例中，所述承载盘中开设有槽，磁体置入槽中，在槽内磁体上方利用填充件封堵。
[0009]在一个实施例中，所述承载盘中开设有凹槽，磁体刚好容纳在凹槽中，承载盘的外边缘固定有压盖且压盖覆盖凹槽上方，以使得压盖将磁体固定在凹槽内。
[0010]在一个实施例中，所述保持环和承载盘之间设有辅助拆卸结构。
[0011]在一个实施例中，所述辅助拆卸结构为设于承载盘的底面边缘和/或保持环的顶
面边缘的V型槽，用于在承载盘和保持环之间形成间隙，以便于在拆卸时使用工具伸入所述V型槽，撬开保持环。
[0012]在一个实施例中，所述辅助拆卸结构为设于承载盘的拆卸气路，拆卸气路一端用于连接气源，拆卸气路的另一端连通承载盘的位于保持环上方的底面，用于实现当气源向拆卸气路内通入气体后能够加压使承载盘和保持环分离。
[0013]在一个实施例中，所述保持环包括金属部分和非金属部分，金属部分用于与所述磁吸部磁性连接。
[0014]在一个实施例中，所述金属部分和非金属部分层叠设置，金属部分位于非金属部分的上方。
[0015]在一个实施例中，所述非金属部分包裹在金属部分的外侧。
[0016]在一个实施例中，所述金属部分为铁、镍或至少一者的合金。
[0017]在一个实施例中，所述磁体为圆柱形或矩形，磁体设有多个，沿承载盘的周向均匀设置。
[0018]在一个实施例中，所述磁体为环形，沿承载盘的周向设置。
[0019]在一个实施例中，所述承载盘和保持环之间设有定位结构，用于组装时使各处位置对应。
[0020]本专利技术实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光设备，包括如上所述的承载头，还包括抛光盘、修整器和抛光液供给装置。
[0021]本专利技术实施例的有益效果包括：保持环通过磁吸部磁性连接在承载头的下部，能够实现保持环均匀受力，安装后不变形，保持环磨合时间变短，并且易于维护更换。
附图说明
[0022]通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本专利技术的保护范围，其中：图1为本专利技术一实施例提供的化学机械抛光设备的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的承载头的立体示意图；图3为本专利技术一实施例提供的承载头的剖视图；图4为本专利技术另一实施例提供的承载头的剖视图；图5对比了两种安装方式对保持环形貌的影响。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例及其附图，对本专利技术所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本专利技术实施方式及本专利技术保护范围的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本专利技术具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号
和驱动力的自然状态下描述的。
[0024]此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。
[0025]为了说明本专利技术所述的技术方案，下面将参考附图并结合实施例来进行说明。
[0026]在本申请中，化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing）也称为化学机械平坦化（Chemical Mechanical Planarization），晶圆（wafer）也称为晶片、硅片、基片或基板（substrate）等，其含义和实际作用等同。
[0027]如图1所示，本专利技术一实施例提供的化学机械抛光设备1包括抛光盘10、粘接在抛光盘10上的抛光垫20、吸附晶圆并带动晶圆旋转的承载头30、修整抛光垫20的修整器40、以及向抛光垫20表面提供抛光液的抛光液供给装置50。
[0028]在抛光开始前，机械手将晶圆搬运至存片部处，承载头30从存片部装载晶圆后沿抛光盘10的径向移动至抛光盘10的上方。在化学机械抛光过程中，承载头30将晶圆按压在抛光盘10表面覆盖的抛光垫20上，抛光垫20的尺寸大于待抛光的晶圆的尺寸，例如为晶圆尺寸的1.2倍或更大，由此保证均匀地对晶圆进行抛光。承载头30做旋转运动以及沿抛光盘10的径向往复移动使得与抛光垫20接触的晶圆表面被逐渐抛除，同时抛光盘10旋转，抛光液供给装置50向抛光垫20表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过承载头30与抛光盘10的相对运动使晶圆与抛光垫20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于化学机械抛光的承载头，其特征在于，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜和保持环；所述平衡架可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并通过平衡架的底部带动承载盘相对于连轴盘上下移动，柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室；所述承载盘的靠近边缘与保持环邻接的对应位置设有磁吸部，用于吸合保持环。2.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述磁吸部为嵌入承载盘的磁体，磁体由钕磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁或铁氧体磁铁形成。3.如权利要求2所述的承载头，其特征在于，所述承载盘中开设有槽，磁体置入槽中，在槽内磁体上方利用填充件封堵。4.如权利要求2所述的承载头，其特征在于，所述承载盘中开设有凹槽，磁体刚好容纳在凹槽中，承载盘的外边缘固定有压盖且压盖覆盖凹槽上方，以使得压盖将磁体固定在凹槽内。5.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述保持环和承载盘之间设有辅助拆卸结构。6.如权利要求5所述的承载头，其特征在于，所述辅助拆卸结构为设于承载盘的底面边缘和/或保持环的顶面边缘的V型槽，用于在承载盘和保持环之间形成间隙，以便于在拆卸时使用工具伸入所述V型槽，撬开保持环。7.如权利要求5所述的承载头，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：温世乾，路新春，赵德文，孟松林，李润豪，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：