[發(fā)明專利]拋光頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110039266.3
• 申請日: 2011-02-16
• 公開（公告）號: CN102172887A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路新春;王同慶;何永勇;雒建斌
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: B24B39/06
• 分類號: B24B39/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種拋光頭。

背景技術(shù)

在集成電路的制造過程中，隨著特征尺寸的縮小和金屬互連層數(shù)的增加，對晶圓表面平整度的要求也越來越高，化學機械拋光是目前最有效的全局平坦化技術(shù)?；瘜W機械拋光是將晶圓由旋轉(zhuǎn)的拋光頭夾持，并將其以一定壓力壓在旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，由磨粒和化學溶液組成的拋光液在晶圓和拋光墊之間流動，晶圓表面在化學和機械的共同作用下實現(xiàn)平坦化。拋光頭起著夾持晶圓并對其背側(cè)施加壓力的作用，是實現(xiàn)表面平坦化的關(guān)鍵所在。

在實際化學機械拋光過程中，拋光頭的保持環(huán)以某一壓力壓在旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，一方面可以防止晶圓從旋轉(zhuǎn)的拋光頭中甩出，另一方面可以改變拋光墊的壓縮量，從而改善邊緣效應(yīng)。然而保持環(huán)在這個過程中將發(fā)生磨損，隨著磨損量的增加，保持環(huán)對拋光墊的壓力會減小，一方面晶圓有甩出的危險，另一方面保持環(huán)對拋光墊的壓縮量也相應(yīng)減小，進而影響晶圓的均勻性。目前只是簡單地將保持環(huán)設(shè)定某一壽命，當磨損量達到一定程度時將其換掉。但這樣一方面不能解決在壽命期內(nèi)晶圓甩出的危險以及對均勻性的影響，另一方面也會引起成本的增加。因此有必要提供一種改進的拋光頭以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種可以獲得均勻的、一致的拋光效果的拋光頭。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實施例提出一種拋光頭，所述拋光頭包括：蓋板；主隔膜，所述主隔膜為環(huán)形且具有彈性，所述主隔膜固定在所述蓋板的下表面上；基座，所述基座固定在所述主隔膜的下表面上；柔性膜，所述柔性膜固定在所述基座的下表面上，其中柔性膜與所述基座限定出與外界連通的下腔室；和保持環(huán)，所述保持環(huán)固定在所述基座的下表面上，所述保持環(huán)的徑向截面的面積沿從下向上逐漸減小。

根據(jù)本發(fā)明實施例的拋光頭通過設(shè)置具有彈性的主隔膜和徑向截面的面積沿從下向上逐漸減小的保持環(huán)，從而可以使所述拋光頭對拋光墊施加的壓力保持不變。由于所述拋光頭對拋光墊施加的壓力保持不變，因此所述拋光頭不僅可以防止晶圓在化學機械拋光過程中被甩出，而且可以獲得均勻的、一致的拋光效果。此外，由于所述保持環(huán)的磨損不會降低拋光效果，因此所述保持環(huán)可以具有更長的使用壽命，從而降低了拋光成本。

另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的拋光頭可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中所述蓋板、主隔膜和基座限定出與外界連通的上腔室，其中所述下腔室通過所述上腔室與外界連通。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保持環(huán)的內(nèi)側(cè)面沿所述保持環(huán)的軸向延伸，且所述保持環(huán)的外側(cè)面向外傾斜。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保持環(huán)的內(nèi)側(cè)面為臺階面。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述柔性膜上一體地形成有多個環(huán)形肋，其中所述多個環(huán)形肋通過利用壓環(huán)固定在所述基座的下表面上以將所述柔性膜固定到所述基座上，相鄰兩個環(huán)形肋限定出一個環(huán)形空間，且最內(nèi)側(cè)環(huán)形肋限定出中心空間，所述下腔室由所述中心空間和全部的環(huán)形空間構(gòu)成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述主隔膜為彈簧或者橡膠件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述柔性膜由氯丁二烯或者硅橡膠制成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保持環(huán)通過螺栓固定在所述基座的下表面上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保持環(huán)由聚亞苯基硫醚、聚醚醚酮或者陶瓷制成。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的拋光頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：

拋光頭100、蓋板110、基座120、連接通道121、柔性膜130、環(huán)形肋131、環(huán)狀板132、保持環(huán)140、底面141、141a、內(nèi)側(cè)面142、外側(cè)面143、主隔膜150、下腔室160、上腔室170、壓環(huán)180、晶圓200、拋光墊300。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。