[實用新型]一種用于化學機械拋光的承載頭及化學機械拋光設備

有效

• 申請號: 201920944158.2
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN210550369U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 趙德文;路新春
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B24B37/12
• 分類號: B24B37/12;B24B37/14;B24B41/04;B24B37/013;B24B49/16
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 魏朋

本實用新型涉及化學機械拋光技術領域，公開了一種用于化學機械拋光的承載頭及化學機械拋光設備，包括連軸盤、平衡架、承載盤、柔性膜、環狀壓盤，平衡架的中軸部可滑動地密封設置于連軸盤的中心通孔內并可以通過其底盤部及翼緣部帶動承載盤相對于連軸盤上下移動，所述柔性膜具有邊緣皺壁和至少一個內皺壁，并且所述邊緣皺壁及內皺壁中的至少一個被環狀壓盤夾緊至承載盤以形成可調壓腔室，使得可以通過控制平衡架的豎直位置和可調壓腔室的壓力來調節施加于基板的壓力。

技術領域

本實用新型涉及化學機械拋光技術領域，尤其涉及一種用于化學機械拋光的承載頭及化學機械拋光設備。

背景技術

化學機械拋光是一種在芯片制造領域主流的基板拋光的方法。這種拋光方法通常將基板吸合在承載頭的下部，基板具有沉積層的一面抵接于旋轉的拋光墊上，承載頭在驅動部件的帶動下與拋光墊同向旋轉并給予基板向下的載荷；同時，拋光液供給于拋光墊的上表面并分布在基板與拋光墊之間，在化學及機械的綜合作用下使基板完成全局拋光。

承載頭是化學機械拋光裝置的重要組成部分，其作業性能直接關系到基板的化學機械拋光效果。如美國專利US20130065495A1公開了一種承載頭，其包括承載盤及彈性膜，彈性膜可拆卸地設置在承載盤的下部；承載盤包括第一部分及第二部分，第一部分可移動的同心設置在第二部分的上部凹槽中使得第一部分和第二部分彼此之間可沿垂直于承載盤底面的方向運動。第二部分下部安裝有彈性膜使得第二部分與彈性膜之間形成多個氣腔以通過調節每個獨立氣腔的壓力實現對基板壓力輪廓的調節。現有技術中，外部空氣經由第一部分上表面的氣孔進入第一部分內部的通道并從第一部分側壁上的氣孔流出，然后經由氣管輸送至分別與獨立氣腔連通的第二部分的上表面的氣孔。

中國專利CN104854680B公開了一種承載頭，可將各個擋板的尾端夾在夾板之間。各種夾板實質上可為純塑料、復合塑料或金屬，所述純塑料例如聚醚醚酮或聚苯硫醚，所述復合塑料例如玻璃填充的或玻璃填充的PEEK，所述金屬例如不銹鋼或鋁。環架機構允許底座組件相對于殼體垂直滑動，同時限制底座組件的橫向移動。外罩例如由基于聚乙烯對苯二甲酯的半晶態熱塑性聚酯制成，例如聚酯可被覆蓋于底座組件的外側以防止來自漿料的污染到達承載頭的內部。

然而，隨著電子器件特征結構尺寸不斷的縮小，其制造過程對化學機械拋光的工藝要求也越來越高，從而導致承載頭中氣體腔室分區越來越多。這使得承載頭的結構也日趨復雜，零部件數量和組合關系都達到了空前的復雜程度，給裝配作業和維保作業帶來了挑戰，并對零部件加工提出了非常高的精度要求和成本要求；此外，化學機械拋光終點檢測的檢測精度要求也隨著特征結構尺寸的不斷縮小而提高，因此對承載頭的整體電磁信號反射性能也提出了一定要求，希望能夠在測量基板上的金屬結構特征厚度時，承載頭上其他金屬部件盡量少的反射電磁測量信號；不僅如此，還要求承載頭快速取放基板以及對基板加壓的過程中降低對基板可能造成的影響，防止基板損壞等。總之，希望提供一種具有更精確且更均勻的拋光設備來實現更精確且更均勻的化學機械拋光。

實用新型內容

本實用新型實施例提供了一種用于化學機械拋光的承載頭及化學機械拋光設備，旨在至少一定程度上解決現有技術中存在的技術問題之一。

本實用新型實施例的第一方面提供了一種用于化學機械拋光的承載頭，包括連軸盤、平衡架、承載盤、柔性膜、環狀壓盤，平衡架的中軸部可滑動地密封設置于連軸盤的中心通孔內并可以通過平衡架的底盤部及翼緣部帶動承載盤相對于連軸盤上下移動，所述柔性膜具有邊緣皺壁和至少一個內皺壁，并且所述邊緣皺壁及內皺壁中的至少一個被環狀壓盤夾緊至承載盤以形成可調壓腔室，使得可以通過控制平衡架的豎直位置和可調壓腔室的壓力來調節施加于基板的壓力。

優選地，所述邊緣皺壁沿所述柔性膜的上表面向上豎直延伸，所述內皺壁沿所述柔性膜上表面向上延伸，并且所述邊緣皺壁與所述內皺壁同心地設置。