一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备制造技术

本实用新型专利技术涉及化学机械抛光后处理技术领域，公开了一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜，所述平衡架具有中轴部以及形成于中轴部底端的底盘部，所述中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并且所述底盘部连接至所述承载盘以带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室，所述的底盘部的下表面设置有消波层。

A bearing head and equipment for chemical mechanical polishing

【技术实现步骤摘要】
一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备
本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及化学机械抛光设备。
技术介绍
化学机械抛光是一种在芯片制造领域主流的基板抛光的方法。这种抛光方法通常将基板吸合在承载头的下部，基板具有沉积层的一面抵接于旋转的抛光垫上，承载头在驱动部件的带动下与抛光垫同向旋转并给予基板向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在基板与抛光垫之间，在化学及机械的综合作用下使基板完成全局抛光。承载头是化学机械抛光装置的重要组成部分，其作业性能直接关系到基板的化学机械抛光效果。如美国专利US20130065495A1公开了一种承载头，其包括承载盘及弹性膜，弹性膜可拆卸地设置在承载盘的下部；承载盘包括第一部分及第二部分，第一部分可移动的同心设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间可沿垂直于承载盘底面的方向运动。第二部分下部安装有弹性膜使得第二部分与弹性膜之间形成多个气腔以通过调节每个独立气腔的压力实现对基板压力轮廓的调节。现有技术中，外部空气经由第一部分上表面的气孔进入第一部分内部的通道并从第一部分侧壁上的气孔流出，然后经由气管输送至分别与独立气腔连通的第二部分的上表面的气孔。中国专利CN104854680B公开了一种承载头，可将各个挡板的尾端夹在夹板之间。各种夹板实质上可为纯塑料、复合塑料或金属，所述纯塑料例如聚醚醚酮或聚苯硫醚，所述复合塑料例如玻璃填充的或玻璃填充的PEEK，所述金属例如不锈钢或铝。环架机构允许底座组件相对于壳体垂直滑动，同时限制底座组件的横向移动。外罩例如由基于聚乙烯对苯二甲酯的半晶态热塑性聚酯制成，例如聚酯可被覆盖于底座组件的外侧以防止来自浆料的污染到达承载头的内部。然而，随着电子器件特征结构尺寸不断的缩小，其制造过程对化学机械抛光的工艺要求也越来越高，从而导致承载头中气体腔室分区越来越多。这使得承载头的结构也日趋复杂，零部件数量和组合关系都达到了空前的复杂程度，给装配作业和维保作业带来了挑战，并对零部件加工提出了非常高的精度要求和成本要求；此外，化学机械抛光终点检测的检测精度要求也随着特征结构尺寸的不断缩小而提高，因此对承载头的整体电磁信号反射性能也提出了一定要求，希望能够在测量基板上的金属结构特征厚度时，承载头上其他金属部件尽量少的反射电磁测量信号；不仅如此，还要求承载头快速取放基板以及对基板加压的过程中降低对基板可能造成的影响，防止基板损坏等。总之，希望提供一种具有更精确且更均匀的抛光设备来实现更精确且更均匀的化学机械抛光。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备，旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。本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，所述平衡架具有中轴部以及形成于中轴部底端的底盘部，所述中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并且所述底盘部连接至所述承载盘以带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室，所述的底盘部的下表面设置有消波层。优选地，所述承载头具有环状压盘，所述柔性膜具有沿其底面向上延伸的环状边缘皱壁以及至少一个与边缘皱壁同心设置的环状的内皱壁，所述内皱壁中最内侧的内皱壁以及所述边缘皱壁两者中的至少一个被所述环状压盘夹紧固定至所述承载盘的下表面。优选地，所述消波层由坡莫合金、铁氧体、钛酸钡、碳化硅、石墨、金属微粉、导电纤维和/或手性材料中的至少一种形成。优选地，所述消波层通过电镀、喷射、粘贴、涂覆或气相沉积的方式固着于所述底盘部的下表面。优选地，所述平衡架的材料为相对磁导率不超过304奥氏体不锈钢的金属材料。优选地，所述平衡架的底盘部的中心区域具有向下延伸的下凸结构。优选地，所述下凸结构沿竖直方向向下延伸至不低于所述环状压盘的下表面。优选地，所述下凸结构为由非金属材料形成的圆锥台，所述圆锥台通过粘合剂固定结合至所述平衡架的底部。优选地，所述消波层的厚度为0.03mm至2mm。本技术实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光设备，所述化学机械抛光设备包括上面所述的承载头。本申请所述的用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备，其有益效果包括：在不影响所述承载头及化学机械抛光设备作业功能及可靠性的前提下改善及提升抛光过程中膜厚测量的准确性从而提升抛光制程控制及抛光结果的准确性等。附图说明通过结合以下附图所作的详细描述，本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，并不限制本技术的保护范围，其中：图1是根据本技术所述用于化学机械抛光的承载头1的结构示意图；图2是根据本技术之平衡架11的结构示意图；图3是根据本技术之连轴盘12的结构示意图；图4是根据本技术之承载盘13的结构示意图；图5是根据本技术之柔性膜14的结构示意图；图6示出了包括用于测量基板201上的金属膜层202的厚度的膜厚测量装置203以及根据本技术之承载头1的示意图；图7是具有消波层的平衡架在承载头1内的安装示意图；图8是根据本技术之平衡架11另一实施例的结构示意图；图9是根据本技术之平衡架11再一实施例的结构示意图；图10是图9所示平衡架11在承载头1内的安装示意图。具体实施方式下面结合具体实施例及其附图，对本技术所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本技术的特定的具体实施方式，用于说明本技术的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本技术实施方式及本技术保护范围的限制。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。根据本技术的用于化学机械抛光的承载头1的一种实施例如图1所示，包括平衡架11、连轴盘12、承载盘13、柔性膜14以及环状压盘15；第一夹环20将环状弹性膜21的外缘夹紧结合至承载盘13并且第二夹环23将环状弹性膜21的内缘夹紧结合至连轴盘12，使得当连轴盘12与外部驱动轴(未示出)一起旋转时连轴盘12可经由环状弹性膜21带动承载盘13一起同轴旋转；第三夹环18和环状垫圈17A、17B将平衡架11夹紧固定至承载盘13，环状压盘15将柔性膜14气密地夹紧至承载盘13下部使得柔性膜14可以随承载盘13及平衡架11一起同轴旋转并相对于连轴盘12沿竖直方向上下运动；保持环16固定结合至承载盘13的下表面；当承载头1作业时，连轴盘12耦合连接至外部本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，所述平衡架具有中轴部以及形成于中轴部底端的底盘部，所述中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并且所述底盘部连接至所述承载盘以带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室，所述的底盘部的下表面设置有消波层。/n

【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，所述平衡架具有中轴部以及形成于中轴部底端的底盘部，所述中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并且所述底盘部连接至所述承载盘以带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室，所述的底盘部的下表面设置有消波层。


2.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述承载头具有环状压盘，所述柔性膜具有沿其底面向上延伸的环状边缘皱壁以及至少一个与边缘皱壁同心设置的环状的内皱壁，所述内皱壁中最内侧的内皱壁以及所述边缘皱壁两者中的至少一个被所述环状压盘夹紧固定至所述承载盘的下表面。


3.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述消波层由坡莫合金、铁氧体、钛酸钡、碳化硅、石墨、金属微粉、导电纤维和/或手性材料中的至少一种形成。


4.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述消...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德文，路新春，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11