一种用于化学机械抛光的保持环和承载头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于化学机械抛光的保持环和承载头，所述保持环由环形部构成，所述环形部由金属部和非金属部组成，所述非金属部模制形成于金属部的外周侧；所述环形部包括顶面、底面、外侧面和内侧面，所述顶面与承载头固定连接，所述底面与抛光表面抵接，所述外侧面设置于环形部的外侧并连接顶面与底面，所述内侧面设置于环形部的内侧并连接顶面与底面，所述底面设置有连通内侧面和外侧面的供液槽；所述顶面设置有螺纹孔，所述螺纹孔位于所述供液槽的竖直上方。

【技术实现步骤摘要】
一种用于化学机械抛光的保持环和承载头
本技术属于化学机械抛光
，具体而言，涉及一种用于化学机械抛光的保持环和承载头。
技术介绍
化学机械抛光(ChemicalMechanicalPlanarization,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基板吸合于承载头的下部，基板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基板向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫与基板之间，在化学和机械的共同作用下实现基板的材料去除。承载头的下部设置有保持环，其在基板抛光中的作用如下：一方面，保持环可以防止抛光过程的基板从承载头的底部飞出；另一方面，保持环的底部设置有沟槽，其可以更新基板与抛光垫之间的抛光液；再者，保持环抵压于抛光垫参与基板边缘压力的调整，有利于实现基板的全局平坦化。一般情况下，为了追求保持环底面的平整度需要在使用新的保持环的时候进行磨合(breakin)以使新的保持环的底面平整度达到预设要求，为了缩短磨合的时间，诸如CN1910012B等技术将保持环的底面设置为规律性的凹凸结构，但一般需要诸如CN105563306B所披露的复杂的工装组合来产生这类微凹凸结构。
技术实现思路
本技术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。为此，本技术第一个方面提供了一种用于化学机械抛光的保持环，所述保持环由环形部构成，所述环形部由金属部和非金属部，所述非金属部模制形成于金属部的外周侧；所述环形部包括顶面、底面、外侧面和内侧面，所述顶面用于与承载头固定连接，所述底面用于与抛光表面抵接，所述外侧面设置于环形部的外侧并连接顶面与底面，所述内侧面设置于环形部的内侧并连接顶面与底面，所述底面设置有连通内侧面和外侧面的供液槽；所述顶面设置有孔径不同的螺纹孔，所述螺纹孔位于所述供液槽的竖直上方，使得固定于承载头的保持环的底面形成高低不平的凹凸微结构。作为优选实施例，所述螺纹孔穿过金属部的1/4-2/3，相邻螺纹孔的螺孔深度不相等。作为优选实施例，所述螺纹孔相对于环形部的中心对称分布，相邻螺纹孔距环形部中心的距离不相等。作为优选实施例，相邻螺纹孔的孔径不相等。作为优选实施例，环形部内侧的螺纹孔与外侧面的距离为环形部宽度的1/2-2/3。作为优选实施例，环形部外侧的螺纹孔与外侧面的距离为环形部宽度的1/4-1/2。作为优选实施例，所述保持环的底面的平面度介于5μm-10μm。作为优选实施例，所述螺纹孔内设置有螺纹套，所述螺纹套为钢丝螺纹套，所述钢丝牙套的表面涂覆有保护涂层。作为优选实施例，所述保护涂层为聚对苯二甲酸乙二醇酯。本技术第二个方面提供了一种承载头，用于化学机械抛光，其包括上面所述的保持环。本技术公开了一种用于化学机械抛光的保持环和承载头，在保持环的顶面设置不同位置及尺寸的螺纹孔以产生高低不平的凹凸微结构从而缩短保持环的磨合时间，控制化学机械抛光的成本。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，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是本技术所述用于化学机械抛光的保持环的结构示意图；图2是本技术所述用于化学机械抛光的保持环的剖视图；图3是本技术所述用于化学机械抛光的保持环第一个实施例的示意图；图4是图1中对应的保持环的俯视图；图5是本技术所述用于化学机械抛光的保持环第二个实施例的示意图；图6是本技术所述用于化学机械抛光的保持环第三个实施例的示意图；图7是本技术所述保持环第四个实施例的结构示意图；图8是本技术所述承载头的结构示意图；图9是本技术保持环底面的高度差的示意图。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。本说明书的附图为示意图，辅助说明本技术的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本技术实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。在本技术中，“化学机械抛光(CMP,ChemicalMechanicalPolishing)”也称为“化学机械平坦化(CMP,ChemicalMechanicalPlanarization)”，“基板(substrate)”也成称为“晶圆(wafer)”，其含义和实际作用等同。图1是本技术所述用于化学机械抛光的保持环1及图2的结构示意图。保持环1由环形部10构成，环形部10由金属部11和非金属部12，所述非金属部12模制形成于金属部11的外周侧。所述环形部10包括顶面10c、底面10d、外侧面10b和内侧面10a。所述顶面10c与承载头固定连接，具体地，其设置于承载头基座的下部，这样，基座的下部与环形部10的内侧形成一个空间，待抛光的基板设置于该空间内。所述底面10d与抛光表面抵接，具体地，环形部的底面10d与抛光垫的上表面抵接。所述外侧面10b设置于环形部10的外侧并连接于顶面10c与底面10d之间，所述内侧面10a设置于环形部10的内侧并连接于顶面10c与底面10d之间。在环形部的底面10d还设置有供液槽13，抛光液经由环形部10的供液槽输送至基板与抛光垫之间以参与化学作业和机械作业的抛光。作为本技术的一个实施例，环形部10的顶面10c设置有螺纹孔20，锁紧螺栓通过螺纹孔20将保持环1固定于承载头的底部。图4是图1所示的用于化学机械抛光的保持环1的俯视图。所述顶面10c设置有孔径不同的螺纹孔20，所述螺纹孔20位于所述供液槽13的竖直上方，使得固定于承载头的保持环1的底面10d形成高低不平的凹凸微结构。本技术中，保持环1固定于承载头下部的后，保持环1环形部10的底面展开为平面后，会产生一定的高度差。图9示出了保持环1的底面展开后，沿保持环的周向会产生移动的波峰及波谷，即出现一定的高度差。保持环底面的高度差有利于缩短保持环的磨合时间，控制化学机械抛光的成本。在一些实施例中，固定于承载头的保持环1的底面的平面度介于0.1μm-20μm，以边缩短保持环的磨合时间，控制化学机械抛光的成本。为了描述的便捷性，现规定临近环形部内侧面的螺纹孔为内侧螺纹孔20a，相应的，临近环形部外侧面的螺纹孔为外侧螺纹孔20b。在图3所示的实施例中，设置于环形部10的顶面10c的内侧螺纹孔20a与外侧螺纹孔20b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保持环，其特征在于，所述保持环由环形部构成，所述环形部由金属部和非金属部组成，所述非金属部模制形成于金属部的外周侧；所述环形部包括顶面、底面、外侧面和内侧面，所述顶面用于与承载头固定连接，所述底面用于与抛光表面抵接，所述外侧面设置于环形部的外侧并连接顶面与底面，所述内侧面设置于环形部的内侧并连接顶面与底面，所述底面设置有连通内侧面和外侧面的供液槽；所述顶面设置有孔径不同的螺纹孔，所述螺纹孔位于所述供液槽的竖直上方，使得固定于承载头的保持环的底面形成高低不平的凹凸微结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于化学机械抛光的保持环，其特征在于，所述保持环由环形部构成，所述环形部由金属部和非金属部组成，所述非金属部模制形成于金属部的外周侧；所述环形部包括顶面、底面、外侧面和内侧面，所述顶面用于与承载头固定连接，所述底面用于与抛光表面抵接，所述外侧面设置于环形部的外侧并连接顶面与底面，所述内侧面设置于环形部的内侧并连接顶面与底面，所述底面设置有连通内侧面和外侧面的供液槽；所述顶面设置有孔径不同的螺纹孔，所述螺纹孔位于所述供液槽的竖直上方，使得固定于承载头的保持环的底面形成高低不平的凹凸微结构。


2.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述螺纹孔穿过金属部的1/4-2/3，相邻螺纹孔的螺孔深度不相等。


3.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述螺纹孔相对于环形部的中心对称分布，相邻螺纹孔距环形部中心的距离不相等。


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【专利技术属性】
技术研发人员：孟松林，赵德文，王宇，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12