一种化学机械抛光头和抛光系统技术方案

本发明专利技术公开了一种化学机械抛光头和抛光系统，所述化学机械抛光头包括联轴盘、承载盘、弹性膜和保持环，所述承载盘通过连接膜与所述联轴盘固定，所述弹性膜通过固定压环安装于所述承载盘的底部，所述保持环设置于所述弹性膜的外周侧并位于承载盘的底部；还包括环状膜，其固定于承载盘的底部并位于弹性膜的上侧；加压后的环状膜抵压于所述弹性膜的顶部，以将环状膜施加的载荷经由弹性膜向下传递。状膜施加的载荷经由弹性膜向下传递。状膜施加的载荷经由弹性膜向下传递。

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光头和抛光系统


[0001]本专利技术属于化学机械抛光
，具体而言，涉及一种化学机械抛光头和抛光系统。

技术介绍

[0002]集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及芯片设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光属于晶圆制造工序。
[0003]化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization,CMP)是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。化学机械抛光通常将晶圆吸合于承载头的底面，晶圆具有沉积层的一面抵压于抛光垫上表面，承载头在驱动组件的致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的上表面并分布在晶圆与抛光垫之间，使得晶圆在化学和机械的共同作用下完成晶圆的化学机械抛光。
[0004]现有技术的CMP承载头，多腔室隔膜具有五个可调压的腔室分别作用于晶圆的不同环形区域，这五个腔室配合进行抵压抛光作业可以相较于仅具有一个腔室或少于五个腔室的承载头提升抛光的均匀性和一致性。
[0005]由于存在多种因素的耦合作用，晶圆边缘区域的去除速率通常是均匀的。但在异常情况下，晶圆的边缘会出现抛光不均匀的情况。
[0006]按照通常的技术手段，会为隔膜的边缘位置设置更多的分区，这在一定程度上能够改善晶圆边缘区域的抛光均匀性。但由于隔膜边缘位置的分区对应的压力响应特性存在较大差异，再者，为形成边缘分区设置的间隔筋板也会影响材料的去除速率，无形中增加了晶圆边缘区域压力调控的难度，不利于全局平坦化的产业化。

技术实现思路

[0007]本专利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。
[0008]为此，本专利技术实施例的提供了一种化学机械抛光头，其包括联轴盘、承载盘、弹性膜和保持环，所述承载盘通过连接膜与所述联轴盘固定，所述弹性膜通过固定压环安装于所述承载盘的底部，所述保持环设置于所述弹性膜的外周侧并位于承载盘的底部；还包括环状膜，其固定于承载盘的底部并位于弹性膜的上侧；加压后的环状膜抵压于所述弹性膜的顶部，以将环状膜施加的载荷经由弹性膜向下传递作用于待抛光的晶圆。
[0009]作为优选实施例，所述环状膜包括底膜、由底膜的端部向上延伸的侧膜和自所述侧膜的顶部水平延伸的顶膜，所述底膜、侧膜及顶膜形成环形的腔室。
[0010]作为优选实施例，所述顶膜的沿部设置有连接凸起，所述环状膜通过卡环可拆卸地连接于所述承载盘的底部；所述卡环设置于所述环状膜的内部，其将所述连接凸起抵压于所述承载盘。
[0011]作为优选实施例，所述环状膜内部配置有隔板，所述隔板沿所述环状膜的径向设
置，以分割形成独立的腔室，所述腔室分别配置有载荷施加部。
[0012]作为优选实施例，所述隔板垂直于所述侧膜设置，其数量为多个并沿所述环状膜的中心均匀分布。
[0013]作为优选实施例，所述环状膜还配置有褶皱，所述褶皱的数量至少一个并沿所述侧膜的竖直方向设置。
[0014]作为优选实施例，所述弹性膜包括底板、自所述底板的边沿竖直延伸的侧壁和沿所述侧壁的顶部朝向内侧延伸的水平延伸筋，所述环状膜设置于所述水平延伸筋的上侧；所述侧壁配置有内环和外环，所述外环设置于侧壁外侧面的凹槽中，所述内环紧贴所述侧壁内侧面设置；所述环状膜施加的载荷经由外环与内环限定的侧壁向下传递。
[0015]作为优选实施例，所述环状膜的水平投影与弹性膜的水平延伸筋部分重叠。
[0016]作为优选实施例，所述内环的纵向截面为L形，所述内环的水平段与竖直段一体成型；加压膨胀的环状膜抵压于所述水平延伸筋及内环的水平段。
[0017]此外，本专利技术还提供了一种抛光系统，其包括上面所述的化学机械抛光头。
[0018]本专利技术的有益效果包括：
[0019](1)在承载盘与弹性膜之间配置环状膜，控制环状膜的载荷施加控制晶圆边缘区域的材料去除速率，提高晶圆抛光的均匀性；
[0020](2)本专利技术减少弹性膜边缘位置的间隔筋板的数量，降低弹性膜的制造成本；
[0021](3)在环状膜的内部设置隔板，将环状膜的腔室分割为多个独立的子腔室，以解决在同一圆周区域厚度不均的晶圆平坦化；
[0022](4)本专利技术摒弃了增加分区控制边缘压力的技术手段，采用竖向传递的方式控制抛光压力，实现晶圆边缘区域的平坦化，有利于降低抛光控制难度。
附图说明
[0023]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，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：
[0024]图1是本专利技术所述一种化学机械抛光头的结构示意图；
[0025]图2是图1中虚线框的局部放大图；
[0026]图3是本专利技术所述环状膜的局部剖视图；
[0027]图4是本专利技术所述环状膜另一个实施例的示意图；
[0028]图5是同一圆周区域厚度不均的晶圆的示意图；
[0029]图6是本专利技术所述环状膜在一个实施例的示意图；
[0030]图7是具有褶皱的环状膜的示意图；
[0031]图8是本专利技术所述化学机械抛光头另一个实施例的局部放大图；
[0032]图9是本专利技术所述化学机械抛光头再一个实施例的示意图；
[0033]图10是本专利技术所述抛光系统的示意图。
具体实施方式
[0034]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。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。
[0035]本说明书的附图为示意图，辅助说明本专利技术的构思，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专利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。
[0036]在本专利技术中，“化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)”也称为“化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)”，晶圆(Wafer,W)也称基板(Substrate),其含义和实际作用等同。
[0037]图1是本专利技术一种化学机械抛光头100的结构示意图。化学机械抛光头100包括联轴盘10、承载盘20、弹性膜30和保持环40。联轴盘10通过连接膜50与承载盘20连接，弹性膜30通过固定压环60连接于承载盘20的底部，保持环40设置于弹性膜30的外周侧并位于承载盘20的底部。
[0038]进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光头，其特征在于，包括联轴盘、承载盘、弹性膜和保持环，所述承载盘通过连接膜与所述联轴盘固定，所述弹性膜通过固定压环安装于所述承载盘的底部，所述保持环设置于所述弹性膜的外周侧并位于承载盘的底部；还包括环状膜，其固定于承载盘的底部并位于弹性膜的上侧；加压后的环状膜抵压于所述弹性膜的顶部，以将环状膜施加的载荷经由弹性膜向下传递作用于待抛光的晶圆。2.如权利要求1所述的化学机械抛光头，其特征在于，所述环状膜包括底膜、由底膜的端部向上延伸的侧膜和自所述侧膜的顶部水平延伸的顶膜，所述底膜、侧膜及顶膜形成环形的腔室。3.如权利要求2所述的化学机械抛光头，其特征在于，所述顶膜的沿部设置有连接凸起，所述环状膜通过卡环可拆卸地连接于所述承载盘的底部；所述卡环设置于所述环状膜的内部，其将所述连接凸起抵压于所述承载盘。4.如权利要求2所述的化学机械抛光头，其特征在于，所述环状膜内部配置有隔板，所述隔板沿所述环状膜的径向设置，以分割形成独立的腔室，所述腔室分别配置有载荷施加部。5.如权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟松林，
申请(专利权)人：华海清科北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：