本发明专利技术公开了一种化学机械抛光机用抛光头装置，包括固定部和抛光头，固定部包括相互固定连接的连接轴和外壳罩，外壳罩设有下开口腔，下开口腔内设有环状气囊，抛光头与外壳罩为可拆卸连接，抛光头轴向浮动设置于下开口腔内，抛光头包括抛光头本体和弹性金属贴附板，弹性金属贴附板的四周与抛光头本体的下表面密封固定连接，弹性金属贴附板与抛光头本体间构成压力可变腔，抛光头本体设有与压力可变腔连通的气路通道，固定部设有气路接头，气路接头通过连接管与气路通道连接，弹性金属贴附板随压力可变腔内压力变化在上凹至下凸状态之间变化，环状气囊用于向抛光头本体施加下压力。本发明专利技术简化气路结构可实现快速拆换适应不同尺寸晶圆的抛光加工。同尺寸晶圆的抛光加工。同尺寸晶圆的抛光加工。
【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光机用抛光头装置
[0001]本专利技术涉及一种抛光头，特别是涉及一种化学机械抛光机用抛光头装置。
技术介绍
[0002]在半导体晶圆的抛光过程中，需要对晶圆的正面或背面进行化学机械抛光（CMP）处理。 CMP抛光头用于晶圆的吸附与固定，并在CMP加工过程中对晶圆压力进行控制，经过CMP处理后的晶圆表面能达到一定的材料去除量，很好的表面光洁度，以及很好的表面一致性和平整度。
[0003]现有技术的CMP抛光头采用下压力及晶圆背面多区压力控制。晶圆背面的多区气囊能对晶圆进行直接加压控制。如公开号为CN112605786A的中国专利公开的一种可分段调压的气囊头机构及气囊抛光装置。这类多区加压的CMP抛光头内部气路多，结构繁杂，导致整体的气路控制部件多并且复杂。而且多区气囊对材料要求高，容易被污染和损坏，更换成本较高。另外传统的CMP抛光头是一体设计，晶圆的上片及下片通过手动晶圆托举放入/取出或是自动晶圆放入/取出，放入/取出的过程中系统或操作人员对晶圆的整体吸附状态及气囊表面状态都不易了解，这样容易造成晶圆的污染或损坏。并且对于传统的CMP抛光，抛光头只针对一种尺寸的晶圆，如果晶圆直径发生变化，则需要将整个抛光头进行更换。抛光头更换过程通常也费时费力。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种化学机械抛光机用抛光头装置，目的是在实现多区压力控制的前提下简化气路结构，同时便于适应不同晶圆尺寸的化学机械抛光。
[0005]本专利技术技术方案如下：一种化学机械抛光机用抛光头装置，包括固定部和抛光头，所述固定部包括相互固定连接的连接轴和外壳罩，所述外壳罩设有下开口腔，所述下开口腔内设有环状气囊，所述抛光头与所述外壳罩为可拆卸连接，所述抛光头轴向浮动设置于所述下开口腔内，所述抛光头包括抛光头本体和弹性金属贴附板，所述弹性金属贴附板的四周与所述抛光头本体的下表面密封固定连接，所述弹性金属贴附板与所述抛光头本体间构成压力可变腔，所述抛光头本体设有与所述压力可变腔连通的气路通道，所述固定部设有气路接头，所述气路接头通过连接管与所述气路通道连接，所述弹性金属贴附板随所述压力可变腔内压力变化在上凹至下凸状态之间变化，所述环状气囊用于向所述抛光头本体施加下压力。
[0006]进一步地，所述弹性金属贴附板在上凹或下凸时，所述弹性金属贴附板的上凹或下凸程度由中心向四周递减。
[0007]进一步地，所述抛光头包括吸附垫和抛光模板，所述抛光模板和所述吸附垫固定设置于所述弹性金属贴附板的下表面，所述抛光模板为环状并围绕所述吸附垫设置。吸附垫用于吸附晶圆，抛光模板用于固定晶圆，防止晶圆跑出，以及控制晶圆上表面突出模板表
面的高度。
[0008]进一步地，所述下开口腔中部设有用于压紧所述环状气囊内圈的限位环，所述抛光头本体的顶部由所述限位环进行径向限位。在抛光过程中限位环可以限制抛光头的偏移运动。
[0009]进一步地，所述抛光头与所述外壳罩间通过销槽结构浮动连接，所述销槽结构包括径向销钉和倒J形槽，所述径向销钉和所述倒J形槽分别设置于所述下开口腔的腔壁和所述抛光头本体的侧壁。
[0010]进一步地，所述气路通道设有快插接头，所述连接管为螺旋软管。
[0011]进一步地，所述连接轴伸入所述外壳罩并与所述外壳罩之间形成环形腔，所述环形气囊设置于所述环形腔，所述气路接头设置于所述连接轴的底端。
[0012]进一步地，所述抛光头本体的底面位于所述压力可变腔区域设有若干同心开设的环形压力分布槽。
[0013]本专利技术所提供的技术方案的优点在于：使用弹性的金属贴附板取代背压气囊，仅需一条气路即可实现晶圆抛光时不同半径为位置的不同压力控制，由于气路简单，因此可以通过更换活动的抛光头来适应不同尺寸晶圆的抛光加工，大大提高加工效率；更进一步地是，采用径向销钉和倒J形槽配合的方式连接抛光头与外壳罩，采用简单的结构就使抛光头的拆装更加方便快捷并且能实现对抛光头轴向移动的限制。
附图说明
[0014]图1为实施例的化学机械抛光机用抛光头装置结构示意图。
[0015]图2为实施例的化学机械抛光机用抛光头装置的剖面结构示意图。
[0016]图3为连接轴与外壳罩倒置时结构示意图。
[0017]图4为抛光头的剖面结构示意图。
[0018]图5为抛光头的结构示意图A，晶圆面朝下。
[0019]图6为抛光头的结构示意图B，晶圆面朝上。
[0020]图7为螺旋软管的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本说明之后，本领域技术人员对本说明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
[0022]请结合图1至图3所示，本实施例的化学机械抛光机用抛光头装置包括连接轴1、外壳罩2、抛光头3。连接轴1设有固定法兰面101与外壳罩2进行固定形成固定部，用于与化学机械抛光机进行连接。连接轴1的底端伸入外壳罩2内，外壳罩2具有下开口腔201，伸入的连接轴1与外壳罩2之间形成环形空间202。在连接轴1的周面设置密封圈4，密封圈4用于连接轴1与外壳罩2的密封，使前述的环形空间202的上部密封。在环形空间202内设有环状气囊，环状气囊围绕连接轴1的底端设置。
[0023]作为优选的实施例，在本实施例中，外壳罩2的下开口腔201的腔壁设有一圈凸台
203，凸台203与连接轴1的底面齐平，环状的气囊膜204的外圈通过一个固定环205密封固定在凸台203下表面，环状的气囊膜204的内圈则由一个限位环102密封固定在连接轴1的底面。限位环102除了用于固定气囊膜204外还具有的限位作用在后进行阐述。气囊膜204封闭了连接轴1于外壳罩2之间的环形空间202形成环状气囊。在连接轴1上开设一条加压气路103，加压气路103与环状气囊连通，通过加压气路103向环状气囊充气以形成抛光头3的下压力。
[0024]在连接轴1的中部还设有另一气路104，该气路104用于向抛光头3提供压缩空气，气路104在连接轴1的底部形成一个气路接头105，请结合图7所示，气路接头105与一条螺旋软管5的头端连接，螺旋软管5的尾端设置一个快接插头501用于与抛光头3连接。
[0025]请进一步结合图2、图4、图5和图6所示，抛光头3是轴向浮动设置在下开口腔201内，在一些实施例中，由下开口腔201的腔壁设置径向的销钉，在抛光头3的侧壁设置开设轴向的凹槽，通过销钉与凹槽的配合来限制抛光头的轴向移动。为了便于抛光头3的拆装，可以将销钉设置为可伸缩的。而在本实施例中，作为一种优选的方式，采用的销槽结构包括径向销钉206和倒J形槽301，其中径向销钉206固定设置在下开口腔201的腔壁。倒J形槽301设置在抛光头3的侧壁，包括三部分，分别为轴向通槽301a、横向槽301b以及轴向限位槽301c。径向销钉206从轴向通道301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机用抛光头装置，其特征在于，包括固定部和抛光头，所述固定部包括相互固定连接的连接轴和外壳罩，所述外壳罩设有下开口腔，所述下开口腔内设有环状气囊，所述抛光头与所述外壳罩为可拆卸连接，所述抛光头轴向浮动设置于所述下开口腔内，所述抛光头包括抛光头本体和弹性金属贴附板，所述弹性金属贴附板的四周与所述抛光头本体的下表面密封固定连接，所述弹性金属贴附板与所述抛光头本体间构成压力可变腔，所述抛光头本体设有与所述压力可变腔连通的气路通道，所述固定部设有气路接头，所述气路接头通过连接管与所述气路通道连接，所述弹性金属贴附板随所述压力可变腔内压力变化在上凹至下凸状态之间变化，所述环状气囊用于向所述抛光头本体施加下压力。2.根据权利要求1所述的化学机械抛光机用抛光头装置，其特征在于，所述弹性金属贴附板在上凹或下凸时，所述弹性金属贴附板的上凹或下凸程度由中心向四周递减。3.根据权利要求1所述的化学机械抛光机用抛光头装置，其特征在于，所述抛光头包括吸附垫和抛光模板，所述抛光模板和所述吸附垫固定设置于...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢华伟，
申请(专利权)人：苏州铼铂机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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