一种承载头和化学机械抛光设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种承载头和化学机械抛光设备，承载头包括连接在枢轴下方的基座组件，在基座组件下方夹持有弹性膜以形成加压腔室，在加压腔室内定位有内卡环，在加压腔室外设有外卡环；所述基座组件下方还连接有围绕加压腔室和外卡环设置的保持环；所述外卡环和保持环之间设有相互配合的限位结构，用于限制外卡环的活动进而限制弹性膜的移动范围。卡环的活动进而限制弹性膜的移动范围。卡环的活动进而限制弹性膜的移动范围。

【技术实现步骤摘要】
一种承载头和化学机械抛光设备


[0001]本技术涉及化学机械抛光
，尤其涉及一种承载头和化学机械抛光设备。

技术介绍

[0002]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，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晶圆置于承载头的下部，晶圆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晶圆向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫与晶圆之间，在化学和机械的共同作用下实现晶圆的材料去除。
[0003]承载头装卸晶圆的过程易出现吸不起来、装片失败(Load fail)或放不下晶圆、卸片失败(Unload fail)的现象。气膜装片时，当气膜内部卡环被吸起的速度大于气膜吸晶圆的速度时，气膜可能随卡环撞击基座，导致装片失败。气膜卸片时，当气膜内部卡环随气膜将晶圆放于装载托架上时，由于卡环的重量下压至气膜，令其边缘迟迟不能与晶圆分离，进而导致卸片失败。

技术实现思路

[0004]本技术实施例提供了一种承载头和化学机械抛光设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]本技术实施例的第一方面提供了一种承载头，包括连接在枢轴下方的基座组件，在基座组件下方夹持有弹性膜以形成加压腔室，在加压腔室内定位有内卡环，在加压腔室外设有外卡环；所述基座组件下方还连接有围绕加压腔室和外卡环设置的保持环；所述外卡环和保持环之间设有相互配合的限位结构，用于限制外卡环的活动进而限制弹性膜的移动范围。
[0006]在一个实施例中，所述外卡环包括凸出部，该凸出部朝向保持环延伸并超过加压腔室的外周边缘。
[0007]在一个实施例中，所述凸出部设有多个，不同的凸出部之间间隔分布。
[0008]在一个实施例中，所述保持环的内周面设有限位槽，用于配合所述凸出部以限制外卡环的活动。
[0009]在一个实施例中，所述限位槽为沿周向分布的环形的槽。
[0010]在一个实施例中，所述限位槽的顶面与保持环的顶面之间设有安装槽。
[0011]在一个实施例中，所述安装槽与凸出部的数量相同、位置匹配。
[0012]在一个实施例中，所述外卡环和保持环接触的区域采用相同材质的材料。
[0013]在一个实施例中，所述外卡环和保持环接触的区域设有缓冲材料层。
[0014]在一个实施例中，所述外卡环的外周面设有限位槽，而保持环的内周面设有凸出部。
[0015]本技术实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光设备，包括如上所述的承载头，还包括抛光盘、修整器和抛光液供给装置。
[0016]本技术实施例的有益效果包括：通过在承载头内部增设限位结构，可以有效克服装片或卸片失败的问题，提高了作业稳定性。
附图说明
[0017]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：
[0018]图1示出了本技术一实施例提供的化学机械抛光设备；
[0019]图2示出了本技术一实施例提供的承载头；
[0020]图3示出了本技术另一实施例提供的承载头；
[0021]图4示出了本技术一实施例提供的保持环；
[0022]图5示出了本技术一实施例提供的外卡环；
[0023]图6示出了本技术一实施例提供的承载头装片的过程；
[0024]图7示出了本技术一实施例提供的承载头卸片的过程。
具体实施方式
[0025]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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。
[0026]此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。
[0027]为了说明本技术所述的技术方案，下面将参考附图并结合实施例来进行说明。
[0028]在本申请中，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing)也称为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)，晶圆(wafer)也称为晶片、硅片、基片或基板(substrate)等，其含义和实际作用等同。
[0029]如图1所示，本技术一实施例提供的化学机械抛光设备1包括抛光盘10、粘接在抛光盘10上的抛光垫20、吸附晶圆并带动晶圆旋转的承载头30、修整抛光垫20的修整器40、向抛光垫20表面提供抛光液的抛光液供给装置50、以及装载托架(图1未示出)。
[0030]在抛光开始前，机械手将晶圆搬运至装载托架处，承载头30从装载托架装载晶圆后沿抛光盘10的径向移动至抛光盘10的上方。在化学机械抛光过程中，承载头30将晶圆按
压在抛光盘10表面覆盖的抛光垫20上，抛光垫20的尺寸大于待抛光的晶圆的尺寸，例如为晶圆尺寸的1.2倍或更大，由此保证均匀地对晶圆进行抛光。承载头30做旋转运动以及沿抛光盘10的径向往复移动使得与抛光垫20接触的晶圆表面被逐渐抛除，同时抛光盘10旋转，抛光液供给装置50向抛光垫20表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过承载头30与抛光盘10的相对运动使晶圆与抛光垫20摩擦以进行抛光。由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆与抛光垫20之间流动，抛光液在抛光垫20的传输和旋转离心力的作用下均匀分布，以在晶圆和抛光垫20之间形成一层液体薄膜，液体中的化学成分与晶圆产生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质，然后通过磨粒的微机械摩擦将这些化学反应物从晶圆表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中去除表面材料实现表面平坦化处理，从而达到全局平坦化的目的。在抛光期间，修整器40用于对抛光垫20表面形貌进行修整和活化。使用修整器40可以移除残留在抛光垫20表面的杂质颗粒，例如抛光液中的研磨颗粒以及从晶圆表面脱落的废料等，还可以将由于研磨导致的抛光垫20表面形变进行平整化，保证了在抛光期间抛光垫20表面形貌的一致性，进而使抛光去除速率保持稳定。在抛光完成后，承载头30吸附晶圆以将其放置在装载托架上，机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种承载头，其特征在于，包括连接在枢轴下方的基座组件，在基座组件下方夹持有弹性膜以形成加压腔室，在加压腔室内定位有内卡环，在加压腔室外设有外卡环；所述基座组件下方还连接有围绕加压腔室和外卡环设置的保持环；所述外卡环和保持环之间设有相互配合的限位结构，用于限制外卡环的活动进而限制弹性膜的移动范围。2.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述外卡环包括凸出部，该凸出部朝向保持环延伸并超过加压腔室的外周边缘。3.如权利要求2所述的承载头，其特征在于，所述凸出部设有多个，不同的凸出部之间间隔分布。4.如权利要求2所述的承载头，其特征在于，所述保持环的内周面设有限位槽，用于配合所述凸出部以限制外卡环的活动。5.如权利要求4所述的承...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，温世乾，马逸麟，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：新型
国别省市：