一种用于化学机械抛光的承载头及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于化学机械抛光的承载头及其使用方法，所述承载头包括：主基体；弹性膜，其通过承载盘连接于所述主基体的下方；检测组件，其设置于所述承载盘的安装孔并与弹性膜的一个腔室相对应，检测组件的对应腔室为检测腔室；所述检测组件包括销轴、密封件、弹性件和固定件，所述销轴间隙设置于承载盘的通气孔，所述密封件和弹性件套设于销轴的外周侧，密封件设置于安装孔的底部，弹性件设置于销轴的上部，所述固定件密封连接于安装孔上方并抵接于弹性件的上端；压缩的弹性件能够推动销轴抵压密封件，使得固定件与安装孔形成密封的辅助腔室；所述销轴的至少部分位于检测腔室，其能够沿竖向移动，以改变辅助腔室与检测腔室的通断。通断。通断。

【技术实现步骤摘要】
一种用于化学机械抛光的承载头及其使用方法


[0001]本专利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承载头及其使用方法。

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，芯片制造涉及集成电路设计、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中的五大核心制程之一。
[0003]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,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接抛光垫上表面，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；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]晶圆抛光之前，承载头需要从装载装置(load cup)上装载晶圆，再在抛光垫上抛光晶圆。在晶圆装载过程中，需要判定承载头是否成功吸合晶圆；若承载头在装载过程中未成功吸合晶圆，则会出现装载报警而影响无法正常开展化学机械抛光。
[0005]现有技术中，承载头装载晶圆后，通常凭借晶圆在装载装置的状态来间接判断承载头是否吸合晶圆。具体的，承载头完成装载动作后，若承载头成功吸合晶圆，则晶圆会离开装载装置；若承载头吸合晶圆失败，则晶圆仍然在装载装置上。即通过检测晶圆是否在装载装置来判断承载头是否成功吸合晶圆。但这会增加装载装置的复杂度，影响装载装置运行的稳定性。
[0006]此外，为承载头配置压力传感器，如在弹性膜内部设置压力传感器，通过压力传感器检测承载头是否吸合晶圆。由于压力传感器的运行需要电能，致使现有承载头需要而外配置电源部件，这会增加承载头的复杂度。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供了一种用于化学机械抛光的承载头及其使用方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0008]本专利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，其包括:
[0009]主基体；
[0010]弹性膜，其通过承载盘连接于所述主基体的下方；
[0011]检测组件，其设置于所述承载盘的安装孔并与弹性膜的一个腔室相对应，检测组件的对应腔室为检测腔室；
[0012]所述检测组件包括销轴、密封件、弹性件和固定件，所述销轴间隙设置于承载盘的通气孔，所述密封件和弹性件套设于销轴的外周侧，密封件设置于安装孔的底部，弹性件设
置于销轴的上部，所述固定件密封连接于安装孔上方并抵接于弹性件的上端；压缩的弹性件能够推动销轴抵压密封件，使得固定件与安装孔形成密封的辅助腔室；所述销轴的至少部分位于所述检测腔室，其能够沿竖向移动，以改变辅助腔室与检测腔室的通断。
[0013]在一些实施例中，所述弹性膜吸合的晶圆能够推动销轴上移，使得辅助腔室与检测腔室相连通；所述辅助腔室与弹性膜的判定腔室相连通，使得检测腔室的压力等于判定腔室的压力。
[0014]在一些实施例中，所述销轴包括上轴段、下轴段和位于两者之间的轴肩，所述上轴段的外周侧配置有弹性件，所述轴肩与安装孔的底面之间设置有密封件，所述下轴段同轴设置于所述通气孔。
[0015]在一些实施例中，所述下轴段的外周侧配置有凹部，其沿所述销轴的长度方向设置；所述通气孔的内侧壁配置有凸部，其沿所述承载盘的厚度方向贯通设置；所述凹部与所述凸部的形状及尺寸相匹配。
[0016]在一些实施例中，所述凹部的数量为多个，其沿所述下轴段均匀分布。
[0017]在一些实施例中，所述凹部的截面形状为半圆形、矩形、三角形和/或燕尾形。
[0018]在一些实施例中，所述销轴与通气孔之间的间隙不大于0.2mm。
[0019]在一些实施例中，所述固定件的下方配置有放置弹性件的盲孔，所述盲孔的顶面配置有限位孔，所述弹性件的上端卡接于所述限位孔。
[0020]在一些实施例中，所述销轴由金属材料或非金属材料制成。
[0021]在一些实施例中，所述销轴包括轴体和轴帽，所述轴体可拆卸地连接于所述轴帽；所述轴体由金属材料制成，所述轴帽由非金属材料制成。
[0022]本专利技术实施例的第二方面提供了一种承载头的使用方法，其特征在于，使用上面所述的承载头，包括：
[0023]S1，承载头移动至待吸合晶圆的上方，弹性膜由中心向边缘依次加压，使得晶圆抵接于弹性膜的下方；
[0024]S2，对弹性膜的检测腔室及其内侧的腔室抽真空，使得晶圆吸合并向上移动；
[0025]S3，上移的晶圆推动检测组件的销轴移动，使得辅助腔室与检测腔室相连通，所述检测腔室通过辅助腔室与弹性膜的判定腔室相连通；基于判定腔室的压力变化，判断晶圆是否吸合于弹性膜下方。
[0026]本专利技术实施例的第三方面提供了一种化学机械抛光系统，其特征在于，包括抛光盘、供液装置、修整装置和上面所述的承载头，所述承载头装载待抛光的晶圆并将其抵接于抛光盘上方的抛光垫，所述供液装置朝向抛光垫与晶圆之间供给抛光液，所述修整装置用于修整抛光垫的表面。
[0027]本专利技术的有益效果包括：
[0028]a.在承载头的内部配置检测组件，吸合的晶圆能够推动销轴竖向移动，进而通过改变腔室的通断来判定晶圆是否吸合；
[0029]b.配置的检测组件为机械式传感器，无需额外配置电源等器件，有效保证了承载头检测的稳定性；
[0030]c.销轴的下轴段的外周壁配置有凹部，承载盘通气孔的内侧壁配置有凸部，所述凹部与凸部的形状及尺寸相互匹配，以防止销轴在移动过程中发生偏斜，保证检测组件运
行的稳定性；
[0031]d.检测组件的固定件配置限定弹性件的限位孔或圆形凸柱，以防止弹性件发生偏移，保证检测组件的稳定运行。
附图说明
[0032]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：
[0033]图1是本专利技术一实施例提供的用于化学机械抛光的承载头的示意图；
[0034]图2是本专利技术一实施例提供的承载盘的示意图；
[0035]图3是图1中A处的局部放大图；
[0036]图4是本专利技术一实施例提供的销轴的示意图；
[0037]图5是本专利技术另一实施例提供的销轴的示意图；
[0038]图6是图5对应的承载盘的局部示意图；
[0039]图7是本专利技术再一实施例提供的销轴的示意图；
[0040]图8是图7对应的承载盘的局部示意图；
[0041]图9是本专利技术另一实施例提供的销轴的示意图；
[0042]图10是本专利技术一实施例提供的固定件的剖视图；
[0043]图11是本专利技术另一实施例提供的固定件的剖视图；
[0044]图12是本专利技术提供的一种承载头的使用方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：主基体；弹性膜，其通过承载盘连接于所述主基体的下方；检测组件，其设置于所述承载盘的安装孔并与弹性膜的一个腔室相对应，检测组件的对应腔室为检测腔室；所述检测组件包括销轴、密封件、弹性件和固定件，所述销轴间隙设置于承载盘的通气孔，所述密封件和弹性件套设于销轴的外周侧，密封件设置于安装孔的底部，弹性件设置于销轴的上部，所述固定件密封连接于安装孔上方并抵接于弹性件的上端；压缩的弹性件能够推动销轴抵压密封件，使得固定件与安装孔形成密封的辅助腔室；所述销轴的至少部分位于所述检测腔室，其能够沿竖向移动，以改变辅助腔室与检测腔室的通断。2.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述弹性膜吸合的晶圆能够推动销轴上移，使得辅助腔室与检测腔室相连通；所述辅助腔室与弹性膜的判定腔室相连通，使得检测腔室的压力等于判定腔室的压力。3.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述销轴包括上轴段、下轴段和位于两者之间的轴肩，所述上轴段的外周侧配置有弹性件，所述轴肩与安装孔的底面之间设置有密封件，所述下轴段同轴设置于所述通气孔。4.如权利要求3所述的承载头，其特征在于，所述下轴段的外周侧配置有凹部，其沿所述销轴的长度方向设置；所述通气孔的内侧壁配置有凸部，其沿所述承载盘的厚度方向贯通设置；所述凹部与所述凸部的形状及尺寸相匹配。5.如权利要求4所述的承载头，其特征在于，所述凹部的数量为多个，其沿所述下轴段均匀分布。...

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