[发明专利]抛光头

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光头，特别是一种用于半导体晶圆的化学机械抛光设备上的抛光头。

背景技术

化学机械抛光(CMP)是一种对半导体材料或是其它类型的材料的衬底进行平坦化或是抛光的方法。随着超大规模集成电路的发展，半导体晶圆直径尺寸的增大，而电路元器件尺寸的减小，使元器件体积逐渐减小，导致电路结构的立体化，造成芯片的输入输出引线急剧增加，芯片内部连线和连线密度迅速上升，连线的横截面积逐渐减小，随着金属层数的增加，光刻要求每层表面必须平坦。化学机械抛光是目前在晶圆表面实现全局平坦化的唯一的方法。在化学机械抛光过程中，抛光头起着拾取晶圆和带动晶圆旋转在抛光垫上进行抛光的作用，由于晶圆尺寸的不断增大以及图形线条密度不均匀等，造成抛光去除率的不均匀情况，去除率的不均匀造成晶圆表面的不平整。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抛光质量好、抛光平整度高的抛光头。

解决上述问题所采用的技术方案如下：

本发明包括转动轴，沿转动轴由上至下依次设有上盖盘、传动盘、基盘、围持环和背膜，所说传动盘与传动轴固定，上盖盘与基盘固定，传动盘上装有弹簧顶销，弹簧顶销的上端部与上盖盘的内上表面相接触，传动盘与基盘间设有传动销，背膜贴覆于基盘的下表面上，且其周圈设固定环与基盘固定，围持环沿圆周均布有三个或三个以上的悬吊杆，悬吊杆与基盘所设的悬吊孔相配合，与悬吊杆对应设置的弹簧柱塞安装在上盖盘上，弹簧柱塞的下端顶在悬吊杆的杆体上，传动盘与基盘间设有活动平衡关节装置。

本发明所说活动平衡关节装置包括环形水囊、球状拨块、固定板和底盘，所说底盘与基盘固定，环形水囊置于底盘的凹槽内，环形水囊的上表面与传动盘的下表面相接触，球状拨块固定在转动轴的端部，球状拨块与固定板的轴孔间为过渡配合。

本发明所说基盘下表面固定有一层多孔陶瓷片，且该层陶瓷片是由同心的圆饼多孔陶瓷块、小环形多孔陶瓷块和大环形多孔陶瓷块相互间隔构成的三个独立的区域，每个陶瓷块均设有一个压缩空气通气孔，每个通气孔均通过快换接头及管道各与沿转动轴轴向所设的两路以上的压缩空气气道中的一路压缩空气气道连通。

本发明所说围持环的凹槽内设有环形气囊，环形气囊的上表面与固定环的下表面相接触，环形气囊与转动轴轴向所设的两路以上的压缩空气气道中的一路气道间连接有快换接头和连通管道。

本发明所说传动销与基盘固定，传动销上端与传动盘所设U形开口槽相配合。

本发明提供了一种化学机械抛光过程中的抛光头，采用此抛光头可以实现在抛光过程中得到均匀的去除率，实现被抛光晶圆全局的平坦化，在此抛光头结构中采用了水囊，根据液压传动原理，水囊上受到压力，其内部压力相等，所以通过水囊将下压力均匀的施加于晶圆的背面。同时将作用于晶圆上的基盘进行了区域划分，每个区域都具有独立的可以控制压力的压缩气体，实现对晶圆背面的不同的区域采用不同的压力，来保证在抛光过程中得到均匀的抛光去除率，实现全局的平坦化。同时采用球状零件与孔配合以及水囊形成活动关节结构，在基盘摆动的情况下能够将下压力均匀的施加到晶圆背面，阻力小、灵活可靠。在对晶圆起到固定作用的维持环应用气囊实现独立的压力控制，在抛光过程中使晶圆与抛光垫全面均匀接触，减小边缘效应，实现抛光过程中的全局平坦化。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1所示水囊的剖视结构示意图；

图3为图1所示基盘的剖视结构示意图；

图4为图1所示固定环的剖视结构示意图。

在附图中：101转动轴、102传动盘、103传动销、104基盘、105环形水囊、106底盘、107背膜、108围持环、109环形气囊、110上盖盘、111球状拨块、112固定板、113固定环、114弹簧顶销、115压缩空气气道、116快换接头、117弹簧柱塞、118通气孔、301圆饼形多孔陶瓷块、302小环形多孔陶瓷块、303大环形多孔陶瓷块。

具体实施方式

下面将结合实施例附图对本发明作进一步详述：