[发明专利]抛光头

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光头。

背景技术

在集成电路的制造过程中，随着特征尺寸的缩小和金属互连层数的增加，对晶圆表面平整度的要求也越来越高，化学机械抛光是目前最有效的全局平坦化技术。化学机械抛光是将晶圆由旋转的抛光头夹持，并将其以一定压力压在旋转的抛光垫上，由磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆和抛光垫之间流动，晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。抛光头起着夹持晶圆并对其背侧施加压力的作用，是实现表面平坦化的关键所在。

在实际化学机械抛光过程中，抛光头的保持环以某一压力压在旋转的抛光垫上，一方面可以防止晶圆从旋转的抛光头中甩出，另一方面可以改变抛光垫的压缩量，从而改善边缘效应。然而保持环在这个过程中将发生磨损，随着磨损量的增加，保持环对抛光垫的压力会减小，一方面晶圆有甩出的危险，另一方面保持环对抛光垫的压缩量也相应减小，进而影响晶圆的均匀性。目前只是简单地将保持环设定某一寿命，当磨损量达到一定程度时将其换掉。但这样一方面不能解决在寿命期内晶圆甩出的危险以及对均匀性的影响，另一方面也会引起成本的增加。因此有必要提供一种改进的抛光头以解决上述问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可以获得均匀的、一致的抛光效果的抛光头。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种抛光头，所述抛光头包括：盖板；主隔膜，所述主隔膜为环形且具有弹性，所述主隔膜固定在所述盖板的下表面上；基座，所述基座固定在所述主隔膜的下表面上；柔性膜，所述柔性膜固定在所述基座的下表面上，其中柔性膜与所述基座限定出与外界连通的下腔室；和保持环，所述保持环固定在所述基座的下表面上，所述保持环的径向截面的面积沿从下向上逐渐减小。

根据本发明实施例的抛光头通过设置具有弹性的主隔膜和径向截面的面积沿从下向上逐渐减小的保持环，从而可以使所述抛光头对抛光垫施加的压力保持不变。由于所述抛光头对抛光垫施加的压力保持不变，因此所述抛光头不仅可以防止晶圆在化学机械抛光过程中被甩出，而且可以获得均匀的、一致的抛光效果。此外，由于所述保持环的磨损不会降低抛光效果，因此所述保持环可以具有更长的使用寿命，从而降低了抛光成本。

另外，根据本发明实施例的抛光头可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，其中所述盖板、主隔膜和基座限定出与外界连通的上腔室，其中所述下腔室通过所述上腔室与外界连通。

根据本发明的一个实施例，所述保持环的内侧面沿所述保持环的轴向延伸，且所述保持环的外侧面向外倾斜。

根据本发明的一个实施例，所述保持环的内侧面为台阶面。

根据本发明的一个实施例，所述柔性膜上一体地形成有多个环形肋，其中所述多个环形肋通过利用压环固定在所述基座的下表面上以将所述柔性膜固定到所述基座上，相邻两个环形肋限定出一个环形空间，且最内侧环形肋限定出中心空间，所述下腔室由所述中心空间和全部的环形空间构成。

根据本发明的一个实施例，所述主隔膜为弹簧或者橡胶件。

根据本发明的一个实施例，所述柔性膜由氯丁二烯或者硅橡胶制成。

根据本发明的一个实施例，所述保持环通过螺栓固定在所述基座的下表面上。

根据本发明的一个实施例，所述保持环由聚亚苯基硫醚、聚醚醚酮或者陶瓷制成。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的抛光头的结构示意图。

附图标记说明：

抛光头100、盖板110、基座120、连接通道121、柔性膜130、环形肋131、环状板132、保持环140、底面141、141a、内侧面142、外侧面143、主隔膜150、下腔室160、上腔室170、压环180、晶圆200、抛光垫300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。