[发明专利]化学机械抛光晶圆承载器

权利要求书

1.一种化学机械抛光晶圆承载器，包括连接在抛光主轴上的上盖（1）以及抛光主轴与上盖（1）之间连接的若干液压管路，还包括安装环（2）、集流盘（3）、夹持环（4）、保持环（5）、膨胀气囊（10）、晶片安装盘（11）、背膜（12）以及通过抛光主轴、上盖（1）与集流盘（3）连接的背压流体管路（8），其中，保持环（5）的下平面突出晶片安装盘（11）粘贴的背膜（12）的下表面形成晶圆存放平面槽（18），本发明化学机械抛光晶圆承载器的特征在于：所述上盖（1）的下面安装一个环形的上球面轴承（6），集流盘（3）的上面安装一个环形的下球面轴承（7），上球面轴承（6）的内径表面扣压在下球面轴承（7）的外径表面上成工作配合副，所述上盖（1）的下表面中心处静配合连接一个柔性材料制作的上十字联轴节（38），集流盘（3）的上表面中心处静配合连接一个柔性材料制作的下十字联轴节（39），上十字联轴节（38）和下十字联轴节（39）为柔性结构并通过螺钉连接，所述上盖（1）的下表面外缘固定连接环形的安装环（2），安装环（2）连同上盖（1）沿圆周方向均布对称地设有若干导向孔，所述每个导向孔内均滑动连接一个限动柱（40）的上部，限动柱（40）的下部螺纹固定连接在集流盘（3）的上表面，所述上球面轴承（6）、下球面轴承（7）、上十字联轴节（38）、下十字联轴节（39）、固定在集流盘（3）上的限动柱（40）以及与限动柱（40）滑动连接的安装环（2）和上盖（1）上的导向孔构成万向节摆动结构；

所述集流盘（3）通过螺钉固定连接夹持环（4），所述晶片安装盘（11）处在夹持环（4）中心孔中，并通过上部边缘的凸台搭接在夹持环（4）中心孔内的下部边缘的台阶上，夹持环（4）的台阶与集流盘（3）共同夹紧连接晶片安装盘（11），所述夹持环（4）的外侧表面下部沿圆周呈细颈状，细颈体上滑动地套接保持环（5），夹持环（4）的细颈体外表面周向对称地均布设有若干螺钉孔，每个螺钉孔内均螺纹埋设连接一个二阶轴状的由粗细两部分组成的外撑螺钉（14），所述保持环（5）上一一对应每个外撑螺钉（14）均布设有若干上下方向开设的条状限位孔，所述外撑螺钉（14）粗端台阶处的端面与所述保持环（5）于限位孔边缘处的内壁面呈胀撑状的静配合连接，外撑螺钉（14）的细颈部分处在所述保持环（5）的限位孔中，与限位孔滑动连接，所述夹持环（4）上的外撑螺钉（14）、保持环（5）上的与外撑螺钉（14）成工作配合副的限位孔以及气囊（10）构成保持环（5）的移动限位机构，所述保持环（5）在气囊（10）外侧处的上平面与夹持环（4）的下平面之间设有调整垫片（13），所述保持环（5）、夹持环（4）和调整垫片（13）构成晶圆存放平面槽（18）的深度微调机构。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光晶圆承载器，其特征在于：所述上盖（1）、上球面轴承（6）、安装环（2）构成上部组件，所述集流盘（3）、下球面轴承（7）、晶片安装盘（11）、夹持环（4）、保持环（5）、调整垫片（13）和背膜（12）、限动柱（40）构成下部组件，所述上部组件与下部组件于安装环（2）与集流盘（3）之间具有一个下部组件的摆动空域（15），所述下部组件通过限动柱（40）相对上部组件的下平面具有一个受综合抛光压力变化以抛光主轴轴线为中心在360°平面内的任意方向的上下摆动轨迹。

3.根据权利要求1或2所述化学机械抛光晶圆承载器的，其特征在于：所述上部组件与下部组件的摆动空域（15）内设有四条分区域控制背压液压力的流体管路（8），所述集流盘（3）下端面以中心点按直径大小依次设有四个环形的凹槽（16-1、16-2、16-3、16-4），四个环形凹槽（16-1、16-2、16-3、16-4）中分别对应的设有四个密封圈（9-1、9-2、9-3、9-4），所述晶片安装槽（11）的上端面设有一个平面凹槽和若干圆周分布且与平面凹槽连通的贯通孔，所述四个密封圈（9-1、9-2、9-3、9-4）与晶片安装槽（11）的平面凹槽贴合,将平面凹槽分割构成互为封闭的Ⅰ背压室（17-1）、Ⅱ背压室（17-2）、Ⅲ背压室（17-3）、Ⅳ背压室（17-4），四个背压室（17-1、17-2、17-3、17-4）分别通过晶片安装槽（11）的贯通孔与背膜（12）对应的贯通孔连通；

所述上盖（1）上端面径向分布的和抛光主轴流体管路连通的五个孔口（19、20、21、22、23）与在其下端面设置的五个孔口（19’、20’、21’、22’、23’）连通，孔口（19’）上固定倒钩接头（33），孔口（20’）上固定倒钩接头（34），孔口（21’）上固定倒钩接头（35），孔口（22’）上固定倒钩接头（36），孔口（23’）上固定倒钩接头（37）；

所述集流盘（3）上设有各为一个的通孔（24、27、28）和四个90°均布处在内环同一直径上的通孔（25）以及四个90°均布处在外环同一直径上的通孔（26），通孔（24）下端面出口与Ⅳ背压室（17-4）连通，通孔（27）下端面出口（27’）与Ⅲ背压室（17-3）连通，四个通孔（25）的下端面出口与Ⅱ背压室（17-2）连通，四个通孔（26）的下端面出口与Ⅰ背压室（17-1）连通，通孔（28）内插接气囊（10）的连接软管，集流盘（3）上端面上，通孔（24）上固定倒钩接头（29），四个通孔（25）上各自分别固定一个通过软管连接在一起的接头（30），四个通孔（26）上各自分别固定一个通过软管连接在一起的接头（31），通孔（27）上固定倒钩接头（32），孔口（28）中具有气囊（10）的连接软管；

所述集流盘（3）的通孔（24）上的倒钩接头（29）通过软管与上盖（1）的孔口（23’）上的倒钩接头（37）连接构成Ⅳ背压室（17-4）的流体管路（8），所述集流盘（3）的通孔（27）上的倒钩接头（32）通过软管与上盖（1）的孔口（20’）上的倒钩接头（34）连接构成Ⅲ背压室（17-3）的流体管路（8），所述集流盘（3）的通孔（25）上的接头（30）通过软管与上盖（1）的孔口（22’）上的倒钩接头（36）连接构成Ⅱ背压室（17-2）的流体管路（8），所述集流盘（3）的通孔（26）上的接头（31）通过软管与上盖（1）的孔口（21’）上的倒钩接头（35）连接构成Ⅰ背压室（17-1）的流体管路（8），气囊（10）的软管与上盖（1）的孔口（19’）上的倒钩接头（33）连接构成气囊（10）的流体管路（8）。