[实用新型]一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备

说明书

本实用新型涉及化学机械抛光后处理技术领域，公开了一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜、环状压盘，所述平衡架的中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并通过其底盘部及翼缘部带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被环状压盘夹紧至承载盘下部以形成可调压腔室，所述平衡架的一部分由非金属材料制成。

技术领域

本实用新型涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备。

背景技术

化学机械抛光是一种在芯片制造领域主流的基板抛光的方法。这种抛光方法通常将基板吸合在承载头的下部，基板具有沉积层的一面抵接于旋转的抛光垫上，承载头在驱动部件的带动下与抛光垫同向旋转并给予基板向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在基板与抛光垫之间，在化学及机械的综合作用下使基板完成全局抛光。

承载头是化学机械抛光装置的重要组成部分，其作业性能直接关系到基板的化学机械抛光效果。如美国专利US20130065495A1公开了一种承载头，其包括承载盘及弹性膜，弹性膜可拆卸地设置在承载盘的下部；承载盘包括第一部分及第二部分，第一部分可移动的同心设置在第二部分的上部凹槽中使得第一部分和第二部分彼此之间可沿垂直于承载盘底面的方向运动。第二部分下部安装有弹性膜使得第二部分与弹性膜之间形成多个气腔以通过调节每个独立气腔的压力实现对基板压力轮廓的调节。现有技术中，外部空气经由第一部分上表面的气孔进入第一部分内部的通道并从第一部分侧壁上的气孔流出，然后经由气管输送至分别与独立气腔连通的第二部分的上表面的气孔。

中国专利CN104854680B公开了一种承载头，可将各个挡板的尾端夹在夹板之间。各种夹板实质上可为纯塑料、复合塑料或金属，所述纯塑料例如聚醚醚酮或聚苯硫醚，所述复合塑料例如玻璃填充的或玻璃填充的PEEK，所述金属例如不锈钢或铝。环架机构允许底座组件相对于壳体垂直滑动，同时限制底座组件的横向移动。外罩例如由基于聚乙烯对苯二甲酯的半晶态热塑性聚酯制成，例如聚酯可被覆盖于底座组件的外侧以防止来自浆料的污染到达承载头的内部。

然而，随着电子器件特征结构尺寸不断的缩小，其制造过程对化学机械抛光的工艺要求也越来越高，从而导致承载头中气体腔室分区越来越多。这使得承载头的结构也日趋复杂，零部件数量和组合关系都达到了空前的复杂程度，给装配作业和维保作业带来了挑战，并对零部件加工提出了非常高的精度要求和成本要求；此外，化学机械抛光终点检测的检测精度要求也随着特征结构尺寸的不断缩小而提高，因此对承载头的整体电磁信号反射性能也提出了一定要求，希望能够在测量基板上的金属结构特征厚度时，承载头上其他金属部件尽量少的反射电磁测量信号；不仅如此，还要求承载头快速取放基板以及对基板加压的过程中降低对基板可能造成的影响，防止基板损坏等。

总之，希望提供一种具有更精确且更均匀的抛光设备来实现更精确且更均匀的化学机械抛光。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备，旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

本实用新型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，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜、环状压盘，所述平衡架的中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并通过其底盘部及翼缘部带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被环状压盘夹紧至承载盘下部以形成可调压腔室，所述平衡架的一部分由非金属材料制成。

优选地，所述中轴部由中轴芯和中轴套构成，所述中轴套具有用于与所述中轴芯结合的连接孔，所述中轴套的连接孔的内表面与所述中轴芯的外表面紧密固定结合使得可以经由所述中轴套带动所述平衡架运动。

优选地，所述中轴套由金属材料制成。

优选地，所述金属材料为相对磁导率小于等于奥氏体不锈钢的金属材料。