[发明专利]一种化学机械抛光头和抛光设备

说明书

本发明公开了一种化学机械抛光头和抛光设备，所述化学机械抛光头包括主体部及保持环，所述主体部的底部配置有基座，所述保持环通过连接结构固定于所述基座；所述连接结构包括固定螺钉及调节圈，保持环通过固定螺钉连接于承载头的基座，所述调节圈设置于所述保持环与所述基座之间并位于所述固定螺钉的内侧或外侧；所述调节圈对保持环的作用力产生相对于所述固定螺钉的偏转力矩，使得保持环的底面形成沿半径方向的高度差。

技术领域

本发明属于化学机械抛光技术领域，具体而言，涉及一种化学机械抛光头和抛光设备。

背景技术

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，芯片制造涉及芯片设计、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。

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压于抛光垫上表面，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；同时，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。

承载头的下部设置有保持环，其在晶圆抛光中的作用如下：一方面，保持环可以防止抛光过程的晶圆从承载头的底部飞出；另一方面，保持环的底部设置有沟槽，其可以更新晶圆与抛光垫之间的抛光液；此外，保持环抵压于抛光垫参与晶圆边缘压力的调整，有利于实现晶圆的全局平坦化。

保持环为易损易耗品，其需要定期更换。新更换的保持环需要经过磨合(breakingin)，其底面形成一定的高度差，才能降低抛光垫回弹对抛光速率的影响，保证晶圆抛光的均匀性。为了控制晶圆制造成本，需要尽可能缩短保持环的磨合周期。

发明内容

本发明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。

为此，本发明实施例的提供了一种化学机械抛光头，其包括主体部及保持环，所述主体部的底部配置有基座，所述保持环通过连接结构固定于所述基座；所述连接结构包括固定螺钉及调节圈，保持环通过固定螺钉连接于承载头的基座，所述调节圈设置于所述保持环与所述基座之间并位于所述固定螺钉的内侧或外侧；所述调节圈对保持环的作用力产生相对于所述固定螺钉的偏转力矩，使得保持环的底面形成沿半径方向的高度差。

作为优选实施例，所述基座的底面配置有环状的凹槽，所述调节圈设置于所述凹槽中。

作为优选实施例，所述保持环的顶面配置有环状的凹槽，所述调节圈设置于所述凹槽中。

作为优选实施例，所述调节圈为圆形截面的环状结构，其硬度HRC为20-100。

作为优选实施例，所述调节圈设置于所述固定螺钉的内侧和外侧，所述调节圈的硬度不同。

作为优选实施例，位于固定螺钉内侧及外侧的调节圈的硬度HRC差值不小于20。

作为优选实施例，所述调节圈位于固定螺钉的外侧，其外周壁与保持环外侧壁的距离为1mm-5mm。

作为优选实施例，所述基座的底面配置有倾斜面，所述保持环底面在固定螺钉的偏转力矩作用下沿径向的倾斜方向与基座底面的倾斜方向相匹配。

作为优选实施例，所述保持环的底面形成的高度差为2μm-50μm。

此外，本发明还提供了一种抛光设备，其包括上面所述的化学机械抛光头。

本发明的有益效果包括：在保持环与基座之间设置具有一定硬度的调节圈，在固定螺钉拧紧时，调节圈对保持环的作用力产生偏转扭矩，以在保持环的底面形成高度差，有利于缩短保持环的磨合时间，降低化学机械抛光的成本。

附图说明