[发明专利]一种用于化学机械抛光的承载头和化学机械抛光设备

说明书

本发明公开了一种用于化学机械抛光的承载头和化学机械抛光设备，承载头包括连接在枢轴下方的基座组件，在基座组件下方夹持有弹性膜以形成可加压腔室，在可加压腔室内定位有内压环，在可加压腔室外设有外压环，外压环和内压环套设装配；所述弹性膜的起始端固定于基座组件，弹性膜穿过外压环和内压环之间的相交面并绕内压环的外缘延伸从而包裹内压环并在底部形成用于抵接晶圆的底面；所述内压环的底面靠近边缘的位置设有第一垫片，通过内压环按压所述第一垫片以调节晶圆边缘的形貌。

技术领域

本发明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和化学机械抛光设备。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是一种全局平整化的超精密表面加工技术。这种抛光方法通常将晶圆置于承载头的下部，晶圆具有沉积层的底面抵接于旋转的抛光垫，承载头在驱动部件的带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与晶圆之间，在化学和机械的共同作用下实现晶圆的材料去除。

小尺寸的承载头由于内部空间受限，装配条件苛刻，难以设置多区气膜，换句话说气膜难以分区，也就不能分区控制各区压力，并且由于气膜下垂的作用，中间容易下垂，气膜整体呈现一种中间低两边高的曲面状态，气膜进气后表面不一致，难以实现晶圆的抛光表面高度一致的平整度要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于化学机械抛光的承载头和化学机械抛光设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明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，包括连接在枢轴下方的基座组件，在基座组件下方夹持有弹性膜以形成可加压腔室，在可加压腔室内定位有内压环，在可加压腔室外设有外压环，外压环和内压环套设装配；所述弹性膜的起始端固定于基座组件，弹性膜穿过外压环和内压环之间的相交面并绕内压环的外缘延伸从而包裹内压环并在底部形成用于抵接晶圆的底面；所述内压环的底面靠近边缘的位置设有第一垫片，通过内压环按压所述第一垫片以调节晶圆边缘的形貌。

在一个实施例中，所述内压环设有通气孔，所述通气孔连通内压环的内侧面和外底面。

在一个实施例中，所述通气孔在内压环的外底面的出口位于所述第一垫片的外侧。

在一个实施例中，所述弹性膜穿过所述相交面的高度与所述可加压腔室的高度之间的比值在1/4～1/3之间。

在一个实施例中，所述弹性膜在起始端和相交起始处之间设有褶皱，其中，所述相交起始处为弹性膜到达相交面的起始处。

在一个实施例中，所述内压环顶端还设有顶压环。

在一个实施例中，所述第一垫片包括上层的致密层和下层的疏松层。

在一个实施例中，所述疏松层的厚度大于所述致密层的厚度。

在一个实施例中，所述第一垫片为环形，第一垫片的环宽与晶圆的半径之间的比值在1/4～1/5之间。

在一个实施例中，所述第一垫片尽量靠近内压环的底面边缘但不超过该底面边缘。

在一个实施例中，所述内压环和外压环之间还设有第二垫片。

在一个实施例中，所述内压环和基座组件之间还设有第三垫片。

本发明实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光设备，包括如上所述的承载头，还包括抛光盘、修整器和抛光液供给装置。

本发明实施例的有益效果包括：优化承载头的结构，提高边缘可控性。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：