[发明专利]一种用于化学机械抛光的承载头

说明书

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，平衡架的中轴部滑动密封地设置于连轴盘的中心通孔内并可以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，所述柔性膜具有用于划分压力腔室的边缘皱壁和至少一个内皱壁，并且所述边缘皱壁及最内侧的内皱壁中的至少一个被所述环状压盘气密地直接夹紧至承载盘以形成可调压的腔室，使得可以通过控制平衡架的水平位置和压力腔室的压力来调节施加于基板的压力。

技术领域

本发明属于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。

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。

一方面，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。

另一方面，承载头是化学机械抛光单元的重要组成部分，相关技术的承载头相当于一个万向节，平衡架组件只能吸收夹片组件与基座之间的上下方向振动，在旋转驱动机构的带动下，平衡架组件相对于基座做高速旋转运动，使得平衡架组件在会出现一定偏转，会产生周向的摆动，存在定心功能不足、自适应性差的问题。

进一步的，希望承载头可以减少振动和摆动，并在作业过程中增强其平衡性和适应性，从而期望得到一种可以改善抛光均匀性和一致性的承载头。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决上述问题中的一部分，有鉴于此，本发明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，平衡架的中轴部滑动密封地设置于连轴盘的中心通孔内并可以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，所述柔性膜具有用于划分压力腔室的边缘皱壁和至少一个内皱壁，并且所述边缘皱壁及最内侧的内皱壁中的至少一个被所述环状压盘气密地直接夹紧至承载盘以形成可调压的腔室，使得可以通过控制平衡架的水平位置和压力腔室的压力来调节施加于基板的压力。

优选的，所述边缘皱壁沿所述柔性膜上表面竖直向上延伸，所述内皱壁沿所述柔性膜上表面向上延伸，所述边缘侧壁与所述内皱壁同心地设置。

优选的，所述边缘皱壁具有从其顶端水平朝径向内侧延伸的环状的第一水平延伸部并且所述第一水平延伸部在其自由端具有环状的第一密封凸起，并且所述内皱壁具有从其顶端水平径向延伸的环状的第二水平延伸部并且所述第二水平延伸部在其自由端具有环状的第二密封凸起。

优选的，所述第一水平延伸部的与第一密封凸起相邻的一部分和所述第一密封凸起一起被所述环状压盘的上部外边缘部气密地夹紧固定至所述承载盘的下表面。

优选的，所述第二水平延伸部的与第二密封凸起相邻的一部分和所述第二密封凸起一起被所述环状压盘的上部内边缘部气密地夹紧固定至所述承载盘的下表面。

优选的，所述环状压盘的上表面和/或边缘具有用于容置所述第二密封凸起的第二定位夹紧结构。

优选的，所述环状压盘的上表面和/或边缘具有用于容置所述第一密封凸起的第一定位夹紧结构。

优选的，所述内皱壁向上延伸的竖直高度小于所述边缘皱壁的竖直高度。