[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，该承载头包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜和保持环；所述平衡架可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并通过平衡架的底部带动承载盘相对于连轴盘上下移动，柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室；所述承载盘的靠近边缘与保持环邻接的对应位置设有磁吸部，用于吸合保持环。

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。

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；更重要地，保持环抵压于抛光垫，并参与晶圆边缘压力的调整。

目前，保持环由螺钉或螺栓固定在承载头的下部，在安装过程中，当拧紧螺钉或螺栓后，拧紧部分对保持环施加一局部拉力造成保持环在对应区域产生变形，并且由于螺钉或螺栓是点状分布的，其与保持环的接触面积很小，导致此变形仅在局部产生，换句话说，保持环有的地方有变形、有的地方没有变形，破环了保持环出厂时的原始形貌，使得保持环对抛光垫施加的压力不均匀，进而影响晶圆抛光的一致性，并且还需要大量的磨合时间。

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，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜和保持环；

所述平衡架可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并通过平衡架的底部带动承载盘相对于连轴盘上下移动，柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室；所述承载盘的靠近边缘与保持环邻接的对应位置设有磁吸部，用于吸合保持环。

在一个实施例中，所述磁吸部为嵌入承载盘的磁体，磁体由钕磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁或铁氧体磁铁形成。

在一个实施例中，所述承载盘中开设有槽，磁体置入槽中，在槽内磁体上方利用填充件封堵。

在一个实施例中，所述承载盘中开设有凹槽，磁体刚好容纳在凹槽中，承载盘的外边缘固定有压盖且压盖覆盖凹槽上方，以使得压盖将磁体固定在凹槽内。

在一个实施例中，所述保持环和承载盘之间设有辅助拆卸结构。

在一个实施例中，所述辅助拆卸结构为设于承载盘的底面边缘和/或保持环的顶面边缘的V型槽，用于在承载盘和保持环之间形成间隙，以便于在拆卸时使用工具伸入所述V型槽，撬开保持环。

在一个实施例中，所述辅助拆卸结构为设于承载盘的拆卸气路，拆卸气路一端用于连接气源，拆卸气路的另一端连通承载盘的位于保持环上方的底面，用于实现当气源向拆卸气路内通入气体后能够加压使承载盘和保持环分离。

在一个实施例中，所述保持环包括金属部分和非金属部分，金属部分用于与所述磁吸部磁性连接。

在一个实施例中，所述金属部分和非金属部分层叠设置，金属部分位于非金属部分的上方。

在一个实施例中，所述非金属部分包裹在金属部分的外侧。

在一个实施例中，所述金属部分为铁、镍或至少一者的合金。

在一个实施例中，所述磁体为圆柱形或矩形，磁体设有多个，沿承载盘的周向均匀设置。