[发明专利]一种用于化学机械抛光的承载头、抛光系统和抛光方法

说明书

本发明公开了一种用于化学机械抛光的承载头，其包括承载盘、弹性膜和保持环，所述弹性膜设置于承载盘的下方，所述保持环设置于所述弹性膜的外周侧并位于承载盘的底部；所述弹性膜包括底板部、直立部和水平部，所述底板部为盘状结构，直立部沿所述底板部的外缘竖直向上延伸，所述水平部自所述直立部的顶端水平向内延伸；还包括应变检测件和位置调节件，应变检测件沿周向设置于承载盘的底部，并且，所述弹性膜加压后，所述水平部抵接于应变检测件，以测量水平部的应力信息；位置调节件与应变检测件水平相邻设置于承载盘，位置调节件能够抵接于水平部，其基于应变检测件的测量值调节水平部的应力，使得水平部构成的腔室沿圆周方向的变形均匀。

技术领域

本发明属于化学机械抛光技术领域，具体而言，涉及一种用于化学机械抛光的承载头、抛光系统和抛光方法。

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，芯片制造涉及集成电路设计、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中的五大核心制程之一。

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接抛光垫上表面，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；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。

承载头的各个器件在加工和装配过程中，尤其是弹性膜及保持环，无法保证一致性。抛光过程中，承载头抛光的晶圆存在同一圆周方向对应的材料去除速率不一致的情况。同时，抛光压力波动、抛光液供给不均匀以及抛光垫表面不平整也会影响同一圆周方向的材料去除速率。

而现有的多区压力控制技术是基于同一圆周方向的材料去除速率是均匀的这一假设来实施的，因此，现有的承载头无法解决同一圆周方向材料去除速率不均匀的问题。

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、抛光系统和抛光方法，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，包括承载盘、弹性膜和保持环，所述弹性膜设置于承载盘的下方，所述保持环设置于所述弹性膜的外周侧并位于承载盘的底部；

所述弹性膜包括底板部、直立部和水平部，所述底板部为盘状结构，直立部沿所述底板部的外缘竖直向上延伸，所述水平部自所述直立部的顶端水平向内延伸；

还包括应变检测件和位置调节件，所述应变检测件沿周向设置于承载盘的底部，并且，所述弹性膜加压后，所述水平部抵接于所述应变检测件，以测量水平部的应力信息；所述位置调节件与应变检测件水平相邻设置于承载盘，位置调节件能够抵接于所述水平部，其基于应变检测件的测量值调节所述水平部的应力，使得水平部构成的腔室沿圆周方向的变形均匀。

在一些实施例中，所述应变检测件的数量为多个，其沿所述承载盘的周向间隔均匀设置。

在一些实施例中，所述位置调节件为压电致动器，其主体部固定于所述承载盘，其抵接部朝向弹性膜的水平部设置。

在一些实施例中，所述应变检测件匹配设置有至少一个位置调节件，所述位置调节件沿所述承载盘的周向设置。

在一些实施例中，所述应变检测件与位置调节件设置在与承载盘同心的一个圆弧上，两者之间的水平间距小于或等于10mm。

在一些实施例中，所述应变检测件与位置调节件沿承载盘的半径方向设置，并且，两者设置于同一半径方向。

在一些实施例中，所述应变检测件靠近所述承载盘的中心设置，所述位置调节件设置于所述应变检测件的外侧。