专利名称：抛光头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抛光头。
背景技术：
在化学机械抛光过程中，抛光头起着非常重要的作用。现有的一类抛光头采用有蜡贴片的方式进行晶圆的拾取和固定。现有的另一类抛光头本身不能上下移动，在拾取晶圆时，需要工位盘上下移动才可以实现拾取晶圆。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种抛光头。为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种抛光头，所述抛光头包括:气缸，所述气缸包括:缸体，所述缸体内具有腔室，所述缸体上设有分别与所述腔室连通的第一和第二进气通道，所述第一和第二进气通道适于与气源相连；活塞，所述活塞设在所述腔室内以将所述腔室分隔为上子腔室和下子腔室，其中所述第一进气通道与所述上子腔室连通且所述第二进气通道与所述下子腔室连通；和活塞杆，所述活塞杆设在所述腔室内且所述活塞杆的下端伸出所述缸体，所述活塞杆与所述活塞相连以便在所述活塞的带动下上下移动，其中所述腔室的顶壁和所述活塞杆的上表面中的一个上设有凹槽，所述腔室的顶壁和所述活塞杆的上表面中的另一个上设有配合在所述凹槽内的凸起，所述凹槽的形状与所述凸起的形状适配以便所述缸体带动所述活塞杆旋转；旋转基盘组件，所述旋转基盘组件与所述活塞杆相连以在所述活塞杆的带动下旋转和上下移动；固定盘组件，所述固定盘组件与所述旋转基盘组件相连以在所述旋转基盘组件的带动下旋转和上下移动；吸附盘组件，所述吸附盘组件与所述固定盘组件相连以在所述固定盘组件的带动下旋转和上下移动；以及保持环组件，所述保持环组件与所述固定盘组件相连且绕所述吸附盘组件设置。根据本发明实施例所述的抛光头不仅可以带动吸附在所述吸附盘组件上的晶圆上下移动，而且可以传递较大的扭矩。此外，根据本发明实施例所述的抛光头还可以对不同尺寸的晶圆进行抛光，并且可以提高晶圆的材料去除率和抛光效率。另外，根据本发明实施例的抛光头还可以具有如下附加的技术特征:根据本发明的一个实施例，所述旋转基盘组件和所述固定盘组件中的一个上设有调节凹槽，所述调节凹槽的侧壁构造成第一曲面，所述旋转基盘组件和所述固定盘组件中的另一个的外周面的一部分为第二曲面且配合在所述调节凹槽内，所述第一曲面的形状与所述第二曲面的形状适配。由此所述固定盘组件可以相对所述旋转基盘组件转动，即所述吸附盘组件可以相对所述旋转基盘组件转动，从而在抛光过程中可以使晶圆始终与抛光垫接触，从而提高晶圆的抛光均匀性，即可以提高所述抛光头的自适应性。根据本发明的一个实施例，所述旋转基盘组件包括:旋转基盘，所述旋转基盘与所述活塞杆相连；和上调节件，所述上调节件设在所述旋转基盘的下表面上；所述固定盘组件包括:固定盘，所述固定盘与所述旋转基盘相连；和下调节件，所述下调节件设在所述固定盘的上表面上；其中所述上调节件和所述下调节件中的一个上设有所述调节凹槽，所述上调节件和所述下调节件中的另一个的外周面的至少一部分为所述第二曲面。由此不仅可以使所述抛光头的结构更加合理，而且可以降低所述调节凹槽和所述第二曲面的加工难度。根据本发明的一个实施例，所述第一和第二曲面中的每一个为球面的一部分。由此可以进一步提高晶圆的抛光均匀性，即可以进一步提高所述抛光头的自适应性。根据本发明的一个实施例，所述旋转基盘上设有上连接孔，所述固定盘上设有与所述上连接孔相对的下连接孔，所述旋转基盘与所述固定盘之间设有弹性垫，其中所述旋转基盘和所述固定盘通过依次穿过所述下连接孔、所述弹性垫和所述上连接孔的第一连接件相连，所述上连接孔的孔径大于所述第一连接件的直径。这样可以使所述固定盘组件更加容易地相对所述旋转基盘组件转动，即可以使所述固定盘更加容易地相对所述旋转基盘转动。根据本发明的一个实施例，所述抛光头还包括第一弹性件，所述第一弹性件与所述旋转基盘和所述第一连接件相连，在所述固定盘相对所述旋转基盘静止时所述第一弹性件处于自然状态，在所述固定盘相对所述旋转基盘移动后所述第一弹性件处于形变状态。由此可以使所述固定盘及时复位。根据本发明的一个实施例，所述缸体上设有与外界连通的上气体通道，所述抛光头具有下气体通道且所述下气体通道沿上下方向贯通所述旋转基盘组件和所述固定盘组件，所述活塞杆内具有上端和下端均敞开的空腔，所述空腔的上端与所述上气体通道连通且下端与所述下气体通道连通，其中所述吸附盘组件包括微孔陶瓷盘，所述微孔陶瓷盘设在所述固定盘组件的下表面上且与所述下气体通道相对。由此可以使所述抛光头的结构更加合理、简洁。根据本发明的一个实施例，所述吸附盘组件还包括陶瓷盘，所述陶瓷盘设在所述固定盘组件的下表面上且所述下气体通道沿上下方向贯通所述陶瓷盘，其中所述微孔陶瓷盘设在所述陶瓷盘的下表面上，所述微孔陶瓷盘与所述陶瓷盘之间限定出与所述下气体通道连通的容纳腔。由此可以使所述微孔陶瓷盘更好地吸附晶圆。根据本发明的一些实施例，所述抛光头还包括环形气囊组件，所述环形气囊组件包括环形气囊，所述环形气囊与所述保持环组件相连；以及上密封件、内密封件和外密封件，所述上密封件与所述内密封件相连且所述环形气囊的内沿位于所述上密封件与所述内密封件之间，所述上密封件与所述外密封件相连且所述环形气囊的外沿位于所述上密封件与所述外密封件之间，所述上密封件与所述环形气囊之间限定出气囊腔，所述上密封件上设有沿上下方向贯通所述上密封件的通孔且所述通孔与所述气囊腔相通。其中所述缸体设有工艺通道，所述工艺通道的上端设在所述缸体的上表面上且适于与气源相连，所述工艺通道的下端设在所述缸体的外周面上且与所述通孔连通。由此可以使所述环形气囊带动所述保持环组件向下移动以便防止晶圆在抛光过程中脱离所述抛光头。根据本发明的一些实施例，所述保持环组件包括保持环固定圈，所述保持环固定圈与所述环形气囊相连，所述保持环固定圈通过第二连接件与所述上密封件、所述内密封件和所述外密封件中的至少一个相连；第二弹性件，所述第二弹性件与所述第二连接件和所述保持环固定圈相连以便所述保持环固定圈沿上下方向移动；和保持环，所述保持环设在所述保持环固定圈的下表面上。通过利用所述第二连接件将所述保持环固定圈与所述上密封件、所述内密封件和所述外密封件中的至少一个相连，可以提高所述保持环固定圈的稳定性，承受所述保持环固定圈和所述保持环的自重，避免所述保持环固定圈与所述环形气囊分离。通过设置与所述第二连接件和所述保持环固定圈相连的所述第二弹性件，从而不仅可以使所述环形气囊带动所述保持环固定圈和所述保持环向下移动以便防止晶圆在抛光过程中脱离所述抛光头，而且可以使所述保持环固定圈和所述保持环随着所述气囊腔内气压的高低上下移动。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1是根据本发明实施例的抛光头的结构示意图；图2是根据本发明实施例的抛光头的局部结构示意图；图3是根据本发明实施例的抛光头的气缸的剖视图；图4是根据本发明实施例的抛光头的气缸的剖视图；图5是根据本发明实施例的抛光头的气缸的结构示意图；图6是根据本发明实施例的抛光头的气缸的结构示意图；图7是根据本发明实施例的抛光头的剖视图；图8是图7中的A区域的放大图；图9是图7中的B区域的放大图；图10是图7中的C区域的放大图；图11是根据本发明实施例的抛光头的剖视图。抛光头1、气缸10、缸体110、第一进气通道111、一部分1111、另一部分1112、第二进气通道112、一部分1121、另一部分1122、上气体通道113、第一快换接头114、工艺通道115、一部分1151、另一部分1152、第三快换接头116、本体1101、连接法兰1102、上表面1103、腔室120、上子腔室121、下子腔室122、腔室的顶壁123、凸起124、活塞130、活塞杆140、活塞杆的下端141、上表面142、凹槽143、空腔144、气管145、定位销146、传动销150、旋转基盘组件20、旋转基盘210、下表面211、第一容纳槽212、上调节件220、固定盘组件30、固定盘310、上表面311、第二容纳槽312、下调节件320、第一密封圈330、弹性垫340、第一弹性件350、第一连接件360、第一螺栓361、第一螺母362、吸附盘组件40、微孔陶瓷盘410、陶瓷盘420、容纳腔430、吸附垫440、第二密封圈450保持环组件50、保持环固定圈510、第二连接件520、第二螺栓521、头部5211、第二螺母522、第二弹性件530、保持环540、下气体通道60、第二快换接头61、
环形气囊组件70、环形气囊710、内沿711、外沿712、上密封件720、第四快换接头721、内密封件730、外密封件740、气囊腔750保护罩80、晶圆具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面参考图1-图11描述根据本发明实施例的抛光头I。如图1-图11所示，根据本发明实施例的抛光头I包括气缸10、旋转基盘组件20、固定盘组件30、吸附盘组件40和保持环组件50。首先参考图1-图7描述根据本发明实施例的气缸10。如图1-图7所示，根据本发明实施例的气缸10包括缸体110、活塞130和活塞杆140。缸体110内具有腔室120，缸体110上设有分别与腔室120连通的第一进气通道111和第二进气通道112，第一进气通道111和第二进气通道112适于与气源相连。换言之，第一进气通道111和第二进气通道112均与腔室120连通。活塞130设在腔室120内以将腔室120分隔为上子腔室121和下子腔室122，其中第一进气通道111与上子腔室121连通且第二进气通道112与下子腔室122连通。活塞杆140设在腔室120内且活塞杆140的下端141伸出缸体110，即活塞杆140的下端141向下延伸超出缸体110。活塞杆140与活塞130相连以便在活塞130的带动下上下移动。其中，腔室120的顶壁123和活塞杆140的上表面142中的一个上设有凹槽143，腔室120的顶壁123和活塞杆140的上表面142中的另一个上设有配合在凹槽143内的凸起124，凹槽143的形状与凸起124的形状适配以便缸体110带动活塞杆140旋转。旋转基盘组件20与活塞杆140相连以在活塞杆140的带动下旋转和上下移动。固定盘组件30与旋转基盘组件20相连以在旋转基盘组件20的带动下旋转和上下移动。吸附盘组件40与固定盘组件30相连以在固定盘组件30的带动下旋转和上下移动。保持环组件50与固定盘组件30相连且保持环组件50绕吸附盘组件40设置。其中，上下方向如图1-11中的箭头D所示。下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的气缸10的工作过程。当通过第一进气通道111向上子腔室121内通入气体时，活塞130向下移动，并且活塞130带动活塞杆140向下移动，进而活塞杆140通过旋转基盘组件20和固定盘组件30带动吸附盘组件40向下移动，由此吸附在吸附盘组件40上的晶圆2可以随吸附盘组件40向下移动。当通过第二进气通道112向下子腔室122内通入气体时，活塞130向上移动，并且活塞130带动活塞杆140向上移动，进而活塞杆140通过旋转基盘组件20和固定盘组件30带动吸附盘组件40向上移动，由此吸附在吸附盘组件40上的晶圆2可以随吸附盘组件40向上移动。现有的用于抛光头的气缸和抛光头不能带动晶圆2上下移动。在抛光头与晶圆2交换装置之间传递晶圆2时，抛光头保持不动且晶圆2交换装置上下移动。而根据本发明实施例的抛光头I可以带动晶圆2上下移动，从而在与晶圆2交换装置传递晶圆2时，可以使晶圆2交换装置保持不动。根据本发明实施例的气缸10通过在腔室120的顶壁123和活塞杆140的上表面142中的一个上设有凹槽143且在腔室120的顶壁123和活塞杆140的上表面142中的另一个上设有配合在凹槽143内的凸起124，并且凹槽143的形状与凸起124的形状适配，从而不仅可以使缸体110带动活塞杆140旋转(缸体110可以与驱动轴相连，且活塞杆140不会相对缸体110旋转)，而且可以使活塞杆140上下移动。由此根据本发明实施例的气缸10可以带动吸附在吸附盘组件40上的晶圆2上下移动。由于根据本发明实施例的气缸10可以带动吸附在吸附盘组件40上的晶圆2上下移动，因此可以对晶圆2提供更大的下压力，由此可以提高晶圆2的材料去除率和抛光效率。而且，由于凹槽143的形状与凸起124的形状适配，因此活塞杆140不会相对缸体110旋转。由此根据本发明实施例的气缸10可以传递较大的扭矩。根据更大尺寸的晶圆2，吸附盘组件40可以增大直径尺寸以和更大尺寸的晶圆2进行适应，同时保持环组件50、固定盘组件30和旋转基盘210增大对应直径以和吸附盘组件40进行适应。而气缸10的尺寸保持不变。因此选用对应不同尺寸晶圆2的吸附盘组件40、保持环组件50、固定盘组件30和旋转基盘210，可以对不同尺寸的晶圆2进行抛光。根据本发明实施例的抛光头I通过设置气缸10，从而不仅可以带动吸附在吸附盘组件40上的晶圆2上下移动，而且可以传递较大的扭矩。此外，根据本发明实施例的抛光头I还可以对不同尺寸的晶圆2进行抛光，并且可以提高晶圆2的材料去除率和抛光效率。有利地，凹槽143和凸起124中的每一个的横截面可以是多边形、长圆形或半圆形。由此不仅可以使气缸10传递更大的扭矩，而且可以降低凹槽143和凸起124的加工难度。如图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，缸体110可以包括本体1101和设在本体1101上的连接法兰1102，连接法兰1102与本体1101可以限定出腔室120，其中连接法兰1102的下表面上可以设有凹槽143或凸起124。由此可以使缸体110的结构更加合理，并且可以降低凹槽143的加工难度。具体地，连接法兰1102的下表面上设有凸起124，活塞杆140的上表面142上设有凹槽143。在本发明的一个实施例中，如图3和图4所示，第一进气通道111的一部分1111可以设在连接法兰1102上且第一进气通道111的另一部分1112可以设在本体1101上，第二进气通道112的一部分1121可以设在连接法兰1102上且第二进气通道112的另一部分1122可以设在本体1101上。其中，第一进气通道111的上端可以设在连接法兰1102的上表面1103上且第一进气通道111的下端可以与上子腔室121相连，第二进气通道112的上端可以设在连接法兰1102的上表面1103上且第二进气通道112的下端可以与下子腔室122相连。由此可以使气缸10的结构更加合理，而且可以降低第一进气通道111和第二进气通道112的加工难度。其中，第一进气通道111的上端可以与气源相连，第二进气通道112的上端可以与气源相连。如图3-图5所示，连接法兰1102上可以设有沿上下方向定向的传动销150，传动销150的上端可以向上延伸超出连接法兰1102的上表面1103。换言之，传动销150可以沿上下方向延伸，且传动销150的上端可以位于连接法兰1102的上表面1103的上方。其中，与连接法兰1102相连的驱动轴的下表面上可以设有传动孔，传动销150可以配合在所述传动孔内。由此可以使气缸10传递更大的扭矩。具体而言，连接法兰1102可以通过卡箍与驱动轴相连，由此可以避免连接法兰1102相对驱动轴上下移动。传动销150可以焊接在连接法兰1102的上表面1103上，还可以在连接法兰1102的上表面1103上设置容纳孔，传动销150的一部分设在所述容纳孔内。传动销150可以是多个，多个传动销150可以沿连接法兰1102的上表面1103的周向等间距地间隔开。连接法兰1102可以通过螺栓固定在本体1101上。如图7和图8所示，在本发明的一些示例中，旋转基盘组件20和固定盘组件30中的一个上可以设有调节凹槽，所述调节凹槽的侧壁可以构造成第一曲面，旋转基盘组件20和固定盘组件30中的另一个的外周面的一部分可以是第二曲面且配合在所述调节凹槽内，所述第一曲面的形状可以与所述第二曲面的形状适配。换言之，旋转基盘组件20和固定盘组件30中的另一个的外周面的所述一部分可以配合在所述调节凹槽内。由此固定盘组件30可以相对旋转基盘组件20转动，即吸附盘组件40可以相对旋转基盘组件20转动。在进行化学机械抛光过程中，由于抛光台的加工、装配偏差或者抛光垫不平整，晶圆2会产生旋转跳动，这将导致晶圆2抛光不均匀。通过在旋转基盘组件20和固定盘组件30中的一个上设置所述调节凹槽且旋转基盘组件20和固定盘组件30中的另一个配合在所述调节凹槽内，从而可以使固定盘组件30相对旋转基盘组件20转动，即吸附盘组件40可以相对旋转基盘组件20转动。由此在抛光过程中可以使晶圆2始终与抛光垫接触，从而提高晶圆2的抛光均匀性，即可以提高抛光头I的自适应性。具体地，如图8所示，旋转基盘组件20可以包括旋转基盘210和上调节件220。旋转基盘210可以与活塞杆140相连以便在活塞杆140的带动下旋转和上下移动，上调节件220可以设在旋转基盘210的下表面211上。固定盘组件30可以包括固定盘310和下调节件320。固定盘310可以与旋转基盘210相连以便在旋转基盘组件20的带动下旋转和上下移动，下调节件320可以设在固定盘310的上表面311上。其中，上调节件220和下调节件320中的一个上可以设有所述调节凹槽，上调节件220和下调节件320中的另一个的外周面的至少一部分可以是所述第二曲面。由此不仅可以使抛光头I的结构更加合理，而且可以降低所述调节凹槽和所述第二曲面的加工难度。其中，旋转基盘210上可以设有第一容纳槽212，本体1101的一部分可以容纳在第一容纳槽212内。固定盘310上可以设有第二容纳槽312，旋转基盘210的一部分可以容纳在第二容纳槽312内。有利地，旋转基盘210可以平行于固定盘310，固定盘310的一部分可以位于旋转基盘210的相应部分的下方。有利地，所述第一曲面可以是球面的一部分，所述第二曲面也可以是球面的一部分。由此可以进一步提高晶圆2的抛光均匀性，即可以进一步提高抛光头I的自适应性。如图8所示，在本发明的一个示例中，固定盘310的上表面311与旋转基盘210和上调节件220中的一个的下表面之间可以设有第一密封圈330，第一密封圈330可以绕下调节件320设置。通过设置第一密封圈330，可以防止涂布在上调节件220和下调节件320上的润滑油以及上调节件220和下调节件320磨损掉的碎屑进入抛光环境。有利地，旋转基盘210上可以设有上连接孔，固定盘310上可以设有与所述上连接孔相对的下连接孔，旋转基盘210与固定盘310之间可以设有弹性垫340。其中，旋转基盘210和固定盘310可以通过依次穿过所述下连接孔、弹性垫340和所述上连接孔的第一连接件360相连，所述上连接孔的孔径可以大于第一连接件360的直径。换言之，弹性垫340的下表面可以与固定盘310的上表面311接触且弹性垫340的上表面可以与旋转基盘210的下表面211接触。通过在旋转基盘210与固定盘310之间设置弹性垫340且使所述上连接孔的孔径大于第一连接件360的直径，从而可以使固定盘组件30更加容易地相对旋转基盘组件20转动，即可以使固定盘310更加容易地相对旋转基盘210转动。如图8所示，在本发明的一个具体示例中，抛光头I还可以包括第一弹性件350，第一弹性件350可以与旋转基盘210和第一连接件360相连，在固定盘310相对旋转基盘210静止时第一弹性件350可以处于自然状态，在固定盘310相对旋转基盘210移动(转动)后第一弹性件350可以处于形变状态。由此可以使固定盘310及时复位。具体地，第一连接件360可以包括第一螺栓361和第一螺母362。第一螺栓361可以依次穿过所述下连接孔、弹性垫340和所述上连接孔，所述上连接孔的孔径可以大于第一螺栓361的直径。第一螺母362可以设在第一螺栓361上，第一弹性件350可以位于第一螺母362与旋转基盘210之间。换言之，第一弹性件350可以分别与第一螺母362和旋转基盘210相连。有利地，第一弹性件350可以是弹簧，例如第一弹性件350可以是多个碟形弹簧。旋转基盘210可以通过螺栓与活塞杆140的下表面相连，上调节件220可以通过螺栓与旋转基盘210相连，下调节件320可以通过螺栓与固定盘310相连。活塞杆140的下表面和旋转基盘210的上表面中的一个上可以设有定位销146，活塞杆140的下表面和旋转基盘210的上表面中的另一个上可以设有定位孔，定位销146可以配合在所述定位孔内。由此可以提闻旋转基盘210的安装精度，进而可以提闻晶圆2的抛光均勻性。如图3、图4、图7和图9所示，缸体110上可以设有与外界连通的上气体通道113，抛光头I可以具有下气体通道60且下气体通道60可以沿上下方向贯通旋转基盘组件20和固定盘组件30。活塞杆140内可以具有上端和下端均敞开的空腔144，空腔144的上端可以与上气体通道113连通且空腔144的下端可以与下气体通道60连通。其中，吸附盘组件40可以包括微孔陶瓷盘410，微孔陶瓷盘410可以设在固定盘组件30的下表面上且微孔陶瓷盘410可以与下气体通道60相对。
在对晶圆2进行抛光前，可以依次通过上气体通道113和下气体通道60抽真空，在外界气压的作用下晶圆2可以吸附在微孔陶瓷盘410的下表面上。抛光结束后，可以依次通过上气体通道113和下气体通道60通入气体，这样可以使晶圆2脱离微孔陶瓷盘410，即可以使晶圆2脱离抛光头I。通过在活塞杆140上设置上端和下端均敞开的空腔144，从而可以在抛光头I上形成用于吸附晶圆2的气路。由此可以使抛光头I的结构更加合理、简洁。具体地，旋转基盘210、上调节件220、固定盘310和下调节件320中的每一个的横截面都可以是圆环形，旋转基盘210、上调节件220、固定盘310和下调节件320中的每一个的中心孔相对以便构成下气体通道60。本体1101的旋转轴线、连接法兰1102的旋转轴线、活塞杆140的旋转轴线、旋转基盘210的旋转轴线、上调节件220的旋转轴线、固定盘310的旋转轴线、下调节件320的旋转轴线和微孔陶瓷盘410的旋转轴线可以重合。微孔陶瓷盘410可以设在固定盘310的下表面上。上气体通道113可以设在连接法兰1102上，上气体通道113的上端可以设在连接法兰1102的上表面1103上且上气体通道113的下端可以设在连接法兰1102的下表面上。由此可以降低上气体通道113的加工难度，且可以使上气体通道113更加容易地与外界连通。如图7和图9所示，吸附盘组件40还可以包括陶瓷盘420，陶瓷盘420可以设在固定盘组件30的下表面上且下气体通道60可以沿上下方向贯通陶瓷盘420，其中微孔陶瓷盘410可以设在陶瓷盘420的下表面上，微孔陶瓷盘410与陶瓷盘420之间可以限定出与下气体通道60连通的容纳腔430。在对晶圆2进行抛光前，可以依次通过上气体通道113和下气体通道60对容纳腔430抽真空，由此可以使微孔陶瓷盘410更好地吸附晶圆2。抛光结束后，可以依次通过上气体通道113和下气体通道60向容纳腔430内通入气体，这样可以使晶圆2脱离微孔陶瓷盘410，即可以使晶圆2脱离抛光头I。具体地，陶瓷盘420的横截面可以是圆环形，旋转基盘210、上调节件220、固定盘310、下调节件320和陶瓷盘420中的每一个的中心孔相对以便构成下气体通道60，陶瓷盘420的旋转轴线与微孔陶瓷盘410的旋转轴线可以重合。陶瓷盘420可以设在固定盘310的下表面上，例如陶瓷盘420可以粘贴在固定盘310的下表面上。陶瓷盘420的下表面上可以设有与下气体通道60连通的容纳槽，微孔陶瓷盘410可以设在所述容纳槽内且微孔陶瓷盘410可以与所述容纳槽的壁之间限定出容纳腔430。由此可以使微孔陶瓷盘410更加容易地设在陶瓷盘420的下表面上。如图9所示，有利地，微孔陶瓷盘410的下表面上可以设有吸附垫440。由此可以更好地对晶圆2进行吸附。保持环组件50的内周面与陶瓷盘420的外周面之间可以设有第二密封圈450。由此可以防止抛光液进行到抛光头I内部。如图7所示，上气体通道113内可以设有第一快换接头114，下气体通道60内可以设有第二快换接头61，空腔144内可以设有气管145，气管145的上端可以与第一快换接头114相连且气管145的下端可以与第二快换接头61相连。由此可以更加方便地、容易地通过上气体通道113和下气体通道60抽真空以及通入气体。具体地，第一快换接头114的一部分和第二快换接头61的一部分可以伸入到空腔144内。在本发明的一些实施例中，如图7和图10所示，抛光头I还可以包括环形气囊组件70，环形气囊组件70可以包括环形气囊710、上密封件720、内密封件730和外密封件740。环形气囊710可以与保持环组件50相连。上密封件720可以与内密封件730相连且环形气囊710的内沿711可以位于上密封件720与内密封件730之间，上密封件720可以与外密封件740相连且环形气囊710的外沿712可以位于上密封件720与外密封件740之间。上密封件720与环形气囊710之间可以限定出气囊腔750，上密封件720上可以设有沿上下方向贯通上密封件720的通孔且所述通孔可以与气囊腔750相通。其中，缸体110上可以设有工艺通道115，工艺通道115的上端可以设在缸体110的上表面上且工艺通道115的上端可以适于与气源相连，工艺通道115的下端可以设在缸体110的外周面上且工艺通道115的下端可以与所述通孔连通。在利用抛光头I对晶圆2进行抛光时，可以通过工艺通道115向气囊腔750内通入气体，从而可以使环形气囊710带动保持环组件50向下移动以便防止晶圆2在抛光过程中脱离抛光头I。有利地，环形气囊710的内沿711和外沿712都可以构造成半球状，由此可以进一步提高气囊腔750的密封性能。具体地，内密封件730可以通过螺栓与上密封件720相连，外密封件740可以通过螺栓与上密封件720相连。工艺通道115的一部分1151可以设在连接法兰1102上且工艺通道115的另一部分1152可以设在本体1101上，工艺通道115的上端可以设在连接法兰1102的上表面1103上且工艺通道115的下端可以设在本体1101的外周面上。由此可以使气缸10的结构更加合理，而且可以降低工艺通道115的加工难度。如图11所示，在本发明的一个实施例的中，工艺通道115的下端内可以设有第三快换接头116 (第三快换接头116的一部分可以伸出工艺通道115)，所述通孔内可以设有与第三快换接头116连通的第四快换接头721 (第四快换接头721的一部分可以伸出所述通孔)。由此可以更加方便地、容易地向气囊腔750内通入气体。在本发明的一些示例中，如图10所示,保持环组件50可以包括保持环固定圈510、第二弹性件530和保持环540。保持环固定圈510可以与环形气囊710相连，保持环固定圈510可以通过第二连接件520与上密封件720、内密封件730和外密封件740中的至少一个相连。第二弹性件530可以与第二连接件520和保持环固定圈510相连以便保持环固定圈510沿上下方向移动。保持环540可以设在保持环固定圈510的下表面上。通过利用第二连接件520将保持环固定圈510与上密封件720、内密封件730和外密封件740中的至少一个相连，可以提高保持环固定圈510的稳定性，承受保持环固定圈510和保持环540的自重，避免保持环固定圈510与环形气囊710分离。通过设置与第二连接件520和保持环固定圈510相连的第二弹性件530，从而不仅可以使环形气囊710带动保持环固定圈510和保持环540向下移动以便防止晶圆2在抛光过程中脱离抛光头1，而且可以使保持环固定圈510和保持环540随着气囊腔750内气压的高低上下移动。具体地，第二弹性件530可以是弹簧，例如第二弹性件530可以是多个碟形弹簧。保持环540可以通过螺栓与保持环固定圈510相连。第二密封圈450可以设在保持环540的内周面与陶瓷盘420的外周面之间。
如图10所示，第二连接件520可以包括第二螺栓521和第二螺母522。第二螺栓521可以依次穿过保持环固定圈510、外密封件740和上密封件720，第二弹性件530可以位于保持环固定圈510与第二螺栓521的头部5211之间。换言之，第二弹性件530可以与保持环固定圈510和第二螺栓521的头部相连。第二螺母522可以设在第二螺栓521上且第二螺母522可以与上密封件720接触。抛光头I还可以包括保护罩80，保护罩80可以设在缸体110上(具体地，保护罩80可以设在本体1101上)。保护罩80内可以具有下端敞开的保护腔，本体1101的一部分、旋转基盘组件20、固定盘组件30、吸附盘组件40、保持环组件50和环形气囊组件70可以设在所述保护腔内。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种抛光头，其特征在于，包括: 气缸，所述气缸包括: 缸体，所述缸体内具有腔室，所述缸体上设有分别与所述腔室连通的第一和第二进气通道，所述第一和第二进气通道适于与气源相连； 活塞，所述活塞设在所述腔室内以将所述腔室分隔为上子腔室和下子腔室，其中所述第一进气通道与所述上子腔室连通且所述第二进气通道与所述下子腔室连通；和 活塞杆，所述活塞杆设在所述腔室内且所述活塞杆的下端伸出所述缸体，所述活塞杆与所述活塞相连以便在所述活塞的带动下上下移动，其中所述腔室的顶壁和所述活塞杆的上表面中的一个上设有凹槽，所述腔室的顶壁和所述活塞杆的上表面中的另一个上设有配合在所述凹槽内的凸起，所述凹槽的形状与所述凸起的形状适配以便所述缸体带动所述活塞杆旋转； 旋转基盘组件，所述旋转基盘组件与所述活塞杆相连以在所述活塞杆的带动下旋转和上下移动； 固定盘组件，所述固定盘组件与所述旋转基盘组件相连以在所述旋转基盘组件的带动下旋转和上下移动； 吸附盘组件，所述吸附盘组件与所述固定盘组件相连以在所述固定盘组件的带动下旋转和上下移动；以及 保持环组件，所述保持 环组件与所述固定盘组件相连且绕所述吸附盘组件设置。
2.根据权利要求1所述的抛光头，其特征在于，所述旋转基盘组件和所述固定盘组件中的一个上设有调节凹槽，所述调节凹槽的侧壁构造成第一曲面，所述旋转基盘组件和所述固定盘组件中的另一个的外周面的一部分为第二曲面且配合在所述调节凹槽内，所述第一曲面的形状与所述第二曲面的形状适配。
3.根据权利要求2所述的抛光头，其特征在于，所述旋转基盘组件包括: 旋转基盘，所述旋转基盘与所述活塞杆相连；和 上调节件，所述上调节件设在所述旋转基盘的下表面上； 所述固定盘组件包括: 固定盘，所述固定盘与所述旋转基盘相连；和 下调节件，所述下调节件设在所述固定盘的上表面上； 其中所述上调节件和所述下调节件中的一个上设有所述调节凹槽，所述上调节件和所述下调节件中的另一个的外周面的至少一部分为所述第二曲面。
4.根据权利要求3所述的抛光头，其特征在于，所述第一和第二曲面中的每一个为球面的一部分。
5.根据权利要求3所述的抛光头，其特征在于，所述旋转基盘上设有上连接孔，所述固定盘上设有与所述上连接孔相对的下连接孔，所述旋转基盘与所述固定盘之间设有弹性垫，其中所述旋转基盘和所述固定盘通过依次穿过所述下连接孔、所述弹性垫和所述上连接孔的第一连接件相连，所述上连接孔的孔径大于所述第一连接件的直径。
6.根据权利要求5所述的抛光头，其特征在于，还包括第一弹性件，所述第一弹性件与所述旋转基盘和所述第一连接件相连，在所述固定盘相对所述旋转基盘静止时所述第一弹性件处于自然状态，在所述固定盘相对所述旋转基盘移动后所述第一弹性件处于形变状态。
7.根据权利要求1所述的抛光头，其特征在于，所述缸体上设有与外界连通的上气体通道，所述抛光头具有下气体通道且所述下气体通道沿上下方向贯通所述旋转基盘组件和所述固定盘组件，所述活塞杆内具有上端和下端均敞开的空腔，所述空腔的上端与所述上气体通道连通且下端与所述下气体通道连通，其中所述吸附盘组件包括微孔陶瓷盘，所述微孔陶瓷盘设在所述固定盘组件的下表面上且与所述下气体通道相对。
8.根据权利要求7所述的抛光头，其特征在于，所述吸附盘组件还包括陶瓷盘，所述陶瓷盘设在所述固定盘组件的下表面上且所述下气体通道沿上下方向贯通所述陶瓷盘，其中所述微孔陶瓷盘设在所述陶瓷盘的下表面上，所述微孔陶瓷盘与所述陶瓷盘之间限定出与所述下气体通道连通的容纳腔。
9.根据权利要求1所述的抛光头，其特征在于，还包括环形气囊组件，所述环形气囊组件包括: 环形气囊，所述环形气囊与所述保持环组件相连；以及 上密封件、内密封件和外密封件，所述上密封件与所述内密封件相连且所述环形气囊的内沿位于所述上密封件与所述内密封件之间，所述上密封件与所述外密封件相连且所述环形气囊的外沿位于所述上密封件与所述外密封件之间，所述上密封件与所述环形气囊之间限定出气囊腔，所述上密封件上设有沿上下方向贯通所述上密封件的通孔且所述通孔与所述气囊腔相通； 其中所述缸体设有工艺通道，所述工艺通道的上端设在所述缸体的上表面上且适于与气源相连，所述工艺通道的下端设在所述缸体的外周面上且与所述通孔连通。
10.根据权利要求9所述的抛光头，其特征在于，所述保持环组件包括: 保持环固定圈，所述保持环固定圈与所述环形气囊相连，所述保持环固定圈通过第二连接件与所述上密封件、所述内密封件和所述外密封件中的至少一个相连； 第二弹性件，所述第二弹性件与所述第二连接件和所述保持环固定圈相连以便所述保持环固定圈沿上下方向移动；和 保持环，所述保持环设在所述保持环固定圈的下表面上。
全文摘要
本发明公开了一种抛光头。所述抛光头包括气缸、旋转基盘组件、固定盘组件、吸附盘组件和保持环组件。气缸包括缸体，缸体内具有腔室，缸体上设有分别与腔室连通的第一和第二进气通道，第一和第二进气通道适于与气源相连；活塞，活塞设在腔室内以将腔室分隔为上子腔室和下子腔室，其中第一进气通道与上子腔室连通且第二进气通道与下子腔室连通；和活塞杆，活塞杆设在腔室内且活塞杆的下端伸出缸体，活塞杆与活塞相连以便在活塞的带动下上下移动。根据本发明实施例的抛光头不仅可以带动晶圆上下移动，而且可以传递较大的扭矩。
文档编号B24B37/32GK103192317SQ20131011343
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者路新春, 许振杰, 周顺, 何永勇 申请人:清华大学