本发明涉及化学机械研磨,具体涉及一种修整头、研磨垫修整器及化学机械抛光系统。
背景技术:
1、化学机械研磨是一种使用化学腐蚀以及机械力对加工过程中的硅晶圆或其它衬底材料进行平坦化处理,晶圆被抛光时,化学浆料和从晶圆被去除的材料易于在研磨垫的表面形成光滑的薄膜,使得研磨垫变得光滑,降低了抛光的速率和效率;同时,由于研磨台带动研磨垫旋转时,研磨垫中心与边缘的线速度不同,使得抛光过程中,研磨垫表面的平整度变得比较差,因此,需要通过修整器对研磨垫进行调整。
2、修整器通过修整盘对研磨垫进行修整,为了适应不光滑的研磨垫表面,目前通过在修整盘上设置球轴承来实现万向调节,例如,专利文献cn101786262b公开的用于修整研磨垫的设备、化学机械研磨设备和方法,公开了在修整器中设置球面轴承,使得修整盘相对于修整器驱动轴可以倾斜。
3、然而,在修整器中设置球面轴承时对其装配要求较高,且时间较长后,存在摩擦磨损情况,影响修整精度。
技术实现思路
1、因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的修整器中通过设置球面轴承实现修整盘的调节,装配要求较高的缺陷,从而提供一种修整头、研磨垫修整器及化学机械抛光系统。
2、为了解决上述技术问题,本发明提供一种修整头,包括:
3、第一连接盘、第二连接盘和修整盘,所述第一连接盘为非刚性材料,所述第一连接盘的下表面与所述第二连接盘连接,所述第二连接盘的下表面与所述修整盘连接;
4、所述第一连接盘的上表面的中心具有用于连接输出轴的第一安装结构,所述第一连接盘的四周具有用于连接所述第二连接盘的第二安装结构,所述第一连接盘在所述第一安装结构和所述第二安装结构之间具有可变形区域。
5、可选地,所述可变形区域包括沿周向间隔设置的若干连接件。
6、可选地,所述连接件为厚度小于所述第一连接盘平均厚度的片状结构。
7、可选地,所述连接件的底面与所述第一连接盘的下表面平行,所述第二连接盘上具有与所述第一连接盘的可变形区域相对应的凹陷区域。
8、可选地,所述第一连接盘的下表面的中心具有朝向所述第二连接盘凸出的凸起。
9、可选地,所述第二连接盘的中心具有凹槽,通过所述凹槽用于承接所述第一连接盘的凸起。
10、可选地,所述第一连接盘的凸起和所述第二连接盘的凹槽的结合面为弧形。
11、可选地,所述凹槽的直径大于所述凸起的直径。
12、本发明还提供一种研磨垫修整器,包括:
13、本体,具有输出轴;
14、上述任一项所述的修整头,与所述输出轴连接,所述输出轴用于带动所述修整头转动和在高度方向上移动。
15、可选地,所述本体包括:
16、基座;
17、施压件,设置于所述基座上,所述施压件具有能够在高度方向上移动的驱动端,所述驱动端用于驱动所述输出轴在高度方向上移动;
18、距离检测件,用于检测所述驱动端的位移变化,以获得研磨垫的厚度变化。
19、可选地,所述本体还包括:
20、压力检测件,与所述施压件的驱动端连接,用于检测所述施压件的输出压力。
21、可选地,所述本体还包括:
22、转动件,设置于所述基座上,与所述输出轴连接,用于驱动所述输出轴转动;
23、轴承座,设置于所述驱动端和所述输出轴之间,所述轴承座与所述输出轴转动连接,所述施压件的驱动端与所述轴承座连接。
24、可选地,所述轴承座上设置有弹性件,所述弹性件具有使所述轴承座靠近所述施压件的弹性力。
25、本发明还提供一种化学机械抛光系统,具有上述任一项所述的研磨垫修整器。
26、本发明技术方案,具有如下优点:
27、1.本发明提供的研磨头,包括第一连接盘、第二连接盘和修整盘,第一连接盘为非刚性材料,第一连接盘的下表面与第二连接盘连接,第二连接盘的下表面与修整盘连接,第一连接盘通过第一安装结构和第二安装结构分别与输出轴和第二连接盘连接,第一连接盘在第一安装结构和第二安装结构之间具有可变形区域;
28、通过第一连接盘和第二连接盘进行修整盘的固定,且第一连接盘为非刚性材料及变形区域的设置,实现了对修整盘的万向调节,无需球面轴承便可实现调节,使得修整头可以适应研磨垫表面的波动,且装配要求低,安装简单,磨损较小,保证了修整头的修整精度。
29、2.本发明提供的研磨头,可变形区域包括沿周向间隔设置的若干连接件,连接件的设置将第一安装结构和第二安装结构进行了连接,且非刚性材料的设置及间隔设置的连接件提高了连接件的变形能力。
30、3.本发明提供的研磨头,连接件为厚度小于第一连接盘平均厚度的片状结构,使得连接件的变形程度大于第一连接盘其他区域的变形程度;第二连接盘上具有与第一连接盘的可变形区域相对应的凹陷区域,凹陷区域的设置给予可变形区域中连接件变形的空间。
31、4.本发明提供的研磨头,第一连接盘的下表面的中心具有朝向第二连接盘凸出的凸起,第二连接盘的中心具有凹槽,通过凹槽承接第一连接盘的凸起,抵接的设置使得输出轴的力可以更好的传递到修整盘,进一步提高了修整精度。
32、5.本发明提供的研磨头,凸起和凹槽的结合面为弧形,可以更好的实现万向旋转变动,且凹槽的直径大于凸起的直径,接触区域较小,避免对此区域的较大磨损。
33、6.本发明提供的研磨垫修整器,包括本体和修整头,具有上述研磨头所述的任一项优点,输出轴用于带动修整头转动和在高度方向上移动,本体包括基座、施压件和距离检测件,施压件均设置于基座上,用于驱动输出轴在高度方向上移动,距离检测件可以检测到驱动端的位移变化,即可以获得研磨垫的厚度变化,通过对减薄厚度的监控,可以针对研磨垫上不同区域线速度不同,实时调整修整器在对应区域的抛光时间,可以达到研磨垫的均匀减薄。
34、7.本发明提供的研磨垫修整器,本体还包括压力检测件,与施压件的驱动端连接,可以检测施压件的输出压力,对施压件的输出压力进行实时监测,可以通过调整施压件来改变输出压力的大小,保证压力的均匀性,从而保证了抛光过程的均匀性。
35、8.本发明提供的研磨垫修整器,本体还包括转动件和轴承座,转动件用于驱动输出轴旋转,驱动端通过轴承座对输出轴进行作用,轴承座的设置即可以实现对输出轴的上下移动,也不会影响转动件对输出轴的转动作用,轴承座的设置将输出轴的移动和转动功能进行了集成,结构简单。
36、9.本发明提供的研磨垫修整器,轴承座上设置有弹性件,弹性件具有使轴承座靠近施压件的弹性力,弹性件的设置使得修整头的移动更加平稳。
37、10.本发明提供的化学机械抛光系统,由于该装置采用了上述研磨垫修整器,因此具体上述部件所述的任一项优点。
1.一种修整头,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的修整头,其特征在于,所述可变形区域包括沿周向间隔设置的若干连接件(7)。
3.根据权利要求2所述的修整头,其特征在于,所述连接件(7)为厚度小于所述第一连接盘(1)平均厚度的片状结构。
4.根据权利要求3所述的修整头,其特征在于,所述连接件(7)的底面与所述第一连接盘(1)的下表面平行,所述第二连接盘(2)上具有与所述第一连接盘(1)的可变形区域相对应的凹陷区域(8)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的修整头,其特征在于,所述第一连接盘(1)的下表面的中心具有朝向所述第二连接盘(2)凸出的凸起(9)。
6.根据权利要求5所述的修整头,其特征在于,所述第二连接盘(2)的中心具有凹槽(10),通过所述凹槽(10)用于承接所述第一连接盘(1)的凸起(9)。
7.根据权利要求6所述的修整头,其特征在于,所述第一连接盘(1)的凸起(9)和所述第二连接盘(2)的凹槽(10)的结合面为弧形。
8.根据权利要求7所述的修整头,其特征在于,所述凹槽(10)的直径大于所述凸起(9)的直径。
9.一种研磨垫修整器,其特征在于,包括:
10.根据权利要求9所述的研磨垫修整器,其特征在于,所述本体包括:
11.根据权利要求10所述的研磨垫修整器,其特征在于,所述本体还包括:
12.根据权利要求10或11所述的研磨垫修整器,其特征在于,所述本体还包括:
13.根据权利要求12所述的研磨垫修整器,其特征在于,所述轴承座(16)上设置有弹性件(17),所述弹性件(17)具有使所述轴承座(16)靠近所述施压件(13)的弹性力。
14.一种化学机械抛光系统,其特征在于,具有权利要求9-13中任一项所述的研磨垫修整器。