一种化学机械抛光保持环和化学机械抛光承载头

本发明属于化学机械抛光，尤其涉及一种化学机械抛光保持环和化学机械抛光承载头。

背景技术：

1、化学机械抛光是一种在芯片制造领域的主流基板抛光方法。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，使得基板在化学和机械的综合作用下完成全局抛光。

2、承载头是化学机械抛光装置的重要组成部分，其作业性能直接关系到基板的化学机械抛光效果。美国专利us20130065495a1公开了一种承载头，其包括承载盘及柔性膜，柔性膜可拆卸地设置在承载盘的下部；承载盘包括第一部分及第二部分，第一部分可移动地同心设置在第二部分的上部凹槽中使得第一部分和第二部分彼此之间可沿垂直于承载盘底面的方向运动。第二部分下部安装有柔性膜使得第二部分与柔性膜之间形成多个气腔以通过调节每个独立气腔的压力实现对基板压力轮廓的调节。现有技术中，外部空气经由第一部分上表面的气孔进入第一部分内部的通道并从第一部分侧壁上的气孔流出，然后经由气管输送至分别与独立气腔连通的第二部分的上表面的气孔。

3、承载头的下部设置有保持环，其在基板的化学机械抛光中发挥重要作用。一方面，其可以防止抛光过程的基板从承载头的底部滑脱或飞出；另一方面，保持环的底部设置有沟槽，其可以为更新基板与抛光垫之间的抛光液提供流体通道；再者，保持环抵压于抛光垫参与基板边缘压力的调整，有利于实现基板的全局平坦化并改善平坦化的一致性。

4、在化学机械抛光过程中，为了实时调节材料去除速率，需要在线测量待去除材料层的厚度，当待去除材料为金属时，电涡流膜厚测量方法比较适用。现有的电涡流膜厚测量装置通过信号发生器产生交变电磁场信号，使基板的金属膜中形成电涡流，通过传感器检测由所述金属膜中的电涡流引起的电感变化信号，并由此确定金属膜的厚度。

5、化学机械抛光终点检测的检测精度要求随着特征结构尺寸的不断缩小而提高，由于传统的化学机械抛光承载头的保持环等部件内包含金属部件或金属材料，在电涡流膜厚测量中所述金属部件内也会产生电涡流，从而会对传感器获取的由金属特征结构产生的信号造成干扰，影响终点检测的精度。因此，希望能够在测量基板的金属结构特征厚度以判断化学机械抛光重点时保证承载头的金属结构尽量少地干扰所述测量信号。

技术实现思路

1、本发明提供了一种化学机械抛光保持环和化学机械抛光承载头，旨在一定程度上解决上述技术问题之一，其技术方案如下：

2、一种化学机械抛光保持环，保持环由环状的金属内芯和塑料制成的包覆层组成；所述金属内芯上设置有用于加强结合的强化结合部，所述金属内芯表面设置有吸波层，所述吸波层用于防止保持环反射电磁波。

3、上述方案中，制成所述吸波层所采用的吸波材料为磁介质型吸波材料、电介质型吸波材料和/或电阻型吸波材料。

4、上述方案中，所述吸波材料为铁氧体微粉和/或镀有镍-磷合金的石墨烯微粉。

5、上述方案中，所述吸波层为镍-磷-石墨烯镀层、涂覆形成的一层具有吸波功能的非金属涂层或热注塑形成的一层非金属吸波结构。

6、上述方案中，所述强化结合部可以是环状突起、环状凹槽、径向突起、或径向凹槽。

7、上述方案中，所述强化结合部横截面可以是矩形、梯形、三角形、锥形、或半圆形。

8、上述方案中，所述强化结合部的高度为0.1至5mm。

9、上述方案中，所述金属内芯的表面具有经激光处理、喷砂、喷丸、磨削和/或切削处理而成的糙化结构。

10、上述方案中，所述金属内芯的表面粗糙度ra为0.8至6.3。

11、此外，本发明还提出了一种化学机械抛光承载头，该承载头包括上述任一种根据本发明的保持环。

12、本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果包括：减小了在电涡流金属膜厚测量过程中保持环产生的电涡流对检测电磁波的干扰、提高了检测精度。

技术特征：

1.一种化学机械抛光保持环，其特征在于，保持环由环状的金属内芯和塑料制成的包覆层组成；所述金属内芯设置有用于加强结合的强化结合部，所述金属内芯表面设置有吸波层，所述吸波层用于防止保持环反射电磁波。

2.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，制成所述吸波层所采用的吸波材料为磁介质型吸波材料、电介质型吸波材料和/或电阻型吸波材料。

3.如权利要求2所述的保持环，其特征在于，所述吸波材料为铁氧体微粉和/或镀有镍-磷合金的石墨烯微粉。

4.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述吸波层为镍-磷-石墨烯镀层、涂覆形成的一层具有吸波功能的非金属涂层或热注塑形成的一层非金属吸波结构。

5.如权利要求1至4中任一项所述的保持环，其特征在于，所述强化结合部可以是环状突起、环状凹槽、径向突起、或径向凹槽。

6.如权利要求5所述的保持环，其特征在于，所述强化结合部横截面可以是矩形、梯形、三角形、锥形、或半圆形。

7.如权利要求5所述的保持环，其特征在于，所述强化结合部的高度为0.1至5mm。

8.如权利要求1至4中任一项所述的保持环，其特征在于，所述金属内芯的表面具有经激光处理、喷砂、喷丸、磨削和/或切削处理而成的糙化结构。

9.如权利要求8所述的保持环，其特征在于，所述金属内芯的表面粗糙度ra为0.8至6.3。

10.一种化学机械抛光承载头，其特征在于，该承载头包括如权利要求1至9中任一项所述的保持环。

技术总结一种化学机械抛光保持环和化学机械抛光承载头，保持环由环状的金属内芯和塑料制成的包覆层组成；所述金属内芯上设置有用于加强结合的强化结合部，所述金属内芯表面设置有吸波层，所述吸波层用于防止保持环反射电磁波。技术研发人员：赵德文,刘远航,孟松林受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13