一种晶圆研磨头及化学机械研磨机的制作方法

本实用新型涉及化学机械研磨技术领域，尤其涉及一种晶圆研磨头及化学机械研磨机。

背景技术：

在大规模集成电路的制造领域中，化学机械研磨工艺是一个复杂的工艺过程，它是将晶圆表面与研磨垫的研磨表面接触，然后，通过晶圆表面与研磨垫的摩擦使原来凹凸不平的晶圆表面变得平坦。化学机械研磨的主要部件有研磨头、固定环、研磨台、研磨垫、研磨液供给装置、修整盘以及清洗装置等。

在晶圆研磨头研磨的过程中，固定环是更换的消费品之一，并且在长时间的研磨过程中，固定环的应力会产生偏差，甚至会发生变形，进而影响研磨头的研磨速率；为了更换固定环，需要将研磨头从化学机械研磨机上卸下来，将研磨头分解，使得安装拆卸工序复杂，进一步影响研磨工艺的效率。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种晶圆研磨头及化学机械研磨机。

具体技术方案如下：

一种晶圆研磨头，应用于化学机械研磨机，其中，所述化学机械研磨机内设置研磨垫，所述晶圆研磨头进一步包括：

一研磨头本体，所述研磨头本体上连接通气管路；

一连接环，与所述研磨头本体连接，所述连接环的内边缘设置第一螺纹；

一第一固定环，与所述连接环连接，与所述通气管路相通，形成一固定晶圆的腔体，所述第一固定环的外边缘的上部分设置与所述第一螺纹相匹配的第二螺纹；

一第二固定环，设置于所述第一固定环的外边缘的下部分，所述第二固定环的底部与所述第一固定环的底部相持平。

优选的，所述连接环的内径与所述第一固定环的外径相同。

优选的，所述第二固定环的内径与所述第一固定环的外径相同。

优选的，所述第一螺纹与所述第二螺纹的数量相同。

优选的，所述腔体内设置一载具，所述载具与所述通气管路相通以形成一充气系统。

优选的，所述载具上固定一弹性膜，所述弹性膜上设置复数个通孔。

优选的，所述载具为管状结构，由聚氨酯或橡胶材料制成。

一种化学机械研磨机，其中包括上述所述的晶圆研磨头。

本实用新型的技术方案有益效果在于：通过增加第二固定环，使得第一固定环的保持力均匀，不会发生变形，有效延长第一固定环的使用寿命，并且使得晶圆研磨头的研磨速率更加稳定，同时增加连接环，采用螺纹匹配的方式固定第一固定环，通过旋转的方式便于安装和拆卸。

附图说明

图1为本实用新型中，关于晶圆研磨头的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

一种晶圆研磨头，应用于化学机械研磨机，其中，化学机械研磨机内设置研磨垫，晶圆研磨头进一步包括：

一研磨头本体1，研磨头本体1上连接通气管路2；

一连接环3，与研磨头本体1连接，连接环3的内边缘设置第一螺纹(在图中未示出)；

一第一固定环4，与连接环3连接，与通气管路2相通，形成一固定晶圆的腔体20，第一固定环4的外边缘的上部分设置与第一螺纹(在图中未示出)相匹配的第二螺纹(在图中未示出)；

一第二固定环5，设置于第一固定环4的外边缘的下部分，第二固定环5的底部与第一固定环4的底部相持平。

通过上述晶圆研磨头的技术方案，如图1所示，晶圆研磨头主要包括研磨头主体1、连接环3、第一固定环4、第二固定环5及第一固定环4与通气管路2相通形成的用于固定晶圆的腔体20；

进一步地，第一固定环4的作用是用于固定晶圆6，防止晶圆6滑出研磨头，第一固定环4通常可以维持几千次的研磨，但长时间的研磨，第一固定环4的应力会产生偏差，甚至会发生变形，进而影响研磨头的研磨速率，因此增加第二固定环5，设置于第一固定环4的外边缘的下部分，使得第一固定环4的保持力均匀，不会发生变形，有效延长第一固定环4的使用寿命，并且使得晶圆研磨头的研磨速率更加稳定；

进一步地，在晶圆研磨头研磨研磨垫的过程中，第一固定环4是更换的消费品之一，因此，设置连接环3，采用第一螺纹(在图中未示出)与第二螺纹(在图中未示出)匹配的方式固定第一固定环，在安装和拆卸时只需旋转即可，简化了工艺的步骤，进一步提高工作效率。

在一种较优的实施中，连接环3的内径与第一固定环4的外径相同。连接环3的第一螺纹(在图中未示出)与第一固定环4的第二螺纹(在图中未示出)相匹配，必须使得连接环3的内径与第一固定环4的外径相同，进一步使得晶圆研磨头在研磨的过程中，第一固定环4的应力均匀，研磨速率稳定。

在一种较优的实施中，第二固定环5的内径与第一固定环4的外径相同。为保持第一固定环4的保持力均匀，不会发生变形，第二固定环5的内径与第一固定环4的外径必须相同，进一步有效延长第一固定环4的使用寿命，并且使得晶圆研磨头的研磨速率更加稳定。

在一种较优的实施中，第一螺纹(在图中未示出)与第二螺纹(在图中未示出)的数量相同。连接环3与第一固定环4采用螺纹匹配的方式，第一螺纹(在图中未示出)与第二螺纹(在图中未示出)的数量必须相同，进一步使得第一固定环4的保持力均匀，晶圆研磨头的研磨速率稳定。

在一种较优的实施中，腔体20内设置一载具200，载具200与通气管路2相通以形成一充气系统。晶圆6被夹在第一固定环4内，加压的腔体20会把向下的压力传送到晶圆6上，并将晶圆6推送至研磨垫上，形成的充气系统可以调整第一固定环4的位置从而独立地控制晶圆6边缘的研磨速率，帮助减少晶圆边缘的不平整效应。

在一种较优的实施中，载具200上固定一弹性膜201，弹性膜201上设置复数个通孔(在图中未示出)。载具200、弹性膜201及复数个通孔(在图中未示出)构成一真空吸盘，晶圆6是借助真空吸盘被固定在第一固定环4内，弹性膜201的重要特性就是多孔性及压缩性，一个均匀压缩的弹性膜201对完成一个均匀的化学机械研磨制程而言非常重要，必须要保持弹性膜201干净，避免研磨液粒子留在弹性膜201内部而引起晶圆划伤。

在一种较优的实施中，载具200为管状结构，由聚氨酯或橡胶材料制成。载具200的作用是支撑经验并将其安置于研磨头内，否则金属研磨头向下的压力可能额会造成晶圆表面的划伤，载具200选择聚氨酯或橡胶材料制成，是对晶圆的背面做一些调整，使得压力会被均匀施加于晶圆的背面，可以避免因热应力而引起的变形与弯曲，并且可以改善研磨工艺的均匀性。

需要说明的是，载具200已广泛用于本技术领域，具体地弹性膜及通孔在图中未示出，同样也广泛用于本技术领域，在此不再赘述。

一种化学机械研磨机，其中包括上述的晶圆研磨头。

本实用新型的技术方案有益效果在于：通过增加第二固定环，使得第一固定环的保持力均匀，不会发生变形，有效延长第一固定环的使用寿命，并且使得晶圆研磨头的研磨速率更加稳定，同时增加连接环，采用螺纹匹配的方式固定第一固定环，通过旋转的方式便于安装和拆卸。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。