CN210550372U - 一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化学机械抛光后处理技术领域，公开了一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜，所述平衡架具有中轴部以及形成于中轴部底端的底盘部，所述中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并且所述底盘部连接至所述承载盘以带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室，所述的底盘部的下表面设置有消波层。

Description

一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备

技术领域

本实用新型涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备。

背景技术

化学机械抛光是一种在芯片制造领域主流的基板抛光的方法。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，在化学及机械的综合作用下使基板完成全局抛光。

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。如美国专利US20130065495A1公开了一种承载头，其包括承载盘及弹性膜，弹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，第一部分可移动的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弹性膜使得第二部分与弹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。

中国专利CN104854680B公开了一种承载头，可将各个挡板的尾端夹在夹板之间。各种夹板实质上可为纯塑料、复合塑料或金属，所述纯塑料例如聚醚醚酮或聚苯硫醚，所述复合塑料例如玻璃填充的或玻璃填充的PEEK，所述金属例如不锈钢或铝。环架机构允许底座组件相对于壳体垂直滑动，同时限制底座组件的横向移动。外罩例如由基于聚乙烯对苯二甲酯的半晶态热塑性聚酯制成，例如聚酯可被覆盖于底座组件的外侧以防止来自浆料的污染到达承载头的内部。

然而，随着电子器件特征结构尺寸不断的缩小，其制造过程对化学机械抛光的工艺要求也越来越高，从而导致承载头中气体腔室分区越来越多。这使得承载头的结构也日趋复杂，零部件数量和组合关系都达到了空前的复杂程度，给装配作业和维保作业带来了挑战，并对零部件加工提出了非常高的精度要求和成本要求；此外，化学机械抛光终点检测的检测精度要求也随着特征结构尺寸的不断缩小而提高，因此对承载头的整体电磁信号反射性能也提出了一定要求，希望能够在测量基板上的金属结构特征厚度时，承载头上其他金属部件尽量少的反射电磁测量信号；不仅如此，还要求承载头快速取放基板以及对基板加压的过程中降低对基板可能造成的影响，防止基板损坏等。

总之，希望提供一种具有更精确且更均匀的抛光设备来实现更精确且更均匀的化学机械抛光。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备，旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

本实用新型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，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜，所述平衡架具有中轴部以及形成于中轴部底端的底盘部，所述中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并且所述底盘部连接至所述承载盘以带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室，所述的底盘部的下表面设置有消波层。

优选地，所述承载头具有环状压盘，所述柔性膜具有沿其底面向上延伸的环状边缘皱壁以及至少一个与边缘皱壁同心设置的环状的内皱壁，所述内皱壁中最内侧的内皱壁以及所述边缘皱壁两者中的至少一个被所述环状压盘夹紧固定至所述承载盘的下表面。

优选地，所述消波层由坡莫合金、铁氧体、钛酸钡、碳化硅、石墨、金属微粉、导电纤维和/或手性材料中的至少一种形成。

优选地，所述消波层通过电镀、喷射、粘贴、涂覆或气相沉积的方式固着于所述底盘部的下表面。

优选地，所述平衡架的材料为相对磁导率不超过304奥氏体不锈钢的金属材料。

优选地，所述平衡架的底盘部的中心区域具有向下延伸的下凸结构。

优选地，所述下凸结构沿竖直方向向下延伸至不低于所述环状压盘的下表面。

优选地，所述下凸结构为由非金属材料形成的圆锥台，所述圆锥台通过粘合剂固定结合至所述平衡架的底部。

优选地，所述消波层的厚度为0.03mm至2mm。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光设备，所述化学机械抛光设备包括上面所述的承载头。

本申请所述的用于化学机械抛光的承载头及化学机械抛光设备，其有益效果包括：在不影响所述承载头及化学机械抛光设备作业功能及可靠性的前提下改善及提升抛光过程中膜厚测量的准确性从而提升抛光制程控制及抛光结果的准确性等。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型的保护范围，其中：

图1是根据本实用新型所述用于化学机械抛光的承载头1的结构示意图；

图2是根据本实用新型之平衡架11的结构示意图；

图3是根据本实用新型之连轴盘12的结构示意图；

图4是根据本实用新型之承载盘13的结构示意图；

图5是根据本实用新型之柔性膜14的结构示意图；

图6示出了包括用于测量基板201上的金属膜层202的厚度的膜厚测量装置203以及根据本实用新型之承载头1的示意图；

图7是具有消波层的平衡架在承载头1内的安装示意图；

图8是根据本实用新型之平衡架11另一实施例的结构示意图；

图9是根据本实用新型之平衡架11再一实施例的结构示意图；

图10是图9所示平衡架11在承载头1内的安装示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本实用新型具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。

根据本实用新型的用于化学机械抛光的承载头1的一种实施例如图1所示，包括平衡架11、连轴盘12、承载盘13、柔性膜14以及环状压盘15；第一夹环20将环状弹性膜21的外缘夹紧结合至承载盘13并且第二夹环23将环状弹性膜21的内缘夹紧结合至连轴盘12，使得当连轴盘12与外部驱动轴(未示出)一起旋转时连轴盘12可经由环状弹性膜21带动承载盘13一起同轴旋转；第三夹环18和环状垫圈17A、17B将平衡架11夹紧固定至承载盘13，环状压盘15将柔性膜14气密地夹紧至承载盘13下部使得柔性膜14可以随承载盘13及平衡架11一起同轴旋转并相对于连轴盘12沿竖直方向上下运动；保持环16固定结合至承载盘13的下表面；当承载头1作业时，连轴盘12耦合连接至外部驱动轴，待加工的基板被接收保持于保持环16内侧的柔性膜14下方。

如图2所示，平衡架11由竖直延伸的中轴部111、底盘部112、周壁部113和翼缘部114构成，圆盘状的底盘部112同轴形成于中轴部111的底部并且其半径至少为中轴部111的半径的3倍，周壁部113沿底盘部112的圆周边缘大体上竖直向上延伸至不超过中轴部111的高度的一半以形成具有一定高度的半封闭环状圆柱行程腔116，环状的扁平的翼缘部114从周壁部113的上部外表面向外水平延伸得以形成并且其厚度大于等于底盘部112和/或周壁部113的厚度。此外，中轴部111具有沿其轴线设置的从中轴部111的上表面贯穿延伸至底盘部112的下表面的第一通孔115，未示出的外部气源可以经由第一通孔115向承载头1内通入气体或从承载头1中抽出气体以调节承载头1中的腔室的压力。

如图3所示，连轴盘12由圆柱状的主体部121和周缘部122构成，主体部121具有沿其中心旋转轴线贯穿延伸的用作轴孔的第二通孔123以及至少一个与第二通孔123平行延伸的第三通孔124。其中，第二通孔123即为所述中心通孔。主体部121的外径略小于圆柱行程腔116的内径，使得如图1所示，当连轴盘12相对于平衡架11向下运动时连轴盘12的主体部121可向下插入到平衡架11的圆柱行程腔116中，并且第二通孔123的内径与平衡架11的中轴部111的外径匹配使得中轴部111能够可滑动地插入第二通孔123中并在其中沿竖直方向气密地滑动；换言之，平衡架11经由其中轴部111与连轴盘12的第二通孔123相互配合，彼此可沿其共有的中心旋转轴线上下竖直移动。

如图4所示，承载盘13为具有一定厚度的圆盘，其具有沿中心旋转轴线贯穿延伸的台阶孔131，台阶孔131由第一阶孔131A、第二阶孔131B、第三阶孔131C以及第四阶孔131D构成，其中所述4个阶孔的半径不同并且由下至上增大。第一阶孔131A的内径略大于平衡架11的底盘部112的外径，第二阶孔131B的半径略大于翼缘部114外端距中心旋转轴线的距离，并且第四阶孔131D内径比连轴盘12的周缘部122的外径大1至20mm，使得如图1所示，平衡架11被环状垫圈17A、17B及第三夹环18夹紧固定至台阶孔131中，以形成由圆柱行程腔116的内表面、第三夹环18的内表面和上表面、第四阶孔131D的底面和侧面、环状弹性膜21的下表面、第二夹环23的下表面和外表面、以及连轴盘12的未被第二夹环23覆盖的下表面一起所构成的相对密闭的体积可变的第一压力腔室25。

如图1所示，当通过第三通孔124向第一压力腔室25中通入气体时，第一压力腔室25中的气压增高使得结合在一起的平衡架11和承载盘13相对于连轴盘12整体地沿竖直方向向下移动，第一压力腔室25的体积也相应地增大；类似的，当通过第三通孔124从第一压力腔室25中抽出气体时，第一压力腔室25中的气压降低使得结合在一起的平衡架11和承载盘13相对于连轴盘12整体地沿竖直方向向上运动，第一压力腔室25的体积也相应地减小，并且，平衡架11与承载盘13的竖直移动带动了柔性膜14及环状压盘15的移动以致动和/或保持基板。

进一步的，如图1和图3所示，连轴盘12的周缘部122的下边缘处具有用于容置第二夹环23的边缘凹部231，边缘凹部231的深度配置成使得当第二夹环23和第三夹环18分别经由螺栓(未示出)等固定部件固定至连轴盘12和承载盘13时，第二夹环23的下表面可齐平于或低于连轴盘12的周缘部122的下表面并且第三夹环18的上表面配置成齐平于或高于承载盘13的顶面。进一步地，第三夹环18沿竖直方向的厚度大于台阶孔131的第四阶孔131D的深度，第二夹环23沿竖直方向的厚度大于连轴盘12的周缘部122的边缘凹部231的深度，并且第三夹环18的厚度与第四阶孔131D的深度之间的高度差h1应大于第二夹环23的厚度与边缘凹部231的深度之间的高度差h2，使得当连轴盘12相对于平衡架11向下运动至最下端位置时第三夹环18可以通过支撑连轴盘12的周缘部122的下表面的方式阻挡连轴盘12继续向下运动，以提供限位功能。

柔性膜14的作用在于与承载头1的其他部分配合形成至少两个可调压的气体腔室，从而进一步微调施加于基板的压力轮廓以改善化学机械抛光的均匀性和一致性。为此，如图5所示，柔性膜14形成为由圆形底板部141、环状的边缘皱壁142以及至少一个环状的内皱壁143构成，边缘皱壁142沿圆形底板部141的圆周边缘向上竖直延伸并在其顶端朝径向内侧水平延伸一段距离形成环状的第一水平延伸部144，并且第一水平延伸部144在其内侧边缘处具有环状的第一密封凸起145；类似地，环状的内皱壁143与边缘皱壁142同心平行设置并位于其径向内侧，内皱壁143从圆形底板部141的上表面竖直向上延伸并在其顶端朝径向外侧水平延伸一段距离形成环状的第二水平延伸部146，并且第二水平延伸部146在其外侧边缘处具有环状的第二密封凸起147；或者，内皱壁143从圆形底板部141的上表面竖直向上延伸并在其顶端朝径向内侧水平延伸一段距离形成环状的第二水平延伸部146，并且第二水平延伸部146在其外侧边缘处具有环状的第二密封凸起147。

作为本实用新型的一个实施例，所述的承载头1上的环状压盘15可以为多个零部件装配而成，也可以为一体成型的部件；弹性膜14的最内侧的内皱壁143以及所述边缘皱壁142两者中的至少一个被所述环状压盘15夹紧固定至所述承载盘13的下表面，以便在弹性膜14与承载盘13之间形成相互独立的腔室，凭借通入或抽出气体来调节各个腔室的压力。

如图1和图5所示，第一密封凸起145及其相邻的第一水平延伸部144的一部分经由螺栓(未示出)被环状压盘15的外缘上部夹紧固定至承载盘13的下表面，并且第二密封凸起147及其相邻的第二水平延伸部146的一部分被环状压盘15的内缘上部夹紧固定至承载盘13的台阶孔131底部内缘的下部，从而分别形成相对密封的可调压的第二压力腔室24A和环状的第三压力腔室24B，通过第一通孔115可以向第二压力腔室24A中通入或抽出气体以调节该腔室的压力，同理，可以通过未示出的其他通孔或流体通道向第三压力腔室24B中通入或抽出气体以调节该腔室的压力，从而分区精确调节施加于基板的压力轮廓以实现更均匀一致的抛光。

从上述描述可以看出，可以通过调节第一压力腔室25的压力来控制承载头1与基板之间沿竖直方向的相对位置，并且通过调节第二压力腔室24A和第三压力腔室24B的压力来进一步调节施加于基板的压力轮廓，为了实时监测抛光过程特别是监测抛光过程中基板表面的功能膜层的实时厚度并确定抛光终点，还需要通过电涡流传感器和/或光学传感器等一系列装置来测量基板抛光的厚度，即监测基板上的功能膜层的实时厚度。

尽管本实施方式中示出了具有两个独立的压力腔室的柔性膜14的方案，但为了更进一步优化化学机械抛光的均匀性和一致性，可以通过设置更多的具有密封结构和/或水平延伸部的内皱壁143来形成更多的可调压腔室，相应的，环状压盘15可以由多个不同的环状压盘构件组合形成，示例性地，环状压盘15可形成为组件，该未示出的环状压盘组件15可以包括2个、3个、4个、5个、6个或7个环状压盘构件，这些环状压盘构件将不同的可调压腔室的内侧壁的密封部的部分或全部分别夹紧结合至承载盘13；换言之，本实施方式中的环状压盘15和内皱壁143的数量、结构、构成和/或配合形式不应做限制理解，而应参考现有技术做出更大范围的理解，本实施方式仅仅为了突出其核心实用新型要旨而省略了对现有技术的描述。

如图6所示，当承载头1将基板201抵压在旋转的抛光垫(未示出)上进行抛光作业时，需要借助安装在抛光盘上的电涡流膜厚测量装置203来测量基板201表面的金属膜层202的厚度以判断抛光终点，由于金属材料对电涡流膜厚测量装置203发射的电磁波具有反射作用而非金属材料一般透射电磁波，并且在一定范围内电磁波的反射强度与金属膜层厚度大体呈正相关的关系，因此可以通过电涡流膜厚测量装置203向基板201上的金属膜层202方向发射电磁波并测量金属膜层202所反射的电磁波的强度来测量所述膜层厚度。通常采用诸如不锈钢等具有较高强度的金属材料来制造平衡架11以使其满足强度需求，然而，当平衡架11的底盘部112为金属材料时，由于其相较于翼缘部114距离电涡流膜厚测量装置203更近使得其会较大程度地反射电涡流膜厚测量装置203所发射的电磁波，因此会对金属膜层202的厚度测量精度造成难以忽略的影响，从而影响抛光终点的检测的精确性。

为此，优选采用相对磁导率和/或电导率较低(更接近1)的诸如牌号为304的奥氏体不锈钢、铝镁合金和/或钛合金等材料来制造平衡架11，由于这样的材料的相对磁导率小于1.01，因此对电磁波的反射作用非常弱，故对膜厚的测量精度影响可以接受。应当理解的是，本实施例或实施方式中的附图中的结构尺寸及比例关系，特别是图6中基板201、金属膜层202以及电涡流膜厚测量装置203尺寸并不代表其实际尺寸，也不代表其尺寸之间的比例关系，仅仅是为了体现他们的功能而示出的。

尽管相对磁导率较低的金属材料可以减少平衡架11的底盘部112对电涡流传感器的测量信号的影响，但由于金属膜层的厚度薄至1000nm以内并且对测量精度的误差要求一般小于10nm，因此在一些情况下需要进一步降低平衡架11的材料对膜厚测量精度的影响，即需要进一步减小平衡架11的底盘部112对电磁波的反射。

优选的，如图7所示，可以在平衡架11的底盘部112的下表面设置一消波层204，该消波层204的厚度一般为0.03mm至2mm，并且该消波层204一般由诸如坡莫合金、铁氧体、钛酸钡、碳化硅、石墨、金属微粉、导电纤维和/或手性材料中的至少一种形成。容易理解的，消波层204可以通过粘贴消波贴片、涂刷含有消波粉末材料的粘合剂、气相沉积消波材料、电镀、喷射、粘贴或涂覆消波材料等多种不同的方法结合于底盘部112的全部下表面，并且优选的，消波层204的半径大于底盘部112的半径以覆盖底盘部112边缘处相邻的周壁部113的外表面的底部区域，从而进一步降低平衡架11对膜厚测量的潜在影响；容易理解的是，消波层204不覆盖第一通孔115。

在前述的具体实施方式中，平衡架11通常由金属材料整体加工而成以满足强度需求和加工精度需求，但为进一步降低平衡架的底盘部对膜厚测量的影响，其也可以替代形成为图8中所示的方案，其中，平衡架31的中轴部311由中轴芯311A和中轴套311B构成；中轴芯311A与底盘部312、周壁部313、翼缘部314由同一种非金属材料一体加工而成，中轴套311B由同一种金属材料制成并且在其内部下方具有用于结合中轴芯311A的连接孔，该连接孔的尺寸与中轴芯311A的尺寸匹配以使中轴芯311A可以完全同轴地插入并固定于该连接孔内并同时保证该连接孔的内表面与中轴芯311A的外表面之间气密结合；中轴芯311A具有沿其轴线贯穿延伸的中轴芯通孔315A，中轴套311B具有沿其轴线贯穿延伸的中轴套通孔315B，当中轴套311B结合至中轴芯311A时，半径相同的中轴芯通孔315A与中轴套通孔315B彼此对准以形成沿平衡架31的旋转轴线贯穿延伸的平衡架通孔315，此处平衡架31的通孔315的作用与第一通孔115的功能和作用相同。

如图8所示，考虑到加工工艺和强度需求，所述中轴芯的长径比为2至6，优选的，所述中轴芯的长径比为3至5，但一些应用场景，中轴芯311A也可以向上竖直延伸至中轴套311B的上表面，即中轴芯311A的高度(不含底盘部)与中轴套311B的高度相当；而考虑到对电磁波的反射和强度需求，中轴套311B下部的连接孔的孔壁的厚度不应超过中轴套311B上部厚度的50％。优选的，为了保证平衡架31不同部分之间的形位公差，由中轴芯通孔315A和中轴套通孔315B构成的平衡架通孔315是将中轴芯311A和中轴套311B固定结合在一起之后通过机械加工形成的，并且，底盘部312、周壁部313、翼缘部314中的至少一个是在将中轴芯311A和中轴套311B固定结合在一起之后通过机械加工形成的。

形成中轴芯311A等部分的材料为PPS塑料、PEEK塑料、PET塑料、POM塑料、陶瓷材料或半导体材料中的至少一种材料，并优选在其中加入玻璃纤维、碳纤维和/或陶瓷等增强材料或直接采用强度更好的复合塑料来制造这些零部件，或者也可以采用诸如钛或钛合金等来制造中轴芯311A；中轴套311B优选采用诸如牌号为304的奥氏体不锈钢、铝镁合金、钛合金等相对磁导率较低的金属材料制成。应当理解的是，中轴芯311A在其靠近底盘部312处的直径可以大于其他部分的直径以增强中轴芯311A与底盘部312结合处的强度，并且中轴芯311A与底盘部312的结合处优选采用弧形圆角过度以优化该部位的强度；并且，为进一步降低金属制成的中轴套311B可能对电涡流膜厚测量装置203的测量精度的影响，可在其表面涂覆一层消波材料，或者，在轴套311B的与中轴芯311A根部接触的区域涂覆一层消波材料以降低中轴套311B特别是中轴套311B的根部对电涡流检测信号的影响。

实际上，金属类材料对电涡流信号的影响还包括电磁波可能在金属材料中形成感应涡流导致使得电涡流膜厚测量装置203接收到的电磁波的一部分可能来自所述感应电涡流所产生的电磁波，这也是本实用新型将相对磁导率较低的金属材料、消波材料、非金属材料引入承载头1的部件的构造的优势之一。

此外，如图2和图8所示，平衡架31与平衡架11的区别还在于，平衡架31的底盘部312的整体或一部分形成为向下凸起，并且所述向下凸起沿竖直方向向下延伸至不低于环状压盘15的下表面；这样的向下凸起的作用在于防止在加载基板过程中由于第二压力腔室24A变形过大导致基板中心部分被过度提拉，即当基板中部区域被提拉过度时会受到所述向下凸起的阻挡，从而防止环状压盘15的内缘下部因为过度提拉可能导致的基板局部的过度变形和/或基板特征结构的损坏；并且使得所述向下凸起构成为沿竖直方向向下延伸至不低于环状压盘15的下表面的作用在于，防止该凸起过于接近基板使得在提拉基板过程中该凸起先于环状压盘15作用于基板而导致基板的中间区域作用力过大，从而防止该底盘部312因为过度提拉可能导致的基板中部的过度变形或损坏。

图9是根据本实用新型之平衡架11再一实施例的结构示意图，所述平衡架11的底盘部112的中心区域具有沿竖直方向向下延伸的下凸结构117，所述中轴部111上沿其轴线设置的从中轴部111的上表面贯穿设置的第一通孔115延伸至下凸结构117的下表面，所述下凸结构117沿竖直方向向下延伸至不低于所述环状压盘15的下表面，这样设置下凸结构117的作用在于防止在加载基板过程中由于第二压力腔室24A变形过大导致基板中心部分被过度提拉，即当基板中部区域被提拉过度时会受到所述下凸结构117的阻挡，从而防止环状压盘15的内缘下部因为过度提拉可能导致的基板局部的过度变形和/或基板特征结构的损坏；并且使得所述下凸结构117构成为沿竖直方向向下延伸至不低于环状压盘15的下表面的作用在于，防止下凸结构117过于接近基板使得在提拉基板过程中该下凸结构117先于环状压盘15作用于基板而导致基板的中间区域作用力过大，从而防止该下凸结构117因为过度提拉可能导致的基板中部的过度变形或损坏。

在一些实施例中，所述下凸结构117与所述平衡架11一体形成。

作为本实施例的一个方面，所述下凸结构117为圆锥台结构，其包括上部锥台及下部锥台，所述下部锥台的尺寸大于上部锥台的尺寸；所述平衡架11的下部设置有用于贴合固定所述上部锥台的锥形孔，所述锥形孔的内壁距所述中轴部111与底盘部112内部底面的交点的距离不小于3mm，以保证平衡架11的强度。

作为本实施例的一个方面，所述下部锥台的截面半径按照由下至上的方向逐渐变大，即下部锥台与底盘部112接触处对应的截面半径最大，其截面半径为5-10mm，所述下部锥台的母线与中轴线之间的夹角为10-30°，优选地，所述下部锥台的母线与中轴线之间的夹角为20°。

作为本实施例的另一方面，所述平衡架11的下表面的中心区域设置的下凸结构117为非金属材料，下凸结构117所在区域能够透射金属膜层202所反射的电磁波，削弱平衡架11的中心区域对膜厚测量精度的影响，从而提高抛光终点的检测的准确性。

在图9所示的实施例中，所述下凸结构117通过粘合剂固定结合在平衡架11底部，具体地，下凸结构117的上部锥台通过粘合剂固定在平衡架11下部的锥形孔内；所述下凸结构117为非金属材料，下凸结构117所在区域能够透射金属膜层202所反射的电磁波，以削弱平衡架11中心区域对膜厚测量精度的影响，从而提升抛光终点的检测的准确性。

图10是图9所示平衡架11在承载头1内的安装示意图，所述平衡架11的底盘部112的下表面设置有消波层204，同时，在平衡架11的底盘部112的中心区域设置有向下延伸的下凸结构117，所述下凸结构117通过粘合剂固定在平衡架11下部的锥形孔内，所述粘合剂中也可含有消波材料，如铁氧体、钛酸钡、碳化硅、石墨、金属微粉、导电纤维、手性材料等，以弱化粘合剂对膜厚测量的影响。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于化学机械抛光的承载头，其特征在于，包括连轴盘、平衡架、承载盘、柔性膜，所述平衡架具有中轴部以及形成于中轴部底端的底盘部，所述中轴部可滑动地设置于连轴盘的中心通孔内并且所述底盘部连接至所述承载盘以带动承载盘相对于连轴盘上下移动，所述柔性膜的一部分被夹紧至承载盘下部以形成密封腔室，所述的底盘部的下表面设置有消波层。

2.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述承载头具有环状压盘，所述柔性膜具有沿其底面向上延伸的环状边缘皱壁以及至少一个与边缘皱壁同心设置的环状的内皱壁，所述内皱壁中最内侧的内皱壁以及所述边缘皱壁两者中的至少一个被所述环状压盘夹紧固定至所述承载盘的下表面。

3.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述消波层由坡莫合金、铁氧体、钛酸钡、碳化硅、石墨、金属微粉、导电纤维和/或手性材料中的至少一种形成。

4.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述消波层通过电镀、喷射、粘贴、涂覆或气相沉积的方式固着于所述底盘部的下表面。

5.如权利要求1所述的承载头，其特征在于，所述平衡架的材料为相对磁导率不超过304奥氏体不锈钢的金属材料。

6.如权利要求2所述的承载头，其特征在于，所述平衡架的底盘部的中心区域具有向下延伸的下凸结构。

7.如权利要求6所述的承载头，其特征在于，所述下凸结构沿竖直方向向下延伸至不低于所述环状压盘的下表面。

8.如权利要求6所述的承载头，其特征在于，所述下凸结构为由非金属材料形成的圆锥台，所述圆锥台通过粘合剂固定结合至所述平衡架的底部。

9.如权利要求1至7中任一项所述的承载头，其特征在于，所述消波层的厚度为0.03mm至2mm。

10.一种化学机械抛光设备，其特征在于，所述化学机械抛光设备包括如权利要求1至9中任意一项所述的承载头。

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