本發(fā)明涉及晶圓加工設(shè)備，具體地說，是涉及一種拋光頭，以及設(shè)有上述拋光頭的拋光系統(tǒng)、拋光系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：

1、拋光頭是化學(xué)機(jī)械拋光（cmp）設(shè)備的關(guān)鍵組件之一，其用于固定并承載被拋光的工件（如晶圓等），同時對工件施加一定的壓力，確保工件與拋光墊緊密接觸。如圖1所示，現(xiàn)有的拋光頭91包括主體911、保持環(huán)912、背膜913、旋轉(zhuǎn)致動器914等，保持環(huán)912和背膜913均安裝在主體911上，且保持環(huán)912環(huán)繞在背膜913的外周上并與背膜913之間形成晶圓固定腔910，旋轉(zhuǎn)致動器914的驅(qū)動端與主體911連接，以驅(qū)動主體911繞主體911的軸心轉(zhuǎn)動。拋光頭91抓取晶圓90進(jìn)行拋光處理時，背膜913在第一氣體流路9111和真空吸附單元92的作用下產(chǎn)生負(fù)壓將晶圓90吸附固定在晶圓固定腔910內(nèi)；接著，通過第二氣體流路9112和第一壓力調(diào)節(jié)單元93調(diào)節(jié)背膜913的壓力、通過第三氣體流路9113和第二壓力調(diào)節(jié)單元94調(diào)節(jié)保持環(huán)912的壓力（保持環(huán)912可在自身軸向上相對主體911滑動）；接著，使拋光頭91帶動晶圓90向拋光墊95移動，直至晶圓90與拋光墊95接觸；隨后旋轉(zhuǎn)致動器914驅(qū)動主體911轉(zhuǎn)動，且使主體911的轉(zhuǎn)動方向與轉(zhuǎn)盤96（拋光墊95安裝于轉(zhuǎn)盤96上）的轉(zhuǎn)動方向相反；但研磨完成后，拋光頭91移動至指定位置或初始位置。然而，現(xiàn)有的拋光頭91存在的不足是：背膜913在第一氣體流路9111的作用下僅能夠保證背膜913受力的均勻性，但無法保證晶圓90的平整度，因此存在晶圓90拋光厚度不均勻的問題，影響產(chǎn)品良率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的第一目的是提供一種可保證晶圓拋光時的平整度，使晶圓拋光厚度均勻，并提升產(chǎn)品良率的拋光頭。

2、本發(fā)明的第二目的是提供一種設(shè)有上述拋光頭的拋光系統(tǒng)。

3、本發(fā)明的第三目的是提供一種上述拋光系統(tǒng)的控制方法。

4、為了實現(xiàn)本發(fā)明的主要目的，本發(fā)明提供一種拋光頭，包括保持環(huán)和背膜，保持環(huán)和背膜均安裝在主體上，保持環(huán)環(huán)繞在背膜的外周，其中，拋光頭還包括形狀補(bǔ)償板，形狀補(bǔ)償板安裝在背膜的底面上，形狀補(bǔ)償板包括多個控制點位，形狀補(bǔ)償板與保持環(huán)之間形成晶圓固定腔；形狀補(bǔ)償板用于與形變控制器電連接，形變控制器可控制至少一個控制點位刺激形狀補(bǔ)償板，使形狀補(bǔ)償板在該控制點位的所在局部產(chǎn)生形變。

5、由上可見，拋光頭可配合拋光系統(tǒng)的檢測單元對被拋光頭抓取的晶圓表面的平整度進(jìn)行檢測，而拋光系統(tǒng)的控制單元在獲取檢測單元的數(shù)據(jù)后，可通過形變控制器控制形狀補(bǔ)償板上相關(guān)的控制點位刺激（如通過改變溫度、電流、磁場等）形狀補(bǔ)償板，使形狀補(bǔ)償板在該相關(guān)控制點位的所在局部產(chǎn)生形變，以對晶圓低凹處進(jìn)行補(bǔ)償，從而使晶圓的表面保持平整，確保晶圓拋光的均勻性；通過對拋光頭的設(shè)計，有效的解決現(xiàn)有拋光頭的僅能保證晶圓受力均勻性（通過背膜的均勻受力來保證），但無法保證晶圓平整度、使晶圓拋光厚度均勻的問題，提升了產(chǎn)品良率。

6、進(jìn)一步的方案是，形狀補(bǔ)償板還包括記憶層，記憶層受控制點位的刺激時在該控制點位所在的局部產(chǎn)生形變；記憶層為雙向形狀記憶聚合物或雙向形狀記憶合金。

7、由上可見，通過對記憶層的設(shè)計，使得記憶層在被控制點位刺激后，能夠進(jìn)行定向形變及復(fù)原，且形變程度可根據(jù)受刺激程度的變化而變化。

8、更進(jìn)一步的方案是，控制點位為加熱器，形變控制器為溫度控制器，加熱器受溫度控制器控制時產(chǎn)生熱量；或控制點位為放電器，放電器受形變控制器控制時產(chǎn)生電流。

9、由上可見，將控制點位設(shè)為加熱器，使得可通過溫度控制器來控制加熱器產(chǎn)生的熱量多少（即控制加熱器的溫度）來刺激記憶層進(jìn)行定向形變；或者，將控制點位設(shè)為放電器，使得可通過形變控制器來控制放電器釋放的電流大小來刺激記憶層進(jìn)行定向形變。

10、更進(jìn)一步的方案是，形狀補(bǔ)償板還包括保護(hù)層，保護(hù)層包裹記憶層和控制點位。

11、由上可見，保護(hù)層能夠避免形狀補(bǔ)償板與晶圓接觸時，劃傷晶圓表面，以對晶圓其保護(hù)作用。

12、更進(jìn)一步的方案是，拋光頭抓取晶圓時，晶圓貼合形狀補(bǔ)償板的底面，記憶層靠近所述形狀補(bǔ)償板面向晶圓的一側(cè)設(shè)置；記憶層的局部形變可迫使晶圓上對應(yīng)位置在與記憶層的形變局部基本相同的形變方向上產(chǎn)生形變。

13、由上可見，通過對記憶層的位置設(shè)計，使得記憶層可更好地控制晶圓的局部發(fā)生位置，進(jìn)而使晶圓的待拋光處理表面保持平整。

14、更進(jìn)一步的方案是，形狀補(bǔ)償板具有用于吸附晶圓的真空吸附部或靜電吸附部。

15、由上可見，該設(shè)計能夠確保拋光頭對晶圓進(jìn)行夾持、固定，以對晶圓進(jìn)行移動。

16、更進(jìn)一步的方案是，形狀補(bǔ)償板為雙向形狀記憶板。

17、由上可見，該設(shè)計使得形狀補(bǔ)償板在受到外部刺激時，可以在單一或多個臨時形狀和永久形狀之間進(jìn)行切換的材料，進(jìn)而提升形狀補(bǔ)償板的補(bǔ)償精度，以更好的確保晶圓的待拋光處理表面的平整度。

18、為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明提供一種拋光系統(tǒng)，包括上述的拋光頭、形變控制器、檢測單元、移動致動器和旋轉(zhuǎn)致動器，形變控制器與形狀補(bǔ)償板電連接，檢測單元用于檢測被拋光頭抓取的晶圓表面的平整度，移動致動器可驅(qū)動拋光頭和/或檢測單元移動，旋轉(zhuǎn)致動器可驅(qū)動拋光頭和/或拋光墊旋轉(zhuǎn)，以使晶圓遠(yuǎn)離形狀補(bǔ)償板的一面與拋光墊接觸研磨。

19、由上可見，檢測單元用于在晶圓進(jìn)行拋光前對晶圓表面的平整度進(jìn)行檢測，進(jìn)而配合控制單元通過形變控制器控制形狀補(bǔ)償板上相關(guān)的控制點位刺激（如通過改變溫度、電流、磁場等）形狀補(bǔ)償板，使形狀補(bǔ)償板在該相關(guān)控制點位的所在局部產(chǎn)生形變，以對晶圓低凹處進(jìn)行補(bǔ)償，從而使晶圓的表面保持平整，確保晶圓拋光的均勻性；本拋光系統(tǒng)有效的解決現(xiàn)有拋光頭的僅能保證晶圓受力均勻性（通過背膜的均勻受力來保證），但無法保證晶圓平整度、使晶圓拋光厚度均勻的問題，提升了產(chǎn)品良率。

20、進(jìn)一步的方案是，檢測單元為圖形傳感器、共焦傳感器、激光位移傳感器、3d激光輪廓傳感器或3d視覺傳感器。

21、由上可見，上述設(shè)計能夠保證檢測單元對被抓取的晶圓表面的平整度進(jìn)行檢測，并精準(zhǔn)識別出被抓取的晶圓表面的凹陷位置及凹陷深度，以使控制單元能夠通過形變控制器控制相對應(yīng)的控制點位刺激記憶層進(jìn)行形變，進(jìn)而對被抓取的晶圓表面的凹陷處進(jìn)行補(bǔ)償。

22、更進(jìn)一步的方案是，拋光頭的主體與保持環(huán)之間具有第一壓力室，主體與背膜之間具有第二壓力室；主體上設(shè)有第一氣體流路和第二氣體流路，第一氣體流路與第一壓力室連通，第二氣體流路與第二壓力室連通。

23、由上可見，第一壓力室通過第一氣體流路與保持環(huán)的第一壓力調(diào)控單元進(jìn)行連接，調(diào)節(jié)保持環(huán)的壓力；第二壓力室通過第二氣體流路與背膜的第二壓力調(diào)節(jié)單元進(jìn)行連接，以調(diào)節(jié)背膜的壓力；雙向形狀記憶板的氣孔通過第三氣體流路與真空吸附單元進(jìn)行連接，以使雙向形狀記憶板對晶圓進(jìn)行吸附或釋放。

24、為了實現(xiàn)本發(fā)明的第三目的，本發(fā)明提供一種拋光系統(tǒng)的控制方法，其中，拋光系統(tǒng)為上述的拋光系統(tǒng)，控制方法包括：控制移動致動器驅(qū)動拋光頭和/或檢測單元進(jìn)行相對移動；獲取檢測單元檢測的拋光頭上抓取的晶圓的待拋光處理表面的平整度數(shù)據(jù)；根據(jù)平整度數(shù)據(jù)通過形變控制器控制至少一個控制點位刺激形狀補(bǔ)償板，使形狀補(bǔ)償板被刺激的局部產(chǎn)生形變以調(diào)整待拋光處理表面的平整度。

25、由上可見，在晶圓進(jìn)行拋光前，通過檢測單元檢測被拋光頭抓取的晶圓表面的平整度，并向控制單元反饋晶圓表面的凹陷位置及凹陷深度，進(jìn)而使控制單元通過形變控制器控制形狀補(bǔ)償板上相關(guān)的控制點位刺激（如通過改變溫度、電流、磁場等）形狀補(bǔ)償板，使形狀補(bǔ)償板在該相關(guān)控制點位的所在局部產(chǎn)生形變，以對晶圓低凹處進(jìn)行補(bǔ)償，從而使晶圓的表面保持平整，確保晶圓拋光的均勻性；本控制方法有效的解決現(xiàn)有拋光頭的僅能保證晶圓受力均勻性（通過背膜的均勻受力來保證），但無法保證晶圓平整度、使晶圓拋光厚度均勻的問題，提升了產(chǎn)品良率。

26、一個優(yōu)選的方案是，獲取檢測單元檢測的拋光頭上抓取的晶圓的待拋光處理表面的平整度數(shù)據(jù)的步驟，包括：檢測單元獲取待拋光處理表面的到檢測單元間的高度變化數(shù)據(jù)和晶圓厚度變化數(shù)據(jù)，以確認(rèn)待拋光處理表面的凹陷位置及凹陷深度。

27、另一個優(yōu)選的方案是，使形狀補(bǔ)償板被刺激的局部產(chǎn)生形變以調(diào)整待拋光處理表面的平整度的步驟，包括：控制點位對形狀補(bǔ)償板進(jìn)行與晶圓上凹陷處凹陷深度相匹配的刺激，使形狀補(bǔ)償板在控制點位的刺激下，進(jìn)行與刺激程度相匹配的形變，進(jìn)而頂推晶圓凹陷處的部位，迫使晶圓上對應(yīng)位置在與形狀補(bǔ)償板的局部形變基本相同的形變方向上產(chǎn)生形變，使晶圓的待拋光處理表面整體保持平整。