[发明专利]嵌入式化学机械抛光用的保持环

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光设备技术领域，特别是一种嵌入式化学机械抛光用的保持环。

背景技术

在化学机械抛光时，抛光头夹持着晶圆，并将晶圆压紧在抛光垫上。晶圆在抛光时容纳在抛光头上的保持环之中，保持环起着容纳和定位晶圆的作用。在抛光过程中，抛光液和去离子水不断的与保持环接触，因此保持环需要具有一定的耐腐蚀性。

现有的保持环是通过特定的粘接剂将用刚性材料制作的上环1和用弹性材料制作的下环3粘接在一起，其结构如图1和图2所示，图1为现有保持环的结构示意图，图2为现有保持环的截面示意图，图中2为粘接剂。保持环的上环1用于支撑定位，而保持环的下环3则直接与硅片和抛光垫接触。现有保持环存在最大问题是在抛光过程中，粘接面上的粘接剂与外界去离子水、抛光液等化学物质直接接触，因此大概几千个抛光周期后，由于化学溶液的腐蚀作用，粘接面的粘接剂损坏，上下两层材料脱开，降低了保持环寿命。

发明内容

本发明目的为解决化学机械抛光过程中，保持环上下两部分的粘接面与外界去离子水、抛光液等化学物质直接接触而导致的寿命短的问题，提供一种嵌入式化学机械抛光用的保持环，其特征在于，嵌入式化学机械抛光用的保持环由刚性环4和弹性环5用粘接剂2粘接而成，刚性环4为轴向截面是矩形或正方形的圆环，刚性环4的上表面有定位孔和螺纹孔，弹性环5的上表面上有一个环形凹槽，环形凹槽与刚性环4直径相同，轴向截面的形状和大小都相同，刚性环4镶嵌在弹性环5的环形凹槽内，刚性环4与环形凹槽的三组接触面，即刚性环4的内表面与环形凹槽的内侧面，刚性环4的外表面与环形凹槽的外侧面，刚性环4的下表面与环形凹槽的底面，均用粘接剂2粘接。

所述刚性环4的材料为不锈钢、铝合金或陶瓷。

所述弹性环5的材料为聚四氟乙烯、聚亚苯基硫化物、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙醇酯或聚对苯二甲酸亚丁酯。

所述粘接剂2为环氧树脂、环氧-聚酰胺胶或聚氨酯胶。

本发明的嵌入式化学机械抛光用的保持环通过弹性环的下表面与抛光垫接触，通过刚性环上表面的定位孔与螺纹孔与抛光头定位和连接。

嵌入式化学机械抛光用的保持环采用将刚性材料嵌入到弹性材料的方式来粘接保持环的刚性环4和弹性环5，具有三个粘接面，粘接剂填埋在弹性环5的环形凹槽表面与刚性环4之间，使用时不与外界去离子水、抛光液等化学物质直接接触。

本发明的有益效果为：嵌入式化学机械抛光用的保持环使用时粘接剂不与外界的去离子水、抛光液等化学物质直接接触，避免了化学物质对粘接剂的腐蚀，解决了现有保持环因外界腐蚀而降低粘接强度的问题，也降低了保持环的刚性体部分与弹性体部分脱开的可能性，增加了保持环的使用寿命；对比现有保持环只有一个粘接面，本发明采用嵌入式粘接方法，嵌入式化学机械抛光用的保持环具有三个粘接面，增加了粘接面积，大大提高了保持环刚性体部分和弹性体部分的连接强度。

附图说明

图1为现有保持环的结构示意图；

图2为现有保持环的截面示意图；

图3为嵌入式化学机械抛光用的保持环的截面示意图；

图4为嵌入式化学机械抛光用的保持环的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图3和图4所示，嵌入式化学机械抛光用的保持环由两部分组成，包括刚性环4和弹性环5，用粘接剂2粘接而成，刚性环4为轴向截面是矩形或正方形的圆环，刚性环4的上表面有定位孔和螺纹孔，弹性环5的上表面上有一个环形凹槽，环形凹槽与刚性环4直径相同，轴向截面的形状和大小都相同，刚性环4镶嵌在弹性环5的环形凹槽内，刚性环4与环形凹槽的三组接触面即刚性环4的内表面与环形凹槽的内侧面、刚性环4的外表面与环形凹槽的外侧面、刚性环4的下表面与环形凹槽的底面用粘接剂2粘接。

刚性环4用刚性材料制作，可以是不锈钢、铝合金等金属材料，也可以为陶瓷，本实施例采用不锈钢材料。弹性环5用弹性材料制作，可以是聚四氟乙烯、聚亚苯基硫化物、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙醇酯或聚对苯二甲酸亚丁酯等塑料，本实施例采用聚四氟乙烯。粘接剂2为环氧树脂、环氧-聚酰胺胶或聚氨酯胶，本实施例采用环氧树脂。刚性环4和弹性环5通过嵌入式粘接的方法连接在一起，粘接剂2填埋在两部分之间。

弹性环5的环形凹槽，其底面以及两个侧面组成与刚性环4粘接的三个粘接面；刚性环4嵌入在弹性环5的环形凹槽内，刚性环4和弹性环两者的上表面在同一平面内。