CN116457929A - 挡圈及其制造方法、包括该挡圈的cmp装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施例的挡圈利用于CMP装置，包括：框架层，结合于所述CMP装置的载体的下端，并且包含热固性树脂或者热塑性树脂；及合成树脂层，配置在所述框架层的下端，并且下部与抛光垫接触来抛光晶片；其中，所述合成树脂层在朝向所述框架层方向的一面形成多个槽部。

Description

挡圈及其制造方法、包括该挡圈的CMP装置
技术领域
本发明涉及挡圈及其制造方法、包括该挡圈的CMP装置，更具体地说，涉及包括框架层及合成树脂层的挡圈及其制造方法、包括该挡圈的CMP装置。
背景技术
近来，随着半导体晶片的高密度和高功能性，作为将半导体晶片的表面平坦化的装置，正在使用化学抛光和机械抛光同时进行的化学性机械抛光(CMP：ChemicalMechanical Polishing)装置。
在半导体制造工艺中，CMP工艺是使用作为化学液体的浆液和抛光垫在浆液和晶片之间产生化学反应的同时将抛光垫的机械力传递于晶片进而将晶片平坦化的工艺。
在CMP装置中，抛光头(polishing head)包括挡圈(retainer ring)和晶片载体(wafer carrier)。晶片载体起到在接触于抛光头下面的状态下将晶片位于抛光垫上的作用，之后通过抛光垫、抛光头的旋转来旋转晶片的同时进行研磨。
在晶片的研磨过程中，配置在晶片载体下端的挡圈起到在抛光晶片的途中防止晶片脱离晶片载体的作用。通常，挡圈位于晶片载体的最下端，是包围晶片侧面的环形状。
目前，作为制造方法有插入金属芯并注入合成树脂的嵌件注塑成型(insertinjection molding)的制造工艺，或者将合成树脂粘结到金属框架层的制造工艺。利用金属芯的嵌件注塑成型(insert injection molding)的挡圈制造工艺在注塑成型(injection molding)时，在注塑之后硬化时因为表面收缩导致缺陷过多及强度的问题，因此作为解决方案插入金属芯进行来制造。在金属框架层粘结合成树脂的制造工艺在使用时出现粘结部脱落，因此可引起质量问题。
对于这种挡圈可进行长期可靠性试验，诸如抗温抗湿试验、热冲击试验、耐高温试验等，在500小时以上的长期可靠性试验时，出现挡圈的粘结强度(Bond strength)降低50％以上的问题。因此，需要开发在长期可靠性试验之后也不会大幅度降低粘结强度的挡圈。
发明内容
(要解决的问题)
本发明要解决的课题是为了解决以往提出的方法的如上所述的问题而提出的，提供一种挡圈及其制造方法、包括该挡圈的CMP装置，即使没有插入金属芯，也保持强度，不会出现表面收缩，并且提高层间的可靠性，在长期可靠性试验之后也不会大幅度降低粘结强度。
但是，本发明的实施例要解决的技术课题不限于上述的课题，而是在本发明包括的技术思想范围内可进行各种扩展。
(解决问题的手段)
根据利用于CMP装置的挡圈，本发明的一实施例的挡圈包括：框架层，结合于所述CMP装置的载体的下端，并且包含热固性树脂或者热塑性树脂；及合成树脂层，配置在所述框架层的下端，并且下部与抛光垫接触来抛光晶片；其中，所述合成树脂层在朝向所述框架层方向的一面形成多个槽部。
所述多个槽部的深度可以是0.1微米至500微米。
所述合成树脂层可与所述框架层粘结。
所述框架层可包含环氧树脂及热固性树脂硬化剂。
所述环氧树脂可以是在双酚型环氧基树脂混合氯化聚丙烯(chlorinatedpolypropylene)、氯化乙基-丙基共聚物(chlorinated ethyl-propyl copolymer)、氯甲基环氧乙烷(chloromethyl oxirane)、丁氧基甲基环氧乙烷(butoxymethyl oxirane)、丁醛缩醛化聚乙烯醇亚烷基二异氰酸酯(butylaldehyde-acetalized polyvinyl alcoholakylene diisocyanate)、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(butyl acrylate-glycidyl methacrylate copolymer)、乙烯丙烯酸酯共聚物(ethylene acrylatecopolymer)、丙烯酸丁酯(butyl acrylate)、乙烯基苯丁二烯-苯乙烯(ethenyl benzenebutadienestyrene)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene)及缩丁醛乙烯缩醛聚合物(butyral vinyl acetal polymer)中选择的一种以上的热固性树脂。
所述热固性树脂硬化剂可包含二甲氨甲基苯酚(dimethyl aminomethylphenol)、三共甲氨甲基苯酚(trisco-methyl aminomethyl phenol)、苄基二甲基氨基多乙烯多胺(benzyl dimethyl amino polyethylene polyamine)、氰乙基多胺(cyanoethylpolyamine)及酮封端多胺(ketone terminated polyamine)中的至少一种。
所述合成树脂层可包括聚醚醚酮(PEEK)、聚甲烯(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酮(Poketone)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)中的至少一种。
所述挡圈还可包括底漆树脂层，所述底漆树脂层位于所述合成树脂层和所述框架层之间。
所述底漆树脂层可包含双酚A二缩水甘油醚、2,5呋喃二酮、聚丙烯、1-甲基-2-吡咯烷酮、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷及四乙氧基硅烷中的至少一种。
在所述合成树脂层可形成至少一个凸起部，在所述凸起部的表面可形成所述多个槽部。
所述凸起部可包括第一部分及第二部分，所述第一部分从所述合成树脂层延伸，所述第二部分从所述第一部分延伸且宽度等于或大于所述第一部分的宽度。
在所述框架层可形成用于与所述载体的下端螺丝结合的一个以上的孔。
在所述合成树脂层的下端和侧面中的至少一处可形成一个以上的槽。
在所述合成树脂层的下端和侧面中的至少一处可形成一个以上的贯通孔。
根据制造利用于CMP装置的挡圈的方法，本发明的一实施例的挡圈的制造方法包括如下的步骤：形成合成树脂层；在所述合成树脂层的一面形成多个槽部；及在所述合成树脂层上形成框架层。
所述形成多个槽部的步骤可包括利用化学蚀刻方法及物理刮擦方法中的至少一种方法形成表面凹凸的步骤；在此，所述表面凹凸是指多个槽部。所述化学蚀刻方法可包括有机溶剂清洗法、碱性溶液清洗法及酸性溶液清洗法中的至少一种。所述物理刮擦方法可包括喷丸法、钢丝刷清理法、钢丝研磨法、喷砂法及机械加工法中的至少一种。
在所述形成合成树脂层的步骤中，通过利用模具的成型法或者注塑成型法可形成所述合成树脂层。所述形成多个槽部的步骤可包括如下的步骤：在所述模具的表面实施粗化处理来形成凹凸结构；及在所述模具内形成所述合成树脂层。所述凹凸结构转移到所述合成树脂层的表面，进而在所述合成树脂层形成所述多个槽部。
所述多个槽部的深度可以是0.1微米至500微米。
所述挡圈的制造方法还可包括在所述合成树脂层上进行底漆处理以形成底漆树脂层的步骤。
所述形成框架层的步骤可包括如下的步骤：在成型框架插入所述合成树脂层，并且在所述成型框架填充热固性树脂硬化所述热固性树脂，之后从所述成型框架取出层叠结合的所述合成树脂层及所述框架层。
所述形成框架层的步骤可包括如下的步骤：将液态热固性树脂在圆柱体中移动至圆柱体前端；将所述液态热固性树脂注塑注入并填充于由公模和母模构成的模具内腔体；及加热所述模具来固化所述热固性树脂之后进行冷却后取出。
本发明的一实施例的CMP装置包括：所述挡圈；载体，结合于所述挡圈的上端；抛光垫，与所述挡圈的下端接触，并且在上端放置晶片。
(发明的效果)
根据本发明的实施例，在构成挡圈的层间形成多个槽部，进而提高层间的粘结可靠性，最终可提高挡圈的粘结强度。
附图说明
图1是示出本发明的一实施例的挡圈的图。
图2是示出本发明的一实施例的挡圈结合于载体的模样的图。
图3是示出沿着图1的切割线A-A'切割的剖面的一部分的部分剖面图。
图4是示出本发明的另一实施例的挡圈的图。
图5是示出沿着图4的切割线B-B'切割的剖面的一部分的部分剖面图。
图6是示出本发明的一实施例的合成树脂层的图。
图7是示出本发明的另一实施例的框架层及插入于框架层的孔的螺旋线圈的图。
图8是示出本发明的变形的一实施例的合成树脂层及框架层的部分剖面图。
图9是示出形成有图8的凸起部的框架层的图。
图10是用于说明利用螺栓结合载体的下端和挡圈的上端的方法的图。
图11是根据本发明的另一实施例形成槽或者贯通孔的合成树脂层的立体图。
图12是用于说明在评价示例1至3中测定粘结强度的方法的概略图。
(附图标记说明)
10：CMP装置
110：挡圈
112：框架层
113：孔
114：螺旋线圈
115：合成树脂层
117：螺栓固定部
118：底漆树脂层
119：多个槽部
120：载体
200：研磨垫
300：晶片
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的各种实施例，以使在本发明所属技术领域中具有常规知识的人可容易实施。本发明可实现为各种不同的形态，不限于在此说明的实施例。
为了明确说明本发明，省略与说明无关的部分，并且在说明书全文中对于相同或者类似的构成元素赋予相同的附图标记。
另外，在附图中示出的各个结构的大小及厚度是为了便于说明而任意示出的，因此本发明不必限于如图所示的。在附图中扩大示出了厚度，以明确表示各层及区域。然后，为了便于说明，夸张示出了一部分层及区域的厚度。
另外，在层、膜、区域、板等的部分位于另一部分上时，这除了直接位于另一部分上的情况，还包括中间存在其他部分的情况。相反地，在某一部分直接位于另一部分上时，意味着中间不存在其他部分。另外，位于作为基准的部分上是位于作为基准的部分的上或者下，不一定意味着位于朝向与重力相反的方向的上部。
另外，在说明书全文中，在某一部分包括某一构成元素时，除非有特别反对的记载，否则意味着还可包括其他构成元素，而不是要将其他构成元素除外。
另外，在说明书全文中，说明为“在平面上”时，这意味着从上方俯视对象部分；在说明“剖面上”时，这意味着侧视垂直切割对象部分的剖面。
图1是示出本发明的一实施例的挡圈的图；图2是示出本发明的一实施例的挡圈结合于载体的模样的图。
参照图1及图2，本发明的一实施例的挡圈110包括框架层112及合成树脂层115。
具体地说，在CMP装置利用的挡圈110包括：框架层112，结合于CMP装置10的载体120的下端，并且包含热固性树脂或者热塑性树脂；合成树脂层115，配置在框架层112的下端，并且下部与抛光垫200接触，以抛光晶片300。
框架层112可以是一体型的圆环形状，但是根据实施例也可以是分割型的圆环形状。
在挡圈110结合于载体120的情况下，可接触并结合框架层112的上端和载体120的下端，如图1所示，在框架层112可形成用于与载体120的下端螺栓结合的一个以上的孔113。
图3是示出沿着图1的切割线A-A'切割的剖面的一部分的部分剖面图。
一同参照图1及图3，在合成树脂层115的朝向框架层112方向的一面形成多个槽部119。
合成树脂层115可与位于上端的框架层112粘结，据此框架层112的粘结面也可形成与多个槽部119相对应的形状。
多个槽部119的深度d1可以是0.1微米至500微米。具体地说，如图所示，所述槽部119的深度d1是指以垂直方向形成槽部119的沟槽的深度，所述垂直方向可以是在合成树脂层115上重叠框架层112的方向。另外，在本说明书中槽部119的深度d1作为凹凸的程度，可理解为合成树脂层115上面的表面粗糙度Ra。
若槽部119的深度d1小于0.1微米，则框架层112和合成树脂层115的粘结强度不够，导致在对挡圈进行长期可靠性试验之后可大幅度降低粘结强度。
另外，若槽部119的深度d1大于500微米，则成型液对于基材的锚固(anchoring)的效果不足，可导致降低粘结强度的问题。
本发明的发明人在合成树脂层115的一面形成具有0.1微米至500微米的深度d1的多个槽部119，在该槽部119上形成框架层112，从而确认到可提高框架层112和合成树脂层115的粘结强度。更详细地说，确认到了在500小时以上的长期可靠性试验之后挡圈的粘结强度也未发生变化。
另外，与载体120一同移动的挡圈110也以载体120的中心轴为基准进行旋转移动、左右移动(X、Y轴方向)，在对晶片300施加压力的过程中也进行上下移动(Z轴)，在此形成在合成树脂层115一面的多个槽部119就传递于挡圈110的X、Y、Z轴方向的力方面可提供与框架层112强力结合的的结合力。
如上所述，框架层112可包含热固性树脂或者热塑性树脂。举一示例，框架层112可包含作为热固性树脂的环氧树脂及热固性树脂硬化剂。具体地说，所述环氧树脂可以是在双酚型环氧基树脂混合氯化聚丙烯(chlorinated polypropylene)、氯化乙基-丙基共聚物(chlorinated ethyl-propyl copolymer)、氯甲基环氧乙烷(chloromethyl oxirane)、丁氧基甲基环氧乙烷(butoxymethyl oxirane)、丁醛缩醛化聚乙烯醇亚烷基二异氰酸酯(butylaldehyde-acetalized polyvinyl alcohol akylene diisocyanate)、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(butyl acrylate-glycidyl methacrylate copolymer)、乙烯丙烯酸酯共聚物(ethylene acrylate copolymer)、丙烯酸丁酯(butyl acrylate)、乙烯基苯丁二烯-苯乙烯(ethenyl benzene butadienestyrene)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene)及缩丁醛乙烯缩醛聚合物(butyral vinyl acetalpolymer)中选择的一种以上的热固性树脂。所述热固性树脂硬化剂可包含在二甲氨甲基苯酚(dimethyl aminomethyl phenol)、三共甲氨甲基苯酚(trisco-methyl aminomethylphenol)、苄基二甲基氨基多乙烯多胺(benzyl dimethyl amino polyethylenepolyamine)、氰乙基多胺(cyanoethyl polyamine)及酮封端多胺(ketone terminatedpolyamine)中的至少一种。
合成树脂层115也可包含聚醚醚酮(PEEK)、聚甲烯(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)及聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酮(Poketone)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)及聚酰胺(PA)中的至少一种。
当然，不限于上述列出的树脂，而是可包含聚碳酸酯(PC)、乙缩醛及耐热性、耐磨损性、耐酸性、耐化学性优秀的工程塑料树脂等。
图4是示出本发明的另一实施例的挡圈的图；图5是示出沿着图4的切割线B-B'切割的剖面的一部分的部分剖面图。
参照图4及图5，本实施例的挡圈110a还可包括底漆树脂层118，所述底漆树脂层118位于合成树脂层115和框架层112之间。这种底漆树脂层118可提高合成树脂层115和框架层112的粘结力。
如上所述，合成树脂层115在朝向框架层112方向的一面形成多个槽部119，多个槽部119的深度d2可以是0.1微米至500微米。
此时，位于合成树脂层115上的底漆树脂层118可沿着由多个槽部119形成的凹凸形状形成。
底漆树脂层118起到粘结框架层112和合成树脂层115的作用，为了容易与框架层112物理性结合，底漆树脂层118可包含双酚A二缩水甘油醚、2,5呋喃二酮、聚丙烯、1-甲基-2-吡咯烷酮、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷及四乙氧基硅烷中的至少一种。
图6是示出本发明的一实施例的合成树脂层的图。
如上所述，在挡圈110结合于载体120的情况下，可接触并结合框架层112的上端和载体120的下端，如图1所示，在框架层112可形成用于与载体120的下端螺栓结合的一个以上的孔113。
图6作为示出合成树脂层115的上端的图，以下对于利用螺栓结合载体120和挡圈110进行说明。
参照图6，可确认形成在合成树脂层115上端的螺栓固定部117。螺栓固定部117作为包括两个以上的凸出部的形状，如图6所示在凸出的部分内部配置螺栓(预埋螺栓)，起到将预埋螺栓的下端固定在合成树脂层115的作用。
如上所述，在螺栓固定部117固定螺栓的情况下，螺栓的上端部分被框架层112包围，在以包含螺栓上端部分的状态硬化的框架层112形成孔113。在形成底漆树脂层118的情况下，螺栓的上端部分被底漆树脂层118和框架层112包围。
即，根据本发明的一实施例，在合成树脂层115可包括一个以上的螺栓固定部117，在该情况下，在分别与螺栓固定部117相对应的框架层112也形成一个以上的孔113。
如上所述，在这种一个以上的孔113通过预埋螺栓成型(Insert Bolt Molding)方法成型螺栓，利用在挡圈110成型的螺栓部分可结合的螺栓结构可结合挡圈110和载体120下端。
图7是示出本发明的另一实施例的框架层及插入于框架层的孔的螺旋线圈的图。
图7(a)作为扩大示出形成在框架层112的孔113的图，如图7(a)所示，在结合于CMP装置的载体120下端的框架层112的上端可形成一个以上的插入螺旋线圈(helical coil)114的孔113。可确认到在经过攻丝作业的孔113插入螺旋线圈114的模样，如此插入的螺旋线圈114通过螺栓结合可与载体120下端紧固。
图7(b)作为示出在框架层112的孔113插入螺旋线圈114的图，如图7(b)所示，螺旋线圈114的结构可由线圈(coil)、用于插入的柄脚(tang)、用于在插入之后移除柄脚的切口(notch)构成。在本发明中利用的螺旋线圈114可使用耐久性强，并且具有强耐酸性、耐化学性的金属，诸如不锈钢。
图7(c)是示出在框架层112的孔113插入的螺旋线圈114的剖面的图。在图7(c)中从未插入于孔113的螺旋线圈114的部分可以确认到插入之前的螺旋线圈114的直径可大于孔113的直径。
将螺旋线圈114插入于孔113的过程是对螺旋线圈114的柄脚施加扭矩，缩小螺旋线圈114第一个圈环的直径，进而可插入螺旋线圈114，在插入之后具有高拉伸力的线圈的各个圈环像弹簧一样向外侧扩张，进而可永久固定产品。通过如此的固定方法，在拆卸紧固于螺旋线圈114的螺栓时，可防止螺旋线圈114本身脱离孔113。
以下，对于本发明的一实施例的挡圈的制造方法进行说明。
参照图1及图2，在制造利用于CMP装置的挡圈的方法中，本发明的一实施例的挡圈的制造方法包括如下的步骤：形成合成树脂层115；在合成树脂层115的一面形成多个槽部119；及在合成树脂层115上形成框架层112。
本发明中的合成树脂层115除了注塑产品的圆环形状以外，也可形成为分割的圆环形状，合成树脂层115也可以是机械加工通过模具结构形成的注塑物或者滚轧的管(Tube)、板(Plate)等来制造而成。
对于挡圈，可根据使用规格机械加工外观；根据实施例，为了结合载体和挡圈，还可包括结合框架层的上端和CMP装置的载体的下端的步骤。
根据实施例，为了结合载体120和挡圈110，还可包括结合框架层112的上端和CMP装置的载体120的下端的步骤。
为了结合载体120的下端和挡圈110，在配置在挡圈110上部的框架层112可形成一个以上的孔113，通过孔113可实现与载体120螺栓结合。
多个槽部119可以是在合成树脂层115实施粗化处理而成。具体地说，形成所述多个槽部119的步骤可包括利用化学蚀刻方法及物理刮擦方法中的至少一种形成表面凹凸的步骤。具体地说，所述化学蚀刻方法可包括有机溶剂清洗法、碱性溶液清洗法及酸性溶液清洗法中的至少一种；所述物理刮擦方法可包括喷丸法(shot blasting)、钢丝刷清理法(wire brushing)、钢丝研磨法(wire abrasion)、喷砂法(sand blasting)及机械加工法(machining)中的至少一种。
另一方面，在形成所述合成树脂层115的步骤中，可通过利用模具的成型法或者注塑成型法形成所述合成树脂层。
此时，所述形成多个槽部119的步骤可包括如下步骤：在所述模具的表面实施粗化处理来形成凹凸结构；及在所述模具内形成所述合成树脂层。即，可利用上述的成型法或者注塑成型法在表面形成有凹凸结构的模具内制造合成树脂层115。据此，所述凹凸结构转移到合成树脂层115的表面，可在合成树脂层115形成多个槽部119。在所述模具的表面实施的粗化处理可无限制地适用化学性或者物理性方法。
之后，对于在合成树脂层115上形成框架层112的步骤进行说明。
根据本实施例，框架层112可通过成型法形成，框架层112可包含热固性树脂。
具体地说，形成框架层112的步骤可包括在成型框架插入合成树脂层115之后在所述成型框架填充热固性树脂并硬化所述热固性树脂的步骤。
所述热固性树脂可以是通过在环氧树脂添加二氧化硅(SiO2)之后利用高速搅拌器打散的步骤、在打散的环氧树脂添加热固性树脂硬化剂并且以50phr～100phr的混合比例混合生成溶液的步骤及利用糊料搅拌机(Paste Mixer)在混合溶液以100～10-2torr水平的真空度进行消泡完成成型液的步骤生成的成型液。
将如上所述的成型液利用真空注射器输送于已插入合成树脂层115的成型框架，在真空状态下成型，之后在约100℃下硬化30分钟，如此热固化树脂，即成型液硬化的同时可形成位于上部的框架层112。成型液的硬化可在真空烘箱、空气对流烘箱或带式烘箱中进行。
另一方面，还可接连执行从所述成型框架取出层叠结合的合成树脂层115及框架层112的步骤。
根据本发明的另一实施例，框架层112可通过注塑成型法形成，框架层112可包含热固性树脂或者热塑性树脂。
具体地说，所述注塑成型法可使用在加热圆柱体内配置螺杆的注塑成型机及由公模和母模构成的模具。所述注塑成型法能够以原料计量、合模、保压、冷却、脱模的顺序进行。称重构成框架层的热固性树脂或者热塑性树脂的已设定重量，之后在圆柱体加热部熔融可移动至圆柱体前端。之后，组合并紧固公模和母模模具，之后将位于加热圆柱体前端的喷嘴连接于模具的浇口，之后将熔融的所述热固性树脂或者所述热塑性树脂高压注入并填充于模具内的腔体。之后，冷却模具固化所述热固性树脂或者所述热塑性树脂，之后将公模和母模分开可取出成型品。
另一方面，参照图3及图4，本发明的另一实施例的挡圈的制造方法还可包括在合成树脂层115上进行底漆处理以形成底漆树脂层118的步骤。
这种形成底漆树脂层118的步骤可在形成多个槽部119的步骤和在合成树脂层115上形成框架层112的步骤之间进行。
具体地说，通过粗话处理在合成树脂层115的一面形成多个槽部119之后以喷雾法涂敷于合成树脂层115的上面可形成底漆树脂层118。
在合成树脂层115上形成底漆树脂层118之后如上所述通过成型法或者注塑成型法可形成框架层112。
另一方面，如图2所示，本发明的一实施例的CMP装置10包括挡圈110、载体120及抛光垫200，所述挡圈110具有框架层112及合成树脂层115，所述框架层112包含热固性树脂或者热塑性树脂，所述合成树脂层115配置在框架层112的下端，所述载体120结合于挡圈110的上端，所述抛光垫200与挡圈110的下端接触并且在上端放置晶片300。
以下，参照图8及图9，对于本发明的变形的一实施例的挡圈进行详细说明。
图8是示出本发明的变形的一实施例的合成树脂层及框架层的部分剖面图；图9是示出形成有图8的凸起部的框架层的图。
参照图8及图9，本发明的变形的一实施例的挡圈可包括合成树脂层115及框架层112。此时，在合成树脂层115可形成至少一个凸起部116，在凸起部116的表面可形成多个槽部119。此时，多个槽部119的深度d1可以是0.1微米至500微米。对于槽部119的深度d1与上述的内容重复，因此省略说明。
因为该变形的实施例凸起部116扩大合成树脂层115和框架层112的接触面积，因此可提供提高框架层112和合成树脂层115的摩擦力的效果。最终，具有提高相互之间的固定力的效果。
与载体120一同移动的挡圈110也以载体120的中心轴为基准进行旋转移动、左右移动(X、Y轴方向)，在对晶片300施加压力的过程之也会上下移动(Z轴)。在此，形成在合成树脂层115的凸起部116的意义在于就传递于挡圈110的X、Y、Z轴方向的力方面可提供与框架层112强力结合的结合力。
另一方面，本实施例的凸起部116可包括：第一部分116a，从合成树脂层115延伸；第二部分116b，从第一部分116a延伸且宽度等于或者大于第一部分116a的宽度。
作为从第一部分116a向上延伸并且从第二部分116b以水平方向延伸的结构，可提高合成树脂层115和框架层112接触的面积。但是，包括第一部分116a和第二部分116b的凸起部116是一种示例性结构，并不限于此，而是可包括可扩大接触面积的各种形状。例如，如图8及图9所示，相比于第一部分116a，第二部分116b可以是只向一侧延伸的形状，而不是向两侧延伸。另外，在图8示出了第二部分116b宽度大于第一部分116a的宽度，但是也可以是第一部分和第二部分的宽度相同的形状，即以相同宽度凸出的形状。
以下，参照图10，作为本发明的一实施例，对于利用螺栓结合CMP装置的载体120的下端和挡圈110的上端进行详细说明。
图10是用于说明利用螺栓结合载体的下端和挡圈的上端的方法的图。
具体地说，图10是利用预埋螺栓成型方法的挡圈制造方法。通过图10可确认如下的步骤；在合成树脂层115的上端形成螺栓固定部117，在已形成螺栓固定部117固定螺栓下端(图10(a))；在已固定的螺栓内部插入树脂螺栓(图10(b))，在插入树脂螺栓的状态下在合成树脂层115的上端面形成底漆树脂层118、框架层112(图10(c))。在该情况下，插入树脂螺栓的空间在框架层112中成为孔113。
即，作为随后步骤可包括移除树脂螺栓在框架层112形成只成型预埋螺栓的状态的孔113的步骤；结果，如图10(d)所示，孔113可形成有一个以上。如此，在以预埋螺栓成型(Insert Bolt Molding)方法插入螺栓的孔113利用可结合的螺栓可结合CMP装置的载体120的下端和挡圈的上端。
与在图10说明的在合成树脂层形成螺栓固定部的方式不同，根据另一实施例可利用在框架层的孔本身插入螺旋线圈进而螺栓结合载体和挡圈的方式。
具体地说，还可包括如下的步骤：在从成型框架取出的框架层的上端形成孔；将孔内部周边攻丝；及在攻丝的孔插入螺旋线圈。进而，还可包括在插入螺旋线圈的孔利用螺栓紧固方式结合框架层的上端和CMP装置的载体的下端的步骤。
另一方面，图11是根据本发明的另一实施例形成有槽或者贯通孔的合成树脂层115的立体图。
参照图11，在合成树脂层115的下端和侧面中的至少一处可形成一个以上的槽115G。另外，在合成树脂层115的下端和侧面中的至少一处可形成一个以上的贯通孔115H。在图11示出的槽115G和贯通孔115H是用于说明的示例结构，只要是形成在合成树脂层115的下端和侧面中的至少一处，则不特别限制位置或者个数。当然，根据本发明的实施例可构成有单个或者多个。
槽115G或者贯通孔115H是为了防止在晶片研磨过程中使用的浆液积聚在正在抛光晶片的挡圈的内部空间。
如此，在以下通过实施例和实验例详细说明本发明的实施例的挡圈。
实施例1至6
制造了包括框架层和合成树脂层的实施例1至6的挡圈。具体地说，利用喷砂法在包含聚醚醚酮(PEEK)的合成树脂层的一面形成多个槽部。此时，将槽部的深度分别分为0.1微米、1微米、10微米、100微米、250微米、500微米来准备了实施例1至6的合成树脂层。
然后，制造了在双酚型环氧基树脂包含乙烯丙烯酸酯共聚物和聚乙烯多胺的热固性树脂和热固性树脂硬化剂的混合溶液。之后，利用糊料搅拌机(Paste Mixer)在所述混合溶液以100～10-2torr水平的真空度进行消泡生成了成型液。之后，将所述成型液注入于所述合成树脂层上的成型框架之后硬化制造了框架层。
比较例1及2
除了将形成在合成树脂层的多个槽部的深度分别实现为0.01微米及1000微米以外，以与实施例1至6相同的方法制造了包括框架层和合成树脂层的比较例1及2的挡圈。
评价示例1
对于实施例1至6的挡圈及比较例1及2的挡圈，全部测定强度之后进行500小时以上的长期可靠性试验，之后重新测定了粘结强度。具体地说，在高温高湿(85℃/85％)的环境下搁置500小时之后测定了各个的粘结强度。图12是用于说明测定粘结强度的方法的概略图。参照图12，对于包括合成树脂层115和框架层112的各个样本实施利用拉伸试验设备实施向一个方向施力的压缩强度试验测定了压缩强度。测定的粘结强度示于下表1。
(表1)
参照表1，对于槽部的深度为0.1微米至500微米的实施例1至6的挡圈的情况，在长期可靠性试验之后粘结强度的退化程度全部在-6％以下。相反地，对于比较例1的挡圈的情况，在长期可靠性试验之后粘结强度的退化程度为-56.3％，可确认到出现的非常大的退化。这可看作是槽部的深度过浅导致框架层和合成树脂层的粘结强度不够而得出的结果。另外，对于比较例2的挡圈的情况，同样地在长期可靠性试验之后粘结强度退化程度为-58.8％，可确认到出现了非常大的退化。这可看作是因为槽部的深度过深导致成型液对基材的锚定(anchoring)效果不足而降低框架层和合成树脂层的粘结强度所得出的结果。
实施例7至12
制造了包括框架层、底漆树脂层及合成树脂层的实施例7至12的挡圈。具体地说，利用喷砂法在包含聚醚醚酮(PEEK)的合成树脂层的一面形成了多个槽部。此时，槽部的深度分别分为0.1微米、1微米、10微米、100微米、250微米、500微米来准备了实施例7至12的合成树脂层。
对于实施例7至12的合成树脂层分别以喷雾法涂敷甲基三甲氧基硅烷的材料形成了底漆树脂层。之后，以与实施例1至6相同的方法制造了框架层。
比较例3及4
除了将形成在合成树脂层的多个槽部的深度分别实现为0.01微米及1000微米以外，以与实施例7至12相同的方法制造了包括框架层、底漆树脂层及合成树脂层的比较例3及4的挡圈。
评价示例2
对于实施例7至12的挡圈、比较例3及4的挡圈全部以与评价示例1相同的方法测定了粘结强度，结果示于表2。
(表2)
参照表2，对于槽部的深度为0.1微米至500微米的实施例7至12的挡圈的情况，在长期可靠性试验之后粘结强度的退化程度为-6％以下。相反地，比较例3的挡圈的情况下，在长期可靠性试验之后粘结强度的退化程度为-60.8％，可确认到出现了非常大的退化。这可看作是槽部的深度过浅导致框架层和合成树脂层的接合强度不够而得出的结果。另外，对于比较例4的挡圈的情况，同样地在长期可靠性试验之后粘结强度的退化程度为-65.7％，可确认到出现了非常大的退化。这可看作是槽部的深度过深导致成型液对基材的锚定(anchoring)效果不足而降低框架层和合成树脂层的粘结强度所得出的结果。
实施例13至18
制造包括框架层和合成树脂层的实施例13至18的挡圈。具体地说，利用喷砂法在包含聚醚醚酮(PEEK)的合成树脂层的一面形成了多个槽部。此时，槽部的深度分别分为0.1微米、1微米、10微米、100微米、250微米、500微米来准备了实施例1至6的合成树脂层。
然后，可将包含乙烯丙烯酸酯共聚物和聚乙烯多胺的液态热固性树脂在圆柱体中移动至圆柱体前端。之后，组合及紧固公模和母模模具，之后将位于圆柱体前端的喷嘴连接于模具的浇口。之后，可将所述液态热固性树脂高压注入并填充于内置合成树脂层的模具内的腔体。之后，加热模具来固化所述热固性树脂之后进行冷却，之后将公模和母模分开可取出框架层。
比较例5及6
除了将形成在合成树脂层的多个槽部的深度分别实现为0.01微米及1000微米以外，以与实施例13至18相同的方法制造了包括框架层和合成树脂层的比较例5及6的挡圈。
评价示例3
对于实施例13至18的挡圈、比较例5及6的挡圈全部以与评价示例1相同的方法测定了粘结强度，并且结果示于表3。
(表3)
参照表3，对于槽部的深度为0.1微米至500微米的实施例13至18的挡圈的情况，在长期可靠性试验之后粘结强度的退化程度在-7％以下。相反地，对于比较例5的挡圈的情况，在长期可靠性试验之后粘结强度的退化程度为-60.0％，可确认到出现了非常大的退化。另外，对于比较例6的挡圈的情况，同样地在长期可靠性试验之后粘结强度的退化程度为-61.9％，可确认到出现了非常大的退化。
在本实施例中使用了表述方向的用语，诸如前、后、左、右、上、下，但是这种用语只是为了便于说明，可根据作为对象的事物的位置或者观察人员的位置等而有所不同。
以上，对于本发明的优选的实施例进行了详细的说明，但是本发明的权利范围不限于此，而是所属技术领域的技术人员利用在权利要求书的范围内定义的本发明的基本概念实施的各种变形及改变形态也包括在本发明的权利范围内。

Claims (22)

1.一种挡圈，利用于CMP装置，包括：
框架层，结合于所述CMP装置的载体的下端，并且包含热固性树脂或者热塑性树脂；及
合成树脂层，配置在所述框架层的下端，并且下部与抛光垫接触来抛光晶片；
其中，所述合成树脂层在朝向所述框架层方向的一面形成多个槽部。
2.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
所述多个槽部的深度为0.1微米至500微米。
3.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
所述合成树脂层与所述框架层粘结。
4.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
所述框架层包含环氧树脂及热固性树脂硬化剂。
5.根据权利要求4所述的挡圈，其特征在于，
所述环氧树脂为在双酚型环氧基树脂混合氯化聚丙烯、氯化乙基-丙基共聚物、氯甲基环氧乙烷、丁氧基甲基环氧乙烷、丁醛缩醛化聚乙烯醇亚烷基二异氰酸酯、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯丙烯酸酯共聚物、丙烯酸丁酯、乙烯基苯丁二烯-苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及缩丁醛乙烯缩醛聚合物中选择的一种以上的热固性树脂。
6.根据权利要求4所述的挡圈，其特征在于，
所述热固性树脂硬化剂包含二甲氨甲基苯酚、三共甲氨甲基苯酚、苄基二甲基氨基多乙烯多胺、氰乙基多胺及酮封端多胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
所述合成树脂层包含聚醚醚酮、聚甲烯、聚苯硫醚、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酮、全氟烷氧基烷烃、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
所述挡圈还包括底漆树脂层，所述底漆树脂层位于所述合成树脂层和所述框架层之间。
9.根据权利要求8所述的挡圈，其特征在于，
所述底漆树脂层包含双酚A二缩水甘油醚、2,5呋喃二酮、聚丙烯、1-甲基-2-吡咯烷酮、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷及四乙氧基硅烷中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
在所述合成树脂层形成至少一个凸起部，
在所述凸起部的表面形成所述多个槽部。
11.根据权利要求10所述的挡圈，其特征在于，
所述凸起部包括第一部分及第二部分，所述第一部分从所述合成树脂层延伸，所述第二部分从所述第一部分延伸且宽度等于或大于所述第一部分的宽度。
12.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
在所述框架层形成用于与所述载体的下端螺丝结合的一个以上的孔。
13.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
在所述合成树脂层的下端和侧面中的至少一处形成一个以上的槽。
14.根据权利要求1所述的挡圈，其特征在于，
在所述合成树脂层的下端和侧面中的至少一处形成一个以上的贯通孔。
15.一种挡圈的制造方法，制造利用于CMP装置的挡圈，包括如下的步骤：
形成合成树脂层；
在所述合成树脂层的一面形成多个槽部；及
在所述合成树脂层上形成框架层。
16.根据权利要求15所述的挡圈的制造方法，其特征在于，
所述形成多个槽部的步骤包括利用化学蚀刻方法及物理刮擦方法中的至少一种方法形成表面凹凸的步骤；
所述化学蚀刻方法包括有机溶剂清洗法、碱性溶液清洗法及酸性溶液清洗法中的至少一种；
所述物理刮擦方法包括喷丸法、钢丝刷清理法、钢丝研磨法、喷砂法及机械加工法中的至少一种。
17.根据权利要求15所述的挡圈的制造方法，其特征在于，
在所述形成合成树脂层的步骤中，通过利用模具的成型法或者注塑成型法形成所述合成树脂层；
所述形成多个槽部的步骤包括如下的步骤：在所述模具的表面实施粗化处理来形成凹凸结构；及在所述模具内形成所述合成树脂层；
所述凹凸结构转移到所述合成树脂层的表面，进而在所述合成树脂层形成所述多个槽部。
18.根据权利要求15所述的挡圈的制造方法，其特征在于，
所述多个槽部的深度为0.1微米至500微米。
19.根据权利要求15所述的挡圈的制造方法，其特征在于，还包括如下的步骤：
在所述合成树脂层上进行底漆处理，以形成底漆树脂层。
20.根据权利要求15所述的挡圈的制造方法，其特征在于，
所述形成框架层的步骤包括如下的步骤：在成型框架插入所述合成树脂层，并且在所述成型框架填充热固性树脂硬化所述热固性树脂，之后从所述成型框架取出层叠结合的所述合成树脂层及所述框架层。
21.根据权利要求15所述的挡圈的制造方法，其特征在于，
所述形成框架层的步骤包括如下的步骤：将液态热固性树脂在圆柱体中移动至圆柱体前端；将所述液态热固性树脂注塑注入并填充于由公模和母模构成的模具内腔体；及加热所述模具来固化所述热固性树脂之后进行冷却后取出。
22.一种CMP装置，包括：
权利要求1所述的挡圈；
载体，结合于所述挡圈的上端；
抛光垫，与所述挡圈的下端接触，并且在上端放置晶片。
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