CN201960452U - 一种抛光机压力环装置 - Google Patents

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王新
李耀东
李俊峰
韩晨华
张果虎
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You Yan Semi Materials Co., Ltd.
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Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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Abstract

一种抛光机压力环装置，它包括一种环状充气体的压力环和作为压力环载体的圆形基板，可以用一种硬质钢圈把压力环固定在圆形基板上。本实用新型的优点是结构紧凑，简单实用。压力环内充气体的设计可以使抛光机压力头压在陶瓷板上的压力趋于均衡，而不受陶瓷板和大盘形状的影响。可以通过分别调节几个环状管气压的方式来满足不同尺寸硅片的抛光需求，抛光较大尺寸硅片时，把最外圈气压调的相对小，主要利用内两圈环状管，抛光较小尺寸硅片时，把最里圈气压调的相对小，主要利用外两圈环状管。对于同一硅片尺寸来说，也可以精确调节压力分布，从而精确控制硅片表面平整度品质。

Description

一种抛光机压力环装置
技术领域
本实用新型涉及一种适用于半导体衬底材料单面抛光机上的压力环装置，可同时适用于至少两种尺寸硅片抛光，可以在抛光时均衡分布硅片所承受的压力，使硅片获得良好的表面平整度。
技术背景
硅材料是制造超大规模集成电路的主要衬底材料，随着半导体行业的飞速发展，对衬底材料的精度要求也越来越高，特别是对硅抛光片的表面平整度要求越来越严格。对于直径8英寸以下的硅抛光片来说，目前主要的化学机械抛光加工方法是在单面抛光机上完成，硅片以陶瓷板为载体，与抛光布接触，并受到通过陶瓷板传递、来自于抛光机压力头的压力，在一定温度和转速的工艺条件下实现化学机械抛光过程。影响单面抛光硅片表面平整度的主要因素有抛光压力分布均匀性和抛光布平坦度，抛光头的压力通过陶瓷板传递到硅片上，而硅片所受压力的分布均匀性对于提高硅片表面平整度来说是至关重要的，尤其是有蜡抛光。然而目前大多数单面抛光机上都没有自带的压力分布系统，而通过一种手动向压力头上粘接特定尺寸、用特定材料裁制而成的实体压力环的方法来实现，这种材料可以是抛光布等有一定弹性和硬度的材料，这种压力环有以下两个弊端：一、使用一段时间后容易产生塑性变形，使硬度变大，弹性变差，失去了原有效果；二、每次安装的压力环只能用于单一尺寸硅片抛光，兼容性差。出于以上两点，这种压力环在实际使用时需要频繁更换，从而提高了成本，还降低了生产效率。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种抛光机压力环装置，不仅可以提供均衡的抛光压力分布，而且对不同尺寸硅片有很强的兼容性，从而高硅片的制备性能和成品率。
为达到以上目的，本实用新型采用以下技术方案：
压力环装置包括：环状、充气体的压力环，作为压力环载体的圆形基板，以硬质钢圈把压力环固定在圆形基板上。
所述的压力环由至少三个剖面为U形的同心环状管并列组成，相邻两个环状管间隔在5～10mm，管壁厚1～5mm，每个管内壁高度和宽度为10～30mm。
所述的压力环由具有一定弹性、可承受1～5MPa气压的材料制作而成(比如橡胶材料、硅胶材料等)。
所述的压力环在固定到圆形基板上后，每个环状管是独立密封的。
所述的圆形基板在压力环的每个U形环状管覆盖处开一个进气孔，孔内安装有气门嘴，根据需要分别向各个管内充气，可以使其具有不同的气压，圆形基板直径与抛光机压力头直径相同，厚度在0.5～5cm之间，由硬质材料制作而成(比如PVC)。
本实用新型的优点是结构紧凑，简单实用。压力环内充气体的设计可以使抛光机压力头压在陶瓷板上的压力趋于均衡，而不受陶瓷板和大盘形状的影响。可以通过分别调节几个环状管气压的方式来满足不同尺寸硅片的抛光需求，抛光较大尺寸硅片时，把最外圈气压调的相对小，主要利用内两圈环状管，抛光较小尺寸硅片时，把最里圈气压调的相对小，主要利用外两圈环状管。对于同一硅片尺寸来说，也可以精确调节压力分布，从而精确控制硅片表面平整度品质。
附图说明
图1A：本实用新型的主视图
图1B：图1A的A-A剖面图
图2：本实用新型中的充气体压力环剖面图
图3：本实用新型安装后的结构示意图
具体实施方式
图1A、图1B中，1为气体压力环，图2即是1的剖面形状。压力环由三个(或更多)并列U形管3、4、5组成的，这三个U形管可以是制作时就连接在一起，也可以是彼此独立的。用几个硬质钢圈6把1安装固定在圆形基板2的凹槽内，在每个U形管内形成独立的密封空间，分别通过气门嘴7、8、9向U形管内充气，充气压力在0.05～3MPa之间，可跟据实际需要分别设定每个U形管的气压。
把装有压力环的圆形基板安装到抛光机压力头上，安装方式可以是直接粘接在压力头10上，也可以与压力头挡板11连接固定.
图3所示就是安装后的整体结构示意图，12为陶瓷板，13为均匀贴在陶瓷板上的若干硅片。改变抛光硅片尺寸时，把压力环装置从压力头卸下，调节U形管压力后再重新装上。所述的压力环装置与压力头连为一体，抛光机运转时，压力环带动陶瓷板转动，同时均衡分布传递到陶瓷板上的压力。

Claims (7)

1.一种抛光机压力环装置，它包括：环状、充气体的压力环，作为压力环载体的圆形基板，以硬质钢圈把压力环固定在圆形基板上。
2.按照权利要求1所述的一种抛光机压力环装置，其特征在于：所述的压力环由至少三个剖面为U形的同心环状管并列组成，相邻两个环状管间隔在5～10mm，管壁厚1～5mm，每个管内壁高度和宽度为10～30mm。
3.按照权利要求1和2所述的一种抛光机压力环装置，其特征在于：所述的压力环由具有一定弹性、可承受1～5MPa气压的材料制作而成。
4.按照权利要求3所述的一种抛光机压力环装置，其特征在于：压力环所用材料为橡胶材料或硅胶材料。
5.按照权利要求1和2所述的一种抛光机压力环装置，其特征在于：压力环在固定到圆形基板上后，每个环状管是独立密封的。
6.按照权利要求1所述的一种抛光机压力环装置，其特征在于：在圆形基板上由压力环每个U形环状管覆盖处开一个进气孔，孔内安装有气门嘴，圆形基板直径与抛光机压力头直径相同，厚度在0.5～5cm之间。
7.按照权利要求6所述的一种抛光机压力环装置，其特征在于：圆形基板以PVC材料制造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102873648A (zh) * 2012-11-01 2013-01-16 昆山市大金机械设备厂 气垫抛光盘
CN115805523A (zh) * 2022-12-29 2023-03-17 西安奕斯伟材料科技有限公司 定盘、抛光设备和抛光方法

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