CN209425232U - 一种新型保持环及装有该保持环的化学机械抛光机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械领域，具体涉及一种新型保持环及装有该保持环的化学机械抛光机。一种新型保持环，包括一保持环，保持环的上表面设有至少三个呈倾斜设置的第一条状凹槽，保持环的下表面设有至少三个螺栓孔；保持环包括一不锈钢制成的环状体，环状体的外侧包裹有一塑料层。本实用新型通过此设计，提供了一种新型保持环，通过不锈钢制成的环状体外包裹塑料层，环状体的表面设有多个条状凹槽，在通过注塑机进行注塑后，塑料层与环状体之间的连接更稳定，加强了结构强度，提高了使用寿命，同时降低了生产成本。

Description

一种新型保持环及装有该保持环的化学机械抛光机

技术领域

本实用新型涉及机械领域，具体地，涉及保持环。

背景技术

在集成电路行业中，化学机械抛光是获得全局平坦化的技术，随着晶圆直径的增加，在加工过程中，晶圆边缘容易出现“过磨”现象，降低了平坦度和晶圆利用率；在晶圆外部施加保持环可以把晶圆中心处和边缘处的研磨垫压平到一致高度，克服晶圆边缘的“过磨”现象。传统保持环的制作工艺有两种：第一种采用全塑料加金属螺母，螺母以镶嵌式埋入保持环内，制作时，将预制好的PEEK或PPS塑料板材切断成要求方形后，通过车床加工出要求的圆形环，再将加工好的圆形环固定在铣床上面并进行切槽、钻孔、攻牙、清洗操作，最后将加工好的圆环固定在治具上压入加工好的螺母；第二种采用半塑料半金属，将加工好的PEEK或PPS胶圈与加工好的不锈钢用胶水粘合成整体，制作时，将预制好的PEEK或PPS塑料板材切断成要求方形，通过车床加工出要求的圆形环，再将加工好的圆形环固定在铣床上面进行切槽、清洗操作，再将不锈钢管材用车床加工成特定的圆形环并利用铣床进行钻孔、攻牙、清洗操作，最后将加工好的PEEK或PPS塑料圆环与加工好的不锈钢圆环通过特制胶水粘合。以上两种传统保持环的制作工艺在制作过程中PEEK或PPS塑胶板材边角材料占比太大，损耗太大，其加工成本高昂、产量低、精度尺寸很难把握、工序繁琐、累计公差太大、平整度难以保证，良品率低；并且在使用时，保持环结构强度低、使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型保持环，以解决上述至少一个技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种新型保持环，包括一保持环，其特征在于，所述保持环的上表面设有至少三个呈倾斜设置的第一条状凹槽，至少三个所述第一条状凹槽等间距排布在所述保持环的上表面上，所述保持环的下表面设有至少三个螺栓孔，至少三个螺栓孔等间距排布在所述保持环的下表面上；

所述保持环包括一不锈钢制成的环状体，所述环状体的外侧包裹有一塑料层；

所述环状体的上表面上设有至少两个第二条状凹槽，至少两个所述第二条状凹槽呈环状排布在所述环状体的上表面上；

靠近所述环状体的上表面的所述环状体的内侧壁上设有第三条状凹槽，所述第三条状凹槽呈环状排布在所述环状体的内侧壁上；

靠近所述环状体的上表面的所述环状体的外侧壁上设有第四条状凹槽，所述第四条状凹槽呈环状排布在所述环状体的外侧壁上。

所述塑料层采用PEEK或PPS中的一种。

所述第三条状凹槽与所述环状体的上表面之间的距离不大于所述环状体的高度的二分之一；

所述第四条状凹槽与所述环状体的上表面之间的距离不大于所述环状体的高度的二分之一。

所述环状体采用牌号为17-4PH的马氏体不锈钢制成。

所述第一条状凹槽的侧壁与所述保持环的上表面的连接处倒圆角。

所述保持环的内侧壁上设有第五条状凹槽，所述第五条状凹槽呈环状排布在所述保持环的内侧壁上。

所述保持环的外侧壁上设有至少三条呈纵向排布的加强筋，至少三条所述加强筋等间距排布在所述保持环的外侧壁上。

一种装有新型保持环的化学机械抛光机，包括一化学机械抛光机，所述化学机械抛光机所述包括一研磨机台，所述研磨机台上安有一研磨垫，所述研磨垫的上方设有一研磨头，其特征在于，所述研磨头的下方设有一套设在晶圆外侧的保持环，所述保持环的上表面设有至少三个呈倾斜设置的第一条状凹槽，至少三个所述第一条状凹槽等间距排布在所述保持环的上表面上，所述保持环的下表面设有至少三个螺栓孔，至少三个螺栓孔等间距排布在所述保持环的下表面上；

所述保持环包括一不锈钢制成的环状体，所述环状体的外侧包裹有-塑料层；

所述环状体的上表面上设有至少两个第二条状凹槽，至少两个所述第二条状凹槽呈环状排布在所述环状体的上表面上；

靠近所述环状体的上表面的所述环状体的内侧壁上设有第三条状凹槽，所述第三条状凹槽呈环状排布在所述环状体的内侧壁上；

靠近所述环状体的上表面的所述环状体的外侧壁上设有第四条状凹槽，所述第四条状凹槽呈环状排布在所述环状体的外侧壁上。

本实用新型通过此设计，提供了一种新型保持环，通过不锈钢制成的环状体外包裹塑料层，环状体的表面设有多个条状凹槽，在通过注塑机进行注塑后，塑料层与环状体之间的连接更稳定，加强了结构强度，提高了使用寿命，同时降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型的仰视图；

图3为本实用新型的截面示意图；

图4为本实用新型的部分结构的截面图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步地说明。

如图1～4所示，一种新型保持环，包括一保持环1，保持环的上表面设有至少三个呈倾斜设置的第一条状凹槽2，至少三个第一条状凹槽等间距排布在保持环的上表面上，保持环的下表面设有至少三个用于连接固定到设备的螺栓孔3，至少三个螺栓孔等间距排布在保持环的下表面上；保持环包括一不锈钢制成的环状体4，环状体的外侧包裹有一塑料层5；环状体的上表面上设有至少两个第二条状凹槽6，至少两个第二条状凹槽呈环状排布在环状体的上表面上；靠近环状体的上表面的环状体的内侧壁上设有第三条状凹槽8，第三条状凹槽呈环状排布在环状体的内侧壁上；靠近环状体的上表面的环状体的外侧壁上设有第四条状凹槽7，第四条状凹槽呈环状排布在环状体的外侧壁上。本实用新型通过此设计，提供了一种新型保持环，通过不锈钢制成的环状体外包裹塑料层，环状体的表面设有多个条状凹槽，在通过注塑机进行注塑后，塑料层与环状体之间的连接更稳定，加强了结构强度，提高了使用寿命，同时降低了生产成本。

在进行化学机械抛光时，保持环的上表面为工作面，抛光液自倾斜设置的第一条状凹槽处流出，保持环的上表面受到摩擦与冲击，第二条状凹槽设置在环状体的上表面上，第三条状凹槽、第四条状凹槽设置在靠近环状体的上表面处，再进行注塑后，塑料填满第二条状凹槽、第三条状凹槽、第四条状凹槽，可作为加强筋增加了塑料层的强度，又提高了塑料层与环状体上部的连接强度，进而提高了设备的使用寿命。保持环上表面的斜槽在模具内注塑成型，无需机械车削加工，进一步降低了生产成本。

为了保证设备的使用效果，塑料层采用PEEK或PPS中的一种。环状体采用牌号为17-4PH的马氏体不锈钢制成。在注塑时，会产生200度左右的的高温，例如普通的304不锈钢在经过200度的高温时，直径尺寸由原来的300mm瞬间膨胀到302mm，易将塑料层挤成龟裂状态，严重变形，而牌号为17-4PH的马氏体不锈钢在此注塑过程中尺寸基本保持不变。

第二条状凹槽为三个，三个第二条状凹槽中的两个设置在靠近环状体内侧壁处，三个第二条状凹槽中的另一个设置在靠近环状体外侧壁处。第三条状凹槽与环状体的上表面之间的距离不大于环状体的高度的二分之一；第四条状凹槽与环状体的上表面之间的距离不大于环状体的高度的二分之一。在抛光时，环状体的内侧部旋转速度大于外侧部的旋转速度，三个第二条状凹槽增加了结构强度，提高塑料层与环状体上部的连接强度，进而提高了设备的使用寿命。

第一条状凹槽的侧壁与保持环的上表面的连接处倒圆角。以减少抛光液自第一条状凹槽处流出时造成的冲击，也避免对抛光材料造成磨损，减少了设备损坏的可能，提高了实用性。

保持环的内侧壁上设有第五条状凹槽，第五条状凹槽呈环状排布在保持环的内侧壁上。以增加保持环与晶圆之间的摩擦力，提高运转时的稳定性。

保持环的外侧壁上设有至少三条呈纵向排布的加强筋，至少三条加强筋等间距排布在保持环的外侧壁上。保持环旋转时产生轴向应力，加强筋的方向垂直于保持环的上表面，以增加保持环的结构强度。

一种装有新型保持环的化学机械抛光机，包括一化学机械抛光机，化学机械抛光机包括一研磨机台，研磨机台上安有一研磨垫，研磨垫的上方设有一研磨头，其特征在于，研磨头的下方设有一套设在晶圆外侧的保持环，保持环的上表面设有至少三个呈倾斜设置的第一条状凹槽，至少三个第一条状凹槽等间距排布在保持环的上表面上，保持环的下表面设有至少三个螺栓孔，至少三个螺栓孔等间距排布在保持环的下表面上；保持环包括一不锈钢制成的环状体，环状体的外侧包裹有一塑料层；环状体的上表面上设有至少两个第二条状凹槽，至少两个第二条状凹槽呈环状排布在环状体的上表面上；靠近环状体的上表面的环状体的内侧壁上设有第三条状凹槽，第三条状凹槽呈环状排布在环状体的内侧壁上；靠近环状体的上表面的环状体的外侧壁上设有第四条状凹槽，第四条状凹槽呈环状排布在环状体的外侧壁上。一种装有保持环的化学机械抛光机，通过保持环把晶圆中心处和边缘处的研磨垫压平到一致高度，克服晶圆边缘的“过磨”现象，提高晶圆抛光质量及利用率，降低晶圆制造成本。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种新型保持环，包括一保持环，其特征在于，所述保持环的上表面设有至少三个呈倾斜设置的第一条状凹槽，至少三个所述第一条状凹槽等间距排布在所述保持环的上表面上，所述保持环的下表面设有至少三个螺栓孔，至少三个螺栓孔等间距排布在所述保持环的下表面上；

所述保持环包括一不锈钢制成的环状体，所述环状体的外侧包裹有一塑料层；

所述环状体的上表面上设有至少两个第二条状凹槽，至少两个所述第二条状凹槽呈环状排布在所述环状体的上表面上；

靠近所述环状体的上表面的所述环状体的内侧壁上设有第三条状凹槽，所述第三条状凹槽呈环状排布在所述环状体的内侧壁上；

靠近所述环状体的上表面的所述环状体的外侧壁上设有第四条状凹槽，所述第四条状凹槽呈环状排布在所述环状体的外侧壁上。

2.如权利要求1所述的一种新型保持环，其特征在于，所述塑料层采用PEEK或PPS中的一种。

3.如权利要求1所述的一种新型保持环，其特征在于，所述第三条状凹槽与所述环状体的上表面之间的距离不大于所述环状体的高度的二分之一；

所述第四条状凹槽与所述环状体的上表面之间的距离不大于所述环状体的高度的二分之一。

4.如权利要求1所述的一种新型保持环，其特征在于，所述环状体采用牌号为17-4PH的马氏体不锈钢制成。

5.如权利要求1所述的一种新型保持环，其特征在于，所述第一条状凹槽的侧壁与所述保持环的上表面的连接处倒圆角。

6.如权利要求1所述的一种新型保持环，其特征在于，所述保持环的内侧壁上设有第五条状凹槽，所述第五条状凹槽呈环状排布在所述保持环的内侧壁上。

7.如权利要求1所述的一种新型保持环，其特征在于，所述保持环的外侧壁上设有至少三条呈纵向排布的加强筋，至少三条所述加强筋等间距排布在所述保持环的外侧壁上。

8.一种装有新型保持环的化学机械抛光机，包括一化学机械抛光机，所述化学机械抛光机所述包括一研磨机台，所述研磨机台上安有一研磨垫，所述研磨垫的上方设有一研磨头，其特征在于，所述研磨头的下方设有一套设在晶圆外侧的保持环，所述保持环的上表面设有至少三个呈倾斜设置的第一条状凹槽，至少三个所述第一条状凹槽等间距排布在所述保持环的上表面上，所述保持环的下表面设有至少三个螺栓孔，至少三个螺栓孔等间距排布在所述保持环的下表面上；

所述保持环包括一不锈钢制成的环状体，所述环状体的外侧包裹有一塑料层；

所述环状体的上表面上设有至少两个第二条状凹槽，至少两个所述第二条状凹槽呈环状排布在所述环状体的上表面上；

靠近所述环状体的上表面的所述环状体的内侧壁上设有第三条状凹槽，所述第三条状凹槽呈环状排布在所述环状体的内侧壁上；

靠近所述环状体的上表面的所述环状体的外侧壁上设有第四条状凹槽，所述第四条状凹槽呈环状排布在所述环状体的外侧壁上。