CN212311735U - 一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，属于半导体晶圆研磨技术领域。本实用新型的晶圆研磨环，其包括研磨环主体、金属加强环和柱塞件，柱塞件由不导电材质制成，柱塞件上具有连接孔，金属加强环上设有沿环向间隔分布的若干柱塞孔，柱塞件安装于柱塞孔内，金属加强环和柱塞件通过注塑工艺一体嵌入研磨环主体的内部，且研磨环主体上的研磨环安装孔与柱塞件上的连接孔位置相对应。采用上述研磨环结构，研磨环主体和金属加强环结合牢固可靠，解决了现有组合式研磨环易松动而导致研磨精度较差的问题；并且，研磨环通过内嵌的不导电柱塞件实现与研磨设备的连接，有效实现了研磨环与外界的绝缘，有效防止了设备静电对晶圆电路产生的损坏。

Description

一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环

技术领域

本实用新型涉及一种晶圆研磨环，更具体地说，涉及一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环。

背景技术

半导体产品的小型薄型化是现今的趋势，在集成电路的量产工艺中，采用背面研磨的方法以缩减半导体晶片的厚度，是半导体晶圆制作过程中的必要且常用工序。

半导体晶圆的研磨是利用固定模板将晶圆加以定位，然后再利用由驱动机构带动的研磨环旋转对晶圆进行研磨。为了提高研磨环的结构强度，现有晶圆研磨环通常由一环状的金属环和高分子材质的研磨环体结合构成。中国专利申请号02129828.9公开了一种“晶圆研磨环及其制造方法”，其先在研磨环本体的上表面环设沟槽及下表面形成倾斜结构，并在一强化环上设有多个穿孔，且于一接合盖上设有多数个与穿孔对应的贯穿孔；利用一UV胶将强化环粘接容置于沟槽中，且贯穿孔与穿孔对齐下，利用UV胶使结合盖粘接覆盖于强化环上；在利用紫外线照射该UV胶，使其凝固。中国专利号ZL 200620137443.6公开了一种“晶圆研磨环构造”，包括一金属环以及贴合固定于该金属环第一侧面的一塑料环，该金属环的第二侧面为经过研磨处理光滑无痕的表面形态，金属环与塑料环相贴合面施以喷砂、涂胶手段达成贴合固定效果。中国专利号ZL200720178569.2公开了一种“晶圆研磨环结构”，其包括环状基材以及研磨环体，该环状基材与研磨环体相对设于接着面，并通过接着剂料相结合固定，该环状基材上设有间隔排列的定位孔槽；该环状基材上的定位孔槽为贯穿孔，定位孔槽一端贯通环形基材的接着面，接着剂料嵌入对应定位孔槽部位，并形成嵌入部。上述三项专利申请案都是采用胶粘剂的方式实现金属环与研磨环体的结合固定，但这种采用胶粘剂结合的方式，其结构强度较差，在研磨环旋转研磨过程中，研磨环本体会与晶圆之间产生剧烈摩擦，会导致研磨环本体与强化金属环之间因结合不牢而损坏，严重影响其使用寿命。

现有技术中也有采用扣合的方式实现金属环和研磨环体结合的技术方案，如中国专利号ZL201020685406.5公开了一种“晶圆研磨定位结构”，其包含一面上设有数个固定孔而另一面上设有结合单元的第一环体，而该结合单元上具有粗糙面；以及一与第一环体结合且与第一环体为不同材质的第二环体，该第二环体的一面上设有数个排水槽，另一面上环设有与结合单元对接且与粗糙面抵靠的组接单元。又如中国专利申请号201610186338.X公开了一种“用于半导体晶圆化学机械研磨制程的研磨定位环”，其包括一锁附面与一研磨面，两者依序叠合并为结合，其中该锁附面为具有塑料材质的材料。该锁附面的环体设有复数结合穿孔，而该研磨面设有复数分别对应该结合穿孔的结合槽，该结合槽包括一条状槽部，该条状槽部在延伸一宽部，在设复数结合件，该结合件包括一本体部，该本体部后端设有一外径较大的帽端，该宽部的宽度大于该帽端的外径而允许该帽端纳入，该条状槽部的宽度小于该帽端的外径，籍由滑移迫使掣转而令该帽端位于条状槽部下方而上方受到止挡。再如中国专利号ZL201821135750.X公开了一种“对位晶圆研磨结构”，其包含有一固定环以及一研磨环。该固定环一面上设有多数固定孔，另一面上环设有至少二结合部；该研磨环与固定环结合，且与固定环为不同材质，而该研磨环一面上设有多数排水槽，另一面上环设有与各结合部对接的至少二组接部。上述三项专利申请案采用卡合结构实现金属环和研磨环体的结构，这种方式虽然装配方便，但也存在研磨环本体与强化金属环之间结合不牢的问题，金属环和研磨环体之间在工作时也容易产生晃动而导致研磨精度较差等问题。

此外，现有技术中也有一体成型的研磨环结构，如中国专利号ZL201720116456.3公开了一种“一体成形式晶圆研磨定位环”，其包括一顶面、一底面，以及一外周面，定位环利用聚合物以塑胶射出成型方式制成，顶面凹设一环形定位槽与多个间隔设置于定位槽的组配部，底面凹设多个呈间隔状的导沟，各导沟在底面成型出的最外侧开口宽度大于最内侧开口宽度。该一体成型的研磨定位环解决了研磨部分固定不牢的问题，但由于研磨部分整体采用塑料材质制作，其结构刚性又较差，在研磨过程中容易因压力而产生变形，导致研磨精度较差。

基于现有晶圆研磨环存在的上述问题，亟待对其进行优化设计，以提高晶圆研磨环的使用寿命和研磨精度。再者，晶圆研磨环安装于研磨设备上，研磨设备上的静电易传导至晶圆研磨环上，虽然研磨环的研磨部分采用绝缘材质，但现有具有金属加强环的研磨环无法隔绝研磨设备上的静电，使研磨环上的金属加强环具有静电，而研磨环上的静电容易传导至晶圆电路，严重时会导致晶圆电路击穿等问题，从而影响晶圆的性能和质量。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有晶圆研磨环存在的研磨环主体和金属加强环结合牢固性差、研磨环易将研磨设备上的静电传导至晶圆等不足，提供一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，采用本实用新型的技术方案，研磨环主体和金属加强环采用注塑工艺一体成型，且研磨环通过内嵌的不导电柱塞件实现连接，研磨环的结构整体性好，研磨环主体和金属加强环结合牢固可靠，解决了现有组合式研磨环易松动而导致研磨精度较差的问题，并且有效实现了研磨环与外界的绝缘，有效防止了设备静电对晶圆电路产生的损坏。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，包括研磨环主体和金属加强环，还包括柱塞件，所述的柱塞件由不导电材质制成，所述的柱塞件上具有连接孔，所述的金属加强环上设有沿环向间隔分布的若干柱塞孔，所述的柱塞件安装于柱塞孔内，所述的金属加强环和柱塞件通过注塑工艺一体嵌入研磨环主体的内部，且研磨环主体上的研磨环安装孔与柱塞件上的连接孔位置相对应。

更进一步地，所述的柱塞孔的数量为偶数，且每间隔一个柱塞孔安装一个柱塞件。

更进一步地，所述的柱塞孔在金属加强环上沿环向均匀间隔设有18个。

更进一步地，所述的柱塞件的侧壁上还设有豁口，在柱塞件安装于柱塞孔后，所述的豁口与柱塞孔内壁形成上下贯通的通道，该通道内注塑填充有研磨环主体材料。

更进一步地，所述的豁口在柱塞件的外壁上对称设有两个。

更进一步地，所述的柱塞孔的一侧设有柱塞件定位台阶，所述的柱塞件包括柱体和设于柱体一端的帽头，所述的帽头与柱塞件定位台阶相抵接。

更进一步地，所述的柱塞件为塑料件。

更进一步地，所述的金属加强环上还设有第一基准孔和第二基准孔，所述的研磨环主体的安装面上设有与第一基准孔位置相对应的第一安装基准孔以及与第二基准孔位置相对应的第二安装基准孔。

更进一步地，所述的第一基准孔和第二基准孔分别在金属加强环的180°方向上设置。

更进一步地，所述的研磨环主体底部的研磨部上设有若干条排屑槽。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其包括研磨环主体、金属加强环和柱塞件，柱塞件由不导电材质制成，柱塞件上具有连接孔，金属加强环上设有沿环向间隔分布的若干柱塞孔，柱塞件安装于柱塞孔内，金属加强环和柱塞件通过注塑工艺一体嵌入研磨环主体的内部，且研磨环主体上的研磨环安装孔与柱塞件上的连接孔位置相对应；采用上述研磨环结构，研磨环的结构整体性好，研磨环主体和金属加强环结合牢固可靠，解决了现有组合式研磨环易松动而导致研磨精度较差的问题；并且，研磨环通过内嵌的不导电柱塞件实现与研磨设备的连接，有效实现了研磨环与外界的绝缘，有效防止了设备静电对晶圆电路产生的损坏；

(2)本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其柱塞孔的数量为偶数，且每间隔一个柱塞孔安装一个柱塞件，空出的柱塞孔内注塑填充有研磨环主体材料，使得研磨环主体和金属加强环之间结合更加牢固，整体结构强度更好；

(3)本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其柱塞件的侧壁上还设有豁口，在柱塞件安装于柱塞孔后，豁口与柱塞孔内壁形成上下贯通的通道，该通道内注塑填充有研磨环主体材料，柱塞件上的豁口设计起到了柱塞件在金属加强环上止转定位的作用，且豁口形成的通道进一步提高了研磨环主体和金属加强环的连接强度；

(4)本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其柱塞孔的一侧设有柱塞件定位台阶，柱塞件包括柱体和设于柱体一端的帽头，帽头与柱塞件定位台阶相抵接，柱塞件在注塑时能够支撑金属加强环，使金属加强环能够稳定悬浮在模具型腔内，使得注塑成型后金属加强环嵌入研磨环主体的内部，便于晶圆研磨环的制作；

(5)本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其柱塞件为塑料件，柱塞件制作成型方便，且易于在柱塞件上设置连接孔，便于晶圆研磨环在研磨设备上的绝缘安装；

(6)本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其金属加强环上还设有第一基准孔和第二基准孔，研磨环主体的安装面上设有与第一基准孔位置相对应的第一安装基准孔以及与第二基准孔位置相对应的第二安装基准孔，通过上述基准的设计，使得晶圆研磨环的加工精度和安装精度更高，有助于提高晶圆的研磨精度；

(7)本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其研磨环主体底部的研磨部上设有若干条排屑槽，能够将研磨产生的碎屑快速排出，提高了研磨效率和研磨精度。

附图说明

图1为本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环的研磨面立体结构示意图；

图2为本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环的安装面立体结构示意图；

图3为本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环中金属加强环的结构示意图；

图4为本实用新型中柱塞件在金属加强环中的一个角度安装结构示意图；

图5为本实用新型中柱塞件在金属加强环中的另一个角度安装结构示意图；

图6为本实用新型中的柱塞件的一个角度立体结构示意图；

图7为本实用新型中的柱塞件的另一个角度立体结构示意图；

图8为图2中A-A方向的剖视结构示意图；

图9为图2中B-B方向的剖视结构示意图；

图10为图2中C-C方向的剖视结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、研磨环主体；1-1、排屑槽；1-2、研磨部；1-3、研磨环安装孔；1-4、第一安装基准孔；1-5、第二安装基准孔；2、金属加强环；2-1、柱塞孔；2-2、柱塞件定位台阶；2-3、第一基准孔；2-4、第二基准孔；3、柱塞件；3-1、连接孔；3-2、柱体；3-3、帽头；3-4、豁口。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例

结合图1至图5、图8至图10所示，本实施例的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，包括研磨环主体1、金属加强环2和柱塞件3，研磨环主体1作为研磨材料，其优选采用高分子塑料，金属加强环2作为支撑骨架，用以增强晶圆研磨环的整体结构强度，柱塞件3由不导电材质制成，柱塞件3上具有连接孔3-1，柱塞件3可优选为塑料件，易于成型制作，且易于在柱塞件3上设置连接孔3-1，连接孔3-1可为螺纹孔，便于晶圆研磨环在研磨设备上的绝缘安装；金属加强环2上设有沿环向间隔分布的若干柱塞孔2-1，柱塞件3安装于柱塞孔2-1内，金属加强环2和柱塞件3通过注塑工艺一体嵌入研磨环主体1的内部，且研磨环主体1上的研磨环安装孔1-3与柱塞件3上的连接孔3-1位置相对应。研磨环主体1和金属加强环2采用注塑工艺一体成型，且研磨环通过内嵌的不导电柱塞件3实现连接，金属加强环2和柱塞件3由研磨环主体1包覆连接，研磨环的结构整体性好，研磨环主体1和金属加强环2结合牢固可靠，解决了现有组合式研磨环易松动而导致研磨精度较差的问题；并且，研磨环通过内嵌的不导电柱塞件实现与研磨设备的连接，有效实现了研磨环与外界的绝缘，防止了设备静电对晶圆电路产生的损坏。

在本实施例中，柱塞孔2-1的数量优选为偶数，且每间隔一个柱塞孔2-1安装一个柱塞件3，如柱塞孔2-1在金属加强环2上沿环向均匀间隔设有18个，柱塞件3设有9个，在晶圆研磨环的安装面形成均匀分布的9个研磨环安装孔1-3，另外的9个柱塞孔2-1上下贯通，在研磨环注塑成型时，空出的柱塞孔2-1内注塑填充有研磨环主体1材料(参见图9所示)，使得研磨环主体1和金属加强环2之间结合更加牢固，整体结构强度更好。如图6和图7所示，作为一种优选方式，在柱塞件3的侧壁上还设有豁口3-4，豁口3-4的形状可采用半圆形等，在柱塞件3安装于柱塞孔2-1后，豁口3-4与柱塞孔2-1内壁形成上下贯通的通道，该通道内注塑填充有研磨环主体1材料(参见图8所示)，柱塞件3上的豁口设计起到了柱塞件3在金属加强环2上止转定位的作用，且豁口3-4形成的通道进一步提高了研磨环主体1和金属加强环2的连接强度。进一步地，豁口3-4在柱塞件3的外壁上对称设有两个，结构简单，制作方便；且每个柱塞件3的两个豁口3-4连线经过研磨环的圆心，使得研磨环旋转稳定性更好。

参见图4至图7所示，在本实施例中，柱塞孔2-1的一侧设有柱塞件定位台阶2-2，柱塞件3包括柱体3-2和设于柱体3-2一端的帽头3-3，帽头3-3的外径大于柱体3-2的外径，在帽头3-3与柱体3-2的连接处也形成台阶结构，帽头3-3与柱塞件定位台阶2-2相抵接，便于柱塞件3在金属加强环2上的定位，并且柱塞件3在注塑时能够支撑金属加强环2，使金属加强环2能够稳定悬浮在模具型腔内，使得注塑成型后金属加强环2嵌入研磨环主体1的内部，便于晶圆研磨环的制作。

参见图2、图3和图4所示，在本实施例中，金属加强环2上还设有第一基准孔2-3和第二基准孔2-4，研磨环主体1的安装面上设有与第一基准孔2-3位置相对应的第一安装基准孔1-4以及与第二基准孔2-4位置相对应的第二安装基准孔1-5，第一基准孔2-3在研磨环主体1的安装面一侧为径向的腰型孔，在另一侧为小圆孔；第二基准孔2-4在研磨环主体1的安装面一侧为大圆孔，在另一侧为小圆孔，形成阶梯孔结构。在研磨环成型后，在研磨环主体1的安装面一侧一体成型出与第一基准孔2-3位置相对应的第一安装基准孔1-4以及与第二基准孔2-4位置相对应的第二安装基准孔1-5。另外，优选地，第一基准孔2-3和第二基准孔2-4分别在金属加强环2的180°方向上设置。通过上述基准的设计，使得晶圆研磨环的加工精度和安装精度更高，有助于提高晶圆的研磨精度。

与现有的晶圆研磨环结构类似，在研磨环主体1底部的研磨部1-2上还设有若干条排屑槽1-1，若干条排屑槽1-1在研磨环的环向沿一定角度倾斜均匀设置，能够将研磨产生的碎屑快速排出，提高了研磨效率和研磨精度。至于晶圆研磨环的其他结构和尺寸规格，均匀现有技术相同，在此不再赘述。

本实用新型的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，制作时，先分别制作出金属加强环2和柱塞件3，然后将金属加强环2和柱塞件3在模具中作为嵌件定位固定在模具型腔内，注塑成型出研磨环主体1即可。在模具中，注塑顶杆与柱塞件3的连接孔3-1相对应，使研磨环上一体成型出与连接孔3-1相对应的研磨环安装孔1-3，利用连接孔3-1可将晶圆研磨环固定在研磨设备上进行晶圆的研磨。采用本实用新型的技术方案，研磨环主体和金属加强环采用注塑工艺一体成型，且研磨环通过内嵌的不导电柱塞件实现连接，研磨环的结构整体性好，研磨环主体和金属加强环结合牢固可靠，解决了现有组合式研磨环易松动而导致研磨精度较差的问题，并且有效实现了研磨环与外界的绝缘，有效防止设备静电对晶圆电路产生的损坏。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，包括研磨环主体(1)和金属加强环(2)，其特征在于：还包括柱塞件(3)，所述的柱塞件(3)由不导电材质制成，所述的柱塞件(3)上具有连接孔(3-1)，所述的金属加强环(2)上设有沿环向间隔分布的若干柱塞孔(2-1)，所述的柱塞件(3)安装于柱塞孔(2-1)内，所述的金属加强环(2)和柱塞件(3)通过注塑工艺一体嵌入研磨环主体(1)的内部，且研磨环主体(1)上的研磨环安装孔(1-3)与柱塞件(3)上的连接孔(3-1)位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的柱塞孔(2-1)的数量为偶数，且每间隔一个柱塞孔(2-1)安装一个柱塞件(3)。

3.根据权利要求2所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的柱塞孔(2-1)在金属加强环(2)上沿环向均匀间隔设有18个。

4.根据权利要求1所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的柱塞件(3)的侧壁上还设有豁口(3-4)，在柱塞件(3)安装于柱塞孔(2-1)后，所述的豁口(3-4)与柱塞孔(2-1)内壁形成上下贯通的通道，该通道内注塑填充有研磨环主体(1)材料。

5.根据权利要求4所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的豁口(3-4)在柱塞件(3)的外壁上对称设有两个。

6.根据权利要求1所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的柱塞孔(2-1)的一侧设有柱塞件定位台阶(2-2)，所述的柱塞件(3)包括柱体(3-2)和设于柱体(3-2)一端的帽头(3-3)，所述的帽头(3-3)与柱塞件定位台阶(2-2)相抵接。

7.根据权利要求1所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的柱塞件(3)为塑料件。

8.根据权利要求1所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的金属加强环(2)上还设有第一基准孔(2-3)和第二基准孔(2-4)，所述的研磨环主体(1)的安装面上设有与第一基准孔(2-3)位置相对应的第一安装基准孔(1-4)以及与第二基准孔(2-4)位置相对应的第二安装基准孔(1-5)。

9.根据权利要求8所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的第一基准孔(2-3)和第二基准孔(2-4)分别在金属加强环(2)的180°方向上设置。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种嵌件式注塑一体晶圆研磨环，其特征在于：所述的研磨环主体(1)底部的研磨部(1-2)上设有若干条排屑槽(1-1)。

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