TWM265170U - Two part retaining ring - Google Patents

Description

M265170 #J、新型說明： 【新担所屬之技術領域】 技術領域 本新型大體上係有關於基板之化學機械磨光，尤其是 5用以作化學機械磨光之扣環。 【先前技術2 背景 積體電路基本上係以連續沉積導體、半導體或隔絕層 於-石夕基板上而形成於基板上。一種製造步驟包括沉積一 10填充劑層於-非平面表面，並整平填充劑層直到非平面表 面暴露出為止。譬如，一導電填充劑層可沉積在一具圖案 隔絕層上，以填充其上的凹槽或孔。然後，該填充劑層磨 光’直到隔絕層之舉起部份暴露為止。在整平後，在維持 於隔絕層上的舉起圖案之間的導電層之部份上形成通路、 15栓及線，其備置在基底上之薄膜電路之間的導電路徑。此 外，基板表面須要整平作照相刻板。 化學機械磨光(CMP)為一種可接受的整平方法。此整 平方法基本上要求基板架設kCMp裝置的磨光頭或一載 體上。基板的暴露表面靠著-轉動磨光圓盤塾或帶塾而置 20放忒磨光墊可為一標準塾或一固定研磨塾。一標準塾具 有一耐用粗糙表面，而一固定研磨墊具有支持在一裝載載 體中的研磨顆粒。該載體頭在基板上備置一可控制的負 重，以靠著磨光墊推進它。該載體頭具有在磨光時支持基 板於疋位的一扣環。包括至少一化學反應劑的一磨光灰泥 M265170 以及研磨顆粒（若使用一標準墊)供應至研磨墊之表面。 L新型内容3 概要 依據一特徵，本新型為以兩個大體上環形部形成的一 5扣環。一部份具有凹槽，而另一部份具有突出部，當兩部 份合起時，突出部延伸至凹槽中。該突出部的橫截面具有 兩個向外彎曲的侧邊。 10 15 依據另一特徵，本新型為一扣環，其具有一大體上環 形的第一部份，以及一大體上環形的第二部份，該第一部 份具有一個或數個凹槽的一表面，而第二部份具有在第一 部份及第二部份合起時延伸至第—部份的—個或數個凹槽 中的突出部’該突出部的橫截面有兩個向外f曲的侧邊。 本新型的實施可包括一個或數個下述特徵。突出部的 側邊可具有H)。至70。之間的角度。一凹槽的底部可較凹槽的 頸部寬。突出部的幾何形狀可類似於凹槽。—突出部的寬 度可J於八對應凹槽之寬度。—個或數個凹槽可為環形凹 槽，軸向凹槽’或以相同角度上的間隙繞著第二部份而分 佈的分開特徵結構。該兩個環可以黏著劑相互接合，譬如， 以％乳或固件連接在_起1_部份可在無突出部之區上 或大“之旁接觸第二部份。該部份可各自具有凹槽及突 出部。該突出部具有—楔形榫鄉狀橫截面。 依據另一特徵，太如别& t ^银心 扣環’其具有一大體上環 形的第一部份以及—士驷 衣形的與第一部份接觸的第二 部份。在第一及第二邱於 77曰 1的一界面包括一個或數個互 20 M265170 鎖具有—榫則彡—之結構體。 康另特徵，本新型為一扣環，其具有以立底表s 接觸一廢伞勃^ ，、负Μ丹厄表面 、一大體上環形第一部份，以 部份的一女鹏L 久迓按主第一 一 '環形第二部份，且具有固定至一載體頭的 紅Φ第_及第二部份之一包括一凹槽，而另一部份 包括延伸至凹槽中的一突出部。 10 15 一 康另特徵，本新型為製造扣環的一種方法。一大 面衣形第部份具有其上備置一個或數個凹槽的一表 大體上環形第二部份備置橫截面具有兩個向外彎曲 广上的自或數個突出部，一黏著劑沉積在第一或第二部 伤上，且使第一及第二部份接觸，使得突出部延伸至凹槽 中，且黏著劑層在第一及第二部份之間。 本新型之實施包括一項或數項下述優點。一互鎖結構 體可接觸扣環之兩個部份，在磨光時形成的側向負重可由 +貞、、°構體所支持，而非在兩個部份之間的黏著劑接合。 藉由自黏著劑接合上移除侧向負重張力，可減少黏著劑脫 離的風險。 本新型的另一優點在於突出部及凹槽可增加連接在— 2〇 ^的表面上之兩個環的表面區。該增加的表面區可適當地 曰加黏著劑置放之接合區，因而可強化兩個環之間的黏换。 、本新型的另一優點在於該特徵結構的角度使得〆讨科 可今易地置於特徵結構内，而該角度仍可形成一互鎖特槔 結構。此外，突出部可足夠的厚，以減少破裂的危險。梦 特徵結構相互直接接觸，該兩個環可以機器形成，伏得瓖 M265170 之間的黏接層具有一致的厚度。 本新型的一個或數個實施例之細節將在配合圖式之說 明中更加清楚。本新型的其他特徵、目的及優點顯見於下 文、圖式及申請專利範圍中。 5 圖式簡單說明 第1圖顯示依據本新型的一扣環之立體、部份橫截面 圖； 第2圖顯示依據本新型的一扣環之一實施例的橫截面； 第3A圖顯示在一扣環的一表面上之特徵結構的配置之 10 一實例，其中該特徵結構之形狀形成共中心圓； 第3B圖顯示在一扣環的一表面上之特徵結構的配置之 一實例，其中該特徵結構以相同距離繞著環而分佈； 第3C圖顯示在一扣環的一表面上之特徵結構的配置之 一實例，其中該特徵結構為軸向對齊的凹槽；以及 呻 15 第4圖為一互鎖特徵結構的一突出部及凹槽的概略橫 截面圖。 相似的標號代表相似的元件。 I：實施方式3 詳細說明 20 如第1及2圖所示，一扣環100大體上為環形環，其可固 定至一CMP裝置的一載體頭。一適當的CMP裝置揭露於美 國專利5,738,574中，而一適當的載體頭揭露於美國專利 6,251，215中，其内容加入本文中作為參考資料。該扣環在 磨光時支持一基板於環的凹槽内。 M265170 一扣環可由兩個環構成，包括一下環1〇5以及一上環 110。該下環105具有可被引導至與一磨光墊接觸的一下表 面107’以及一上表面108。下環1〇5可由在CMP方法中具化 學惰性的材料形成，如聚苯撐硫(pps)，聚醚(PEEK)，充填 5有碳黑的PEEK ’充填有鐵氟隆的PEEK，聚對苯二甲酸乙 酯（PET)，聚對苯二甲酸丁酯（pBT)，聚四氟乙烯(pTFE)， 聚苯並咪唑(PBI)，聚醚亞胺(PEI),或複合材料。該下環亦 必須為耐用的，且具有一低的磨損率。此外，下環必須具 有足夠的壓縮力，使得基板邊緣靠著扣環之接觸不會造成 10基板破裂。另一方面，下環不必為彈性的，其施加壓力於 扣環上，造成下環擠壓至基板容納凹槽中。 扣環的上環110以如金屬之堅固材料形成，譬如不銹 鋼，鉬或鋁或陶瓷，如鋁或其他例示的材料。上環可選擇 地以與下環相同或不同的塑膠製成。 15 下及上環共同形成扣環。當兩個環連接在一起時，下 環105的上表面108毗鄰上環11〇之下表面而定位。該兩個環 在内及外直徑上大體上具有大體上相同的大小，使得兩者 形成一等高表面，當兩者連接時兩個環相合。 上環110之頂表面113大體上包括孔125，如第丨圖所 20示，以螺針勒容納固件，如栓，螺釘或其他用以固定上環 110至載體頭的其他硬體。孔⑵可均勻地繞著載體頭而間 隔。此外，一個或數個對齊特徵結構，如孔徑或突出部（未 顯示）可定位在上環110之絲㈣3上。若扣環具有—對齊 孔徑’該載體頭可具有當載體頭及扣環適當地對齊時與對 M265170 齊孔徑配合的一對應銷。 上環及下環可以數種方法連接。一種連接兩個環的方 法是以黏著劑層置於在兩個環之間的界面215上。黏著劑層 可為一兩部份慢速固化的環氧。慢速固化大體上表示環氧 5須要數小時至數日固化。然而，環氧固化循環可以上升溫 度縮短。環氧可為Magnobond-6375TM，可購自喬治亞州

Magnolia Plastics of Chamblee公司。可選擇地，環氧可為一 快速固化環氧。 若不使用黏著劑接合，下環可以固件連接，如螺釘或 10以知壓方式與上環固定。然而，一黏著劑層可潛在地備置 具有至少一優點的環。在兩個環之間在内及外徑上的一黏 著劑層阻止灰泥捕捉於扣環中。在磨光時，磨光熱及扣環 之間的摩擦力形成一侧向負重，其可偏斜底環。此動作可 自上環拉開下環，在兩環之間形成一間隙。然而，在上及 15下環之間有一黏著劑層，該黏著劑層可阻止灰泥進入兩環 之間的間隙中。如此可阻止灰泥累積在固環上，因而可潛 在地減少缺點。 如第2圖所示，在兩環之間的界面具有一個或數個互鎖 特徵結構。該特徵結構可包括在兩個環表面上的凹槽22〇及 2〇突出部225。在一實例中，上環11〇的下表面112僅有突出部 225，而下環1〇5的上表面僅具有凹槽22〇。在另一實例中， 突出部225在下環105上，而凹槽22〇自上環11〇延伸。在另 一實例中，兩個環上有凹槽22〇及突出部225。 特徵結構可定位在上表面108及下表面112上，使得一 M265170 個環的突出部固定至另—環的 不同的幾何構形。譬如，該特 ：寺徵結構可具有 突出部或凹獅a，如第从圖：:構可為-個或數個環形 :可為轴向對齊的突出部或凹槽::可如= ，該特徵結構可為-個或數個分開 固。分開的特徵結構可以等距離圍繞環而分佈，如第f 圖所示’或可隨機地或偽隨機地分佈在環上(缺而〜= 二起時在頂及底表面上的特徵結構相互配合) 10 •特徵結構歡可具有不同的幾何形狀，如線、圓形、 方形、三角形或其他多邊形。 不管特徵結構之形狀，各特徵結構的橫截面形成如第4 圖所示的-楔形互鎖結構體，亦即，突出部225的頸部之外 角α 1小於90。’而突出部之頂41〇大體上與外表面415平 行。因此，突出部225的頂部410較突出部之底部42〇寬。突 15出部225之頂410及凹槽220之底455可直接相互接觸，或其 中可存在空間。 凹槽220可具有大體上與突出部225相同的幾何形狀。 因此，凹槽220的底455及突出部的頂410可大體上相互平 行，而毗鄰突出部側邊460及凹槽侧邊465亦可大體上相互 20 平行。凹槽的頸α 2之角度亦可大體上與突出部的頸部αΐ 之角度相同。因此，突出部225之頂的寬度430小於凹槽之 開口 435。 當兩環被引導在一起時，突出部225固定在凹槽220 内。寬度上的不同440可儘可能地小到可確保突出部225固 M265170 定在凹槽220内，同時允許環配合之公差。可選擇地，凹槽 的開口 435可大體上較突出部之頂寬430為寬。凹槽深度48〇 可小於突出部高度445。 突出部的高度445與頂寬度之比例大體上可小於卜在 5 一實施例中，突出部的頂寬度大約為突出部高度445的五 倍。在一實施例中，突出部的高度445大約為乃毫升，而寬 度大約為100毫升，角度αΐ大約為45°。 黏著劑區470可存在於兩個環相接觸的所有區上，僅存 在於具有特徵結構的表面區上，或無特徵結構之表面區 1〇上，或在環的部份特徵結構或無特徵結構區上，或僅在部 份特徵結構上。在一實施例中，兩環之間的黏著劑區47〇之 厚度450大約為5毫升。該厚度可依據用以接合兩個環之黏 著劑材料的種類以及扣環材料之彈性係數而定。 在一實施例中，突出部225的頂410及凹槽220的底455 15直接相互接觸（大體上無任何干擾的黏著劑）。因此，黏著劑 層的厚度450由突出部高度445及凹槽深度48〇之差異而設 定。由於上及下環可藉由機器以可靠之公差形成，黏著劑 層的厚度450在扣環與扣環之間的黏著劑層設定成十分一 致。 突出部之頸部角度α 1可在1〇。至70。之間。若角度α 1 太小，黏著劑層很難適當地施加。若角度α丨太大，突出部 125及凹槽12〇就好像兩個無特徵結構的表面可能無法互 鎖。 在一實施例中，兩個環以機器形成，以在其分別的頂 12 M265170 及底表面1G8、1G2上具有特徵結構。—黏著綱塗敷於表 面之-上，兩個環定位成使得突出部及凹槽對齊，且環被 引導至使突出部之頂接合凹槽之底。 -旦兩個環相互接觸以形成一單一的扣環，扣環即連 接載體頭。擬磨光的基板傳送至環的凹槽内，當基板相對 於—磨光塾而移動時媒體頭施加-負重至基板。如上所 述，扣環及磨光塾之間得摩擦力可造成扣環之兩個部份之 人的接σ上之應力。然而，藉由加人互鎖機構，可減少接 5層脫離及扣環故障的危險。 10 15 20 參 、在環的表面上之特徵結構可備置至少三個減少接合層 塗發生的機構。首先，具有特徵結構的一環增加黏著劑 姓々至衣的區，且因此可形成—較堅固的黏著劑層。第二， ::徵結構:承受負重。亦即，當扣環向下靠著磨光娜 裒之水平動作所產生的側邊負重可經由特徵結構 黏著㈣傳送。第三，互鎖之幾何構形可阻止突出部自 凹槽中滑4，且可轉環的兩個部份分開。 本新型的數個實施例已說明如上，然而，須瞭解的是 ^脫離本新型的範圍及精神下可作數種改良。譬如，突 9〇。、及/或凹槽_部可在展開成楔形之前與外表面呈 含°。因此，凹槽以及/或突出部的侧邊可具有超過一個角。 ^角亦可料9〇。，此外，突出部的幾何構形可不與凹槽相 X只要兩者可互鎖即可。因此，其他實施例在申請 執圍内。 【W式簡單說明】 13 M265170 第1圖^不依據本新型的一扣環之立體、部份橫截面 S圖顯不依據本新型的一扣環之—實施例的橫截面； A圖顯示在_扣環的一表面上之特徵結構的配置之 貫歹，其中該特徵結構之形狀形成共中心圓； 第，圖頌不在一扣環的一表面上之特徵結構的配置之 例’其中該特徵結構以相同距離繞著環而分佈；

第3C圖顯^在一扣環的一表面上之特徵結構的配置之 /、、中為特徵結構為軸向對齊的凹槽；以及 ° 互鎖特徵結構的一突出部及凹槽的概略橫 【圖式之主要元件代表符號表】 100 扣環 105 下環 107 下表面 108 上表面 110 上環 112 下表面 113 頂表面 125 孔 215 界面 220 凹槽 225 突出部 305a-c 大出部或凹槽 410 犬出部的丁貝 415 外表面 420突出部之底部 430突出部之頂寬 435 開口 440 寬度上的不同 445 突出部高度 450 黏著劑層的厚度 455 凹槽之底 460 突出部側邊 465 凹槽側邊 470 黏著劑區 480 凹槽深度

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Claims (1)

1. M265170 第922_號專利申請案申請專利範圍修正本—^^ 玫、申請專利範圍·· 】·—種扣環，其包括： 丨補充 in

   一大體上環形第一部份，1 槽的一表面’·以及 …、有備置-個或數個凹 _備有；：個或數㈣出部的-大體上環形第二部份， :弟及弟二部份接觸在一起時，該突出部延伸 2的—個或數個凹槽中的—個或數個突出部，且咳突 出。p的橫截面備有兩個向外f曲的側邊。 10 2.如申請專利範圍第!項的扣環，其中： 兩個側邊的至少—側邊與 ▼之間的一底角。 4礼的表面形成!。。至 3.如申請專利範圍第2項的扣環，其中·· 一個或數個凹槽的底部較— 寬。 丨?乂個或數個凹槽之頸部為 15 4·如申請專利範圍第3項的扣環，其中： 一個或數個凹槽的頸部 舉起之突出部之底角之_頸角有大體上專於—個或數個 申》月專利範圍第1項的扣環，其中· 一個或數個舉起突出部之 部之一頸部。 ’又小於—個或數個突出 6·如申請專利範圍第Ϊ項的扣環，其中： -個或數個凹槽為環形凹槽、。 7·如申請專利範圍第！項的扣環/其中· -個或數個凹槽為輪向對齊的凹样。 20 M265170 8·如申請專利範圍第1項的扣環，其中： 一個或數個舉起的突出部 I# L , ^相寺的角度間距繞著大 月且上裱形第二部份之表面分佈。 5 10 9·如申請專利範圍第！項的扣環，其另包括： 在第-及第二部份之間的—接合區，以及 在接合區上的一黏著劑層。 10.如申請專利範圍第9項的扣環，其中： 该黏著劑為環氧。 U·如申請專利範圍第丨項的扣環，其中·· 该第-及第二部份以_個或數個固件連接在一起。 12·如申請專利範圍第丨項的扣環，其中·· 第一部份的外表面在第-部份無舉起突出部之區上 接觸第二部份。 13·如申請專利範圍第〗項的扣環，其中·· 第一部份具有凹槽。 14·如申請專利範圍第!項的扣環，其另包括： 在兩個之至少-部份之間的―接合區，而該接 合區大約為5毫升厚。 15·如申請專利範圍第14項的扣環，其中·· 一個或數個突出部中的至少一個突出部的一頂表面 接觸一個或數個凹槽中的至少一個凹槽。 16· —種扣環，其包括·· 大月豆上彡衣形的第一部份； 與第一部份接觸的一大體上環形第二部份；以及 16 M265170 在弟一及第二部份之間的一界面，該界面包括具有 一楔形橫截面之一個或數個互鎖結構體。 17. —種扣環，其包括： 一謂上紗弟1份，其具絲面接觸-磨光墊 -大體上環形第-部份，其連接至第 有固定至一載體頭的一頂表面；a 77 其中第一及第二部份夕 切之—包括一凹摊 包括延伸至凹槽中的一突出部 曰’而另 部千; 17