TWM566638U - Chemical mechanical grinding ring and inner ring body thereof - Google Patents

Abstract

本創作係關於一種化學機械研磨環，主要包含一內環體與一外環體。內環體包含第一研磨面、第一連接面、第一外環面與第一內環面。第一外環面與第一內環面位於第一研磨面與第一連接面之間，第一外環面具有上方部分、凸出部分與下方部分，凸出部分位於上方部分與下方部分之間，凸出部分具有大於上方部分之外徑以及大於下方部分之外徑的一最大外徑。外環體包含第二研磨面、第二連接面、第二外環面與第二內環面。第二內環面環繞內環體之第一外環面，第二外環面與第二內環面位於第二研磨面與第二連接面之間，第二內環面之內徑小於內環體之第一外環面之凸出部分的最大外徑。

Description

化學機械研磨環及其內環體

本創作係關於一種應用於半導體晶圓研磨之化學機械研磨環。

在半導體製造過程中，化學機械研磨為不可或缺的一道製程，若是晶圓在化學機械研磨中未研磨至良好的平面或者產生刮痕，將導致後續的曝光、顯影及蝕刻等微影製程產生誤差，甚至造成無法挽救的缺陷。

化學機械研磨一般是透過化學機械研磨設備來進行，其中化學機械研磨設備通常可以驅動一組以上的化學機械研磨環使其旋轉。晶圓會被固定在化學機械研磨環中，晶圓的下表面會朝向研磨墊，化學機械研磨液會經由化學機械研磨環流到研磨墊，如此一來當化學機械研磨環旋轉時，晶圓也會被帶動旋轉，使得晶圓下表面相對研磨墊表面旋轉而被研磨拋光。

本創作提出一種化學機械研磨環，主要包含一內環體與一外環體。內環體包含第一研磨面、第一連接面、第一外環面與第一內環面。第一外環面與第一內環面位於第一研磨面與第一連接面之間，第一外環面具有上方部分、凸出部分與下方部分，凸出部分位於上方部分與下方部分之間，且凸出部分具有大於上方部分之外徑以及大於下方部分之外徑的一最大外徑。外環體包含第二研磨面、第二連接面、第二外環面與第二內環面。第二內環面環繞內環體之第一外環面，第二外環面與第二內環面位於第二研磨面與第二連接面之間，第二內環面之內徑小於內環體之第一外環面之凸出部分的最大外徑。

在本創作之一實施例中，上述化學機械研磨環之外環體之第二內環面包含一上方部分、一中間部分與一下方部分，第二內環面之上方部分的內徑大於第二內環面之下方部分的內徑，第二內環面之中間部分係位於第二內環面之上方部分與下方部分之間。

在本創作之一實施例中，上述化學機械研磨環之內環體之第一外環面之凸出部分的外徑係自該最大外徑處朝上下二側漸縮。

在本創作之一實施例中，上述化學機械研磨環之外環體之第二內環面之中間部分的內徑係朝該第二內環面之下方部分的方向漸縮。

在本創作之一實施例中，上述化學機械研磨環之外環體之第二內環面之上方部分與外環體之第二連接面的交界處形成有一導角。

在本創作之一實施例中，當上述化學機械研磨環之外環體相對於內環體朝第二連接面之方向活動一預定距離時，上述導角抵接內環體之第一外環面之凸出部分。

在本創作之一實施例中，上述預定距離小於上述化學機械研磨環之內環體之第一外環面之下方部分沿垂直方向的高度。

在本創作之一實施例中，上述化學機械研磨環之內環體之第一外環面之下方部分沿垂直方向的高度等於外環體沿垂直方向的高度。

在本創作之一實施例中，上述化學機械研磨環之內環體之上方部分的外徑小於內環體之下方部分的外徑。

本創作也提出一種適用於化學機械研磨之內環體，其包含第一研磨面、第一連接面、第一外環面與第一內環面。第一外環面與第一內環面位於第一研磨面與第一連接面之間，第一外環面具有上方部分、凸出部分與下方部分，凸出部分位於上方部分與下方部分之間，凸出部分具有大於上方部分之外徑以及大於下方部分之外徑的一最大外徑。

請參照圖1至圖4，分別為本創作之一實施例的爆炸圖、組合圖、剖面圖以及局部剖面放大圖，其繪示出一化學機械研磨環10。化學機械研磨環10主要包含內環體11與一外環體12，其中外環體12環設於內環體11外。

如圖4所示，其為圖3之S1區域的局部剖面放大圖，內環體11包含第一研磨面111、第一連接面112、第一外環面113與第一內環面114，第一外環面113與第一內環面114係位於第一研磨面111與第一連接面112之間。當內環體11安裝於化學機械研磨設備（圖未示）上時，第一研磨面111係朝向下方，也就是朝向研磨墊，第一連接面112則是朝向上方，也就是朝向化學機械研磨設備。第一連接面112設置有多個螺孔112S，因而可透過螺栓固定於化學機械研磨設備，使化學機械研磨設備可以驅動內環體11旋轉。第一外環面113具有上方部分113U、凸出部分113P與下方部分113B，其中凸出部分113P位於上方部分113U與下方部分113B之間且具有一最大外徑OD _max。本實施例之上方部分113U以及下方部分113B的外徑為定值，且凸出部分113P之最大外徑OD _max大於上方部分113U之外徑以及下方部分113B之外徑。此外，本實施例之凸出部分113P之上方鄰接於上方部分113U，凸出部分113P之下方鄰接於下方部分113B，亦即上方部分113U、凸出部分113P以及下方部分113B構成了第一外環面113。當實際進行化學機械研磨時，晶圓係被內環體11之第一內環面114環繞固定於鄰近第一研磨面111之處。

外環體12包含第二研磨面121、第二連接面122、第二外環面123與第二內環面124，第二外環面123與第二內環面124係位於第二研磨面121與第二連接面122之間。外環體12可透過第二連接面122連接於化學機械研磨設備且環設於內環體11外。於進行化學機械研磨時，外環體12之第二研磨面121係與內環體11之第一研磨面111共平面。第二內環面124之內徑可以是定值或者是非定值（圖式係以外環體12之內徑為非定值為例），無論第二內環面124之內徑為定值或非定值，第二內環面124之內徑都必須小於第一外環面113之最大外徑OD _max。

如圖4所示，在一實施例中，化學機械研磨環10之外環體12之第二內環面124包含一上方部分124U、一中間部分124M與一下方部分124B。其中第二內環面124之上方部分124U的內徑大於第二內環面124之下方部分124B的內徑。第二內環面124之中間部分124M係位於上方部分124U與下方部分124B之間。在本實施例中，中間部分124M的上方係鄰接於上方部分124U，下方係鄰接於下方部分124B，亦即上方部分124U、中間部分124M以及下方部分124B構成了第二內環面124。

如圖4所示，在一實施例中，化學機械研磨環10之內環體11之第一外環面113之凸出部分113P的外徑係自其最大外徑處朝上下二側漸縮。此外，在一實施例中，凸出部分113P朝下方漸縮所形成的坡面比朝上方漸縮所形成的坡面來得緩。

如圖4所示，在一實施例中，化學機械研磨環10之外環體12之第二內環面124之中間部分124M的內徑係朝第二研磨面121的方向漸縮。

如圖4所示，在一實施例中，外環體12之第二內環面124之上方部分124U與外環體12之第二連接面122的交界處形成有一導角12R。且在一實施例中，當外環體12相對於內環體11朝第二連接面122之方向活動一預定距離時，導角12R會抵接內環體11之第一外環面113之凸出部分113P。也就是說，導角12R與凸出部分113P之間的相對關係限制了外環體12相對於內環體11朝第二連接面122之方向活動的預定距離。在此需特別說明的是，第二內環面124之中間部分124M並不會貼合第一外環面113之凸出部分113P，也就是說本創作只透過導角12R去抵接內環體11之第一外環面113之凸出部分113P。之所以如此設計的其中一個主要原因在於：在化學機械研磨過程當中，研磨液會滲入內環體11之第一外環面113與外環體12之第二內環面124之間，倘若是透過第一外環面113與第二內環面124面對面接觸的方式來達到限制外環體12相對於內環體11活動的目的話，將因為研磨液的表面張力的緣故，導致外環體12與內環體11之間被研磨液吸住而難以相對活動。在一實施例中，前述預定距離小於化學機械研磨環10之內環體11之第一外環面113之下方部分113B沿垂直方向的高度。

在一實施例中，化學機械研磨環10之內環體11之第一外環面113之下方部分113B沿垂直方向的高度等於外環體12沿垂直方向的高度。此外，在一實施例中，內環體11之第一外環面113之上方部分113U的外徑小於內環體113之下方部分113B的外徑。

本創作之另一實施例為前述化學機械研磨環10之內環體11本身。此外，內環體11本身可以是一體成形且單一材質，例如整體均是透過PPS（poly phenylene sulfide, 聚苯硫醚）或者是PBN（Poly Butylene Naphthalate, 熱解氮化硼）所製成。此外，內環體11也可以分成相互貼合之上環與下環，其中下環係朝向研磨墊，其材質可以是PPS（聚苯硫醚），上環的材質則可以是不銹鋼。

雖然本創作的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本創作的範疇內，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧化學機械研磨環
11‧‧‧內環體
111‧‧‧第一研磨面
112‧‧‧第一連接面
112S‧‧‧螺孔
113‧‧‧第一外環面
113U‧‧‧上方部分
113P‧‧‧凸出部分
113B‧‧‧下方部分
114‧‧‧第一內環面
12‧‧‧外環體
121‧‧‧第二研磨面
122‧‧‧第二連接面
123‧‧‧第二外環面
124‧‧‧第二內環面
124U‧‧‧上方部分
124M‧‧‧中間部分
124B‧‧‧下方部分
12R‧‧‧導角
OD_max‧‧‧最大外徑
S1‧‧‧局部區域

[圖1] 為本創作之化學機械研磨環之一實施例的爆炸示意圖。 [圖2] 為本創作之化學機械研磨環之一實施例的組合示意圖。 [圖3] 為本創作之化學機械研磨環之一實施例的剖面示意圖。 [圖4] 為圖3之S1區域的局部放大圖。

Claims (16)

1. 一種化學機械研磨環，包含： 一內環體，包含一第一研磨面、一第一連接面、一第一外環面與一第一內環面，該第一外環面與該第一內環面位於該第一研磨面與該第一連接面之間，該第一外環面具有一上方部分、一凸出部分與一下方部分，該凸出部分位於該上方部分與該下方部分之間且具有一最大外徑，該最大外徑大於該上方部分之外徑以及大於該下方部分之外徑；及 一外環體，包含一第二研磨面、一第二連接面、一第二外環面與一第二內環面，該第二內環面環繞該內環體之第一外環面，該第二外環面與該第二內環面位於該第二研磨面與該第二連接面之間，該第二內環面之內徑小於該第一外環面之凸出部分之最大外徑。
2. 如請求項1所述之化學機械研磨環，其中該外環體之第二內環面包含一上方部分、一中間部分與一下方部分，該第二內環面之上方部分的內徑大於該第二內環面之下方部分的內徑，該第二內環面之中間部分係位於該第二內環面之上方部分與下方部分之間。
3. 如請求項1或2所述之化學機械研磨環，其中該內環體之第一外環面之凸出部分的外徑係自其最大外徑處朝上下二側漸縮。
4. 如請求項3所述之化學機械研磨環，其中該外環體之第二內環面之中間部分的內徑係朝該第二內環面之下方部分的方向漸縮。
5. 如請求項4所述之化學機械研磨環，其中該外環體之第二內環面之上方部分與該外環體之第二連接面的交界處形成有一導角。
6. 如請求項5所述之化學機械研磨環，其中當該外環體相對於該內環體朝該第二連接面之方向活動一預定距離時，該導角抵接該內環體之第一外環面之凸出部分。
7. 如請求項6所述之化學機械研磨環，其中該預定距離小於該內環體之第一外環面之下方部分沿垂直方向的高度。
8. 如請求項7所述之化學機械研磨環，其中該內環體之第一外環面之下方部分沿垂直方向的高度等於該外環體沿垂直方向的高度。
9. 如請求項8所述之化學機械研磨環，其中該內環體之上方部分的外徑小於該內環體之下方部分的外徑。
10. 如請求項1或2所述之化學機械研磨環，其中該內環體之第一外環面之下方部分沿垂直方向的高度等於該外環體沿垂直方向的高度。
11. 如請求項1或2所述之化學機械研磨環，其中該外環體之第二內環面之中間部分的內徑係朝第二內環面之下方部分的方向漸縮。
12. 如請求項1或2所述之化學機械研磨環，其中該外環體之第二內環面之上方部分與該外環體之第二連接面的交界處形成有一導角。
13. 如請求項1或2所述之化學機械研磨環，其中該內環體之上方部分的外徑小於該內環體之下方部分的外徑。
14. 一種適用於化學機械研磨之內環體，包含一第一研磨面、一第一連接面、一第一外環面與一第一內環面，該第一外環面與該第一內環面位於該第一研磨面與該第一連接面之間，該第一外環面具有一上方部分、一凸出部分與一下方部分，該凸出部分位於該上方部分與該下方部分之間，該凸出部分具有一最大外徑，該最大外徑大於該上方部分之外徑以及大於該下方部分之外徑。
15. 如請求項14所述之適用於化學機械研磨之內環體，其中該內環體之第一外環面之凸出部分的外徑係自其最大外徑處朝上下二側漸縮。
16. 如請求項14或15所述之適用於化學機械研磨之內環體，其中該內環體之上方部分的外徑小於該內環體之下方部分的外徑。