TWM588037U - 化學機械研磨環及其撓性環 - Google Patents

Abstract

本創作係關於一種化學機械研磨環及其撓性環。化學機械研磨環包含內環體、外環體與撓性環。內環體包含第一研磨面與第一連接面，第一連接面形成有複數鎖孔，各鎖孔包含寬口部與螺紋部，寬口部的直徑大於螺紋部的直徑。外環體環設於內環體外，外環體包含第二研磨面與第二連接面。撓性環設置於內環體之第一連接面，撓性環包含上表面、下表面、複數穿孔以及複數凸壁。各穿孔穿過上表面與下表面且各穿孔個別地對應於內環體之各鎖孔，各凸壁設置於上表面且個別地設置於各穿孔之周緣而沿垂直於上表面的方向凸起而恰好容置於各鎖孔之寬口部中。

Description

化學機械研磨環及其撓性環

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及其撓性環。

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，主要包含內環體、外環體與撓性環。內環體包含第一研磨面與第一連接面，第一連接面形成有複數鎖孔，各鎖孔包含寬口部與螺紋部，寬口部的直徑大於螺紋部的直徑，寬口部鄰接第一連接面，螺紋部自寬口部的下端朝第一研磨面的方向延伸。外環體環設於內環體外，外環體包含第二研磨面與第二連接面。撓性環設置於內環體之第一連接面，撓性環包含上表面、下表面、複數穿孔以及複數凸壁。各穿孔穿過上表面與下表面且各穿孔個別地對應於內環體之各鎖孔，各凸壁設置於上表面且個別地設置於各穿孔之周緣而沿垂直於上表面的方向凸起而恰好容置於各鎖孔之寬口部中。

在本創作之一實施例中，上述化學機械研磨環之外環體包含一環型凹部，環型凹部連接第一研磨面且自外環體的最外緣沿徑向朝內凹。

在本創作之一實施例中，上述化學機械研磨環之撓性環更包含一外環壁與一內環壁，外環壁同心圓地環繞內環壁，上表面沿徑向之二側分別連接外環壁與內環壁，且外環壁與內環壁垂直於上表面。

本創作還提出一種適用於化學機械研磨環之撓性環，適用於連接一化學機械研磨環之一內環體，撓性環包含一上表面、一下表面、複數穿孔以及複數凸壁。撓性環之上表面用以連接於內環體。各穿孔穿過上表面與下表面，且個別地對應於內環體之各鎖孔。各凸壁設置於上表面且個別地設置於各穿孔之周緣而沿垂直於上表面的方向凸起，各凸壁容置於內環體之各鎖孔中。

在本創作之一實施例中，上述撓性環更包含一外環壁與一內環壁，該外環壁同心圓地環繞該內環壁，該上表面沿徑向之二側分別連接該外環壁與該內環壁，且該外環壁與該內環壁垂直於該上表面。

在本創作之一實施例中，上述撓性環之內環壁的自由端沿徑向朝外延伸而形成一第一凸緣，外環壁的自由端沿徑向朝內延伸而形成一第二凸緣。

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。

請參照圖1至圖3，分別為本創作之一實施例的爆炸示意圖（一）、爆炸示意圖（二）以及組合示意圖，其繪示出一化學機械研磨環10。化學機械研磨環10主要包含一內環體11、一外環體12以及一撓性環13，其中外環體12環設於內環體11外，撓性環13設置於內環體11的下方。需特別說明的是，此處所稱的「下方」係指圖式中所呈現的方位，當化學機械研磨環10處於工作狀態時，撓性環13將位於內環體11的上方。本實施例之內環體11與外環體12的工作原理可參照中華民國新型專利第M566638號專利新型專利所揭示的化學機械研磨環，但本創作不限於此種化學機械研磨環。

內環體11包含第一研磨面111與第一連接面112。當內環體11安裝於化學機械研磨設備（圖未示）上時，第一連接面112將朝向上方，也就是朝向化學機械研磨設備，第一研磨面111則是朝向下方，也就是朝向研磨墊。第一連接面112設置有多個鎖孔112S，各個鎖孔112S包含一寬口部112A與一螺紋部112B，寬口部112A的直徑大於螺紋部112B的直徑。寬口部112A鄰接第一連接面112，螺紋部112B自寬口部112A的下端朝第一研磨面111的方向延伸。當實際進行化學機械研磨時，晶圓係被內環體11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與第二連接面122。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。此外，外環體12還具有一環型凹部129。環型凹部129鄰接第一研磨面121，其位於外環體12的最外緣且自外環體12的最外緣沿徑向朝內凹。在進行化學機械研磨的過程中，研磨液會不斷沿著內環體11的排水溝槽118隨著離心力向外流，再經由外環體12的排水溝槽128而排至外環體12外部。環型凹部129的存在使得外環體12的第二研磨面121的面積縮小，進而縮短排水溝槽128的排水路徑，有利於改善排出研磨液的效率。

撓性環13本身包含一上表面131與一下表面132、複數穿孔139以及複數凸壁139A，各穿孔139穿過上表面131與下表面132，各凸壁139A設置於上表面131且個別地設置於各穿孔139之周緣而沿垂直於上表面131的方向凸起。

在部分實施例中，撓性環13還包含內環壁133與外環壁134，外環壁134同心圓地環繞內環壁133，上表面131沿徑向之二側分別連接外環壁134與內環壁133，且外環壁134與內環壁133垂直於上表面131。此外，內環壁133的自由端沿徑向朝外延伸而形成一第一凸緣133A，外環壁134的自由端沿徑向朝內延伸而形成一第二凸緣134A。

請參照圖4至圖6，其中圖4繪示出圖1之S1區域與圖2之S2區域的局部放大圖，圖5為化學機械研磨環10的局部剖面示意圖（一），圖6為化學機械研磨環10的局部剖面示意圖（二），其中圖5的局部剖面圖有通過內環體11之鎖孔112S，圖6的局部剖面圖則未通過內環體11之鎖孔112S。撓性環13的各個穿孔139係個別地對應於內環體11之各個鎖孔112S，當撓性環13與內環體11組裝在一起時，凸壁139A恰好容置於各個鎖孔112S之寬口部112A中。對於本技術領域人士而言，機構組立通常涉及X軸、Y軸、Z軸以及旋轉軸方向的自由度限制。透過將凸壁139A插入鎖孔112S之寬口部112A中可以同時提供X軸、Y軸以及旋轉軸方向，Z軸方向雖然僅有單向限制，但後續只要將螺栓鎖入鎖孔112S中便可完成組裝。

傳統在進行撓性環與內環體的組裝時，由於撓性環本身是矽膠或橡膠材質，因此非常軟也非常容易變形。也因此在組裝過程中，縱使撓性環上部分的穿孔已經與內環體的鎖孔對齊，其餘的穿孔與鎖孔也不必然就已經對齊而可能仍有偏差，導致組裝過程中組裝人員必須費神地將撓性環的穿孔逐一對準內環體的鎖孔，並逐一鎖附。此外，進行撓性環與內環體的組裝時均是使用氣動工具進行鎖附，倘若撓性環的穿孔與內環體的鎖孔沒有對準就進行鎖附，螺栓可能被穿孔束縛而無法完全對準鎖孔，此時氣動工具瞬間施以龐大的鎖附力道容易使螺紋崩牙或者加速螺紋/螺栓的磨損。透過本創作所提出的撓性環13，在進行撓性環13與內環體11的組裝時，組裝人員只要將撓性環13上的凸壁139A逐一壓入內環體11之鎖孔112S的寬口部112A中即可完成撓性環13與內環體11之間的精準對位，同時也完成X軸、Y軸以及旋轉軸方向的自由度限制。後續組裝人員只要將螺栓鎖入鎖孔112S中便可完成撓性環13與內環體11之間的組裝，不僅大幅地改善生產線上的組裝速度以及組裝精密度，同時也減少螺紋崩牙機率以及螺紋/螺栓的磨損速度。

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‧‧‧鎖孔

112A‧‧‧寬口部

112B‧‧‧螺紋部

118‧‧‧排水溝槽

12‧‧‧外環體

121‧‧‧第二研磨面

122‧‧‧第二連接面

128‧‧‧排水溝槽

129‧‧‧環型凹部

13‧‧‧撓性環

131‧‧‧上表面

132‧‧‧下表面

133‧‧‧內環壁

133A‧‧‧第一凸緣

134‧‧‧外環壁

134A‧‧‧第二凸緣

139‧‧‧穿孔

139A‧‧‧凸壁

S1‧‧‧局部區域

S2‧‧‧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（一）。
[圖2] 為本創作之化學機械研磨環之一實施例的爆炸示意圖（二）。
[圖3] 為本創作之化學機械研磨環之一實施例的組合示意圖。
[圖4] 為圖1之S1區域與圖2之S2區域的局部放大圖。
[圖5] 為本創作之化學機械研磨環之一實施例的局部剖面示意圖（一）。
[圖6] 為本創作之化學機械研磨環之一實施例的局部剖面示意圖（二）。

Claims (7)

1. 一種化學機械研磨環，包含：
   一內環體，包含一第一研磨面與一第一連接面，該第一連接面形成有複數鎖孔，各該鎖孔包含一寬口部與一螺紋部，該寬口部的直徑大於該螺紋部的直徑，該寬口部鄰接該第一連接面，該螺紋部自該寬口部的下端朝該第一研磨面的方向延伸；
   一外環體，環設於該內環體外，該外環體包含一第二研磨面與一第二連接面；及
   一撓性環，設置於該內環體之該第一連接面，該撓性環包含一上表面、一下表面、複數穿孔以及複數凸壁，各該穿孔穿過該上表面與該下表面且各該穿孔個別地對應於該內環體之各該鎖孔，各該凸壁設置於該上表面且個別地設置於各該穿孔之周緣而沿垂直於該上表面的方向凸起，各該凸壁恰好容置於各該鎖孔之該寬口部中。
2. 如請求項1所述之化學機械研磨環，其中，該外環體包含一環型凹部，該環型凹部連接該第一研磨面且自該外環體的最外緣沿徑向朝內凹。
3. 如請求項2所述之化學機械研磨環，其中，該撓性環更包含一外環壁與一內環壁，該外環壁同心圓地環繞該內環壁，該上表面沿徑向之二側分別連接該外環壁與該內環壁，且該外環壁與該內環壁垂直於該上表面。
4. 如請求項3所述之化學機械研磨環，其中，該撓性環之該外環壁的自由端沿徑向朝內延伸而形成一第一凸緣，該撓性環之該內環壁的自由端沿徑向朝外延伸而形成一第二凸緣。
5. 一種撓性環，適用於連接一化學機械研磨環之一內環體，該撓性環包含一上表面、一下表面、複數穿孔以及複數凸壁，該上表面連接該內環體，各該穿孔穿過該上表面與該下表面，各該穿孔個別地對應於該內環體之各鎖孔，各該凸壁設置於該上表面且個別地設置於各該穿孔之周緣而沿垂直於該上表面的方向凸起，各該凸壁容置於該內環體之各鎖孔中。
6. 如請求項5所述之撓性環，更包含一內環壁與一外環壁，該外環壁同心圓地環繞該內環壁，該上表面沿徑向之二側分別連接該外環壁與該內環壁，且該外環壁與該內環壁垂直於該上表面。
7. 如請求項6所述之撓性環，其中，該內環壁的自由端沿徑向朝外延伸而形成一第一凸緣，該外環壁的自由端沿徑向朝內延伸而形成一第二凸緣。