阅读说明：本技术 一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构 (Bonding structure of retaining ring for chemical mechanical polishing of semiconductor ) 是由 姚力军 潘杰 惠宏业 王学泽 宋召东 于 2020-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构,所述粘接结构包括相互粘接的第一环体和第二环体,所述第一环体的粘接面的横截面为L型,所述第一环体的粘结面上间隔设置有凹槽,所述第二环体的粘接面与所述第一环体的粘接面相互配合。所述粘接结构可以有效增强粘接强度,防止产品在使用过程中脱胶。(The invention provides a bonding structure of a retaining ring for semiconductor chemical mechanical polishing, which comprises a first ring body and a second ring body which are bonded with each other, wherein the cross section of a bonding surface of the first ring body is L-shaped, grooves are arranged on the bonding surface of the first ring body at intervals, and the bonding surface of the second ring body is matched with the bonding surface of the first ring body. The bonding structure can effectively enhance the bonding strength and prevent the product from degumming in the use process.)

一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构

技术领域

本发明属于半导体加工机械领域，涉及一种一种半导体化学机械研磨用保持环，尤其涉及一种一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构。

背景技术

化学机械研磨，晶圆制造中，随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小，光刻(Lithography)技术对晶圆表面的平坦程度(Non-uniformity)的要求越来越高，IBM公司于1985年发展CMOS产品引入，并在1990年成功应用于64MB的DRAM生产中。1995年以后，CMP技术得到了快速发展，大量应用于半导体产业。化学机械研磨亦称为化学机械抛光，其原理是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术，是机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术。

化学机械研磨技术综合了化学研磨和机械研磨的优势。单纯的化学研磨，表面精度较高，损伤低，完整性好，不容易出现表面/亚表面损伤，但是研磨速率较慢，材料去除效率较低，不能修正表面型面精度，研磨一致性比较差；单纯的机械研磨，研磨一致性好，表面平整度高，研磨效率高，但是容易出现表面层/亚表面层损伤，表面粗糙度值比较低。化学机械研磨吸收了两者各自的优点，可以在保证材料去除效率的同时，获得较完美的表面，得到的平整度比单纯使用这两种研磨要高出1-2个数量级，并且可以实现纳米级到原子级的表面粗糙度。

CN 101320694公开了一种保持环及化学机械研磨装置，该保持环包括一圆环、多个沟槽及多个开口。该圆环具有一第一主表面、一第二主表面、一内边缘及一外边缘。所述多个沟槽设置于该第一主表面之中。每一个沟槽延伸通过该内边缘。每一个开口设置于每一个沟槽之中。其包括一圆环，具有一内边缘及一外边缘，其中，该内边缘及该外边缘具有同心的形状；多个开口，设置于该圆环之上，其中，每一个开口延伸通过该保持环；以及多个沟槽，其中，每一个沟槽包围每一个开口，并且延伸至该内边缘。

CN 205734410 U公开了一种装配于用于集成电路芯片生产的化学机械研磨设备的研磨头的保持环的三种沟槽结构。通过改变沟槽的结构，增大沟槽的总面积，增加沟槽的数目，从而让更多的磨料可以进入到晶圆表面尤其是晶圆中心。这样可以改进特别是使用高粘稠性磨料的晶圆内的厚度均一性；此外由于磨料更容易进入到晶圆表面，因此可以减少磨料供应的流量，从而达到降低成本的目的。

CN 108614937 A公开了一种获取保持环的最佳工艺参数的方法，包括：建立化学机械研磨系统的有限元分析模型，包括抛光垫、晶圆、设置在晶圆***的保持环、以一定的压力将晶圆和保持环压在抛光垫上的夹持器；确定分析模型的边界条件，并将抛光垫、晶圆、夹持器和保持环的材料参数代入分析模型；将不同组的保持环的工艺参数分别代入分析模型，并计算出每一组的保持环工艺参数下晶圆的表面等效应力分布结果；对比所有组的表面等效应力分布结果，获得使晶圆边缘的应力峰值最小的一组工艺参数，从而可以对实际生产中所需确定的保持环工艺参数进行指导，以避免晶圆边缘的应力集中现象，最大程度的降低晶圆边缘的过度磨损，进而可以提高晶圆的抛光精度和利用率。

半导体化学机械研磨用保持环用于半导体行业中的化学机械研磨工艺，其主体由两个环体组成，通过胶水粘接的方式固定在一起，粘接强度是机械研磨用保持环的关键参数之一，合理的粘接结构是保证粘接强度的有效手段。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构，所述粘接结构可以有效增强粘接强度，防止产品在使用过程中脱胶。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构，所述粘接结构包括相互粘接的第一环体和第二环体，所述第一环体的粘接面的横截面为L型，所述第一环体的粘结面上间隔设置有至少两个凹槽，所述第二环体的粘接面与所述第一环体的粘接面相互配合。

本发明中，所述第二环体的粘接面与所述第一环体的粘接面相互配合是指第二环体可以嵌入第一环体的L型粘接面内，并无缝隙嵌合。

作为本发明优选的技术方案，所述第一环体为PPS环体。

作为本发明优选的技术方案，所述第二环体为SUS环体。

本发明中，对于半导体领域机械研磨而限定了第一环体以及第二环体的材质，但是对于机械研磨的其他应用领域，本发明提供的粘接结构同样适用，因此第一环体以及第二环体的结构不仅限于上述材料。

作为本发明优选的技术方案，径向相邻的所述凹槽的间隔为2～5mm，如2.5mm、3mm、3.5mm、4mm或4.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，圆周方向上所述凹槽为整圈凹槽结构。

作为本发明优选的技术方案，所述凹槽为燕尾槽。

作为本发明优选的技术方案，所述凹槽内部填充有胶水。

本发明中，所述凹槽的结构限定为燕尾槽，即燕尾槽结构可以适用于大部分材质的胶水，对于一些其他材质的胶水，可以根据胶水的粘度调整凹槽的形状，并不仅限于燕尾槽。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构，可以有效增强粘接强度，防止产品在使用过程中脱胶。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的粘接结构粘接前的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的粘接结构粘接后的结构示意图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构，其结构如图1所示，所述粘接结构包括相互粘接的第一环体和第二环体，所述第一环体的粘接面的横截面为L型，所述第一环体的粘结面上间隔设置有凹槽，所述第二环体的粘接面与所述第一环体的粘接面相互配合。

所述第一环体为PPS环体，所述第二环体为SUS环体。

所述凹槽为燕尾槽，所述凹槽内部填充有胶水。

其中，所述第一环体上径向相邻的所述凹槽的间隔为3mm，圆周方向上所述凹槽为整圈凹槽结构。

所述保持环的半径为173.95mm。

实施例2

本实施例提供一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构，其结构如图1所示，所述粘接结构包括相互粘接的第一环体和第二环体，所述第一环体的粘接面的横截面为L型，所述第一环体的粘结面上间隔设置有凹槽，所述第二环体的粘接面与所述第一环体的粘接面相互配合。

所述第一环体为PPS环体，所述第二环体为SUS环体。

所述凹槽为燕尾槽，所述凹槽内部填充有胶水。

其中，所述第一环体上径向相邻的所述凹槽的间隔为3.1mm，圆周方向上所述凹槽为整圈凹槽结构。

所述保持环的半径为174.26mm。

实施例3

本实施例提供一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构，其结构如图1所示，所述粘接结构包括相互粘接的第一环体和第二环体，所述第一环体的粘接面的横截面为L型，所述第一环体的粘结面上间隔设置有凹槽，所述第二环体的粘接面与所述第一环体的粘接面相互配合。

所述第一环体为PPS环体，所述第二环体为SUS环体。

所述凹槽为燕尾槽，所述凹槽内部填充有胶水。

其中，所述第一环体上径向相邻的所述凹槽的间隔为2.9mm，圆周方向上所述凹槽为整圈凹槽结构。

所述保持环的半径为173.71mm。

实施例4

本实施例提供一种半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构，其结构如图1所示，所述粘接结构包括相互粘接的第一环体和第二环体，所述第一环体的粘接面的横截面为L型，所述第一环体的粘结面上间隔设置有凹槽，所述第二环体的粘接面与所述第一环体的粘接面相互配合。

所述第一环体为PPS环体，所述第二环体为SUS环体。

所述凹槽为燕尾槽，所述凹槽内部填充有胶水。

其中，所述第一环体上径向相邻的所述凹槽的间隔为3mm，圆周方向上所述凹槽为整圈凹槽结构。

所述保持环的半径为173.06mm。

对比例1

本对比例第一环体的粘结面为平面型，且不设置凹槽，第二环体为平面型，其他条件都与实施例1相同。

对比例2

本对比例第一环体的粘结面为平面型，第二环体为平面型，其他条件都与实施例1相同。

对比例3

本对比例第一环体的粘结面不设置凹槽，其他条件都与实施例1相同。

对实施例1-4以及对比例1-3的粘结强度进行测试，其结果如表1所示。

粘结强度的测试方法为：在SUS一侧加工一个螺纹孔，放入对应的螺丝，用扭力扳手逐渐增加扭力的方法进行测试，直至SUS和PPS出现局部分离，记录扭力进行对比。

表1

从表1的测试结果可以看出，以本申请实施例1-4提供的半导体化学机械研磨用保持环的粘接结构，在本发明提供的测试条件下，其粘结强度可达2.2～2.4N·m。对比例1与实施例相比第一环体的粘结面为平面型，且不设置凹槽，第二环体为平面型，其粘结强度仅为1.0N·m；对比例2第一环体的粘结面为平面型，第二环体为平面型，其粘结强度仅为1.6N·m；对比例3第一环体的粘结面不设置凹槽，其粘结强度仅为1.4N·m。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。