[實用新型]一種拋光機壓力環裝置

有效

• 申請號: 201020646429.5
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN201960452U
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 王新;李耀東;李俊峰;韓晨華;張果虎
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院;有研半導體材料股份有限公司
• 主分類號: B24B39/06
• 分類號: B24B39/06
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本實用新型涉及一種適用于半導體襯底材料單面拋光機上的壓力環裝置，可同時適用于至少兩種尺寸硅片拋光，可以在拋光時均衡分布硅片所承受的壓力，使硅片獲得良好的表面平整度。

技術背景

硅材料是制造超大規模集成電路的主要襯底材料，隨著半導體行業的飛速發展，對襯底材料的精度要求也越來越高，特別是對硅拋光片的表面平整度要求越來越嚴格。對于直徑8英寸以下的硅拋光片來說，目前主要的化學機械拋光加工方法是在單面拋光機上完成，硅片以陶瓷板為載體，與拋光布接觸，并受到通過陶瓷板傳遞、來自于拋光機壓力頭的壓力，在一定溫度和轉速的工藝條件下實現化學機械拋光過程。影響單面拋光硅片表面平整度的主要因素有拋光壓力分布均勻性和拋光布平坦度，拋光頭的壓力通過陶瓷板傳遞到硅片上，而硅片所受壓力的分布均勻性對于提高硅片表面平整度來說是至關重要的，尤其是有蠟拋光。然而目前大多數單面拋光機上都沒有自帶的壓力分布系統，而通過一種手動向壓力頭上粘接特定尺寸、用特定材料裁制而成的實體壓力環的方法來實現，這種材料可以是拋光布等有一定彈性和硬度的材料，這種壓力環有以下兩個弊端：一、使用一段時間后容易產生塑性變形，使硬度變大，彈性變差，失去了原有效果；二、每次安裝的壓力環只能用于單一尺寸硅片拋光，兼容性差。出于以上兩點，這種壓力環在實際使用時需要頻繁更換，從而提高了成本，還降低了生產效率。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種拋光機壓力環裝置，不僅可以提供均衡的拋光壓力分布，而且對不同尺寸硅片有很強的兼容性，從而高硅片的制備性能和成品率。

為達到以上目的，本實用新型采用以下技術方案：

壓力環裝置包括：環狀、充氣體的壓力環，作為壓力環載體的圓形基板，以硬質鋼圈把壓力環固定在圓形基板上。

所述的壓力環由至少三個剖面為U形的同心環狀管并列組成，相鄰兩個環狀管間隔在5～10mm，管壁厚1～5mm，每個管內壁高度和寬度為10～30mm。

所述的壓力環由具有一定彈性、可承受1～5MPa氣壓的材料制作而成(比如橡膠材料、硅膠材料等)。

所述的壓力環在固定到圓形基板上后，每個環狀管是獨立密封的。

所述的圓形基板在壓力環的每個U形環狀管覆蓋處開一個進氣孔，孔內安裝有氣門嘴，根據需要分別向各個管內充氣，可以使其具有不同的氣壓，圓形基板直徑與拋光機壓力頭直徑相同，厚度在0.5～5cm之間，由硬質材料制作而成(比如PVC)。

本實用新型的優點是結構緊湊，簡單實用。壓力環內充氣體的設計可以使拋光機壓力頭壓在陶瓷板上的壓力趨于均衡，而不受陶瓷板和大盤形狀的影響。可以通過分別調節幾個環狀管氣壓的方式來滿足不同尺寸硅片的拋光需求，拋光較大尺寸硅片時，把最外圈氣壓調的相對小，主要利用內兩圈環狀管，拋光較小尺寸硅片時，把最里圈氣壓調的相對小，主要利用外兩圈環狀管。對于同一硅片尺寸來說，也可以精確調節壓力分布，從而精確控制硅片表面平整度品質。

附圖說明

圖1A：本實用新型的主視圖

圖1B：圖1A的A-A剖面圖

圖2：本實用新型中的充氣體壓力環剖面圖

圖3：本實用新型安裝后的結構示意圖

具體實施方式

圖1A、圖1B中，1為氣體壓力環，圖2即是1的剖面形狀。壓力環由三個(或更多)并列U形管3、4、5組成的，這三個U形管可以是制作時就連接在一起，也可以是彼此獨立的。用幾個硬質鋼圈6把1安裝固定在圓形基板2的凹槽內，在每個U形管內形成獨立的密封空間，分別通過氣門嘴7、8、9向U形管內充氣，充氣壓力在0.05～3MPa之間，可跟據實際需要分別設定每個U形管的氣壓。

把裝有壓力環的圓形基板安裝到拋光機壓力頭上，安裝方式可以是直接粘接在壓力頭10上，也可以與壓力頭擋板11連接固定.

圖3所示就是安裝后的整體結構示意圖，12為陶瓷板，13為均勻貼在陶瓷板上的若干硅片。改變拋光硅片尺寸時，把壓力環裝置從壓力頭卸下，調節U形管壓力后再重新裝上。所述的壓力環裝置與壓力頭連為一體，拋光機運轉時，壓力環帶動陶瓷板轉動，同時均衡分布傳遞到陶瓷板上的壓力。