晶圆保持环的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆保持环。

背景技术：

在化学机械研磨设备中，通常需要会在研磨头研磨面的边缘处固定有晶圆保持环，以便在利用研磨头平坦化晶圆时，将晶圆放置在晶圆保持环内，防止晶圆在平坦化过程中从研磨头滑出。通常情况下，晶圆保持环由重叠的第二圆环和第一圆环构成。

相关技术中，会采用黏合的方式将第二圆环和第一圆环黏合在一起来构成晶圆保持环。或者，如图1所示，在所述第二圆环1表面的边缘设置凸起结构1a，在所述第一圆环2表面的边缘对应设置与该凸起结构1a契合的凹陷结构2a，使得所述凸起结构1a和所述凹陷结构2a相互卡合，以实现所述第二圆环和所述第一圆环的重叠连接，构成晶圆保持环。

但是，上述由黏合的方式构成的晶圆保持环中第一圆环易脱落。以及上述通过凸起结构和凹陷结构构成的晶圆保持环，其第一圆环能够相对于第二圆环在水平方向上滑动，在平坦化晶圆的过程中，该第一圆环极易沿水平方向从所述第二圆环脱落。则相关技术中的晶圆保持环的第一圆环极易脱落，稳定性较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种晶圆保持环，以解决现有的晶圆保持环稳定性较差问题。

本实用新型提供的一种晶圆保持环，包括第一圆环、第二圆环以及至少两个连接装置；

所述第一圆环具有相对的第一平面和第二平面，所述第一圆环中形成有凹陷，所述凹陷由第一平面延伸至所述第一圆环内部，所述凹陷包括沿着第一圆环的厚度方向上下连通的第一子凹陷和第二子凹陷，所述第一子凹陷的开口暴露于第一平面，所述第一子凹陷的宽度尺寸小于所述第二子凹陷的宽度尺寸；

所述第二圆环中形成有通道，所述通道贯穿所述第二圆环；

所述连接装置包括第一卡合结构、连接杆以及第二卡合结构；所述第一卡合结构与连接杆的一端连接，所述第二卡合结构与连接杆的另一端连接；

其中，所述连接杆依次贯穿所述第二圆环的通道以及所述第一子凹陷，并延伸至所述第二子凹陷中，所述第二卡合结构位于所述第二子凹陷中且卡合于所述第二子凹陷，所述第一卡合结构位于所述第二圆环远离第一圆环的一侧，并和所述第二圆环的通道卡合。

可选的，所述第一子凹陷的开口与所述通道的开口重叠以连通。

可选的，所述第二卡合结构包括至少两个卡合杆，所述至少两个卡合杆的一端均与所述连接杆连接以聚合在所述连接杆的端部，所述至少两个卡合杆的另一端扩散在所述连接杆的外围。

可选的，所述第二卡合结构经由所述通道和所述第一子凹陷插入至所述第二子凹陷；

其中，当所述第二卡合结构经由所述通道或者所述第一子凹陷时，所述至少两个卡合杆的另一端以朝向第一卡合结构的方向处于聚拢状态；

当所述第二卡合结构从所述第一子凹陷进入所述第二子凹陷时，所述至少两个卡合杆在所述第二子凹陷中扩散，以卡合至所述第二子凹陷并处于卡合状态。

可选的，所述第二卡合结构处于卡合状态时，至少两个卡合杆抵触至所述第二子凹陷的槽壁，以使所述第二卡合结构与所述第二子凹陷相互卡合。

可选的，所述卡合杆为条状结构，或者为板状结构。

可选的，所述连接装置还包括至少一个弹性组件，当所述第二卡合结构卡合于所述第二子凹陷时，所述弹性组件设置在所述第一卡合结构与所述第二圆环之间。

可选的，所述通道包括沿着第二圆环的厚度方向上下连通的第一子通道和第二子通道，所述第一子通道的宽度尺寸大于所述第二子通道的宽度尺寸；

以及，当所述第二卡合结构卡合于所述第二子凹陷时，所述第一卡合结构于所述第一子通道相互卡合。

可选的，所述连接装置还包括至少一个弹性组件，当所述第二卡合结构卡合于所述第二子凹陷时，所述弹性组件设置在所述第一卡合结构与所述第二圆环之间。

可选的，所述第一子凹陷的开口与所述第二子通道的开口重叠以连通。

综上所述，本实用新型提供的晶圆保持环中，利用连接杆贯穿第二圆环并延伸至第一圆环的内部，同时，使得设置于连接杆一端的第一卡合结构与所述第二圆环内的通道卡合，使得设置于连接杆另一端的第二卡合结构卡合于所述第一圆环的内部，以实现所述第二圆环和第一圆环的重叠连接。其中，由于连接杆贯穿第二圆环，且延伸至该第一圆环内部，则在所述连接杆的阻挡下，该第一圆环无法相对于所述第二圆环沿水平方向运动，即该第一圆环不会沿水平方向从所述第二圆环上脱落，以及，基于所述连接装置的设置，所述第一圆环也不会轻易沿其他方向从所述第二圆环脱落，则本实施例中的晶圆保持环的稳定性较高。

附图说明

图1是现有技术中晶圆保持环的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的一种晶圆保持环的剖视图；

图3是本实用新型一实施例的一种第二卡合结构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的一种第二卡合结构处于卡合状态时晶圆保持环的剖视图；

图5为本实用新型一实施例的另一种晶圆保持环的剖视图；

图6为本实用新型一实施例的又一种晶圆保持环的剖视图；

图7为本实用新型一实施例的再一种晶圆保持环的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的晶圆保持环作进一步详细说明。根据下平面说明书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图2是本实用新型一实施例的一种晶圆保持环的剖视图，如图2所示，所述晶圆保持环包括第二圆环10、第一圆环20以及至少两个连接装置30(图中仅以一个连接装置为例进行说明)。

其中，所述第一圆环20具有相对的第一平面a和第二平面b，所述第一平面a中形成有至少两个凹陷21(图中仅以一个凹陷为例进行说明)，所述凹陷21延伸至所述第一圆环内部，所述凹陷21包括沿着第一圆环的厚度方向上下连通的第一子凹陷211和第二子凹陷212，所述第一子凹陷211的开口暴露于第一平面a，并且所述第一子凹陷211的宽度尺寸小于第二子凹陷212的宽度尺寸。

所述第二圆环10中形成有至少两个通道11(图中仅以一个通道为例进行说明)，所述通道11还贯穿所述第二圆环10。以及，在本实施例的晶圆保持环中，所述第一圆环20第一子凹陷的开口与所述第二圆环通道的开口相互重叠以连通。

所述连接装置30包括第一卡合结构31、连接杆32以及第二卡合结构33。其中，所述第一卡合结构31与连接杆32的一端连接，所述第二卡合结构33与连接杆32的另一端连接。

本实施例中，所述连接杆32会依次贯穿所述第二圆环的通道11以及所述第一子凹陷211，并延伸至所述第二子凹陷212中，所述第二卡合结构33位于所述第二子凹陷212中且卡合于所述第二子凹陷212，所述第一卡合结构31位于所述第二圆环远离第一圆环的一侧，并和所述第二圆环的通道11卡合。

由上述内容可知，本实用新型中通过依次连接的第一卡合结构、连接杆以及第二卡合结构来实现所述第二圆环和第一圆环的重叠连接。其中，由于连接杆贯穿第二圆环，且延伸至该第一圆环内部，则在所述连接杆的阻挡下，该第一圆环无法相对于所述第二圆环沿水平方向运动，即该第一圆环不会沿水平方向从所述第二圆环上脱落。以及，基于所述连接装置中第一卡合结构与第二卡合结构的设置，所述第一圆环也不会轻易沿其他方向从所述第二圆环脱落，则本实施例中的晶圆保持环的稳定性较高。

进一步地，以下对本实施例的晶圆保持环做详细介绍。

具体而言，所述第一卡合结构可以为一卡合盘，并且，所述卡合盘的开口尺寸大于所述通道的开口尺寸，如此，所述卡合盘可以卡合在所述通道远离所述第一圆环一侧的开口处，实现与第二圆环的相互卡合。

以及，图3是本实用新型一实施例的一种第二卡合结构的结构示意图，如图3所示，所述第二卡合结构可以包括滑块a、支杆b、至少两个卡合杆c以及弹性装置d。

具体的，各个卡合杆的一端可以与所述连接杆连接以聚合在所述连接杆的端部，各个卡合杆的另一端可以扩散在所述连接杆的外围以围绕所述连接杆，所述卡合杆可以为条状结构，也可以为板状结构；所述滑块a可以活动连接在所述连接杆的杆体上，以使得所述滑块可以在所述连接杆上下滑动；所述支杆可以设置于所述滑块a与所述卡合杆c之间，具体的，所述支杆的一端可以设置在所述卡合杆的杆体上，所述支杆的另一端可以设置在所述滑块上；所述弹性装置(例如可以为弹簧)可以设置于所述滑块和所述连接杆与卡合杆的连接点之间。

其中，需要说明的是，在本实施例中，当所述第二卡合结构处于正常状态时，所述卡合杆与所述连接杆之间形成有第一夹角，可选的，所述第一夹角小于等于90°，在其他实施例中，所述第一夹角也可以大于90°。

以及，本实施例中所述第二卡合结构具体是依次经过所述通道和所述第一子凹陷后，才进入至所述第二子凹陷以与所述第二子凹陷相互卡合的。

其中，当第二卡合结构进入通道11或所述第一子凹陷211时，由于所述通道11和第一子凹陷211的宽度尺寸较小，则所述通道和第一子凹陷的内壁会挤压所述卡合杆，同时会沿朝向所述连接杆的方向向所述卡合杆施加第一作用力，在所述第一作用力下，所述卡合杆会以其与连接杆的连接端为圆点，朝靠近所述连接杆的方向聚拢(也即以朝向第一卡合结构的方向聚拢)，使得所述第二卡合结构处于聚拢状态，例如可以参考图4所示，以及，当所述第二卡合结构处于聚拢状态时，所述卡合杆与所述连接杆之间形成第二夹角，所述第二夹角小于所述第一夹角。并且，本实施例中，所述卡合杆在聚拢过程中时，其会挤压所述支杆，并会使得所述支杆推动所述滑块朝靠近所述第二圆环10的方向运动，同时，所述滑块会拉伸所述弹性装置使其处于拉伸状态。

以及，当所述第二卡合结构从所述第一子凹陷进入所述第二子凹陷时，由于所述第二子凹陷的宽度尺寸较大，空间较大，则处于聚拢状态下的第二卡合结构中的卡合杆不会受到第二子凹陷内壁所施加的挤压力。此时，在弹性装置拉力的作用下，所述滑块会朝靠近所述第一圆环20第二平面b的方向运动，在此过程中，所述滑块通过所述支杆会推动所述卡合杆朝远离所述连接杆的方向扩散，以使所述第二卡合结构处于卡合状态，从而实现第二卡合结构与所述第二子凹陷的相互卡合。其中，当所述第二卡合结构处于卡合状态时，所述卡合杆与所述连接杆之间形成第三夹角，所述第三夹角大于所述第二夹角。

以及，需要说明的是，当所述卡合杆处于卡合状态时，所述弹性装置处于压缩状态，此时，所述弹性装置会沿朝向第二圆环的方向对所述滑块施压，则所述滑块会通过所述支杆牵引所述卡合杆，使所述卡合杆抵触至第二子凹陷槽壁，从而实现所述卡合杆与所述第二子凹陷的卡合。

还需要说明的是，在本实施例中，所述第二卡合结构处于卡合状态时，应确保至少两个卡合杆抵触至所述第二子凹槽的槽壁，如此方可成功实现所述第二卡合结构与所述第二子凹陷的相互卡合。

进一步地，图5为本实用新型一实施例的另一种晶圆保持环的剖视图。如图5所示，所述连接装置还可以包括至少一个弹性组件34(例如可以为弹簧)，所述弹性组件34可以设置于所述第二圆环与第一卡合结构之间。

以及，当所述第二卡合结构处于卡合状态时，所述弹性组件会处于压缩状态。此时，所述弹性组件34会沿远离所述第一圆环的方向，向所述第一卡合结构31施加第二作用力，所述第二作用力可以带动所述第二卡合结构33沿靠近所述第二圆环10的方向，向所述第二子凹陷的槽壁施压，使所述第一圆环20朝靠近所述第二圆环10的方向贴紧。同时，处于压缩状态的所述弹性组件还会沿靠近所述第一圆环的方向，向第二圆环施加第三作用力，使得所述第二圆环朝靠近所述第一圆环的方向贴紧。如此，在所述弹性组件的作用下，所述第一圆环和所述第二圆环之间会相互贴紧，使得第一圆环和第二圆环的紧贴连接在一起。

可选的，图6为本实用新型一实施例的又一种晶圆保持环的剖视图。如图6所示，所述第二圆环中的通道可以包括沿着第二圆环的厚度方向上下连通的第一子通道111和第二子通道112，所述第一子通道111的宽度尺寸大于所述第二子通道112的宽度尺寸。以及，本实施例中的晶圆保持环中，所述第一子凹陷211的开口与所述第二子通道112的开口相互重叠以连通。并且，所述第一卡合结构(例如可以为卡合盘)的宽度尺寸应大于所述第二子通道112的宽度尺寸，小于所述第一子通道111的宽度尺寸。则当所述第二卡合结构卡合于所述第二子凹陷时，所述第一卡合结构会位于所述第一子通道111中，且与所述第一子通道相互卡合，以使得所述第一圆环与所述第二圆环重叠连接。

进一步地，针对图6所示的晶圆保持环，其同样可以设置弹性组件34。具体的，图7为本实用新型一实施例的再一种晶圆保持环的剖视图，如图7所示，所述弹性组件34可以设置于所述第二圆环中第一子通道底壁与所述第一卡合结构之间。

以及，当所述第二卡合结构卡合于所述第二子凹陷时，在所述第一子通道底壁与所述第一卡合结构的挤压下，所述弹性组件会处于压缩状态，并会使所述第一圆环和所述第二圆环相互贴紧。其中，针对所述弹性组件使得所述第一圆环与所述第二圆环相互贴紧的原理可以参见上述内容，本实施例在此不做赘述。

则由上述内容可知，所述晶圆保护环的结构可以包括多种。在此基础上，针对不同结构的晶圆保持环，为了确保所述连接装置可以将第一圆环和所述第二圆环重叠连接在一起，当所述第二卡合结构处于卡合状态时，对第一卡合结构与第二卡合结构之间的最小距离也会有不同的要求。

具体的，当所述晶圆保持环中不包括弹性组件，并且不包括所述第一子凹陷时(例如图2所示)，第一卡合结构与处于卡合状态下的第二卡合结构之间最小距离应大于所述第一子凹陷的深度尺寸，小于等于所述第一子凹陷的深度尺寸与所述通道的深度尺寸之和。

当所述晶圆保持环中包括弹性组件，但不包括第一子凹陷时(例如图5所示)，第一卡合结构与处于卡合状态下的第二卡合结构之间最小距离仅需大于所述第一子凹陷的深度尺寸即可。

当所述晶圆保持环中不包括弹性组件，但包括第一子凹陷时(参考图6所示)，第一卡合结构与处于卡合状态下的第二卡合结构之间最小距离应大于等于所述第一子凹陷的深度尺寸与所述第二子通道的深度尺寸之和，小于等于所述第一子凹陷的深度尺寸与所述通道的深度尺寸之和。

当所述晶圆保持环中包括弹性组件，并且包括第一子凹陷时(例如图7所示)，第一卡合结构与处于卡合状态下的第二卡合结构之间最小距离仅需大于等于所述第一子凹陷的深度尺寸与所述第二子通道的深度尺寸之和。

综上所述，本实用新型提供的晶圆保持环中，利用连接杆贯穿第二圆环并延伸至第一圆环的内部，同时，使得设置于连接杆一端的第一卡合结构与所述第二圆环内的通道卡合，使得设置于连接杆另一端的第二卡合结构卡合于所述第一圆环的内部，以实现所述第二圆环和第一圆环的重叠连接。其中，由于连接杆贯穿第二圆环，且延伸至该第一圆环内部，则在所述连接杆的阻挡下，该第一圆环无法相对于所述第二圆环沿水平方向运动，即该第一圆环不会沿水平方向从所述第二圆环上脱落，以及，基于所述连接装置的设置，所述第一圆环也不会轻易沿其他方向从所述第二圆环脱落，则本实施例中的晶圆保持环的稳定性较高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。