挡圈及其制造方法、包括该挡圈的CMP装置与流程

本发明涉及挡圈及其制造方法、包括该挡圈的cmp装置，更具体地说，涉及包括框架层及合成树脂层的挡圈及其制造方法、包括该挡圈的cmp装置。

背景技术：

1、近来，随着半导体晶片的高密度和高功能性，作为将半导体晶片的表面平坦化的装置，正在使用化学抛光和机械抛光同时进行的化学性机械抛光(cmp：chemicalmechanical polishing)装置。

2、在半导体制造工艺中，cmp工艺是使用作为化学液体的浆液和抛光垫在浆液和晶片之间产生化学反应的同时将抛光垫的机械力传递于晶片进而将晶片平坦化的工艺。

3、在cmp装置中，抛光头(polishing head)包括挡圈(retainer ring)和晶片载体(wafer carrier)。晶片载体起到在接触于抛光头下面的状态下将晶片位于抛光垫上的作用，之后通过抛光垫、抛光头的旋转来旋转晶片的同时进行研磨。

4、在晶片的研磨过程中，配置在晶片载体下端的挡圈起到在抛光晶片的途中防止晶片脱离晶片载体的作用。通常，挡圈位于晶片载体的最下端，是包围晶片侧面的环形状。

5、目前，作为制造方法有插入金属芯并注入合成树脂的嵌件注塑成型(insertinjection molding)的制造工艺，或者将合成树脂粘结到金属框架层的制造工艺。利用金属芯的嵌件注塑成型(insert injection molding)的挡圈制造工艺在注塑成型(injection molding)时，在注塑之后硬化时因为表面收缩导致缺陷过多及强度的问题，因此作为解决方案插入金属芯进行来制造。在金属框架层粘结合成树脂的制造工艺在使用时出现粘结部脱落，因此可引起质量问题。

6、对于这种挡圈可进行长期可靠性试验，诸如抗温抗湿试验、热冲击试验、耐高温试验等，在500小时以上的长期可靠性试验时，出现挡圈的粘结强度(bond strength)降低50％以上的问题。因此，需要开发在长期可靠性试验之后也不会大幅度降低粘结强度的挡圈。

技术实现思路

1、(要解决的问题)

2、本发明要解决的课题是为了解决以往提出的方法的如上所述的问题而提出的，提供一种挡圈及其制造方法、包括该挡圈的cmp装置，即使没有插入金属芯，也保持强度，不会出现表面收缩，并且提高层间的可靠性，在长期可靠性试验之后也不会大幅度降低粘结强度。

3、但是，本发明的实施例要解决的技术课题不限于上述的课题，而是在本发明包括的技术思想范围内可进行各种扩展。

4、(解决问题的手段)

5、根据利用于cmp装置的挡圈，本发明的一实施例的挡圈包括：框架层，结合于所述cmp装置的载体的下端，并且包含热固性树脂或者热塑性树脂；及合成树脂层，配置在所述框架层的下端，并且下部与抛光垫接触来抛光晶片；其中，所述合成树脂层在朝向所述框架层方向的一面形成多个槽部。

6、所述多个槽部的深度可以是0.1微米至500微米。

7、所述合成树脂层可与所述框架层粘结。

8、所述框架层可包含环氧树脂及热固性树脂硬化剂。

9、所述环氧树脂可以是在双酚型环氧基树脂混合氯化聚丙烯(chlorinatedpolypropylene)、氯化乙基-丙基共聚物(chlorinated ethyl-propyl copolymer)、氯甲基环氧乙烷(chloromethyl oxirane)、丁氧基甲基环氧乙烷(butoxymethyl oxirane)、丁醛缩醛化聚乙烯醇亚烷基二异氰酸酯(butylaldehyde-acetalized polyvinyl alcoholakylene diisocyanate)、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(butyl acrylate-glycidyl methacrylate copolymer)、乙烯丙烯酸酯共聚物(ethylene acrylatecopolymer)、丙烯酸丁酯(butyl acrylate)、乙烯基苯丁二烯-苯乙烯(ethenyl benzenebutadienestyrene)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene)及缩丁醛乙烯缩醛聚合物(butyral vinyl acetal polymer)中选择的一种以上的热固性树脂。

10、所述热固性树脂硬化剂可包含二甲氨甲基苯酚(dimethyl aminomethylphenol)、三共甲氨甲基苯酚(trisco-methyl aminomethyl phenol)、苄基二甲基氨基多乙烯多胺(benzyl dimethyl amino polyethylene polyamine)、氰乙基多胺(cyanoethylpolyamine)及酮封端多胺(ketone terminated polyamine)中的至少一种。

11、所述合成树脂层可包括聚醚醚酮(peek)、聚甲烯(pom)、聚苯硫醚(pps)、聚苯并咪唑(pbi)、聚醚酰亚胺(pei)、聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺酰亚胺(pai)、聚酮(poketone)、全氟烷氧基烷烃(pfa)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚氯三氟乙烯(pctfe)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚酰胺(pa)中的至少一种。

12、所述挡圈还可包括底漆树脂层，所述底漆树脂层位于所述合成树脂层和所述框架层之间。

13、所述底漆树脂层可包含双酚a二缩水甘油醚、2,5呋喃二酮、聚丙烯、1-甲基-2-吡咯烷酮、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷及四乙氧基硅烷中的至少一种。

14、在所述合成树脂层可形成至少一个凸起部，在所述凸起部的表面可形成所述多个槽部。

15、所述凸起部可包括第一部分及第二部分，所述第一部分从所述合成树脂层延伸，所述第二部分从所述第一部分延伸且宽度等于或大于所述第一部分的宽度。

16、在所述框架层可形成用于与所述载体的下端螺丝结合的一个以上的孔。

17、在所述合成树脂层的下端和侧面中的至少一处可形成一个以上的槽。

18、在所述合成树脂层的下端和侧面中的至少一处可形成一个以上的贯通孔。

19、根据制造利用于cmp装置的挡圈的方法，本发明的一实施例的挡圈的制造方法包括如下的步骤：形成合成树脂层；在所述合成树脂层的一面形成多个槽部；及在所述合成树脂层上形成框架层。

20、所述形成多个槽部的步骤可包括利用化学蚀刻方法及物理刮擦方法中的至少一种方法形成表面凹凸的步骤；在此，所述表面凹凸是指多个槽部。所述化学蚀刻方法可包括有机溶剂清洗法、碱性溶液清洗法及酸性溶液清洗法中的至少一种。所述物理刮擦方法可包括喷丸法、钢丝刷清理法、钢丝研磨法、喷砂法及机械加工法中的至少一种。

21、在所述形成合成树脂层的步骤中，通过利用模具的成型法或者注塑成型法可形成所述合成树脂层。所述形成多个槽部的步骤可包括如下的步骤：在所述模具的表面实施粗化处理来形成凹凸结构；及在所述模具内形成所述合成树脂层。所述凹凸结构转移到所述合成树脂层的表面，进而在所述合成树脂层形成所述多个槽部。

22、所述多个槽部的深度可以是0.1微米至500微米。

23、所述挡圈的制造方法还可包括在所述合成树脂层上进行底漆处理以形成底漆树脂层的步骤。

24、所述形成框架层的步骤可包括如下的步骤：在成型框架插入所述合成树脂层，并且在所述成型框架填充热固性树脂硬化所述热固性树脂，之后从所述成型框架取出层叠结合的所述合成树脂层及所述框架层。

25、所述形成框架层的步骤可包括如下的步骤：将液态热固性树脂在圆柱体中移动至圆柱体前端；将所述液态热固性树脂注塑注入并填充于由公模和母模构成的模具内腔体；及加热所述模具来固化所述热固性树脂之后进行冷却后取出。

26、本发明的一实施例的cmp装置包括：所述挡圈；载体，结合于所述挡圈的上端；抛光垫，与所述挡圈的下端接触，并且在上端放置晶片。

27、(发明的效果)

28、根据本发明的实施例，在构成挡圈的层间形成多个槽部，进而提高层间的粘结可靠性，最终可提高挡圈的粘结强度。