专利名称：用于将半导体晶片固定在化学－机械抛光设备中的固定环的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于将半导体晶片固定在化学-机械抛光设备中的固定环，如其例如在US专利No.6,251,215中所描述的.
背景技术：
如今，集成电路典型地制造在半导体晶片上、特别是硅晶片上，其中依次将导电的、半导电的和绝缘的层沉积在晶片上。在沉积每一层以后，进行蚀刻，以便实现电路功能。在依次沉积一系列层和蚀刻以后，半导体基片的最外表面，亦即基片的位于外面的表面变成越来越不平的。该不平的表面在集成电路的制造过程中给照相平版印刷步骤带来问题。因此总是有必要将半导体基片的表面弄平或将其整平。
为此所谓的化学-机械抛光(CMP)构成一种公认的方法。该用于取得平面性的方法典型地要求将基片、即半导体晶片安装在一支座或抛光头上。然后将基片的暴露的表面压到一旋转的抛光盘上。经由支座头将一受控的力施加到基片上，以便将其压到抛光盘上。一抛光剂，其包含至少一种化学反应剂和磨料粒子，加到抛光盘的表面上。
在CMP方法中总是反复出现的问题是所谓边界效应，亦即基片应抛光的边界以不同于基片的中心的速度抛光的倾向。由此典型地造成在边界上过多的抛光，亦即在这里从边界上去掉过多的材料，特别是在一直径为200mm的晶片的最外边5至10mm中。
过多的抛光降低基片的整体平面度并且使基片的边界不适用于制造集成电路并从而降低生产量。
为了解决该问题，US专利No.6,251,215建议，将固定环构成两部分的，其中一部分由一刚性材料、亦即金属部分制成，而第二部分由一较小刚度的塑料制成，从而其一方面可承受磨损而另一方面接触半导体晶片时不会对其造成损坏。
根据在化学-机械抛光中的边界条件，US专利No.6,251 215建议，固定环的塑料部分和金属环用环氧树脂粘合剂相互连接。或者建议两部分以压合座相互连接。
实际中证明两种解决方案是不足的。
虽然两部分借助于环氧树脂粘合剂的相互连接可靠地将塑料部分固定在金属部分上，但在一定的塑料部分磨损以后给固定环的整修带来问题。在目前的实践中必须将整个固定环送给制造厂，在那里机械地去掉塑料部分并接着通过加热到约200℃从金属部分上热分解粘合剂残余物。然后金属部分必须经过喷砂，以便去掉粘合剂的最后残余物，然后才可以重新粘结新的塑料环。
由于这样的耗时和费钱的步骤，这样的固定环变成很昂贵的。此外，金属的固定元件，其生产成本高于塑料元件，只能经受小的循环数，特别是由于热分解粘合剂时的热处理和接着必要的喷砂处理。
在金属部分和塑料部分经由压合座的连接中磨耗的塑料环的更换是更容易的，但在这里已证明，压合座作为塑料部分和金属部分的连接不适用于可靠地经受住抛光过程中产生的力。
发明内容
本发明的目的是，建议一种固定环，其可更便宜地制造并且特别可更便宜地设置一个新的塑料部分。
按照本发明该目的通过一种固定环来达到，该固定环包括一个由一种第一材料制成的支座环，该支座环包括多个安装元件，借其可将支座环安装在抛光设备上；一个同心设置在支座环上的由一种塑料材料制成的支承环。该支承环以一个第一端面支承在抛光设备的一个抛光表面上并且在其轴向相反于第一端面的一面上无粘合剂、可拆式、抗转动、形锁合和/或力锁合地固定在支座环上，其中第一材料具有比支承环的塑料材料更高的刚度。
优选在本发明的固定环中在支承环的外圆周表面的区域内制成支承环和支座环的可拆式的、抗转动的形锁合和/或力锁合的连接。这为在化学-机械抛光过程中吸收作用到支座环上的力形成最优选的状况。
当支承环向支座环那边的一面具有一个沿圆周的凹槽时，其中容纳支座环，则得到支承环在支座环上的特别可靠的配合。用于建立形锁合和/或力锁合的连接的圆周表面在这里是该凹槽的一个圆周表面。其中凹槽可以是环绕的或由沿圆周分配的环块式凹槽部分构成。
优选使支座环以其外圆周表面基本上与支承环的外圆周表面对齐。借此在大部分上保护支座环以免污染和特别是接着的腐蚀问题，因为支座环指向抛光表面的表面由支承环覆盖。
在本发明的固定环的一方案中可以设定，支承环包括一个加大该支承环的端面支承表面的、环绕的径向向外凸出的凸缘。该支承环的向外凸出的凸缘提供支座环的附加保护以免在化学-机械抛光过程中受到污染。对此在经济方面的构想考虑将在制造中较贵的支座环构成为尽可能耐久的和重新使用的部分并且按照磨损情况照例只更换支承环。
在该本发明的固定环的方案中，可以按照支承环材料的刚度设定，支座环同样包括一向外凸出的凸缘，其稳定支承环的凸缘的几何形状。支座环的凸缘可以根据支承环的材料具有怎样的刚度部分地或全面地支承支承环的凸缘。
在本发明的另一优选的实施形式中设定，支承环和支座环在相互连接的状态下在预定的表面部分内相互平面贴紧，并且支承环和支座环具有相互互补的凸出部和凹槽，借其可使支承环和支座环相互对中。这特别在支承环在支座环上安装时有助于建立精确同心的设置并且借此也易于更换磨损的支承环。
支承环和支座环相互平面贴紧的表面部分优选径向定位并且构成一平面支承面和借其用于支承环在支座环上的支承。
或者，也可设想这些表面部分的轻微圆锥形构造而无较大的缺点。
支承环和支座环的互补的凸出部和凹槽，其相对于支座环对中支承环，优选设置在支座环和支承环相互平面贴紧的表面部分的区域内。
在另一优选的实施形式中，支承环和支座环的互补的凸出部和凹槽用于产生一种压合座连接。
在另一优选的实施形式中设定，支承环在其外圆周上包括一个沿轴向方向远离第一端面的环形凸缘，该凸缘贴紧支座环的外圆周表面并且基本上全面覆盖支座环。
该实施形式的优点是，还要更好地屏蔽支座环的材料免受化学-机械抛光过程的影响，从而在这种情况下得到用于制造支座环的材料的较大的选择可能性。
通过支承环的环形的凸缘同时确保精确的对中。也可设想，将凸缘构成使其导致与支座环的压合座连接。
在本发明的一可选择的实施形式中设定，支座环在其与支承环接触的表面部分上具有一个包括一个壁的环形槽，该壁基本上平行于环轴线定位并且包括一个螺纹部分，并且支承环在其轴向相反于第一端面的一面上具有一个或多个互补于该环形槽构成的凸出部，其具有一个互补于槽的轴向平行的槽壁的螺纹部分构成的螺纹部分。
借此可使支座环与支承环螺纹连接，其中在一个方案中，支承环作为具有螺纹部分的凸出部具有一个环绕的凸缘。
或者，该环形凸缘也可以分成多个相互间隔开的环块。
在另一优选的实施形式中，环形槽具有两个相互径向隔开的、限定环形槽的宽度的轴向平行的壁，其各具有一个螺纹部分。与其对应，支承环的凸出部或环形凸缘具有向内和一向外的互补的螺纹部分。在该实施形式中达到支承环在支座环上的还要更大程度上的稳定。
环形槽的各螺纹部分的螺纹的延伸是平行的。亦即径向对齐的，同时相同的径向对齐的螺纹头和螺距。这同样适用于支承环的凸出部或环形凸缘上的各互补的螺纹部分。
用于支承环和支座环连接的另一可选择的方案在于，其设有相互配合的锁定装置，这些锁定装置在各环组装的状态下构成一种锁定连接并且在组装的状态下固定各个环而对抗轴向作用力。
优选将锁定连接构成使其同时起防转的作用。这可以例如这样来实现，即设置多个沿环的圆周分布的弹性卡扣连接，其中锁定凸耳嵌入各个凹槽内并由此防止在嵌入的状态下支承环可相对于支座环转动。
在本发明的另一可选择的实施形式中设定，支座环和支承环具有相互互补构成的表面部分，经由这些表面部分它们在组装的状态下相互贴紧，并且各表面部分具有相互互补构成的各凸出部和凹槽，借其各环可通过热套装或热压配合相互连接。
其中通过凸出部和凹槽的相应的成型也可以同时实现支承环与支座环之间的连接的防转作用。
本发明的又一可选择的实施形式设定，支承环在其圆周表面上具有一个径向向外开口的环形槽，并且支座环由多个环块组成，这些环块各包括一个基本上互补于环形槽构成的凸缘部分和一个或多个安装部分，其沿轴向方向从远离支承环的支承表面的一面用于支座环在抛光设备上的安装。
在最简单的情况下，支座环包括两个环块，亦即差不多包括两个半环，将其沿径向方向推到支承环上，其中，各凸缘部分同时构成支承环的增强并由此保证其形状稳定性。各凸缘部分同时支承多个安装部分，然后通过后者可将支承环和支座环总体固定在抛光设备上。这些安装部分可以例如包括简单的套筒，其具有一内螺纹。
或者，各凸缘部分也可以具有包括内螺纹的孔，其中可直接拧入安装螺栓。
代替两个半环可以设定，设置多个沿圆周分布的环块，其构成支座环。这些环块不一定必须直接相互连接，而可以是完全彼此间隔开的。各环块或其凸缘部分之间沿圆周方向多大的间距可以根据支承环材料的刚度来确定。
在一优选的实施形式中，将环形槽构成使其在其轴向远离支承环的支承表面的槽壁中包括多个凹槽。然后备安装部分的元件可径向从外面插入这些凹槽中，这些凹槽指向抛光设备的方向。这些元件可以例如是套筒，其安装到凸缘部分上。但各凹槽也可制成开通的具有内螺纹的孔，其构成在凸缘本身中。
本发明的一个明显不同于上述各实施形式的实施形式设定，支承环和支座环具有相互互补的并在组装的状态下相互对准的表面，这些表面其中间构成一环形通道，该环形通道由环形密封元件向环境那边密封，并且支座环具有一个从外面可接近的通入环形通道中的可封闭的孔，经由该孔可将环形通道抽成真空。
或者，当然也可以将通入环形通道的可封闭的孔本身设置在支承环上。但由于成本原因优选将其设置在支座环上。
通过环形通道的抽真空然后可以在支承环与支座环之间形成力锁合连接。通过环形通道的简单的通风可以取下和更换支承环。
在上述实施形式的每一型式中，可以优选这样达到防转，即在支承环和支座环上在这两环相互贴紧的至少一个表面部分上设置一个空腔，该空腔由不仅在支承环表面内而且在支座环表面内的凹槽构成。该空腔然后可填满一种可时效硬化的材料。一旦可时效硬化的材料硬化，其就阻止支承环与支座环之间的转动。通过一这样的空腔的相应的构成和设置还可以沿轴向方向实现支座环在支承环上的固定和反之亦然。
代替这样，支承环与支座环可以借助于一个嵌入到两侧的凹槽中的销抗转地相互连接。
其中优选采用一螺丝，然后其可同时通过拧紧固定于凹槽中。
这样的螺丝可以不仅沿轴向方向而且沿径向方向插入相应的凹槽中并且在每一种情况下同样用作防转。
塑料材料在一优选的实施形式中包括热塑性塑料、热固性塑料、弹性体和/或塑料混合物。
有利的是，塑料材料为一种增强的、特别是一种纤维增强的塑料材料。
为了改善摩擦学特性，已证明有利的是，在塑料材料中混合入减摩和/或减磨的添加剂，例如PTFE、聚酰亚胺、二硫化钼、石墨、氮化硼、纳米粒子等。
特别有利的是，支承环由至少两个层或部分构成多层式结构。
以下借助附图还要更详细地说明本发明的这些和其他的优点。其中图1A至1D本发明的固定环的第一实施形式；图2A至2D本发明的固定环的另一实施形式；图3A至3D本发明的固定环的另一实施形式；图4A至4D本发明的固定环的另一实施形式；图5A至5D本发明的固定环的另一实施形式；图6A至6D本发明的固定环的另一实施形式；图7A至7D本发明的固定环的另一实施形式；图8A至8D本发明的固定环的另一实施形式；图9A至9F本发明的固定环的另一实施形式；图10A至10F本发明的固定环的另一实施形式；以及图11A至11D本发明的固定环的另一实施形式。
具体实施例方式
图1A示出一种本发明的固定环10的从面向抛光设备的一面的俯视图，用于半导体晶片在化学-机械的抛光设备上的安装。
固定环10包括一支座环12，其由第一材料制成，特别是金属材料和/或具有相当于金属材料的稳定性的塑料，特别是纤维增强的塑料。
一由塑料制成的支承环14同心地设置在支座环12上。第一材料具有比该塑料较高的刚度。
支座环12在其面向抛光设备的一面具有按规定的角间距分布的许多螺纹孔16，借其可将固定环固定在化学-机械的抛光设备上。
支座环12还在其指向抛光设备的一面具有一凹槽18，其中在固定环在抛光设备上组装的状态下从抛光设备方面嵌入一凸出部(未示出)，从而总是具有固定环在抛光设备中的确定的组装位置。这特别易于使螺纹孔16对准抛光设备上的相应的通孔，通过这些通孔将螺栓拧入各螺纹孔16中并从而将固定环固定在抛光设备上。
图1B示出图1A的固定环10沿线A-A截取的剖视图并且说明原理，借其将塑料的支承环无粘合剂、可拆式、抗转动地形锁合和/或力锁合固定在支座环上。为此支承环14在其指向支座环12的一面具有一从外圆周20凹进的台阶22，如其在图1C的放大的详图中显而易见的。为了使支座环和支承环力锁合可拆式和抗转地相互连接，将支座环，其在该实例中由钢制成，热压配合到由塑料制成的支承环上。支承环的塑料优选是聚亚苯基硫醚材料(PPS)、PEEK、PAI、PI、PA、POM、PET或PBT以纯的形式或改良的形式。为了改善摩擦学特性可以混合减摩和/或减磨的添加剂，例如PTFE、聚酰亚胺、二硫化钼、石墨、氮化硼、纳米粒子等。
通过支座环12的钢材的较大刚度在整体上为固定环提供足够的形状稳定性，尽管支承环14的塑料滑动地支承在化学-机械抛光设备的研磨表面并且在抛光过程中半导体晶片固定在由支承环限定的环腔24内也是如此。该实施形式的优点特别在于，可以将钢环热压配合到塑料支承环14上，其中得到一力锁合的可拆的和仍抗转的连接。当支承环14被磨坏时可以很容易地从支座环12上去掉支承环14并代之以新的支承环14。更换过程比其在现有技术的情况中是显著更容易的，并且不需要去掉任何粘合剂残余物等。在支座环12可以配备一个新的支承环14并因此其本身受到显著较小的磨损之前，也不必对其特别准备。
固定环10的圆周表面20基本上是无台阶的，亦即支承环14的外圆周与支座环12的外圆周对齐。由于支承环14比支座环12径向较宽地向内延伸并且支座环还容纳于从外圆周20凹进的台阶22中(图1C)，环腔24基本上只由支承环14限定。因此在化学-机械抛光设备中待抛光的半导体晶片只与支承环14的较软的塑料材料接触，从而将对半导体晶片边缘的损坏危险减至最小。
最后图1D再次示出固定环10的透视图并且特别说明固定环10的内腔主要由支承环14限定。
图2A至2D示出一种本发明的固定环30的另一方案，类似于图1A至1D的固定环10，其包括一钢制的支座环32和一塑料制的支承环34。支座环32具有按规定角间距分布的许多螺纹36，其用作固定环30在化学-机械抛光设备上的固定。一凹槽38保证固定环在化学-机械抛光设备中的确定的组装位置，因为在组装的状态下抛光设备的一凸出部嵌入该凹槽中。因此各螺纹孔36对准于抛光设备上的各相应的固定元件，并且借助于螺栓可以简单的方式实现组装。固定环30的外圆周构成使支座环32和支承环34的外圆周表面相互对齐。支承环34沿径向方向比这在支座环32的情况中较宽地向中心延伸。在支承环34上设置一从外圆周40凹进的台阶42，其容纳支座环32(图2C)。因此一由支承环30构成的内腔44再次基本上只由支承环34或其较软的塑料材料限定。这由沿图2A中线A-A截取的剖视图如图2B中明显地示出。这特别也由图2D说明。在台阶42的区域内支承环34在其与支座环32接触的径向表面上具有一环形的凸缘43，其嵌入一与其互补的在支座环32的背面的环形槽45中。
在该本发明的固定环的实施形式中可以通过压合座建立支承环34与支座环32之间的连接，其中将环形凸缘43压入环形槽45中。
借此在支座环与支承环之间建立一形锁合和力锁合的连接，其无粘合剂地得到抗转的连接。该连接对于支承环34的研磨磨坏的情况是可拆的，并且支座环32可以压合座重新配备一新的支承环34，而不必为了插入支承环34以较大的程度准备支座环32。特别是取消了如在现有技术中那样费力地去掉粘合剂残余物的工作，这在那里还导致支座环的磨损。
由于本发明的固定环30的构造，原则上任何数目的支承环34可以应用于一单独的支座环32。因此可以明显降低用于半导体晶片的化学-机械抛光的费用，特别是还由于支承环34作为磨损件比较高的制造费用的支座环32可以显著低的费用制造。
在该固定环中支座环32也再次承担机械上稳定环的任务并从而保证其固定的几何形状。支承环34以其较软的材料保护半导体晶片以免与支座环32接触并且由此避免对半导体晶片边缘的损坏。
一种本发明的固定环50的另一方案示于图3A至3D中。在这里一支座环52也承担机械上稳定固定环50的任务并且保证其精确的几何形状。支座环52优选由钢制成。
支座环52在其指向化学-机械抛光设备的支承表面的一面支承一支承环54，其再次由塑料制成。
支座环52在其面向抛光设备的一面具有按规定角间距分布的许多螺纹孔56，经由它们固定环50可通过螺栓连接于抛光设备。
支座环52还在其面向抛光设备的一面具有一凹槽58，其用于固定环50在化学-机械抛光设备中确定的插接，从而使各螺纹孔56与抛光设备上的各相应的通孔对齐并且可以容易地将螺栓插入和拧紧于其中。
图3B示出一个本发明的固定环50沿图3A的线A-A截取的剖视图，其中显而易见的是，固定环50的外圆周60在这里由一沿轴向方向延伸的、由支承环54带有的凸缘66构成，其基本上完全覆盖支座环52的环圆周表面。因此支座环52安装于一支承环54的环形槽62中并且在其沿轴向方向延伸的表面上基本上由支承环的塑料覆盖。
因此为设计者提供了应用更有利的金属材料的可能性，其具有如上述的钢材同样的机械特性，但是更便宜的，特别是对于支座环52的制造过程是如此。其中支承环54的塑料在支座环52可能与化学剂接触的区域内保持支座环52的表面，该化学剂应用于化学-机械抛光过程。因此即使在采用更便宜的材料时在支座环的表面上也不会发生腐蚀。
在图3所示的固定环50的实施形式中支座环52与支承环54以压合座相连接，从而再次得到一无粘合剂的连接。为了在这里也保证抗转的连接，支座环52与支承环54之间的力锁合通常是足够的。
但在受特别的力的情况下可以设置一防转装置，如其在图3D中示例性示出的。为此在支座环52和支承环54的一个或多个位置设置沿固定环50的圆周分布的凹槽，其相互形成一空腔，其中可填满可时效硬化的有机的或无机的材料。在支座环52安装在支承环54上时该材料仍然是软的和可变形的并且因此基本上充满由支承环54和支座环52的凹槽构成的空腔。然后材料在凹槽内时效硬化并由此形成一防转装置。同时由此建立一种固定装置，使得不可能直接从支座环52拔出支承环。
可时效硬化的材料作为注入空腔58内的填料69的选择是很多的，因为这些体积完全与环境隔离并且只须满足机械要求，其预定抛光过程中的机械应力。优选采用可热时效硬化的材料。
在该方案中支承环54也沿固定环50的径向方向向内延伸以使构成的内腔64基本上由支承环54的较软材料限定并且在化学-机械抛光过程中不可能损坏在其中固定的半导体晶片的边缘。
以上借助图3B描述的本发明的固定环中的防转装置也可以用于上述的固定环10和30的实施形式中，同样可用于以下讨论的许多固定环中，虽然其以后不再一一详细论及。
图4A至4D示出本发明的固定环70的另一方案，其基本上由两部分组成，亦即一支座环72和一支承环74。支座环72再次具有按规定的角间距设置的许多螺纹孔76和一凹槽78，其功能相当于以上所述的各固定环的螺纹孔和凹槽。在这里支承环74也再次比支座环72较宽地向内延伸并由此提供一内腔84，其基本上由支承环74的塑料材料限定并从而对在其中安装的半导体晶片来说是柔和的。固定环70的外圆周80在这里再次由支承环74或其凸缘86的塑料材料构成，从而支座环72的材料可以完全按在这里必需的稳定性的观点来选择，而与其是否具有足够的抗化学剂的惰性无关，该化学剂应用于化学-机械抛光过程。凸缘86保护支座环72的外表面以防该材料的可能的侵蚀。此外支座环72压入一环形槽82中，如其最好地示于图4B的详图中，该图含有沿图4A中线A-A截取的剖视图，同样示于图4C中。
由图4C的详图中固定环70的该方案的一个特点也是显而易见的，其在其他方面类似于图3A至3D的固定环50构成。
在环形槽82的内圆周壁上在至少一个位置、但更好按规定的角间距沿环形槽82的全圆周分布地设置一锁定连接85，其由一弹性固定在支承环74上的凸耳87和一为此在支座环72的内圆周壁中设置的凹槽构成。
在支座环72压入支承环74的环形槽82中时锁定连接85嵌入最终位置，亦即凸耳87嵌入其中预定的互补的支座环72的凹槽中并且由此一方面得到一防拉开装置而另一方面得到一支座环72与支承环74之间的抗转的连接。
通常人们利用支座环72压入支承环74已达到足够的抗转固定，从而锁定连接85在其中只构成一附加的防转装置。
在这里也再次提供可能性，即支承环74在过度磨损的情况下易于从支座环72上拆下并代之以新的支承环74。在这里也没有必要在可再次安装一新的支承环74以前特别清理和准备支座环72。
图5A至5D示出本发明的固定环90的另一方案。固定环90由一支座环92和一支承环94组成，其中支座环92再次优选由钢制成，而支承环94由塑料制成，特别是由聚亚苯基硫醚、PEEK、PAI、PI、PA、POM、PET或PBT以纯的形式或改良的形式制造。为了改善摩擦学特性可以再次混合减摩和/或减磨的添加剂，例如PTFE、聚酰亚胺、二硫化钼、石墨、氮化硼、纳米粒子等。
固定环90的外圆周100在这里由支座环92和支承环94的对齐的外表面构成。
不同于至此介绍过的各方案在支承环94中没有设置凹进的台阶，而是一对置于支座环92的径向表面102。该径向表面102包括一个或多个、在该情况下为五个同心的环形凸缘103，其沿轴向方向从径向表面102凸出。支座环92的互补于径向表面102的表面具有各个相应的同心的凹槽104，凸缘103可安装于凹槽104中。
优选通过热压配合或热装实现凸缘103在凹槽104中的安装，其中或者首先加热支座环的金属材料，从而扩大凹槽104，然后将支承环94以其凸缘103安装在支座环92上并使凸缘插入凹槽中，然后在支座环92冷却时产生凹槽的收缩，从而其以形锁合和力锁合嵌接凸缘103。或者可以冷却塑料并将凸缘103插入凹槽104中。
按这种方式在该方案中在支座环92与支承环94之间建立形锁合和力锁合的连接。
在这里也再次通过形锁合和力锁合产生防转可靠性，但如在以前的各方案中所示，人们例如通过其他的防转装置的设置可以附加地给予改善。
特别在图5B中，其表示沿图5A的线A-A截取的剖视图以及在图5C的详图中可看出固定环90的构造。
图6A至6D示出本发明的固定环110的另一方面，其具有一支座环112和一支承环114。
该实施形式的特点在于，支座环112构成环块的，亦即不再象其在至此讨论过的固定环10、30、50、70和90的情况中那样构成单件的。
支承环114在其外圆周上具有一径向凹进的台阶116，其在其径向外圆周壁上具有一径向向内延伸的环形槽118。支座环112在其面向支承环114的一端具有一径向向内凸出的凸缘120，其在固定环110组装时被压入支承环114的环形槽118中。图6B以沿图6A的线A-A截取的剖视图详细示出该固定环110。另外从中也再次截取图6C的放大的详图。
最后图6D示出支座环112分段为两个半圆块122，其共同构成支座环112。
在各支座环块122中再次设有许多螺纹孔124，支座环借其可与抛光设备螺栓连接。一在支座环112的上面的凹槽126再次保证固定环在抛光设备中的正确的组装位置。
在该方案中可以特别容易地从支承环114上分离支座环112并且在一新的支承环114与支座环112连接以前再次不需要其他的准备工作。
图7A至7D示出本发明的固定环130的另一方案，其具有一支座环132和一支承环134。
在该方案中继续发展支座环132的分段的构想，如已在图6A至6D中所表现的，而在这里总共设有12个环块133(特别参见图7D中与支座环132一起的立体图)。
支承环134构成单件的并且在其外圆周136上具有环形的开口137(参见沿图7A的线A-A截取的剖视图如图7B中所示)和在指向抛光设备的一面上具有按规定的角间距从外圆周并沿轴向方向向抛光设备方向贯通的许多凹槽138。
支座环块133包括一凸缘部分139，其例如可由扁材制成。凸缘部分139在其指向抛光设备的表面设有一螺纹套140，其在凸缘部分139插入环形开口137中时插入凹槽138中并且由此为了固定环130的螺栓连接从抛光设备方面是可接近的(图7C)。
在凸缘部分139插入环形开口137时凸缘部分139在支承环134的外圆周136上被压入，从而其以压合座固定于支承环134中。
在这里通过螺纹套140插入凹槽138中自动形成一防转装置，从而不需要其他的防转措施。
为了确保固定环130在抛光设备中的准确的定位，该标记的支承环134具有一凹槽142，其中嵌入抛光设备上的凸出部(未示出)并由此保证固定环130在抛光设备中的一唯一的定位。
本发明的具有分段的支座环152的固定环150的另一方案示于图8A至8D中。
支承环154再次在一台阶156的区域内具有一径向向外开口的环形槽158，而支座环152，其由多个环块153构成，在其指向支承表面的一端设有一径向向内的环块凸缘。该环块凸缘160在组装的状态下嵌入环形槽158并且压入其中。
不同于图7A至7D中所述的方案，在各环块153中制出螺纹孔162，同样由环块153构成一相应的凹槽164。
图9A至9D示出本发明的固定环170的另一方案，其具有一单体的支座环172和一单体的支承环174。在该方案中支座环172设有一同心的环形槽176，其具有一基本上轴向平行的壁178，其从图9B的剖视图(沿图9A的线A-A截取的剖视图)和图9C的详图中可最清楚地看出。
在轴向平行的壁178上切出一螺纹部分179。
支承环174在其指向支座环边的一面具有一环形的凸缘180，其可由多个环块构成。这意味着不需要沿360°的全圆周设置凸缘180，而也可以只以各部分构成。
该凸缘180在其轴向平行的内壁具有一内螺纹部分，借其可以使支承环174与支座环172螺纹连接。
同样按这种方式支座环172和支承环174可以力锁合和形锁合相互连接，其中通过相应地选择螺纹连接最终拧紧产生的力或转矩，一般也可以达到一抗转的连接。此外，支座环172与支承环174之间的抗转连接还可附加地这样来保证，即采取固定装置，如其在图3D的范围内所描述的。
在支座环172上再次设置按规定的角间距分布的许多螺纹孔182，借其可将固定环170在总体上安装于抛光设备中。一凹槽184再次用作固定环在安装到抛光设备上时的正确的定位，一在抛光设备上的相应的凸出部嵌入该凹槽184中。
图9E示出图9A至9D的实施形式的一进一步构成的剖视图。
在该固定环170′支座环172′和支承环174′相互螺纹连接如其在图9A至9D的固定环170中那样的情况。但不同于固定环170，在图9E的固定环170′中，支座环172′具有环形槽176′，其在两间隔开的、平行于环的转动轴线定位的侧壁上具有同向的螺纹线。这意味着，各螺纹径向对齐地延伸，同时沿径向方向具有共同螺纹头181′、182′和相等的螺距。与其对应地，支承环174′具有一环形凸缘180′，其互补于环形槽176′构成并且在其内侧壁和其外侧壁上具有同向的螺纹线175′、177′。图9F以沿图9E的线A-A截取的剖视图示出这种情况。
该实施形式比其在固定环170的情况中提供还要更好的支座环172′与支承环174′之间的稳定的连接。
特别是支承环174′很好地防倾转力矩地固定在支座环172′上。
在固定环170′中这样得到一防转装置，即在拧入支座环172′的支承环174′中从支座环172′的远离支承环174′的一边平行于环的转动轴线拧入一固定螺钉183′，其一直进入支承环174′中的孔隙185′内并从而防止支座环与支承环之间的螺纹连接可能无意地松脱。这样的固定装置地可应用于图9A至9D的实施形式中。
图10A至10F示出本发明的固定环190的另一方案，其中同样借助于一螺纹连接建立一支座环192与一支承环194之间的形锁合和力锁合的连接。支座环192安装于一从外圆周196凹进的台阶198中，后者具有一轴向平行的壁199，其中结合有一螺纹部分200。支座环192在其内面的轴向平行的表面上同样具有一螺纹部分，借其使支座环192可与支承环194螺纹连接。通过该螺纹连接可以再次建立支座环192与支承环194之间的力锁合和形锁合的连接，其中这样的连接一般是足够抗转的。
为了取得附加的防转，可以或者如图3D中所示将可时效硬化的流体的材料注入凹槽中，并且其在完成组装以后时效硬化，或者如图10D和10E的方案中所示用一固定销或固定螺丝防止支承环194相对于支座环192的转动。其中首先在图10D中设置一径向插入的销202，其沿径向方向不仅穿过支座环192而且嵌入支承环194中。
这种型式的固定装置的另一方案示于图10E中，其中在轴向平行的设置中将一固定螺丝204插入一由支座环192和支承环194的凹槽共同构成的孔中。在支座环192上再次设置许多螺纹孔206，借其可将固定环190固定于抛光设备中。
一凹槽208保证固定环190在抛光设备中的正确的组装。
最后图11A至11D示出本发明的固定环210的另一方案，其由一支座环212和一支承环214构成。支座环在其指向抛光设备的表面上再次具有按规定的角间距设置的许多螺纹孔216和一凹槽218，借其确保固定环210在抛光设备中的正确的定位。在这里支座环212和支承环214以两个基本上平行的表面相互对置，其中在支座环212的表面中切出一个或多个、在该情况中三个同心的环形通道221、222、223(参见图11C的放大的详图)。邻近于支座环212的各径向外部设有凹槽224、225，其成环形并同心地设置并且容纳密封元件226、227。环形通道221、222、223相互处于流体连通(未详细示出)。
支座环212在至少一个位置具有一径向孔228，其通入一轴向孔230，后者由支座环212远离支承环214的表面一直通入环形通道221、222或223中的至少一个。
在轴向孔230可以拧入一通风孔塞232，其首先以只少许拧入的状态固定于孔230中。一旦支承环214与支座环212组合在一起就可经由径向孔228建立真空并由此将环形通道221、222、223的容积抽成真空。由于在各环形通道中形成的真空于是就将支承环214固定在支座环212上。然后通风孔塞232可以继续拧入孔230中，以便封闭径向孔228。借此保持环形通道221、222、223中的真空，而不必再经由径向孔228抽真空。
因此已在支座环212与支承环214之间建立一可很易拆卸的连接，其力锁合地保证固定环210的该两部分之间的抗转的连接。
在更换磨坏的支承环214时于是只需拧出通风孔塞232，直到经由径向孔228可向环形通道221、222、223通风为止。然后可不费力地从支座环212上去掉支承环214并且以上述方式在支座环212上安装一新的支承环214。
权利要求
1.用于将半导体晶片安装在化学-机械抛光设备中的固定环，包括一个由一种第一材料制成的支座环，该支座环包括多个安装元件，借其可将支座环安装在抛光设备上；一个同心设置在支座环上的由一种塑料材料制成的支承环，该支承环以一个第一端面支承在抛光设备的一个抛光表面上并且在其轴向相反于第一端面的一面上无粘合剂、可拆式、抗转动、形锁合和/或力锁合地固定在支座环上，其中第一材料具有比支承环的塑料材料更高的刚度。
2.按照权利要求1所述的固定环，其特征在于，在支承环的外圆周表面的区域内制成支承环和支座环的可拆式的、抗转动的形锁合和/或力锁合的连接。
3.按照权利要求2所述的固定环，其特征在于，支承环邻接于支座环的一面具有一个从圆周凹进的、沿圆周的凹槽，其中容纳支座环，并且用于建立形锁合和/或力锁合的连接的外圆周表面是该凹槽的一个圆周表面。
4.按照权利要求3所述的固定环，其特征在于，支座环以其外圆周表面基本上与支承环的外圆周表面对齐。
5.按照权利要求3所述的固定环，其特征在于，支承环包括一个加大该支承环的端面支承表面的、环绕的径向向外凸出的凸缘。
6.按照上述权利要求之一项所述的固定环，其特征在于，支承环和支座环在相互连接的状态下在预定的表面部分内相互平面贴紧，并且支承环和支座环具有相互互补的凸出部和凹槽，借其可使支承环和支座环对中。
7.按照权利要求6所述的固定环，其特征在于，支承环和支座环相互平面贴紧的表面部分具有一种径向定位。
8.按照权利要求6或7所述的固定环，其特征在于，支承环和支座环的相互互补的凸出部和凹槽设置在支座环和支承环相互贴紧的表面部分上。
9.按照权利要求8所述的固定环，其特征在于，支承环和支座环的凸出部和凹槽可借助于压合座相连接。
10.按照权利要求1或6所述的固定环，其特征在于，支承环在其外圆周上包括一个沿轴向方向远离第一端面的环形凸缘，该凸缘贴紧支座环的外圆周表面并且基本上全面覆盖支座环。
11.按照权利要求1所述的固定环，其特征在于，支座环在其与支承环接触的表面部分上具有一个包括一个基本上轴向平行的壁的环形槽，其中，该轴向平行的壁包括一个螺纹部分，并且支承环在其轴向相反于第一端面的一面上具有一个或多个互补于该环形槽设置的凸出部，其具有一个互补于槽的轴向平行的螺纹部分构成的螺纹部分。
12.按照权利要求11所述的固定环，其特征在于，支座环的环形槽具有两个轴向平行的、沿径向方向相对间隔开的侧壁，其中切出同向的螺纹，并且支承环的凸出部具有互补于该同向的螺纹构成的螺纹部分。
13.按照上述权利要求之一项所述的固定环，其特征在于，支承环和支座环设有相互配合的锁定装置，这些锁定装置在各环组装的状态下构成一种锁定连接并且在组装的状态下固定各个环而对抗轴向作用力。
14.按照权利要求13所述的固定环，其特征在于，所述锁定装置构成为防转装置。
15.按照权利要求1所述的固定环，其特征在于，支座环和支承环具有相互互补构成的表面部分，经由这些表面部分它们在组装的状态下相互贴紧，并且各表面部分具有相互互补构成的各凸出部和凹槽，借其可通过热套装或热压配合相互连接。
16.按照权利要求1所述的固定环，其特征在于，支承环在其圆周表面上具有一个径向向外开口的环形槽，并且支座环由多个环块组成，这些环块包括一个基本上互补于环形槽构成的凸缘部分和一个或多个安装部分，其沿轴向方向从远离支承环的支承表面的一面用于支座环在抛光设备上的安装。
17.按照权利要求16所述的固定环，其特征在于，各安装部分包括轴向从凸缘部分凸出的元件。
18.按照权利要求17所述的固定环，其特征在于，环形槽在其轴向远离支承环的支承表面的槽壁中包括多个凹槽，各安装部分的元件可径向从外面插入到这些凹槽中。
19.按照权利要求1所述的固定环，其特征在于，支承环和支座环具有相互互补的并在组装的状态下相互对准的表面，这些表面在其中间构成一环形通道，该环形通道由环形密封元件密封，并且支座环具有一个从外面可接近的、通入环形通道中的可封闭的孔，经由该孔可将环形通道抽成真空。
20.按照上述权利要求之一项或多项所述的固定环，其特征在于，支承环和支座环在这两环相互贴紧的至少一个表面部分上具有一个空腔，该空腔由不仅在支承环表面内而且在支座环表面内的凹槽构成并且该空腔可填满一种可时效硬化的材料。
21.按照权利要求1至19之一项所述的固定环，其特征在于，支承环与支座环借助于一个嵌入到两侧的凹槽中的销抗转动地相互连接。
22.按照权利要求21所述的固定环，其特征在于，所述销为一个螺丝并且凹槽具有一个互补于螺丝的外螺纹的内螺纹部分。
23.按照权利要求21或22所述的固定环，其特征在于，销可沿轴向方向或径向方向插入凹槽中。
24.按照上述权利要求之一项或多项所述的固定环，其特征在于，塑料材料包括热塑性塑料、热固性塑料、弹性体和/或塑料混合物。
25.按照权利要求24所述的固定环，其特征在于，塑料材料为一种增强的，特别是一种纤维增强的塑料材料。
26.按照权利要求24或25所述的固定环，其特征在于，在塑料材料中混合入减摩和/或减磨的添加剂。
27.按照上述权利要求之一项或多项所述的固定环，其特征在于，支承环由至少两个层或部分构成多层式结构。
全文摘要
本发明涉及一种用于将半导体晶片固定在化学－机械抛光设备中的固定环(10)，它可比至今的更便宜地制造并且可比至今的特别更便宜地设置一个新的塑料部分，本发明建议，用于将半导体晶片安装在化学－机械抛光设备中的固定环(10)包括一个由一种第一材料制成的支座环(12)，该支座环包括多个安装元件，借其可将支座环(12)安装在抛光设备上；一个同心设置在支座环上的由一种塑料材料制成的支承环，该支承环以一个第一端面支承在抛光设备的一个抛光表面上并且在其轴向相反于第一端面的一面上无粘合剂、可拆式、抗转动、形锁合和/或力锁合地固定在支座环(12)上，其中第一材料具有比支承环的塑料材料更高的刚度。
文档编号H01L21/306GK1694784SQ200380100808
公开日2005年11月9日 申请日期2003年10月1日 优先权日2002年10月2日
发明者W·恩辛格 申请人:恩辛格合成材料技术Gbr公司