DE20111766U1 - Retaining ring for wafer carriers for the chemical-mechanical polishing of semiconductor wafers - Google Patents

Retaining ring for wafer carriers for the chemical-mechanical polishing of semiconductor wafers

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Description

Haltering für Scheibenträger für das chemisch-mechanische Polieren von Halbleiterscheiben
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Retaining ring for wafer carriers for chemical-mechanical polishing of semiconductor wafers
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Die Erfindung betrifft einen Haltering für eine Poliervorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren von Halbleiterscheiben .The invention relates to a holding ring for a polishing device for the chemical-mechanical polishing of semiconductor wafers.

Das chemisch-mechanische Polieren (CMP;'Chemical-Mechanical Polishing) ist ein Planarisierungsverfahren, das dazu dient, im Rahmen der Herstellung von Halbleiterbauelementen Grabenfüllungen, Metallplugs, Zwischenoxide und Intermetalldielektrika auf den Halbleiterscheiben oder Halbleiterwafern einzuebnen. Beim chemisch-mechanischen Polieren wird die zu bearbeitende Halbleiterscheibe von einem Scheibenträger gegen einen drehbar angeordneten Poliertisch gedrückt, auf dem sich eine elastische, perforierte Auflage (Pad) befindet, die ein Poliermittel (Slurry) enthält. Die Halbleiterscheibe und der Poliertisch rotieren dabei in entgegengesetzten Richtungen, wodurch die Oberfläche der Halbleiterscheibe an den herausragenden Stellen abpoliert wird, bis eine bestimmte Ebenheit der Scheibenoberfläche erreicht ist.Chemical-mechanical polishing (CMP) is a planarization process used to level trench fillings, metal plugs, intermediate oxides and intermetallic dielectrics on semiconductor wafers or semiconductor wafers during the manufacture of semiconductor components. During chemical-mechanical polishing, the semiconductor wafer to be processed is pressed by a wafer carrier against a rotatable polishing table on which there is an elastic, perforated pad containing a polishing agent (slurry). The semiconductor wafer and the polishing table rotate in opposite directions, which polishes the surface of the semiconductor wafer at the protruding points until a certain level of flatness of the wafer surface is achieved.

Im Gegensatz zum rein mechanischen Polieren enthält das Poliermittel dabei in der Regel nicht nur abrasive Polierkörner, sondern auch aktive chemische Zusätze. Die chemischen Zusätze erlauben bei einer Abstimmung auf das abzutragende Schichtmaterial ein selektives Abtragen der Schichten auf der Halbleiterscheibe.In contrast to purely mechanical polishing, the polishing agent usually contains not only abrasive polishing grains, but also active chemical additives. The chemical additives, when matched to the layer material to be removed, allow the layers on the semiconductor wafer to be removed selectively.

Der beim chemisch-mechanischen Polieren eingesetzte Scheibenträger besteht im wesentlichen aus drei Hauptteilen, einem Oberteil, das an einer Halte- und Rotationseinrichtung befestigt ist, einem an das Oberteil angesetzten Scheibenhalter (Wafer-Chuck), an dessen ebene Unterseite die Halbleiterscheibe mittels Unterdruck angesetzt und gehalten wird, undThe wafer carrier used in chemical-mechanical polishing essentially consists of three main parts, an upper part which is attached to a holding and rotating device, a wafer holder (wafer chuck) attached to the upper part, to the flat underside of which the semiconductor wafer is attached and held by means of negative pressure, and

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einem Haltering, der den Scheibenhalter umgibt und an diesem mittels eines nach innen vorstehenden Flansches befestigt ist. Der Haltering steht axial über die Unterseite des Scheibenhalters über, wobei der Überstand jedoch kleiner ist als die Dicke der Halbleiterscheibe, die an die Unterseite des Scheibenhalters angesetzt wird. Der Scheibenhalter ist über ein Kugelgelenk am Scheibenträger-Oberteil befestigt,"um Parallelitätsfehler zwischen Scheibenträger und Poliertisch ausgleichen zu können.a retaining ring that surrounds the disk holder and is attached to it by means of an inwardly projecting flange. The retaining ring projects axially over the underside of the disk holder, but the projection is smaller than the thickness of the semiconductor wafer that is placed on the underside of the disk holder. The disk holder is attached to the upper part of the disk carrier via a ball joint in order to compensate for parallelism errors between the disk carrier and the polishing table.

Während des Polierprozesses wird mit diesem Scheibenträger, an dessen Scheibenhalter eine Halbleiterscheibe angesetzt ist, eine Drehbewegung ausgeführt und ein definierter vertikaler Druck auf die Auflage des Poliertisches ausgeübt. Der den Scheibenhalter umgebende Haltering wirkt den radialen Kräften entgegen, die während des Polierprozesses auf die Halbleiterscheibe einwirken, berührt aber die Auflage des Poliertisches nicht. Außerdem verhindert er ein „slip out" der Halbleiterscheibe.During the polishing process, this disk carrier, to whose disk holder a semiconductor disk is attached, performs a rotary movement and a defined vertical pressure is exerted on the support of the polishing table. The retaining ring surrounding the disk holder counteracts the radial forces that act on the semiconductor disk during the polishing process, but does not touch the support of the polishing table. It also prevents the semiconductor disk from "slipping out".

Die bisherigen Halteringe, die an den Scheibenträgern bzw. Scheibenhaltern zum Einsatz kommen, sind wegen der geforderten Maßhaltigkeit und der Anforderungen an das Material aufwendige, teure Teile. Das Material darf bei einem Kontakt mit der Halbleiterscheibe diese nicht mit unerwünschten Stoffen kontaminieren. Außerdem ist die Chemiebeständigkeit gegen die beim chemisch-mechanischen Polieren eingesetzten Materialien (der pH-Wert dieser Materialien reicht von 1 bis 12) unbedingt notwendig.The previous retaining rings used on the wafer carriers or wafer holders are complex, expensive parts due to the required dimensional accuracy and the material requirements. The material must not contaminate the semiconductor wafer with undesirable substances when it comes into contact with it. In addition, chemical resistance to the materials used in chemical-mechanical polishing (the pH value of these materials ranges from 1 to 12) is absolutely essential.

Die Halteringe müssen wegen des erheblichen Verschleißes beim Polieren regelmäßig ausgetauscht werden und verursachen so hohe Instandhaltungskosten. Eine Überarbeitung verschlissener Halteringe ist nur in einem sehr begrenzten Umfang möglich. Im übrigen ist eine solche Überarbeitung sehr aufwendig, da zwei Flächen (die der Auflage des Poliertisches gegenüberliegende Fläche und die Flansch-Anlagefläche am Scheiben-The retaining rings must be replaced regularly due to the considerable wear during polishing, which results in high maintenance costs. Reworking worn retaining rings is only possible to a very limited extent. Moreover, such a reworking is very complex, since two surfaces (the surface opposite the support of the polishing table and the flange contact surface on the disc

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halter) bearbeitet werden müssen, deren Abstand sehr genau einzuhalten ist und die genau parallel liegen müssen.holder) must be machined, the distance between which must be maintained very precisely and which must be exactly parallel.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Haltering so auszugestalten, dass der Investitions- und Unterhaltungsaufwand der Poliervorrichtung geringer ist. Der Haltering soll vor allem so ausgestaltet sein, dass die Standzeit bei hoher Betriebssicherheit erhöht ist.The object of the invention is to design the retaining ring in such a way that the investment and maintenance costs of the polishing device are lower. Above all, the retaining ring should be designed in such a way that the service life is increased while maintaining high operational reliability.

Diese Aufgabe wird durch den im Schutzanspruch 1 beschriebenen Haltering gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Halterings sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the retaining ring described in claim 1. Advantageous embodiments of the retaining ring are specified in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Haltering besteht aus zwei Teilen, einem Oberteil und einem Unterteil. Das Oberteil dient zur Aufnahme und Befestigung des Unterteils. Das Unterteil ist ein ringförmiges Element, das vorzugsweise von oben her mit selbstsichernden Schrauben am Oberteil angebracht ist, wozu das Oberteil mit entsprechenden durchgehenden Schraubenlöchern 0 bzw. Bohrungen versehen ist. Die Schrauben greifen in Gewinde-Sacklöcher im Unterteil ein.The retaining ring according to the invention consists of two parts, an upper part and a lower part. The upper part serves to hold and fasten the lower part. The lower part is a ring-shaped element which is preferably attached to the upper part from above with self-locking screws, for which purpose the upper part is provided with corresponding through-holes 0 or bores. The screws engage in threaded blind holes in the lower part.

Da ein Verschleiß im wesentlichen nur am Unterteil auftritt, braucht auch nur dieses ausgewechselt zu werden. Bei einer Überarbeitung braucht nur eine Fläche (die der Auflage des Poliertisches gegenüberliegende Fläche) bearbeitet zu werden. Der korrekte Überstand für das Halten der Halbleiterscheibe kann mit Beilagen zwischen Oberteil und Unterteil eingestellt werden. Bei Bedarf wird nur das Unterteil ersetzt. Die Materialkosten und der Fertigungsaufwand für das Unterteil sind gering, da für dessen Herstellung als Halbzeug ein einfaches Rohr verwendet werden kann.Since wear essentially only occurs on the lower part, only this needs to be replaced. When reworking, only one surface (the surface opposite the polishing table support) needs to be machined. The correct projection for holding the semiconductor wafer can be set using shims between the upper and lower parts. If necessary, only the lower part is replaced. The material costs and production effort for the lower part are low, since a simple tube can be used as a semi-finished product to manufacture it.

Der erfindungsgemäße, zweiteilige Haltering lässt sich leicht gegen herkömmlichen, einteiligen Haltering austauschen. Dazu sind keinerlei Änderungen am Scheibenhalter vorzunehmen. Die Umstellung auf den neuen, zweiteiligen Haltering kann somitThe two-part retaining ring according to the invention can easily be exchanged for a conventional, one-part retaining ring. No changes to the disc holder are required. The changeover to the new, two-part retaining ring can therefore

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sehr leicht etwa im Rahmen turnusgemäßer Wartungsarbeiten erfolgen.This can be done very easily, for example, as part of regular maintenance work.

Der erfindungsgemäße, zweiteilige Haltering weist generell den Vorteil auf, das der zum Halten der Halbleiterscheibe erforderliche Überstand des Halterings mit Beilagen gut ausrichtbar ist. Die beiden Teile des Halterings können vorteilhaft aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, etwa das Oberteil aus hochlegiertem säurebeständigem Edelstahl und das Unterteil aus einem geeigneten Kunststoff wie PEEK oder PPS. Auch das Haltering-Oberteil muss gegen die beim Polieren eingesetzten Materialien beständig sein, da es sonst bei einer chemischen Reaktion die Polierauflage kontaminiert und den CMP-Prozess nachteilig beeinflusst.The two-part retaining ring according to the invention generally has the advantage that the projection of the retaining ring required to hold the semiconductor wafer can be easily aligned with shims. The two parts of the retaining ring can advantageously be made from different materials, for example the upper part from high-alloy acid-resistant stainless steel and the lower part from a suitable plastic such as PEEK or PPS. The upper part of the retaining ring must also be resistant to the materials used in polishing, otherwise it will contaminate the polishing pad in the event of a chemical reaction and have a detrimental effect on the CMP process.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. They show:

Fig. 1 schematisch eine Poliervorrichtung für das chemischmechanische Polieren einer Halbleiterscheibe; Fig. 2 einen herkömmlichen Scheibenträger für die Poliervorrichtung der Fig. 1;Fig. 1 shows schematically a polishing device for the chemical-mechanical polishing of a semiconductor wafer; Fig. 2 shows a conventional wafer carrier for the polishing device of Fig. 1;

Fig. 3 eine isometrische Schnittansicht eines zweiteiligen Halterings für den Scheibenträger der Poliervorrichtung, zusammen mit dem Abdeckring des Scheibenträgers, von oben; undFig. 3 is an isometric sectional view of a two-part retaining ring for the disc carrier of the polishing device, together with the cover ring of the disc carrier, from above; and

Fig. 4 eine isometrische Ansicht des zweiteiligen Halterings von unten.Fig. 4 an isometric view of the two-part retaining ring from below.

In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich die Bezeichnungen "oben" und "unten" bzw. "Oberteil" und "Unterteil" immer auf die Arbeitsposition einer Poliervorrichtung für den chemisch-mechanischen Poliervorgang.In this description, the terms "top" and "bottom" or "upper part" and "lower part" always refer to the working position of a polishing device for the chemical-mechanical polishing process.

Die schematisch in der Fig. 1 dargestellte Poliervorrichtung 5 10 weist einen drehbar angeordneten Poliertisch 12 auf, auf dem sich eine elastische, perforierte Auflage 14, das sogenannte Pad, befindet, das über eine Zuführung 16 mit Polier-The polishing device 5 10 shown schematically in Fig. 1 has a rotatably arranged polishing table 12 on which there is an elastic, perforated support 14, the so-called pad, which is supplied via a feed 16 with polishing

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mittel, dem sogenannten Slurry, getränkt wird. Über dem Poliertisch 12 ist ein drehbarer Scheibenträger 20 angeordnet, der eine zu bearbeitende Halbleiterscheibe 22 mit einem definierten vertikalen Druck gegen die Auflage 14 drückt. Der Scheibenträger 20 mit der daran befestigten Halbleiterscheibe 22 und der Poliertisch 12 drehen sich beim Polieren in entgegengesetzte Richtungen. Das Poliermittel, das über die Zuführung 16 zugeführt wird, enthält abrasiv wirkende Polierkörner sowie chemisch aktive Zusätze, die ein selektives Abtragen von Schichten auf der Halbleiterscheibe 22 ermöglichen. Das chemisch-mechanische Polieren erfolgt vor allem zum Planarisieren von Grabenfüllungen, von Metallplugs in Kontaktlöchern und Vias und von Zwischenoxiden und Intermetalldielektrika. medium, the so-called slurry. A rotatable disk carrier 20 is arranged above the polishing table 12, which presses a semiconductor wafer 22 to be processed against the support 14 with a defined vertical pressure. The disk carrier 20 with the semiconductor wafer 22 attached to it and the polishing table 12 rotate in opposite directions during polishing. The polishing medium, which is fed via the feed 16, contains abrasive polishing grains and chemically active additives that enable selective removal of layers on the semiconductor wafer 22. Chemical-mechanical polishing is carried out primarily for planarizing trench fillings, metal plugs in contact holes and vias and intermediate oxides and intermetallic dielectrics.

Die Fig. 2 zeigt den Scheibenträger 20 im Schnitt. Das Scheibenträger-Oberteil 24 lässt sich an einer Halte- und Rotationseinrichtung (nicht gezeigt) befestigen, die den Scheibenträger 2 0 mit einer definierten Kraft vertikal gegen die Auflage 14 des Poliertisches 12 drückt und dabei den Scheibenträger 2 0 in Rotation versetzt.Fig. 2 shows the disk carrier 20 in section. The disk carrier upper part 24 can be fastened to a holding and rotating device (not shown) which presses the disk carrier 20 vertically against the support 14 of the polishing table 12 with a defined force and in doing so sets the disk carrier 20 in rotation.

Am Scheibenträger-Oberteil 24 ist über ein Kugelgelenk 2 6 ein Scheibenhalter 30 befestigt, an dessen ebene Unterseite 32 5 eine Halbleiterscheibe 22 angesetzt werden kann. Die Halbleiterscheibe 22 wird an der Unterseite 32 durch Unterdruck gehalten. Der Scheibenhalter 30 weist zu diesem Zweck Bohrungen 34 auf, die mit einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) verbunden sind.A disk holder 30 is attached to the disk carrier upper part 24 via a ball joint 26, and a semiconductor disk 22 can be placed on the flat underside 325 of the disk holder 30. The semiconductor disk 22 is held on the underside 32 by negative pressure. For this purpose, the disk holder 30 has holes 34 which are connected to a vacuum source (not shown).

In der Fig. 2 ist die Halbleiterscheibe 22 nur angedeutet. Der Durchmesser des Scheibenhalters 3 0 entspricht exakt dem Durchmesser einer Halbleiterscheibe 22, so dass eine aufgesetzte Halbleiterscheibe 22 die Unterseite des Scheibenhalters 30 im wesentlichen vollständig bedeckt.In Fig. 2, the semiconductor wafer 22 is only indicated. The diameter of the wafer holder 30 corresponds exactly to the diameter of a semiconductor wafer 22, so that a semiconductor wafer 22 placed thereon essentially completely covers the underside of the wafer holder 30.

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Das Kugelgelenk 2 6 zwischen dem Scheibenträger-Oberteil 24 und dem Scheibenhalter 2 8 kann Parallelitätsfehler zwischen dem fest an der Halte- und Rotationseinrichtung angebrachten Scheibenträger-Oberteil 24 und der Auflage 14 des Poliertisches 12 ausgleichen, so dass die vom Scheibenhalter 30 gehaltene Halbleiterscheibe 22 gleichmäßig und ohne Verkantung auf die Auflage 14 des Poliertisches 12 gedrückt'wird.The ball joint 26 between the disk carrier upper part 24 and the disk holder 28 can compensate for parallelism errors between the disk carrier upper part 24, which is firmly attached to the holding and rotating device, and the support 14 of the polishing table 12, so that the semiconductor disk 22 held by the disk holder 30 is pressed evenly and without tilting onto the support 14 of the polishing table 12.

Der Scheibenträger 20 ist von einem oberen Abdeckring 28 abgedeckt, der den Scheibenträger 20 und insbesondere das Kugelgelenk 26 vor dem abrasiv wirkenden und chemisch aggressiven Poliermittel schützt.The disc carrier 20 is covered by an upper cover ring 28, which protects the disc carrier 20 and in particular the ball joint 26 from the abrasive and chemically aggressive polishing agent.

Der Scheibenhalter 30 ist von einem Haltering 40 umgeben. Der Haltering 40 ist mittels eines an seinem oberen Rand radial nach innen vorstehenden Flansches 42 am Scheibenhalter 3 0 befestigt, etwa durch Schrauben 43, die sich durch Bohrungen im Flansch 42 erstrecken und die in den Körper des Scheibenhalters 30 eingeschraubt sind. Es besteht weiterhin auch die Möglichkeit, den Haltering 40 an einem anderen Element des Scheibenträgers 20, z.B. am Scheibenträger-Oberteil 24 zu befestigen.The disk holder 30 is surrounded by a retaining ring 40. The retaining ring 40 is fastened to the disk holder 30 by means of a flange 42 projecting radially inwards on its upper edge, for example by means of screws 43 which extend through holes in the flange 42 and which are screwed into the body of the disk holder 30. It is also possible to fasten the retaining ring 40 to another element of the disk carrier 20, e.g. to the disk carrier upper part 24.

Der obere Abdeckring 28 und der Haltering 40 weisen in etwa den gleichen Außendurchmesser auf. Zwischen dem oberen Abdeckring 2 8 und dem Haltering 40 ist in axialer Richtung jedoch ein Spalt oder Abstand vorgesehen, damit der Scheibenhalter 3 0 mit dem daran angebrachten Haltering 40 beim Polierprozess um das Kugelgelenk 2 6 Ausgleichsbewegungen ausführen kann.The upper cover ring 28 and the retaining ring 40 have approximately the same outer diameter. However, a gap or distance is provided in the axial direction between the upper cover ring 28 and the retaining ring 40 so that the disk holder 30 with the retaining ring 40 attached to it can carry out compensating movements around the ball joint 26 during the polishing process.

Der Haltering 40 steht etwas über die Unterseite 32 des Scheibenhalters 30 nach unten vor. Der Haltering 40 hat die Aufgabe, die während des Polierprozesses auf die auf den Scheibenhalter 30 aufgesetzte Halbleiterscheibe 22 einwirkenden radialen Kräfte aufzunehmen. Andererseits darf aber der Haltering 40 die Auflage 14 des Poliertisches 12 nicht be-The retaining ring 40 projects downwards slightly beyond the underside 32 of the disk holder 30. The retaining ring 40 has the task of absorbing the radial forces acting on the semiconductor disk 22 placed on the disk holder 30 during the polishing process. On the other hand, however, the retaining ring 40 must not damage the support 14 of the polishing table 12.

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rühren, um die durch den Polierprozess zu bewirkende Einebnung der Oberfläche der Halbleiterscheibe 22 nicht zu stören. Der Überstand des Halterings 40 über die Unterseite 32 des Scheibenhalters 30 ist daher groß genug, um eine auf die Unterseite 32 aufgesetzte Halbleiterscheibe 22 sicher in radialer Richtung zu halten, andererseits ist der Überstand aber kleiner als die Halbleiterscheibe 22 dick ist, damit der Haltering 40 nicht auf der Auflage 14 des Poliertisches 12 aufliegt.in order not to disturb the leveling of the surface of the semiconductor wafer 22 caused by the polishing process. The projection of the retaining ring 40 over the underside 32 of the wafer holder 30 is therefore large enough to hold a semiconductor wafer 22 placed on the underside 32 securely in the radial direction, but on the other hand the projection is smaller than the thickness of the semiconductor wafer 22 so that the retaining ring 40 does not rest on the support 14 of the polishing table 12.

Im Gegensatz zu dem eingangs geschilderten Fall ist hier der Haltering 40 nicht einstückig, sondern zweiteilig ausgestaltet. Der Haltering 40 ist gewissermaßen durch einen horizontalen Schnitt axial in zwei Teile aufgeteilt.In contrast to the case described at the beginning, the retaining ring 40 is not designed as a single piece, but as a two-part structure. The retaining ring 40 is divided axially into two parts by a horizontal cut.

Die Fig. 3 zeigt den Haltering 40 zusammen mit dem Abdeckring 28 des Scheibenträgers 20 schräg von oben in aufgeschnittener Form und die Fig. 4 den Haltering 40 allein schräg von unten.Fig. 3 shows the retaining ring 40 together with the cover ring 28 of the disk carrier 20 obliquely from above in a cutaway view and Fig. 4 shows the retaining ring 40 alone obliquely from below.

Der Haltering 40 besteht demnach aus zwei Teilen, einem Haltering-Oberteil 46 und einem Haltering-Unterteil 48. Das Haltering-Oberteil 46 weist an seiner Oberseite den radial nach innen vorstehenden Flansch 42 mit den Bohrungen 44 zur Befestigung am Scheibenhalter 3 0 auf. Wie in der Schnittansicht der Fig. 3 zu sehen ist, ist das Haltering-Oberteil 46 außerdem in seinem äußeren Ringabschnitt 52 mit axialen Bohrungen 54 zur Aufnahme von Schrauben (nicht gezeigt) versehen, mit denen das Haltering-Unterteil 48 am Haltering-Oberteil 46 befestigt werden kann. Die Schrauben greifen dazu in Gewinde-Sacklöcher 56 im Haltering-Unterteil 48 ein.The retaining ring 40 therefore consists of two parts, a retaining ring upper part 46 and a retaining ring lower part 48. The retaining ring upper part 46 has on its upper side the radially inwardly projecting flange 42 with the holes 44 for fastening to the disk holder 30. As can be seen in the sectional view of Fig. 3, the retaining ring upper part 46 is also provided in its outer ring section 52 with axial holes 54 for receiving screws (not shown) with which the retaining ring lower part 48 can be fastened to the retaining ring upper part 46. For this purpose, the screws engage in threaded blind holes 56 in the retaining ring lower part 48.

Vorteilhaft sind die verwendeten Schrauben selbstsichernd, damit sie sich während des Poliervorgangs, der von Vibrationen begleitet ist, nicht lockern können. Lockere Elemente am Scheibenträger führen meist schnell zu einer Zerstörung der gerade bearbeiteten Halbleiterscheibe 22.The screws used are advantageously self-locking so that they cannot loosen during the polishing process, which is accompanied by vibrations. Loose elements on the wafer carrier usually quickly lead to destruction of the semiconductor wafer 22 that has just been processed.

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Das Haltering-Unterteil 48 hat ansonsten die Form eines einfachen Ringes ohne Ansätze und dergleichen, dessen radiale Abmessungen (Innen- und Außendurchmesser) den radialen Abmessungen des Haltering-Oberteils 46 (ohne Flansch 42) entsprechen. Die axiale Länge des Haltering-Unterteils 48 wird den jeweiligen Anforderungen entsprechend gewählt. Sie kann zum Beispiel so gewählt werden, dass die axiale Längendes Haltering-Oberteils 46 und die des Haltering-Unterteils 48 etwa gleich groß sind. Das Haltering-Unterteil 48 lässt sich einfach und kostengünstig zum Beispiel aus einem Rohrabschnitt fertigen.The retaining ring lower part 48 otherwise has the shape of a simple ring without projections and the like, the radial dimensions (inner and outer diameter) of which correspond to the radial dimensions of the retaining ring upper part 46 (without flange 42). The axial length of the retaining ring lower part 48 is selected according to the respective requirements. It can, for example, be selected so that the axial lengths of the retaining ring upper part 46 and that of the retaining ring lower part 48 are approximately the same. The retaining ring lower part 48 can be manufactured easily and inexpensively, for example from a pipe section.

Die beiden Teile des Halterings 40 sind aus einem Material, das die gestellten Anforderungen an die mechanische und chemische Beständigkeit erfüllt. Das Haltering-Oberteil 46 und das Haltering-Unterteil 48 können aus dem gleichen Material sein, vorteilhaft sind Oberteil 46 und Unterteil 48 jedoch entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen aus verschiedenen Materialien.The two parts of the retaining ring 40 are made of a material that meets the requirements for mechanical and chemical resistance. The retaining ring upper part 46 and the retaining ring lower part 48 can be made of the same material, but it is advantageous for the upper part 46 and lower part 48 to be made of different materials in accordance with the different requirements.

So kann das Haltering-Oberteil 46 aus hochlegiertem Edelstahl wie X6CrNiMoTi 17-12-2 sein, dessen Oberfläche zusätzlich durch Elektropolieren vergütet ist. Das Haltering-Unterteil 48 kann aus dem Kunststoffmaterial PEEK (Polyetheretherketon) natur mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,8 &mgr;&tgr;&agr; sein.The retaining ring upper part 46 can be made of high-alloy stainless steel such as X6CrNiMoTi 17-12-2, the surface of which is additionally tempered by electropolishing. The retaining ring lower part 48 can be made of the plastic material PEEK (polyetheretherketone) natural with a surface roughness Ra < 0.8 μ΄α .

Es ist auch möglich, das Haltering-Oberteil 46 ebenfalls aus dem Kunststoffmaterial PEEK herzustellen oder auch aus dem Kunststoffmaterial PPS (Polyphenylensulfid) natur.It is also possible to manufacture the retaining ring upper part 46 from the plastic material PEEK or from the natural plastic material PPS (polyphenylene sulfide).

Da das Haltering-Unterteil 48 mit der zu bearbeitenden Halbleiterscheibe 22 in Kontakt kommen kann, ist bei der Wahl des Materials für das Unterteil 48 natürlich zu berücksichtigen, dass eine Kontamination der Halbleiterscheibe 22 unbedingt zu vermeiden ist.Since the retaining ring lower part 48 can come into contact with the semiconductor wafer 22 to be processed, when selecting the material for the lower part 48 it must of course be taken into account that contamination of the semiconductor wafer 22 must be avoided at all costs.

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Selbstverständlich werden die Materialien für das Haltering-Oberteil 46 und das Haltering-Unterteil 48 auch so gewählt, das die chemische Beständigkeit gegen die beim CMP-Prozess eingesetzten Stoffe gewährleistet ist. 5Of course, the materials for the upper part of the retaining ring 46 and the lower part of the retaining ring 48 are also selected in such a way that chemical resistance to the substances used in the CMP process is guaranteed. 5

Da im Gebrauch ein Verschleiß des Halterings 40 im wesentlichen nur am Unterteil 48 auftritt, braucht bei Bedarf auch nur dieses ausgewechselt und ersetzt zu werden. Ein verschlissenes Haltering-Unterteil 48 kann auch dahingehend überarbeitet werden, dass die der Auflage 14 des Poliertisches 12 gegenüberliegende Seitenfläche des Halterings nachgearbeitet wird. Dadurch verringert sich zwar die axiale Länge des Haltering-Unterteils 48; der Überstand des Halterings über die Unterseite 32 des Scheibenhalters 30 kann jedoch relativ einfach mit definierten Beilagen, sogenannten Shims, zwischen dem Haltering-Oberteil 46 und dem Haltering-Unterteil 48 wieder auf den korrekten Wert eingestellt werden. Das Haltering-Unterteil 48 braucht daher nicht immer gleich durch ein neues Teil ersetzt werden, sondern kann mehrfach überarbeitet werden, etwa um wieder eine definierte geringe Oberflächenrauhigkeit herzustellen. Die Standzeit der Haltering-Unterteile 48 und damit des Halterings 40 als Ganzem kann so um ein Vielfaches erhöht werden.Since wear of the retaining ring 40 essentially only occurs on the lower part 48 during use, only this needs to be exchanged and replaced if necessary. A worn retaining ring lower part 48 can also be reworked by reworking the side surface of the retaining ring opposite the support 14 of the polishing table 12. This does reduce the axial length of the retaining ring lower part 48; however, the projection of the retaining ring over the underside 32 of the disk holder 30 can be relatively easily adjusted to the correct value using defined shims between the retaining ring upper part 46 and the retaining ring lower part 48. The retaining ring lower part 48 therefore does not always need to be replaced with a new part straight away, but can be reworked several times, for example to restore a defined low surface roughness. The service life of the retaining ring lower parts 48 and thus of the retaining ring 40 as a whole can thus be increased many times over.

Aber auch wenn die Länge des Haltering-Unterteils 48 durch wiederholtes Bearbeiten bis auf einaxiales Mindestmaß abgenommen hat, kann es relativ kostengünstig durch ein neues Unterteil ersetzt werden. Das wegen des Flansches 42 wesentlich aufwendiger herzustellende Haltering-Oberteil 46, das einem erheblich geringerem Verschleiß unterliegt, braucht dabei in der Regel nicht ersetzt, sondern kann wiederverwendet werden.But even if the length of the retaining ring lower part 48 has decreased to a uniaxial minimum dimension due to repeated machining, it can be replaced relatively inexpensively with a new lower part. The retaining ring upper part 46, which is much more complex to manufacture due to the flange 42 and is subject to considerably less wear, does not usually need to be replaced but can be reused.

Claims (4)

1. Haltering für eine Poliervorrichtung (10) für den CMP- Prozess bei der Ausbildung von Halbleiterelementen auf einer Halbleiterscheibe (22), dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (40) aus einem Oberteil (46) und einem Unterteil (48) besteht, wobei das Haltering-Unterteil (48) ein ringförmiges Element ist, das abnehmbar am Haltering- Oberteil (46) angebracht ist. 1. A retaining ring for a polishing device ( 10 ) for the CMP process in the formation of semiconductor elements on a semiconductor wafer ( 22 ), characterized in that the retaining ring ( 40 ) consists of an upper part ( 46 ) and a lower part ( 48 ), wherein the retaining ring lower part ( 48 ) is an annular element which is removably attached to the retaining ring upper part ( 46 ). 2. Haltering nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung des Unterteils (48) am Oberteil (46) mittels Schrauben das Haltering-Oberteil (46) mit durchgehenden Bohrungen (54) und das Haltering-Unterteil (48) mit Gewinde- Sacklöchern (56) versehen ist. 2. Retaining ring according to claim 1, characterized in that for fastening the lower part ( 48 ) to the upper part ( 46 ) by means of screws, the retaining ring upper part ( 46 ) is provided with through holes ( 54 ) and the retaining ring lower part ( 48 ) is provided with threaded blind holes ( 56 ). 3. Haltering nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Überstandes des Halterings (40) über die Unterseite (32) des Scheibenhalters (30) zwischen Haltering- Oberteil (46) und Haltering-Unterteil (48) eine oder mehrere Beilagen eingelegt werden. 3. Retaining ring according to claim 1, characterized in that for adjusting the projection of the retaining ring ( 40 ) over the underside ( 32 ) of the disc holder ( 30 ) one or more inserts are inserted between the retaining ring upper part ( 46 ) and the retaining ring lower part ( 48 ). 4. Haltering nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltering-Oberteil (46) und das Haltering-Unterteil (48) aus unterschiedlichen Materialien bestehen. 4. Retaining ring according to claim 1, characterized in that the retaining ring upper part ( 46 ) and the retaining ring lower part ( 48 ) consist of different materials.
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