JP2008023603A - Retainer ring of two-layer structure - Google Patents

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Tsutomu Ichinoshime
努 一住連
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27Work carriers
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a retainer ring of a two-layer structure capable of firmly retaining integration between a first ring and a second ring without using an adhesive and having uniform pushing pressure. <P>SOLUTION: A weld part 13 formed by melting the side of the upper face 12c of the second ring 12 and sticking it to the lower side of the first ring 11 is formed between the first ring 11 positioned in an upper layer and the second ring 12 positioned in a lower layer, and the first ring 11 and the second ring 12 are integrated by the weld part 13. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウエハ(被研磨体)を化学機械的に研磨するCMP(Chemical Mechanical Polishing;化学機械的研磨)装置の保持ヘッド内に配設(装着)されるリテーナリングに関し、特に、第1リングと第2リングとを重ね合わせて一体化した2層構造のリテーナリングに関する。   The present invention relates to a retainer ring disposed (mounted) in a holding head of a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus that chemically and mechanically polishes a wafer (object to be polished). The present invention relates to a retainer ring having a two-layer structure in which the first ring and the second ring are integrated.

半導体デバイスの高集積化、高性能化が進むに伴い、水平方向(平面上)の寸法が小さくなるとともに、垂直方向の構造が微細化、多層化されている。そして、このような微細化、多層化を実現するためには、半導体基板(シリコン基板など)の平面度(平坦度)が高い必要がある。このため、ウエハの段階で平面度を高めることが求められ、このような要求に応えるものとして、CMP装置が用いられている。   As the integration and performance of semiconductor devices increase, the dimension in the horizontal direction (on the plane) becomes smaller, and the structure in the vertical direction becomes finer and multilayered. In order to realize such miniaturization and multilayering, the flatness (flatness) of a semiconductor substrate (silicon substrate or the like) needs to be high. For this reason, it is required to increase the flatness at the wafer stage, and a CMP apparatus is used to meet such a demand.

このCMP装置は、例えば、回転可能な定盤と、この定盤の上に配置された研磨パッドと、ウエハを保持して研磨パッドに押圧する保持ヘッドおよび、スラリ供給ノズルなどから構成されている。さらに、保持ヘッドは、ウエハの外周を囲うリテーナリングと、例えば、ウエハの上面を押圧する弾性体膜と、この弾性体膜とリテーナリングとヘッド本体とによって囲まれた空気室と、この空気室に加圧用空気を供給する空気供給路などから構成されている。そして、リテーナリングは、ウエハの外周を囲いウエハの飛び出しを防止するとともに、ウエハを研磨する研磨パッドの研磨面(表面)を押圧して、研磨面を平坦化、微細化(適正化)するものである。   The CMP apparatus includes, for example, a rotatable surface plate, a polishing pad disposed on the surface plate, a holding head that holds the wafer and presses it against the polishing pad, and a slurry supply nozzle. . Further, the holding head includes a retainer ring that surrounds the outer periphery of the wafer, an elastic film that presses the upper surface of the wafer, an air chamber that is surrounded by the elastic film, the retainer ring, and the head body, and the air chamber. An air supply path for supplying pressurized air to the air. The retainer ring surrounds the outer periphery of the wafer to prevent the wafer from jumping out, and presses the polishing surface (surface) of the polishing pad for polishing the wafer to flatten and refine (optimize) the polishing surface. It is.

このようなリテーナリングには、例えば金属製の第1リングとエンジニアリングプラスチック製の第2リングとを重ね合わせた2層構造(2ピース構造)のものがある。すなわち、金属製の第1リングによってエンジニアリングプラスチック製の第2リングを補強し、リテーナリング全体の剛性を高めたものである。そして、2つのリングをボルト締めによって一体化させた(組み付けた)リテーナリングと、接着剤(接合剤)によって一体化させたリテーナリングとが知られている。   Such a retainer ring includes, for example, a two-layer structure (a two-piece structure) in which a metal first ring and an engineering plastic second ring are overlapped. That is, the second ring made of engineering plastic is reinforced by the first metal ring, and the rigidity of the entire retainer ring is increased. A retainer ring in which two rings are integrated (assembled) by bolting and a retainer ring in which two rings are integrated with an adhesive (bonding agent) are known.

すなわち、ボルト締めによる2層構造のリテーナリングでは、図7に示すように、第1リング100に複数のボルト挿入穴100aが形成され、第2リング101に複数のネジ穴101a(雌ネジ)がボルト挿入穴100aと同位置に形成されている。そして、第1リング100と第2リング101とを重ね合わせ、ボルト102を各ボルト挿入穴100aに挿入してネジ穴101aに締め付ける(ねじ込む)ことで、2つのリング100、101が一体化されたものである(例えば、特許文献1参照。)。   That is, in the two-layered retainer ring by bolting, a plurality of bolt insertion holes 100a are formed in the first ring 100 and a plurality of screw holes 101a (female screws) are formed in the second ring 101, as shown in FIG. It is formed at the same position as the bolt insertion hole 100a. Then, the first ring 100 and the second ring 101 are overlapped, and the bolts 102 are inserted into the respective bolt insertion holes 100a and tightened (screwed) into the screw holes 101a, so that the two rings 100 and 101 are integrated. (For example, refer to Patent Document 1).

また、接着剤による2層構造のリテーナリングでは、図8に示すように、第1リング110の下面110aと第2リング111の上面111aとに接着剤112が塗布され、第1リング110と第2リング111とを重ね合わせて圧力を加えることで、2つのリング110、111が一体化されたものである。なお、ボルト締めによるリテーナリングの第1リング100および、接着剤によるリテーナリングの第1リング110には、保持ヘッドに装着するためのネジ穴が複数形成されている。
特開2005−34959号公報
In the two-layered retainer ring using an adhesive, as shown in FIG. 8, the adhesive 112 is applied to the lower surface 110a of the first ring 110 and the upper surface 111a of the second ring 111, and the first ring 110 and the first ring 110 The two rings 110 and 111 are integrated by superimposing the two rings 111 and applying pressure. Note that a plurality of screw holes for mounting on the holding head are formed in the first ring 100 of the retainer ring by bolting and the first ring 110 of the retainer ring by adhesive.
JP 2005-34959 A

ところで、上記のようなボルト締めによる2層構造のリテーナリングでは、ウエハの研磨に伴う振動や繰り返し応力(圧縮応力やせん断応力など)などによってボルトが緩み、第2リングの平坦度およびリテーナリングによる研磨パッドへの押圧力が不均一となる場合がある。しかも、すべてのボルトが均一に緩まないため、リテーナリングによる押圧力がさらに不均一、不安定となる。また、第1リングと第2リングとに複数の穴が形成されているため、穴の真下の押圧面(研磨パッドの研磨面を押圧する面で、第2リングの下面)とそれ以外の部位の押圧面とにおける押圧力が異なることになる(押圧力が不均一となる)。さらに、ボルトの締め付け力のわずかな違いでも、押圧面の平坦度が変わり、あるいは第2リングがたわみ、押圧力が不均一となる。そして、このように押圧力が不均一となると、極めて高い精度(平坦度など)が要求されるウエハの研磨加工において、高い精度が得られないこととなる。   By the way, in the retainer ring having the two-layer structure by bolting as described above, the bolt is loosened due to vibration and repeated stress (compressive stress, shear stress, etc.) accompanying polishing of the wafer, and the flatness of the second ring and the retainer ring. The pressing force on the polishing pad may be uneven. In addition, since all the bolts do not loosen uniformly, the pressing force due to the retainer ring becomes even more uneven and unstable. In addition, since a plurality of holes are formed in the first ring and the second ring, the pressing surface directly below the hole (the surface that presses the polishing surface of the polishing pad, the lower surface of the second ring) and other portions Therefore, the pressing force on the pressing surface is different (the pressing force is non-uniform). Furthermore, even with a slight difference in bolt tightening force, the flatness of the pressing surface changes, or the second ring bends and the pressing force becomes uneven. If the pressing force becomes non-uniform in this way, high accuracy cannot be obtained in wafer polishing processing that requires extremely high accuracy (flatness or the like).

一方、上記のような接着剤による2層構造のリテーナリングでは、ウエハの研磨に伴ってせん断力などがリテーナリングに加わり、第1リングと第2リングとが剥がれてしまう場合がある。このような剥がれは、第1リングと第2リングとの間にスラリ(研磨材)や研磨屑などが入り込むことで、さらに生じやすくなる。しかも、接着剤の調合や塗布が完全に均一であることは困難であるため、接着剤の調合や塗布の不均一によって、第1リングと第2リングとの剥がれがさらに生じやすくなる。あるいは、第1リングと第2リングとの一体化(接着)が不安定となる。   On the other hand, in a retainer ring having a two-layer structure using an adhesive as described above, a shearing force or the like is applied to the retainer ring as the wafer is polished, and the first ring and the second ring may be peeled off. Such peeling is more likely to occur when slurry (abrasive material), polishing waste, or the like enters between the first ring and the second ring. Moreover, since it is difficult to completely mix and apply the adhesive, peeling of the first ring and the second ring is more likely to occur due to non-uniformity in the preparation and application of the adhesive. Alternatively, the integration (adhesion) of the first ring and the second ring becomes unstable.

さらに、本発明者は、接着剤が溶出する場合があることを発見、確認した。すなわち、スラリの薬液成分により、接着剤が化学分解されてしまい、接着剤が溶出する場合があることを発見、確認した。そして、このような接着剤の溶出が生じると、第1リングと第2リングとが剥がれてしまうとともに、溶出した接着剤によってウエハにスクラッチ(かき傷)などが生じてしまう。   Furthermore, this inventor discovered and confirmed that the adhesive agent might elute. That is, the present inventors have discovered and confirmed that the adhesive may be chemically decomposed by the chemical component of the slurry and the adhesive may be eluted. When the adhesive is eluted, the first ring and the second ring are peeled off, and the eluted adhesive causes a scratch (scratch) on the wafer.

そこで本発明は、接着剤などを用いずに第1リングと第2リングとの一体化が強固に維持され、しかも押圧力が均一な2層構造のリテーナリングを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a retainer ring having a two-layer structure in which the integration of the first ring and the second ring is firmly maintained without using an adhesive or the like and the pressing force is uniform.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、CMP装置の保持ヘッド内に着脱自在に配設され、環状の第1リングと第2リングとを同心上に重ね合わせて一体化した2層構造のリテーナリングであって、上層に位置する前記第1リングと下層に位置する前記第2リングとの間に、前記第1リングおよび前記第2リングの少なくとも一方が溶解して他方に接合した溶着部を有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is detachably disposed in a holding head of a CMP apparatus, and an annular first ring and second ring are concentrically overlapped and integrated. A retainer ring having a two-layer structure, wherein at least one of the first ring and the second ring is melted between the first ring located in the upper layer and the second ring located in the lower layer, It has the weld part joined.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の2層構造のリテーナリングにおいて、前記第1リングと前記第2リングとが上下方向に嵌合して重ね合わされていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the retainer ring having the two-layer structure according to the first aspect, the first ring and the second ring are vertically fitted and overlapped. .

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の2層構造のリテーナリングにおいて、前記第1リングと前記第2リングとが上下方向に圧入して重ね合わされていることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the retainer ring having the two-layer structure according to the first aspect, the first ring and the second ring are press-fitted in the vertical direction and overlapped.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の2層構造のリテーナリングにおいて、溶解しない前記第1リングの下面または溶解しない前記第2リングの上面に、凹凸が形成されていることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the retainer ring having the two-layer structure according to the first aspect, irregularities are formed on the lower surface of the first ring that does not melt or the upper surface of the second ring that does not melt. It is a feature.

請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の2層構造のリテーナリングにおいて、固定部材が、前記溶着部を貫通して前記第1リングと前記第2リングとに挿入されていることを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the retainer ring having the two-layer structure according to the first aspect, a fixing member is inserted into the first ring and the second ring through the weld portion. It is characterized by.

請求項1に記載の発明によれば、第1リングと第2リングとの間に溶着部を有しているため、第1リングと第2リングとの一体化が強固に維持される。すなわち、第1リングおよび第2リングの少なくとも一方が溶解して他方に接合することで、第1リングと第2リングとが一体化(接合)されているため、ウエハの研磨に伴う振動や繰り返し応力などがリテーナリングに加わったとしても、接合(溶着部)が緩むことがなく、第1リングと第2リングとの一体化が強固に維持される。また、接着剤などを使用しないため、接着剤が劣化、溶出などして第1リングと第2リングとが剥がれることや、溶出した接着剤によってウエハにスクラッチなどが生じることもない。さらに、第1リングと第2リングとの一体化が強固に維持されることによってリテーナリング(第2リング)の平坦度が維持されるため、かつ、ボルト挿入穴やネジ穴などを設ける必要がないため、研磨パッドへの押圧力が均一となる。   According to the first aspect of the present invention, since the welded portion is provided between the first ring and the second ring, the integration of the first ring and the second ring is firmly maintained. That is, since at least one of the first ring and the second ring is melted and joined to the other, the first ring and the second ring are integrated (joined). Even if stress or the like is applied to the retainer ring, the joint (welded portion) is not loosened, and the integration of the first ring and the second ring is firmly maintained. In addition, since no adhesive or the like is used, the first ring and the second ring are not peeled off due to deterioration or elution of the adhesive, and scratches or the like are not generated on the wafer due to the eluted adhesive. Furthermore, since the flatness of the retainer ring (second ring) is maintained by maintaining the strong integration of the first ring and the second ring, it is necessary to provide bolt insertion holes and screw holes. Therefore, the pressing force to the polishing pad becomes uniform.

請求項2に記載の発明によれば、第1リングと第2リングとが上下方向に嵌合されているため、第1リングと第2リングとの一体化がより強固となり、かつ、ウエハの研磨に伴うせん断力に対して強固に対抗することができる(せん断力によって剥離しない)。   According to the second aspect of the present invention, since the first ring and the second ring are fitted in the vertical direction, the integration of the first ring and the second ring becomes stronger, and the wafer It can strongly counter the shearing force accompanying polishing (does not peel off due to shearing force).

請求項3に記載の発明によれば、第1リングと第2リングとが上下方向に圧入されているため、第1リングと第2リングとの一体化がより強固となり、かつ、ウエハの研磨に伴うせん断力に対して強固に対抗することができる。   According to the invention described in claim 3, since the first ring and the second ring are press-fitted in the vertical direction, the integration of the first ring and the second ring becomes stronger and the wafer is polished. It is possible to strongly counter the shearing force associated with.

請求項4に記載の発明によれば、溶解しない第1リングの下面または溶解しない第2リングの上面に凹凸が形成されているため、溶解した第2リングまたは溶解した第1リングとの接合面積が増すとともに、接合が立体的(三次元的)となる。この結果、第1リングと第2リングとの一体化(接合)がより強固となる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the unevenness is formed on the lower surface of the first ring that does not melt or the upper surface of the second ring that does not melt, the junction area with the melted second ring or the melted first ring As the number increases, the joining becomes three-dimensional (three-dimensional). As a result, the integration (joining) of the first ring and the second ring becomes stronger.

請求項5に記載の発明によれば、固定部材が溶着部を貫通して第1リングと第2リングとに挿入されているため、第1リングと第2リングとの一体化がより強固となり、かつ、ウエハの研磨に伴うせん断力に対して強固に対抗することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, since the fixing member is inserted into the first ring and the second ring through the welded portion, the integration of the first ring and the second ring becomes stronger. In addition, it is possible to strongly counter the shearing force accompanying the polishing of the wafer.

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.

(実施の形態1)
図1は、この実施の形態に係るCMP装置1の概略構成を示す正面図である。このCMP装置1は、後述する2層構造のリテーナリング8を除き、広く一般に使用されているCMP装置と同等の構成であり、ここでは詳細な説明を省略するが、この実施の形態では、回転可能な定盤2と、この定盤2の上に配置された研磨パッド3(クロスなど)と、保持ヘッド4と、スラリ供給ノズル5およびドレッサー6(目立て手段)とを備え、ウエハWを化学機械的に研磨するものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a CMP apparatus 1 according to this embodiment. The CMP apparatus 1 has the same configuration as a CMP apparatus that is widely used except for a retainer ring 8 having a two-layer structure, which will be described later, and a detailed description thereof is omitted here. A possible surface plate 2, a polishing pad 3 (cross, etc.) disposed on the surface plate 2, a holding head 4, a slurry supply nozzle 5 and a dresser 6 (shaping means) are provided, and the wafer W is chemically treated. It is mechanically polished.

保持ヘッド4は、ウエハWを保持してその被研磨面W1を研磨パッド3に押圧するものであり、回転(自転)しならが研磨パッド3上を移動できるようになっている。この保持ヘッド4は、この実施の形態では、図2に示すように、ヘッド本体7と、このヘッド本体7の下部に着脱自在に配設されたリテーナリング8と、このリテーナリング8内に位置しウエハWの上面W2を押圧する弾性体膜9とを備えている。そして、ヘッド本体7とリテーナリング8と弾性体膜9とによって囲まれた空気室10に加圧用空気が供給され、弾性体膜9を介してウエハWを研磨パッド3に押圧するものである。   The holding head 4 holds the wafer W and presses the surface to be polished W1 against the polishing pad 3. The holding head 4 can move on the polishing pad 3 while rotating (spinning). In this embodiment, as shown in FIG. 2, the holding head 4 includes a head body 7, a retainer ring 8 that is detachably disposed at a lower portion of the head body 7, and a position within the retainer ring 8. And an elastic film 9 that presses the upper surface W2 of the wafer W. Then, pressure air is supplied to the air chamber 10 surrounded by the head body 7, the retainer ring 8, and the elastic film 9, and the wafer W is pressed against the polishing pad 3 through the elastic film 9.

リテーナリング8は円環形で、ウエハWの外周を囲いウエハWが保持ヘッド4から飛び出すのを防止するとともに、ウエハWの被研磨面W1を研磨する研磨パッド3の研磨面3a(表面)を押圧して、研磨面3aを平坦化、微細化(適正化)するものである。すなわち、研磨パッド3の研磨面3aは、スラリ(研磨材)5aによって平面度が低く、表面粗さが粗くなっており、このような研磨面3aをリテーナリング8によって平面度を高くし、かつ表面粗さを小さくするものである。このリテーナリング8は、ステンレス鋼(SUS304やSUS316など)製の第1リング11と、スーパエンジニアリングプラスチック(PPSやPEEKなど)製の第2リング12とを厚み方向に同心上に重ね合わせた2層構造となっている。そして、上層(ヘッド本体7側)に位置する第1リング11と下層(研磨パッド3側)に位置する第2リング12との間に、溶着部13が形成されている(溶着部13を有している)ものである。   The retainer ring 8 has an annular shape, surrounds the outer periphery of the wafer W, prevents the wafer W from jumping out of the holding head 4, and presses the polishing surface 3a (surface) of the polishing pad 3 for polishing the surface W1 to be polished of the wafer W. Then, the polished surface 3a is flattened and miniaturized (optimized). That is, the polishing surface 3a of the polishing pad 3 has a low flatness due to the slurry (abrasive) 5a and a rough surface, and the flatness of the polishing surface 3a is increased by the retainer ring 8, and The surface roughness is reduced. The retainer ring 8 has two layers in which a first ring 11 made of stainless steel (SUS304, SUS316, etc.) and a second ring 12 made of super engineering plastic (PPS, PEEK, etc.) are concentrically stacked in the thickness direction. It has a structure. A welded portion 13 is formed between the first ring 11 located on the upper layer (head body 7 side) and the second ring 12 located on the lower layer (polishing pad 3 side) (having the welded portion 13). Is).

第1リング11の上面11aからは、図3に示すように、リテーナリング8を保持ヘッド4に装着するためのネジ穴11bが複数形成されている。また、第1リング11の下面は、後述するように、第2リング12との一体化において溶解せず、その全面にわたって凹凸11c(ローレット目や波目など)が形成されている。   As shown in FIG. 3, a plurality of screw holes 11 b for attaching the retainer ring 8 to the holding head 4 are formed from the upper surface 11 a of the first ring 11. Further, as will be described later, the lower surface of the first ring 11 is not dissolved in integration with the second ring 12, and irregularities 11 c (knurled eyes, waved eyes, etc.) are formed over the entire surface.

第2リング12の内径および外径は、第1リング11の内径および外径とほぼ同径で、研磨パッド3の研磨面3aを押圧する押圧面12a(下面)には、図4に示すように、研磨屑を逃がす(排出する)ための溝状のスリット12bが複数形成されている。また、第1リング11と一体化する前の上面12cは、フラット(平坦)に成形されている。   The inner diameter and outer diameter of the second ring 12 are substantially the same as the inner diameter and outer diameter of the first ring 11, and the pressing surface 12a (lower surface) that presses the polishing surface 3a of the polishing pad 3 is as shown in FIG. In addition, a plurality of groove-like slits 12b for letting out (discharging) the polishing debris are formed. Further, the upper surface 12c before being integrated with the first ring 11 is formed flat (flat).

溶着部13は、第2リング12の上面12c側つまり上部(一方)が溶解して第1リング11の下面側つまり下部(他方)に接合した接合部であり、この溶着部13によって第1リング11と第2リング12とが一体化されている。ここで、接合とは、接着、融着、融合、結合などを含む広い概念とする。この溶着部13は、溶着によって形成され、高周波誘導加熱による高周波溶着、外部の熱源からの熱伝導によって加熱する熱溶着(熱板式溶着、熱風式溶着、インパルス式溶着、コテ式溶着など)、超音波振動による摩擦熱を利用した超音波溶着、レーザ照射による発熱を利用したレーザ溶着、赤外線照射による発熱を利用した赤外線溶着などの溶着方法のうち、いずれによるかは、第1リング11と第2リング12の材質や形状などに応じて選定される。また、溶着部13の第1リング11側(上面側)は、図2に示すように、溶解、凝固(固化)に伴って凹凸11cに沿った(倣った)形状となっている。   The welded portion 13 is a joined portion in which the upper surface 12 c side, that is, the upper portion (one side) of the second ring 12 is melted and joined to the lower surface side, that is, the lower portion (the other side) of the first ring 11. 11 and the second ring 12 are integrated. Here, joining is a broad concept including adhesion, fusion, fusion, bonding, and the like. The welding portion 13 is formed by welding and is heated by high frequency welding by high frequency induction heating, heat conduction from an external heat source (hot plate welding, hot air welding, impulse welding, iron welding, etc.), super welding The welding method such as ultrasonic welding using frictional heat by sonic vibration, laser welding using heat generated by laser irradiation, infrared welding using heat generated by infrared irradiation, and the like depends on which one is used. It is selected according to the material and shape of the ring 12. Moreover, the 1st ring 11 side (upper surface side) of the welding part 13 becomes a shape along the unevenness | corrugation 11c with the melt | dissolution and solidification (solidification), as shown in FIG.

以上のような構成の2層構造のリテーナリング8によれば、第1リング11と第2リング12との間に溶着部13が形成されているため、第1リング11と第2リング12との一体化が強固に維持される。すなわち、第2リング12の上面12c側が溶解して第1リング11の下面側に接合することで、第1リング11と第2リング12とが一体化(接合)されているため、ウエハWの研磨に伴う振動や繰り返し応力などがリテーナリング8に加わったとしても、接合(溶着部13)が緩むことがなく、第1リング11と第2リング12との一体化が強固に維持される。しかも、第1リング11の下面に凹凸11cが形成され、溶着部13の第1リング11側が凹凸11cに沿った形状となっているため、第1リング11と第2リング12との接合面積が増すとともに、接合が立体的(三次元的)となる。この結果、第1リング11と第2リング12との一体化(接合)がより強固となる。   According to the two-layered retainer ring 8 configured as described above, since the welded portion 13 is formed between the first ring 11 and the second ring 12, the first ring 11 and the second ring 12 Is firmly maintained. That is, since the upper surface 12c side of the second ring 12 is melted and bonded to the lower surface side of the first ring 11, the first ring 11 and the second ring 12 are integrated (bonded). Even if vibration or repetitive stress accompanying polishing is applied to the retainer ring 8, the bonding (welded portion 13) does not loosen, and the integration of the first ring 11 and the second ring 12 is firmly maintained. In addition, since the unevenness 11c is formed on the lower surface of the first ring 11, and the first ring 11 side of the welded portion 13 has a shape along the unevenness 11c, the bonding area between the first ring 11 and the second ring 12 is large. As it increases, the bonding becomes three-dimensional (three-dimensional). As a result, the integration (joining) of the first ring 11 and the second ring 12 becomes stronger.

また、接着剤などを使用しないため、接着剤が劣化、溶出などして第1リング11と第2リング12とが剥がれることや、溶出した接着剤によってウエハWにスクラッチなどが生じることもない。さらに、第1リング11と第2リング12との一体化が強固に維持されることによってリテーナリング8(第2リング12)の平坦度が維持されるため、かつ、ボルト挿入穴やネジ穴などを設ける必要がないため、研磨パッド3への押圧力が均一となる。   Further, since no adhesive or the like is used, the first ring 11 and the second ring 12 are not peeled off due to deterioration or elution of the adhesive, and the wafer W is not scratched by the eluted adhesive. Furthermore, since the flatness of the retainer ring 8 (second ring 12) is maintained by firmly maintaining the integration of the first ring 11 and the second ring 12, bolt insertion holes, screw holes, and the like Therefore, the pressing force to the polishing pad 3 is uniform.

(実施の形態2)
図5は、この実施の形態に係る2層構造のリテーナリング20を示す平面図(a)と、そのC−C断面図(b)である。この実施の形態では、第1リング21と第2リング22とが嵌合、圧入されている点で、上記の実施の形態1と構成が異なる。
(Embodiment 2)
FIG. 5A is a plan view showing a retainer ring 20 having a two-layer structure according to this embodiment, and FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the first ring 21 and the second ring 22 are fitted and press-fitted.

すなわち、第1リング21の下面(下部)の全周に沿って、断面が厚み方向に凹状で円環状(第1リング21と同心円状)の被嵌合圧入部21aが形成されている。この被嵌合圧入部21aの幅H1は、第2リング22の幅H2よりもやや小さく設定されている。そして、第2リング22の上部22aが被嵌合圧入部21aに嵌合、圧入された状態で、第1リング21と第2リング22とが上下方向(厚み方向)に嵌合、圧入して重ね合わされている。また、第2リング22の上部22aが溶解し第1リング21の被嵌合圧入部21aに接合して、溶着部23が形成されており、この溶着部23によって第1リング21と第2リング22とが一体化されている。   That is, a press-fit portion 21a to be fitted is formed along the entire circumference of the lower surface (lower portion) of the first ring 21 and the cross section is concave in the thickness direction and has an annular shape (concentric with the first ring 21). The width H1 of the fitted press-fit portion 21a is set to be slightly smaller than the width H2 of the second ring 22. Then, the first ring 21 and the second ring 22 are fitted and press-fitted in the vertical direction (thickness direction) with the upper portion 22a of the second ring 22 fitted and press-fitted into the fitting press-fit portion 21a. It is superimposed. Further, the upper portion 22a of the second ring 22 is melted and joined to the fitted press-fit portion 21a of the first ring 21 to form a welded portion 23. The welded portion 23 forms the first ring 21 and the second ring. 22 is integrated.

以上のような構成の2層構造のリテーナリング20によれば、第1リング21の被嵌合圧入部21aに第2リング22の上部22aが嵌合され、かつ圧入されているため、第1リング21と第2リング22との一体化がより強固となる。しかも、ウエハWの研磨に伴うせん断力(図中水平方向の力)が第2リング22に加わっても、そのせん断力が被嵌合圧入部21aの側壁(凹部の両サイド)によって受けられる(せん断力が良好に第1リング31に伝わる)。このため、せん断力に対して強固に対抗することができ、せん断力によって第1リング21と第2リング22とが剥離することがない。   According to the retainer ring 20 having the two-layer structure configured as described above, the upper portion 22a of the second ring 22 is fitted and press-fitted into the fitting press-fit portion 21a of the first ring 21, so that the first Integration of the ring 21 and the second ring 22 becomes stronger. Moreover, even if a shearing force (horizontal force in the drawing) accompanying the polishing of the wafer W is applied to the second ring 22, the shearing force is received by the side walls (both sides of the recessed portion) of the fitted press-fit portion 21 a ( The shearing force is transmitted to the first ring 31 well). For this reason, it can oppose strongly with respect to a shearing force, and the 1st ring 21 and the 2nd ring 22 do not peel by a shearing force.

(実施の形態3)
図6は、この実施の形態に係る2層構造のリテーナリング30を示す平面図(a)と、そのD−D断面図(b)である。この実施の形態では、第1リング31と第2リング32とに、複数の固定ピン34(固定部材)が挿入されている点で、上記の実施の形態1と構成が異なる。
(Embodiment 3)
FIG. 6A is a plan view showing a two-layer retainer ring 30 according to this embodiment, and FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of fixing pins 34 (fixing members) are inserted into the first ring 31 and the second ring 32.

すなわち、第1リング31の下面から複数の挿入穴31aが形成され、この挿入穴31aと同位置に、第2リング32の上面から複数の挿入穴32aが形成されている。ここで、挿入穴31a、32aの内径は、固定ピン34の外径と同寸法であり、固定ピン34が挿入穴31a、32aに静合する(隙間なく嵌め合う)ようになっている。また、固定ピン34は、ステンレス鋼製の丸棒体である。   That is, a plurality of insertion holes 31 a are formed from the lower surface of the first ring 31, and a plurality of insertion holes 32 a are formed from the upper surface of the second ring 32 at the same position as the insertion hole 31 a. Here, the inner diameters of the insertion holes 31a and 32a are the same as the outer diameter of the fixing pin 34, and the fixing pin 34 is fitted to the insertion holes 31a and 32a (it fits without a gap). The fixing pin 34 is a round bar made of stainless steel.

そして、第1リング31と第2リング32との境、つまり後述する溶着部33を貫通して、固定ピン34が第1リング31の挿入穴31aと第2リング32の挿入穴32aとに挿入されている。また、第2リング32の上部が溶解し第1リング31の下部に接合して、溶着部33が形成されており、この溶着部33によって第1リング31と第2リング32とが一体化されている。   Then, the fixing pin 34 is inserted into the insertion hole 31 a of the first ring 31 and the insertion hole 32 a of the second ring 32 through the boundary between the first ring 31 and the second ring 32, that is, a welded portion 33 described later. Has been. Further, the upper part of the second ring 32 is melted and joined to the lower part of the first ring 31 to form a welded part 33, and the first ring 31 and the second ring 32 are integrated by the welded part 33. ing.

以上のような構成の2層構造のリテーナリング30によれば、固定ピン34が溶着部33を貫通して第1リング31と第2リング32とに挿入されているため、第1リング31と第2リング32との一体化がより強固となる。しかも、ウエハWの研磨に伴うせん断力が第2リング32に加わっても、そのせん断力が固定ピン34を介して良好に第1リング31に伝わる。このため、せん断力に対して強固に対抗することができ、せん断力によって第1リング31と第2リング32とが剥離することがない。   According to the retainer ring 30 having the two-layer structure configured as described above, the fixing pin 34 penetrates the welded portion 33 and is inserted into the first ring 31 and the second ring 32. Integration with the second ring 32 becomes stronger. In addition, even if a shearing force accompanying the polishing of the wafer W is applied to the second ring 32, the shearing force is well transmitted to the first ring 31 via the fixing pins 34. For this reason, it can oppose strongly with respect to a shearing force, and the 1st ring 31 and the 2nd ring 32 do not peel by a shearing force.

以上、この発明の実施の形態1〜3について説明したが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、実施の形態1〜3では、下層に位置する第2リングが溶解し、上層に位置する第1リングに接合して溶着部が形成されているが、第1リングと第2リングの材質や形状などに応じて、第1リングが溶解して溶着部を形成するようにしてもよく、あるいは、第1リングと第2リングとがともに溶解して溶着部を形成するようにしてもよい。従って、第1リングのみが溶解する場合において、溶解しない第2リングの上面に、上記のような凹凸(凹凸11c)を形成するようにしてもよい。また、実施の形態1〜3では、第1リングがステンレス鋼製で、第2リングがスーパエンジニアリングプラスチック製であるが、第1リングを他の金属やセラミック、あるいは樹脂材などで構成し、第2リングを他の樹脂材などで構成してもよいことは勿論である。   As mentioned above, although Embodiment 1-3 of this invention was demonstrated, a concrete structure is not restricted to these Embodiment, There exists a change of the design etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention. Are also included in the present invention. For example, in the first to third embodiments, the second ring located in the lower layer is melted and joined to the first ring located in the upper layer to form the welded portion, but the material of the first ring and the second ring Depending on the shape and shape, the first ring may be melted to form the welded portion, or the first ring and the second ring may be melted together to form the welded portion. . Therefore, when only the first ring is melted, the above-described unevenness (unevenness 11c) may be formed on the upper surface of the second ring that does not melt. In the first to third embodiments, the first ring is made of stainless steel and the second ring is made of super engineering plastic. However, the first ring is made of another metal, ceramic, resin material, etc. Of course, the two rings may be made of other resin materials.

この発明の実施の形態1〜3に係るCMP装置の概略構成を示す正面図である。It is a front view which shows schematic structure of the CMP apparatus which concerns on Embodiment 1-3 of this invention. 図1のCMP装置の保持ヘッドの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the holding head of the CMP apparatus of FIG. この発明の実施の形態1に係る2層構造のリテーナリングの第1リングの平面図(a)とそのA−A断面図(b)である。It is the top view (a) of the 1st ring of the retainer ring of the 2 layer structure which concerns on Embodiment 1 of this invention, and its AA sectional drawing (b). この発明の実施の形態1に係る2層構造のリテーナリングの第2リングの平面図(a)とそのB−B断面図(b)である。It is the top view (a) of the 2nd ring of the retainer ring of the 2 layer structure which concerns on Embodiment 1 of this invention, and its BB sectional drawing (b). この発明の実施の形態2に係る2層構造のリテーナリングの平面図(a)とそのC−C断面図(b)である。It is the top view (a) of the retainer ring of the 2 layer structure which concerns on Embodiment 2 of this invention, and its CC sectional drawing (b). この発明の実施の形態3に係る2層構造のリテーナリングの平面図(a)とそのD−D断面図(b)である。It is the top view (a) of the retainer ring of the 2 layer structure which concerns on Embodiment 3 of this invention, and its DD sectional drawing (b). ボルト締めによって第1リングと第2リングとを一体化させた従来の2層構造のリテーナリングを示す斜視図(a)とそのE−E断面図(b)である。They are the perspective view (a) which shows the retainer ring of the conventional 2 layer structure which integrated the 1st ring and the 2nd ring by bolting, and its EE sectional drawing (b). 接着剤によって第1リングと第2リングとを一体化させた従来の2層構造のリテーナリングを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the retainer ring of the conventional 2 layer structure which integrated the 1st ring and the 2nd ring with the adhesive agent.

符号の説明Explanation of symbols

1 CMP装置
2 定盤
3 研磨パッド
3a 研磨面
4 保持ヘッド
5 スラリ供給ノズル
5a スラリ
6 ドレッサー
7 ヘッド本体
8 2層構造のリテーナリング
9 弾性体膜
10 空気室
11 第1リング
11a 上面
11b ネジ穴
11c 凹凸
12 第2リング
12a 押圧面
12b スリット
12c 上面
13 溶着部
20 2層構造のリテーナリング
21 第1リング
21a 被嵌合圧入部
22 第2リング
22a 上部
23 溶着部
30 2層構造のリテーナリング
31 第1リング
31a 挿入穴
32 第2リング
32a 挿入穴
33 溶着部
34 固定ピン(固定部材)
W ウエハ
W1 被研磨面
W2 上面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CMP apparatus 2 Surface plate 3 Polishing pad 3a Polishing surface 4 Holding head 5 Slurry supply nozzle 5a Slurry 6 Dresser 7 Head body 8 Retainer ring of two-layer structure 9 Elastic body film 10 Air chamber 11 First ring 11a Upper surface 11b Screw hole 11c Concavities and convexities 12 Second ring 12a Press surface 12b Slit 12c Upper surface 13 Welded portion 20 Retainer ring of two-layer structure 21 First ring 21a Fitted press-fit portion 22 Second ring 22a Upper portion 23 Welded portion 30 Retainer ring of two-layer structure 31 First 1 ring 31a insertion hole 32 second ring 32a insertion hole 33 welding part 34 fixing pin (fixing member)
W Wafer W1 Surface to be polished W2 Top surface

Claims (5)

CMP装置の保持ヘッド内に着脱自在に配設され、環状の第1リングと第2リングとを同心上に重ね合わせて一体化した2層構造のリテーナリングであって、
上層に位置する前記第1リングと下層に位置する前記第2リングとの間に、前記第1リングおよび前記第2リングの少なくとも一方が溶解して他方に接合した溶着部を有することを特徴とする2層構造のリテーナリング。
A retainer ring having a two-layer structure that is detachably disposed in a holding head of a CMP apparatus and is formed by concentrically superimposing an annular first ring and a second ring,
Between the first ring located in the upper layer and the second ring located in the lower layer, there is a welded portion in which at least one of the first ring and the second ring is melted and joined to the other. Two-layer retainer ring.
前記第1リングと前記第2リングとが上下方向に嵌合して重ね合わされていることを特徴とする請求項1に記載の2層構造のリテーナリング。   2. The two-layered retainer ring according to claim 1, wherein the first ring and the second ring are overlapped in a vertical direction. 前記第1リングと前記第2リングとが上下方向に圧入して重ね合わされていることを特徴とする請求項1に記載の2層構造のリテーナリング。   2. The two-layer retainer ring according to claim 1, wherein the first ring and the second ring are press-fitted in a vertical direction and overlapped with each other. 溶解しない前記第1リングの下面または溶解しない前記第2リングの上面に、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の2層構造のリテーナリング。   2. The retainer ring having a two-layer structure according to claim 1, wherein unevenness is formed on a lower surface of the first ring that does not melt or an upper surface of the second ring that does not melt. 固定部材が、前記溶着部を貫通して前記第1リングと前記第2リングとに挿入されていることを特徴とする請求項1に記載の2層構造のリテーナリング。
The retainer ring having a two-layer structure according to claim 1, wherein a fixing member is inserted into the first ring and the second ring through the welding portion.
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