JP3085480U - ウエハー維持リング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が簡単で、製造コストが低く、並びにウ
エハー辺縁の研磨過度の現象を減らし、且つウエハーの
歩留りと生産能力を高める、ウエハー維持リングの提
供。 【解決手段】 環体構造を呈する基材の底面に高分子研
磨環が連接され、その底面に斜面構造が形成され、且つ
均一に多くの遠心方向の溝が設けられ、溝の両端にそれ
ぞれ拡充部が形成され、研磨液が加速され溝を通り、且
つ高分子研磨環の外側底縁に円曲面が形成されて、それ
と研磨パッドの間の摩擦力を減少し且つ騒音を減らす。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は一種の化学研磨機台の構造改良に係り、特に、研磨ヘッド内のウエハ ー維持リングの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

集積回路の製造工程中、化学研磨はすでに集積回路工程平坦化の主要な鍵を握 るものとなっており、そのうち、化学機械研磨ＣＭＰ技術は、近年すでに、ウエ ハーに全面平坦化を達成する新興技術である。それは、研磨テーブルに相当平坦 な研磨パッドを敷設し、ウエハーの研磨面と研磨盤を接触させ、且つスラリー（ 研磨液）の使用を組合せ、研磨ヘッドの機械動作を利用してウエハーに対して研 磨パッド上で相対運動を行わせて且つ摩擦を発生させ、これによりウエハーを必 要な厚さに研磨するか或いは不平坦の部分を平坦とする。

【０００３】 一般に研磨ヘッド中には気室があり、その下方にウエハーキャリアが設けられ て、気室の発生する気圧を受けてウエハーを研磨パッド上に載置して相対運動を 行う。ウエハーキャリアにはケンマパッドに緊密に当接するウエハー維持リング が設けられて、基準面とされウエハーをその内径中に制御する。現在あるウエハ ー維持リング１０は図１に示されるようであり、それは完全にエンジニアリング プラスチックで組成され、その表面に環状に複数のネジ孔１８が設けられ、且つ 一つの対角方向にそれぞれ長形整合孔１９と円形整合孔１９’が設けられ、ウエ ハー維持リング１０のウエハーキャリア上での位置決めを補助する。ウエハー維 持リング１０の底面には多くの遠心方向の長形溝２２が設けられ、このようなウ エハー維持リング１０の材質はエンジニアリングプラスチックとされ、それがウ エハー維持リングにネジ止めされる時に変形を発生しやすく、ゆえにウエハー維 持リングを研磨して平坦としラッピングする必要があり、その製造に必要なラッ ピング時間と研磨時間が長く、且つダミーウエハーの数量が比較的多く、このた め製造コストが高くなった。

【０００４】 別のウエハー維持リング１０’は図２に示されるようであり、それはステンレ ススチール環１２及び高分子研磨環１４が連接されてなり、且つステンレススチ ール環１２の上面の外縁に上向きに円形体１６が延設され、並びに円形体１６の 表面に均一に環状に複数のネジ孔１８が設けられ、ステンレススチール環１２の 上面内縁に複数の突起構造２０が設けられている。このようなウエハー維持リン グ１０’の設計はそれを交換する時、ステンレススチール環１２の回収再利用が 行えるが、このようなステンレススチール環１２の製造プロセスは比較的煩雑で あり、製造コストが比較的高くついた。

【０００５】 また一方で、上述の二種類の構造のウエハー維持リング１０、１０’はそれと 研磨パッドの接触が面接触であり、このためウエハー維持リング１０、１０’が 回転且つ滑動する時、研磨パッドの突起を形成しやすく、これにより研磨時にウ エハーのエッジの研磨過度現象が発生しやすく、後続の膜形成の品質と歩留りが 悪くなった。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の主要な目的は、製造が簡単で且つ製造コストが低いウエハー維持リン グを提供することにある。

【０００７】 本考案の次の目的は、研磨パッドの変形発生を回避できるウエハー研磨リング を提供し、ウエハーエッジの研磨過度現象を減少し、これにより生産能力と後続 の膜形成品質を高め且つ歩留りを高められるようにすることにある。

【０００８】 本考案の別の目的は、ダミーウエハーの数量を減少でき、且つ比較的長い研磨 寿命を有するウエハー研磨リングを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は、環体構造を有し、環体構造の上面と底面が平坦面とされ、 且つ環体構造の上面に均一に複数のネジ孔が設けられたことを特徴とする、ウエ ハー維持リングの基材としている。 請求項２の考案は、前記環体構造の上面に二つの整合孔が設けられたことを特 徴とする、請求項１に記載のウエハー維持リングの基材としている。 請求項３の考案は、前記環体構造が金属材質及び高分子材質より選択されるこ とを特徴とする、請求項１に記載のウエハー維持リングの基材としている。 請求項４の考案は、前記環体構造の底面に複数の孔が形成されたことを特徴と する、請求項１に記載のウエハー維持リングの基材としている。 請求項５の考案は、前記環体構造の底面に環状に少なくとも一つの溝が形成さ れたことを特徴とする、請求項１に記載のウエハー維持リングの基材としている 。 請求項６の考案は、前記環体構造の内側に均一に複数の、水平に該環体構造の 外側に貫通する貫通孔が設けられたことを特徴とする、請求項１、４、５のいず れかに記載のウエハー維持リングの基材としている。 請求項７の考案は、環形体の底面の遠心方向に複数の溝が形成され、且つ該溝 の、該環形体の内縁と外縁に貫通する少なくとも一端に拡充部が形成されたこと を特徴とする、ウエハー維持リングの高分子研磨環としている。 請求項８の考案は、前記高分子研磨環において、環形体の底面に該環形体の内 縁に向けて傾斜する斜面構造が形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の ウエハー維持リングの高分子研磨環としている。 請求項９の考案は、前記高分子研磨環において、環形体の底面がラッピング平 面とされたことを特徴とする、請求項７に記載のウエハー維持リングの高分子研 磨環としている。 請求項１０の考案は、前記高分子研磨環において、環形体の上面に少なくとも 一つの突起部が形成されたことを特徴とする、請求項７に記載のウエハー維持リ ングの高分子研磨環としている。 請求項１１の考案は、前記高分子研磨環において、環形体の外側底縁に円曲面 が形成されたことを特徴とする、請求項７、８、９、１０のいずれかに記載のウ エハー維持リングの高分子研磨環としている。

【００１０】

【考案の実施の形態】

本考案によると、ウエハー維持リングは、環体構造を呈する基材の底面に高分 子研磨環が連接され、それは環形体の底面にラッピング平面或いは内向きに傾斜 する斜面構造が設けられ、並びにラッピング平面或いは斜面構造に複数の遠心方 向の溝が設けられ、且つ各溝が環形体の内縁及び外縁の両端にあってそれぞれラ ッパ状の拡充部を具え、別に環形体の外側底縁に円曲面が形成されている。

【００１１】

【実施例】

図３、４に示されるように、ウエハー維持リング３０は基材３２及び高分子研 磨環３４が連接されて形成され、そのうち高分子研磨環３４に環形体３６の底面 にあって、内縁に向けて傾斜する斜面構造４０が形成され、環形体３６の内側の 厚さは環形体３６の外側厚さより大きく、環形体３６の上面に連接する基材３２ もまた環体構造４２とされ、それは高分子研磨環３４の外形構造に合わせて対応 する異なる設計とされ、且つ環体構造４２の上面が平坦面とされ並びに均一に環 状に複数のネジ孔４４が設けられて、研磨ヘッドへのネジ止めに供され、環体構 造４２の上面の対角方向に二つの整合孔４５、４５’が設けられて、ネジを正確 にネジ孔４４中にねじ込む補助を提供し、そのうち一つの整合孔４５が長形孔と され、もう一つの整合孔４５’が円形孔とされる。

【００１２】 環形体３６の底面の遠心方向に複数の溝４６が設けられ、図５に示されるよう に、各溝３６が貫通する環形体３６の内縁及び外縁部分にその両側に向けて拡充 されたラッパ状の拡充部４８が設けられて、研磨時に、スラリーを加速して各一 つの溝３６を通過させ、研磨効率を増加するほか、スラリー収容空間の増加によ り有効にウエハー維持リング３０と研磨パッドの表面温度を下げ、そのうち上述 の溝４６の拡充部４８の形成は僅かに溝の一側面とした形態も可能である。

【００１３】 このほか、図６に示されるように、環形体３６の外側底縁に円曲面５０が形成 されてウエハー維持リング３０作動時の研磨パッドとの間の摩擦力を減少し、並 びに有効に騒音を減らす。

【００１４】 そのうち、上述の一つの整合孔４５は環体構造４２の上面の外縁近くの未貫通 の小円孔に代えることができる。

【００１５】 そのうち、上述の環体構造４２は金属材質及び高分子材質より選択でき、その うち金属材質は通常はステンレススチール或いは合金スチールとされ、環形体３ ６の材料は例えばＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＥＴ−Ｐ、ＰＢＩ、ポリアミドイミド（ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ−ｉｍｉｄｅ）の高分子材料とされる。

【００１６】 そのうち基材３２の環体構造４２内部且つ二つのネジ孔４４の間に水平に環体 構造４２内壁と外壁を貫通する貫通孔５２が設けられて、ウエハー維持リング３ ０作動時の気圧漏出を順調とする機能を提供する。

【００１７】 本考案中、高分子研磨環３４の底面の斜面構造４０の設計により、ウエハー維 持リング３０と研磨パッド接触が線接触とされ、接触面積が小さく、周知のウエ ハー維持リングと研磨パッドの平面接触における、接触面積が大きくウエハー維 持リングの研磨パッド表面での滑動と回転時に研磨パッド表面に突起が発生して 変形しやすく、後続の研磨されるウエハーにウエハーエッジの研磨過度現象を発 生させる欠点を解決する。このため本考案は有効にウエハーエッジの研磨過度現 象を減らし、後続のウエハー表面の膜形成品質を良好とし、生産歩留りを増加す る。また一方で、基材の平面式環体構造の設計は製造上簡単であり、並びに大幅 に製造コストを減らすことができる。

【００１８】 このほか、図８に示されるように、基材３２の環体構造４２の接合面に均一に 複数の孔５４が設けられ、且つ高分子研磨環３４の環形体３６の接合面に環状突 起部５６が設けられ、二つの接合面がエポキシ樹脂５８で接合される時、エポキ シ樹脂５８が孔５４に充満し、エポキシ樹脂５８硬化後に、孔５４中のエポキシ 樹脂５８が柱状体を形成し、基材３２及び高分子研磨環３４の接合をさらに強固 とし脱落させない。並びに平均してウエハー維持リング３０使用時に分担し、基 材３２に一定の重量圧力がかけられて基材３２と高分子研磨環３４間に剪断応力 が発生し、図９に示されるように、並びに基材３２の環体構造４２の接着面に環 形凹溝６０の設計が組み合わされることにより、基材３２と高分子研磨環３４の 接合がさらに強固とされる。

【００１９】 図１０に示されるように、本考案はまた上述の孔の設計を省略して、僅かに基 材３２の環体構造４２の底面に高分子研磨環３４の環状突起部５６に対応する凹 溝６０を形成して両者の接合面を接着する時、環状突起部５６と凹溝６０が結合 されるようにすることができ、そのうち、該凹溝６０と環状突起部５６は相互に 対応しない形態も可能である。

【００２０】 また一方で、本考案のウエハー維持リングは上述の斜面構造を有する高分子研 磨環のほか、もう一種の構造の実施例があり、図１０に示されるように、その高 分子研磨環３４の環形体３６の底面はラッピング平面６２とされ、ラッピング平 面６２に複数の溝４６が形成され、且つ各溝４６の両端にその両側に向けて拡充 するように拡充部４８が形成され、スラリーが容易に溝４６を通り、このほか、 環形体３６の外側底縁に円曲面５０が形成されて、大幅にウエハー維持リング及 び研磨パッドの間の摩擦力を減少し、これによりウエハー維持リング３０の初期 作動時に発生しやすい摩擦騒音を減少し、その他の構造は上述のものと同じであ り、ゆえに重複した説明を省略する。

【００２１】 以上の実施例は本考案の実施範囲を限定するものではなく、本考案に基づきな しうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本考案の請求範囲に属するものとする 。

【００２２】

【考案の効果】

本考案は、製造が簡単で、製造コストが低く、並びにウエハー辺縁の研磨過度 の現象を減らし、且つウエハーの歩留りと生産能力を高める、ウエハー維持リン グを提供している。

【図面の簡単な説明】

【図１】周知のウエハー維持リングの構造表示図であ
る。

【図２】周知のもう一種類のウエハー維持リングの構造
表示図である。

【図３】本考案の斜視図である。

【図４】本考案の分解斜視図である。

【図５】本考案の底面図である。

【図６】本考案の断面図である。

【図７】本考案のもう一つの実施例の斜視図である。

【図８】本考案のもう一つの実施例の局部構造断面図で
ある。

【図９】本考案のさらに一つの実施例の局部構造断面図
である。

【図１０】本考案のさらにまた一つの実施例の局部構造
断面図である。

【図１１】本考案のさらに別の実施例の局部構造断面図
である。

【符号の説明】

１０ ウエハー維持リング １０’ ウエハー維持
リング １２ ステンレススチール環 １４ 高分子研磨環 １６ 円形体 １８ ネジ孔 １９ 整合孔 １９’ 整合孔 ２０ 突起構造 ２２ 長形溝 ３０ ウエハー維持リング ３２ 基材 ３４ 高分子研磨環 ３６ 環形体 ４０ 斜面構造 ４２ 環体構造 ４４ ネジ孔 ４５ 整合孔 ４５’ 整合孔 ４６ 溝 ４８ 拡充部 ５０ 円曲面 ５２ 貫通孔 ５４ 孔 ５６ 環状突起部 ５８ エポキシ樹脂 ６０ 凹溝 ６２ ラッピング平面

Claims (11)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 環体構造を有し、環体構造の上面と底面
   が平坦面とされ、且つ環体構造の上面に均一に複数のネ
   ジ孔が設けられたことを特徴とする、ウエハー維持リン
   グの基材。
2. 【請求項２】 前記環体構造の上面に二つの整合孔が設
   けられたことを特徴とする、請求項１に記載のウエハー
   維持リングの基材。
3. 【請求項３】 前記環体構造が金属材質及び高分子材質
   より選択されることを特徴とする、請求項１に記載のウ
   エハー維持リングの基材。
4. 【請求項４】 前記環体構造の底面に複数の孔が形成さ
   れたことを特徴とする、請求項１に記載のウエハー維持
   リングの基材。
5. 【請求項５】 前記環体構造の底面に環状に少なくとも
   一つの溝が形成されたことを特徴とする、請求項１に記
   載のウエハー維持リングの基材。
6. 【請求項６】 前記環体構造の内側に均一に複数の、水
   平に該環体構造の外側に貫通する貫通孔が設けられたこ
   とを特徴とする、請求項１、４、５のいずれかに記載の
   ウエハー維持リングの基材。
7. 【請求項７】 環形体の底面の遠心方向に複数の溝が形
   成され、且つ該溝の、該環形体の内縁と外縁に貫通する
   少なくとも一端に拡充部が形成されたことを特徴とす
   る、ウエハー維持リングの高分子研磨環。
8. 【請求項８】 前記高分子研磨環において、環形体の底
   面に該環形体の内縁に向けて傾斜する斜面構造が形成さ
   れたことを特徴とする、請求項７に記載のウエハー維持
   リングの高分子研磨環。
9. 【請求項９】 前記高分子研磨環において、環形体の底
   面がラッピング平面とされたことを特徴とする、請求項
   ７に記載のウエハー維持リングの高分子研磨環。
10. 【請求項１０】 前記高分子研磨環において、環形体の
    上面に少なくとも一つの突起部が形成されたことを特徴
    とする、請求項７に記載のウエハー維持リングの高分子
    研磨環。
11. 【請求項１１】 前記高分子研磨環において、環形体の
    外側底縁に円曲面が形成されたことを特徴とする、請求
    項７、８、９、１０のいずれかに記載のウエハー維持リ
    ングの高分子研磨環。