JP5506894B2 - 整形面をもつリテーニングリング - Google Patents

Description

[0001]本発明は、化学的機械的研磨に使用するためのリテーニングリングに関する。

[0002]集積回路は、通常、シリコン基板に導電層、半導体層又は絶縁層を順次堆積することにより基板上に形成される。１つの製造ステップは、非平坦面上にフィラー層を堆積し、その非平坦面が露出するまでフィラー層を平坦化することを含む。例えば、パターン化された絶縁層の上に導電性フィラー層を堆積して、絶縁層のトレンチ又はホールを埋めることができる。次いで、絶縁層の持ち上がったパターンが露出するまでフィラー層を研磨する。平坦化の後、絶縁層の持ち上がったパターン間に残っている導電層の部分は、基板上の薄膜回路間に導電性経路を与えるビア、プラグ及びラインを形成する。更に、フォトリソグラフィー用に基板表面を平坦にするためにも、平坦化が必要とされる。

[0003]化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、１つの容認された平坦化方法である。この平坦化方法は、通常、ＣＭＰ装置のキャリア又は研磨ヘッドに基板を装着することを必要とする。基板の露出面が回転研磨円板パッド又はベルトパッドに載せられる。研磨パッドは、「標準」パッド又は固定磨きパッドのいずれでもよい。標準パッドは、耐久性の粗面を有し、一方、固定磨きパッドは、収容媒体に保持された磨き粒子を有する。キャリアヘッドは、制御可能な荷重を基板に与えて、基板を研磨パッドに押し付ける。基板は、リテーニングリングでキャリアヘッドの下に保持される。磨き粒子を含むスラリーのような研磨液体が研磨パッドの表面に供給される。

[0004]１つの態様において、本発明は、デバイス基板の研磨に使用されていないリテーニングリングに向けられる。このリテーニングリングは、頂面、内径面、外径面及び底面を有する一般的に環状の本体を有する。その底面は、デバイス基板を研磨してリテーニングリングを試運転することから生じる平衡表面特性に実質的に一致するターゲット表面特性を有する。

[0005]１つの態様において、本発明は、頂面、内径面、外径面及び底面を有する一般的に環状の本体を有する化学的機械的研磨機のためのリテーニングリングであって、底面が凸状であり、底面にわたる高さの差が０．００１ｍｍから０．０５ｍｍであるリテーニングリングに向けられる。

[0006]別の態様において、本発明は、頂面、内径面、外径面及び底面を有する一般的に環状の本体を有する化学的機械的研磨機のためのリテーニングリングであって、底面が、内径面付近に一般的に水平部分を、また、外径面付近に傾斜部分を含むようなリテーニングリングに向けられる。

[0007]別の態様において、本発明は、頂面、内径面、外径面及び底面を有する一般的に環状の本体を有する化学的機械的研磨機のためのリテーニングリングであって、底面が、一般的に水平の部分と、内径面及び外径面の付近の丸み付けされた角とを含むようなリテーニングリングに向けられる。

[0008]別の態様において、本発明は、頂面、内径面、外径面及び底面を有する一般的に環状の本体を有する化学的機械的研磨機のためのリテーニングリングであって、底面が、内径面付近に凸状部を、また、外径面付近に凹状部を含むようなリテーニングリングに向けられる。

[0009]別の態様において、本発明は、頂面、頂面の付近の内径面、頂面の付近の外径面、及び底面を有する実質的に環状の本体を有する化学的機械的研磨機のためのリテーニングリングであって、底面が、内径面付近に傾斜した第１部分を、また、外径面付近に傾斜した第２部分を有すると共に、その第１部分がその第２部分と同一平面ではないようなリテーニングリングに向けられる。

[0010]別の態様において、本発明は、頂面、頂面付近の内径面、頂面付近の外径面、及び底面を有する実質的に環状の本体を有する化学的機械的研磨に使用するためのリテーニングリングであって、底面が、内径と外径との間に少なくとも１つの円錐台形面を有し、更に、底面にわたる高さの差が０．００２ｍｍから０．０２ｍｍであるようなリテーニングリングに向けられる。

[0011]別の態様において、本発明は、整形された半径方向プロフィールを伴う底面を有する環状本体を備えたリテーニングリングであって、上記整形された半径方向プロフィールが、リテーニングリングの底面をラッピングするのに専用に使用される第１マシンを使用して底面をラッピングすることにより形成されるようなリテーニングリングに向けられる。

[0012]別の態様において、本発明は、底面、内面、外面、及びキャリアヘッドに取り付ける構成にされた頂面をもつ環状本体を有するリテーニングリングであって、粗面度の異なる第１部分及び第２部分を含むようなリテーニングリングに向けられる。

[0013]別の態様において、本発明は、底面、内面、外面、及びキャリアヘッドに取り付ける構成にされた頂面をもつ環状本体を有するリテーニングリングであって、内面と底面との間の内縁が第１曲率半径を有し、更に、外面と底面との間の外縁が、第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有するようなリテーニングリングに向けられる。

[0014]別の態様において、本発明は、底面、内面、外面、及びキャリアヘッドに取り付ける構成にされた頂面をもつ環状本体を有するリテーニングリングであって、該リテーニングリングの底面がポリアミド−イミドを含むようなリテーニングリングに向けられる。

[0015]更に別の態様において、本発明は、ラッピングマシンにも向けられる。このマシンは、回転プラテンと、該プラテンに関連した複数の抑制アームであって、物体が物体における１つ以上の地点の周りで回転するのを許しながら、物体がプラテンの回転経路に沿って移動するのを防止するよう各々動作し得る抑制アームとを有している。また、マシンは、空気圧源及び真空源を物体の少なくとも１つに結合して、空気圧及び真空を物体に同時に印加できるように動作し得るアダプタも有する。

[0016]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングの底面に所定のプロフィールを形成する装置に向けられる。この装置は、ラッピングテーブルと、リテーニングリングホルダーとを有する。ラッピングテーブル及びリテーニングリングホルダーの少なくとも一方は、リテーニングリングの巾全体にわたって圧力差を印加するように構成される。

[0017]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングを形成する方法であって、環状リテーニングリングの底面から材料を除去してターゲット表面特性を与えることを含む方法に向けられる。除去は、リテーニングリングの底面から材料を除去するのに専用に使用される第１マシンを使用して遂行され、また、ターゲット表面特性は、デバイス基板の研磨に使用される第２マシンにおいてリテーニングリングを試運転することから生じる平衡表面特性に実質的に一致する。

[0018]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングの底面に表面プロフィールを形成する方法に向けられる。環状リテーニングリングの底面は、一般的に平坦な研磨面と接触保持される。底面と研磨面との間に非回転運動を生じさせて、底面が平衡幾何学形状に達するまで底面を摩滅させる。

[0019]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングを形成する方法に向けられる。内径面、外径面、上面及び下面をもつリテーニングリングが形成される。底面は、所定の非平坦プロフィールを与えるようにラッピングされる。

[0020]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングを形成する方法に向けられる。内径面、外径面、上面及び下面をもつリテーニングリングが形成される。底面は、所定の非平坦プロフィールを与えるように加工される。

[0021]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングを形成する方法に向けられる。内径面、外径面、上面及び下面をもつリテーニングリングが形成される。底面は、２つ以上の環状領域をもつように整形され、これら領域の少なくとも１つは頂面に平行でない。

[0022]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングを形成する方法に向けられる。内径面、外径面、上面及び下面をもつリテーニングリングが形成される。底面は、内径から外径へ少なくとも１つの円錐台形面を与えるように整形され、底面にわたる高さの差は０．００２ｍｍから０．０２ｍｍである。

[0023]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングを整形する方法に向けられる。底面を有するリテーニングリングが用意される。底面は、整形された半径方向プロフィールを底面に形成するようにラッピングされ、このラッピングは、リテーニングリングの底面をラッピングするのに専用に使用される第１マシンを使用して遂行される。

[0024]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングを整形する方法に向けられる。底面を有するリテーニングリングが用意される。底面は、整形された半径方向プロフィールを底面に形成するようにラッピングされ、このラッピング中に、リングは、リングの軸の周りを自由に回転することが許される。

[0025]更に別の態様において、本発明は、リテーニングリングを使用する方法に向けられる。環状リテーニングリングの底面は、ターゲット表面特性を与えるようにラッピングされ、このラッピングは、リテーニングリングの底面をラッピングするのに専用に使用される第１マシンを使用して遂行される。リテーニングリングは、キャリアヘッドに固定される。複数のデバイス基板がキャリアヘッドを使用して第２マシンで研磨され、ターゲット表面特性は、第２マシンにおいてリテーニングリングを試運転することから生じる平衡表面特性に実質的に一致する。

[0026]本発明の実施形態は、次の効果をどれも与えないか、１つ以上与えることができる。リテーニングリングの底面の半径方向プロフィールは、基板の縁における研磨の均一性を改善するように整形できる。例えば、薄い内径をもつリテーニングリングは、縁研磨が低速であるが、厚い内径をもつリテーニングリングは、高速の縁研磨を与えることができる。リテーニングリングの半径方向プロフィールは、研磨中にリングが摩滅するにつれて生じる底面の半径方向プロフィールの変化を減少又は排除するように、特定のプロセスに対して整形できる。摩滅するにつれてプロフィールが変化しないリテーニングリングは、縁研磨率の基板対基板均一性を改善することができる。リテーニングリングは、試運転プロセスを減少又は不要にして、マシンの停止時間及び所有者コストを減少するように、希望の半径方向プロフィールへと整形することができる。試運転周期を減少又は排除できるので、リテーニングリングは、通常長い試運転周期を必要とする高い耐摩耗性の材料で形成することができる。

[0027]本発明の１つ以上の実施形態を、添付図面を参照して、以下に詳細に説明する。
本発明の他の特徴、目的及び効果は、以下の説明、添付図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。

本発明によるリテーニングリングの概略部分断面斜視図である。 図１のリテーニングリングの概略拡大断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 リテーニングリングの別の実施形態を示す概略断面図である。 旋盤の概略側面図である。 加工装置の概略側面図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 ラッピング装置及び要素の概略図である。 リテーニングリング及びリテーニングリングホルダーの概略図である。 リテーニングリング及びリテーニングリングホルダーの概略図である。

[0035]種々の図面において同様の要素が同じ参照記号で示されている。

[0036]リテーニングリング１００は、一般に、ＣＭＰ装置のキャリアヘッドに固定できる環状リングである。適当なＣＭＰ装置が米国特許第５，７３８，５７４号に説明され、適当なキャリアヘッドが米国特許第６，２５１，２１５号に説明され、その全開示を参考としてここに援用する。リテーニングリング１００は、ＣＭＰ装置の移送ステーションに基板を位置させ、センタリングし且つ保持するためのロードカップに嵌合される。適当なロードカップが、参考としてここに全開示を援用する１９９９年１０月８日に出願された米国特許出願０９／４１４，９０７号に説明されている。

[0037]図１及び図２に示すように、リテーニングリング１００の上部１０５は、フラットな底面１１０と、円筒状の内面１６５と、円筒状の外面１５０と、底面１１０に一般的に平行な頂面１１５とを有する。頂面は、リテーニングリング１００とキャリアヘッド（図示せず）を一緒に固定するために、ボルト、スクリュー、又は他のハードウェア（例えば、スクリューシース又はインサート）のような機械的固定具を受け入れるホール１２０を含む。一般に、１８個のホールがあるが、異なる数のホールがあってもよい。更に、上部１０５の頂面１１５には、１つ以上の整列アパーチャー１２５を配置することができる。リテーニングリング１００が整列アパーチャー１２５を有する場合には、キャリアヘッドは、キャリアヘッドとリテーニングリング１００が適切に整列されたときに整列アパーチャー１２５に嵌合する対応ピンをもつことができる。

[0038]リテーニングリング１００の上部１０５は、洗浄流体を注入するか又は廃物を追放するための圧力等化を与えるように、リテーニングリングの周りに等角度インターバルで離間された１つ以上の通路、例えば、４つのドレンホールを含むことができる。これらのドレンホールは、上部１０５を通して内面１６５から外面１５０へ水平に延びる。或いは又、ドレンホールを傾斜させて、例えば、内径面において外径面より高くすることもできるし、或いはドレンホールなしでリテーニングリングを製造することができる。

[0039]上部１０５は、堅牢な材料又は張力係数の高い材料、例えば、金属、セラミック又は硬質プラスチックから形成することができる。上部を形成するのに適した金属は、ステンレススチール、モリブデン、チタン、又はアルミニウムを含む。更に、複合セラミックのような複合材料も使用できる。

[0040]リテーニングリング１００の第２部片である下部１３０を形成することのできる材料は、ＣＭＰプロセスに対して化学的に不活性で、且つ上部１０５の材料より柔軟なものでよい。下部１３０の材料は、リテーニングリング１００に対して基板の縁が接触しても基板をかいたり割ったりしないように充分な圧縮性又は弾力性のものでなければならない。しかしながら、下部１３０は、キャリアヘッドがリテーニングリング１００に下向きの圧力をかけたときに基板受け入れくぼみ１６０へ押し出されるほど流動性があってはならない。下部１３０の硬度は、ショアＤで７５乃至１００であり、例えば、ショアＤで８０乃至９５である。また、下部１３０は、耐久性があって且つ耐摩耗性が高くなければならないが、下部１３０が摩滅することは受け容れられる。例えば、下部１３０は、プラスチック、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン充填ＰＥＥＫ、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリベンジイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又は複合材料で形成することができる。

[0041]また、下部も、フラットな上面１３５と、円筒状の内面２３５と、円筒状の外面２３０と、底面１５５とを有することができる。上部１０５とは異なり、下部の底面１５５は、非フラットな幾何学形状即ちプロフィールを有する。ある実施形態では、底面１５５の整形半径方向プロフィールは、湾曲した区分、円錐台形区分、フラットな区分及び／又は段階状区分を含むことができる。整形半径方向プロフィールを伴うリテーニングリングは、少なくとも１つの非平坦部分を底面１５５に含む。通常、リテーニングリング１００の底面１５５の半径方向プロフィールが、リテーニングリング１００が使用されるプロセスに対する底面１５５の平衡プロフィール（以下に述べる）に実質的に一致するのが効果的である。平衡プロフィールは、例えば、実験（例えば、摩滅したリテーニングリングの検査）によるか、又はソフトウェアモデリングにより決定することができる。

[0042]下部１３０及び上部１０５は、それらの頂面１３５及び底面１１０において接続されて、リテーニングリング１００を形成する。上部１０５及び下部１３０が整列されて嵌合されると、リテーニングリング１００の外径面は、２つの円筒面１５０と２３０との間に一体的なテーパー面１４５（例えば、頂部の方が底部より広い）をもつことができる。２つの部分は、接着剤、スクリューのような機械的固定具、又はプレスフィット構成を使用して、接合することができる。接着剤は、エポキシ、例えば、ジョージア州キャンブリーのマグノリア・プラスチックスから入手できるＭａｇｎｏｂｏｎｄ−６３７５^TMのような２部分低速硬化エポキシでよい。

[0043]リテーニングリングの一実施形態の拡大図が図２に示されている。リテーニングリングの底面１５５は、内径１６５から下方に傾斜する領域２１０と、外径１５０から下方に傾斜する領域２０５とを伴うプロフィールを有する。外面２３０の下縁２２０は、内面２３５の下縁２２５より上であっても、下であっても、或いはそれと同じ高さであってもよい。領域２０５及び２１０は、実質的に円錐台形を形成することができ、即ち半径方向断面において、底面１５５のプロフィールは、各領域を横切って実質的に直線的となる。傾斜面は、下部の頂面に実質的に平行な領域２１５へと延びる。従って、底面１５５は、実質的に直線的な半径方向プロフィールを伴う厳密に（正確に）３つの領域を含むことができる。

[0044]底面１５５の最も底の部分、例えば、平坦領域２１５のような最も厚い部分は、外径１５０より内径１６５に接近させることができる。或いは又、図３に示すように、最も底の部分は、内径１６５より外径１５０に接近させることもできる。

[0045]図４Ａ及び図４Ｂに示すように、他の実施形態では、底面１５５が厳密に２つの別個の傾斜した円錐台形領域を有する。或いは又、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、一方の領域を円錐台形状に傾斜することができ、また、他方の領域を頂面と実質的に平行にすることができる。従って、リテーニングリングの底面１５５は、実質的に直線的な半径方向プロフィールを伴う厳密に２つの領域を含むことができる。

[0046]仮説としては、いかなる数の領域を底面に加工することもできる。しかしながら、下部プロフィールの最も薄い部分と最も厚い部分との間の差Ｄは、通常、０．０２ｍｍ未満でしか変化しないので、３つの領域が、一般に、加工される領域の最大数である。円錐台形の領域は、１つのリテーニングリングの底面の湾曲した形状を近似し得る。或いは又、リングの底面に、湾曲した面又は湾曲した部分を形成することもできる。

[0047]図６を参照すれば、更に別の実施形態において、リテーニングリング１００の底面１５５は、単一の円錐台形領域であるように形成される。この実施形態では、領域は、外側から下方に傾斜することができ、即ち外面２３０の下縁２２０は、内面２３５の下縁２２５より上である。

[0048]図２から図６に示す実施形態の場合に、底面全体にわたる高さの差Ｄ、ひいては、（頂面１３５が平坦面であると仮定すれば）下部のプロフィールの最も厚い部分と最も薄い部分との間の厚みの差は、０．００１ｍｍ乃至０．０５ｍｍであり、例えば、０．００２ｍｍ乃至０．０２ｍｍである。例えば、差Ｄは、一般的にほぼ０．０１ｍｍである。

[0049]図７を参照すれば、リテーニングリング１００の底面１５５は、凸状の又は整形された半径方向プロフィールを有する。従って、半径方向断面における底面１５５のプロフィールは湾曲している。底面１５５の半径方向プロフィールの形状は、リテーニングリング１００が使用されるプロセスのプロセスパラメータに基づいて変化し得る。外面２３０の下縁２２０は、内面２３５の下縁２２５より上であっても、下であっても、或いはそれと同じ高さであってもよい。

[0050]図７に示すように、底面１５５の最も底の部分、例えば、地点２１５の部分は、外面２３０よりも内面２３５に接近させることができる。底面１５５の最も下の地点は、内面２３５の下縁２２５から０．００１ｍｍ乃至０．０５ｍｍであり、例えば、０．００２ｍｍ乃至０．０２ｍｍである。或いは又、最も底の部分は、内面２３５よりも外面２３０に接近させてもよい。通常、リングの各半径方向断面の最も底の部分（例えば、地点２１５）が同一平面であるのが効果的である。即ち、リテーニングリング１００は、完全にフラットな面に敷設されたときに連続的な接触円を形成するのが理想的である。更に、リテーニングリング１００の底面１５５の等輪郭部（例えば、完全にフラットな面から同じ距離にある底面１５５上の地点）が円を形成するのが理想的である。リテーニングリング１００の底面１５５の全ての半径方向プロフィールが均一になるのが理想的である。リテーニングリング１００を物理的に実現したものの各半径断面の最も底の部分は、完全な同一平面から若干変化してもよい。例えば、ある実施形態では、異なる半径方向断面における最も底の部分は、同一平面から±０．００４ｍｍ変化し得る。

[0051]底面にわたる高さの差Ｄ₁、ひいては、（頂面１３５が平坦面であると仮定すれば）下部のプロフィールの最も厚い部分と最も薄い部分との間の厚みの差は、０．００１ｍｍ乃至０．０５ｍｍであり、例えば、０．００２ｍｍ乃至０．０１ｍｍである。例えば、差Ｄ₁は、一般に、ほぼ０．００７６ｍｍである。（ここに示す図は、半径方向プロフィールをより明瞭に示すために誇張されており、且つ正しい縮尺ではなく、プロフィールの曲率は、目で検査して分かるものでなくてもよい。）
[0052]外面２３０の下縁２２０は、内面２３５の下縁２２５より上にある。底面１５５の最も下の地点は、内面２３５の下縁２２５から０．００１ｍｍ乃至０．０５ｍｍであり、例えば、０．００２ｍｍ乃至０．０１ｍｍである。例えば、Ｄ₁−Ｄ₂は、一般に、ほぼ０．００２５ｍｍである。

[0053]図８を参照すれば、別の実施形態において、リテーニングリングの底面１５５は、内面１１２の付近にほぼ水平の部分１４０を有すると共に外径面２３０の付近に最大傾斜を有する連続的に湾曲した形状をもつことができる。図７と同様に、この実施形態では、それにより得られる底面１５５は、外側から下方に傾斜され、即ち外面２３０の下縁は、内面２３５の下縁より上にある。

[0054]図９を参照すれば、更に別の実施形態において、底面１５５は、内面２３５の付近に凸状部１８５を、また、外面２３０の付近に凹状部１９０を伴う「正弦波」形状を有することができる。或いは又、凹状部１９０が内面２３５の付近にあり、凸状部１８５が外面２３０の付近にあってもよい。

[0055]図１０を参照すれば、別の実施形態において、底面１５５は、一般的に水平の部分１４０と、内径面２３５及び外径面２３０における丸み付けされた縁１６２及び１６４とを有することができる。この丸み付けされた内縁１６２及び外縁１６４は、同じ曲率半径をもつことができる。

[0056]図１１及び図１２を参照すれば、更に別の実施形態において、丸み付けされた縁１６２及び１６４が異なる曲率を有する。例えば、内縁１６２の曲率は、外縁１６４の曲率より大きくすることもできるし（図１１に示すように）、又は小さくすることもできる（図１２に示すように）。

[0057]底面にわたる高さの差Ｄ₃、ひいては、（下部の頂面が平坦面であると仮定すれば）下部のプロフィールの最も厚い部分と最も薄い部分との間の厚みの差は、０．００１ｍｍ乃至０．０５ｍｍであり、例えば、０．０１ｍｍ乃至０．０３ｍｍである。例えば、差Ｄ₃は、０．００２５ｍｍ乃至０．００７６ｍｍであり、又は一般的にほぼ０．０１８ｍｍでよい。

[0058]上述した説明は、底面の幾何学的形状に焦点を合わせたものであったが、リテーニングリングは、研磨から生じる平衡特性に実質的に一致する他の表面特性で形成することもできる。底面１５５は、非常に滑らかな表面仕上げを得ることができる。例えば、リテーニングリングの底面１５５は、該底面のターゲット粗面平均（ＲＡ）が４マイクロインチ未満、２マイクロインチ未満、又は１マイクロインチ未満となるように形成されてもよい。一般に、リテーニングリングは、従来の加工技術で達成できるものより優れた表面粗面度をもつことができる。更に、リテーニングリングは、異なる粗面度の領域で形成することができる。例えば、リテーニングリングの底面１５５は、異なる表面粗面度の領域、例えば、同心的な環状領域をもつことができる。別の実施では、底面１５５は、その表面粗面度が側面２３０及び２３５より低い（即ち、底面は、より滑らかである）。これらの概念は、上述したいずれのリテーニングリングにも適用できるし、或いは全体的にフラットな底面をもつリテーニングリングにも適用できる。

[0059]また、下部１３０の底面１５５は、磨き剤を含むか又は磨き剤のないスラリーのような研磨流体を基板受け入れくぼみ１６０内の基板へとリテーニングリング１００の下に流すのを許すために、図示されていないチャンネル又はグルーブ、例えば、１２個又は１８個のチャンネルを含むこともできる。これらチャンネルは、まっすぐのもの又は湾曲したものでもよいし、均一な巾を有するもの又はリテーニングリングの外径において巾が広くなるようにフレアの付いたものでもよいし、均一な深さのもの又は内面２３５の方が外面２３０より深いものでもよい。各チャンネルは、その巾が約０．０３０乃至１．０インチ、例えば、０．１２５インチでよく、また、その深さが０．１乃至０．３インチでよい。各チャンネルは、リテーニングリング１００の周りに等角度インターバルで分布させることができる。これらチャンネルは、通常、リテーニングリング１００の中心を通して延びる半径方向セグメントに対して４５°のような角度αに配向されるが、他の配向角度、例えば、３０°乃至６０°も可能である。

[0060]リテーニングリングの種々の実施形態を以上に説明したが、リテーニングリングの使い方及びその製造方法について以下に述べる。ＣＭＰ装置の通常の運転中に、ロボットアームは、３００ｍｍ基板をカセット蓄積部から移送ステーションへ移動する。移送ステーションでは、基板がロードカップにセンタリングされる。キャリアヘッドがロードカップの上の場所へ移動される。キャリアヘッド及びロードカップが互いに一般的に整列されると、キャリアヘッドが、基板を収集する位置へ下げられる。より詳細には、キャリアヘッドは、リテーニングリングの外面の底部がロードカップの内面に係合するように下げられる。

[0061]基板がキャリアヘッドへロードされると、キャリアヘッドは、ロードカップから解離するように持ち上げられる。キャリアヘッドは、移送ステーションからＣＭＰ装置の研磨ステーションの各々へ移動することができる。ＣＭＰ研磨中に、キャリアヘッドは、基板に圧力を印加して、基板を研磨パッドに対して保持する。研磨シーケンス中に、基板は、リテーニングリング１００の受け入れくぼみ１６０内に入れられ、これは、基板が脱出するのを防止する。研磨が完了すると、キャリアヘッドは、ロードカップ上の位置へ戻されて下降され、リテーニングリング１００がロードカップへ運ばれて再係合する。基板がキャリアヘッドから解除され、その後、研磨シーケンスの次のステップへ移動される。

[0062]リテーニングリング１００の底面１５５は、基板研磨プロセス中に研磨パッドに接触する。リテーニングリング１００のプロフィールは、基板縁の研磨率に影響する。通常、リテーニングリングが内径において薄いときには、リテーニングリングが底部にわたってフラットであるときよりも、基板の縁がゆっくりと研磨される。逆に、リテーニングリングが内径において厚いときには、縁がより速く研磨される。

[0063]従来の「理想的」なリテーニングリングは、通常、底面が一般的にフラットな半径方向プロフィールをもつように形成される。従って、従来の「理想的な」リテーニングリングが完全にフラットな面に敷設された場合には、従来のリテーニングリングの底面の全ての地点がそのフラットな面にタッチするのが理想的である。実際の従来のリテーニングリングの底面は、ある程度の粗面度又は凹凸を有するかもしれないが、リングの平均半径方向プロフィールは、リングの多数の半径方向断面を平均化することで決定でき、この平均半径方向プロフィールが一般的にフラットとなる。研磨中に、研磨パッドは、リテーニングリング１００の底面１５５を摩滅させる。通常、この摩滅は、底面１５５にわたって半径方向に均一な割合で生じるものではない。この非均一な摩滅は、底面１５５が非フラットな幾何学形状をとるようにさせる。例えば、リテーニングリング１００の内径１６５に最も近い底面１５５の部分は、リテーニングリング１００の外径に最も近いリテーニングリング１００の底面１５５の部分より急速に摩滅し得る。リテーニングリング１００の摩滅は、最終的に、平衡に達し、リテーニングリング１００の底面は、プロセス又は研磨条件が変化するまで、リングの摩滅と実質的に同じ幾何学形状を保持する。

[0064]リテーニングリングプロフィールの平衡幾何学形状は、スラリーの組成、研磨パッドの組成、リテーニングリングの下向きの力、並びにプラテン及びキャリアヘッドの回転率のような研磨プロセス条件に依存する。他のファクタは、研磨パッドのスチフネス、リテーニングリングのスチフネス、研磨パッドの表面条件、研磨の下向きの力、及び研磨速度を含む。

[0065]基板の縁の研磨は、リテーニングリング１００が平衡に達するまでドリフトする。基板から基板の研磨変動又は基板にわたる研磨変動を減少するために、リテーニングリングは、研磨プロセスに使用される前に「試運転(break-in)」することができる。リテーニングリングを試運転する１つの仕方は、デバイスの要素を研磨するためにリングが使用されるのと同じ形式の研磨装置を使用して基板の研磨をシミュレーションすることにより行われ、例えば、リテーニングリングが平衡幾何学形状に到達するまで摩滅するようにリテーニングリングを研磨パッドに対して押し付けることにより行われる。しかしながら、「試運転」の欠点は、研磨装置の使用を必要とすることである。その結果、試運転プロセスは、研磨装置の停止時間となり、その間、研磨を行うことができず、所有者コストが高くなる。

[0066]リテーニングリングを研磨装置と共に使用するのではなく、リテーニングリングを研磨機に使用する前に、希望のリテーニングリングプロフィールを整形し、例えば、リングの底面を加工することでそれを形成し、底面が希望の１組の研磨条件から一般的に生じる平衡を得るようにする。リテーニングリングは、湾曲した面をもつことができるが、通常、加工プロセスは、「フラット」な領域（即ち、平坦面又は円錐台形面のような直線的な半径方向プロフィールを伴う領域）を形成し、これらは、あいまって、試運転されたリテーニングリングの幾何学的形状を近似する。希望のプロフィール幾何学形状は、一般に、リテーニングリングがその平衡幾何学形状に達するまでリテーニングリングを使用して基板を研磨するときに選択される同じプロセス条件でリテーニングリングを使用することにより決定される。同じプロセス条件が与えられると、この平衡幾何学形状を繰り返すことができる。従って、このリテーニングリングプロフィールは、加工されるリテーニングリングのモデルとすることができる。

[0067]図１３を参照すれば、加工は、旋盤で行うことができ、例えば、リテーニングリング１００は、その底面をブレード２５０に接触させながら、その軸の周りで回転することができる。ブレード２５０は、加工されるリテーニングリングの表面より実質的に小さい切削エッジ２５５を有する。リテーニングリングが回転するときに、ブレード２５０がｚ軸に沿ってスイープし（このスイープを行うためにブレード又はリテーニングリングのいずれを移動させてもよい）、一方、ｙ軸に沿ったブレードの相対的位置が所定のパターンで調整され（この場合も、この位置決めを行うためにブレード又はリテーニングリングのいずれを移動させてもよい）、これにより、リテーニングリングの底面に所定の輪郭が加工される。この加工は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）加工でよい。

[0068]図１４を参照すれば、この加工は、予め整形された特注カッターを使用して行うこともでき、例えば、リテーニングリング１００は、そのリテーニングリングの底面より広く且つ所定の輪郭を有する切削面２６０に接触させることができる。より詳細には、切削面２６０は、例えば、一連の鋸歯状部、又はダイヤモンド砂のような粗面化した面をもつように、ドラム２６２の円筒面に形成することができる。ドラム２６２をその軸の周りで回転しながら、リテーニングリング１００をその軸の周りで回転し、リテーニングリング１００の底面１５５を、切削面２６０と接触するように移動させる。従って、リテーニングリングの底面１５５は、切削面２６０の輪郭と相補的である所定の輪郭に研磨される。

[0069]或いは又、この加工は、ＣＭＰ環境をシミュレーションするように変形ラッピングプロセスを使用して行うこともできる。回転、二重回転、振動、ランダム振動、又は軌道運動を使用するマシンのような種々のラッピングマシンを使用することができる。ラッピングマシンは、研磨マシンと同じ形式の相対的運動を使用する必要がないことに注意されたい。手短に言えば、研磨環境をシミュレートする条件のもとでリテーニングリングの底面をラッピングすることにより、リテーニングリングの底面は、平衡幾何学形状へ摩滅される。同じプロセス条件が与えられると、この平衡幾何学形状を繰り返すことができる。このラッピングは、低廉なマシンを使用して、研磨装置とは別々に実行でき、従って、試運転手順のコストを減少することができる。

[0070]ＣＭＰマシンは、通常、ラッピングテーブル３００にとって必要でない多数の要素を備えている。例えば、ＣＭＰマシンは、通常、エンドポイント検出システム、ウェハロード／アンロードステーション、１つ以上の洗浄ステーション、キャリアヘッドを回転するモータ及びそれを移動するカルーセル、並びにロボット式ウェハ移送システムを備えている。通常、ＣＭＰマシンにおいてプラテン当たり一度に１つのキャリアヘッドのみが使用され、また、キャリアヘッドの数は、プラテンの数より１つだけ多くてよい。

[0071]例えば、整形された半径方向プロフィールを底面１５５にもつリテーニングリング１００は、図１５及び図１６のラッピング装置３００のようなラッピング装置を使用して形成することができる。ラッピング装置３００は、回転プラテン４０２（例えば、６０−７０ｒｐｍで回転する、例えば、ステンレススチール、アルミニウム又は鋳鉄のプラテン）を備え、これには、プラスチックをラッピングするのに適したラッピングパッド４２０（例えば、バッキングパッドを伴ったり伴わなかったりするＲｏｄｅｌ（登録商標）ＩＣ１０００又はＩＣ１０１０パッド）を固定することができる。ラッピング流体４３０（例えば、カボット・マイクロエレクトロニックスのＳｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）１２）を、例えば、スラリーポンプ（図示せず）を使用してラッピングパッド４２０へ供給することができる（例えば、９５−１３０ｍＬ／分の流量で）。ラッピングパッド４２０は、従来のポリウレタンパッド、フェルトパッド、従順な発泡パッド、又は金属性パッドでよく、また、ラッピングパッド４２０へ供給されるラッピング流体４３０は、脱イオン水、磨き剤なしの溶液、又は磨き剤（粉末シリカのような）スラリーでよい。

[0072]一度に多数のリテーニングリング３２０（１）−３２０（３）（例えば、リテーニングリング１００）をラッピングすることができ、また、ラッピング装置３００は、ラッピング中にリテーニングリング３２０（１）−３２０（３）を保持する多数のアーム３３０（１）−３３０（３）を含むことができる。これらアーム３３０（１）−３３０（３）には、ラッピング中にリテーニングリング３２０（１）−３２０（３）を自由に回転するのを許す１つ以上のホイール３４０を取り付けることができる。或いは又、リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）をラッピング中に強制的に回転させることができるが、リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）が自由に回転するのを許すことで、ラッピング装置３００の設計及び動作を簡単化することができる。リテーニングリングのプロフィールを整形するに要する時間長さ（例えば、２０−６０分）は、通常、リテーニングリングの希望のプロフィール及び表面仕上げ、リテーニングリングの材料、及びラッピングプロセスのパラメータに依存する。

[0073]リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）は、ラッピングプロセス中にＣＭＰキャリアヘッド（例えば、アプライド・マテリアルズにより製造されたコンタワー又はプロファイラーキャリアヘッドであるキャリアヘッド４１０）に固定することができる。キャリアヘッドは、アダプタ４９０を使用して空気圧源及び真空源（図示せず）に結合できる。アダプタ４９０は、空気圧及び真空をキャリアヘッド４１０に同時に印加できるように設計できる。ラッピング中にリテーニングリング３２０（１）−３２０（３）をプラテン４０２又はラッピングパッド４２０に対して押し付けるためにキャリアヘッド（例えば、シャフト４４０）に空気圧を印加することができる。印加する圧力をラッピング中に変化させて、リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）の底面（例えば、底面１５５）のラッピングの速度及び半径方向プロフィールの形状を制御することができる。一実施形態では、キャリアヘッドにおもりを使用して（例えば、空気圧に代わって又はそれと組み合せて）、ラッピング中にプラテン４０２又はラッピングパッド４２０に対してリテーニングリング３２０（１）−３２０（３）を押し付けることができる。

[0074]キャリアヘッドに印加される力に加えて、シャフト４４０とリテーニングリング３２０（１）との間で１つ以上のチャンバー４７０に空気圧を印加することができ、これは、シャフト４４をリングから離すように持ち上げて（シャフト４４０及びリングは結合されたままであるが）、キャリアヘッドの自己ジンバル作用が働くのを許す。チャンバー４７０に印加される圧力の量（例えば、０．５ｐｓｉ）は、シャフト４４０に印加される力の量（例えば、６０−１００ポンド）とバランスされて、シャフト４４０とリテーニングリング３２０（１）を適切に整列状態に保つことができる。

[0075]リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）は、基板を保持しながら、又は基板なしで、ラッピングすることができる。キャリアヘッドが基板受け入れ面をもつメンブレーン４５０を含む場合には、メンブレーン４５０の後方でチャンバー４６０に真空を印加して、メンブレーン４５０をラッピングパッド４２０から離すように引っ張ると共に、メンブレーン４５０がラッピング中にラッピングパッド４２０又はプラテンに接触するのを防止することができる。これは、リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）が基板を保持しないときにメンブレーンの破損を防止する上で助けとなり得る。

[0076]ラッピング中に使用されるプロセスパラメータ（例えば、リテーニングリングの下向きの力、プラテンの回転率、ラッピングパッドの組成、及びスラリーの組成）は、リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）がラッピングされた後にリテーニングリング３２０（１）−３２０（３）が使用されるＣＭＰプロセスのプロセスパラメータに一致させることができる。ダミー基板４８０（例えば、石英又はシリコンウェハ）のような基板を、ラッピング中にリテーニングリング３２０（１）−３２０（３）の内部に入れて、キャリアヘッドのメンブレーン４５０を保護すると共に、ＣＭＰプロセスのプロセスパラメータをより厳密にシミュレーションすることができる。例えば、メンブレーン４５０は、ダミー基板４８０をラッピングパッド４２０に対して押して、ＣＭＰプロセスをシミュレーションすることができる。一実施形態では、リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）の１つが、研磨パッド４２０を摩滅させてパッドに粗面の肌理を回復させることのできるコンディショナー（例えば、ダイヤモンド円板）に置き換えられる。

[0077]図１７を参照すれば、ラッピングテーブル５００は、ラッピング装置３００の別の実施形態である。リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）は、各リングの少なくとも僅かな部分（オーバーハング５２０（１）−５２０（３））がプラテン５１０の外縁を越えて延びるようにプラテン５１０に位置される。また、プラテン５１０は、中心にホール５３０をもつことができ、各リングの少なくとも僅かな部分（オーバーハング５４０（１）−５４０（３））がホール５３０の縁を越えて延びるようにする。リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）がプラテン５１０の縁を越えて延びるのを許すことは、ラッピングパッド４２０（図４）における経路が摩滅してその摩滅した経路の外側にラッピングパッド４２０の非摩滅部分が存在する状態を回避する上で助けとなり得る。ラッピングパッド４２０の非摩滅区分が摩滅区分に当接した場合には、リテーニングリング３２０（１）−３２０（３）をラッピングするときに縁作用が生じて、ラッピングの均一性を低下し得る。ラッピングパッド４２０は、ホール５３０上に延びることができる（例えば、ラッピングパッド４２０は、環状ではなく、円形でよい）。この実施形態は、ホール５３０上のラッピングパッド４２０の部分が、プラテン５１０により支持されないので、縁作用を生じることがなく、しかも、スラリー回収システムがホール５３０内に要求されないという点で、同じ効果が得られるはずである。

[0078]図１８を参照すれば、別の実施形態において、ラッピング装置３００は、テーブル、例えば、ランダムに回転可能な又は振動式のラッピングテーブル３０２を備えることができる。このラッピングテーブル３０２は、駆動シャフト３１４により支持することができ、この駆動シャフトは、ラッピングテーブル３０２を回転又は振動するためのモータに接続される。また、ラッピング装置３００は、加工プロセスを受けるためにリテーニングリング１００をラッピングパッド４２０に対して保持する１つ以上の、例えば、３つのカバー６００も備えている。カバー６００は、ラッピングテーブル３０２の中心の周りに等角度インターバルで分布させることができる。使用済みのラッピング流体を運び去るためにラッピングテーブル３０２を通して１つ以上のドレンチャンネル３０８を形成することができる。

[0079]ラッピングテーブル３０２の縁は、円筒状リテーニング壁６１０を支持することができる。このリテーニング壁６１０は、ラッピング流体がラッピングテーブル３０２の側部を越えて流れるのを防止すると共に、リテーニングリング１００が１つのカバー６００の下から脱出した場合にリテーニングリングを捕獲する。或いは又、ラッピング流体は、ラッピングテーブルの縁から流れ出て捕獲及び再循環されてもよいし、又は廃棄されてもよい。

[0080]図１９を参照すれば、カバー６００は、主本体３２６と、この主本体３２６から突出するリテーニングフランジ３２２とを備えている。このリテーニングフランジ３２２は、円筒状の内面３２４を有し、その内径は、加工されるべきリテーニングリング１００の外径に等しい。リテーニングフランジ３２２は、カバー本体３２６の下面３３１を取り巻く。リテーニングフランジ３２２の付近の下面３３１の外周部分３３２は、ラッピングパッドの平面に対して傾斜され、例えば、内側から外側へ下向きに傾斜される。

[0081]カバー６００は、３つの機能を与えることができる。第１に、カバー６００は、リテーニングリング１００の外面（即ち、底面１５５以外の面）をラッピングプロセス中に摩滅又はダメージから保護する。第２に、カバー６００は、研磨プロセス中に印加されるであろう荷重とほぼ同じ荷重をリテーニングリングに印加する。第３に、カバー６００の傾斜部分３３２は、加工プロセスにより生じるリテーニングリング１００が、例えば、図１９に示すようにその外側から内側へ下方に傾斜されるテーパーをその底面に有するように、リテーニングリングの巾にわたって差の荷重を印加する。従って、リテーニングリング１００は、研磨プロセスに対するリングの平衡幾何学形状に一致する形状へと予めテーパーが付けられ、これにより、研磨マシンにおけるリテーニングリング試運転プロセスの必要性を緩和すると共に、縁研磨率の基板対基板(substrate-to-subsstrate)の均一性を改善することができる。

[0082]図２０を参照すれば、別の実施形態において、カバーの下面３３１’の外周部分３３２’は、ラッピングパッドの平面に対してその内側から外側へ上向きに傾斜させることができる。加工プロセスから得られるリテーニングリング１００も、例えば、その外側から内側へ上向きに傾斜されたテーパーをその底面に有することになる。

[0083]図２１を参照すれば、更に別の実施形態において、リテーニングリングホルダー７００は、リテーニングリング１００を研磨パッド２０４に対して保持し且つ押し付ける。リテーニングリングホルダー７００は、リテーニングリングをホルダー７００に機械的に固定するためにスルーホール３０４又は他の適当な構造体をその周囲に有する簡単な円板状の本体７０２でよい。例えば、スクリュー３０６を、スルーホール３０４を通してリテーニングリングの頂面の受け入れホールへ嵌合させて、リテーニングリング１００をホルダー７００に固定することができる。任意であるが、ダミー基板３８０を、リテーニングリングホルダーの下で、リテーニングリングの内径の内側に入れることができる。

[0084]試運転プロセス中にリテーニングリングに働く下向きの荷重が、一般に、基板研磨運転中に印加される荷重に一致するように、おもり３１０を円板状本体７０２の頂部にのせるか又は固定することができる。或いは又、ホルダー７００及びリテーニングリングをパッド２０４に押し付けるように緩衝スプリングを位置することもできる。この緩衝スプリングは、ホルダー７００が振動運動中にパッド２０４から「ジャンプ」するのを防止する上で助けとなり得る。

[0085]１つ以上の弾力性バンパー３１２をリテーニングリングホルダー７００の側部に固定することができる。例えば、バンパー３１２は、リテーニングリングホルダー７００を取り巻くＯリングでよい。

[0086]テーブル２０２は、ランダムな振動運動でテーブルを駆動する駆動メカニズム２２２により支持される。リテーニングリングホルダー７００は、テーブル２０２上に自由に浮動し、従って、テーブルにわたってランダムな振動経路を移動する。バンパー３１２は、リテーニングリングホルダー７００をリテーニング壁２１２から反発させ、ホルダーのランダム運動に貢献させると共に、リテーニング壁からホルダー又はリテーニングリングへのダメージを防止する。

[0087]図２２に示す別の実施形態では、リテーニングリングホルダー７００は、このホルダー７００を横方向固定位置に維持する駆動シャフト３３３に接続される。駆動シャフト３３３は、ホルダー７００及びリテーニングリング１００を制御可能に回転するように回転できるか、或いはホルダー７００が、印加された力のもとで自由に回転してもよい。
この実施形態では、テーブル２０２は、例えば、軌道経路に沿って楕円運動でテーブルを駆動する駆動メカニズムにより支持される。更に、リテーニングリングホルダー７００は、弾力性バンパーを必要としない。

[0088]図２３を参照すれば、別の変形例として、リテーニングリングは、整形された研磨又はラッピングテーブル３４１を使用して形成することができる。例えば、テーブル３４１の上面３４２は、若干凸状になっていて、リテーニングリングの外縁に、より高い圧力を印加し、ひいては、テーパーを誘起することができる。この実施形態では、研磨テーブル３４１が振動又は発振するときにリテーニングリングキャリア３４４がリテーニングリング１００をテーブルに押し付ける。任意であるが、研磨又はラッピングパッド３４６は、研磨テーブルをカバーすることができる。

[0089]図２４を参照すれば、更に別の実施形態において、リテーニングリングは、屈曲可能な又は柔軟な装着キャリア３５０を使用して形成することができる。例えば、図示されていない荷重システムで、回転可能な駆動シャフト３５２に下向きの圧力を印加することができる。この圧力は、リテーニングリングキャリア３５０の中心をプラテン３５４に向けて屈曲させ、これにより、リテーニングリング１００の内縁に高い圧力を印加させる。プラテン３５４は、固定式でもよいし、振動式でもよいし、又は回転式でもよい。任意であるが、研磨又はラッピングパッド３５６が研磨テーブルをカバーしてもよい。

[0090]図２５を参照すれば、更に別の実施形態として、リテーニングリングキャリア３７０は、回転可能な駆動シャフト３７２へ接続することができ、回転ギア又はホイールのような駆動メカニズム３７４によりシャフト３７２に横方向の力を印加しながら、リテーニングリングキャリア３７０がリテーニングリング１００をプラテン３７６及び研磨又はラッピングパッド３７８に向けて押すようにすることができる。駆動メカニズム３７４は、横方向の力で、リテーニングリングキャリア３７０及びリテーニングリング１００を傾斜させる傾向のあるモーメント（運動）を生み出すように、リテーニングリングキャリア３７０からある距離だけ離れて置かれる。従って、研磨又はラッピングパッド３７８からリテーニングリング１００の外縁にかかる圧力が増加されて、リテーニングリングの外縁をより高い割合で摩滅させ、ひいては、リングの底面にテーパーを誘起させる。

[0091]プラテンは、キャリアヘッドに対して回転し、軌道運動し、振動し、発振し、又はランダムな運動を受けるように構成できる。更に、キャリアヘッドは、固定回転を受けることもできるし、又はラッピングパッドから印加された横方向の力のもとで自由に回転することもできる。

[0092]図２６を参照すれば、更に別の実施形態において、リテーニングリングキャリア３６０及びリテーニングリング１００は、熱膨張係数の異なる材料で形成される。この実施形態では、リテーニングリング１００は、キャリア３６０に、両者が第１温度にある間に、しっかり装着され、次いで、リング及びキャリアの組立体が異なる温度へ加熱又は冷却される。熱膨張係数の差により、リテーニングリングが若干「圧着」状態になる。例えば、キャリアの熱膨張係数の方がリテーニングリングより高いと仮定すれば、組立体が加熱された場合に、キャリアはリングより膨張する。従って、図２７に示すように、キャリア３６０は、外方に屈曲する傾向となり、これにより、リテーニングリングの内縁を上方に引っ張る。その結果、リテーニングリングの加工中に、より大きな圧力がリテーニングリングの外縁に印加され、ひいては、テーパーを誘起する。

[0093]更に別の実施形態では、キャリア３６０及びリテーニングリング１００は、同様の熱膨張係数の材料で形成できるが、キャリア３６０及びリテーニングリング１００は、異なる温度に加熱することができる。例えば、リテーニングリングホルダーは、リテーニングリングより高い温度にすることができる。従って、リテーニングリングホルダーが膨張し、図２７に示すように、ホルダーを外方に屈曲させる。

[0094]上述したリテーニングリングの試運転に加えて、ラッピング装置は、リテーニングリングの頂面及び／又はキャリアヘッドの底面をラッピングするのにも使用できる。この操作の場合に、研磨パッドが金属のラッピングプレートに置き換えられる。金属のラッピングプレートは、それ自体、定義された平坦さへとラッピングできると共に、スラリーの腐食作用に耐えるように電気メッキすることができる。或いは又、テーブルの頂部を電気メッキして、リテーニングリングの頂面及び／又はキャリアヘッドの底面のラッピングに使用することができる。ラッピングプロセスは、試運転プロセスと同じ運動、例えば、ランダム振動又は楕円運動を使用することができる。

[0095]リテーニングリングがラッピング装置によりラッピングされて、リングの底面に整形プロフィールを形成した後、リテーニングリングをラッピング装置から除去して、ウェハ（例えば、シリコン集積回路ウェハ）の研磨に使用すべきＣＭＰマシンに固定することができる。リテーニングリングは、製造工場でラッピングされ、次いで、利用する半導体製造工場へ運搬することができる。リテーニングリングは、リテーニングリングのラッピング専用のマシンを使用してラッピングすることができる。ラッピングマシンは、主として、リテーニングリングをラッピングするのに使用でき、シリコン基板は、通常、ラッピングマシンを使用して研磨されないが、シリコン基板は、ダミー基板として使用することができる。

[0096]要約すれば、環状のリテーニングリングの底面から材料を除去してターゲット表面特性を与えることにより、リテーニングリングを形成することができる。この除去は、リテーニングリングの底面から材料を除去するのに専用に使用される第１マシンを使用して行うことができ、また、ターゲット表面特性は、デバイス基板の研磨に使用される第２マシンにおいてリテーニングリングを試運転することから生じる平衡表面特性に実質的に一致し得るものである。従って、デバイス基板の研磨に使用されていないリテーニングリングが、頂面、内径面、外径面及び底面を有する一般的に環状の本体を有することができ、且つその底面は、デバイス基板の研磨でリテーニングリングを試運転することから生じる平衡表面特性に実質的に一致するターゲット表面特性をもつことができる。

[0097]本発明の多数の実施形態を説明したが、他の実施も考えられ、また、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更がなされ得ることを理解されたい。従って、他の実施形態は、特許請求の範囲内に包含される。

[0098]例えば、内面又は外面１５０、２３０、１６５及び２３５の種々の区分は、まっすぐの幾何学形状、傾斜した幾何学形状、或いはまっすぐ及び傾斜の混合幾何学形状をもつことができる。リテーニングリングがキャリアヘッドに嵌合するのを許すために、張出部又はフランジのような種々の他の特徴部が上面１１５に存在してもよい。スクリュー又はスクリューシースのためのホールをフランジ部分に形成することができる。

[0099]別の実施例として、リテーニングリング１００は、個別の上部１０５及び下部１３０から形成するのではなく、例えば、ＰＰＳを使用して、単一のプラスチック部片から製造することもできる。

[00100]種々の位置記述子、例えば、「頂部」及び「底部」を使用したが、これらの語は、研磨面に対して相対的なものとして理解されたい。というのは、リテーニングリングは、基板の表面を上に向けるか又は表面を下に向けるか、或いは研磨面が垂直であるような研磨システムに使用できるからである。

[00101]本発明は、多数の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、ここに図示して説明した実施形態に限定されるものではない。むしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。

[00102]本発明の多数の実施形態を説明した。しかし、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更がなされえることが理解されよう。例えば、１つのシステム又はリテーニングリングについて説明したエレメント及びコンポーネントは、別のシステム又はリテーニングリングに関連して使用することもできる。従って、他の実施形態も特許請求の範囲内に包含される。

１００…リテーニングリング
１０５…上部
１１０…底面
１１５…頂面
１２０…ホール
１２５…整列アパーチャー
１３０…下部
１３５…頂面
１５０…外面
１５５…底面
１６０…基板受け入れくぼみ
１６５…内面
２０５、２１０、２１５…領域
２２２…駆動メカニズム
２３０…外面
２３５…内面
２５０…ブレード
２５５…切削エッジ
２６０…切削面
２６２…ドラム
３００…ラッピング装置
３１２…弾力性バンパー
３２０…リテーニングリング
３３３…駆動シャフト
３４０…ホイール
３４１…研磨又はラッピングテーブル
３４４…リテーニングリングキャリア
３５０…装着キャリア
３５２…駆動シャフト
３５４…プラテン
３７０…リテーニングリングキャリア
３７２…駆動シャフト
３７４…駆動メカニズム
３７６…プラテン
３７８…研磨又はラッピングパッド
３８０…ダミー基板
４０２…回転プラテン
４１０…キャリアヘッド
４２０…ラッピングパッド
４３０…ラッピング流体
４４０…シャフト
４５０…メンブレーン
４７０…チャンバー
４８０…ダミー基板
４９０…アダプタ
５００…ラッピングテーブル
５１０…プラテン
５２０、５４０…オーバーハング
５３０…ホール
６００…カバー
６１０…リテーニング壁
７００…リテーニングリングホルダー
７０２…円板状本体

Claims (6)

1. デバイス基板の研磨に使用されていないリテーニングリングにおいて、
   頂面、該頂面付近の内径面、上記頂面付近の外径面、及び底面を有する環状の本体を備え、上記底面が、内径と外径との間に多くとも２つの円錐台形面を有し、更に、上記底面にわたる高さの差が０．００２ｍｍ乃至０．０２ｍｍであり、上記底面の１つの上記円錐台形面は上記外径から上記内径へと下方に傾斜されている、化学的機械的研磨に使用するためのリテーニングリング。
2. 上記底面は、１つだけの円錐台形面を内径と外径との間に有する、請求項１に記載のリテーニングリング。
3. 上記底面は、２つの円錐台形面を内径と外径との間に有する、請求項１に記載のリテーニングリング。
4. 上記底面は、上記２つの円錐台形面間に置かれた１つの平坦面を含む、請求項３に記載のリテーニングリング。
5. リテーニングリングを形成する方法において、ターゲット表面特性を与えるように環状リテーニングリングの底面から材料を除去するステップであって、リテーニングリングの底面から材料を除去するのに専用に使用される第１マシンを使用して除去を行うステップを備え、上記ターゲット表面特性は、デバイス基板の研磨に使用される第２マシンにおいて上記リテーニングリングを試運転することから生じる平衡表面特性に一致するものである方法。
6. デバイス基板の研磨に使用されていないリテーニングリングにおいて、頂面、内径面、外径面及び底面を有する環状の本体を備え、上記底面は、デバイス基板を研磨して上記リテーニングリングを試運転することから生じる平衡表面特性に一致するターゲット表面特性を有するものであるリテーニングリング。

Images