JP6256737B2 - 化学機械的研磨装置用リテーナリング構造物 - Google Patents
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Description
本発明は、化学機械的研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下、ＣＭＰとする）装置に関するものであって、より詳細には、ＣＭＰ工程中において、シリコンウエハ（ｗａｆｅｒ）の位置を固定させるリテーナリング構造物で樹脂材のリングと金属材のリングとを容易に結合させることにより、リテーナリングの装着時間を減少させるだけでなく、保守管理が容易で、商品性を増大させることができる化学機械的研磨装置用リテーナリング構造物に関するものである。
一般に、半導体素子の高速化および高集積化に伴い、多層配線構造における配線層数の増加と配線パターンの微細化に対する要求がますます高まり、多層配線技術がサブミクロン工程において重要な課題である。
特に、０．３５μｍ以下の工程時代に入るにつれ、微細パターンの形成を実現するための露光装置の焦点深度に対する工程マージンが減少することにより、十分な焦点深度を確保するためにチップ領域にわたる広域平坦化技術が要求される。
したがって、広域平坦化を実現するために、化学機械的研磨（ＣＭＰ）と呼ばれる技術が現在広く利用されており、かかる技術が半導体素子製造工程に必須として適用されているだけでなく、次世代素子について盛んな研究が行われている。そして、前記ＣＭＰ技術は、素子の高速化を実現するために、多層配線が要求される論理型素子に多く適用されているだけでなく、記憶型素子においても、多層化に伴って次第に適用する傾向にある。
そして、前記ＣＭＰ装置で機械的な作用を担当するために、ウエハを固定する研磨ヘッドにはリテーナリング（ｒｅｔａｉｎｅｒ ｒｉｎｇ）が設けられており、このようなリテーナリングは、ホールディングされたウエハの定位置を固定するのに用いられる。
しかし、前記リテーナリングは、合成樹脂材質で製造されていて、強度が弱いだけでなく、ＣＭＰ工程前に行われるリング自体の平坦化作業時に必要な時間が多くなり、カバーボルト締めによる力の不均衡により偏磨耗が発生する問題があった。
これにより、金属と合成樹脂材質で製造したリングを用いるが、化学的な研磨のために供給される液状のスラリーが容易にリテーナリングから排出されず、ウエハの研磨時に表面スクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）が発生するだけでなく、リテーナリングの内部洗浄が難しいことによって発生する異物により表面スクラッチが発生する問題を抱えていた。
そこで、本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ＣＭＰ工程中において、シリコンウエハ（ｗａｆｅｒ）の位置を固定させるリテーナリング構造物で樹脂材のリングと金属材のリングとを容易に結合させることにより、リテーナリングの装着時間を減少させるだけでなく、保守管理が容易で、商品性を増大させることができるＣＭＰ装置用リテーナリング構造物を提供することである。
上記の目的は本発明によって達成され、本発明の一態様により、化学機械的研磨装置用リテーナリング構造物において、前記化学機械的研磨装置のヘッドに結合するための複数のボルト孔が上面に形成された金属材の上部リングと、前記上部リングが結合する結合溝が中心に形成される樹脂材の下部リングとから構成されるが、前記上部リングの上面は、前記下部リングの周縁上面と平面上に一致するように結合することを特徴とする。
本発明の他の態様により、前記金属材の上部リングの下部は多段に形成され、前記上部リングの下部と結合する前記結合溝は前記上部リングの下部に対応する多段形状に形成され、嵌合方式や溶接方式で結合することが好ましい。
本発明のさらに他の一態様により、化学機械的研磨装置用リテーナリング構造物において、前記化学機械的研磨装置のヘッドに結合されるための複数のボルト孔が上面に形成され、中心部には一定深さの中心溝部が形成されるため、その中心溝部の側面に自然的に形成された一対の端突起部を有する金属材の上部リングと、前記上部リングが結合される結合溝が中心に形成され、前記上部リングの中心溝部に挿入される中心突起部が前記結合溝の中心部に形成される樹脂材の下部リングとを含むことを特徴とする。
本発明のかかる構成により、下部に突起部が形成された金属材のリングと、前記突起部が結合する結合溝を有する樹脂材のリングとを強固かつ容易に結合させることにより、リング構造物の強度を増加させ、ウエハの平坦時間を減少させながら、平坦度を増大させることができる。
さらに、金属材リングおよび樹脂材リングの結合による力の不均衡を防止することにより、偏磨耗の発生が防止され、耐久性を増大させるだけでなく、樹脂材が摩耗した場合には、金属部分を再活用できる効果が発生する。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように詳細に説明するために、本発明の最も好ましい実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明し、また、本発明を説明するにあたり、図面全体にわたって同一の部分には同一の図面符号を用いる。
図１は、本発明の好ましい一実施形態にかかるリテーナリング構造物がＣＭＰ装置に装着された様子を概略的に示す図であり、図示のように、図面符号１０で表した、本発明にかかるリテーナリング構造物は、次のとおりである。
まず、ＣＭＰ装置は、本体１０８と、研磨ヘッド１１２とから構成されるが、前記本体１０８は、上面に装着される研磨プラテン１１０と、この研磨プラテン１１０の上面に設けられる研磨パッド１０６とを含む。
前記研磨ヘッド１１２には、ウエハ１００を固定するリテーナリング構造物１０と、この構造物１０が装着される研磨ハウジング１０２および回転アーム１０４とから構成され、前記回転アーム１０４によって研磨ハウジング１０２が回転運動をする。
前記研磨プラテン１１０は、その上面に前記ウエハ１００の表面が互いに接触して研磨が行われる研磨パッド１０６が具備され、その下側に駆動手段が連結された回転駆動軸１１４が形成され、前記駆動手段により、前記研磨プラテン１１０は軌道（ｏｒｂｉｔａｌ）運動をする。
前記リテーナリング構造物１０は、図２と図３に示されるように、前記化学機械的研磨装置のヘッド１１２に結合するための複数のボルト孔１６が上面に形成された金属材の上部リング１２と、この上部リング１２が結合する結合溝１８が中心に形成される樹脂材の下部リング２２とから構成されるが、前記上部リング１２の上面は、前記下部リング２２の周縁上面と平面上に一致するように結合させることを特徴とする。
この時、前記下部リング２２は、通常、金属およびその他の物質より優れた機械的性質、耐化学性、高い耐熱温度特性などを有する樹脂材で製造することが好ましい。
そして、図面には示していないが、前記金属材の上部リング１２の下部は多段に形成され、この上部リング１２の下部と結合する前記結合溝１８は前記上部リング１２の下部に対応する多段形状に形成され、嵌合方式や溶接方式で結合できることを、当業者は容易に分かるはずである。
さらに、前記金属材の上部リング１２の下部は雄ねじ山が形成され、この上部リング１２の下部と結合する前記結合溝１８の内側壁は雌ねじ山が形成され、前記上部リング１２と前記下部リング２２とはねじ結合することができる。
図４と図５は、本発明の他の実施形態にかかるリテーナリング構造物の概略的な分解斜視図および断面図である。
図４と図５によるリテーナリング構造物３０は、図示のように、金属材の上部リング３２と、この上部リング３２が結合する結合溝１８を有する樹脂材の下部リング３４とから構成される。
前記上部リング３２は、前記化学機械的研磨装置のヘッド１１２に結合されるための複数のボルト孔５０が上面に形成され、中心部には一定深さの中心溝部４２が形成されるため、その中心溝部４２の側面に自然的に形成された一対の端突起部４８を有する。
そして、前記下部リング３４は、前記上部リング３２が結合される結合溝１８が中心に形成され、前記上部リング３２の中心溝部４２に挿入される中心突起部３６が前記結合溝１８の中心部に形成される。
そして、前記上部リング３２と前記下部リング３４との結合をより強固にするためにボルティング処理するが、すなわち、前記上部リング３２および前記下部リング３４の中心突起部３６には互いに連通する結合ボルト孔４０が形成され、結合ボルト３８によって前記上部リング３２と下部リング３４とが結合するのである。
本発明は、記載された実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱しない範囲内で多様に修正および変形可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。したがって、そのような変形例または修正例は特許請求の範囲に属する。
１０、３０：リテーナリング構造物
１２、３２：上部リング
１６，５０：ボルト孔
１８：結合溝
２２、３４：下部リング
３６：中心突起部
３８：結合ボルト
４０：結合ボルト孔
４２：中心溝部
４８：端突起部
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Claims (1)
- 化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置用リテーナリング構造物において、
前記化学機械的研磨装置のヘッドに結合されるための複数のボルト孔が上面に形成され、中心部には一定深さの中心溝部が形成されるため、その中心溝部の側面に自然的に形成された一対の端突起部を有する金属材の上部リングと、
前記上部リングが結合される結合溝が中心に形成され、前記上部リングの中心溝部に挿入される中心突起部が前記結合溝の中心部に形成される樹脂材の下部リングとを含み、
前記上部リングおよび前記下部リングの中心突起部には互いに連通する結合ボルト孔が
形成され、結合ボルトによって前記上部リングと下部リングとが結合することを特徴とする化学機械的研磨装置用リテーナリング構造物。
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