KR20110008637U

KR20110008637U - retainer ring structure for chemical-mechanical polishing machine

Info

Publication number: KR20110008637U
Application number: KR2020100002198U
Authority: KR
Inventors: 김부순; 최흥선
Original assignee: 시너스(주)
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2011-09-14

Abstract

본 고안은 화학 기계적 연마(CMP) 장치용 리테이너 링 구조물에 관한 것으로, 이러한 링 구조물은, 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성되고, 하부면에는 수 나사산이 측면부에 형성되어 하향으로 돌출된 결합기둥을 갖는 금속재의 상부 링, 및 상기 결합기둥의 수 나사산에 대응되는 암 나사산이 내측에 형성된 결합홈과, 상기 상부 링의 머리부 하단에 접촉하는 받침턱이 형성된 수지재의 하부 링을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 상부 링과 하부 링 사이에는 접착제 층이 형성시키는 것이 바람직하다. 본 고안은 상기와 같은 구성에 따라, 금속재의 상부 링과 수지재의 하부 링을 나사 결합이나 끼워 맞춤으로 단단하고 용이하게 결합시킴으로써 링 구조물의 강도를 증가시키고 웨이퍼의 평탄시간을 감소시키면서 평탄도를 증대시킬 수 있는 효과가 발생한다.The present invention relates to a retainer ring structure for a chemical mechanical polishing (CMP) device, wherein the ring structure has a plurality of bolt holes formed on the upper surface for coupling to the head of the chemical mechanical polishing device, and the lower surface has a male thread. The upper ring of the metal material having a coupling pillar protruding downward and protruding downward, the coupling groove formed in the female thread corresponding to the male thread of the coupling pillar, and the supporting jaw in contact with the lower end of the head of the upper ring And a lower ring of the formed resin material. At this time, the adhesive layer is preferably formed between the upper ring and the lower ring. According to the above configuration, the upper ring of the metal material and the lower ring of the resin material are firmly and easily coupled by screwing or fitting to increase the strength of the ring structure and increase the flatness while reducing the flatness time of the wafer. There is an effect that can be done.

Description

Retainer ring structure for chemical-mechanical polishing machine}

본 고안은 화학 기계적 연마(chemical-mechanical polishing, 이하 CMP 라함) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CMP 공정 중 실리콘 웨이퍼(wafer)의 위치를 고정시켜 주는 리테이너 링 구조물로 수지재의 링과 금속재의 링을 나사결합 등을 이용하여 용이하게 결합시킴으로써 리테이너 링의 장착시간을 감소시킬 뿐만 아니라 보수관리가 용이하여 상품성을 증대시킬 수 있는 화학기계적 연마장치용 리테이너 링 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical-mechanical polishing (CMP) device, and more particularly, a resin ring and a metal ring as a retainer ring structure that fixes the position of a silicon wafer during the CMP process. The present invention relates to a retainer ring structure for a chemical mechanical polishing apparatus that can be easily coupled by using a screw coupling or the like, thereby reducing the mounting time of the retainer ring and increasing maintenance by easy maintenance.

일반적으로, 반도체 소자의 고속화 및 고집적화에 따라 다층 배선 구조에 있어서 배선 층수의 증가와 배선 패턴의 미세화에 대한 요구가 갈수록 높아져 다층배선 기술이 서브 마이크론 공정에서 중요한 과제이다.In general, with the high speed and high integration of semiconductor devices, there is an increasing demand for increasing the number of wiring layers and miniaturization of wiring patterns in a multilayer wiring structure, so that multilayer wiring technology is an important problem in a submicron process.

특히 0.35㎛ 이하의 공정 시대에 들어서면서 미세 패턴형성을 실현하기 위한 노광장치의 촛점 심도에 대한 공정 여유가 줄어듦에 따라 충분한 촛점 심도를 확보하기 위하여 칩 영역에 걸친 광역 평탄화 기술이 요구된다.In particular, as the process margin for the depth of focus of the exposure apparatus for realizing fine pattern formation is reduced in the process era of 0.35 μm or less, a wide area planarization technique over the chip region is required to secure sufficient depth of focus.

따라서 광역평탄화를 실현하기 위해 화학 기계적 연마(CMP)라고 불리는 기술이 현재 널리 이용되고 있으며 이러한 기술이 반도체 소자 제조공정에 필수적으로 적용되고 있을 뿐만 아니라 차세대 소자에 대해 활발히 연구되고 있다. 그리고 상기한 CMP 기술은 소자의 고속화를 실현하기 위해 다층 배선이 요구되는 논리형 소자에 많이 적용되고 있을 뿐만 아니라 기억형 소자에서도 다층화 되어감에 따라 점차적으로 적용을 하고 있는 추세이다.Therefore, a technique called chemical mechanical polishing (CMP) is widely used to realize wide-area flattening, and this technique is not only applied to a semiconductor device manufacturing process but also actively researched for next-generation devices. In addition, the above-described CMP technology is not only applied to logic devices that require multi-layer wiring in order to realize high speed, but also gradually applied to memory devices as they are multilayered.

그리고 상기한 CMP 장치에서 기계적인 작용을 담당하기 위해 웨이퍼를 고정하는 연마 헤드에는 리테이너 링(retainer ring)이 설치되어 있고 이러한 리테이너 링은 금속재의 링과 수지재의 링으로 이루어지며 홀딩된 웨이퍼의 정 위치를 고정하는데 이용된다.In addition, a retainer ring is installed in a polishing head for fixing a wafer to perform a mechanical action in the CMP apparatus. The retainer ring is composed of a ring of metal and a ring of resin, and is positioned at a fixed position of the held wafer. It is used to fix it.

그러나 상기 금속재의 링과 수지재 링의 결합은 본딩이나 용접 등이 이용되나 그 기능이 미비하여 박리가 용이하게 발생될 뿐 아니라 불균일한 결합으로 인해 편마모가 발생하는 문제점이 내포되어 있었다.However, the bonding of the metal ring and the resin ring is used for bonding or welding, but the function is inadequate, so that peeling occurs easily and uneven bonding causes uneven wear.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은 CMP 공정 중 실리콘 웨이퍼(wafer)의 위치를 고정시켜 주는 리테이너 링 구조물로 수지재의 링과 금속재의 링을 나사 결합 방식을 이용하여 간단히 결합시킴으로써 리테이너 링의 장착시간을 감소시킬 뿐만 아니라 보수관리가 용이하여 상품성을 증대시킬 수 있는 CMP 장치용 리테이너 링 구조물을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the problems described above, and an object of the present invention is a retainer ring structure for fixing the position of a silicon wafer during the CMP process, and screwing the resin ring and the metal ring. It is to provide a retainer ring structure for a CMP device that can be easily combined by using a coupling method to reduce the mounting time of the retainer ring as well as easy maintenance and increase the marketability.

이러한 상기 목적은 본 고안에 의해 달성되며, 본 고안의 일면에 따라, 화학 기계적 연마(CMP)장치용 리테이너 링 구조물은, 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성되고, 하부면에는 수 나사산이 측면부에 형성되어 하향으로 돌출된 결합기둥을 갖는 금속재의 상부 링, 및 상기 결합기둥의 수 나사산에 대응되는 암 나사산이 내측에 형성된 결합홈과, 상기 상부 링의 머리부 하단에 접촉하는 받침턱이 형성된 수지재의 하부 링을 포함한다.This object is achieved by the present invention, and according to one aspect of the present invention, the retainer ring structure for a chemical mechanical polishing (CMP) device, a plurality of bolt holes for coupling to the head of the chemical mechanical polishing device is formed on the upper surface The upper surface of the metal ring having a coupling column protruding downwardly, the male thread is formed on the side surface, and the female groove corresponding to the male thread of the coupling pillar is formed on the lower surface, and the head of the upper ring. It includes a lower ring of the resin material formed with a support step in contact with the lower end.

이때 상기 상부 링과 하부 링 사이에는 접착제 층이 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that an adhesive layer is formed between the upper ring and the lower ring.

본 고안의 다른 일면에 따라, 화학 기계적 연마(CMP)장치용 리테이너 링 구조물은, 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성되고, 하부 내면에는 주변부에 다수의 걸림 돌기가 형성되어 돌출된 결합기둥을 갖는 금속재의 상부 링, 및 상기 결합기둥의 걸림돌기에 대응되는 다수의 걸림턱이 내측에 형성된 결합홈과, 상기 상부 링의 머리부 하단에 접촉하는 받침턱이 형성된 수지재의 하부 링을 포함한다.According to another aspect of the present invention, a retainer ring structure for a chemical mechanical polishing (CMP) device has a plurality of bolt holes formed on an upper surface thereof to be coupled to a head of the chemical mechanical polishing device, and a plurality of hooks on a peripheral portion thereof on a lower inner surface thereof. The upper ring of the metal material having the engaging pillar protruding from the protrusion is formed, a coupling groove formed in the inner side of the engaging projection corresponding to the engaging projection of the coupling pillar, and the support jaw is formed in contact with the lower end of the head of the upper ring And a lower ring of resin material.

본 고안의 상기와 같은 구성에 따라, 금속재의 상부 링과 수지재의 하부 링을 나사 결합이나 끼워 맞춤 방식을 이용하여 단단하고 용이하게 결합시킴으로써 링 구조물의 강도를 증가시키고 웨이퍼의 평탄시간을 감소시키면서 평탄도를 증대시킬 수 있다. According to the above-described configuration of the present invention, the upper ring of the metal and the lower ring of the resin material are firmly and easily joined by screwing or fitting, thereby increasing the strength of the ring structure and reducing the flatness time of the wafer. You can increase the degree.

게다가 금속재 링 및 수지재 링의 결합에 따른 힘의 불균형을 방지함으로써 편마모의 발생이 방지되어 내구성을 증대시킬 뿐만 아니라 수지재가 마모되었을 경우에는 금속부분은 재활용할 수 있는 효과가 발생한다.In addition, by preventing the force imbalance caused by the combination of the metal ring and the resin ring to prevent the occurrence of uneven wear to increase the durability, when the resin material is worn out, the metal part can be recycled.

도 1 은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물이 CMP 장치에 장착된 모양을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2 와 도 3 은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물의 개략적인 사시도 및 종 단면도.
도 4 는 본 고안의 다른 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물의 개략적인 종 단면도.1 is a view schematically showing the shape of the retainer ring structure mounted on the CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are schematic perspective and longitudinal cross-sectional views of a retainer ring structure in accordance with one preferred embodiment of the present invention.
4 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a retainer ring structure according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 고안의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하며, 또한 본 고안을 설명하는 데 있어서 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, in order to be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and also In describing the present invention, the same reference numerals will be used for the same parts throughout the drawings.

도 1 은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물이 CMP 장치에 장착된 모양을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2 와 도 3 은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물의 개략적인 분해 사시도 및 종 단면도이다.1 is a view schematically showing a shape of a retainer ring structure mounted on a CMP apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figures 2 and 3 is a schematic view of a retainer ring structure according to a preferred embodiment of the present invention An exploded perspective view and a longitudinal sectional view.

도면에 도시한 바와 같이, 도면 부호 10 으로 도시한 본 고안에 따른 리테이너 링 구조물은 도 1 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.As shown in the figure, the retainer ring structure according to the present invention shown by the reference numeral 10 will be described with reference to FIG.

우선 CMP 장치는 본체(108)와 연마 헤드(112)로 구성되되 상기 본체(108)는 상면에 장착되는 연마 플래튼(110)과 이 연마 플래튼(110)의 상면에 설치되는 연마 패드(106)를 포함한다.First, the CMP apparatus is composed of a main body 108 and a polishing head 112, wherein the main body 108 is a polishing platen 110 mounted on an upper surface and a polishing pad 106 installed on an upper surface of the polishing platen 110. ).

상기 연마 헤드(112)에는 웨이퍼(100)를 고정하는 리테이너 링 구조물(10)과, 이 구조물(10)이 장착되는 연마 하우징(102) 및 회전 아암(104)으로 구성되며 상기 회전 아암(104)에 의해 연마 하우징(102)이 회전운동을 한다. The polishing head 112 includes a retainer ring structure 10 for fixing the wafer 100, a polishing housing 102 and a rotating arm 104 on which the structure 10 is mounted, and the rotating arm 104. As a result, the polishing housing 102 rotates.

상기 연마 플래튼(110)은 그 상면에 상기 웨이퍼(100)의 표면이 서로 접촉하여 연마가 이루어지는 연마 패드(106)가 구비되며, 그 하측에 구동수단이 연결된 회전 구동축(114)이 형성되어 상기 구동수단에 의해 상기 연마 플래튼(110)은 오비탈(orbital)운동을 하게 된다.The polishing platen 110 is provided with a polishing pad 106 on the upper surface of which the surfaces of the wafer 100 are in contact with each other and is polished, and a rotating driving shaft 114 connected to the driving means is formed at the lower side thereof. The driving platen 110 is orbital (orbital) movement by the drive means.

상기 리테이너 링 구조물(10)은 도 2 와 도 3 에 도시된 바와 같이, 금속재의 상부 링(12)과 이 상부 링(12)과 결합되는 수지재의 하부링(22)으로 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the retainer ring structure 10 is composed of an upper ring 12 of a metal material and a lower ring 22 of a resin material coupled to the upper ring 12.

상기 상부 링(12)은 상기 화학 기계적 연마 장치의 헤드(112)에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍(16)이 상면에 형성되고, 하부면에는 수 나사산(17)이 측면부에 형성되어 하향으로 돌출된 결합기둥(15)을 갖는다.The upper ring 12 has a plurality of bolt holes 16 formed in the upper surface for coupling to the head 112 of the chemical mechanical polishing apparatus, male threads 17 formed in the side surface protrudes downward in the lower surface It has a coupling column (15).

그리고 상기 수지재의 하부 링(22)는 상기 결합기둥(15)의 수 나사산(17)에 대응되는 암 나사산(19)이 내측에 형성된 결합홈(18)과, 상기 상부 링(12)의 머리부 하단에 접촉하는 받침턱(14)이 형성된다.The lower ring 22 of the resin material includes a coupling groove 18 in which a female thread 19 corresponding to the male thread 17 of the coupling column 15 is formed inside, and a head of the upper ring 12. A base 14 is formed in contact with the lower end.

이때 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 상부 링(12)과 하부 링(22) 사이에는 접착제 층(20)을 형성시킴으로써 금속재와 수지재의 보다 완벽한 결합을 이룰 수 있게 하는 것이 바람직하다.In this case, as shown in Figure 3, it is preferable to form a more perfect bond between the metal material and the resin material by forming an adhesive layer 20 between the upper ring 12 and the lower ring 22.

게다가 상기 하부 링(22)은 통상적으로 상표명이 피크(peek)라는 수지재를 사용하게 되는데 이러한 수지재는 금속 및 기타 다른 물질보다 우수한 기계적 성질, 내화학성, 높은 내열 온도 특성 등을 갖는다.In addition, the lower ring 22 typically uses a resin material under the trademark peek, which has better mechanical properties, chemical resistance, higher heat resistance and temperature characteristics than metals and other materials.

도 4 는 본 고안의 다른 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물의 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of a retainer ring structure according to another embodiment of the present invention.

도 4 에 따른 실시예에서의 리테이너 링 구조물(50)은 도 2 에 따른 리테이너 링 구조물(10)과 유사하나 상하부링(52,54)의 결합을 보다 단단하게 하기 위해 억지 끼워 맞춤(fits)으로 처리한 것이 다르다.The retainer ring structure 50 in the embodiment according to FIG. 4 is similar to the retainer ring structure 10 according to FIG. 2 but with an interference fit to make the engagement of the upper and lower rings 52 and 54 more rigid. The processing is different.

다시 말해 상기 상부 링(52)의 하부 내면에는 다수의 걸림 돌기(56)가 형성되고, 상기 하부 링(54) 돌기부의 외측면에는 상기 다수의 걸림돌기(56)와 대응하는 다수의 걸림턱(58)을 형성시킨다.In other words, a plurality of locking projections 56 are formed on the lower inner surface of the upper ring 52, and a plurality of locking projections corresponding to the plurality of locking projections 56 are formed on the outer surface of the lower ring 54 projection. 58).

이때 본 고안의 실시예에서는 상기 걸림돌기와 걸림턱을 도 4 에 도시된 형상으로 나타내었으나 삼각형상 등의 돌기와 턱으로도 나타낼 수 있다는 것을 당업자는 용이하게 알 수 있을 것이다.At this time, in the embodiment of the present invention, the locking projection and the locking jaw is shown in the shape shown in Figure 4, but those skilled in the art will be able to easily know that it can also be represented by the projections and jaws, such as a triangle.

따라서 상기 하부 링(54)에 상기 상부 링(52)을 억지 끼워 맞춤 시킴으로써 보다 단단하게 금속재와 수지재를 결합시킬 수 있으며 이때 상술한 바와 같이 상기 상하부 링(52,54) 사이에 접착제 층(60)을 형성시켜 완벽한 결합을 제공하는 것이 바람직하다.Therefore, by forcibly fitting the upper ring 52 to the lower ring 54, it is possible to more firmly bond the metal material and the resin material, and as described above, the adhesive layer 60 between the upper and lower rings 52 and 54. It is desirable to form) to provide a perfect bond.

본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, such modifications or modifications will have to belong to the utility model registration claims.

10,50 : 리테이너 링 구조물, 12,52 : 상부 링,
14 : 받침 턱, 16 : 볼트 구멍,
17 : 수 나사산, 18 : 결합홈,
19 : 암 나사산, 20,60 : 접착제 층,
22,54 : 하부 링, 56 : 걸림 돌기,
58 : 걸림 턱10,50: retainer ring structure, 12,52: upper ring,
14: support jaw, 16: bolt hole,
17: male thread, 18: coupling groove,
19: female thread, 20,60: adhesive layer,
22,54: lower ring, 56: locking projection,
58: hanging chin

Claims

A retainer ring structure for a chemical mechanical polishing (CMP) device,
An upper ring of metal material having a plurality of bolt holes formed on an upper surface thereof to be coupled to the head of the chemical mechanical polishing apparatus, and having a coupling column protruding downward from the lower surface thereof with male threads formed on the side surface thereof; And
Retainer for chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that it comprises a coupling groove formed inside the female thread corresponding to the male thread of the coupling column, and a lower ring of a resin material formed with a supporting jaw in contact with the lower end of the head of the upper ring. Ring structures.

2. The retaining structure of claim 1, wherein an adhesive layer is formed between the upper ring and the lower ring.

A retainer ring structure for a chemical mechanical polishing (CMP) device,
An upper ring of metal material having a plurality of bolt holes for coupling to the head of the chemical mechanical polishing apparatus on an upper surface thereof, and a lower inner surface having a plurality of engaging protrusions formed on the periphery thereof to protrude a coupling pillar; And
For the chemical mechanical polishing device, characterized in that it comprises a coupling groove formed in the plurality of engaging jaw corresponding to the engaging projection of the coupling column, and the lower ring of the resin material formed with a support jaw in contact with the lower end of the head of the upper ring. Retaining Structure.