JP2009283885A - Retainer ring - Google Patents
Retainer ring Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009283885A JP2009283885A JP2008220694A JP2008220694A JP2009283885A JP 2009283885 A JP2009283885 A JP 2009283885A JP 2008220694 A JP2008220694 A JP 2008220694A JP 2008220694 A JP2008220694 A JP 2008220694A JP 2009283885 A JP2009283885 A JP 2009283885A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring
- resin
- base
- base ring
- retainer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、リテーナーリングに関し、特に、半導体ウエハの表面を研磨するCMP研磨装置に用いるリテーナーリングに関する。 The present invention relates to a retainer ring, and more particularly to a retainer ring used in a CMP polishing apparatus for polishing a surface of a semiconductor wafer.
従来、半導体ウエハ上のデバイス作製工程において、LSIの多層配線構造の層間絶縁膜表面の凹凸を、化学的機械的研磨法（CMP）により平坦化している。化学的機械的研磨法は、研磨剤自体が有する表面化学作用や研磨液に含まれる化学成分の作用によって、研磨剤と半導体ウエハの相対運動による機械的研磨効果を増大させて、高速に平滑な面に研磨する技術である。 Conventionally, in a device manufacturing process on a semiconductor wafer, unevenness on the surface of an interlayer insulating film of an LSI multilayer wiring structure is flattened by a chemical mechanical polishing method (CMP). The chemical mechanical polishing method increases the mechanical polishing effect by the relative movement of the polishing agent and the semiconductor wafer by the surface chemical action of the polishing agent itself and the action of chemical components contained in the polishing liquid, and smoothes at high speed. This is a technique for polishing the surface.
ロータリー型のCMP装置は、研磨対象の半導体ウエハを保持する保持ヘッドと、研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルと、スラリー供給ノズルと、ダイヤモンドペレットを装着したコンディショニング機構とから構成されている。研磨パッドには、硬い絶縁膜を研磨するために、発泡ポリウレタンなどの硬めの材料を用いる。保持ヘッドには、半導体ウエハの裏面に当たる部分に、弾力性のあるインサートパッドがある。保持ヘッドとコンディショニング機構には、回転と揺動と加圧を行う機構が備わっており、研磨テーブルには回転機構が備わっている。 The rotary type CMP apparatus includes a holding head that holds a semiconductor wafer to be polished, a polishing table to which a polishing pad is attached, a slurry supply nozzle, and a conditioning mechanism equipped with diamond pellets. For the polishing pad, a hard material such as foamed polyurethane is used to polish a hard insulating film. In the holding head, there is an elastic insert pad in a portion that contacts the back surface of the semiconductor wafer. The holding head and the conditioning mechanism are provided with a mechanism for rotating, swinging and pressing, and the polishing table is provided with a rotating mechanism.
研磨中の半導体ウエハの横ずれを防止するために、半導体ウエハの外周部分に、リテーナーリングが設けられている。リテーナーリングには、ポリエチレンテレフタレートなどの硬質プラスチックが用いられる。リテーナーリングには、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。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、リテーナーリング全体の剛性を高めたものである。２つのリングをネジ締めによって一体化させたリテーナーリングと、接着剤によって一体化させたリテーナーリングとがある。 In order to prevent the lateral displacement of the semiconductor wafer during polishing, a retainer ring is provided on the outer peripheral portion of the semiconductor wafer. For the retainer ring, a hard plastic such as polyethylene terephthalate is used. The retainer ring includes a two-layer structure (a two-piece structure) in which a metal first ring and an engineering plastic second ring are overlapped. The first ring made of metal reinforces the second ring made of engineering plastic, and the rigidity of the entire retainer ring is increased. There are a retainer ring in which two rings are integrated by screw tightening and a retainer ring in which two rings are integrated by an adhesive.
半導体ウエハを研磨する際には、半導体ウエハを保持ヘッドで保持して、研磨パッドを張った研磨テーブルに押し付ける。リテーナーリングを、エアクッションにより500g/cm2（≒７psi）程度の荷重をかけて研磨パッドに接触させる。リテーナーリングで研磨パッドの研磨面を押圧して、研磨面を平坦化するとともに微細化する。研磨パッドの上にスラリーを滴下しながら、半導体ウエハを保持した保持ヘッドと接触させながら、研磨テーブルと保持ヘッドを共に回転させる。 When polishing a semiconductor wafer, the semiconductor wafer is held by a holding head and pressed against a polishing table provided with a polishing pad. The retainer ring is brought into contact with the polishing pad by applying a load of about 500 g / cm 2 (≈7 psi) with an air cushion. The polishing surface of the polishing pad is pressed by the retainer ring to flatten and refine the polishing surface. While dripping the slurry onto the polishing pad, the polishing table and the holding head are rotated together while contacting the holding head holding the semiconductor wafer.
スラリーには、Si02、Al203、CeO2、Mn203、ダイヤモンドなどの粒子（粒子径は数十nm〜数百nm）が、砥粒として含まれている。化学成分としては、酸やアルカリなど、被研磨膜を改質する成分や砥粒の分散剤や界面活性剤などが含まれている。化学成分が研磨対象物の表面を変化させることで、研磨剤単体で研磨する場合に比べて、加工速度をあげることができる。また、研摩剤単体で研磨する場合に残る表面の微細な傷や、表面付近に残る加工変質層がきわめて少なくなり、理想的な平滑面を得ることができる。以下に、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。 The slurry contains particles such as SiO 2 , Al 2 0 3 , CeO 2 , Mn 2 0 3 , diamond, etc. (particle diameter is several tens to several hundreds nm) as abrasive grains. The chemical component includes a component that modifies the film to be polished, such as an acid or an alkali, an abrasive dispersing agent, a surfactant, and the like. By changing the surface of the object to be polished by the chemical component, the processing speed can be increased as compared with the case of polishing with a single abrasive. In addition, the fine scratches on the surface remaining when polishing with the abrasive alone and the work-affected layer remaining in the vicinity of the surface are extremely reduced, and an ideal smooth surface can be obtained. Some examples of related art related to this will be described below.
特許文献１に開示された「研磨装置」は、研磨の処理数が増加しても、研磨対象の半導体ウエハ外周部における研磨量異常の発生を抑制できるものである。図９（ａ）に示すように、リテーナーリングを、ポリエチレンテレフタレートなどの硬質プラスチックからなる樹脂部分と、ステンレス鋼などの金属部分とで構成する。樹脂部分が保持部材全面を覆うように形成する。 The “polishing apparatus” disclosed in Patent Document 1 can suppress the occurrence of an abnormal polishing amount at the outer peripheral portion of a semiconductor wafer to be polished even if the number of polishing processes increases. As shown to Fig.9 (a), a retainer ring is comprised with the resin parts which consist of hard plastics, such as a polyethylene terephthalate, and metal parts, such as stainless steel. The resin portion is formed so as to cover the entire holding member.
特許文献２に開示された「リテーニングリング」は、除去率や均一性を向上させたものである。半導体ウエハを化学的機械的に研磨する工程で、半導体ウエハを適切に保持するために、リテーニングリングを使用する。図９（ｂ）に示すように、リテーニングリングの表面は、半導体ウエハの周辺領域での研磨均一性や除去率を高める形状の模様になっている。リテーニングリングが研磨パッドに接触する面には、凹部と凸部があり、研磨の際に研磨パッドと接触して、研磨パッドを平坦化させる。エッジ近傍では、研磨の際に研磨パッド表面を整えて、スラリーがよく転送されるようにする。 The “retaining ring” disclosed in Patent Document 2 has improved removal rate and uniformity. In the process of polishing the semiconductor wafer chemically and mechanically, a retaining ring is used to hold the semiconductor wafer appropriately. As shown in FIG. 9B, the surface of the retaining ring has a pattern with a shape that improves polishing uniformity and removal rate in the peripheral region of the semiconductor wafer. The surface of the retaining ring that contacts the polishing pad has a concave portion and a convex portion, and comes into contact with the polishing pad during polishing to flatten the polishing pad. In the vicinity of the edge, the surface of the polishing pad is prepared during polishing so that the slurry is well transferred.
特許文献３に開示された「リテーナーリング」は、第１リングと第２リングが強固に一体化された、押圧力が均一な２層構造のリテーナーリングである。図９（ｃ）に示すように、第１リングの下面の全周に沿って、被圧入嵌合部を形成する。第２リングの上面の全周に沿って、圧入嵌合部を形成する。圧入嵌合部を被圧入嵌合部内に圧入して嵌合させて、第１リングと第２リングとを一体化させる。第１リングの下面と第２リングの上面との間に、接着剤を介在させる。 The “retainer ring” disclosed in Patent Document 3 is a retainer ring having a two-layer structure in which a first ring and a second ring are firmly integrated and the pressing force is uniform. As shown in FIG. 9C, a press-fit fitting portion is formed along the entire circumference of the lower surface of the first ring. A press-fit fitting portion is formed along the entire circumference of the upper surface of the second ring. The press-fitting fitting portion is press-fitted into the press-fitting fitting portion to be fitted, and the first ring and the second ring are integrated. An adhesive is interposed between the lower surface of the first ring and the upper surface of the second ring.
特許文献４に開示された「リテーナーリング」は、接着剤などを用いずに第１リングと第２リングが強固に一体化された、押圧力が均一な２層構造のリテーナーリングである。図９（ｄ）に示すように、上層に位置する第１リングと下層に位置する第２リングとの間に、第２リングの上面側が溶解して第１リングの下面側に接合した溶着部を形成する。この溶着部によって、第１リングと第２リングとが一体化されている。 The “retainer ring” disclosed in Patent Document 4 is a two-layered retainer ring with a uniform pressing force in which a first ring and a second ring are firmly integrated without using an adhesive or the like. As shown in FIG. 9D, a welded portion in which the upper surface side of the second ring is melted and joined to the lower surface side of the first ring between the first ring located in the upper layer and the second ring located in the lower layer. Form. The first ring and the second ring are integrated by the welded portion.
特許文献５に開示された「リテーニングリング」は、研磨対象の半導体ウエハと同じ速さで研磨される磨耗リングを備えたものである。図９（ｅ）に示すように、研磨対象の半導体ウエハを規制するリテーニングリングは、台リングと、磨耗リングから構成されている。磨耗リングは台リングに取り付けられている。摩擦面は、研磨対象の半導体ウエハの上面と同一平面にある。磨耗リングには複数の細管があり、研磨対象の半導体ウエハの表面と同じ磨耗特性を有する。リテーニングリングは半導体ウエハと常に同一平面にあるので、半導体ウエハの縁も正常に研磨される。
しかし、従来のリテーナーリングには次のような問題がある。台リングと樹脂リングの平面どうしを接着剤で結合しているものでは強度が不十分で、使用中に剥がれてしまう危険がある。円周に沿って凹凸を設けて接着剤で結合しているものでも、剥がれて円周方向にずれてしまうことがある。 However, the conventional retainer ring has the following problems. In the case where the flat surfaces of the base ring and the resin ring are bonded with an adhesive, the strength is insufficient, and there is a risk of peeling off during use. Even those provided with irregularities along the circumference and bonded with an adhesive may peel off and shift in the circumferential direction.
また、樹脂リングを一体のエンジニアリングプラスチックで構成しているので、コストがかかる。樹脂円筒から樹脂リングを切り出す方法では、円筒を製作するのにコストがかかり、樹脂板から樹脂リングを切り出す方法では、切り取った円板部分が無駄になるので、やはりコストがかかる。また、金属製の台リングに樹脂リングを接着剤で固定すると、樹脂リングを交換する際に接着剤が金属製の台リングから剥がれないので、削り取る必要がある。台リングの表面も削り取るので、台リングの寿命が短くなり、これもコストを上げる一因となる。 Further, since the resin ring is made of an integral engineering plastic, it costs high. In the method of cutting out the resin ring from the resin cylinder, it takes a cost to manufacture the cylinder, and in the method of cutting out the resin ring from the resin plate, the cut disc portion is wasted, which is also expensive. In addition, if the resin ring is fixed to the metal base ring with an adhesive, the adhesive does not peel off from the metal base ring when the resin ring is replaced, so it must be scraped off. Since the surface of the pedestal ring is also scraped, the life of the pedestal ring is shortened, which also contributes to an increase in cost.
本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、CMP装置のリテーナーリングの強度を高めるとともに、低コストで製造することである。また、樹脂リングの交換を容易にして、メンテナンスコストを削減することも目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, increase the strength of the retainer ring of the CMP apparatus, and manufacture at a low cost. Another object is to facilitate the replacement of the resin ring and reduce the maintenance cost.
上記の課題を解決するために、本発明では、半導体ウエハの表面を化学的機械的研磨法により研磨するCMP装置における半導体ウエハを適切に保持するためにCMP装置本体に取り付けられるリテーナーリングを、凹部が下側面に設けられた円環状の台リングと、凹部に嵌る凸部が上側面にあり複数の溝が下側面にあり段差型接続部が両端にある複数の弧状部材からなり台リングの下側面に固定されて研磨パッドと接触する樹脂リングとを備え、段差型接続部の境界線が溝の底面隅にあるように構成した。 In order to solve the above problems, in the present invention, a retainer ring attached to the CMP apparatus main body in order to appropriately hold the semiconductor wafer in the CMP apparatus for polishing the surface of the semiconductor wafer by a chemical mechanical polishing method, A ring-shaped base ring provided on the lower side, and a plurality of arc-shaped members on the upper side with protrusions that fit into the recesses, a plurality of grooves on the lower side, and stepped connection parts at both ends. A resin ring fixed to the side surface and in contact with the polishing pad was provided, and the boundary line of the step-type connection portion was configured to be at the bottom corner of the groove.
台リングは金属製または樹脂製であり、凹部には樹脂リングを取り付けるためのネジ孔があり、樹脂リングは４個または６個の弧状部材からなり、凸部にはメネジがあり、台リングと樹脂リングはネジで固定されている。台リングと樹脂リングの間は、コーキング剤で充填されている。あるいは、台リングは金属性または樹脂製であり、台リングと樹脂リングは接着剤で固定されている。 The base ring is made of metal or resin, the concave portion has screw holes for attaching the resin ring, the resin ring is composed of four or six arc-shaped members, the convex portion has female screws, The resin ring is fixed with screws. The space between the base ring and the resin ring is filled with a caulking agent. Alternatively, the base ring is made of metal or resin, and the base ring and the resin ring are fixed with an adhesive.
リテーナーリングを、金属製または樹脂製の台リングの下側面に凹部を形成し、CMP装置本体に取り付けるためのメネジと樹脂リングを取り付けるためのネジ孔とを形成し、樹脂製の板から樹脂リングの１/４または１/６に当たる部材を切り出して、段差型接続部と、メネジがあり凹部に嵌る凸部とを形成し、台リングに樹脂リングを組み付けてネジで固定してから、樹脂リングの下側面を平らに研磨し、下側面に溝を形成する方法で製造する。台リングと樹脂リングの間は、コーキング剤で充填される。 The retainer ring is formed with a recess in the lower surface of the metal or resin base ring, and a female screw for mounting on the CMP device body and a screw hole for mounting the resin ring are formed. Cut out the member corresponding to 1/4 or 1/6 of this, form a stepped connection part and a convex part that has a female thread and fits into the concave part, assemble the resin ring to the base ring and fix it with the screw, then the resin ring It is manufactured by a method in which the lower surface is ground flat and grooves are formed on the lower surface. The space between the base ring and the resin ring is filled with a caulking agent.
あるいは、金属性または樹脂製の台リングの下側面に凹部を形成し、CMP装置本体に取り付けるためのメネジを形成し、樹脂製の板から樹脂リングの１/４または１/６に当たる部材を切り出して、段差型接続部と、凹部に嵌る凸部とを形成し、台リングに樹脂リングを組み付けて接着剤で固定してから、樹脂リングの下側面を平らに研磨し、下側面に溝を形成する方法で製造する。 Alternatively, a concave portion is formed on the lower surface of the metallic or resin base ring, a female screw is formed to be attached to the CMP device body, and a member corresponding to 1/4 or 1/6 of the resin ring is cut out from the resin plate. Then, the step-type connection part and the convex part that fits into the concave part are formed, the resin ring is assembled to the base ring and fixed with an adhesive, the lower surface of the resin ring is polished flat, and the groove is formed on the lower surface. Manufacture by forming method.
上記のように構成したことにより、CMP装置のリテーナーリングの台リングと樹脂リングの密着強度が高まるとともに、低コストで製造できる。また、磨耗した樹脂リングを容易に交換できるので、メンテナンスコストも削減できる。 By comprising as mentioned above, while the adhesive strength of the base ring of the retainer ring and the resin ring of a CMP apparatus increases, it can manufacture at low cost. Further, since the worn resin ring can be easily replaced, the maintenance cost can be reduced.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本発明の実施例１は、金属製の台リングの下側面の凹部に、複数の弧状部材の上側面の凸部を嵌めて、ネジで固定して樹脂リングを形成し、樹脂リングの下側面を平らに研磨して、下側面に複数の溝を形成したリテーナーリングである。 In the first embodiment of the present invention, the convex portions on the upper surface of the plurality of arc-shaped members are fitted into the concave portions on the lower surface of the metal base ring, and fixed with screws to form the resin ring. Is a retainer ring in which a plurality of grooves are formed on the lower surface.
図１は、本発明の実施例１におけるリテーナーリングの斜視図である。リテーナーリングは、剛性の高い一体構成の台リング１と、研磨パッドに接触する樹脂リング２からなっている。図２は、リテーナーリングの台リングの凹部の斜視図である。図２（ａ）は、断面が長方形の例であり、図２（ｂ）は、円周状の溝を設けた例である。図３は、樹脂板から６個の弧状部材を切り出す方法を示す概念図である。図４は、弧状部材の凸部の斜視図である。図４（ａ）は、断面が長方形の例であり、図４（ｂ）は、円周状の堤状部を設けた例である。図５は、Ｚ字段差型接続部の斜視図である。図６は、Ｓ字段差型接続部の斜視図である。図７は、リテーナーリングの台リングに樹脂リングを固定しているネジを含む面で切った断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of a retainer ring in Embodiment 1 of the present invention. The retainer ring is composed of a base ring 1 having a highly rigid integrated structure and a resin ring 2 in contact with the polishing pad. FIG. 2 is a perspective view of a recessed portion of the base ring of the retainer ring. 2A is an example in which the cross section is rectangular, and FIG. 2B is an example in which a circumferential groove is provided. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a method of cutting out six arc-shaped members from a resin plate. FIG. 4 is a perspective view of a convex portion of the arc-shaped member. 4A is an example in which the cross section is rectangular, and FIG. 4B is an example in which a circumferential bank-like portion is provided. FIG. 5 is a perspective view of the Z-shaped step type connecting portion. FIG. 6 is a perspective view of the S-shaped step type connecting portion. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a plane including a screw fixing a resin ring to the base ring of the retainer ring.
図１〜図７において、台リング１は、金属でできた一体の円環状部材である。台リングは樹脂でもよい。弧状部材を嵌め込む凹部が、研磨パッド側の面（下側面）にある。凹部に、樹脂リングの弧状部材を取り付けるためのネジ孔がある。CMP装置本体に取り付けるためのメネジが、CMP装置本体側の面（上側面）にある。樹脂リング２は、樹脂材製の複数の弧状部材からなる円環状部材である。樹脂リングは、４個または６個の弧状部材からなり、台リング１の下側面に固定されている。 1 to 7, the base ring 1 is an integral annular member made of metal. The base ring may be resin. A recess into which the arc member is fitted is on the surface (lower side) on the polishing pad side. There is a screw hole for attaching the arc-shaped member of the resin ring in the recess. A female screw to be attached to the CMP device main body is on the surface (upper side surface) on the CMP device main body side. The resin ring 2 is an annular member made of a plurality of arc-shaped members made of a resin material. The resin ring is composed of four or six arc-shaped members, and is fixed to the lower surface of the base ring 1.
弧状部材３は、１/４円弧または１/６円弧の部品であり、台リング側の面（上側面）には、台リングの凹部に嵌め込むための凸部がある。研磨パッド側の面（下側面）に、スラリーを取り込むための溝がある。凸部には、台リングに取り付けるためのメネジがある。メネジには、ヘリサートを用いる。弧状部材の両端には段差型接続部があり、弧状部材どうしを接続して円環状の樹脂リングにする。段差型接続部の境界線は、溝の底面と側面の境界（底面隅）にある。溝４は、スラリーを取り込むための溝である。凸部５は、樹脂リングの位置決めのための突起である。凹部６は、凸部を保持する孔である。樹脂板７は、弧状部材を作成する樹脂材料の板である。 The arc-shaped member 3 is a 1/4 arc or 1/6 arc part, and the surface (upper side surface) on the base ring side has a convex portion for fitting into the concave portion of the base ring. There is a groove for taking in the slurry on the surface (lower surface) on the polishing pad side. The convex part has a female screw for attaching to the base ring. Helisart is used for the female screw. At both ends of the arc-shaped member, there are stepped connection portions, and the arc-shaped members are connected to form an annular resin ring. The boundary line of the stepped connection portion is at the boundary (bottom corner) between the bottom surface and the side surface of the groove. The groove 4 is a groove for taking in the slurry. The convex part 5 is a protrusion for positioning the resin ring. The concave portion 6 is a hole that holds the convex portion. The resin plate 7 is a plate of a resin material that forms an arc-shaped member.
ネジ８は、樹脂リングを台リングに固定するネジである。頭部に、六角レンチで回すための六角柱状の凹部があるネジが好適である。メネジ９は、凸部にタッピングしてヘリサートを埋め込んで形成したメネジである。ネジ孔10は、ネジを通すために台リングの凹部に開けた穴である。上側面12は、台リングのCMP装置本体側の面である。下側面13は、樹脂リングの研磨パッド側の面である。段差型接続部14は、弧状部材の両端にある接続部である。接続面15は、段差型接続部どうしを合わせてつなぐ面である。境界線16は、弧状部材の境界線である。ヘリサート17は、メネジを補強するインサート部材である。樹脂リング２を４個または６個の弧状部材３で構成する例を説明するが、弧状部材３は複数個であればいくつでもよい。CMP装置本体の構成は従来のものと同じであるので、説明は省略する。 The screw 8 is a screw that fixes the resin ring to the base ring. A screw having a hexagonal column-shaped recess for turning with a hexagon wrench at the head is suitable. The female screw 9 is a female screw formed by tapping a convex portion and embedding a helicate. The screw hole 10 is a hole opened in the recess of the base ring for passing the screw. The upper side surface 12 is a surface of the base ring on the CMP apparatus main body side. The lower side surface 13 is a surface on the polishing pad side of the resin ring. The step-type connecting portion 14 is a connecting portion at both ends of the arc-shaped member. The connection surface 15 is a surface that connects the step-type connection portions together. The boundary line 16 is a boundary line of the arcuate member. The helisert 17 is an insert member that reinforces the female screw. Although an example in which the resin ring 2 is configured by four or six arc-shaped members 3 will be described, any number of arc-shaped members 3 may be used. Since the structure of the CMP apparatus main body is the same as the conventional one, the description thereof is omitted.
上記のように構成された本発明の実施例１におけるリテーナーリングの製造方法を説明する。最初に、図１を参照しながら、リテーナーリングの概要を説明する。段差型接続部が両端にある４個または６個の弧状部材を接続して、樹脂リング２を構成する。リングの内径が８インチの場合は４個の弧状部材を接続するのが最適であり、リングの内径が12インチの場合は６個の弧状部材を接続するのが最適である。 A method for manufacturing the retainer ring according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described. First, an outline of the retainer ring will be described with reference to FIG. The resin ring 2 is configured by connecting four or six arc-shaped members having stepped connection portions at both ends. When the inner diameter of the ring is 8 inches, it is optimal to connect four arc members, and when the inner diameter of the ring is 12 inches, it is optimal to connect six arc members.
金属製または樹脂製の円環状の台リング１の下側面に設けられた凹部に、樹脂リング２の上側面にある凸部を嵌めて、台リング１にネジで固定してから、樹脂リング２の下側面を平らに研磨する。樹脂リング２の下側面に複数の溝４を形成する。例えば、12インチウエハー用リテーナーリングの場合、18本の溝を形成する。段差型接続部の境界線は、溝４の底面隅になる。上側面は、CMP装置本体に取り付けたとき、研磨パッドと反対の上側にくる面であり、下側面は、研磨パッド側にくる面である。図１では、説明の都合上、下側面を上にして示してある。 A convex portion on the upper side surface of the resin ring 2 is fitted into a concave portion provided on the lower side surface of the ring-shaped base ring 1 made of metal or resin, and the resin ring 2 is fixed to the base ring 1 with screws. Polish the bottom surface of the flat. A plurality of grooves 4 are formed on the lower surface of the resin ring 2. For example, in the case of a 12 inch wafer retainer ring, 18 grooves are formed. The boundary line of the stepped connection portion is the bottom corner of the groove 4. When attached to the CMP apparatus main body, the upper side surface is a surface on the upper side opposite to the polishing pad, and the lower side surface is a surface on the polishing pad side. In FIG. 1, the lower side is shown upward for convenience of explanation.
樹脂リング２の凸部が、台リング１の凹部で保持されるので、台リング１と樹脂リング２がずれることはない。ネジで樹脂リング２を台リング１に取り付けているので、樹脂リング２の交換が簡単にできる。台リング１と樹脂リング２の間をコーキング剤で充填して、スラリーが入り込まないようにする。このようにして組み立てたリテーナーリングを、CMP装置本体に取り付ける。樹脂リング２を研磨パッドに接触させて半導体ウエハを適切に保持しながら、半導体ウエハの表面を化学的機械的研磨法により研磨する。その他の基本的な機能は、従来のものと同様である。 Since the convex part of the resin ring 2 is held by the concave part of the base ring 1, the base ring 1 and the resin ring 2 do not shift. Since the resin ring 2 is attached to the base ring 1 with screws, the resin ring 2 can be easily replaced. The space between the base ring 1 and the resin ring 2 is filled with a caulking agent so that the slurry does not enter. The retainer ring assembled in this way is attached to the CMP device body. The surface of the semiconductor wafer is polished by a chemical mechanical polishing method while properly holding the semiconductor wafer by bringing the resin ring 2 into contact with the polishing pad. Other basic functions are the same as the conventional ones.
次に、図２〜図７を参照しながら、リテーナーリングの製造方法を説明する。図２に示すように、台リング１の下側面に凹部６を形成する。この凹部６は円筒状であるが、角柱状や楕円柱状などでもよい。図示していないが、台リング１をCMP装置本体に取り付けるためのメネジと、樹脂リング２を取り付けるためのネジ孔10とを形成する。メネジには、ヘリサート17を挿入して補強する。図３に示すように、樹脂板７から樹脂リング２の１/４または１/６に当たる弧状部材３を切り出す。円環状に切り出す場合にくらべて、樹脂板７の無駄になる部分が非常に少なくなる。図４に示すように、弧状部材３に、台リング１の凹部に嵌る凸部５と、凸部５のメネジ９を形成する。メネジ９には、ヘリサート17を挿入して補強する。メネジの深さは、例えば５mm程度である。溝４の底面から凸部５の頂面までは、例えば６mm程度である。 Next, a method for manufacturing a retainer ring will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, a recess 6 is formed on the lower surface of the base ring 1. The recess 6 is cylindrical, but may be prismatic or elliptical. Although not shown, a female screw for attaching the base ring 1 to the CMP apparatus main body and a screw hole 10 for attaching the resin ring 2 are formed. The female screw is inserted and reinforced. As shown in FIG. 3, the arc-shaped member 3 corresponding to 1/4 or 1/6 of the resin ring 2 is cut out from the resin plate 7. Compared with the case of cutting out in an annular shape, the portion of the resin plate 7 that is wasted is greatly reduced. As shown in FIG. 4, a convex portion 5 that fits into the concave portion of the base ring 1 and a female screw 9 of the convex portion 5 are formed on the arc-shaped member 3. The female screw 9 is reinforced by inserting a helicate 17. The depth of the female screw is, for example, about 5 mm. The distance from the bottom surface of the groove 4 to the top surface of the convex portion 5 is, for example, about 6 mm.
さらに、図５（ａ）に示すように、弧状部材３の一端に、段差型接続部14を形成する。図示していないが、他端にも、これに対応する形状をしている段差型接続部を形成する。図５（ｂ）に示すように、段差型接続部14を接続面15で互いに接続して、図７に示すように、台リング１に樹脂リング２を組み付けてネジ８で固定する。その後、図示していないが、樹脂リング２の下側面を平らに研磨して、図５（ｃ）に示すように、下側面13に溝４を形成する。溝４の深さは、例えば３mm程度である。この例では、隣の弧状部材３の接続面に達するまで削っている。この場合の境界の断面はほぼＺ字になるので、Ｚ字段差型接続部とよぶことにする。 Further, as shown in FIG. 5A, a step-type connection portion 14 is formed at one end of the arc-shaped member 3. Although not shown, a step-type connection portion having a shape corresponding to the other end is formed at the other end. As shown in FIG. 5 (b), the step-type connection portions 14 are connected to each other at the connection surface 15, and the resin ring 2 is assembled to the base ring 1 and fixed with screws 8 as shown in FIG. 7. Thereafter, although not shown, the lower surface of the resin ring 2 is polished flat to form a groove 4 on the lower surface 13 as shown in FIG. The depth of the groove 4 is, for example, about 3 mm. In this example, cutting is performed until the connection surface of the adjacent arc-shaped member 3 is reached. Since the cross section of the boundary in this case is almost Z-shaped, it will be referred to as a Z-shaped stepped connection portion.
あるいは、図６（ａ）、（ｂ）のように弧状部材３を接続して研磨してから、図６（ｃ）に示すように、隣の弧状部材３の接続面に達する少し手前まで削って、下側面13に溝４を形成する。溝４の彫り残しの突出部分の厚さは、例えば1.6mm程度である。この場合の境界の断面はほぼＳ字になるので、Ｓ字段差型接続部とよぶことにする。弧状部材３の端部以外にも、図１に示すように溝４を彫って、12インチウエハー用リテーナーリングの場合、全部で18本の溝４を形成する。完成したリテーナーリングの台リング１を、ネジでCMP装置本体に取り付ける。 Alternatively, after the arc-shaped member 3 is connected and polished as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), it is shaved slightly before reaching the connecting surface of the adjacent arc-shaped member 3 as shown in FIG. 6 (c). Thus, the groove 4 is formed in the lower surface 13. The thickness of the uncarved protruding portion of the groove 4 is, for example, about 1.6 mm. Since the cross section of the boundary in this case is almost S-shaped, it will be referred to as an S-shaped step type connecting portion. In addition to the end of the arc-shaped member 3, the grooves 4 are carved as shown in FIG. 1, and in the case of a 12-inch wafer retainer ring, a total of 18 grooves 4 are formed. Attach the completed retainer ring base ring 1 to the CMP device body with screws.
Ｚ字段差型接続部で接続するように溝４を彫った場合、通常の使用方法では溝４が無くなるまで使用することはないので何ら問題はないが、溝４が無くなる直前まで使った場合、Ｚ字段差型接続部の境界線16付近の一部が薄くなって剥がれてしまう。しかし、Ｓ字段差型接続部で接続するように溝４を彫った場合、溝４が無くなるまで使っても、境界線16付近の突出部分が厚いまま残るので、段差型接続部14の一部が剥がれることはない。 When the groove 4 is carved so as to be connected with the Z-shaped step type connection portion, there is no problem because it is not used until the groove 4 disappears in the normal use method, but when used until just before the groove 4 disappears, A part near the boundary line 16 of the Z-shaped stepped connection portion is thinned and peeled off. However, when the groove 4 is carved so as to be connected at the S-shaped stepped connection portion, the protruding portion near the boundary line 16 remains thick even if it is used until the groove 4 disappears. Will not peel off.
上記のように、本発明の実施例１では、リテーナーリングを、金属製の台リングの下側面の凹部に、複数の弧状部材の上側面の凸部を嵌めて、ネジで固定して樹脂リングを形成し、樹脂リングの下側面を平らに研磨して、下側面に複数の溝を形成した構成としたので、強度の高いリテーナーリングを低コストで製造でき、樹脂リングの交換も容易になる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, the retainer ring is a resin ring in which the convex portions on the upper side surfaces of the plurality of arc-shaped members are fitted into the concave portions on the lower side surface of the metal base ring and fixed with screws. Since the bottom surface of the resin ring is flatly polished to form a plurality of grooves on the bottom surface, a high-strength retainer ring can be manufactured at low cost and the resin ring can be easily replaced. .
本発明の実施例２は、金属製または樹脂製の台リングの下側面の凹部に、複数の弧状部材の上側面の凸部を嵌めて接着剤で固定して樹脂リングを形成し、樹脂リングの下側面を平らに研磨して下側面に複数の溝を形成したリテーナーリングである。 In the second embodiment of the present invention, a resin ring is formed by fitting a convex portion on the upper side surface of a plurality of arc-shaped members into a concave portion on a lower side surface of a metal or resin base ring, and fixing with an adhesive. This is a retainer ring in which the lower surface is ground flat and a plurality of grooves are formed on the lower surface.
図８は、本発明の実施例２におけるリテーナーリングの弧状部材の凸部の斜視図と断面図である。図８（ａ）は、断面が長方形の例であり、図８（ｂ）は、円周状の堤状部を設けた例である。図８（ｃ）は、リテーナーリングの断面図である。リテーナーリングは、金属製または樹脂製の台リングと樹脂リングからなる。基本的な構造は、実施例１と同じである。台リングに樹脂リングを、ネジでなく接着剤で固定する点が異なる。図８において、台リング１は、金属または剛性の高い樹脂でできた一体の円環状部材である。弧状部材を嵌め込む凹部６が下側面にある。図示していないが、CMP装置本体に取り付けるためのメネジが上側面にある。 FIG. 8 is a perspective view and a cross-sectional view of a convex portion of an arc-shaped member of the retainer ring according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8A is an example in which the cross section is rectangular, and FIG. 8B is an example in which a circumferential bank-like portion is provided. FIG. 8C is a cross-sectional view of the retainer ring. The retainer ring is composed of a metal or resin base ring and a resin ring. The basic structure is the same as that of the first embodiment. The difference is that the resin ring is fixed to the base ring with an adhesive instead of a screw. In FIG. 8, the base ring 1 is an integral annular member made of a metal or a highly rigid resin. A recess 6 for fitting the arcuate member is on the lower surface. Although not shown, a female screw for attaching to the CMP apparatus main body is on the upper side.
樹脂リング２は、樹脂材製の複数の弧状部材からなる円環状部材である。樹脂リングは、４個または６個の弧状部材からなる。弧状部材は、１/４円弧または１/６円弧の部品であり、台リング側の面（上側面）には、台リングの凹部６に嵌め込むための凸部５があり、下側面にスラリーを取り込むための溝がある。弧状部材の両端には、段差型接続部があり、弧状部材どうしを接続して円環状の樹脂リングにする。段差型接続部の下面側の境界線は、溝の底面隅にある。接着剤11は、台リングと樹脂リングを接着する接着剤である。 The resin ring 2 is an annular member made of a plurality of arc-shaped members made of a resin material. The resin ring is composed of four or six arc-shaped members. The arc-shaped member is a ¼ arc or 1/6 arc part, and the surface (upper surface) on the base ring side has a convex portion 5 for fitting into the concave portion 6 of the base ring, and the slurry is formed on the lower surface. There is a groove for taking in. At both ends of the arc-shaped member, there are stepped connection portions, and the arc-shaped members are connected to form an annular resin ring. The boundary line on the lower surface side of the stepped connection portion is at the bottom corner of the groove. The adhesive 11 is an adhesive that bonds the base ring and the resin ring.
上記のように構成された本発明の実施例２におけるリテーナーリングの製造方法を説明する。図２と同様に、金属性または樹脂製の台リング１の下側面に凹部６を形成する。図示していないが、CMP装置本体に取り付けるためのメネジもヘリサートを挿入して形成する。図３と同様に、樹脂板から樹脂リングの１/４または１/６に当たる部材を切り出す。凹部６に嵌る凸部５を形成する。さらに、図５と同様に、接続部の段差を形成して弧状部材にする。 A method for manufacturing a retainer ring according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described. Similar to FIG. 2, a recess 6 is formed on the lower surface of the metal or resin base ring 1. Although not shown, a female screw for mounting on the CMP apparatus main body is also formed by inserting a helisert. Similarly to FIG. 3, a member corresponding to 1/4 or 1/6 of the resin ring is cut out from the resin plate. The convex part 5 which fits into the concave part 6 is formed. Further, similarly to FIG. 5, a step in the connecting portion is formed to form an arc member.
台リング１に樹脂リング２を組み付けて接着剤11で固定してから、樹脂リング２の下側面を平らに研磨して、下側面に溝４を形成する。台リング１と樹脂リング２を接着剤11で固定するが、溶剤で剥離可能な接着剤を使えば、接着剤11は除去し易くなる。したがって、樹脂リング２の交換時に台リング１を削る必要はなく、台リングを削ることなく再利用できるので、メンテナンスコストは低くなる。ネジで固定するより機械的強度は低くなるが、局所的にネジの締め付け力が加わることがないので、平坦性はよくなる。樹脂リング２の凸部が、台リング１の凹部で保持されるので、加工時や動作時に円周方向の力が加わっても、台リング１と樹脂リング２がずれることはなく、平面や円周状溝のある樹脂リングを台リングに接着する場合に比較して、機械的強度は飛躍的に高まる。 After the resin ring 2 is assembled to the base ring 1 and fixed with the adhesive 11, the lower surface of the resin ring 2 is polished flat to form the groove 4 on the lower surface. The base ring 1 and the resin ring 2 are fixed with an adhesive 11, but if an adhesive that can be peeled off with a solvent is used, the adhesive 11 can be easily removed. Therefore, it is not necessary to scrape the base ring 1 when replacing the resin ring 2, and it can be reused without scraping the base ring, so that the maintenance cost is reduced. The mechanical strength is lower than that of fixing with screws, but the flatness is improved because no screw tightening force is locally applied. Since the convex portion of the resin ring 2 is held by the concave portion of the base ring 1, even if a circumferential force is applied during processing or operation, the base ring 1 and the resin ring 2 do not shift, and the plane or circle Compared with the case where a resin ring having a circumferential groove is bonded to the base ring, the mechanical strength is remarkably increased.
上記のように、本発明の実施例２では、リテーナーリングを、金属製または樹脂製の台リングの下側面の凹部に、複数の弧状部材の上側面の凸部を嵌めて接着剤で固定して樹脂リングを形成し、樹脂リングの下側面を平らに研磨して下側面に複数の溝を形成した構成としたので、強度の高いリテーナーリングを低コストで製造できる。 As described above, in Example 2 of the present invention, the retainer ring is fixed to the concave portion on the lower side surface of the metal or resin base ring with the convex portions on the upper side surfaces of the plurality of arcuate members, and fixed with an adhesive. Thus, the resin ring is formed, and the lower surface of the resin ring is flatly polished to form a plurality of grooves on the lower surface, so that a high-strength retainer ring can be manufactured at low cost.
本発明のリテーナーリングは、半導体ウエハの表面を研磨するCMP装置に用いるリテーナーリングとして最適である。 The retainer ring of the present invention is optimal as a retainer ring used in a CMP apparatus for polishing the surface of a semiconductor wafer.
１ 台リング
２ 樹脂リング
３ 弧状部材
４ 溝
５ 凸部
６ 凹部
７ 樹脂板
８ ネジ
９ メネジ
10 ネジ孔
11 接着剤
12 上側面
13 下側面
14 段差型接続部
15 接続面
16 境界線
17 ヘリサート
1 stand ring 2 resin ring 3 arc-shaped member 4 groove 5 convex portion 6 concave portion 7 resin plate 8 screw 9 female screw
10 Screw hole
11 Adhesive
12 Upper side
13 Lower side
14 Step type connection
15 Connection surface
16 border
17 Helisart
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008220694A JP2009283885A (en) | 2008-04-24 | 2008-08-29 | Retainer ring |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008113327 | 2008-04-24 | ||
| JP2008220694A JP2009283885A (en) | 2008-04-24 | 2008-08-29 | Retainer ring |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009283885A true JP2009283885A (en) | 2009-12-03 |
Family
ID=41453983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008220694A Pending JP2009283885A (en) | 2008-04-24 | 2008-08-29 | Retainer ring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009283885A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101196418B1 (en) | 2011-02-18 | 2012-11-01 | 한상효 | Retainer Ring for Polishing Wafer and Method of Manufacturing the Same |
| US20130178017A1 (en) * | 2010-06-08 | 2013-07-11 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Method for manufacturing semiconductor chips from a semiconductor wafer |
| KR101328411B1 (en) | 2012-11-05 | 2013-11-13 | 한상효 | Method of manufacturing retainer ring for polishing wafer |
| JP2015519012A (en) * | 2012-06-05 | 2015-07-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Two-part retaining ring with interlocking features |
| CN105563306A (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-11 | 应用材料公司 | Methods and apparatus for profile and surface preparation of retaining rings utilized in chemical mechanical polishing processes |
| KR20160001873U (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-01 | 청-웨이 탕 | Fixed ring structure for polishing a semiconductor wafer |
| CN109420969A (en) * | 2017-08-29 | 2019-03-05 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | A kind of grinding head and chemical mechanical polishing device |
| CN109693174A (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | A kind of grinding head and chemical mechanical polishing device |
| KR20200012352A (en) * | 2018-07-27 | 2020-02-05 | 박철규 | retainer ring device |
| CN115555988A (en) * | 2022-11-04 | 2023-01-03 | 荆州市还祥特种材料有限公司 | Retaining ring for CMP grinding |
-
2008
- 2008-08-29 JP JP2008220694A patent/JP2009283885A/en active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130178017A1 (en) * | 2010-06-08 | 2013-07-11 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Method for manufacturing semiconductor chips from a semiconductor wafer |
| US8772134B2 (en) * | 2010-06-08 | 2014-07-08 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Method for manufacturing semiconductor chips from a semiconductor wafer |
| KR101206782B1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-11-30 | 한상효 | Retainer Ring for Polishing Wafer and Method of Manufacturing the Same |
| KR101196418B1 (en) | 2011-02-18 | 2012-11-01 | 한상효 | Retainer Ring for Polishing Wafer and Method of Manufacturing the Same |
| JP2015519012A (en) * | 2012-06-05 | 2015-07-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Two-part retaining ring with interlocking features |
| KR101328411B1 (en) | 2012-11-05 | 2013-11-13 | 한상효 | Method of manufacturing retainer ring for polishing wafer |
| CN105563306B (en) * | 2014-10-30 | 2020-01-07 | 应用材料公司 | Method and apparatus for retaining ring profile and surface preparation for use in chemical mechanical polishing processes |
| CN105563306A (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-11 | 应用材料公司 | Methods and apparatus for profile and surface preparation of retaining rings utilized in chemical mechanical polishing processes |
| CN111015503A (en) * | 2014-10-30 | 2020-04-17 | 应用材料公司 | Method and apparatus for retaining ring profile and surface preparation for use in chemical mechanical polishing processes |
| KR200481276Y1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-09-07 | 청-웨이 탕 | Device for polishing a semiconductor wafer |
| KR20160001873U (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-01 | 청-웨이 탕 | Fixed ring structure for polishing a semiconductor wafer |
| CN109420969A (en) * | 2017-08-29 | 2019-03-05 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | A kind of grinding head and chemical mechanical polishing device |
| CN109693174A (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | A kind of grinding head and chemical mechanical polishing device |
| KR20200012352A (en) * | 2018-07-27 | 2020-02-05 | 박철규 | retainer ring device |
| KR102124101B1 (en) * | 2018-07-27 | 2020-06-17 | 박철규 | retainer ring device |
| CN115555988A (en) * | 2022-11-04 | 2023-01-03 | 荆州市还祥特种材料有限公司 | Retaining ring for CMP grinding |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2009283885A (en) | Retainer ring | |
| US6974371B2 (en) | Two part retaining ring | |
| US11958164B2 (en) | Stepped retaining ring | |
| US8371564B2 (en) | Suction apparatus, polishing apparatus, semiconductor device, and method of manufacturing a semiconductor device | |
| US6824458B2 (en) | Retaining ring for holding semiconductor wafers in a chemical mechanical polishing apparatus | |
| US20090247057A1 (en) | Polishing platen and polishing apparatus | |
| JP2008528309A (en) | Multilayer polishing pad for low pressure polishing | |
| JP2008229790A (en) | Retainer ring and polishing device | |
| US20080146123A1 (en) | Semiconductor device manufacturing apparatus and method | |
| JP2005034959A (en) | Polishing device and retainer ring | |
| JP2008511983A (en) | Retaining ring for chemical mechanical polishing | |
| KR100879085B1 (en) | Retainer-ring for polishing wafer | |
| US7048615B2 (en) | Pad backer and CMP process using the same | |
| US6921324B1 (en) | Pad backer | |
| US6893331B2 (en) | Gimbal assembly for semiconductor fabrication and other tools | |
| KR20050064242A (en) | A device and method for polishing-pad seasoning of a double-side polisher for wafer | |
| KR20070027897A (en) | Retaining ring for chemical mechanical polishing | |
| JP2006255809A (en) | Polishing device | |
| JP2000141206A (en) | Polishing dresser for polishing machine of chemical machine polisher | |
| US20060258269A1 (en) | Wafer carrier and chemical mechanical polishing apparatus including the same | |
| KR20010104015A (en) | Retainer ring in chemical mechanical polishing apparatus | |
| KR20120108269A (en) | Head assembly and retainer ring for water grinding apparatus | |
| KR20070099182A (en) | Chemical mechanical polishig apparatus having a retainer ring | |
| JP2007005515A (en) | Wafer edge polishing holder | |
| JP2004090176A (en) | Polishing device and polishing method |