KR200460150Y1

KR200460150Y1 - retainer ring structure for chemical-mechanical polishing machine

Info

Publication number: KR200460150Y1
Application number: KR2020090007670U
Authority: KR
Inventors: 김부순; 최흥선
Original assignee: 시너스(주)
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2012-05-07
Also published as: KR20100012718U

Abstract

본 고안은 화학 기계적 연마 장치(CMP)의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성되는 금속재의 상부 링과, 상기 상부 링이 결합하도록 상면이 개방된 결합홈을 가지는 수지재의 하부 링으로 구성되는 화학 기계적 연마(CMP)장치용 리테이너 링 구조물에 관한 것으로, 이러한 구조물에 있어서, 상기 하부 링의 상기 결합홈의 하면에는 상부로 돌출된 하면 돌기부와 측면에서 측방향으로 돌출된 측면 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 상부 링은 상기 하부 링의 결합홈의 측면에 형성되는 제 2 금속재와, 상기 결합홈의 중심부에 위치하고 상기 제 2 금속재의 재질과 다른 금속재의 제 1 금속재가 형성된다. 본 고안은 상기와 같은 구성에 따라, 금속 및 수지재의 링을 서로 용이하고 단단하게 결합시킴으로써 리테이너 링의 장착시간을 감소시킬 뿐만 아니라 보수 유지관리가 용이하다. 게다가 저가로 제조되는 금속재를 사용함으로써 제조단가를 감소시킬 있어 상품성을 증대시킬 수 있는 효과가 발생한다.The present invention relates to a lower ring of a resin material having an upper ring of a metal material having a plurality of bolt holes formed on its upper surface for coupling to a head of a chemical mechanical polishing apparatus (CMP), and an engaging groove whose upper surface is opened so as to engage with the upper ring Wherein a lower projection protruding upwardly and a side projection protruding laterally from a side surface are formed on the lower surface of the coupling groove of the lower ring, . At this time, the upper ring is formed with a second metallic material formed on a side surface of the coupling groove of the lower ring and a first metallic material located in the center of the coupling groove and made of a metal material different from the material of the second metallic material. According to the present invention, the rings of the metal and the resin material are easily and firmly coupled with each other, thereby reducing the mounting time of the retainer ring, and facilitating maintenance and maintenance. In addition, by using a metal material produced at a low price, the manufacturing cost is reduced and the merchantability is increased.

연마장치, 리테이너 링, 웨이퍼, 금속재, 수지재 A polishing apparatus, a retainer ring, a wafer, a metal material, a resin material

Description

A retainer ring structure for a chemical mechanical polishing apparatus,

본 고안은 화학 기계적 연마(chemical-mechanical polishing, 이하 CMP 라함) 장치용 리테이너 링 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CMP 공정 중 실리콘 웨이퍼(wafer)의 위치를 고정시켜 주는 리테이너 링 구조물의 금속 및 수지재의 링들을 서로 용이하고 단단하게 결합시킴으로써 리테이너 링의 장착시간을 감소시킬 뿐만 아니라 저가로 제조되는 금속재를 사용함으로서 제조단가를 감소시킬 있어 상품성을 증대시킬 수 있는 CMP 장치용 리테이너 링 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a retainer ring structure for a chemical-mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) apparatus, and more particularly to a retainer ring structure for retaining the position of a silicon wafer in a CMP process, The present invention relates to a retainer ring structure for a CMP apparatus capable of increasing the commerciality by reducing the manufacturing cost by using the metal material which is manufactured at low cost as well as reducing the mounting time of the retainer ring by joining the rings of the ashes easily and firmly.

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 increase in the speed and the higher integration of semiconductor devices, the demand for increasing the number of wiring layers and miniaturization of wiring patterns in a multilayer wiring structure becomes higher and multilayer wiring technology is an important task in a submicron process.

특히 0.35㎛ 이하의 공정 시대에 들어서면서 미세 패턴형성을 실현하기 위한 노광장치의 촛점심도에 대한 공정 여유가 줄어듦에 따라 충분한 촛점 심도를 확보하기 위하여 칩 영역에 걸친 광역 평탄화 기술이 요구된다.Particularly, as the processing margin for the depth of focus of an exposure apparatus for achieving fine pattern formation is reduced while being in the process age of 0.35 탆 or less, a wide area flattening technique over a chip region is required to secure a sufficient depth of focus.

따라서 광역평탄화를 실현하기 위해 화학 기계적 연마(CMP)라고 불리는 기술 이 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 for realizing wide-area planarization, and these techniques are not only essential for the semiconductor device manufacturing process but also actively studied for next generation devices. In addition, the CMP technique is applied not only to logic devices requiring multi-layer wiring in order to realize high-speed devices, but also to memory devices.

그리고 상기한 CMP 장치에서 기계적인 작용을 담당하기 위해 웨이퍼를 고정하는 연마 헤드에는 리테이너 링(retainer ring)이 설치되어 있고 이러한 리테이너 링은 홀딩된 웨이퍼의 정위치를 고정하는데 이용된다.And, in the above-mentioned CMP apparatus, a polishing head for fixing the wafer to take a mechanical action is provided with a retainer ring, which is used for fixing the fixed position of the held wafer.

그러나 상기 리테이너 링은 수지재인 플래스틱으로만 제조되어 있어 강도가 약할뿐 아니라 CMP 공정 전에 행해지는 링 자체의 평탄화 작업시에 소요되는 시간이 많아지고 커버 볼트 조임에 의한 힘의 불균형으로 인해 편마모가 발생되는 문제점이 있었다.However, since the retainer ring is manufactured solely of plastic, which is a resin material, not only the strength is weak but also the time required for the flattening operation of the ring itself performed before the CMP process is increased and the uneven wear occurs due to the unbalance of the force due to the tightening of the cover bolts There was a problem.

이에 따라 금속과 플래스틱과 같은 수지재로 제조한 링을 사용하나 화학적인 연마를 위해 공급되는 액상의 슬러리가 용이하게 리테이너 링에서 배출되지 못하여 웨이퍼 연마시 표면 스크래치(scratch)가 발생될 뿐만 아니라 리테이너 링의 내부 세척이 어려움에 따라 발생되는 이물질에 의해 표면 스크래치가 발생되는 문제점을 내포하고 있었다.Accordingly, although a ring made of a resin material such as metal and plastic is used, the liquid slurry supplied for chemical polishing can not be easily discharged from the retainer ring, causing surface scratches during polishing of the wafer, The surface scratches are generated due to the foreign substances generated due to the difficulty of the internal cleaning.

게다가 금속재의 링과 수지재 링의 결합이 어렵고 이에 따라 작업성이 감소될 뿐만 아니라 결합시 본딩이나 용접 등이 이용되나 그 기능이 미비하고 불균일한 결합으로 인해 편마모가 발생되는 문제점이 내포되어 있었다.In addition, it is difficult to combine the metal ring and the resin ring, thereby reducing the workability, and bonding and welding are used at the time of bonding, but the function is insufficient and uneven wear is caused due to nonuniform bonding.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은 리테이너 링 구조물의 금속 및 수지재의 링을 서로 용이하고 단단하게 결합시킴으로써 리테이너 링의 장착시간을 감소시킬 뿐만 아니라 저가로 제조되는 금속재를 사용함으로서 제조단가를 감소시킬 있어 상품성을 증대시킬 수 있는 CMP 장치용 리테이너 링 구조물을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to not only reduce the mounting time of the retainer ring by coupling the rings of the metal and resin material of the retainer ring structure together easily and firmly And to provide a retainer ring structure for a CMP apparatus which can increase the commerciality by reducing the manufacturing cost by using a metal material manufactured at a low cost.

이러한 상기 목적은 본 고안에 의해 달성되며, 본 고안의 일면에 따라, 화학 기계적 연마 장치(CMP)의 헤드에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍이 상면에 형성되는 금속재의 상부 링과, 상기 상부 링이 결합하도록 상면이 개방된 결합 홈을 가지는 수지재의 하부 링으로 구성되는 화학 기계적 연마(CMP)장치용 리테이너 링 구조물에 있어서, 상기 상부 링은 상기 하부 링의 결합홈의 측면에 형성되는 제 2 금속재와, 상기 결합홈의 중심부에 위치하고 상기 제 2 금속재의 재질과 다른 금속재의 제 1 금속재가 형성되고, 상기 하부 링의 상기 결합 홈의 하면에는 상부로 돌출된 하면 돌기부와 측면에서 측방향으로 돌출된 측면 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치용 리테이너 링 구조물.These and other objects are achieved by the present invention, and according to one aspect of the present invention, there is provided an upper ring of metallic material having a plurality of bolt holes formed on its upper surface for coupling to a head of a chemical mechanical polishing apparatus (CMP) A retainer ring structure for a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus comprising a lower ring of a resin material having an engaging groove whose upper surface is opened to engage, the upper ring comprising a second metal material formed on a side surface of the engaging groove of the lower ring And a second metal material of a metal material different from the material of the second metal material is formed in the center of the coupling groove. The lower ring has a lower protrusion protruding upward and a side protruding laterally And a protrusion is formed on the surface of the retainer ring.

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본 고안은 상기와 같은 구성에 따라, 금속 및 수지재의 링을 서로 용이하고 단단하게 결합시킴으로써 리테이너 링의 장착시간을 감소시킬 뿐만 아니라 보수 유 지관리가 용이하다. 게다가 저가로 제조되는 금속재를 사용함으로써 제조단가를 감소시킬 있어 상품성을 증대시킬 수 있는 효과가 발생한다.According to the present invention, the rings of the metal and the resin material are easily and firmly coupled with each other, thereby reducing the mounting time of the retainer ring, and facilitating the maintenance of the maintenance. In addition, by using a metal material produced at a low price, the manufacturing cost is reduced and the merchantability is increased.

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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown. In describing the present invention, the same reference numerals are used for the same parts throughout the drawings.

도 1 은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 CMP 장치를 개략적인 나타낸 도면이고, 도 2 는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물의 개략적인 사시도이며, 도 3a 와 도 3b 도 2 에 따른 리테이너 링 구조물의 선 A-A 및 선 B-B를 따라 취한 단면도들이다.FIG. 2 is a schematic perspective view of a retainer ring structure according to a preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along line II-II in FIG. Sectional views taken along line AA and line BB of the retainer ring structure.

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, indicated by 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(11)과 이 연마 플래튼(110)의 상면에 설치되는 연마 패드(106)를 포함한다.The CMP apparatus includes a main body 108 and a polishing head 112. The main body 108 includes a polishing platen 11 mounted on an upper surface thereof and a polishing pad 106 mounted on the 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 and a polishing housing 102 and a rotating arm 104 on which the structure 10 is mounted, The polishing housing 102 is rotated.

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 surface of the wafer 100 comes into contact with the polishing pad 106. A rotating driving shaft 114 is connected to the lower side of the polishing pad 106, The driving means causes the polishing platen 110 to perform an orbital motion.

상기 리테이너 링 구조물(10)은 도 2 와 도 3 에 도시된 바와 같이, 금속재의 상부 링(12)과 이 상부 링과(12) 결합되는 수지재의 하부 링(14)으로 구성된다.The retainer ring structure 10 comprises an upper ring 12 of metal and a lower ring 14 of a resin material joined to the upper ring 12, as shown in FIGS.

상기 상부 링(12)은 상기 연마 헤드(112)에 결합되기 위한 다수의 볼트구멍(16)이 상면에 형성되고, 상기 하부 링(14)은 상기 상부 링(12)이 결합하도록 상면이 개방된 결합홈을 갖는다.The upper ring 12 is formed with a plurality of bolt holes 16 on its upper surface to be coupled to the polishing head 112 and the lower ring 14 is fixed to the top ring 12 And has an engaging groove.

이때 상기 하부 링(14)의 상기 결합홈의 하면에는 상부로 돌출된 하면 돌기부(18)와 측면에서 측방향으로 돌출된 측면 돌기부(24)가 형성되는데 이러한 돌기부로 인해 금속재와 수지재의 결합이 단단하게 유지될 수 있다.At this time, a lower protrusion 18 protruding upward and a side protrusion 24 protruding laterally from the side are formed on a lower surface of the coupling groove of the lower ring 14, .

게다가 도 3b 에 도시된 바와 같이, 상기 상부 링(12)은 상기 하부 링(14)의 결합홈의 측면에는 제 2 금속재(28)가 형성되는데 이러한 제 2 금속재(28)는 비교적 저가로 제조되어도 무방하다.3b, the upper ring 12 is formed with a second metal material 28 on the side surface of the coupling groove of the lower ring 14. Even if the second metal material 28 is manufactured at a relatively low cost It is acceptable.

예컨대 상기 제 2 금속재(28)는 외부로 노출되지 않기 때문에 주물공정 등을 이용하여도 되는데 상기 결합홈의 중심부에 위치하고 상면에 형성되는 제 1 금속재(26)는 내식성을 구비한 금속재질로 형성하여야 한다.For example, since the second metallic material 28 is not exposed to the outside, the casting process or the like may be used. The first metallic material 26 located at the center of the coupling groove and formed on the upper surface is formed of a metal material having corrosion resistance do.

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 본 고안의 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. Accordingly, such variations or modifications should fall within the scope of the utility model registration claims of the present invention.

도 1 은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 CMP 장치를 개략적으로 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic illustration of a CMP apparatus according to one preferred embodiment of the present invention.

도 2 는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 리테이너 링 구조물의 개략적인 사시도. 2 is a schematic perspective view of a retainer ring structure according to one preferred embodiment of the present invention;

도 3a 와 도 3b 는 도 2 에 따른 리테이너 링 구조물의 선 A-A 및 선 B-B를 따라 취한 단면도들.Figures 3a and 3b are cross-sectional views taken along line A-A and line B-B of the retainer ring structure according to Figure 2;

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]

10 : 리테이너 링 구조물, 12 : 상부 링,10: retainer ring structure, 12: upper ring,

14 : 하부 링, 16 : 볼트 구멍,14: lower ring, 16: bolt hole,

18 : 하면 돌기부, 24 : 측면 돌기부,18: a bottom projection, 24: a side projection,

26 : 제 1 금속재, 28 : 제 2 금속재 26: first metal material, 28: second metal material

Claims

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A chemistry consisting of a top ring of metallic material on top of which a plurality of bolt holes are formed for coupling to the head of the chemical mechanical polishing apparatus (CMP), and a bottom ring of resin material having a top- A retainer ring structure for a mechanical polishing (CMP) apparatus,

Wherein the upper ring includes a second metallic material formed on a side surface of the coupling groove of the lower ring and a first metallic material located at a central portion of the coupling groove and made of a metal material different from the material of the second metallic material,

Wherein the lower ring has a bottom projection protruding upwardly and a side projection protruding laterally from the side surface of the coupling groove of the lower ring.