説明

整形面をもつリテーニングリング

【課題】リテーニングリングの底面が、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し、試運転プロセスを不要にする。
【解決手段】リテーニングリング100は、該リングの底面155を加工又はラッピングしてその底面155に成形されたプロフィールを形成することにより、整形することが出来る。リテーニングリング100の底面155は、フラットな部分、傾斜した部分及び湾曲した部分を含むことができる。リテーニングリング100の底面155をラッピングするのに専用に使用されるマシンを使用してラッピングを行うことができる。ラッピング中に、リングの軸の周りでリングを自由に回転するのを許すことが出来る。リテーニングリング100の底面155は、湾曲した部分又はフラットな部分をもつことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[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。
【背景技術】
【0002】
[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】
[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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
[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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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】
[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。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】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2】図1のリテーニングリングの概略拡大断面図である。
【図3】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。
【図4A】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。
【図4B】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。
【図5A】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。
【図5B】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。
【図6】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。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】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。
【図11】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。
【図12】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。
【図13】旋盤の概略側面図である。
【図14】加工装置の概略側面図である。
【図15】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図16】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図17】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図18】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図19】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図20】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図21】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図22】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図23】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図24】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図25】ラッピング装置及び要素の概略図である。
【図26】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。
【図27】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。
【発明を実施するための形態】
【0029】
[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。
【0030】
[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。
【0031】
[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。
【0032】
[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。
【0033】
[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。
【0034】
[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。
【0035】
[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。
【0036】
[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−6375TMのような2部分低速硬化エポキシでよい。
【0037】
[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。
【0038】
[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。
【0039】
[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。
【0040】
[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。
【0041】
[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。
【0042】
[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。
【0043】
[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。
【0044】
[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。
【0045】
[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。
【0046】
[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。
【0047】
[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。
【0048】
[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。
【0049】
[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)。
【0050】
[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。
【0051】
[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。
【0052】
[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。
【0053】
[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。
【0054】
[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。
【0055】
[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。
【0056】
[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。
【0057】
[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。
【0058】
[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。
【0059】
[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。
【0060】
[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。
【0061】
[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。
【0062】
[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。
【0063】
[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。
【0064】
[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。
【0065】
[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。
【0066】
[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。
【0067】
[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。
【0068】
[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。
【0069】
[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。
【0070】
[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。
【0071】
[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。
【0072】
[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。
【0073】
[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。
【0074】
[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。
【0075】
[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。
【0076】
[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。
【0077】
[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。
【0078】
[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。
【0079】
[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。
【0080】
[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。
【0081】
[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。
【0082】
[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。
【0083】
[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。
【0084】
[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。
【0085】
[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。
【0086】
[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。
【0087】
[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。
【0088】
[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。
【0089】
[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。
【0090】
[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。
【0091】
[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。
【0092】
[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。
【0093】
[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。
【0094】
[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。
【0095】
[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。
【符号の説明】
【0096】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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備え、上記底面が凸状であり、且つ上記底面にわたる高さの差が0.001mm乃至0.05mmである、化学的機械的研磨機のためのリテーニングリング。
【請求項2】
上記底面にわたる高さの差が0.001mm乃至0.03mmである、請求項1に記載のリテーニングリング。
【請求項3】
上記高さの差が0.002mm乃至0.02mmである、請求項1に記載のリテーニングリング。
【請求項4】
更に、上記内径面と上記底面との接続部に内縁を備えると共に、上記外径面と上記底面との接続部に外縁を備え、上記内縁は上記外縁と高さが異なる、請求項1に記載のリテーニングリング。
【請求項5】
上記内縁が上記外縁より下にある、請求項4に記載のリテーニングリング。
【請求項6】
上記凸状プロフィールの最も外側の地点は、上記外径面より上記内径面に接近している、請求項1に記載のリテーニングリング。
【請求項7】
上記最も外側の地点は、上記内径面から上記リテーニングリングの巾の約1/3である、請求項6に記載のリテーニングリング。
【請求項8】
上記底面に複数のチャンネルを更に備えた、請求項1に記載のリテーニングリング。
【請求項9】
第1材料で形成された上部と、第2材料で形成された下部とを更に備え、上記頂面はこの上部に置かれ、上記底面はこの下部に置かれ、更に、上記第2材料は上記第1材料より堅牢でない、請求項1に記載のリテーニングリング。
【請求項10】
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備え、上記底面が、上記内径面付近に一般的に水平の部分を含むと共に、上記外径面付近に傾斜部分を含む、化学的機械的研磨機のためのリテーニングリング。
【請求項11】
上記底面は、上記内径面から上記外径面まで連続的に湾曲している、請求項10に記載のリテーニングリング。
【請求項12】
上記底面の傾斜は、上記外径面に向かって増加する、請求項10に記載のリテーニングリング。
【請求項13】
上記内径面における上記底面の縁は、上記外径面における上記底面の縁より下にある、請求項10に記載のリテーニングリング。
【請求項14】
上記底面にわたる高さの差は0.001mm乃至0.03mmである、請求項10に記載のリテーニングリング。
【請求項15】
上記リテーニングリングは、下部と、該下部の材料より堅牢な材料で形成された上部とを備えた、請求項10に記載のリテーニングリング。
【請求項16】
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備え、上記底面が、一般的に水平の部分と、上記内径面及び上記外径面の付近の丸み付けされた角とを含む、化学的機械的研磨機のためのリテーニングリング。
【請求項17】
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備え、上記底面が、上記内径面付近の凸状部と、上記外径面付近の凹状部とを含む、化学的機械的研磨機のためのリテーニングリング。
【請求項18】
上記底面にわたる高さの差は0.001mm乃至0.03mmである、請求項17に記載のリテーニングリング。
【請求項19】
頂面、該頂面付近の内径面、上記頂面付近の外径面、及び底面を有する実質的に環状の本体を備え、上記底面が、上記内径面付近の傾斜した第1部分と、上記外径面付近の傾斜した第2部分とを有し、更に、上記第1部分が上記第2部分と同一平面ではない、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。
【請求項20】
上記第1部分は上記内径面から下方に傾斜し、上記第2部分は上記外径面から下方に傾斜する、請求項19に記載のリテーニングリング。
【請求項21】
上記底面は上記第1部分と第2部分との間に第3部分を備え、該第3部分は、上記第1部分とも第2部分とも同一平面でない、請求項20に記載のリテーニングリング。
【請求項22】
上記第3部分は上記頂面と平らである、請求項20に記載のリテーニングリング。
【請求項23】
上記第2部分の付近の上記第1部分のエリアは、上記外径面より上記内径面に接近している、請求項20に記載のリテーニングリング。
【請求項24】
上記底面にわたる高さの差は0.002mm乃至0.02mmである、請求項19に記載のリテーニングリング。
【請求項25】
上記高さの差は約0.01mmである、請求項25に記載のリテーニングリング。
【請求項26】
上記底面は、1つの円錐台形面及び1つの平坦面を含めて、厳密に2つの面を内径と外径との間に有する、請求項19に記載のリテーニングリング。
【請求項27】
上記底面は、厳密に2つの面を内径と外径との間に有し、その両方の面は円錐台形面である、請求項19に記載のリテーニングリング。
【請求項28】
上記底面は、2つの円錐台形面及び1つの平坦面を含めて、厳密に3つの面を内径と外径との間に有する、請求項27に記載のリテーニングリング。
【請求項29】
上記平坦面は、上記2つの円錐台形面間にある、請求項28に記載のリテーニングリング。
【請求項30】
頂面、該頂面付近の内径面、上記頂面付近の外径面、及び底面を有する実質的に環状の本体を備え、上記底面が、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、上記底面にわたる高さの差が0.002mm乃至0.02mmである、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。
【請求項31】
上記底面は、厳密に1つの円錐台形面を内径と外径との間に有する、請求項30に記載のリテーニングリング。
【請求項32】
上記円錐台形面は内径から外径まで延びる、請求項31に記載のリテーニングリング。
【請求項33】
上記底面は外径から内径へと下方に傾斜される、請求項32に記載のリテーニングリング。
【請求項34】
上記底面は厳密に1つの平坦面を含む、請求項30に記載のリテーニングリング。
【請求項35】
上記平坦面は上記円錐台形面の半径方向外方に位置される、請求項34に記載のリテーニングリング。
【請求項36】
上記平坦面は上記円錐台形面の半径方向内方に位置される、請求項34に記載のリテーニングリング。
【請求項37】
上記底面は、厳密に2つの円錐台形面を内径と外径との間に有する、請求項30に記載のリテーニングリング。
【請求項38】
上記底面は、上記2つの円錐台形面間に置かれた厳密に1つの平坦面を含む、請求項37に記載のリテーニングリング。
【請求項39】
上記リテーニングリングは2つの個々の部分を含む、請求項30に記載のリテーニングリング。
【請求項40】
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マシンを使用して底面をラッピングすることにより形成される、リテーニングリング。
【請求項41】
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有する環状本体を備えた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部分を含むリテーニングリング。
【請求項42】
上記第1部分及び第2部分は上記底面に置かれる、請求項41に記載のリテーニングリング。
【請求項43】
上記第1部分は上記底面に置かれると共に、上記第2部分は上記内面及び外面の1つ以上に置かれる、請求項41に記載のリテーニングリング。
【請求項44】
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、上記内面と上記底面との間の内縁が第1曲率半径を有し、更に、上記外面と上記底面との間の外縁が、上記第1曲率半径とは異なる第2曲率半径を有する、リテーニングリング。
【請求項45】
上記第1曲率半径は上記第2曲率半径より大きい、請求項44に記載のリテーニングリング。
【請求項46】
上記第1曲率半径は上記第2曲率半径より小さい、請求項44に記載のリテーニングリング。
【請求項47】
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有する環状本体を備えたリテーニングリングであって、該リテーニングリングの上記底面がポリアミド−イミドを含む、リテーニングリング。
【請求項48】
上記リテーニングリングは、上記頂面を有する上部と、上記底面を有する下部とを備え、上記下部はポリアミド−イミドで形成され、上記上部はポリアミド−イミドより堅い金属で形成される、請求項47に記載のリテーニングリング。
【請求項49】
回転プラテンと、
上記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、
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と、
を備えたラッピングマシン。
【請求項50】
上記複数の抑制アームの少なくとも1つはコンディショナーを保持する、請求項49に記載のリテーニングリング。
【請求項51】
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おいて、
ラッピングテーブルと、
リテーニングリングホルダーと、
を備え、上記ラッピングテーブル及び上記リテーニングリングホルダーの少なくとも一方は、上記リテーニングリングの巾にわたって圧力差を印加するように構成された装置。
【請求項52】
上記リテーニングリングホルダーは、上記リテーニングリングの頂面に接触する傾斜した下面を有するカバーを備えた、請求項51に記載の装置。
【請求項53】
上記傾斜した下面は内側から外方へと下向きに傾斜される、請求項52に記載の装置。
【請求項54】
上記傾斜した下面は内側から外方へと上向きに傾斜される、請求項52に記載の装置。
【請求項55】
上記リテーニングリングホルダーは、上記リテーニングリングの内縁に高い圧力を印加するようにラッピングテーブルに向かって屈曲可能である、請求項51に記載の装置。
【請求項56】
駆動シャフトと、上記ホルダーから離れた地点においてこの駆動シャフトに横方向の力を印加するためのバイアス機構とを更に備えた、請求項51に記載の装置。
【請求項57】
上記ラッピングテーブルは凹状のラッピング面を含む、請求項51に記載の装置。
【請求項58】
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おいて、
環状のリテーニングリングの底面を、一般的に平坦な研磨面と接触して保持するステップと、
上記底面と上記研磨面との間に非回転運動を生じさせて、上記底面が平衡幾何学形状に達するまで上記底面を摩滅させるステップと、
を備えた方法。
【請求項59】
非円形運動を生じさせる上記ステップは、ランダム運動を生じさせることを含む、請求項58に記載の方法。
【請求項60】
上記ランダム運動を生じさせることは、ランダム振動運動を生じさせることを含む、請求項59に記載の方法。
【請求項61】
上記ランダム振動運動を生じさせることは、研磨面を支持する研磨テーブルをランダム振動運動で移動させることを含む、請求項60に記載の方法。
【請求項62】
上記ランダム振動運動を生じさせることは、上記リテーニングリングが、上記研磨面上で横方向の制約なしに浮動するのを許すことを含む、請求項59に記載の方法。
【請求項63】
上記ランダム振動運動を生じさせることは、上記リテーニングリングのホルダーを、上記研磨面を取り巻くリテーニング壁から反発させることを含む、請求項62に記載の方法。
【請求項64】
上記ホルダーを反発させることは、上記リテーニング壁を上記ホルダー上の弾力性バンパーに接触させることを含む、請求項63に記載の方法。
【請求項65】
上記非円形運動を生じさせることは、楕円運動を生じさせることを含む、請求項58に記載の方法。
【請求項66】
上記楕円運動を生じさせることは、軌道運動を生じさせることを含む、請求項65に記載の方法。
【請求項67】
上記楕円運動を生じさせることは、上記研磨面を支持する研磨テーブルを楕円運動で移動することを含む、請求項65に記載の方法。
【請求項68】
上記楕円運動を生じさせることは、上記リテーニングリングが、上記研磨面上で回転の制約なしに浮動するのを許すことを含む、請求項65に記載の方法。
【請求項69】
上記研磨面を取り巻くリテーニング壁で上記研磨面上に研磨液体を維持するステップを更に備えた、請求項58に記載の方法。
【請求項70】
上記リテーニングリングを保持するステップは、上記リテーニングリングをホルダーに固定することを含む、請求項58に記載の方法。
【請求項71】
上記平衡幾何学形状は、上記底面にわたり0.001mm乃至0.03mmの高さの差を生じさせる、請求項58に記載の方法。
【請求項72】
キャリアヘッドを組立てる方法において、
請求項58に記載の方法に基づき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ステップと、
平衡幾何学形状を伴う上記リテーニングリングをキャリアヘッドに固定するステップと、
を備えた方法。
【請求項73】
請求項72に記載の方法に基づいてキャリアヘッドを組立てるステップと、
上記キャリアヘッドを化学的機械的研磨機に固定するステップと、
リテーニングリングを研磨面に当てるようにして上記キャリアヘッドに基板を保持するステップと、
上記基板と上記研磨面との間に相対的運動を生じさせるステップと、
を備えた化学的機械的研磨方法。
【請求項74】
上記基板と研磨面との間に相対的運動を生じさせる上記ステップは、上記キャリアヘッドを回転することを含む、請求項73に記載の方法。
【請求項75】
上記基板と研磨面との間に相対的運動を生じさせる上記ステップは、上記研磨面を回転することを含む、請求項73に記載の方法。
【請求項76】
上記基板と研磨面との間に相対的運動を生じさせる上記ステップは、上記研磨面を回転することを含む、請求項75に記載の方法。
【請求項77】
上記リテーニングリングの上記底面のプロフィールは、上記基板の研磨後に平衡幾何学形状から実質的に変化しない、請求項73に記載の方法。
【請求項78】
リテーニングリングを形成する方法において、
内径面、外径面、頂面及び底面をもつリテーニングリングを形成するステップと、
所定の非平坦プロフィールを与えるように上記底面をラッピングするステップと、
を備えた方法。
【請求項79】
底面をラッピングする上記ステップは、上記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ことを含む、請求項78に記載の方法。
【請求項80】
上記圧力差を印加することは、上記リテーニングリングの頂面に圧力差を印加することを含む、請求項79に記載の方法。
【請求項81】
底面をラッピングする上記ステップは、上記リテーニングリングの頂面に接触する傾斜下面を有するカバーに上記リテーニングリング保持することを含む、請求項80に記載の方法。
【請求項82】
上記傾斜下面は内側から外方へ下向きに傾斜される、請求項81に記載の方法。
【請求項83】
上記傾斜下面は内側から外方へ上向きに傾斜される、請求項81に記載の方法。
【請求項84】
底面をラッピングする上記ステップは、上記リテーニングリングを柔軟なホルダーに保持することを含む、請求項80に記載の方法。
【請求項85】
上記圧力差を印加することは、上記ホルダーの中心に下向きの圧力を印加することを含む、請求項84に記載の方法。
【請求項86】
上記ホルダーの中心に下向きの圧力を印加することで、上記ホルダーの中心を上記プラテンに向かって屈曲させて、上記リテーニングリングの内縁に高い圧力を印加させる、請求項85に記載の方法。
【請求項87】
底面をラッピングする上記ステップは、上記リテーニングリングを堅牢なホルダーに保持することを含む、請求項80に記載の方法。
【請求項88】
上記圧力差を印加することは、上記ホルダーから上方に延びるシャフトに横方向の力を印加することを含む、請求項87に記載の方法。
【請求項89】
上記横方向の力を印加することで、上記リテーニングリングの外縁に高い圧力を印加するための上記ホルダーのモーメントを生じさせる、請求項88に記載の方法。
【請求項90】
上記圧力差を印加することは、上記リテーニングリングの底面に圧力差を印加することを含む、請求項79に記載の方法。
【請求項91】
上記圧力差を印加することは、凹状ラッピング面に対して上記リテーニングリングを押し付けることを含む、請求項90に記載の方法。
【請求項92】
上記リテーニングリングを第1温度でホルダーに取り付け、上記リテーニングリング及びホルダーの少なくとも一方を第2温度に加熱するステップを更に備えた、請求項78に記載の方法。
【請求項93】
上記リテーニングリング及びホルダーは、熱膨張係数の異なる材料で形成される、請求項92に記載の方法。
【請求項94】
上記リテーニングリングは、上記ホルダーとは異なる第2温度へ加熱される、請求項92に記載の方法。
【請求項95】
上記ホルダーは、上記リテーニングリングとは異なる第2温度へ加熱される、請求項92に記載の方法。
【請求項96】
リテーニングリングを形成する方法において、
内径面、外径面、頂面及び底面をもつリテーニングリングを形成するステップと、
所定の非平面プロフィールを与えるように上記底面を加工するステップと、
を備えた方法。
【請求項97】
上記加工ステップは、上記リテーニングリングの巾より小さい切削エッジに上記底面を接触させ、次いで、上記リテーニングリングの巾に沿って上記切削エッジを移動しながら、上記所定の非平面プロフィールを切削するように上記リテーニングリングと上記切削エッジとの間の相対的な距離を調整することを含む、請求項96に記載の方法。
【請求項98】
上記加工ステップは、上記リテーニングリングの巾より広く且つ所定の輪郭を有する切削面に上記底面を接触させ、次いで、上記リテーニングリングと上記切削面との間に相対的な運動を生じさせて、上記底面に上記所定の輪郭と相補的な輪郭を加工し、上記所定の非平面プロフィールを与えることを含む、請求項96に記載の方法。
【請求項99】
リテーニングリングを形成する方法において、
内径、外径、頂面及び底面をもつリテーニングリングを形成するステップと、
少なくとも1つの領域が上記頂面と平行でないような2つ以上の環状領域をもつように上記底面を整形するステップと、
を備えた方法。
【請求項100】
リテーニングリングを形成する上記ステップは、2つの個々の部分から上記リテーニングリングを形成することを含む、請求項99に記載の方法。
【請求項101】
底面を整形する上記ステップは、上記領域をフラットに又は円錐台形に整形することを含む、請求項99に記載の方法。
【請求項102】
上記底面は厳密に3つの領域を有する、請求項99に記載の方法。
【請求項103】
底面を整形する上記ステップは上記底面を加工することを含む、請求項99に記載の方法。
【請求項104】
底面を整形する上記ステップは、上記底面にわたる高さの差が0.002mm乃至0.02mmであるように上記リテーニングリングを整形することを含む、請求項99に記載の方法。
【請求項105】
底面を整形する上記ステップは、上記底面にわたる高さの差がほぼ0.01mmであるように上記リテーニングリングを整形することを含む、請求項104に記載の方法。
【請求項106】
底面を整形する上記ステップは、互いに同一面でない3つの領域を形成することを含み、第1の領域は上記外径から下向きに傾斜し、第2の領域は上記内径から下向きに傾斜し、第3の領域は上記第1領域と第2領域との間にある、請求項99に記載の方法。
【請求項107】
底面を整形する上記ステップは、上記第3領域を上記外径より上記内径に接近して形成することを含む、請求項106に記載の方法。
【請求項108】
底面を整形する上記ステップは、上記第3領域を上記内径より上記外径に接近して形成することを含む、請求項106に記載の方法。
【請求項109】
リテーニングリングを形成する方法において、
内径、外径、頂面及び底面をもつリテーニングリングを形成するステップと、
上記内径から上記外径へ少なくとも1つの円錐台形面を与えるように上記底面を整形するステップであって、上記底面にわたる高さの差が0.002mm乃至0.02mmであるようなステップと、
を備えた方法。
【請求項110】
底面を整形する上記ステップは、上記内径と上記外径との間に厳密に1つの円錐台形面を与える、請求項109に記載の方法。
【請求項111】
上記円錐台形面は上記内径から上記外径へと延びる、請求項110に記載の方法。
【請求項112】
上記底面は上記外径から上記内径へと下向きに傾斜される、請求項111に記載の方法。
【請求項113】
上記底面は厳密に1つの平坦面を含む、請求項109に記載の方法。
【請求項114】
上記平坦面は、上記円錐台形面の半径方向外方に位置される、請求項113に記載の方法。
【請求項115】
上記平坦面は、上記円錐台形面の半径方向内方に位置される、請求項113に記載の方法。
【請求項116】
底面を整形する上記ステップは、上記内径と上記外径との間に厳密に2つの円錐台形面を与える、請求項109に記載の方法。
【請求項117】
上記底面は、2つの円錐台形面間に置かれた厳密に1つの平坦面を含む、請求項116に記載の方法。
【請求項118】
リテーニングリングを形成する上記ステップは、2つの個々の部分から上記リテーニングリングを形成することを含む、請求項109に記載の方法。
【請求項119】
リテーニングリングを整形する方法において、
底面を有するリテーニングリングを用意するステップと、
上記底面に整形された半径方向プロフィールを形成するように上記底面をラッピングするステップであって、リテーニングリングの底面のラッピングに専用に使用される第1マシンを使用してラッピングを行うようなステップと、
を備えた方法。
【請求項120】
上記底面をラッピングする前に上記リテーニングリングをキャリアヘッドに装着するステップを更に備えた、請求項119に記載の方法。
【請求項121】
上記底面はプラスチックである、請求項119に記載の方法。
【請求項122】
底面をラッピングする上記ステップは、ラッピングの間に上記リテーニングリングにダミー基板を保持することを含む、請求項119に記載の方法。
【請求項123】
上記整形された半径方向プロフィールは、実質的に上記リテーニングリングに対する平衡プロフィールであり、この平衡プロフィールは、1組の化学的機械的研磨プロセスパラメータに関連したものである、請求項119に記載の方法。
【請求項124】
上記整形された半径方向プロフィールは、実質的に0.05mm以内でフラットである、請求項119に記載の方法。
【請求項125】
上記第1マシンは、単一プラテン上に多数のラッピング位置を有するラッピングマシンである、請求項119に記載の方法。
【請求項126】
上記ラッピングされた底面をもつ上記リテーニングリングを、基板の研磨に使用される第2マシンに固定するステップと、
上記ラッピングされた底面をもつ上記リテーニングリングに基板を保持するステップであって、上記基板は上記第2マシンの研磨面に接触するようなステップと、
を更に備えた請求項119に記載の方法。
【請求項127】
上記第2マシンは、複数のキャリアヘッド及び複数のプラテンを有する研磨マシンである、請求項126に記載の方法。
【請求項128】
上記研磨面に接触する基板はシリコン基板である、請求項126に記載の方法。
【請求項129】
上記第1マシンは、関連するウェハ移送システムをもたない、請求項119に記載の方法。
【請求項130】
リテーニングリングを整形する方法であって、
底面を有するリテーニングリングを用意するステップと、
上記底面に整形された半径方向プロフィールを形成するように上記底面をラッピングするステップであって、ラッピング中に上記リングの軸の周りで上記リングを自由に回転することが許されるようなステップと、
を備えた方法。
【請求項131】
整形された半径方向プロフィールを形成するように上記底面をラッピングする前に上記リテーニングリングをキャリアヘッドに装着するステップを更に備えた、請求項130に記載の方法。
【請求項132】
上記底面はプラスチックである、請求項130に記載の方法。
【請求項133】
上記ラッピングするステップは、上記リテーニングリングにダミー基板を保持することを含む、請求項130に記載の方法。
【請求項134】
上記整形された半径方向プロフィールは、実質的に上記リテーニングリングに対する平衡プロフィールであり、この平衡プロフィールは、1組の化学的機械的研磨プロセスパラメータに関連したものである、請求項130に記載の方法。
【請求項135】
上記整形された半径方向プロフィールは0.05mm以内でフラットである、請求項130に記載の方法。
【請求項136】
上記ラッピングするステップは、単一のプラテン上で多数のリテーニングリングをラッピングすることを含む、請求項130に記載の方法。
【請求項137】
リテーニングリングを使用する方法において、
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をラッピングするステップであって、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マシンを使用してラッピングを行うようなステップと、
上記リテーニングリングをキャリアヘッドに固定するステップと、
上記キャリアヘッドを使用して第2マシンで複数のデバイス基板を研磨するステップと、
を備え、上記ターゲット表面特性は、上記第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実質的に一致するものである方法。
【請求項138】
上記研磨するステップは、基板の回転、研磨パッドの回転、基板の軌道運動、研磨パッドの軌道運動、基板の振動、研磨パッドの振動、又は研磨パッドの直線的運動、の1つ以上を含む、請求項137に記載の方法。
【請求項139】
上記研磨するステップは二重回転を含む、請求項138に記載の方法。
【請求項140】
上記表面特性は上記底面のプロフィールを含む、請求項139に記載の方法。
【請求項141】
上記プロフィールは、上記底面に非平坦面を与えるものである、請求項140に記載の方法。
【請求項142】
上記プロフィールは凸状湾曲を含む、請求項141に記載の方法。
【請求項143】
上記プロフィールは、上記底面に円錐台形面を与えるものである、請求項141に記載の方法。
【請求項144】
上記プロフィールは、内縁の曲率半径と、外縁の曲率半径とを含む、請求項141に記載の方法。
【請求項145】
上記内縁の曲率半径は上記外縁の曲率半径より大きい、請求項144に記載の方法。
【請求項146】
上記内縁の曲率半径は上記外縁の曲率半径より小さい、請求項144に記載の方法。
【請求項147】
上記表面特性は表面の粗面度を含む、請求項137に記載の方法。
【請求項148】
上記リテーニングリングは、表面の粗面度が異なる部分を含む、請求項147に記載の方法。
【請求項149】
上記表面特性は軸方向フラットさを含む、請求項137に記載の方法。
【請求項150】
所与の半径においてプロフィールの軸方向変化は0.3ミル未満である、請求項149に記載の方法。
【請求項151】
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実質的に一致するものである方法。
【請求項152】
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一般的に環状の本体を備え、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実質的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。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4A】
image rotate

【図4B】
image rotate

【図5A】
image rotate

【図5B】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate

【図12】
image rotate

【図13】
image rotate

【図14】
image rotate

【図15】
image rotate

【図16】
image rotate

【図17】
image rotate

【図18】
image rotate

【図19】
image rotate

【図20】
image rotate

【図21】
image rotate

【図22】
image rotate

【図23】
image rotate

【図24】
image rotate

【図25】
image rotate

【図26】
image rotate

【図27】
image rotate


【公開番号】特開2013−56416(P2013−56416A)
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−253344(P2012−253344)
【出願日】平成24年11月19日(2012.11.19)
【分割の表示】特願2006−539965(P2006−539965)の分割
【原出願日】平成16年11月12日(2004.11.12)
【出願人】(390040660)アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
【Fターム(参考)】