(57)【要約】  本明細書に記載された実装態様は、研磨システム用の保持リングを、腐食性の研磨ケミストリから保護する。一実施形態では、保持リングが、頂面、内径側壁、外径側壁および底面を有するリング形の本体を有する。内径側壁は、基板に外接するように構成されている。リング形の本体は、リング形の剛性部分と、リング形の剛性部分上に積み重ねられたリング形のポリマー部分であり、リング形の剛性部分の少なくとも３つの側面を覆うリング形のポリマー部分と、底面に形成された複数の溝と、リング形のポリマー部分を貫いて形成された複数の洗浄ポートであり、リング形の剛性部分から隔離された複数の洗浄ポートとを有する。
2018531805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨システム用の保持リングであって、
頂面、内径側壁、外径側壁および底面を有するリング形の本体であり、前記内径側壁が、基板に外接するように構成されたリング形の本体
を備え、前記リング形の本体が、
リング形の剛性部分と、
前記リング形の剛性部分上に積み重ねられたリング形のポリマー部分であり、前記リング形の剛性部分の少なくとも３つの側面を覆うリング形のポリマー部分と、
前記底面に形成された複数の溝と、
前記リング形のポリマー部分を貫いて形成された複数の洗浄ポートであり、前記リング形の剛性部分から隔離された複数の洗浄ポートと
を備える
保持リング。
【請求項２】
前記洗浄ポートが、前記リング形の本体の中心線に対して垂直ではない、請求項１に記載の保持リング。
【請求項３】
前記リング形のポリマー部分が、
前記リング形の剛性部分に延入した突出部
を備え、前記突出部を貫いて前記洗浄ポートが形成された、請求項１に記載の保持リング。
【請求項４】
前記洗浄ポートの内径が、前記リング形のポリマー部分によって覆われた、請求項３に記載の保持リング。
【請求項５】
前記リング形の剛性部分が、前記リング形のポリマー部分によって完全に封入された、請求項１に記載の保持リング。
【請求項６】
前記洗浄ポートの内径に形成されたコーティングであり、前記リング形の剛性部分を前記洗浄ポートから隔離するコーティング
をさらに備える、請求項１に記載の保持リング。
【請求項７】
研磨システム用の保持リングであって、
頂面、内径側壁、外径側壁および底面を有するリング形の本体であり、前記内径側壁が、基板に外接するように構成されたリング形の本体
を備え、前記リング形の本体が、
リング形の金属部分と、
前記リング形の剛性部分の外面を覆うリング形のポリマー部分と、
前記リング形の本体の前記底面に形成された複数の溝と、
前記リング形のポリマー部分を貫いて形成された複数の洗浄ポートであり、前記リング形の金属部分から隔離された複数の洗浄ポートと
を備える
保持リング。
【請求項８】
前記洗浄ポートが、前記リング形の本体の中心線に対して垂直ではない、請求項７に記載の保持リング。
【請求項９】
前記リング形のポリマー部分が、
前記リング形の金属部分に延入した突出部
を備え、前記突出部を貫いて前記洗浄ポートが形成された、請求項７に記載の保持リング。
【請求項１０】
前記洗浄ポートの内径が、前記リング形のポリマー部分によって覆われた、請求項９に記載の保持リング。
【請求項１１】
前記リング形の金属部分が、前記リング形のポリマー部分によって完全に封入された、請求項７に記載の保持リング。
【請求項１２】
前記洗浄ポートの内径に形成されたコーティングであり、前記リング形の金属部分を前記洗浄ポートから隔離するコーティング
をさらに備える、請求項７に記載の保持リング。
【請求項１３】
前記リング形の金属部分がステンレス鋼から製造された、請求項７に記載の保持リング。
【請求項１４】
前記リング形のポリマー部分が、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、およびポリブチレンテレフタレートのうちの少なくとも１つから製造された、請求項１３に記載の保持リング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体基板などの基板を研磨する研磨システムに関する。より詳細には、実施形態は、保持リング、化学機械平坦化（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｌａｎａｒｉｚａｉｔｏｎ）システム、および保持リングの寿命を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）は、高密度集積回路の製造において、基板上に堆積させた材料層を平坦化または研磨するために一般的に使用されているプロセスである。キャリアヘッドは、キャリアヘッド内に保持された基板をＣＭＰシステムの研磨ステーションに提供することができ、研磨流体の存在下で、動いている研磨パッドに基板を制御可能に押し付けることができる。化学的活性と機械的活性との組合せによって、研磨面に接触した基板の特徴面（ｆｅａｔｕｒｅ）側から材料が除去される。研磨中に基板から除去された材料は、研磨流体中に懸濁する。懸濁した材料は、研磨流体によって研磨ステーションから除去される。
【０００３】
キャリアヘッドは通常、基板に外接し、キャリアヘッド内での基板の保持を容易にし得る保持リングを含む。研磨の間、保持リングの底面は通常、研磨パッドと接触する。基板への研磨流体の移動および基板からの研磨流体の移動を促進するために、保持リングが溝を有することがある。基板を研磨する間に、スラリおよび除去された懸濁材料が、基板と保持リングとの間のエリアに付着し、蓄積することがある。付着した材料は保持リングの金属表面を腐食する。さらに、付着した材料が凝集し、研磨パッド上に落下し、基板欠陥の原因になることもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、改良された保持リング、改良された保持リングを有する研磨システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に記載された実施態様は、研磨システム用の保持リングを、腐食性の研磨ケミストリから保護する。一実施形態では、保持リングが、頂面、内径側壁（ｉｎｓｉｄｅ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｓｉｄｅｗａｌｌ）、外径側壁（ｏｕｔｅｒ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｓｉｄｅｗａｌｌ）および底面を有するリング形の本体を有する。内径側壁は、基板に外接するように構成されている。リング形の本体は、リング形の剛性部分（ｒｉｇｉｄ  ｒｉｎｇ−ｓｈａｐｅｄ  ｐｏｒｔｉｏｎ）と、リング形の剛性部分上に積み重ねられたリング形のポリマー部分（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｒｉｎｇ−ｓｈａｐｅｄ  ｐｏｒｔｉｏｎ）であり、リング形の剛性部分の少なくとも３つの側面を覆うリング形のポリマー部分と、底面に形成された複数の溝と、リング形のポリマー部分を貫いて形成された複数の洗浄ポート（ｗａｓｈ  ｐｏｒｔ）であり、リング形の剛性部分から隔離された複数の洗浄ポートとを有する。
【０００６】
上に挙げた本発明の特徴を詳細に理解することができるように、本発明のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって行われ、その実施形態のうちのいくつかは、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態だけを示したものであり、したがって、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意すべきである。なぜならば、他の有効な実施形態を本発明が受け入れる可能性があるためである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】研磨システムの部分断面図である。
【図２】保持リングを有するキャリアヘッドの部分断面図である。
【図３】保持リングの上面図である。
【図４Ａ】耐腐食性保持リングの一実施形態を示す断面図である。
【図４Ｂ】耐腐食性保持リングの一実施形態を示す断面図である。
【図５Ａ】耐腐食性保持リングの別の実施形態を示す断面図である。
【図５Ｂ】耐腐食性保持リングの別の実施形態を示す断面図である。
【図６Ａ】耐腐食性保持リングのさらに別の実施形態を示す断面図である。
【図６Ｂ】耐腐食性保持リングのさらに別の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
理解を容易にするために、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すために同一の参照符号を使用した。特段の言及なしに、１つの実施形態において開示された要素が別の実施形態で有益に利用され得ることが予期される。
本明細書には、保持リング、化学機械平坦化システム（ＣＭＰ）および基板を研磨する方法が記載されている。保持リングの耐用寿命を延ばすため、保持リングは、金属部分の封入（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）を含む。
【０００９】
図１は、化学機械研磨システム（ＣＭＰ）１００の部分断面図である。ＣＭＰシステム１００はキャリアヘッド１５０を含む。キャリアヘッド１５０は、保持リング１３０の内側に基板１３５（破線で示されている）を保持し、処理の間、基板１３５を、研磨パッド１７５の研磨面１８０と接触した状態に置く。研磨パッド１７５はプラテン１７６上に配されている。プラテン１７６は、プラテンシャフト１８２によってモータ１８４に結合されている。ＣＭＰシステム１００が基板１３５を研磨しているときに、モータ１８４は、プラテンシャフト１８２の軸１８６を軸にしてプラテン１７６、したがって研磨パッド１７５の研磨面１８０を回転させる。
ＣＭＰシステム１００は、化学物質送達システム１９０およびパッドリンスシステム（ｐａｄ  ｒｉｎｓｅ  ｓｙｓｔｅｍ）１６０を含むことができる。化学物質送達システム１９０は、スラリまたは脱イオン水などの研磨流体１９１を保持する化学物質タンク１９６を含む。スプレーノズル１９８によって研磨流体１９１を研磨面１８０に吹き付けることができる。研磨面１８０は、研磨流体１９１を回転させ、それによって研磨流体１９１を基板１３５と接触させる。基板１３５は、基板１３５を平坦化するためにキャリアヘッド１５０によって研磨面１８０に押し付けられている。捕集枡（ｃａｔｃｈ  ｂａｓｉｎ）１９２が、回転により研磨パッド１７５から落下した研磨流体１９１を集めることができる。集められた研磨流体１９１を濾過して不純物を除去し、化学物質タンク１９６に戻して再使用することができる。
【００１０】
パッドリンスシステム１６０は、研磨パッド１７５の研磨面１８０に脱イオン水１６４を吹き付ける水送達管１６２を含むことができる。パイプが、水送達管１６２を脱イオン水タンク（図示せず）に接続する。研磨後に、水送達管１６２からの脱イオン水１６４が、基板１３５、キャリアヘッド１５０および研磨面１８０から、屑および過剰な研磨流体１９１を洗い落とすことができる。パッドリンスシステム１６０と化学物質送達システム１９０は別個の要素として示されているが、脱イオン水１６４送達および研磨流体１９１を送達する両方の機能を単一システムが実行してもよいことを理解すべきである。
【００１１】
キャリアヘッド１５０はシャフト１０８に結合されている。シャフト１０８はモータ１０２に結合されている。モータ１０２はアーム１７０に結合されている。モータ１０２は、アーム１７０に対してキャリアヘッド１５０を、横方向（Ｘおよび／またはＹ方向）に直線運動で移動させる。キャリアヘッド１５０はさらにアクチュエータ１０４を含み、アクチュエータ１０４は、アーム１７０および／または研磨パッド１７５に対してキャリアヘッド１５０をＺ方向に移動させるように構成されている。キャリアヘッド１５０は、回転アクチュエータまたはモータ１０６にも結合されており、回転アクチュエータまたはモータ１０６は、キャリアヘッド１５０の中心線１１１と整列した回転軸を軸にしてキャリアヘッド１５０をアーム１７０に対して回転させる。モータ／アクチュエータ１０４、１０２および１０６は、研磨パッド１７５の研磨面１８０に対してキャリアヘッド１５０を位置決めしかつ／または移動させる。一実施形態では、モータ／アクチュエータ１０４、１０２および１０６が、研磨面１８０に対してキャリアヘッド１５０を回転させ、さらに、処理の間、研磨パッド１７５の研磨面１８０に基板１３５を押し付ける下向きの力を提供する。
【００１２】
キャリアヘッド１５０は、可撓性膜１４０を収容する本体１２５を含む。可撓性膜１４０は、キャリアヘッド１５０の下側に、基板１３５と接触する表面を提供する。キャリアヘッド１５０はさらに、本体１２５と可撓性膜１４０との間に配された１つまたは複数のブラダ（ｂｌａｄｄｅｒ）１１０／１１２を含むことができる。可撓性膜１４０は、キャリアヘッド１５０内に基板１３５が保持されているときに基板１３５の裏側と接触する。可撓性膜１４０に力を加えるため、ブラダ１１０／１１２は、ブラダ１１０／１１２に流体を選択的に送達する第１の可変圧力源１４５Ａに結合されている。一実施形態では、ブラダ１１０が可撓性膜１４０の外側ゾーンに力を加え、ブラダ１１２が可撓性膜１４０の中心ゾーンに力を加える。ブラダ１１０／１１２から可撓性膜１４０に加えられた力は基板１３５の部分に伝えられる。これらの力を使用して、研磨パッド１７５の研磨面１８０に対して基板１３５がアサートする、端から中心までの圧力プロファイルを制御することができる。基板１３５の別々の領域に対する力を可撓性膜１４０を通して制御するために、第１の可変圧力源１４５Ａは、ブラダ１１０／１１２のそれぞれに流体を独立して送達するように構成されている。さらに、キャリアヘッド１５０内での基板１３５の保持を容易にする吸引を基板１３５の裏側に適用するため、キャリアヘッド１５０に真空ポート（図示せず）を提供することもできる。
【００１３】
本体１２５および可撓性膜１４０には保持リング１３０が外接している。保持リング１３０は、アクチュエータ１３２によって本体１２５に結合されている。アクチュエータ１３２は、第２の可変圧力源１４５Ｂによって制御される。第２の可変圧力源１４５Ｂは、流体を供給し、またはアクチュエータ１３２から流体を除去し、それによって保持リング１３０は、キャリアヘッド１５０の本体１２５に対してＺ方向に移動する。第２の可変圧力源１４５Ｂは、モータ１０４によって提供される移動とは無関係に、保持リング１３０のＺ方向の移動を提供するように適合されている。第２の可変圧力源１４５Ｂは、アクチュエータ１３２および／または保持リング１３０に負圧または正圧を加えることによって、保持リング１３０の移動を提供することができる。一態様では、研磨パッド１７５に基板１３５を押し付けるために使用される力による研磨プロセスの間、研磨パッド１７５の研磨面１８０に向かって保持リング１３０を押しやるために、保持リング１３０に圧力が加えられる。
【００１４】
保持リング１３０は、金属、セラミック、プラスチックなどの１種または数種の材料から形成することができる。これらの材料は、保持リング１３０に剛性および長寿命を提供するように選択することができる。保持リング１３０は、複数のスラリ放出溝（ｓｌｕｒｒｙ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｇｒｏｏｖｅ）２４４（図２に示されている）を有することができる。保持リング１３０はさらに、１つまたは複数の洗浄ポート１２０を有することができる。洗浄ポート１２０およびスラリ放出溝２４４は、キャリアヘッド１５０および保持リング１３０内に捕らえられたスラリを洗い流すことを可能にする。洗浄ポート１２０を通して脱イオン水を吹き付けて、保持リング１３０および可撓性膜１４０に付着した粒子を洗い落とすことは、粒子が研磨面１８０に再導入されることを有利に防ぐ。この研磨面への粒子の再導入は、研磨中に基板を引っかいたりまたは他の態様で基板を傷つけたりすることにつながることがある。
キャリアヘッド１５０の保持リング１３０は、基板１３５の研磨中に研磨面１８０および研磨流体１９１と接触する。化学物質送達システム１９０は、研磨中に、研磨面１８０および基板１３５に研磨流体１９１を送達する。保持リング１３０のスラリ放出溝２４４および洗浄ポート１２０は、研磨流体１９１および同伴研磨屑を保持リング１３０を通して輸送して基板１３５から遠ざけることを容易にする。保持リング１３０は、保持リング１３０を構成する金属などのある種の材料を研磨流体１９１から保護するような方式で、したがって、保持リング１３０の寿命を延ばし、プロセス汚染の潜在的な供給源を低減させるような方式で形成することができる。
【００１５】
図２は、キャリアヘッド１５０および保持リング１３０の一部分の断面図である。保持リング１３０とキャリアヘッド１５０の本体１２５の支持構造体２１４との間に間隙２２２を形成することができる。間隙２２２は、支持構造体２１４が、保持リング１３０から垂直方向に独立して移動することを可能にする。さらに、支持構造体と保持リング１３０との間にボイド（ｖｏｉｄ）２２０が存在してもよい。基板１３５を研磨している間に、研磨流体、すなわちスラリ、および研磨流体中に懸濁した粒子がボイド２２０および間隙２２２に入る可能性がある。懸濁した固体（粒子）が、ボイド２２０および間隙２２２の中でキャリアヘッド１５０に付着することがある。キャリアヘッド１５０内の同伴された粒子は脱離することがあり、それらの粒子が除去されない場合には、研磨中に基板１３５を傷つけることがある。
保持リング１３０はリング形とすることができ、図１に示された中心線１１１と一致する中心線を有することができる。保持リング１３０はさらに、底面２１０、内径側壁２５４および外径側壁２５２を含むことができる。内径側壁２５４は、基板１３５を受け入れるようにサイズが決められた内半径（ｉｎｎｅｒ  ｒａｄｉｕｓ）を有する。保持リング１３０の内径側壁２５４は、間隙２２２およびボイド２２０によって支持構造体２１４から分離されている。
【００１６】
保持リング１３０は、２つ以上の部分から形成された本体２０２からなることができる。本体２０２のそれらの部分は、ぴったりと合着して本体２０２のリング形状を形成する１つまたは複数の部片を含むことができる。一実施形態では、保持リング１３０の本体２０２が、リング形の２つの部分から形成される。例えば、保持リング１３０は、剛性部分２８４に取り付けられたポリマー部分２８０を有することができる。別の実施形態では、３つ以上の部分から、保持リング１３０を形成することができる。例えば、一緒に保持された別個の複数のセグメントから、またはポリマー部分２８０によって封入された別個の複数のセグメントから、剛性部分２８４を形成することができる。
【００１７】
保持リング１３０の剛性部分２８４を、保持リング１３０のポリマー部分２８０に結合することができる。一実施形態では、剛性部分２８４を保護するために、剛性部分２８４が、ポリマー部分２８０によって完全に封入される。このような構成は、成形によってまたは付加製造（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）によって達成することができる。別の実施形態では、剛性部分２８４が、ポリマー部分２８０によって部分的に封入されており、検査のために剛性部分２８４の一部が露出している。
【００１８】
剛性部分２８４は、ステンレス鋼、アルミニウム、モリブデンまたは他の金属もしくは合金、あるいはセラミックまたはセラミックが充填されたポリマープラスチック、あるいはこれらの材料または他の適当な材料の組合せから形成することができる。一例では、本体２０２の剛性部分２８４は、ステンレス鋼（ＳＳＴ）などの金属から形成することができる。ポリマー部分２８０は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレート、ＥＲＴＡＬＹＴＥ（登録商標）ＴＸ、ＰＥＥＫ、ＴＯＲＬＯＮ（登録商標）、ＤＥＬＲＩＮ（登録商標）、ＰＥＴ、ＶＥＳＰＥＬ（登録商標）、ＤＵＲＡＴＲＯＬ（登録商標）、またはこれらの材料および／もしくは他の適当な材料の組合せなどのプラスチック材料から製造することができる。一例では、パッド１７５および基板１３５と接触する摩耗面を形成するために本体２０２のポリマー部分２８０がプラスチック材料から製造され、ポリマー部分２８０に剛性を提供するために剛性部分２８４がＳＳＴから形成される。
【００１９】
それに加えてまたはその代わりに、ＣＭＰシステム１００内で基板１３５を処理するために使用される研磨流体のケミストリに基づいて選択されたポリマー材料などの、プロセス流体との化学的相互作用に抵抗する疎水性材料または疎水性コーティングを有するように、ポリマー部分２８０を形成することもできる。このポリマー材料は、パリレン（ポリパラキシリレン）などの炭素含有材料、またはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ダイヤモンドライクカーボン（ｄｉａｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ：ＤＬＣ）などの他の炭素含有材料とすることができる。このコーティングについては図５Ａおよび図５Ｂに関して後により詳細に論じる。
【００２０】
続けて図２を参照する。上で簡単に論じたとおり、本体２０２は、底面２１０に形成されたスラリ放出溝２４４を含むことができる。スラリ放出溝２４４は、内径側壁２５４から外径側壁２５２まで延びる。保持リング１３０が回転すると、研磨流体１９１、および研磨によって基板１３５から除去された材料などの同伴研磨屑は、パッド１７５およびキャリアヘッド１５０の回転により、スラリ放出溝２４４を通って移動する傾向がある。
【００２１】
洗浄ポート１２０は、本体２０２の任意の部分に形成することができる。洗浄ポート１２０は第１の中心線２９０を有する。第１の中心線２９０は、キャリアヘッド１５０の中心線１１１（したがって保持リング１３０の中心線）に対して実質的に垂直とすることができる。洗浄ポート１２０は、保持リング１３０の外径側壁２５２に導かれた洗浄流体（すなわち脱イオン水１６４）が保持リング１３０の本体２０２を通り抜け、キャリアヘッド１５０内に画定されたボイド２２０および間隙２２２に入るための経路を提供する。洗浄ポート１２０のサイズは、キャリアヘッド１５０のボイド２２０内および間隙２２２内に捕らえられているかもしれない同伴研磨屑を除去するのに十分な洗浄流体の流れを提供するように決められる。洗浄ポート１２０の向きは、研磨パッド１７５の頂部研磨面１８０に対して第１の中心線２９０が平行になるような向きとすることができる。あるいは、第１の中心線２９０が第２の中心線２９３の位置まで回転し、洗浄ポート１２０が外径側壁２５２から上向きの角度になるような鉛直角（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｎｇｌｅ）２９２で、洗浄ポート１２０を傾けることもできる。第１の中心線２９０（または水平線）に対する洗浄ポート１２０の鉛直角２９２は、＋／−３０度など、約−８０度よりも大きくかつ約８０度よりも小さくすることができる。
【００２２】
洗浄ポート１２０の数および構成は、構成可能（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ）としても、および／またはプロセス条件に依存してもよい。例えば、保持リング１３０は、キャリアヘッド１５０に付着した固体を洗い落とし、それらの固体をキャリアヘッド１５０から遠ざけることを可能にするために、間隔を置いて配置された１８個までまたは１９個以上の洗浄ポート１２０を有することができる。キャリアヘッド１５０のボイド２２０および間隙２２２の全ての表面を洗浄流体で洗浄することができることを保証するため、洗浄ポート１２０は、保持リング１３０に沿って等間隔にまたは異なる間隔で配置することができる。洗浄ポート１２０を、４つまたは５つの洗浄ポート１２０からなるグループなど小さなグループとして形成することもでき、締め具のための空間または後に詳細に論じる図４Ａから図６Ａに示された剛性部分２８４の部分などの他の構成要素のための空間を提供するために、それらのグループを間隔を置いて配置することもできる。
図３は、保持リング１３０の上面図である。保持リング１３０は中心３０２を有することができる。保持リング１３０は頂面３１２を有する。頂面３１２は、１つまたは複数の取付特徴部（ｍｏｕｎｔｉｎｇ  ｆｅａｔｕｒｅ）３１０を有することができる。取付特徴部３１０は、本体２０２のポリマー部分２８０内に延びることができる。あるいは、取付特徴部３１０は、本体２０２の剛性部分２８４内に延びることができる。取付特徴部３１０は、穴、タブ（ｔａｂ）、または保持リング１３０をアクチュエータ１３２に取り付けるのに適した他の特徴とすることができる。保持リング１３０は、中心３０２と半径方向に整列した断面Ｘ−Ｘを有する。
【００２３】
図４Ａから図６Ｂは、断面Ｘ−Ｘに沿って切った、耐腐食性保持リング１３０の異なる実施形態を示す。図４Ａから図６Ｂに示された１つまたは複数の実施形態では、ポリマー部分２８０がプラスチック材料から形成されており、剛性部分２８４が、ステンレス鋼などの金属から形成されている。有利には、保持リング１３０の長寿命を促進するために、ポリマー部分２８０の材料が、保持リング１３０の洗浄ポート１２０を流れている腐食性の流体から剛性部分２８４を保護する。一方、剛性部分２８４の材料は、保持リング１３０に構造的な剛性を提供する。
【００２４】
図４Ａおよび図４Ｂは、耐腐食性保持リング１３０の一実施形態を示す断面図である。保持リング１３０は加工流体（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ）にさらされる。保持リング１３０は、保持リング１３０を横切って流体を導く洗浄ポート１２０およびスラリ放出溝２４４を有する。図４Ａおよび図４Ｂは、ポリマー部分２８０によって封入された剛性部分２８４と、ポリマー部分２８０を貫いて配された洗浄ポート１２０とを有する保持リング１３０の一実施形態を示す。すなわち、剛性部分２８４は、ポリマー部分２８０によって完全に包囲されている。
【００２５】
剛性部分２８４は、頂面４１４および底面４１６を有する。底面４１６は、輪郭４８０を有することができる。輪郭４８０は、不規則な輪郭または波形などの規則的な輪郭とすることができる。輪郭４８０は、剛性部分２８４の底面４１６にポリマー部分２８０を延入させる突出部４８１を有することができる。輪郭４８０は、正方形、正弦波または他の形状のパターンを形成する突出部４８１を有することができる。一実施形態では、剛性部分２８４の底面４１６の輪郭４８０が、実質的に長方形の突出部４８１を有する。有利には、剛性部分２８４の底面４１６に延入するポリマー部分２８０の突出部４８１が、ポリマー部分２８０を貫いて形成された洗浄ポート１２０を収容するためのスペースを提供する。このようにすると、洗浄ポート１２０は剛性部分２８４から隔離され、したがって、洗浄ポート１２０を流れている化学物質および他の材料は、保持リング１３０の剛性部分２８４と接触することができない。
輪郭４８０は周期４８６を有することができる。周期４８６は、隣接する突出部４８１の始点間の距離の尺度である。周期４８６を短くすることができ、その場合、隣接する突出部４８１は近くなる。あるいは、周期４８６を長くすることもでき、その場合、隣接する突出部４８１は遠くなる。周期４８６を規則的とし、それによって、周期４８６を、剛性部分２８４の底面４１６の全体に沿って実質的に同様の間隔で発生させることができる。規則的な周期４８６が、規則的な波形を有する輪郭４８０を表してもよい。あるいは、洗浄ポート１２０の配置または洗浄ポート１２０のグループの配置に対応するために周期４８６を変化させることもできる。
【００２６】
突出部４８１は、幅４８４の分だけ離すことができる。突出部４８１間に１つまたは複数の洗浄ポート１２０を形成することができるように幅４８４を構成することができる。一実施形態では、１つの洗浄ポート１２０が形成されるように幅４８４が構成される。別の実施形態では、４つの洗浄ポート１２０など２つ以上の洗浄ポート１２０が形成されるようにこの幅が構成される。いくつかの実施形態では、ポリマー部分２８０の突出部４８１の幅４８４のサイズが実質的に同様である。他の実施形態では、ポリマー部分２８０の突出部４８１の幅４８４が、異なるサイズにされてもよい。例えば、保持リング１３０の１つの位置に１つの洗浄ポート１２０を収容し、保持リング１３０の別の位置に２つの洗浄ポート１２０を収容するなど、突出部４８１はそれぞれ、異なる数の洗浄ポート１２０を収容することができる。
【００２７】
任意選択で、剛性部分２８４は、取付特徴部３１０のための受部（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）４１０を有してもよい。受部４１０は穴として示されているが、その代わりに、スタッド（ｓｔｕｄ）、ピン、または外部に突き出た他の特徴部とすることもできる。受部４１０はねじ山を有することができ、または、締め具によって保持リング１３０をキャリアヘッド１５０に取り付けることを可能にする他の特徴部を有することができる。有利には、受部４１０が、剛性部分２８４の材料に形成される。こうすると、保持リング１３０をキャリアヘッド１５０に取り付ける固定点が、ポリマー部分２８０のより軟かい材料に受部が形成されている場合よりも強くなる。
有利には、剛性部分２８４は、ＳＳＴなどの剛性材料から形成され、ポリマー部分２８０のプラスチック保護材料によって完全に封入することができる。剛性部分２８４の底面４１６の突出部４８１は、剛性部分２８４を腐食性の加工流体にさらさない洗浄ポート１２０を保持リング１３０に形成することを可能にする。このようにすると、剛性部分２８４が腐食性の加工流体にさらされる従来の保持リングよりも保持リング１３０の耐用寿命が長くなる。
図５Ａおよび図５Ｂは、耐腐食性保持リング１３０の別の実施形態を示す断面図である。保持リング１３０は加工流体にさらされる。保持リング１３０は、保持リング１３０を横切って流体を導く洗浄ポート１２０およびスラリ放出溝２４４を有する。図５Ａおよび図５Ｂは、ポリマー部分２８０によって封入された剛性部分２８４と、ポリマー部分２８０および剛性部分２８４を貫いて配された洗浄ポート１２０とを有する保持リング１３０の一実施形態を示す。
【００２８】
剛性部分２８４は、頂面４１４および底面５１６を有する。頂面４１４および底面５１６は、保持リング１３０の頂面３１２と実質的に平行とすることができる。剛性部分２８４は、剛性部分２８４を貫いて配された穴５２０を有することができる。ポリマー部分２８０は、剛性部分２８４の穴５２０と実質的に整列した穴５２２を有することができる。洗浄ポート１２０は、穴５２０、５２２を通って内径側壁２５４から外径側壁２５２まで延びている。
【００２９】
洗浄ポート１２０は、ポリマー部分２８０および剛性部分２８４を貫いて形成することができる。穴５２０、５２２に、特に洗浄ポート１２０に対して剛性部分２８４を露出させる穴５２０に、コーティング５２６を配することができる。コーティング５２６は、洗浄ポート１２０の通路を内張りして、洗浄ポート１２０を流れている流体が保持リング１３０の剛性部分２８４と接触することを防ぐ。コーティング５２６は、炭素含有材料などのポリマー材料から形成することができる。この炭素含有材料は、パリレン（ポリパラキシリレン）、例えばパリレンＣ（塩素化線状ポリパラキシリレン）、パリレンＮ（線状ポリパラキシリレン）およびパリレンＸ（橋かけポリパラキシリレン）を含むことができる。使用することができる他の炭素含有材料は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）およびダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を含む。コーティング５２６は、洗浄ポート１２０を流れているケミストリによって剛性部分２８４が腐食することを防ぐ。
【００３０】
コーティング５２６は、保持リング１３０を形成するために使用される印刷プロセス中など、付加製造操作において塗布することができる。あるいは、吹付け、浸漬または他の適当な方法によってコーティング５２６を塗布することもできる。別の代替実施形態では、コーティング５２６が、ポリマー部分２８０の連続した一体の部分である。例えば、剛性部分２８４をポリマー部分２８０でオーバーモールディング（ｏｖｅｒ−ｍｏｌｄｉｎｇ）するオーバーモールディングプロセスでコーティング５２６を形成することができる。有利には、コーティング５２６が、洗浄ポート１２０を流れているケミストリから剛性部分２８４を保護し、流体が剛性部分２８４を腐食し劣化させることを防ぐ。したがって、コーティング５２６は、保持リング１３０の耐用年数を延ばす。
図６Ａおよび図６Ｂは、耐腐食性保持リング１３０のさらに別の実施形態を示す断面図である。保持リング１３０は加工流体にさらされる。保持リング１３０は、内径側壁２５４から外径側壁２５２まで保持リング１３０を横切って流体を導く洗浄ポート１２０およびスラリ放出溝２４４を有する。図６Ａおよび図６Ｂは、剛性部分２８４がポリマー部分２８０によって部分的に封入され、洗浄ポート１２０がポリマー部分２８０を貫いて配された、保持リング１３０の一実施形態を示す。
【００３１】
剛性部分２８４は、頂面６１２および底面６１６を有する。底面６１６は、図４を参照して説明した輪郭と同様の輪郭６８０を有することができる。輪郭６８０は、ポリマー部分２８０から延び、剛性部分２８４の底面６１６に延入する突出部６８１を有することができる。突出部６８１は、長方形、半円形または他の適当な形状とすることができる。一実施形態では、剛性部分２８４の底面６１６が、輪郭６８０を形成する実質的に半円形の突出部６８１を有する。有利には、剛性部分２８４の底面６１６に延入するポリマー部分２８０の突出部６８１が、洗浄ポート１２０のないポリマー部分２８０を貫いて形成された洗浄ポート１２０を形成するためのスペースを提供し、それによって、剛性部分２８４が、洗浄ポート１２０を流れている化学物質にさらされることを防ぐ。
【００３２】
輪郭６８０の突出部６８１は周期６８６を有することができる。洗浄ポート１２０の配置に対応するため、周期６８６は、上で論じたとおり、規則的な周期または不規則な周期とすることができる。それぞれの突出部６８１に１つまたは複数の洗浄ポート１２０を形成することができるように突出部６８１を構成することができる。一実施形態では、１つの洗浄ポート１２０が形成されるように突出部６８１が構成される。別の実施形態では、３つの洗浄ポート１２０など２つ以上の洗浄ポート１２０が形成されるように突出部６８１が構成される。いくつかの実施形態では、剛性部分２８４の突出部６８１のサイズが、隣接する突出部６８１のサイズと実質的に同様である。他の実施形態では、剛性部分２８４の突出部４８１が異なるサイズにされてもよい。
【００３３】
剛性部分２８４の頂面６１２を、保持リング１３０の頂面３１２と一致させることができる。頂面６１２の取付特徴部３１０が、保持リング１３０をキャリアヘッド１５０に固定する。ポリマー部分２８０は、頂面６１２を除く剛性部分２８４の全体を封入することができる。ポリマー部分２８０の側面６９０は、剛性部分２８４がその中に配された開口６１０を形成する。ポリマー部分２８０の開口６１０にスナップ式にはめられ、またはポリマー部分２８０の開口６１０からスナップ式に取り外されるように、剛性部分２８４を構成することができる。側面６９０は、頂面６１２を除く剛性部分２８４の全体が処理ケミストリにさらされることを防ぐ。頂面６１２はキャリアヘッド１５０に取り付けられ、キャリアヘッド１５０は、剛性部分２８４の頂面６１２が処理ケミストリにさらされることを実質的に防ぐ。有利には、保持リング１３０の剛性部分２８４の頂面６１２が露出していることが、保持リング１３０のポリマー部分２８０および／または剛性部分２８４の容易な組立ておよび独立した交換を可能にする。
【００３４】
以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の追加の実施形態を考案することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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