(57)【要約】【課題】ＣＭＰリテーナーリングの樹脂部の射出成形化に伴う諸問題を解決しＣＭＰリング本体の安定した繰り返し使用を容易にする。【解決手段】リング本体部と消耗部品部との間に固定、接着用中間部材を介在させリング本体部と機械的に固定した構造に射出成形による一体成形をする事により消耗樹脂部を形成させた３層構造とする。【選択図】図４
2009202333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング本体部と消耗樹脂部との間にリング本体部に固定された接着用中間部品を介在させカートリッジ部品とした事を特徴としたＣＭＰリテーナーリング
【請求項２】
請求項１に記載された構造において消耗樹脂部を射出成形にて一体成形された事を特徴とするＣＭＰリテーナーリング
【請求項３】
請求項２に記載された構造において使用後に取り外したカートリッジ部品において図６に示す様に樹脂部のみを露出させる部分を設け、残留樹脂を剥がす為の掴みしろを形成する事を特徴とするＣＭＰリテーナーリング
【請求項４】
請求項２に記載された構造において接着用中間部品を金属板からのプレス加工にて製作される事を特徴としたＣＭＰリテーナーリング
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はＣＭＰ装置におけるリテーナーリングの材質、形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】半導体製造装置の中で、配線間の層間膜の凹凸を平坦にする技術、Ｖｉａホールの埋め込み技術としてＣＭＰ法（化学的機械的研磨方法）が用いられている。【０００３】ＣＭＰ工程は半導体ウェハーを化学薬品による反応と機械的な研磨を組み合わせる事で高精細に平坦化する研磨工程である。この平坦化工程は一般的に発泡ウレタンのパッドを定盤に固定したプラテンの上に研磨材を流して研磨するウェハーを固定したキャリアに５０〜２００ｋｇｆまでの荷重を印加して、プラテンとキャリアを回転、揺動させて研磨する。【０００４】研磨材はヒュームドシリカ、アルミナ等の研磨粒子がＫＯＨやアンモニア液などの薬液中に調合されている。
これらの薬液はヒュームドシリカ等の研磨砥粒を均一に分散させる効果を持った薬液と、研磨する膜を化学反応で変質させ、傷無く研磨する為に添加されている。【０００５】キャリアーの重要部品であるＣＭＰリテーナーリングは半導体ウェハーを正確な位置に固定し、均一な表面処理を可能にする為、用いられるリング状の治具である。【０００６】ＣＭＰリテーナーリングに固定された半導体ウェハーはＣＭＰリテーナリングと平面上に一体化してパッドに押し付けられＣＭＰリテーナーリングごと研磨される。このため、ＣＭＰリテーナーリングには磨耗係数、振動特性、機械的強度、耐磨耗性、寸法精度、スラリーに対する耐薬品性など厳格な基準が求められる。ＣＭＰリテーナーリングの一般的な断面形状を図１に示す。【０００７】近年、ＣＭＰ設備に使われる各種消耗部品の性能向上に伴い、消耗環境が最も厳しい、研磨パッドとＣＭＰリテーナーリングのコストダウン、長寿命化は重要な課題である。
このため、耐久性のあるＣＭＰリテーナーリングの開発のためいろいろな素材、形状が検討されている。【０００８】ＣＭＰリテーナーリングの磨耗は半導体ウェハー表面と共に研磨される平面部表面に集中される。しかしながら表面の磨耗性のみが優れていても、半導体ウェハーの固定されている内径周囲壁面がキャリアーの回転、揺動に伴い、繰り返しの付加荷重に負け、陥没してしまう、いわゆるサイドアタック現象により、ウェハー保持部の形状がウェハー形状とマッチしなくなる。
このため正確なＣＭＰプロセスが実行できなくなり、交換に至る問題がある。
このため、リングを適度に磨耗させ、常に新しい周囲の壁面を露出させサイドアタック現象を補正する必要があり、相反する二つの要因の解決のため、適度な磨耗性と機械的強度のバランスを持った素材を採用する事により長寿命化が図られている。【０００９】ＣＭＰリテーナーリング素材として、従来ＰＰＳ樹脂が多く使用されているが近年ＣＭＰリングのコストダウンをテーマとして、ＰＥＴ，ＰＢＴ，ＰＰ，ＰＴＦＥ，ＰＶＤＦ，ＰＯＭ等の樹脂、長寿命化をテーマとしてポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の高機能樹脂が使用されるＣＭＰ工程のコストダウンはリングのコスト及びリングの耐久性を総合的に考慮しなければならない。
安定したＣＭＰプロセスを維持するため、近年は従来のＰＰＳに加え、ポリエーテルエーテルケトンを使用したＣＭＰリテーナーリングが有力である。【００１０】ＣＭＰリテーナーリング（以下ＣＭＰリングと呼ぶ）は内径２００ｍｍ〜３００ｍｍのリング形状をしており通常の板、丸棒の切削加工では材料のロスが大きく、高価な素材ではコストが高くなりすぎる。
そこで多くの場合、ホローバーと呼ばれるパイプ状の形状を押し出し成形してこれを素形材として切削加工される。従ってリングの供給はホローバーが製作できる所に限られる。【００１１】そこでコストダウンのため、図２の様にＣＭＰリングをステンレス鋼などで作られたリング本体部３と消耗樹脂部２に分け、消耗樹脂部を交換部品にしてボルト４の様にして取り付ける方法もとられている。
この場合、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等が射出成形できる素材である事から消耗部品部２を射出成形にて製作出来れば、従来のホローバーから切削する方法よりも大幅なコストダウンが図れる。
【発明の解決しようとする課題】
【００１２】しかしながら図２の消耗樹脂部２の射出成形化にはいくつかの困難が伴う。
強度の弱い樹脂部そのものへ直接機械固定するため、固定強度を確保するには消耗部分として必要な肉厚以上の厚さが必要となる。
従って消耗樹脂部２は直径３００ｍｍ程度の厚肉のリングとなり、射出成形にて製作すると寸法精度、ひけの影響、内部の欠陥など製品として致命的な不具合が発生する要因が大きい。安定して肉厚品を作る事は困難である。
【００１３】そこで最小限の肉厚で消粍部品部を成立させるため、図３の様に金型にリング本体部６を挿入してリング本体と交換部品樹脂部を射出成形により一体成形する事が理想的であるが一体成形した場合、リングと残留樹脂が強固に接着しており形状的に治具により残留樹脂を取り外す為の隙間も作る事が出来ないため交換時にリング本体から容易に残留樹脂をはがす事が出来ず加熱して機械的に取り外す等、リング本体部に過大な負荷をかける事となる。
【００１４】ＣＭＰリング本体部の寸法精度は、数ミクロン〜数十ミクロンと高精度が要求され、コストをかけ、非常に慎重に上記作業を行っても負荷を繰り返しかける事により傷ついたり、寸法にくるいが生じ、リング本体部を再利用出来る回数は少ない。
【００１５】非常に高精度な加工品であるＣＭＰリング本体は高価であり、繰り返し使用回数が少なく、残留樹脂部除去作業に手間がかかる状況では、射出成形化によるコストダウン効果を十分発揮できない。
従って現在、交換部品タイプにしろ、一体加工タイプにしろ樹脂部分の製作方法はホローバーから切り出した素形材から、切削加工により製作する方法が標準的なリングの制作方法とされている。
【００１６】本発明の課題はＣＭＰリテーナーリングをリング本体部と消耗部品部に分け射出成形化によるコストダウンを図る手法において、上記問題点を解決し経済効果の高い安定したＣＭＰリング樹脂部の射出成形化を実現する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】図４に示す様にリング本体部８と消耗樹脂部７との間に接着用中間部品９を介在させリング本体部８と接着用中間部品９は、機械的に固定させ、消耗樹脂部７は射出成形による一体成形で形成させ、接着用中間部品９と強固に接着させる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】本発明は図４に示す様にリング本体部と消耗樹脂部とに分かれたＣＭＰリテーナーリングにおいてリング本体部８と消耗樹脂部７との境界に射出成形によって樹脂部と強固に接着するように処理された接着用中間部品９を介在させ３層構造とした事を特徴としたＣＭＰリテーナーリング構造でありこの構造を形成する為に、あらかじめ接着用中間部品９とリング本体部８をねじ等で脱着可能な機械的手段により強固に固定し、これを金型内に挿入して一体成形する事を特徴としたＣＭＰリテーナリング構造である。
【発明を実施する為の最良の形態】
【００１９】本発明におけるリング本体部材質は特に制約される事は無いが機械的強度が強く、腐食に強いセラミック、又はステンレス鋼などの無機系素材、又はポリイミド等などの高分子素材  通常半導体製造工程に使用される高分子素材が好ましい。
【００２０】本発明における消耗部品部はＣＭＰリテーナーリング素材に使用される射出成形可能な樹脂であれば特に制約される事は無いが、接着用部品との接着強度などを勘案して選択される。例えば、ＰＰＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等が好ましい。
【００２１】また、本発明におけるリング本体部と消耗部品部との間に介在させる接着用中間部品材質は、特に制約されないが、機械的強度、射出成形される材料との接着強度等を勘案して選択される。
例えばステンレス鋼、アルミニウム、マグネシウム等の金属部材が好ましい。
【００２２】接着用中間部材は射出成形により、強固に密着するように樹脂が成形される表面部は機械加工、表面ブラスト処理、薬品処理などにより全面に微細なアンダーカット処理がなされている事が好ましい。
【００２３】本発明によれば、図４における消耗樹脂部２はインサートされる接着用中間部品４の周りに最小限必要な消耗樹脂部の形状のみを形成させればよい事となり、肉厚も薄く寸法精度は安定する。
また、リング本体部８と接着用部品９は機械固定されるため、脱着が容易である。
【００２４】従って本発明によれば、図５の様に、使用後のＣＭＰリング本体８から消耗した残留樹脂９が付着した接着用中間部品７を取り外す事は非常に容易である。
本発明によれば取り外しの為に高価なＣＭＰリング本体８に負荷をかける事は無く、ＣＭＰリング本体部８は半永久的に再利用出来る。
【００２５】上記工程で取り外した消耗残留樹脂１０が付着した接着用部品９は本体部に比べ小さく扱いやすい上、図６に示す様にはずした時に、樹脂部のみが露出した部分１１を形成出来る様な構造にしておけば樹脂露出部１１をつかみしろにして、ペンチ、プライヤーなどの治具を利用できる。
従って加熱して治具を使う事により消耗残留樹脂部１０は比較的簡単に剥がす事が出来る。
【００２６】本発明の大きな特徴は、図４における接着用中間部品９がＣＭＰリング本体部８と消耗樹脂部７の間に完全に密閉されるため、ＣＭＰリング本体部８の様な高度な寸法精度が要求されない点である。
図４の構造において組みあがったＣＭＰリングの寸法精度はＣＭＰリング本体部８の加工精度と射出成形される消耗樹脂部７の成形精度、又は成形金型の精度に支配される。
【００２７】このため、図４の構造において接着用中間部品９はＣＭＰリング本体８との勘合のみに留意すれば高度な精度は要求されず、製作コストを非常に安く抑える事が出来る。
【００２８】接着用中間部材９は高精度を要求されないため残留樹脂部を剥がす作業の繰り返しの負荷においても影響を受けにくく、再利用できる回数が多い。
また、元々製作コストが安い事から再利用する回数を無理に伸ばす必要性も低い。このため残留樹脂の除去作業に過大な慎重を要する必要が無く、作業性、作業コストが大幅に軽減される。
【００２９】本発明の選択肢の一つとして上記の優位点を生かし、図７に示す様に接着用中間部品１２をプレス加工による量産する事で大幅に製作コストを下げる事も可能である。  この場合接着用部品４を再利用する必要すらなくなり、残留樹脂の除去作業そのものを省く事が出来る。
【００３０】このため、本発明によれば従来の問題点が解決され、ＣＭＰリングの射出成形化によるコストダウンの効果を最大限に発揮させる事が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】本発明において従来  押し出し成形、又は圧縮成形により成形した樹脂素形材を機械加工する事で得られていたＣＭＰリテーナーリングが射出成形によって安定して生産可能となり、従来部品のコストダウン、使用樹脂の選択幅の拡大に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】  樹脂ブロックから削りだしたＣＭＰリテーナーリング断面構造である。
【図２】  消耗樹脂部分を別部品としたＣＭＰリテーナーリング断面構造である。
【図３】  リング本体部を金型にインサートし樹脂を一体成形させたＣＭＰリテーナーリング断面構造である。
【図４】  接着用中間部品を介在させ、射出成形により一体成形された３層構造のＣＭＰリテーナーリング断面構造である。
【図５】  ＣＭＰプロセスに使用後、消耗した樹脂部を接着用中間部品ごと取り外した状態のＣＭＰリテーナーリング断面構造である。
【図６】  消耗した樹脂部が付着した接着用中間部品の断面構造である。
【図７】  接着用中間部品をプレス加工品にした本発明の断面構造である。
【符号の説明】
【００３３】１、樹脂製ＣＭＰリテーナーリング本体
２、消耗樹脂部
３、ステンレス製ＣＭＰリテーナーリング本体
４、取り付けネジ穴
５、射出成形により一体成形された消耗樹脂部
６、ステンレス製ＣＭＰリテーナーリング本体
７、射出成形により一体成形された消耗樹脂部
８、ステンレス製ＣＭＰリテーナーリング本体
９、接着用中間部材
１０、使用後、消耗した残留樹脂部
１１、樹脂露出部
１２、プレス加工により製作した接着用中間部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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