【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリッシング装置に係り、特に半導体ウェハ等の研磨対象物を保持し、研磨面に押圧しつつ摺動することで化学・機械的研磨を行うトップリングの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から化学・機械的研磨法（ＣＭＰ）によるポリッシング装置が広く知られている。このポリッシング装置は、半導体ウェハ等の研磨対象物をトップリングに保持して、研磨スラリを供給した研磨パッドの研磨面に押圧しつつ摺動することで化学・機械的研磨を行う。ここで、このポリッシング装置では、研磨対象物を保持したトップリングと、研磨パッドを備えた定盤とがそれぞれ回転運動し、研磨パッドの略中央部に配置された研磨スラリの供給ノズルから研磨スラリが研磨面の全面に供給される。
【０００３】
図８は、研磨対象物を保持するトップリングの従来の構造例を示す。ハウジング１１の底面にはリテーナリング１２が図示しないボルト等の締結手段により固定されている。ハウジング１１とリテーナリング１２により形成される内部空間１３には、ゴム等の弾性体リング１４を介してプレート１５が垂直方向に移動可能に配置され、そのプレート１５に密着するように研磨対象物である半導体ウェハＷがその外周縁をリテーナリング１２の内周面により保持されつつ収容される。ハウジング１１の内部空間１３にはその部分に供給される空気圧が調整され、プレート１５を介して研磨対象物である半導体ウェハＷに適度の押圧力を付与するようになっている。
【０００４】
半導体ウェハＷの被研磨面は、定盤２１に固定された研磨パッド２２の研磨面と摺動することで、研磨面に供給された研磨スラリにより研磨が進行する。ここで、研磨スラリは、多量の研磨砥粒を含む溶液であり、これにより化学・機械的研磨が進行する。ハウジング１１は回転軸１７により回転され、これに伴い半導体ウェハＷが回転しつつ同様に回転運動をしている研磨パッド２２の研磨面に摺動する。この時、リテーナリング１２の底面も研磨パッド２２の研磨面と摺動する。
【０００５】
ところで、研磨スラリは、上述したように例えば研磨パッド２２の中央部に配置されたノズル（不図示）から供給され、リテーナリング１２の底面と研磨面との界面を介して、リテーナリング１２の内部に保持された研磨対象物の被研磨面に供給される。
【０００６】
しかしながら、従来のリテーナリングを使用したトップリングでは、リテーナリング１２の底面は研磨パッドの研磨面に一様に接触する。このため、リテーナリング１２がその外部から供給される研磨スラリをブロックしてしまい、リテーナリング１２の内部に存在する被加工物に十分な研磨スラリを供給することが困難であるという問題があった。
【０００７】
このため、リテーナリングの底面にスリットを設け、そのスリットを介してリテーナリングの内部に配置された被加工物に研磨スラリを供給する等の対策が従来から取られていた（特許文献１乃至６参照）。しかしながら、リテーナリングの摺動面にスリットを設けた場合には、スリットのある箇所と無い箇所とでの、研磨特性の円周方向のバラツキが研磨結果に生じるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−４１６５号公報
【特許文献２】
特開平９−２９５２６３号公報
【特許文献３】
特開平１０−２４９７０７号公報
【特許文献４】
特開平１１−７７５１９号公報
【特許文献５】
特開平１１−２２６８６６号公報
【特許文献６】
特開平８−２６４６２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、研磨スラリをリテーナリングの内部に円滑に且つ均一に導入することができるトップリングを備えたポリッシング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリッシング装置は、リテーナリングにより研磨対象物の外周縁を保持し、前記研磨対象物を研磨面に押圧しつつ摺動するトップリングを備えたポリッシング装置において、前記リテーナリングの底面が前記研磨面に接触し、その接触面の面圧が前記リテーナリングの外周方向にいくに従い、低減するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記本発明によれば、リテーナリングの底面が研磨面に接触し、その接触面の面圧がリテーナリングの外周方向に行くに従い低減するようにしたので、研磨スラリをリテーナリング内部に円滑に且つ均一に供給することができる。これにより、研磨スラリが研磨対象物と研磨パッドの研磨面との摺動面に十分に供給され、良好な研磨特性を得ることができる。
【００１２】
ここで、リテーナリング底面の接触面の面圧が前記リテーナリングの外周方向にいくに従い低減するように、第１の態様として、リテーナリングは、その外周面に半径方向内方に向かう切り欠きが設けられている。これにより、リテーナリングの底面に対して垂直方向の剛性を外周側にいくに従い低減して、接触面の面圧がリテーナリングの外周方向に行くに従い低減する。
【００１３】
また、前記切り欠きを、前記リテーナリングと接合するハウジングとの境界面に設けるようにしてもよい。これにより、上記と同様に接触面の面圧がリテーナリングの外周方向に行くに従い低減する。また、切り欠きがゴム等の弾性部材により充填されていることが好ましい。これにより、切り欠きの内部に研磨スラリが入り込み固着するというトラブルを防止することができる。
【００１４】
また、第２の態様として、リテーナリングが、その底部において、外周側に延びる延長部を備え、前記リテーナリングの底面に対して垂直方向の剛性を該延長部において低減するようにしてもよい。
【００１５】
また、前記接触面の面圧、即ちリテーナリングの剛性を低減した部分の材質が、低減していない部分の材質と比べ、削れやすいことが好ましい。これにより、リテーナリングを長期に使用する場合、剛性の高い部分と低い部分において、削れ量を均一にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の実施形態について説明する。尚、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態のトップリングの構成例を示す。このトップリング１０は、半導体ウェハ等の研磨対象物Ｗを保持して、研磨パッド２２の研磨面に押圧しつつ摺動することで、化学・機械的研磨を進行させるものである。即ち、トップリング１０は、ハウジング１１の下面にリテーナリング１２を備え、その内周面で研磨対象物Ｗの外周縁を保持するようになっている。また、ハウジング１１の内部には弾性体リング１４を介してプレート１５が垂直方向に移動可能に配置され、プレート１５とハウジング１１に囲まれた内部空間１３の空気圧を調整することで、研磨対象物Ｗに研磨面に対する押圧力を調整するようになっている。従って、研磨対象物Ｗがトップリング１０により保持されて押圧されつつ定盤２１上に固定された研磨パッド２２の研磨面と摺動し、研磨面に研磨スラリが供給されることで化学・機械的研磨が進行する。
【００１８】
本発明のリテーナリング１２には、その外周面に半径方向内方に向かう切り欠き１２ａが設けられている。リテーナリング１２は例えばプラスチック樹脂で構成され、（リテーナリング１２の高さ方向の）幅０．５−１ｍｍ程度の切り欠きが、この実施形態においては全周に沿って設けられている。切り欠き１２ａの（半径方向の）深さは、リテーナリング１２の（半径方向の）幅の２／３程度に設けることが好ましい。なお、切り欠き１２ａの幅及び深さは、リテーナリング全体の寸法、材質等に応じて適宜決定されることは勿論である。また、切り欠き１２ａは必ずしも全周に亘って設ける必要はなく、部分的に設けるようにしてもよい。
【００１９】
リテーナリング１２にその外周面に半径方向内方に向かう切り欠き１２ａを設けることで、リテーナリングの底面に対して垂直方向の剛性を外周側に行くに従い低減することができる。これにより、リテーナリングの底面の外周部分に面圧の低い領域が配置され、即ちトップリングによる押し付け力の低い範囲が設けられ、研磨スラリが容易にリテーナリングの内側に潜り込むことが可能となる。そして、研磨スラリがリテーナリングの内周面内に一旦入ってしまえば、容易にリテーナリングの外側に出ることがない。これにより、リテーナリング内周面に保持された加工対象物への研磨スラリの供給量を増加することができる。
【００２０】
この切り欠き１２ａには、図２に示すように、ゴム等の弾性体１９をモールド等により充填することが好ましい。切り欠き１２ａを充填物で充填することにより、切り欠き１２ａに研磨スラリが入り込み固着することを防止でき、長期のトップリングの使用によるトラブルを防止できる。また、ゴム等の弾性体を充填することで、外周側における剛性の低減を阻害することがない。
【００２１】
切り欠き１２ａは、図３に示すように、リテーナリング１２の上部であるハウジング１１の底面との境界面に設けるようにしてもよい。即ち、リテーナリング１２とハウジング１１との接合部分の外周側に非接触部分１２ａが設けられる。これにより、リテーナリングの外周側に行くに従い、垂直方向の剛性を落とすことができ、リテーナリング底面における研磨面の面圧を外周方向に行くに従い低減することができる。これにより、研磨スラリがリテーナリング内部への潜り込みを容易にすることができるということは上述と同様である。
【００２２】
なお、この図３に示すハウジング底面とリテーナリング１２の上面との間に設けた非接触部分１２ａにゴム等の弾性体を充填するようにしてもよい。これにより、図２における弾性体１９と同様に研磨スラリが内部に入り込み固着することを防止できる。
【００２３】
図４は、本発明の第２の実施形態のトップリングを示す。このトップリング１０では、リテーナリング１２がその底部において、外周側に伸びる延長部１２ｃを備えている。この延長部１２ｃは、リテーナリング１２の肉厚部に対して厚さが薄いので、リテーナリングの底面に対して垂直方向の剛性をその延長部において低減することができる。
【００２４】
図４（ａ）は、円筒状のリテーナリング１２の底面に延長部１２ｃを配置したものである。図４（ｂ）は、延長部１２ｃの直上に位置するように切り欠き１２ａを設けたものである。これにより、図４（ａ）に示す延長部の構造に対して、リテーナリングの垂直方向の剛性を外周側に行くに従い、より低減することが可能である。
【００２５】
延長部１２ｃとしては、例えば厚さが１−２ｍｍ程度で、半径方向の延長部の長さが５ｍｍ程度が好適である。また、切り欠き１２ａを設ける場合には、上述したように幅が０．５−１ｍｍ程度で（半径方向の）長さがリテーナリングの（半径方向の）幅の２／３程度であることが好ましい。しかしながら、これらの寸法は、リテーナリングの全体的な寸法や材質等に応じて適宜変更されるべきものである。また、延長部や切り欠き部を必ずしも全周に沿って設ける必要はなく、部分的に設けるようにしても勿論よい。
【００２６】
また、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、リテーナリングの研磨面に接する部分の材質と、ハウジングに接する部分の材質を異材質で製作する場合もある。例えば、研磨面２２に接するリテーナリング部分１２ｆの材質を耐腐食性の材質で構成し、ハウジングに接するリテーナ部分１２ｄの材質をステンレスで構成する場合もある。その場合には、リテーナリング部分１２ｆとリテーナ部分１２ｄの接触面のリテーナリングの半径方向の内方に向かう面のみ、空隙部とすることでリテーナリングの外周面圧を低減する場合がある。この場合、図５（ａ）に示すように、リテーナリング部分１２ｆとリテーナ部分１２ｄの接着面に中間媒体１２ｅを設けても良いし、場合によっては、図５（ｂ）に示すようにリテーナリング部分１２ｆとリテーナ部分１２ｄを直接に接着することも可能である。
【００２７】
図６は、本発明の上記実施形態のリテーナリングの変形例を示す。この実施形態では剛性を低減した部分１２ｈの材質が低減していない部分１２ｇの材質と比べ、削れ易くなっている。例えば、剛性を低減した部分１２ｈをＰＰＳで、剛性を低減していない部分１２ｇをＰＥＥＫで構成し、それぞれを接合する。これにより、剛性の低い部分は圧力も低くなるので、剛性が低減されていないところに比べてリテーナリング自身の削れレートが低くなる。リテーナリングを長期に使用しようとした場合、削れ量の違いによる段差がリテーナリングの面圧分布を変化させる。当初の面圧分布が得られなくなると、半導体ウェハへのスラリ導入量が変わってしまう。そこで、剛性が低い部分の材質に削れやすいものを用いることで、この削れ量の差を抑えることができる。
また、図１の実施形態においては、削れ量に差が生じても、削れた部分が削れない部分の剛性を更に低くすることになる。即ち、この切り欠きの位置高さ、深さを最適にすると、同一の材質で、削れ量に差が生じても、面圧分布の変化を抑えることができる。
【００２８】
なお、図５等に示す実施形態においても、剛性の高い部分が先に削れ、削れない部分に高い面圧分布がかかるようになる。このため、空隙部の大きさを適切に設計することで、均一な削れ量の分布が得られる。
【００２９】
図７は、リテーナリング外周部における面圧分布を示す。例えば図４（ｂ）に示すリテーナリングにおいて、リテーナリングの内周面Ｒ０においては面圧分布が一番高く、リテーナリングの外周面Ｒ１では、切り欠き１２ａと延長部１２ｃとの相互作用で面圧分布は低減する。そして、延長部１２ｃの外周面Ｒ２においては、面圧は更に低減する。
【００３０】
従って、自転するトップリング１０と自転または／及び公転する研磨パッド２２の研磨面との間で、研磨対象物である半導体ウェハＷとリテーナリング１２の底面とがそれぞれ摺動する。図示しない研磨パッドの中央部やリテーナリング１２の外周下側近傍にノズルから供給された研磨スラリは、面圧の低いリテーナリング外周部より、リテーナリング底面と研磨パッドの研磨面との間に潜り込み、リテーナリング内部に容易に供給することができる。即ち、面圧の低い部分をリテーナリングの全周に沿って設けておくことで、リテーナリング内部に研磨スラリを均一に供給することが可能である。これにより、研磨対象物である半導体ウェハＷの全面に均一に研磨スラリを供給することができ、均一な研磨特性が得られる。
【００３１】
なお、研磨スラリを少なくとも半導体ウェハＷが接触する部分の研磨パッド２２に設けた、または複数の開口を通して研磨パッド２２の裏面から研磨パッド２２の上面（研磨面）に供給しても、上述のように切り欠きを設けたリテーナリング１２の作用により逆に半導体ウェハＷの被研磨面からリテーナリング１２の外周に向かって、使用済み研磨スラリが良好に排出されるので、半導体ウェハＷの被研磨面に新しい研磨スラリが、常に半導体ウェハＷの被研磨面全面に均一に供給できるので、均一な研磨特性が得られる。これは、（半径ｅで）公転する研磨パッドや、トップリングが自転する研磨パッドの中心部を通過する場合に好適である。
【００３２】
本発明のトップリングは、研磨対象物の外周縁を保持して、研磨面に摺動するものに対して適用が可能であり、必ずしもトップリングが自転し定盤が公転するものに限らない。例えば、トップリングが研磨対象物を保持し、研磨面に対して並進循還運動するようなものにも、勿論適用が可能である。
また、リテーナリングの摺動面に、上述の切り欠きによるリテーナリングの面圧勾配作用を打ち消さない程度のサイズ、形状を有するスリットを設けて、更に被研磨面に均一なスラリの供給を促進するようにしても良い。
【００３３】
尚、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、研磨対象物の外周縁を保持するリテーナリング内に容易に且つ均一に研磨スラリを供給することができる。これにより、研磨対象物の被研磨面の全面に亘って良好な研磨特性が得られるポリッシング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のトップリングの構成例を示す断面図である。
【図２】図１の変形例を示す断面図であり、切り欠きに弾性体を充填した場合を示す。
【図３】図１の変形例を示す断面図であり、切り欠きをハウジングの下面とリテーナリングとの境界面に、非接触部分として配置した場合を示す。
【図４】本発明の第２の実施形態のトップリングの構成例を示す要部の拡大断面図であり、（ａ）はリテーナリングの底部に延長部を設けた場合を示し、（ｂ）はリテーナリングの底部に延長部を設けるとともに、その直上部に切り欠きを設けた場合を示す。
【図５】図１の変形例を示す要部断面図であり、リテーナリングを底面側とハウジング側で複数の材質の材料で構成した場合を示す。
【図６】図１の変形例を示す要部断面図であり、リテーナリングを剛性が高い部分と低い部分で複数の材質の材料で構成した場合を示す。
【図７】リテーナリング底面の半径方向に沿った面圧分布を示すグラフである。
【図８】従来のトップリングの構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ トップリング
１１ ハウジング
１２ リテーナリング
１２ａ 切り欠き
１２ｃ 延長部
１２ｄ ハウジングに接するリテーナ部分
１２ｅ 中間媒体
１２ｆ 研磨面に接するリテーナリング部分
１２ｇ 剛性が高い部分
１２ｈ 剛性が低い部分
１３ 内部空間
１４ 弾性体リング
１５ プレート
１７ 回転軸
１９ 充填体（弾性体）
２１ 定盤
２２ 研磨面
Ｗ 半導体ウェハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus, and more particularly to a structure of a top ring which holds an object to be polished such as a semiconductor wafer and performs chemical and mechanical polishing by sliding while pressing against a polishing surface.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A polishing apparatus using a chemical mechanical polishing method (CMP) has been widely known. This polishing apparatus performs chemical / mechanical polishing by holding an object to be polished such as a semiconductor wafer on a top ring and sliding while pressing against a polishing surface of a polishing pad to which polishing slurry has been supplied. Here, in this polishing apparatus, a top ring holding an object to be polished and a surface plate provided with a polishing pad rotate respectively, and a polishing slurry is supplied from a polishing slurry supply nozzle arranged at a substantially central portion of the polishing pad. Is supplied to the entire polishing surface.
[0003]
FIG. 8 shows a conventional structure example of a top ring for holding an object to be polished. A retainer ring 12 is fixed to a bottom surface of the housing 11 by fastening means such as a bolt (not shown). In an internal space 13 formed by the housing 11 and the retainer ring 12, a plate 15 is disposed movably in a vertical direction via an elastic body ring 14 such as rubber, and an object to be polished is brought into close contact with the plate 15. A certain semiconductor wafer W is accommodated while its outer peripheral edge is held by the inner peripheral surface of the retainer ring 12. The air pressure supplied to the internal space 13 of the housing 11 is adjusted, and an appropriate pressing force is applied to the semiconductor wafer W to be polished via the plate 15.
[0004]
The polished surface of the semiconductor wafer W slides on the polished surface of the polishing pad 22 fixed to the platen 21, so that the polishing proceeds by the polishing slurry supplied to the polished surface. Here, the polishing slurry is a solution containing a large amount of polishing abrasive grains, whereby chemical and mechanical polishing proceeds. The housing 11 is rotated by the rotation shaft 17, and the semiconductor wafer W rotates and slides on the polishing surface of the polishing pad 22 which is also rotating while the housing 11 is rotating. At this time, the bottom surface of the retainer ring 12 also slides on the polishing surface of the polishing pad 22.
[0005]
Incidentally, the polishing slurry is supplied from a nozzle (not shown) arranged at, for example, the central portion of the polishing pad 22 as described above, and passes through the interface between the bottom surface of the retainer ring 12 and the polishing surface. Is supplied to the surface to be polished of the object to be polished held by the polishing.
[0006]
However, in a top ring using a conventional retainer ring, the bottom surface of the retainer ring 12 uniformly contacts the polishing surface of the polishing pad. For this reason, there is a problem that the retainer ring 12 blocks the polishing slurry supplied from the outside, and it is difficult to supply a sufficient polishing slurry to the workpiece existing inside the retainer ring 12. .
[0007]
For this reason, measures such as providing a slit on the bottom surface of the retainer ring and supplying a polishing slurry to a workpiece disposed inside the retainer ring through the slit have been conventionally taken (Patent Documents 1 to 6). reference). However, when a slit is provided on the sliding surface of the retainer ring, there is a problem in that a variation in polishing characteristics in a circumferential direction between a portion having the slit and a portion having no slit occurs in the polishing result.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-5-4165 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-295263 [Patent Document 3]
JP-A-10-249707 [Patent Document 4]
JP-A-11-77519 [Patent Document 5]
JP-A-11-226866 [Patent Document 6]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-264627
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a polishing apparatus provided with a top ring capable of smoothly and uniformly introducing a polishing slurry into a retainer ring.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The polishing apparatus of the present invention is a polishing apparatus having a top ring that holds an outer peripheral edge of an object to be polished by a retainer ring and slides while pressing the object to be polished against a polishing surface, wherein the bottom surface of the retainer ring is It comes into contact with the polished surface, and the surface pressure of the contact surface decreases in the outer circumferential direction of the retainer ring.
[0011]
According to the present invention, the bottom surface of the retainer ring is in contact with the polishing surface, and the surface pressure of the contact surface is reduced as it goes in the outer peripheral direction of the retainer ring. It can be supplied uniformly. As a result, the polishing slurry is sufficiently supplied to the sliding surface between the polishing object and the polishing surface of the polishing pad, and good polishing characteristics can be obtained.
[0012]
Here, as a first aspect, the retainer ring has a notch radially inwardly formed on the outer peripheral surface thereof so that the contact pressure of the contact surface of the retainer ring bottom surface decreases in the outer peripheral direction of the retainer ring. Is provided. Thereby, the rigidity in the direction perpendicular to the bottom surface of the retainer ring is reduced toward the outer peripheral side, and the surface pressure of the contact surface is reduced as it goes toward the outer peripheral direction of the retainer ring.
[0013]
Further, the notch may be provided at a boundary surface between the retainer ring and a housing to be joined. As a result, similarly to the above, the surface pressure of the contact surface decreases as it goes in the outer circumferential direction of the retainer ring. Preferably, the notch is filled with an elastic member such as rubber. Thus, it is possible to prevent a problem that the polishing slurry enters and is fixed in the notch.
[0014]
Further, as a second aspect, the retainer ring may include an extended portion extending to the outer peripheral side at a bottom portion thereof, and the rigidity in a direction perpendicular to the bottom surface of the retainer ring may be reduced at the extended portion.
[0015]
Further, it is preferable that the material of the portion where the surface pressure of the contact surface, that is, the rigidity of the retainer ring is reduced, is more easily cut than the material of the portion where the rigidity is not reduced. Accordingly, when the retainer ring is used for a long period, the shaving amount can be made uniform between the high rigidity portion and the low rigidity portion.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[0017]
FIG. 1 shows a configuration example of a top ring according to the first embodiment of the present invention. The top ring 10 holds the object W to be polished such as a semiconductor wafer, and slides while pressing against the polishing surface of the polishing pad 22 to advance chemical and mechanical polishing. That is, the top ring 10 includes the retainer ring 12 on the lower surface of the housing 11, and holds the outer peripheral edge of the workpiece W on the inner peripheral surface. Further, a plate 15 is disposed inside the housing 11 via an elastic ring 14 so as to be movable in a vertical direction, and by adjusting the air pressure in the internal space 13 surrounded by the plate 15 and the housing 11, the object to be polished is adjusted. The pressing force on the polishing surface is adjusted to W. Accordingly, the polishing target W slides on the polishing surface of the polishing pad 22 fixed on the platen 21 while being held and pressed by the top ring 10, and the polishing slurry is supplied to the polishing surface, thereby causing a chemical / mechanical reaction. Polishing proceeds.
[0018]
The retainer ring 12 of the present invention is provided with a notch 12a extending radially inward on the outer peripheral surface thereof. The retainer ring 12 is made of, for example, a plastic resin, and a notch having a width of about 0.5-1 mm (in the height direction of the retainer ring 12) is provided along the entire circumference in this embodiment. It is preferable that the depth (in the radial direction) of the notch 12 a is provided to be about ／ of the width (in the radial direction) of the retainer ring 12. It should be noted that the width and depth of the notch 12a are appropriately determined according to the dimensions, material, and the like of the entire retainer ring. The notch 12a does not necessarily need to be provided over the entire circumference, but may be provided partially.
[0019]
By providing the cutout 12a on the outer peripheral surface of the retainer ring 12 inward in the radial direction, the rigidity in the direction perpendicular to the bottom surface of the retainer ring can be reduced toward the outer peripheral side. Accordingly, a region where the surface pressure is low is arranged in the outer peripheral portion of the bottom surface of the retainer ring, that is, a range where the pressing force by the top ring is low is provided, and the polishing slurry can easily enter the inside of the retainer ring. Then, once the polishing slurry has entered the inner peripheral surface of the retainer ring, it does not easily come out of the retainer ring. Thereby, the supply amount of the polishing slurry to the workpiece held on the inner peripheral surface of the retainer ring can be increased.
[0020]
As shown in FIG. 2, the notch 12a is preferably filled with an elastic body 19 such as rubber by a mold or the like. By filling the notch 12a with the filler, it is possible to prevent the polishing slurry from entering the notch 12a and to fix it, and to prevent trouble due to long-term use of the top ring. Further, by filling an elastic body such as rubber, the reduction in rigidity on the outer peripheral side is not hindered.
[0021]
As shown in FIG. 3, the notch 12 a may be provided at a boundary surface between the upper surface of the retainer ring 12 and the bottom surface of the housing 11. That is, the non-contact portion 12 a is provided on the outer peripheral side of the joint portion between the retainer ring 12 and the housing 11. Thus, the rigidity in the vertical direction can be reduced toward the outer peripheral side of the retainer ring, and the surface pressure of the polished surface on the bottom surface of the retainer ring can be reduced toward the outer peripheral side. As described above, the polishing slurry can easily enter the retainer ring as described above.
[0022]
The non-contact portion 12a provided between the housing bottom surface and the retainer ring 12 shown in FIG. 3 may be filled with an elastic body such as rubber. Thereby, similarly to the elastic body 19 in FIG. 2, it is possible to prevent the polishing slurry from entering the inside and being fixed.
[0023]
FIG. 4 shows a top ring according to a second embodiment of the present invention. In the top ring 10, the retainer ring 12 has, at the bottom thereof, an extension 12c extending to the outer peripheral side. Since the extension portion 12c is thinner than the thick portion of the retainer ring 12, rigidity in the direction perpendicular to the bottom surface of the retainer ring can be reduced at the extension portion.
[0024]
FIG. 4A shows an example in which an extension 12c is arranged on the bottom surface of a cylindrical retainer ring 12. FIG. FIG. 4B shows a configuration in which a notch 12a is provided just above the extension 12c. This makes it possible to further reduce the rigidity of the retainer ring in the vertical direction toward the outer peripheral side as compared with the structure of the extension shown in FIG.
[0025]
The extension 12c preferably has a thickness of about 1-2 mm and a length of about 5 mm in the radial direction, for example. When the notch 12a is provided, as described above, the width may be about 0.5-1 mm and the length (in the radial direction) may be about ／ of the width (in the radial direction) of the retainer ring. preferable. However, these dimensions should be changed as appropriate according to the overall dimensions, material, and the like of the retainer ring. Further, it is not always necessary to provide the extension portion or the notch portion along the entire circumference, but it is needless to say that the extension portion or the notch portion may be provided partially.
[0026]
Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, the material of the portion in contact with the polished surface of the retainer ring and the material of the portion in contact with the housing may be made of different materials. For example, the material of the retainer ring portion 12f in contact with the polishing surface 22 may be made of a corrosion-resistant material, and the material of the retainer portion 12d in contact with the housing may be made of stainless steel. In such a case, only the surface of the contact surface between the retainer ring portion 12f and the retainer portion 12d, which faces inward in the radial direction of the retainer ring, is formed as a gap, so that the outer peripheral surface pressure of the retainer ring may be reduced. In this case, as shown in FIG. 5A, an intermediate medium 12e may be provided on the adhesive surface between the retainer ring portion 12f and the retainer portion 12d, or in some cases, as shown in FIG. 5B. It is also possible to directly bond the portion 12f and the retainer portion 12d.
[0027]
FIG. 6 shows a modification of the retainer ring according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, the material of the portion 12h with reduced rigidity is more easily cut than the material of the portion 12g that is not reduced. For example, the portion 12h whose rigidity is reduced is made of PPS, and the portion 12g whose rigidity is not reduced is made of PEEK, and these are joined. As a result, the pressure of the portion having low rigidity is also reduced, so that the scraping rate of the retainer ring itself is reduced as compared with a portion where the rigidity is not reduced. When an attempt is made to use the retainer ring for a long period of time, the step due to the difference in the shaving amount changes the surface pressure distribution of the retainer ring. If the initial surface pressure distribution cannot be obtained, the amount of slurry introduced into the semiconductor wafer will change. Therefore, the difference in the amount of shaving can be suppressed by using a material having low rigidity that is easily shaved.
Further, in the embodiment of FIG. 1, even if there is a difference in the shaving amount, the rigidity of the portion where the shaved portion cannot be shaved is further reduced. That is, by optimizing the position height and depth of the notch, it is possible to suppress a change in the surface pressure distribution even if a difference occurs in the shaving amount with the same material.
[0028]
In the embodiment shown in FIG. 5 and the like, a portion having high rigidity is cut first, and a high surface pressure distribution is applied to a portion that cannot be cut. Therefore, by appropriately designing the size of the gap, a uniform distribution of the shaving amount can be obtained.
[0029]
FIG. 7 shows the surface pressure distribution at the outer periphery of the retainer ring. In the retainer ring shown in FIG. 4 (b) for example, high surface pressure distribution is the most in the inner circumferential surface R 0 of the retainer ring, the interaction of the outer circumferential surface R 1 of the retainer ring, the notch 12a and the extension portion 12c The surface pressure distribution is reduced. Then, the outer peripheral surface R 2 of the extension portion 12c is the surface pressure is further reduced.
[0030]
Therefore, the semiconductor wafer W to be polished and the bottom surface of the retainer ring 12 slide between the rotating top ring 10 and the polishing surface of the rotating or / and revolving polishing pad 22, respectively. The polishing slurry supplied from the nozzle near the center of the polishing pad (not shown) or near the lower side of the outer periphery of the retainer ring 12 sneaks between the retainer ring bottom surface and the polishing surface of the polishing pad from the outer periphery of the retainer ring having a low surface pressure. , Can be easily supplied inside the retainer ring. That is, by providing a portion having a low surface pressure along the entire circumference of the retainer ring, it is possible to uniformly supply the polishing slurry inside the retainer ring. Thus, the polishing slurry can be uniformly supplied to the entire surface of the semiconductor wafer W to be polished, and uniform polishing characteristics can be obtained.
[0031]
In addition, even if the polishing slurry is provided on at least a portion of the polishing pad 22 where the semiconductor wafer W contacts, or supplied from the back surface of the polishing pad 22 to the upper surface (polishing surface) of the polishing pad 22 through a plurality of openings, as described above. The used polishing slurry is satisfactorily discharged from the surface to be polished of the semiconductor wafer W toward the outer periphery of the retainer ring 12 by the action of the retainer ring 12 having a notch in the surface of the semiconductor wafer W. In addition, since a new polishing slurry can always be uniformly supplied to the entire surface to be polished of the semiconductor wafer W, uniform polishing characteristics can be obtained. This is suitable when the polishing pad revolves (with a radius e) or when the top ring passes through the center of the rotating polishing pad.
[0032]
The top ring of the present invention can be applied to an object that slides on a polishing surface while holding the outer peripheral edge of the object to be polished, and is not necessarily limited to a type in which the top ring rotates and the surface plate revolves. For example, the present invention can be applied to, for example, a structure in which a top ring holds an object to be polished and circulates and circulates with respect to a polishing surface.
In addition, a slit having a size and a shape that does not cancel the surface pressure gradient action of the retainer ring due to the above-mentioned notch is provided on the sliding surface of the retainer ring, and further, uniform supply of slurry to the surface to be polished is promoted. You may do it.
[0033]
It should be noted that the above-described embodiment describes one mode of the embodiment of the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to easily and uniformly supply a polishing slurry into a retainer ring that holds an outer peripheral edge of an object to be polished. Thus, it is possible to provide a polishing apparatus capable of obtaining good polishing characteristics over the entire surface to be polished of the object to be polished.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a top ring according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modification of FIG. 1, showing a case where a notch is filled with an elastic body.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modified example of FIG. 1, showing a case where a notch is arranged as a non-contact portion on a boundary surface between a lower surface of a housing and a retainer ring.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a configuration example of a top ring according to a second embodiment of the present invention, where (a) shows a case where an extension is provided at the bottom of a retainer ring, and (b) Indicates a case where an extension is provided at the bottom of the retainer ring and a notch is provided immediately above the extension.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a principal part showing a modification of FIG. 1, showing a case where a retainer ring is formed of a plurality of materials on a bottom surface side and a housing side.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing a modification of FIG. 1, showing a case where a retainer ring is composed of a plurality of materials in a high rigidity portion and a low rigidity portion.
FIG. 7 is a graph showing a surface pressure distribution along a radial direction of a retainer ring bottom surface.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a conventional top ring.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 Top ring 11 Housing 12 Retainer ring 12a Notch 12c Extension 12d Retainer portion 12e in contact with housing Intermediate medium 12f Retainer ring portion 12g in contact with a polished surface High rigidity portion 12h Low rigidity portion 13 Internal space 14 Elastic ring 15 Plate 17 Rotating shaft 19 Filler (elastic body)
21 Surface plate 22 Polished surface W Semiconductor wafer
