JP2007158255A - Retainer ring and wafer polishing apparatus - Google Patents

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弘次 池田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a retainer ring of capable for reducing the formation of polishing dust and a wafer polishing apparatus. <P>SOLUTION: The retainer ring 10 is located on a polishing cloth 2 surrounding a wafer W when polishing the wafer W, pressing it against the polishing cloth 2, and a portion contacted with the polishing cloth 2 of the retainer ring 10 is composed of a plurality of tapered rollers 12 which rotate on the polishing cloth 2 with a perpendicular line a passing through the center of the wafer W as an axis. In such a structure, a friction force produced between the retainer ring 10 and polishing cloth 2 is reduced due to a rotation of the tapered rollers 12, whereby, the formation of polishing dust from the retainer ring 10 can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リテーナリング及びウエーハ研磨装置に関し、特に、研磨屑の発生を低減できるようにした技術に関する。   The present invention relates to a retainer ring and a wafer polishing apparatus, and more particularly to a technique capable of reducing generation of polishing scraps.

図8は、従来例に係るウエーハ研磨装置400の構成例を示す断面図である。図8に示すウエーハ研磨装置400は、ウエーハWの表面をCMP(chemical mechanical polish)処理する装置であり、図示しない回転軸を軸に回転可能な研磨テーブル91と、研磨テーブル91上に貼り付けられた研磨布92と、研磨テーブル91上でウエーハWの周囲をガイドするリテーナリング93と、ウエーハWとリテーナリング93とを研磨布92上に押さえ付け、この状態でウエーハWとリテーナリング93とをウエーハWの中心を通る垂線aを軸に回転させる回転ヘッド94及びスピンドル95と、研磨布92上に研磨剤スラリを供給するノズル(図示せず)と、を含んだ構成となっている。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of a wafer polishing apparatus 400 according to a conventional example. A wafer polishing apparatus 400 shown in FIG. 8 is an apparatus that performs CMP (chemical mechanical polishing) on the surface of the wafer W, and is attached to the polishing table 91 and a polishing table 91 that can be rotated about a rotation shaft (not shown). The polishing cloth 92, the retainer ring 93 that guides the periphery of the wafer W on the polishing table 91, and the wafer W and the retainer ring 93 are pressed onto the polishing cloth 92, and the wafer W and the retainer ring 93 are held in this state. The rotary head 94 and the spindle 95 rotate around a perpendicular line a passing through the center of the wafer W, and a nozzle (not shown) for supplying an abrasive slurry onto the polishing cloth 92.

このウエーハ研磨装置400を用いて、ウエーハWの表面を研磨する場合には、図示しないノズルから研磨布92上に、水と一緒に研磨剤スラリを吐出させる。次に、回転ヘッド94により、リテーナリング93およびウエーハWを研磨布92上に押しつける。そして、ウエーハWの周囲をリテーナリング93でガイドしながら、研磨テーブル91を図示しない回転軸を中心に回転させる(即ち、公転させる)と共に、回転ヘッド94をウエーハの表面を通る垂線aを軸に回転させる(即ち、自転させる)。このような研磨テーブル91の公転と回転ヘッド94の自転とによってウエーハWの表面は研磨布92によって削られ、研磨される。   When the wafer polishing apparatus 400 is used to polish the surface of the wafer W, an abrasive slurry is discharged together with water onto a polishing cloth 92 from a nozzle (not shown). Next, the retainer ring 93 and the wafer W are pressed onto the polishing pad 92 by the rotary head 94. Then, while the periphery of the wafer W is guided by the retainer ring 93, the polishing table 91 is rotated around a rotation shaft (not shown) (that is, revolved), and the rotation head 94 is rotated around a perpendicular line a passing through the surface of the wafer. Rotate (ie, rotate). By such revolution of the polishing table 91 and rotation of the rotary head 94, the surface of the wafer W is scraped and polished by the polishing cloth 92.

また、このウエーハ研磨装置400では、ウエーハWおよびリテーナリング93を研磨布92上に押し付ける際に、ウエーハWを押圧する力よりもリテーナリング93を押圧する力の方が大きくなるように設定されている。これは、ウエーハW表面の研磨量の均一性を向上させるためである。研磨布92のリテーナリング93と接する部分を大きく沈み込ませることによって、研磨布92のウエーハWと接する部分は伸張され、それゆえ、ウエーハWの表面に研磨布92を均一に当てるようにすることができる。
特開2005−5398号公報 特開2001−121411号公報
Further, in this wafer polishing apparatus 400, when pressing the wafer W and the retainer ring 93 onto the polishing cloth 92, the force for pressing the retainer ring 93 is set larger than the force for pressing the wafer W. Yes. This is to improve the uniformity of the polishing amount on the wafer W surface. By greatly sinking the portion of the polishing cloth 92 that contacts the retainer ring 93, the portion of the polishing cloth 92 that contacts the wafer W is stretched, so that the polishing cloth 92 is uniformly applied to the surface of the wafer W. Can do.
JP 2005-5398 A JP 2001-121411 A

ところで、図8に示したウエーハ研磨装置400では、リテーナリング93を研磨布92上に強く押さえつけ、この状態でリテーナリング93をウエーハWと共に回転させていた。このため、リテーナリング93の底面はその押さえ付けられる力と回転数とに比例して強く研磨され、その研磨屑が研磨テーブル91上に大量に放出されてしまうという問題があった。リテーナリング93から大量の研磨屑が出されると、その一部がウエーハWと研磨布92との間に入り込んでウエーハWの表面に小さな傷(即ち、マイクロスクラッチ)を生じさせてしまうおそれがある。   By the way, in the wafer polishing apparatus 400 shown in FIG. 8, the retainer ring 93 is pressed firmly on the polishing cloth 92, and the retainer ring 93 is rotated together with the wafer W in this state. For this reason, the bottom surface of the retainer ring 93 is strongly polished in proportion to the pressing force and the rotation speed, and there is a problem that a large amount of the polishing waste is discharged onto the polishing table 91. When a large amount of polishing debris is discharged from the retainer ring 93, a part thereof may enter between the wafer W and the polishing cloth 92 to cause small scratches (that is, micro scratches) on the surface of the wafer W. .

そこで、この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、研磨屑の発生を低減できるようにしたリテーナリング及びウエーハ研磨装置の提供を目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a retainer ring and a wafer polishing apparatus that can reduce generation of polishing debris.

〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1のリテーナリングは、ウエーハを研磨パッドに押し当てて研磨する際に当該ウエーハの周囲の該研磨パッド上に配置されるリテーナリングであって、当該リテーナリングの前記研磨パッドと接触する部分は、前記ウエーハの中心を通る垂線を軸に前記研磨パッド上を回転移動することが可能な複数個の転動体からなることを特徴とするものである。このような構成であれば、リテーナリングと研磨パッドとの間に働く摩擦力は転動体の回転動作によって軽減されるので、リテーナリングからの研磨屑の発生を低減することができる。これにより、ウエーハ表面でのマイクロスクラッチの発生を抑えることができる。 [Invention 1] In order to achieve the above object, the retainer ring of Invention 1 is a retainer ring disposed on the polishing pad around the wafer when the wafer is pressed against the polishing pad for polishing. A portion of the retainer ring that contacts the polishing pad is composed of a plurality of rolling elements capable of rotating on the polishing pad around a vertical line passing through the center of the wafer. . With such a configuration, the frictional force acting between the retainer ring and the polishing pad is reduced by the rotating operation of the rolling element, so that the generation of polishing dust from the retainer ring can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the micro scratch on a wafer surface can be suppressed.

〔発明2〕 発明2のリテーナリングは、発明1のリテーナリングにおいて、前記複数個の転動体を回転可能に、且つ当該転動体同士を互いに接触させないように個々に保持する保持器、を備えることを特徴とするものである。このような構成であれば、転動体同士の間隔を常に一定に維持することができ、転動体の位置に偏りが生じないようにすることができるので、研磨パッドのウエーハと接する部分をムラ少なく伸張させることができる。 [Invention 2] The retainer ring according to Invention 2 includes the retainer ring according to Invention 1, including a cage that holds the plurality of rolling elements individually so that the rolling elements are not brought into contact with each other. It is characterized by. With such a configuration, the spacing between the rolling elements can be kept constant at all times, and the position of the rolling elements can be prevented from being biased, so that the portion of the polishing pad that contacts the wafer is less uneven. Can be stretched.

〔発明3〕 発明3のリテーナリングは、発明2のリテーナリングにおいて、前記転動体は「円すいころ」であることを特徴とするものである。このような構成であれば、発明4と比べて、転動体と研磨パッドとの接触面積をより広く確保することが容易である。 [Invention 3] The retainer ring of Invention 3 is characterized in that, in the retainer ring of Invention 2, the rolling element is a “tapered roller”. With such a configuration, it is easy to secure a wider contact area between the rolling element and the polishing pad than in the fourth aspect.

〔発明4〕 発明4のリテーナリングは、発明2のリテーナリングにおいて、前記転動体は「玉」であることを特徴とするものである。このような構成であれば、転動体は水平面内の任意の方向に回転移動することが可能であるため、発明3と比べて、リテーナリングと研磨パッドとの間に働く摩擦力をさらに軽減することが可能である。 [Invention 4] The retainer ring of Invention 4 is characterized in that, in the retainer ring of Invention 2, the rolling elements are “balls”. With such a configuration, the rolling element can rotate and move in any direction within the horizontal plane, and therefore, the frictional force acting between the retainer ring and the polishing pad is further reduced as compared with the third aspect. It is possible.

〔発明5〕 発明5のウエーハ研磨装置は、発明1から発明4の何れか一のリテーナリングにおいて、研磨パッドと、前記リテーナリングとウエーハとを前記研磨パッドに押し当てながら当該ウエーハの中心を通る垂線を軸に回転する回転ヘッドと、を備えることを特徴とするものである。このような構成であれば、発明1から発明4の何れか一のリテーナリングが応用されるので、リテーナリングからの研磨屑の発生を低減することができ、ウエーハ表面でのマイクロスクラッチの発生を抑えることができる。 [Invention 5] The wafer polishing apparatus according to Invention 5 is the retainer ring according to any one of Inventions 1 to 4, and passes through the center of the wafer while pressing the polishing pad and the retainer ring and the wafer against the polishing pad. And a rotary head that rotates about a perpendicular line. With such a configuration, the retainer ring according to any one of the first to fourth aspects of the invention is applied, so that the generation of polishing dust from the retainer ring can be reduced, and the generation of micro scratches on the wafer surface can be reduced. Can be suppressed.

〔発明6〕 発明6のウエーハ研磨装置は、ウエーハを研磨パッドに押し当てて研磨する際に当該ウエーハの周囲の該研磨パッド上に配置されるリテーナリングと、前記リテーナリングと前記ウエーハとを前記研磨パッドに押し当てながら当該ウエーハの中心を通る垂線を軸に回転する回転ヘッドと、前記回転ヘッドと前記リテーナリングとの間に設けられたベアリング機構と、を備え、前記ベアリング機構は、前記ウエーハの中心を通る垂線を軸に前記リテーナリング上を回転移動することが可能な複数個の転動体、を備えることを特徴とするものである。ここで、リテーナリングは、回転ヘッドによって押し当てられる力と、その回転数(即ち、回転速度)とに比例して強く研磨される傾向がある。 [Invention 6] The wafer polishing apparatus according to Invention 6 includes a retainer ring disposed on the polishing pad around the wafer when the wafer is pressed against the polishing pad to polish the retainer ring and the wafer. A rotating head that rotates around a vertical line passing through the center of the wafer while pressing against the polishing pad, and a bearing mechanism provided between the rotating head and the retainer ring, the bearing mechanism including the wafer A plurality of rolling elements capable of rotating on the retainer ring about a perpendicular line passing through the center of the retainer ring. Here, the retainer ring tends to be strongly polished in proportion to the force pressed by the rotary head and the number of rotations (that is, the rotation speed).

発明6のウエーハ研磨装置によれば、回転ヘッドが回転している間は、ベアリング機構の転動体がリテーナリング上を回転移動する。従って、回転ヘッドの回転数よりもリテーナリングの回転数を少なくすることができ、リテーナリングからの研磨屑の発生を低減することができる。これにより、ウエーハ表面でのマイクロスクラッチの発生を抑えることができる。   According to the wafer polishing apparatus of the sixth aspect, the rolling element of the bearing mechanism rotates on the retainer ring while the rotary head is rotating. Therefore, the number of rotations of the retainer ring can be made smaller than the number of rotations of the rotary head, and the generation of polishing dust from the retainer ring can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the micro scratch on a wafer surface can be suppressed.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
(1)第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態に係るウエーハ研磨装置100の構成例を示す断面図である。
このウエーハ研磨装置100は、例えばウエーハの表面をCMP(chemical mechanical polish)処理する装置である。図1に示すように、このウエーハ研磨装置100は、研磨テーブル1と、研磨布2と、回転ヘッド4と、スピンドル5と、メンブレン9と、リテーナリング10と、研磨布2上に研磨剤スラリを供給するノズル(図示せず)と、を含んだ構成となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) 1st Embodiment FIG. 1: is sectional drawing which shows the structural example of the wafer polishing apparatus 100 which concerns on 1st Embodiment of this invention.
The wafer polishing apparatus 100 is an apparatus that performs, for example, CMP (chemical mechanical polish) on the surface of a wafer. As shown in FIG. 1, the wafer polishing apparatus 100 includes a polishing table 1, a polishing cloth 2, a rotating head 4, a spindle 5, a membrane 9, a retainer ring 10, and an abrasive slurry on the polishing cloth 2. And a nozzle (not shown).

研磨テーブル1は、図示しない回転軸に結合され、この回転軸を中心に回転(即ち、公転)できるようになっている。また、研磨布2は、研磨テーブル1上に貼り付けられている。そして、研磨布2が貼り付けられた研磨テーブル1の上方には、ウエーハWおよびリテーナリング10を研磨布2上に押さえ付ける回転ヘッド4が設けられている。
図1に示すように、回転ヘッド4とウエーハWとの間には、ウエーハWの押圧を調整するメンブレン9が挿入されている。メンブレン9は、例えば、ゴムなどで構成されている。また、研磨の対象となるウエーハWとしては、例えば、Al、Cu、多結晶シリコンなどの配線層、シリコン酸化膜やシリコン窒素膜などの絶縁層などが形成された半導体ウエーハWやガラスウエーハWなどを挙げることができる。回転ヘッド4は、スピンドル5に結合され、ウエーハWおよびリテーナリング10を研磨布2上に押さえ付けながら、ウエーハWの中心を通る垂線aを軸に回転(即ち、自転)できるように構成されている。
The polishing table 1 is coupled to a rotation shaft (not shown) and can rotate (i.e., revolve) around the rotation shaft. The polishing cloth 2 is affixed on the polishing table 1. A rotating head 4 that presses the wafer W and the retainer ring 10 onto the polishing cloth 2 is provided above the polishing table 1 to which the polishing cloth 2 is attached.
As shown in FIG. 1, a membrane 9 for adjusting the pressing of the wafer W is inserted between the rotary head 4 and the wafer W. The membrane 9 is made of, for example, rubber. The wafer W to be polished is, for example, a semiconductor wafer W or a glass wafer W on which a wiring layer such as Al, Cu, or polycrystalline silicon, or an insulating layer such as a silicon oxide film or a silicon nitrogen film is formed. Can be mentioned. The rotary head 4 is coupled to the spindle 5 and is configured to rotate (ie, rotate) about a perpendicular line a passing through the center of the wafer W while pressing the wafer W and the retainer ring 10 on the polishing pad 2. Yes.

リテーナリング10は、ウエーハWの周囲をガイド(即ち、水平方向への移動を抑制)するものであり、ウエーハWを研磨布2に押し当てて研磨する際に、このウエーハWの周囲の研磨布2上に配置される。図1に示すように、このリテーナリング10の研磨布2と接触する部分は、ウエーハWの中心を通る垂線aを軸に研磨布2上を回転移動することが可能な複数個の円すいころ12で構成されている。   The retainer ring 10 guides the periphery of the wafer W (that is, suppresses movement in the horizontal direction), and when the wafer W is pressed against the polishing cloth 2 and polished, the polishing cloth around the wafer W is provided. 2 is arranged. As shown in FIG. 1, a portion of the retainer ring 10 that contacts the polishing cloth 2 has a plurality of tapered rollers 12 that can rotate and move on the polishing cloth 2 about a perpendicular line a passing through the center of the wafer W. It consists of

図2は、リテーナリング10の底面の構成例を示す平面図である。図2に示すように、リテーナリング10は、複数個の円すいころ12と、これらの円すいころ12を回転可能に、且つ円すいころ12同士を互いに接触させないように個々に保持する保持器14と、これらの保持器14を支持する枠体16と、を含んだ構成となっている。
円すいころ12は、全て同一形状且つ同一寸法であり、径の小さい内輪12aをウエーハWの中心に向け、径の大きな外輪12bをウエーハWの中心から遠ざけるようにして配置されているので、回転時の外内輪差をほぼゼロにすることができ、外輪12bのスリップ等を防止することができる。円すいころ12は、例えばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)又はセラミック等で構成されている。また、円すいころ12を保持する保持器14は、円すいころ12と同一の数だけ用意されており、1個の円すいころ12を1個の保持器14が保持するようになっている。これらの保持器14は、枠体16の底面(即ち、研磨布2と向かい合う面)側に一定の間隔で取り付けられている。図1に示すように、枠体16は回転ヘッド4に着脱可能に取り付けられている。
FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of the bottom surface of the retainer ring 10. As shown in FIG. 2, the retainer ring 10 includes a plurality of tapered rollers 12, a retainer 14 that individually holds the tapered rollers 12 so that the tapered rollers 12 can rotate and do not contact each other. The frame 16 that supports these cages 14 is included.
The tapered rollers 12 are all of the same shape and the same size, and are arranged so that the inner ring 12a having a small diameter faces the center of the wafer W and the outer ring 12b having a large diameter away from the center of the wafer W. Thus, the difference between the outer and inner rings can be made substantially zero, and slipping of the outer ring 12b can be prevented. The tapered roller 12 is made of, for example, PEEK (polyether ether ketone), PPS (polyphenylene sulfide), ceramic, or the like. Further, the same number of cages 14 that hold the tapered rollers 12 as the tapered rollers 12 are prepared, and one of the tapered rollers 12 is held by one of the cages 14. These cages 14 are attached to the bottom surface of the frame body 16 (that is, the surface facing the polishing pad 2) at regular intervals. As shown in FIG. 1, the frame body 16 is detachably attached to the rotary head 4.

次に、図1に示したウエーハ研磨装置100を用いてウエーハWの表面を研磨する場合について説明する。ウエーハWの表面を研磨する場合、研磨テーブル1上に研磨布2を貼り付け、研磨布2上に研磨剤スラリを吐出させる。そして、スピンドル5及び回転ヘッド4により、リテーナリング10およびウエーハWを研磨布2上に押さえ付け、ウエーハWの周囲をリテーナリング10でガイドしながら、研磨テーブル1および回転ヘッド4を回転させる。   Next, the case where the surface of the wafer W is polished using the wafer polishing apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described. When polishing the surface of the wafer W, a polishing cloth 2 is attached on the polishing table 1 and an abrasive slurry is discharged onto the polishing cloth 2. The retainer ring 10 and the wafer W are pressed onto the polishing cloth 2 by the spindle 5 and the rotary head 4, and the polishing table 1 and the rotary head 4 are rotated while guiding the periphery of the wafer W with the retainer ring 10.

ここで、ウエーハWおよびリテーナリング10を研磨布2上に押し付けると、ウエーハWおよびリテーナリング10の押圧で研磨布2が圧縮されて沈み込みが発生する。このため、ウエーハWおよびリテーナリング10を研磨布2上に押し付ける場合、ウエーハWの押圧よりもリテーナリング10の押圧の方が大きくなるように、メンブレン9の厚みや材質などを調整する。これにより、研磨布2のリテーナリング10と接する部分が大きく沈み込み、研磨布2のウエーハWと接する部分は伸張されるので、ウエーハWの表面に研磨布2を均一に当てるようにすることができ、ウエーハW表面での研磨量の均一性を向上させることができる。   Here, when the wafer W and the retainer ring 10 are pressed onto the polishing cloth 2, the polishing cloth 2 is compressed by the pressing of the wafer W and the retainer ring 10, and sinking occurs. For this reason, when the wafer W and the retainer ring 10 are pressed onto the polishing cloth 2, the thickness, material, and the like of the membrane 9 are adjusted so that the press of the retainer ring 10 is larger than the press of the wafer W. As a result, the portion of the polishing cloth 2 that contacts the retainer ring 10 sinks greatly, and the portion of the polishing cloth 2 that contacts the wafer W is stretched, so that the polishing cloth 2 can be uniformly applied to the surface of the wafer W. And the uniformity of the polishing amount on the surface of the wafer W can be improved.

また、この第1実施形態では、リテーナリング10の研磨布2と接触する部分は複数個の円すいころ12で構成されており、あたかも「スラストベアリング状」となっている。回転ヘッド4が回転している間は、図示しないノズルから研磨剤スラリと共に大量の水が供給され、円すいころ12と保持器14との間には水が入りこんで潤滑状態(即ち、しめっていてなめらかな状態)となるので、円すいころ12は抵抗少なく回転することができる。   In the first embodiment, the portion of the retainer ring 10 that comes into contact with the polishing pad 2 is composed of a plurality of tapered rollers 12, as if they are “thrust bearing”. While the rotary head 4 is rotating, a large amount of water is supplied together with the abrasive slurry from a nozzle (not shown), and water enters between the tapered roller 12 and the retainer 14 and is in a lubricated state (ie, squeezed). Therefore, the tapered roller 12 can rotate with little resistance.

従って、リテーナリング10と研磨布2との間に働く摩擦力は円すいころ12の回転動作によって軽減される。これにより、図8に示したような従来の技術と比べて、リテーナリングからの研磨屑の発生を低減することができ、ウエーハW表面でのマイクロスクラッチの発生を抑えることができる。
この第1実施形態では、研磨布2が本発明の「研磨パッド」に対応し、円すいころ12が本発明の「転動体」に対応している。
Therefore, the frictional force acting between the retainer ring 10 and the polishing pad 2 is reduced by the rotating operation of the tapered roller 12. Thereby, compared with the prior art as shown in FIG. 8, generation | occurrence | production of the grinding | polishing waste from a retainer ring can be reduced, and generation | occurrence | production of the microscratch on the wafer W surface can be suppressed.
In the first embodiment, the polishing cloth 2 corresponds to the “polishing pad” of the present invention, and the tapered roller 12 corresponds to the “rolling element” of the present invention.

(2)第2実施形態
第1実施形態では、本発明の「転動体」として円すいころ12を使用する場合について説明したが、本発明の「転動体」は円すいころに限定されるものではく、例えば、水平面内の任意の方向に回転移動することが可能な玉であっても良い。この第2実施形態では、「転動体」に玉を使用する場合について説明する。
(2) Second Embodiment In the first embodiment, the case where the tapered roller 12 is used as the “rolling element” of the present invention has been described. However, the “rolling element” of the present invention is not limited to the tapered roller. For example, it may be a ball that can rotate and move in an arbitrary direction in a horizontal plane. In the second embodiment, a case where a ball is used as the “rolling element” will be described.

図3は、本発明の第2実施形態に係るウエーハ研磨装置200の構成例を示す断面図である。図3において、図1と同一の構成及び機能を有する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図1に示すように、このウエーハ研磨装置200は、研磨テーブル1と、研磨布2と、回転ヘッド4と、スピンドル5と、メンブレン9と、リテーナリング20と、研磨布2上に研磨剤スラリを供給するノズル(図示せず)と、を含んだ構成となっている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a wafer polishing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention. 3, parts having the same configurations and functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 1, the wafer polishing apparatus 200 includes a polishing table 1, a polishing cloth 2, a rotating head 4, a spindle 5, a membrane 9, a retainer ring 20, and an abrasive slurry on the polishing cloth 2. And a nozzle (not shown).

これらの中で、リテーナリング20は、ウエーハWの周囲をガイドするものであり、ウエーハWを研磨布2に押し当てて研磨する際に、ウエーハWの周囲の研磨布2上に配置されるものである。そして、リテーナリング20が備える転動体は、円すいころではなく、玉22となっている。
図4は、リテーナリング20の底面の構成例を示す平面図である。図4に示すように、リテーナリング20は、複数個の玉22と、これらの玉22を回転可能に、且つ玉22同士を互いに接触させないように個々に保持する保持器24と、これらの保持器24を支持する枠体26と、を含んだ構成となっている。玉22は、全て同一形状且つ同一寸法であり、例えばPEEK、PPS又はセラミック等で構成されている。また、玉22を保持する保持器24は、玉22と同一の数だけ用意されており、1個の玉22を1個の保持器24が保持するようになっている。これらの保持器24は、枠体26の底面(即ち、研磨布2と向かい合う面)側に一定の間隔で取り付けられている。図3に示すように、枠体26は回転ヘッド4に着脱可能に取り付けられている。
Among these, the retainer ring 20 guides the periphery of the wafer W, and is disposed on the polishing cloth 2 around the wafer W when the wafer W is pressed against the polishing cloth 2 for polishing. It is. And the rolling element with which the retainer ring 20 is provided is not the tapered roller but the ball 22.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration example of the bottom surface of the retainer ring 20. As shown in FIG. 4, the retainer ring 20 includes a plurality of balls 22, a retainer 24 that individually holds the balls 22 so that the balls 22 can rotate and do not contact each other, and the holding thereof. And a frame body 26 that supports the container 24. The balls 22 have the same shape and the same dimensions, and are made of, for example, PEEK, PPS, or ceramic. Further, the same number of cages 24 that hold the balls 22 as the balls 22 are prepared, and one cage 22 is configured to hold one ball 22. These retainers 24 are attached to the bottom surface of the frame body 26 (that is, the surface facing the polishing pad 2) at a constant interval. As shown in FIG. 3, the frame body 26 is detachably attached to the rotary head 4.

このように、本発明の第2実施形態によれば、玉22は水平面内の任意の方向に回転移動することができ、回転ヘッド4から伝わる回転力と研磨テーブル1から伝わる回転力の両方の力を受けて研磨布2上を転がるようになっている。また、回転ヘッド4が回転している間は、図示しないノズルから研磨剤スラリと共に大量の水が供給され、玉22と保持器24との間には水が入りこんで潤滑状態となるので、玉22は抵抗少なく回転することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, the ball 22 can rotate in any direction within a horizontal plane, and both the rotational force transmitted from the rotary head 4 and the rotational force transmitted from the polishing table 1 can be obtained. It is configured to roll on the polishing cloth 2 under the force. Further, while the rotary head 4 is rotating, a large amount of water is supplied together with the abrasive slurry from a nozzle (not shown), and water enters between the balls 22 and the retainer 24 to be in a lubricating state. 22 can rotate with little resistance.

従って、第1実施形態と比べて、リテーナリング20と研磨布2との間に働く摩擦力をさらに軽減することができ、リテーナリング20からの研磨屑の発生をよりいっそう低減することが可能である。この第2実施形態では、玉22が本発明の「転動体」に対応している。
なお、この第2実施形態では、図3に示したように、リテーナリング20の内側から外側にかけて玉22を一列だけ配置する場合について説明したが、玉22の配置は一列に限られることはない。例えば、図5に示すように、リテーナリング20の内側から外側にかけて玉22を三列配置しても良い。このような構成であれば、玉22と研磨布2との接触箇所を増やすことができ、玉22と研磨布2との接触面積の総和を増やすことができるので、研磨布2の伸張に有利である。
Therefore, compared with the first embodiment, the frictional force acting between the retainer ring 20 and the polishing pad 2 can be further reduced, and the generation of polishing dust from the retainer ring 20 can be further reduced. is there. In the second embodiment, the ball 22 corresponds to the “rolling element” of the present invention.
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the case where only one row of balls 22 is arranged from the inside to the outside of the retainer ring 20 has been described. However, the arrangement of the balls 22 is not limited to one row. . For example, as shown in FIG. 5, the balls 22 may be arranged in three rows from the inside to the outside of the retainer ring 20. With such a configuration, the number of contact points between the balls 22 and the polishing pad 2 can be increased, and the total contact area between the balls 22 and the polishing pad 2 can be increased. It is.

(3)第3実施形態
図6は、本発明の第3実施形態に係るウエーハ研磨装置300の構成例を示す断面図である。図6において、図1と同一の構成及び機能を有する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図6に示すように、このウエーハ研磨装置300は、研磨テーブル1と、研磨布2と、回転ヘッド4と、スピンドル5と、メンブレン9と、ベアリング機構30と、リテーナリング40と、研磨布2上に研磨剤スラリを供給するノズル(図示せず)と、を含んだ構成となっている。
(3) Third Embodiment FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a wafer polishing apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention. 6, parts having the same configurations and functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, the wafer polishing apparatus 300 includes a polishing table 1, a polishing cloth 2, a rotating head 4, a spindle 5, a membrane 9, a bearing mechanism 30, a retainer ring 40, and a polishing cloth 2. And a nozzle (not shown) for supplying an abrasive slurry thereon.

ベアリング機構30は、複数個の円すいころ12と、これらの円すいころ12を回転可能に、且つ円すいころ12同士を互いに接触させないように個々に保持する保持器14と、これらの保持器14を支持する枠体16と、を含んだ構成となっている。枠体16は回転ヘッド4に着脱可能に取り付けられている。
図7は、リテーナリング40の上面の構成例を示す平面図である。図7に示すように、リテーナリング40の上面(即ち、円すいころ12と接触する面)には、円すいころ12をリテーナリング40上で転がすための軌道面41と、この軌道面41の両側端に設けられた内つば42と外つば43とが設けられている。そして、図6に示した回転ヘッド4が回転している間は、ベアリング機構30の円すいころ12は、内つば42と外つば43とにガイドされながら軌道面41上を転がるようになっている。
The bearing mechanism 30 supports a plurality of tapered rollers 12, retainers 14 that individually hold the tapered rollers 12 so that the tapered rollers 12 can rotate and do not contact each other, and support these retainers 14. The frame body 16 is configured to be included. The frame body 16 is detachably attached to the rotary head 4.
FIG. 7 is a plan view showing a configuration example of the upper surface of the retainer ring 40. As shown in FIG. 7, the upper surface of the retainer ring 40 (that is, the surface in contact with the tapered roller 12) has a raceway surface 41 for rolling the tapered roller 12 on the retainer ring 40, and both side ends of the raceway surface 41. An inner collar 42 and an outer collar 43 are provided. While the rotary head 4 shown in FIG. 6 is rotating, the tapered roller 12 of the bearing mechanism 30 rolls on the raceway surface 41 while being guided by the inner collar 42 and the outer collar 43. .

このように、本発明の第3実施形態によれば、回転ヘッド4が回転している間は、ベアリング機構30の円すいころ12がリテーナリング40上を回転移動するので、回転ヘッド4の回転数よりもリテーナリング40の回転数を少なくすることができ、リテーナリング40からの研磨屑の発生を低減することができる。これにより、ウエーハW表面でのマイクロスクラッチの発生を抑えることができる。この第3実施形態では、円すいころ12が本発明の「転動体」に対応している。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, the tapered roller 12 of the bearing mechanism 30 rotates on the retainer ring 40 while the rotary head 4 is rotating. Therefore, the number of rotations of the retainer ring 40 can be reduced, and generation of polishing scraps from the retainer ring 40 can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the micro scratch on the wafer W surface can be suppressed. In the third embodiment, the tapered roller 12 corresponds to the “rolling element” of the present invention.

第1実施形態に係るウエーハ研磨装置100の構成例を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a wafer polishing apparatus 100 according to a first embodiment. リテーナリング10の底面の構成例を示す平面図。FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration example of a bottom surface of the retainer ring 10. 第2実施形態に係るウエーハ研磨装置200の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the wafer grinding | polishing apparatus 200 which concerns on 2nd Embodiment. リテーナリング20の底面の構成例を示す平面図。The top view which shows the structural example of the bottom face of the retainer ring 20. FIG. ウエーハ研磨装置200の他の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structural example of the wafer grinding | polishing apparatus 200. FIG. 第3実施形態に係るウエーハ研磨装置300の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the wafer grinding | polishing apparatus 300 which concerns on 3rd Embodiment. リテーナリング40の上面の構成例を示す平面図。The top view which shows the structural example of the upper surface of the retainer ring 40. FIG. 従来例に係るウエーハ研磨装置400の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the wafer polishing apparatus 400 which concerns on a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 研磨テーブル、2 研磨布、4 回転ヘッド、5 スピンドル、9 メンブレン、10,20,40 リテーナリング、22 玉、30 ベアリング機構、12 円すいころ、14,24 保持器、16,26 枠体、41 軌道面、42 内つば、43 外つば、100,200,300 ウエーハ研磨装置、W ウエーハ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing table, 2 Polishing cloth, 4 Rotating head, 5 Spindle, 9 Membrane, 10, 20, 40 Retainer ring, 22 balls, 30 Bearing mechanism, 12 Tapered roller, 14, 24 Cage, 16, 26 Frame, 41 Track surface, 42 inner brim, 43 outer brim, 100, 200, 300 Wafer polishing equipment, W wafer

Claims (6)

ウエーハを研磨パッドに押し当てて研磨する際に当該ウエーハの周囲の該研磨パッド上に配置されるリテーナリングであって、
当該リテーナリングの前記研磨パッドと接触する部分は、前記ウエーハの中心を通る垂線を軸に前記研磨パッド上を回転移動することが可能な複数個の転動体からなることを特徴とするリテーナリング。
A retainer ring disposed on the polishing pad around the wafer when polishing the wafer against the polishing pad;
A portion of the retainer ring that comes into contact with the polishing pad comprises a plurality of rolling elements capable of rotating on the polishing pad around a vertical line passing through the center of the wafer.
前記複数個の転動体を回転可能に、且つ当該転動体同士を互いに接触させないように個々に保持する保持器、を備えることを特徴とする請求項1に記載のリテーナリング。   The retainer ring according to claim 1, further comprising: a holder that holds the plurality of rolling elements individually so that the rolling elements are not brought into contact with each other. 前記転動体は「円すいころ」であることを特徴とする請求項2に記載のリテーナリング。   The retainer ring according to claim 2, wherein the rolling element is a “cone roller”. 前記転動体は「玉」であることを特徴とする請求項2に記載のリテーナリング。   The retainer ring according to claim 2, wherein the rolling element is a “ball”. 請求項1から請求項4の何れか一項に記載のリテーナリングと、
研磨パッドと、
前記リテーナリングとウエーハとを前記研磨パッドに押し当てながら当該ウエーハの中心を通る垂線を軸に回転する回転ヘッドと、を備えることを特徴とするウエーハ研磨装置。
The retainer ring according to any one of claims 1 to 4,
A polishing pad;
A wafer polishing apparatus comprising: a rotating head that rotates about a perpendicular passing through the center of the wafer while pressing the retainer ring and the wafer against the polishing pad.
ウエーハを研磨パッドに押し当てて研磨する際に当該ウエーハの周囲の該研磨パッド上に配置されるリテーナリングと、
前記リテーナリングと前記ウエーハとを前記研磨パッドに押し当てながら当該ウエーハの中心を通る垂線を軸に回転する回転ヘッドと、
前記回転ヘッドと前記リテーナリングとの間に設けられたベアリング機構と、を備え、
前記ベアリング機構は、前記ウエーハの中心を通る垂線を軸に前記リテーナリング上を回転移動することが可能な複数個の転動体、を備えることを特徴とするウエーハ研磨装置。
A retainer ring disposed on the polishing pad around the wafer when polishing the wafer against the polishing pad;
A rotating head that rotates about a normal passing through the center of the wafer while pressing the retainer ring and the wafer against the polishing pad;
A bearing mechanism provided between the rotary head and the retainer ring,
2. The wafer polishing apparatus according to claim 1, wherein the bearing mechanism includes a plurality of rolling elements capable of rotating on the retainer ring about a vertical line passing through the center of the wafer.
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