JP2007296603A

JP2007296603A - リテーナリング加工装置

Info

Publication number: JP2007296603A
Application number: JP2006126049A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nabeya; 治鍋谷
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】研磨装置において研磨工程前に行われるリテーナリングの慣らし運転の時間を短縮することができ、あるいは慣らし運転をなくすことができるリテーナリング加工装置を提供する。
【解決手段】リテーナリング加工装置１は、研磨装置の研磨面に押圧される基板の外周縁を保持するためのリテーナリング１０を加工する。リテーナリング加工装置１は、リテーナリング１０の表面を研磨する加工面３０と、リテーナリング１０において薄肉にしようとする内周部１０ａが、厚肉にしようとする外周部１０ｂよりも相対的に多く研磨されるように、リテーナリング１０を保持して加工面３０に押圧する保持具２０とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、リテーナリング加工装置に係り、特に研磨装置において研磨面に押圧される半導体ウェハなどの基板の外周縁を保持するためのリテーナリングを加工するリテーナリング加工装置に関するものである。

図１は、半導体ウェハなどの基板を研磨する従来の研磨装置を示す模式図である。この研磨装置においては、トップリング５００に保持された基板Ｗを研磨テーブル５１０上の研磨パッド５２０に押圧し、研磨パッド５２０と摺動させることにより研磨を行う。このトップリング５００には、基板Ｗの外周縁部を保持するためのリテーナリング５３０が設けられる（例えば、特許文献１参照）。このようなリテーナリング５３０の材質としては、一般に、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が用いられている。

上述したように、リテーナリング５３０は研磨パッド５２０に摺動されるものであるため、研磨工程を繰り返すと摩耗していく。したがって、リテーナリング５３０の寿命は半導体チップの生産コストに影響する。近年、長寿命のリテーナリング材料が開発されているが、これらの材料は硬度が高いため、実使用条件での安定したリテーナリング表面形状に落ち着くまで非常に長い時間慣らし運転を行う必要がある。

すなわち、研磨パッド５２０に押圧されるリテーナリング５３０は、図２（ａ）に示すように、その内周部５３０ａと外周部５３０ｂで研磨パッド５２０を変形させながら研磨パッド５２０上を相対運動する。したがって、内周部５３０ａおよび外周部５３０ｂともに面圧が高くなるため、研磨に伴ってリテーナリング５３０の内周部５３０ａおよび外周部５３０ｂは、図２（ｂ）に示すように、丸みを帯びる。

また、図３（ａ）に示すように、リテーナリング５３０の内周部５３０ａは、研磨テーブル５１０の回転により生じる基板Ｗの推力Ｆを受け止めるため、リテーナリング５３０が「ハ」の字状に変形し、内周部５３０ａの面圧が高くなる。これにより、リテーナリング５３０の内周部５３０ａの摩耗が進行し、研磨に伴ってリテーナリング５３０の表面は全体的に図３（ｂ）に示すようなテーパ形状となる。すなわち、表面がフラットな初期状態からリテーナリング５３０をしばらく使用すると、リテーナリング５３０の表面は図３（ｂ）に示すようなテーパ形状に落ち着く。

リテーナリング５３０は、基板Ｗの外周縁部を保持する機能だけではなく、研磨パッド５２０を変形させてそのリバウンドを基板Ｗのエッジ部分の加工面圧に利用する機能をも有している。したがって、リテーナリング５３０の表面形状が安定しないと、基板Ｗのエッジ部分の研磨状態が安定しない。また、リテーナリング５３０の表面形状の安定性を維持するためには、リテーナリング５３０の表面における摩耗レートが全面にわたって均一である必要がある。したがって、耐摩耗性の高いリテーナリング５３０を使用する場合にあっては、従来のリテーナリングの２０〜１００倍近い慣らし運転が必要になり、装置のダウンタイムが大幅に増えてしまうという問題があった。

米国特許出願公開第２００５／０１９１９４７号明細書

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、研磨装置において研磨工程前に行われるリテーナリングの慣らし運転の時間を短縮することができ、あるいは慣らし運転をなくすことができるリテーナリング加工装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、研磨装置の研磨面に押圧される基板の外周縁を保持するためのリテーナリングを加工するリテーナリング加工装置が提供される。上記リテーナリング加工装置は、上記リテーナリングの表面を研磨する加工面と、上記リテーナリングにおいて薄肉にしようとする薄肉加工部が、厚肉にしようとする厚肉加工部よりも相対的に多く研磨されるように、上記リテーナリングを保持して上記加工面に押圧する保持具とを備えている。この場合において、弾性パッドにより上記加工面を構成してもよい。

本発明の第２の態様によれば、研磨装置において研磨工程前に行われるリテーナリングの慣らし運転の時間を短縮することができ、あるいは慣らし運転をなくすことができるリテーナリング加工装置が提供される。このリテーナリング加工装置は、研磨装置の研磨面に押圧される基板の外周縁を保持するためのリテーナリングを加工する。このリテーナリング加工装置は、上記リテーナリングにおいて薄肉にしようとする薄肉加工部を、厚肉にしようとする厚肉加工部よりも相対的に多く研磨するような形状を有する砥石と、上記リテーナリングを保持して上記砥石に押圧する保持具とを備えている。

この場合において、上記砥石は、テーパ形状の表面や平坦な表面を有していてもよい。また、上記研磨装置において上記基板を保持して上記研磨面に押圧するためのトップリングにより上記保持具を構成してもよい。

また、上記リテーナリングの薄肉加工部を半径方向内側に位置する内周部とし、上記リテーナリングの厚肉加工部を半径方向外側に位置する外周部としてもよい。さらに、加工後の上記内周部と上記外周部との厚さの差を１００μｍ以下にすることが好ましく、また、加工後の上記リテーナリングの表面の粗さが０．０５μｍ以下であることが好ましい。

本発明に係るリテーナリング加工装置によれば、リテーナリングの表面形状を、実際に使用されるリテーナリングの表面形状に近づけることができる。したがって、研磨装置において研磨工程前に行われるリテーナリングの慣らし運転の時間を短縮することができ、あるいは慣らし運転をなくすことができる。

以下、本発明に係るリテーナリング加工装置の実施形態について図４から図７を参照して詳細に説明する。なお、図４から図７において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図４は、本発明の第１の実施形態におけるリテーナリング加工装置１を示す模式図である。図４に示すように、リテーナリング加工装置１は、リテーナリング１０が固定された保持具２０と、上面に加工面３０が形成された回転定盤４０とを備えている。リテーナリング１０は、保持具２０の下面にボルト２２を介して固定されている。

図４に示すように、保持具２０は、中央部２０ａから半径方向外側の外周部２０ｂに向かって上方に傾斜しており、略ハの字状になっている。この保持具２０の形状は、リテーナリング加工装置１を用いた加工によって得ようとするリテーナリング１０の表面形状に対応している。本実施形態においては、リテーナリング１０において薄肉にしようとする薄肉加工部をリテーナリング１０の半径方向内側に位置する内周部１０ａとし、厚肉にしようとする厚肉加工部を半径方向外側に位置する外周部１０ｂとする例を示している。すなわち、保持具２０は、リテーナリング１０の内周部１０ａが外周部１０ｂよりも相対的に多く研磨されるようにリテーナリング１０を強制的に変形させるように略ハの字状になっている。この保持具２０の形状を適宜調整することによって、所望のリテーナリング１０の表面形状を得ることができる。

このようなリテーナリング加工装置１において、保持具２０によってリテーナリング１０を加工面３０に押圧し、回転定盤４０の回転によりリテーナリング１０と加工面３０とを摺動させることにより、リテーナリング１０の下面が加工面３０により研磨される。上述したように、リテーナリング１０は略ハの字状に変形しているため、内周部１０ａが外周部１０ｂよりも相対的に多く研磨され、図５に示すように、加工後のリテーナリング１０は、保持具２０から取り外すと、内周部１０ａの肉厚が薄く、外周部１０ｂの肉厚が厚くなったテーパ形状となる。この場合において、リテーナリング１０の内周部１０ａの厚さと外周部１０ｂの厚さとの差は１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０μｍｍ程度とする。また、加工後のリテーナリング１０の表面の粗さを０．０５μｍ以下とするのが好ましい。なお、リテーナリング１０と加工面３０とを摺動させる際には、必要に応じて純水またはスラリなどの加工液を供給する。

このように、リテーナリング加工装置１を用いた加工により、リテーナリング１０が実際に研磨装置で使用される前にリテーナリング１０の表面形状を所望のもの（実際に使用されるときの状態）にすることができる。したがって、研磨装置において行われる慣らし運転の時間を短縮することができ、あるいは慣らし運転をなくすことができる。

また、加工面３０は弾性パッドにより構成されていることが好ましい。加工面３０を弾性パッドにより構成すれば、ＣＭＰ工程と同様の研磨条件を作り出すことができ、リテーナリング１０の内周部１０ａおよび外周部１０ｂに丸みを与えることができる。

図６は本発明の第２の実施形態におけるリテーナリング加工装置５１を示す側断面図、図７は図６の平面図である。図６および図７に示すように、リテーナリング加工装置５１は、ベース６０と、ベース６０上に設置されたリング状の砥石６２と、リテーナリング１０を保持する保持具６４と、砥石６２の周囲に配置され、保持具６４に保持されたリテーナリング１０を回転させるとともに、砥石６２とリテーナリング１０とを芯出しする複数のガイドローラ６６と、砥石６２の内側の中央部に配置され、純水もしくはスラリなどの加工液をリテーナリング１０に向けて噴出する加工液供給ノズル６８とを備えている。なお、砥石６２の寸法は、リテーナリング１０の寸法よりも１回り大きくなっている。

本実施形態におけるリテーナリング加工装置５１は、基板を研磨する研磨装置に組み込まれており、リテーナリング１０を保持する保持具６４として、研磨装置において基板を保持して研磨面に押圧するためのトップリング７０を用いている。

図６に示すように、砥石６２は、半径方向内側の内周部６２ａから外周部６２ｂに向かって下方に傾斜している。この砥石６２の形状は、リテーナリング加工装置５１を用いた加工によって得ようとするリテーナリング１０の表面形状に対応している。本実施形態においては、リテーナリング１０において薄肉にしようとする薄肉加工部をリテーナリング１０の半径方向内側に位置する内周部１０ａとし、厚肉にしようとする厚肉加工部を半径方向外側に位置する外周部１０ｂとする例を示している。すなわち、砥石６２は、リテーナリング１０の内周部１０ａが外周部１０ｂよりも相対的に多く研磨されるようなテーパ形状を有している。この砥石６２の形状を適宜調整することによって、所望のリテーナリング１０の表面形状を得ることができる。

このようなリテーナリング加工装置５１において、トップリング７０の押圧機構を利用してリテーナリング１０を砥石６２の表面に押圧し、ガイドローラ６６を回転させることでリテーナリング１０を回転させる。この回転によりリテーナリング１０と砥石６２の表面とを摺動させることにより、リテーナリング１０の下面が砥石６２の表面により研磨される。上述したように、砥石６２の表面はテーパ状になっているため、リテーナリング１０の内周部１０ａが外周部１０ｂよりも相対的に多く研磨され、加工後のリテーナリング１０は、内周部１０ａの肉厚が薄く、外周部１０ｂの肉厚が厚くなったテーパ形状となる。この場合において、リテーナリング１０の内周部１０ａの厚さと外周部１０ｂの厚さとの差は１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０μｍｍ程度とする。また、加工後のリテーナリング１０の表面の粗さを０．０５μｍ以下とするのが好ましい。

このように、リテーナリング加工装置５１を用いた加工により、リテーナリング１０が実際に研磨装置で使用される前にリテーナリング１０の表面形状を所望のもの（実際に使用されるときの状態）にすることができる。したがって、研磨装置において行われる慣らし運転の時間を短縮することができ、あるいは慣らし運転をなくすことができる。また、リテーナリング加工装置５１を研磨装置に組み込むことで、研磨工程での長時間の使用により所望の形状から徐々に変化してしまったリテーナリング１０の表面形状をこのリテーナリング加工装置５１により初期化することも可能となる。したがって、消耗品であるリテーナリング１０の長寿命化を図ることができる。また、トップリング７０からリテーナリング１０を取り外す手間が省けるので、研磨装置のダウンタイムを短縮することができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

従来の研磨装置を示す模式図である。図１の研磨装置におけるリテーナリングを示す拡大図である。図１の研磨装置におけるリテーナリングを示す拡大図である。本発明の第１の実施形態におけるリテーナリング加工装置を示す模式図である。図４のリテーナリング加工装置によって得られたリテーナリングを示す模式図である。本発明の第２の実施形態におけるリテーナリング加工装置を示す側断面図である。図６の平面図である。

符号の説明

１，５１リテーナリング加工装置
１０リテーナリング
１０ａ内周部
１０ｂ外周部
２０保持具
３０加工面
４０回転定盤
６０ベース
６２砥石
６４保持具
６６ガイドローラ
６８加工液供給ノズル

Claims

研磨装置の研磨面に押圧される基板の外周縁を保持するためのリテーナリングを加工するリテーナリング加工装置であって、
前記リテーナリングの表面を研磨する加工面と、
前記リテーナリングにおいて薄肉にしようとする薄肉加工部が、厚肉にしようとする厚肉加工部よりも相対的に多く研磨されるように、前記リテーナリングを保持して前記加工面に押圧する保持具と、
を備えたことを特徴とするリテーナリング加工装置。
前記加工面は、弾性パッドにより構成されることを特徴とする請求項１に記載のリテーナリング加工装置。
研磨装置の研磨面に押圧される基板の外周縁を保持するためのリテーナリングを加工するリテーナリング加工装置であって、
前記リテーナリングにおいて薄肉にしようとする薄肉加工部を、厚肉にしようとする厚肉加工部よりも相対的に多く研磨するような形状を有する砥石と、
前記リテーナリングを保持して前記砥石に押圧する保持具と、
を備えたことを特徴とするリテーナリング加工装置。
前記砥石は、テーパ形状の表面を有することを特徴とする請求項３に記載のリテーナリング加工装置。
前記砥石は、平坦な表面を有することを特徴とする請求項３に記載のリテーナリング加工装置。
前記保持具は、前記研磨装置において前記基板を保持して前記研磨面に押圧するためのトップリングであることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のリテーナリング加工装置。
前記リテーナリングの薄肉加工部が半径方向内側に位置する内周部であり、
前記リテーナリングの厚肉加工部が半径方向外側に位置する外周部であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のリテーナリング加工装置。
加工後の前記内周部と前記外周部との厚さの差が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のリテーナリング加工装置。
加工後の前記リテーナリングの表面の粗さが０．０５μｍ以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のリテーナリング加工装置。