JP2008068372A - Apparatus and method for polishing - Google Patents

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JP2008068372A JP2006250205A JP2006250205A JP2008068372A JP 2008068372 A JP2008068372 A JP 2008068372A JP 2006250205 A JP2006250205 A JP 2006250205A JP 2006250205 A JP2006250205 A JP 2006250205A JP 2008068372 A JP2008068372 A JP 2008068372A
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Atsushi Watanabe
淳 渡邉
Takashi Arahata
高志 荒幡
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for polishing, wherein the yield of a semiconductor device to be formed on the peripheral portion of a wafer is improved by uniformly flattening the whole surface of the wafer by preventing the over-polishing to be produced on the peripheral portion of the wafer. <P>SOLUTION: The polishing apparatus 10 is composed of a platen 11, a platen turning means, such as a motor, a polishing pad 14 sticking to the surface of the platen, a nozzle 13 for supplying polishing fluid on the surface of the polishing pad, and a polishing head 12 which holds the wafer 15 and presses the surface of the wafer against the surface of the polishing pad. The polishing head includes a retainer ring 16 having a ring portion 16' to be arranged outside the peripheral portion of the wafer. The compressibility of the retainer ring is within 95 to 101% of that of the polishing pad, preferably within 99.4 to 100.6%. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハ(素材ウエハ及びデバイスウエハ)などのウエハの表面を研磨するための研磨装置及び方法に関するものである。   The present invention relates to a polishing apparatus and method for polishing a surface of a wafer such as a semiconductor wafer (a material wafer and a device wafer).

電話、カメラ、コンピュータなどの電子機器には、機能の制御や情報の記憶又は表示のため、半導体装置が主要部品として使用されている。   In electronic devices such as telephones, cameras, and computers, semiconductor devices are used as main components for controlling functions and storing or displaying information.

このような電子部品に用いられる半導体デバイスウエハ(又はワーク)の表面は、研磨工程を経た後、多層配線工程や被膜工程など、各種電子部品の製造工程で要求される様々な工程、さらに検査工程を経て製品化される。   The surface of a semiconductor device wafer (or workpiece) used for such electronic components is subjected to various processes required in the manufacturing process of various electronic components such as a multilayer wiring process and a coating process after a polishing process, and an inspection process. It is commercialized through.

このようなウエハの製造段階で要求される一連の工程は、設計段階で予定される部品性能や機能を発揮させるため、ナノメートル単位の精度で行わなければならず、このため、各工程には高い精度が要求され、研磨工程においても、ウエハの表面を高度に平坦化することが要求されている。   Such a series of processes required in the wafer manufacturing stage must be performed with nanometer precision in order to exert the planned component performance and functions in the design stage. High accuracy is required, and even in the polishing process, it is required to highly planarize the surface of the wafer.

このように高い精度が要求される研磨工程におけるウエハの研磨は、表面に研磨パッドを貼り付けたプラテン(又は定盤)を回転させながら、プラテンの表面に貼り付けられている研磨パッドの表面に研磨液(例えば、砥粒を分散させたスラリー)を供給し、この上に、研磨ヘッドに保持させたウエハの表面(被加工面)を押し付け、このウエハを回転させて行われる。   Wafer polishing in such a polishing process that requires high precision is performed on the surface of the polishing pad that is affixed to the surface of the platen while rotating the platen (or platen) that has the polishing pad affixed to the surface. A polishing liquid (for example, slurry in which abrasive grains are dispersed) is supplied, and the surface of the wafer (processed surface) held on the polishing head is pressed onto the polishing liquid, and the wafer is rotated.

このような研磨では、研磨中に発生する横方向の応力による研磨ヘッドからのウエハの飛び出しを防止するため、研磨ヘッドに保持したウエハの周辺部外側に配置されるリング部分を有するリテーナリングが研磨ヘッドに取り付けられる(例えば、特許文献1〜4を参照)。   In such polishing, in order to prevent the wafer from jumping out of the polishing head due to lateral stress generated during polishing, a retainer ring having a ring portion disposed on the outer periphery of the wafer held by the polishing head is polished. It is attached to the head (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

このリテーナリングは、研磨中、そのリング部分に加える圧力により研磨パッドを押さえ、ウエハの周縁部分で発生しやすい過研磨を防止し、ウエハの表面をより均一に平坦化する働きをするものである。
特開平8−148453号公報 特開平8−187657号公報 特開平10−217109号公報 特開2000−52241号公報
This retainer ring functions to press the polishing pad with the pressure applied to the ring portion during polishing, prevent over-polishing that tends to occur at the peripheral portion of the wafer, and more evenly planarize the surface of the wafer. .
JP-A-8-148453 JP-A-8-187657 JP-A-10-217109 JP 2000-52241 A

近年、半導体装置の生産効率を向上させるために、加工されるウエハの大型化が進んでおり、このため、ウエハの周縁部分の歩留まりの改善が技術的な課題となっている。   In recent years, in order to improve the production efficiency of semiconductor devices, the size of wafers to be processed has been increased, and for this reason, improving the yield of the peripheral portion of the wafer has become a technical issue.

従来のリテーナリングは、一般的に研磨に使用される研磨パッドと異なった材料から製造されるものであり、研磨パッドと比較して、圧縮率が低く硬い材料が用いられているため、研磨中、研磨パッドの表面は、リテーナリングに押し付けられている箇所の内周縁に沿って局部的に盛り上がり、この盛り上がった研磨パッドの表面が作用するウエハの周縁部分が過研磨されてしまう。   The conventional retainer ring is manufactured from a material different from the polishing pad generally used for polishing. Compared with the polishing pad, a hard material with a low compressibility is used. The surface of the polishing pad rises locally along the inner peripheral edge of the portion pressed against the retainer ring, and the peripheral portion of the wafer on which the surface of the raised polishing pad acts is overpolished.

このようにウエハの周縁部分に発生する過研磨は、周縁部に作製される半導体回路の歪みを生じさせ、半導体装置の歩留まりを低下させる。   As described above, overpolishing at the peripheral portion of the wafer causes distortion of a semiconductor circuit manufactured at the peripheral portion, thereby reducing the yield of the semiconductor device.

一方、従来の技術では、研磨中、リテーナリングも研磨パッドの表面に押し付けられているため、研磨の進行とともに磨耗することから、耐摩耗性を向上させてリテーナリングの交換頻度を低減させたり、低価格の材料を用いてリテーナリングを製造することで、研磨コストを低減させているだけであり、このような低コスト化に主眼をおいたものであり、上記の過研磨を解決することができない。   On the other hand, in the conventional technology, since the retainer ring is also pressed against the surface of the polishing pad during polishing, it wears with the progress of polishing, so the wear resistance is improved and the replacement frequency of the retainer ring is reduced. By producing retainer rings using low-priced materials, the polishing cost is only reduced, and the focus is on such low cost, and the above-described over-polishing can be solved. Can not.

したがって、本発明の目的は、ウエハの周縁部分で発生する過研磨を防止し、ウエハの表面全体を均一に平坦化することで、ウエハの周縁部分に作製される半導体装置の歩留まりを向上させることができる研磨装置及び方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to improve the yield of a semiconductor device manufactured on the peripheral portion of the wafer by preventing over-polishing generated at the peripheral portion of the wafer and uniformly flattening the entire surface of the wafer. It is providing the grinding | polishing apparatus and method which can be performed.

上記目的を達成する本発明の研磨装置は、プラテン、プラテンを回転させるための手段、プラテンの表面に貼り付けた研磨パッド、研磨パッドの表面に研磨液を供給するためのノズル、及びウエハを保持し、このウエハの表面を研磨パッドの表面に押し付ける研磨ヘッドから構成され、研磨ヘッドを回転させる手段をさらに含む。   The polishing apparatus of the present invention that achieves the above object holds a platen, a means for rotating the platen, a polishing pad attached to the surface of the platen, a nozzle for supplying a polishing liquid to the surface of the polishing pad, and a wafer And a means for rotating the polishing head, further comprising a polishing head configured to press the surface of the wafer against the surface of the polishing pad.

研磨ヘッドは、ウエハの周辺部外側に配置されるリング部分を有するリテーナリングを含む。ウエハを保持し、このウエハの表面を研磨パッドの表面に押し付けると、リテーナリングのリング部分が研磨パッドの表面に押し付けられる。   The polishing head includes a retainer ring having a ring portion disposed on the outer periphery of the wafer. When the wafer is held and the surface of the wafer is pressed against the surface of the polishing pad, the ring portion of the retainer ring is pressed against the surface of the polishing pad.

リテーナリングの圧縮率は、研磨パッドの圧縮率の95%以上、101%以下の範囲にあり、好適に、研磨パッドの圧縮率の99.4%以上、100.6%以下の範囲にある。   The compressibility of the retainer ring is in the range of 95% to 101% of the compressibility of the polishing pad, and preferably in the range of 99.4% to 100.6% of the compressibility of the polishing pad.

リテーナリングの圧縮率が、0.6%以上、1.2%以下の範囲にある。   The compression ratio of the retainer ring is in the range of 0.6% to 1.2%.

研磨パッドとリテーナリングとが、それぞれ同じ種類の合成樹脂からなり、好適に、研磨パッドとリテーナリングとが、それぞれポリウレタン系樹脂からなる。   The polishing pad and the retainer ring are each made of the same type of synthetic resin, and preferably the polishing pad and the retainer ring are each made of a polyurethane resin.

研磨パッドとリテーナリングとが、それぞれ同じ種類の合成樹脂の無発泡体からなる。   The polishing pad and the retainer ring are each made of the same type of non-foamed synthetic resin.

上記本発明の研磨装置を使用してウエハの表面を研磨する。   The surface of the wafer is polished using the polishing apparatus of the present invention.

研磨ヘッドでウエハを保持し、このウエハの表面を、プラテンの表面に貼り付けた研磨パッドの表面に押し付ける。このとき、研磨ヘッドのリテーナリングのリング部分が研磨パッドの表面に押し付けられる。   The wafer is held by the polishing head, and the surface of the wafer is pressed against the surface of the polishing pad attached to the surface of the platen. At this time, the ring portion of the retainer ring of the polishing head is pressed against the surface of the polishing pad.

プラテンを回転させ、ノズルを通じて、研磨パッドの表面に研磨液を供給する。そして、研磨ヘッドを回転させる。   The platen is rotated and the polishing liquid is supplied to the surface of the polishing pad through the nozzle. Then, the polishing head is rotated.

本発明が以上のように構成されるので、以下のような効果を奏する。   Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.

ウエハの周縁部分で発生する過研磨を防止し、ウエハの表面全体を均一に平坦化することで、ウエハの周縁部分に作製される半導体装置の歩留まりを向上させることができる、という効果を奏する。   By preventing over-polishing that occurs at the peripheral portion of the wafer and uniformly flattening the entire surface of the wafer, the yield of semiconductor devices manufactured at the peripheral portion of the wafer can be improved.

<研磨装置> 図1に示すように、本発明の研磨装置10は、プラテン11、プラテン11を回転(矢印Rの方向)させるためのモータ等の手段(図示せず)、プラテン11の表面に貼り付けた研磨パッド14、研磨パッド14の表面に研磨液を供給するためのノズル13、及びウエハ15を保持し、このウエハ15の表面を研磨パッド14の表面に押し付ける研磨ヘッド12から構成され、研磨ヘッド12を回転(矢印rの方向)させるモータ等の手段(図示せず)をさらに含む。 <Polishing Apparatus> As shown in FIG. 1, the polishing apparatus 10 of the present invention has a platen 11, means (not shown) such as a motor for rotating the platen 11 (in the direction of arrow R), and a surface of the platen 11. The polishing pad 14 is affixed, a nozzle 13 for supplying a polishing liquid to the surface of the polishing pad 14, and a polishing head 12 that holds the wafer 15 and presses the surface of the wafer 15 against the surface of the polishing pad 14. It further includes means (not shown) such as a motor for rotating the polishing head 12 (in the direction of arrow r).

研磨ヘッド12は、図2に示すように、ウエハ15の周辺部外側に配置されるリング部分16´を有するリテーナリング16を含む。   As shown in FIG. 2, the polishing head 12 includes a retainer ring 16 having a ring portion 16 ′ disposed outside the peripheral portion of the wafer 15.

研磨ヘッド12がウエハ15を保持し、このウエハ15の表面をプラテン11上の研磨パッド14の表面に押し付けると、リテーナリング16のリング部分16´が研磨パッド14の表面に押し付けられる。   When the polishing head 12 holds the wafer 15 and presses the surface of the wafer 15 against the surface of the polishing pad 14 on the platen 11, the ring portion 16 ′ of the retainer ring 16 is pressed against the surface of the polishing pad 14.

リテーナリングの圧縮率は、研磨パッドの圧縮率の95%以上、101%以下の範囲にあり、好適に、研磨パッドの圧縮率の99.4%以上、100.6%以下の範囲にある(すなわち、研磨パッドの圧縮率を100とした場合、リテーナリングの圧縮率は±0.6の範囲にあり、この範囲は圧縮率の計測誤差の範囲であり、この場合、リテーナリングの圧縮率は研磨パッドの圧縮率と実質的に同じである)。なお、圧縮率の測定方法を下記の表1に示し、圧縮率の計算方法を下記の数1に示す。   The compressibility of the retainer ring is in the range of 95% to 101% of the compressibility of the polishing pad, and preferably in the range of 99.4% to 100.6% of the compressibility of the polishing pad ( That is, when the compression rate of the polishing pad is 100, the compression rate of the retainer ring is in the range of ± 0.6, and this range is the range of measurement error of the compression rate. In this case, the compression rate of the retainer ring is It is substantially the same as the compressibility of the polishing pad). The compression rate measurement method is shown in Table 1 below, and the compression rate calculation method is shown in Equation 1 below.

Figure 2008068372
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Figure 2008068372
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リテーナリングの圧縮率が研磨パッドの圧縮率の95%未満の範囲にあると、研磨パッドが変形し過ぎて、ウエハの表面に研磨パッドを均一に作用できず、ウエハの表面を均一にできないという問題が生じ、一方、リテーナリングの圧縮率が研磨パッドの101%を超える範囲にあると、リテーナリングが変形し過ぎて、研磨中にウエハが研磨ヘッドから飛び出すという問題が生じる。   When the compressibility of the retainer ring is in the range of less than 95% of the compressibility of the polishing pad, the polishing pad is deformed too much, so that the polishing pad cannot act uniformly on the surface of the wafer, and the surface of the wafer cannot be made uniform. On the other hand, if the compression ratio of the retainer ring is in a range exceeding 101% of the polishing pad, the retainer ring is deformed too much and the problem that the wafer jumps out of the polishing head during polishing occurs.

リテーナリングの圧縮率は、0.6%以上、1.2%以下の範囲にある。   The compression ratio of the retainer ring is in the range of 0.6% to 1.2%.

研磨パッドとリテーナリングは、それぞれ同じ種類の合成樹脂からなる。合成樹脂として、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系及びアクリル系の樹脂から選択される一種又は二種以上のものが含まれる。好適に、研磨パッドとリテーナリングは、それぞれポリウレタン系樹脂からなる。   The polishing pad and the retainer ring are each made of the same type of synthetic resin. The synthetic resin includes one or two or more selected from polyurethane, polyethylene, polystyrene, polyvinyl chloride, and acrylic resins. Preferably, the polishing pad and the retainer ring are each made of a polyurethane resin.

研磨パッドとリテーナリングは、それぞれ同じ種類の合成樹脂の無発泡体からなる。発泡体であると、内部に空隙が分散されているので、研磨パッドとリテーナリングのそれぞれの圧縮率が局所的に異なるようになり、研磨パッドとリテーナリングの変形が、研磨中のウエハの飛び出しや過研磨の原因となるからである。   The polishing pad and the retainer ring are each made of a non-foamed material of the same type of synthetic resin. In the case of foam, since the voids are dispersed inside, the compressibility of each of the polishing pad and the retainer ring becomes locally different, and the deformation of the polishing pad and the retainer ring causes the wafer to be popped out during polishing. This is a cause of overpolishing.

<研磨方法> 上記本発明の研磨装置を使用してウエハの表面を研磨する。 <Polishing Method> The surface of the wafer is polished using the polishing apparatus of the present invention.

図1及び図2を参照する。ウエハ15がリテーナリング16の内側に配置されるように研磨ヘッド12でウエハ15を保持し、このウエハ15の表面を、プラテン11の表面に貼り付けた研磨パッド14の表面に押し付ける。このとき、研磨ヘッド12のリテーナリング16のリング部分16´が研磨パッド14の表面に押し付けられる。   Please refer to FIG. 1 and FIG. The wafer 15 is held by the polishing head 12 so that the wafer 15 is disposed inside the retainer ring 16, and the surface of the wafer 15 is pressed against the surface of the polishing pad 14 attached to the surface of the platen 11. At this time, the ring portion 16 ′ of the retainer ring 16 of the polishing head 12 is pressed against the surface of the polishing pad 14.

プラテン11を矢印Rの方向に回転させ、ノズル13を通じて、研磨パッド14の表面に研磨液を供給する。そして、研磨ヘッド12も矢印rの方向に回転させる。   The platen 11 is rotated in the direction of arrow R, and the polishing liquid is supplied to the surface of the polishing pad 14 through the nozzle 13. The polishing head 12 is also rotated in the direction of the arrow r.

研磨液として、砥粒を水又は水ベースの水溶液中に分散させた研磨スラリーが含まれる。   The polishing liquid includes a polishing slurry in which abrasive grains are dispersed in water or a water-based aqueous solution.

砥粒として、ダイヤモンド、アルミナ、セリアなどから選択される材料からなる一種又は二種以上の粒子が含まれる。   As the abrasive grains, one kind or two or more kinds of particles made of a material selected from diamond, alumina, ceria and the like are included.

ウエハの表面を化学的機械的に研磨するため、水ベースの水溶液は、ウエハの表面と化学的に反応する薬液を含有してもよい。このような薬液は、ウエハの表面(被研磨面)を構成する材料に従って適宜に選定できる。例えば、被研磨面を構成する材料が二酸化珪素である場合、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、フッ酸、フッ化物などが使用される。被研磨面がタングステンである場合、硝酸鉄、ヨウ素酸カリウムなどが使用される。被研磨面が銅である場合、グリシン、キナルジン酸、過酸化水素、ベンゾトリアゾールなどが使用される。   In order to chemically and mechanically polish the surface of the wafer, the water-based aqueous solution may contain a chemical solution that chemically reacts with the surface of the wafer. Such a chemical solution can be appropriately selected according to the material constituting the surface (surface to be polished) of the wafer. For example, when the material constituting the surface to be polished is silicon dioxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, hydrofluoric acid, fluoride, or the like is used. When the surface to be polished is tungsten, iron nitrate, potassium iodate, or the like is used. When the surface to be polished is copper, glycine, quinaldic acid, hydrogen peroxide, benzotriazole, or the like is used.

<研磨試験1> 所定の圧縮率を有する研磨パッドとリテーナリングとを組み合わせて、図1に示すような研磨装置を使用して、ウエハの表面の研磨試験を行い、ウエハの周縁部分の研磨量の差を計測した。 <Polishing test 1> A polishing pad as shown in FIG. 1 is used in combination with a polishing pad having a predetermined compressibility and a retainer ring, and a polishing test is performed on the surface of the wafer, and the polishing amount of the peripheral portion of the wafer The difference was measured.

ウエハの周縁部分の研磨量の差は、図3に示すように、研磨前後のウエハの周縁部分における研磨量の最大値と最小値との差をいい、この差が小さいほど、周縁部分が平坦であることがわかる。図示の例では、符号Δ1で示す研磨量の差よりも符号Δ2で示す研磨量の差のほうが小さいので、符号17で示す研磨量プロフィールの周縁部分よりも符号18で示す研磨量プロフィールの周縁部分のほうが平坦である。   As shown in FIG. 3, the difference in the polishing amount at the peripheral portion of the wafer means the difference between the maximum value and the minimum value of the polishing amount at the peripheral portion of the wafer before and after polishing. The smaller the difference, the flatter the peripheral portion. It can be seen that it is. In the illustrated example, the difference in the polishing amount indicated by reference numeral Δ2 is smaller than the difference in the polishing amount indicated by reference numeral Δ1, so that the peripheral portion of the polishing amount profile indicated by reference numeral 18 is larger than the peripheral portion of the polishing amount profile indicated by reference numeral 17. Is flatter.

研磨試験に使用した研磨装置、研磨液及びウエハは下記のとおりであった。   The polishing apparatus, polishing liquid and wafer used in the polishing test were as follows.

研磨装置として、市販のCMP装置(製品番号:MAT−ARW681S、株式会社エム・エイ・ティ)を使用した。研磨条件は、下記の表2に示すとおりであった。   As a polishing apparatus, a commercially available CMP apparatus (product number: MAT-ARW681S, MTI Corporation) was used. The polishing conditions were as shown in Table 2 below.

Figure 2008068372
Figure 2008068372

研磨液として、市販の研磨スラリー(製品名:SemiSperse25、キャボット・マイクロエレクトロニクス・ジャパン株式会社)を純水で2倍希釈したものを使用した。   As a polishing liquid, a commercially available polishing slurry (product name: SemiSperse 25, Cabot Microelectronics Japan Co., Ltd.) diluted twice with pure water was used.

ウエハとして、平坦性評価試験に一般的に使用されている試験ウエハを使用した。この試験ウエハは、表面にパターンのないプラズマ酸化膜(膜厚10000Å)を形成したP−TEOS膜付きウエハ(直系200mm)であった。この試験ウエハの研磨前後の膜厚を比較し、その差を研磨量とし、ウエハの周縁部分(ウエハの中心から90mm〜97mmの範囲)の研磨量の差を求めた。研磨量の測定のために行った膜厚の測定には、市販の光干渉式膜厚測定装置(製品番号:Nanospec9200、ナノメトリクス株式会社)を使用した。   As the wafer, a test wafer generally used in the flatness evaluation test was used. This test wafer was a wafer with a P-TEOS film (direct line 200 mm) having a plasma oxide film (thickness: 10,000 mm) having no pattern on the surface. The film thicknesses of the test wafer before and after polishing were compared, and the difference was defined as the polishing amount, and the difference in the polishing amount at the peripheral portion of the wafer (in the range of 90 mm to 97 mm from the center of the wafer) was determined. A commercially available optical interference type film thickness measuring device (product number: Nanospec 9200, Nanometrics Co., Ltd.) was used for the film thickness measurement performed for the measurement of the polishing amount.

<研磨パッド1> 研磨パッド1を以下のようにして製造した。70℃に加温した平均分子量900−1000のTDI(トリレン・ジイソシアネート)系のポリウレタンプレポリマー(100部)に、硬化剤として、120℃に加温した3,3´−ジクロル−4,4´ジアミノ−ジフェニルメタン(26.5分)を添加して調製した樹脂溶液を金型に投入し、これを金型内で硬化させ、樹脂ブロックを成形し、このブロックを円形に型抜きし、厚さ1.5mmに研削し、旋盤を使用して、表面に螺旋状の溝(ピッチ2mm、深さ0.5mm、幅1mm)を形成して研磨パッド1を製造した。研磨パッド1の圧縮率は、0.84%であった。 <Polishing pad 1> The polishing pad 1 was manufactured as follows. 3,3′-dichloro-4,4 ′ heated to 120 ° C. as a curing agent to a TDI (tolylene diisocyanate) polyurethane prepolymer (100 parts) having an average molecular weight of 900-1000 heated to 70 ° C. A resin solution prepared by adding diamino-diphenylmethane (26.5 minutes) is put into a mold, this is cured in the mold, a resin block is formed, the block is cut into a circular shape, and the thickness is increased. A polishing pad 1 was manufactured by grinding to 1.5 mm and using a lathe to form a spiral groove (pitch 2 mm, depth 0.5 mm, width 1 mm) on the surface. The compression rate of the polishing pad 1 was 0.84%.

<研磨パッド2> 研磨パッド2として、半導体デバイスウエハの研磨に一般的に使用されている市販の研磨パッド(製品名:IC1000、ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ・シーエムピー・ホウルディングス・インコーポレイテッド)を使用した。研磨パッド2の圧縮率は、4.2%であった。 <Polishing Pad 2> As the polishing pad 2, a commercially available polishing pad (product name: IC1000, Rohm and Haas Electronic Materials, CMP Holdings, Inc.) generally used for polishing semiconductor device wafers. Incorporated) was used. The compressibility of the polishing pad 2 was 4.2%.

<リテーナリング1> リテーナリング1を以下のようにして製造した。70℃に加温した平均分子量900−1000のTDI(トリレン・ジイソシアネート)系のポリウレタンプレポリマー(100部)に、硬化剤として、120℃に加温した3,3´−ジクロル−4,4´ジアミノ−ジフェニルメタン(26.5分)を添加して調製した樹脂溶液を金型に投入し、これを金型内で硬化させ、樹脂ブロックを成形し、このブロックを所定のサイズのリング状に切削してリテーナリング1を製造した。リテーナリング1の圧縮率は、0.84%であった。 <Retainer ring 1> The retainer ring 1 was manufactured as follows. 3,3′-dichloro-4,4 ′ heated to 120 ° C. as a curing agent to a TDI (tolylene diisocyanate) polyurethane prepolymer (100 parts) having an average molecular weight of 900-1000 heated to 70 ° C. A resin solution prepared by adding diamino-diphenylmethane (26.5 minutes) is put into a mold, cured in the mold, a resin block is formed, and the block is cut into a ring of a predetermined size. Thus, the retainer ring 1 was manufactured. The compression ratio of the retainer ring 1 was 0.84%.

<リテーナリング2> リテーナリング2として、圧縮率0.1%の市販の硬質のリテーナリングを使用した。 <Retainer ring 2> As the retainer ring 2, a commercially available hard retainer ring having a compression rate of 0.1% was used.

<研磨パッドとリテーナリングの組合せ> 研磨パッドとリテーナリングの組合せは下記の表3に示すとおりであった。(ここで、表3の試験Dが本発明に従った実施例である。) <Combination of Polishing Pad and Retainer Ring> Combinations of the polishing pad and the retainer ring were as shown in Table 3 below. (Here, test D in Table 3 is an example according to the present invention.)

Figure 2008068372
Figure 2008068372

<試験結果1> 上記研磨試験1の結果を下記の表4及び図4に示す。 <Test Result 1> The results of the polishing test 1 are shown in Table 4 below and FIG.

Figure 2008068372
Figure 2008068372

表4及び図4に示す結果から、同じ圧縮率を有する研磨パッドにおいて、圧縮率のより高いリテーナリング(試験AとB、及び試験CとDを参照)又は同じ圧縮率を有するリテーナリングにおいて、圧縮率のより低い研磨パッド(試験AとC、及び試験BとDを参照)を組み合わせると、研磨量の差が小さくなり、ウエハの周縁部分がより平坦化されることがわかる。また、それぞれ実質的に同じ大きさいの圧縮率を有する研磨パッドとリテーナリングとを組み合わせると、研磨量の差が最も小さくなることがわかる(試験D)。   From the results shown in Table 4 and FIG. 4, in a polishing pad having the same compression ratio, in a retainer ring having a higher compression ratio (see tests A and B and tests C and D) or in a retainer ring having the same compression ratio, It can be seen that when polishing pads with lower compression ratios (see tests A and C and tests B and D) are combined, the difference in polishing amount becomes smaller and the peripheral portion of the wafer becomes more flat. Further, it can be seen that when the polishing pad and the retainer ring each having substantially the same compression ratio are combined, the difference in the polishing amount becomes the smallest (Test D).

<研磨試験2> 上記研磨試験1で用いた研磨パッド1とリテーナリング1、2とを組み合わせて、研磨圧力とリテーナリング圧力とを変えて、ウエハの周縁部分の研磨量の差を計測した。 <Polishing Test 2> The polishing pad 1 and the retainer rings 1 and 2 used in the polishing test 1 were combined, and the polishing pressure and the retainer ring pressure were changed to measure the difference in the polishing amount at the peripheral portion of the wafer.

研磨試験2に使用した研磨装置、研磨液及びウエハは、研磨条件において、研磨圧力とリテーナリング圧力が変わった以外は、上記研磨試験1と同じであった。   The polishing apparatus, polishing liquid, and wafer used in the polishing test 2 were the same as those in the polishing test 1 except that the polishing pressure and the retainer ring pressure were changed under the polishing conditions.

研磨パッドとリテーナリングの組合せは下記の表5に示すとおりであった。(ここで、表5の試験Fが本発明に従った実施例である。) The combinations of the polishing pad and the retainer ring were as shown in Table 5 below. (Here, test F in Table 5 is an example according to the present invention.)

Figure 2008068372
Figure 2008068372

<試験結果2> 研磨試験2の結果を下記の表6に示す。 <Test Result 2> The results of the polishing test 2 are shown in Table 6 below.

Figure 2008068372
Figure 2008068372

リテーナリング圧力を高くすると(さらに研磨圧力も高くすると)、研磨ヘッドからのウエハの飛び出しの危険性は低減されるが、表6に示すように、リテーナリング圧力(又は研磨圧力)を高くすると、研磨量の差が大きくなる。しかし、本発明に従った試験F(実施例)(実質的に同じ圧縮率の研磨パッドとリテーナリングを組み合わせている)は、試験E(試験Fのリテーナリングよりも圧縮率の低い硬質のものを使用している)と比較して、ウエハの周縁部分の研磨量の差が著しく低くなっている。   Increasing the retainer ring pressure (and increasing the polishing pressure) reduces the risk of the wafer jumping out of the polishing head. However, as shown in Table 6, when the retainer ring pressure (or polishing pressure) is increased, The difference in polishing amount becomes large. However, test F (example) according to the present invention (combining a polishing pad and a retainer ring with substantially the same compression ratio) is a test E (hard one having a lower compression ratio than the retainer ring of test F). The difference in the polishing amount at the peripheral portion of the wafer is remarkably low.

したがって、実質的に同じ圧縮率の研磨パッドとリテーナリングを組み合わせて使用することで、ウエハの周縁部分の研磨量の差を小さくできる。   Therefore, by using a combination of a polishing pad and a retainer ring having substantially the same compression rate, the difference in polishing amount at the peripheral portion of the wafer can be reduced.

図1は、研磨装置の部分側面図である。FIG. 1 is a partial side view of the polishing apparatus. 図2は、研磨ヘッドの部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the polishing head. 図3は、ウエハの周縁部分における研磨量の差を示す。FIG. 3 shows the difference in polishing amount at the peripheral portion of the wafer. 図4は、研磨試験結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of the polishing test.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・研磨装置
11・・・プラテン
12・・・研磨ヘッド
13・・・ノズル
14・・・研磨パッド
15・・・ウエハ
16・・・リテーナリング
16´・・・リング部分
17、18・・・研磨量プロフィール
Δ1、Δ2・・・研磨量の差
R・・・プラテン回転方向
r・・・研磨ヘッド回転方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Polishing apparatus 11 ... Platen 12 ... Polishing head 13 ... Nozzle 14 ... Polishing pad 15 ... Wafer 16 ... Retainer ring 16 '... Ring part 17, 18, ..Polishing amount profiles [Delta] 1, [Delta] 2 ... Difference in polishing amount R ... Platen rotation direction r ... Polishing head rotation direction

Claims (9)

研磨装置であって、
プラテン、
前記プラテンを回転させるための手段、
前記プラテンの表面に貼り付けた研磨パッド、
前記研磨パッドの表面に研磨液を供給するためのノズル、及び
ウエハを保持し、このウエハの表面を前記研磨パッドの表面に押し付ける研磨ヘッド、
から成り、
前記研磨ヘッドが、
前記ウエハの周辺部外側に配置されるリング部分を有するリテーナリングであって、前記ウエハを保持し、このウエハの表面を前記研磨パッドの表面に押し付けると、前記リテーナリングの前記リング部分が前記研磨パッドの表面に押し付けられる、ところのリテーナリング、
を含み、
前記リテーナリングの圧縮率が、前記研磨パッドの圧縮率の95%以上、101%以下の範囲にある、
ところの研磨装置。
A polishing apparatus comprising:
Platen,
Means for rotating the platen;
A polishing pad affixed to the surface of the platen,
A nozzle for supplying a polishing liquid to the surface of the polishing pad; and a polishing head for holding a wafer and pressing the surface of the wafer against the surface of the polishing pad;
Consisting of
The polishing head comprises:
A retainer ring having a ring portion disposed outside the peripheral portion of the wafer, wherein the wafer is held, and when the surface of the wafer is pressed against the surface of the polishing pad, the ring portion of the retainer ring is polished. Retainer ring, pressed against the surface of the pad
Including
The compression ratio of the retainer ring is in the range of 95% or more and 101% or less of the compression ratio of the polishing pad.
However, polishing equipment.
請求項1の研磨装置であって、
前記リテーナリングの圧縮率が、前記研磨パッドの圧縮率の99.4%以上、100.6%以下の範囲にある、
ところの研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1,
The compressibility of the retainer ring is in the range of 99.4% or more and 100.6% or less of the compressibility of the polishing pad.
However, polishing equipment.
請求項1の研磨装置であって、
前記リテーナリングの圧縮率が、0.6%以上、1.2%以下の範囲にある、
ところの研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1,
The compression ratio of the retainer ring is in the range of 0.6% or more and 1.2% or less,
However, polishing equipment.
請求項1の研磨装置であって、
前記研磨パッドと前記リテーナリングとが、それぞれ同じ種類の合成樹脂からなる、
ところの研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1,
The polishing pad and the retainer ring are each made of the same type of synthetic resin.
However, polishing equipment.
請求項1の研磨装置であって、
前記研磨パッドと前記リテーナリングとが、それぞれポリウレタン系樹脂からなる、
ところの研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1,
The polishing pad and the retainer ring are each made of a polyurethane resin,
However, polishing equipment.
請求項1の研磨装置であって、
前記研磨パッドと前記リテーナリングとが、それぞれ同じ種類の合成樹脂の無発泡体からなる、
ところの研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1,
The polishing pad and the retainer ring are each made of a non-foamed material of the same type of synthetic resin.
However, polishing equipment.
請求項1の研磨装置であって、
前記研磨ヘッドを回転させる手段、
をさらに含む研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1,
Means for rotating the polishing head;
A polishing apparatus further comprising:
請求項1から7のいずれか1に記載の研磨装置を使用してウエハの表面を研磨するための方法であって、
前記ウエハを保持し、このウエハの表面を前記研磨パッドの表面に押し付ける工程であって、前記リテーナリングの前記リング部分が前記研磨パッドの表面に押し付けられる、ところの工程、
表面に前記研磨パッドを貼り付けた前記プラテンを回転させる工程、及び
前記のズルを通じて、前記研磨パッドの表面に前記研磨液を供給する工程、
から成る方法。
A method for polishing a surface of a wafer using the polishing apparatus according to claim 1,
Holding the wafer and pressing the surface of the wafer against the surface of the polishing pad, wherein the ring portion of the retainer ring is pressed against the surface of the polishing pad;
Rotating the platen with the polishing pad affixed to the surface; and supplying the polishing liquid to the surface of the polishing pad through the slip;
A method consisting of:
請求項8の方法であって、
前記研磨ヘッドを回転させる工程、
をさらに含む方法。
9. The method of claim 8, wherein
Rotating the polishing head;
A method further comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008290197A (en) * 2007-05-25 2008-12-04 Nihon Micro Coating Co Ltd Polishing pad and method

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