JP2009033086A - Retainer ring for cmp (chemical mechanical polishing) apparatus - Google Patents

Retainer ring for cmp (chemical mechanical polishing) apparatus Download PDF

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Tsutomu Ichinoshime
努 一住連
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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 a retainer ring which can minimize the time required for break-in polishing. <P>SOLUTION: A corner part on the inner peripheral side on the side of a pressing surface 8a and a corner part on the outer peripheral side are formed in an R-shape and the pressing surface 8a is graded from the inner peripheral side to the outer peripheral side. Thus, the shape on the side of the pressing surface 8a of the retainer ring 8 becomes a state similar to the shape of the pressing surface side of the retainer ring with which an appropriate polishing result is obtained, and the shape of the side of the pressing surface 8a becomes appropriate from the beginning. As a result, immediately after mounting the retainer ring 8 or just by performing break-in polishing for a short period of time, the appropriate polishing result is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、被研磨体であるウエハを化学機械的に研磨するCMP(Chemical Mechanical Polishing;化学機械的研磨)装置に関し、特に、CMP装置の保持ヘッド内に配設(装着)されてウエハの外周を囲うリテーナリングに関する。   The present invention relates to a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer as an object to be polished, and more particularly to an outer periphery of a wafer disposed (mounted) in a holding head of a CMP apparatus. Retainer ring surrounding

半導体デバイスの高集積化、高性能化が進むに伴い、水平方向(平面上)の寸法が小さくなるとともに、垂直方向の構造が微細化、多層化されている。そして、このような微細化、多層化を実現するためには、シリコン基板などの半導体基板の平面度(平坦度)が高い必要がある。このため、ウエハの段階で平面度を高めることが求められ、このような要求に応えるものとして、CMP装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   As the integration and performance of semiconductor devices increase, the dimension in the horizontal direction (on the plane) becomes smaller, and the structure in the vertical direction becomes finer and multilayered. In order to realize such miniaturization and multilayering, a semiconductor substrate such as a silicon substrate needs to have high flatness (flatness). For this reason, it is required to increase the flatness at the stage of the wafer, and a CMP apparatus is known as one that meets such a demand (see, for example, Patent Document 1).

このCMP装置は、例えば、回転可能な定盤と、この定盤の上に配置された研磨パッドと、ウエハを保持して研磨パッドに押圧する保持ヘッドおよび、スラリー供給ノズルなどから構成されている。さらに、保持ヘッドは、ウエハの外周を囲うリテーナリングと、例えば、ウエハの上面を押圧する弾性体膜と、この弾性体膜とリテーナリングとヘッド本体とによって囲まれた空気室と、この空気室に加圧用空気を供給する空気供給路などから構成されている。そして、リテーナリングは、ウエハの外周を囲いウエハの飛び出しを防止するとともに、ウエハを研磨する研磨パッドの研磨面(表面)を押圧して、研磨面を平坦化、微細化(適正化)するものである。
特開平11−226865号公報
The CMP apparatus includes, for example, a rotatable surface plate, a polishing pad disposed on the surface plate, a holding head that holds the wafer and presses it against the polishing pad, and a slurry supply nozzle. . Further, the holding head includes a retainer ring that surrounds the outer periphery of the wafer, an elastic film that presses the upper surface of the wafer, an air chamber that is surrounded by the elastic film, the retainer ring, and the head body, and the air chamber. An air supply path for supplying pressurized air to the air. The retainer ring surrounds the outer periphery of the wafer to prevent the wafer from jumping out, and presses the polishing surface (surface) of the polishing pad for polishing the wafer to flatten and refine (optimize) the polishing surface. It is.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-226865

ところで、このようなリテーナリングは研磨パッドを押圧するため、研磨パッドによってリテーナリングの押圧面(研磨パッドを押圧する面)自体が研磨され、消耗されていく。このため、リテーナリングを定期的に新品の(製造して未使用の)リテーナリングに交換しなければならないが、新品のリテーナリングを装着してウエハを研磨した場合には、すぐには適正(良好)な研磨結果(研磨性能)が得られなかった。つまり、ウエハの被研磨面に、スクラッチ(かき傷)や研磨屑の付着などが発生したり、均一かつ所定の表面粗さや平面度(面内均一性)が得られないなどの問題が生じていた。このため、新品のリテーナリングを装着した場合には、製品ウエハ(製品として生産されるウエハ)の研磨を開始する前に、慣らし研磨を行う必要があった。すなわち、新品のリテーナリングをCMP装置の保持ヘッドに装着し、数十枚から数百枚のダミーウエハ(慣らし用ウエハ)を研磨する。そして、適正な研磨結果が得られることを確認した後、つまりスクラッチなどがなく所定の表面粗さや平面度のウエハが得られることを確認した後に、製品ウエハの研磨を開始する必要があった。しかしながら、このような慣らし研磨には多くの時間と労力とを要し、ウエハの生産稼働率を低下させる要因となっていた。   By the way, since such a retainer ring presses the polishing pad, the pressing surface of the retainer ring (surface that presses the polishing pad) itself is polished and consumed by the polishing pad. For this reason, the retainer ring must be periodically replaced with a new (manufactured and unused) retainer ring. However, when a new retainer ring is mounted and the wafer is polished, the retainer ring is immediately appropriate ( A good polishing result (polishing performance) was not obtained. In other words, there are problems such as the occurrence of scratches (scratches) and polishing debris on the surface to be polished of the wafer, and the inability to obtain uniform and predetermined surface roughness and flatness (in-plane uniformity). It was. For this reason, when a new retainer ring is mounted, it is necessary to perform break-in polishing before starting to polish a product wafer (wafer produced as a product). That is, a new retainer ring is mounted on a holding head of a CMP apparatus, and tens to hundreds of dummy wafers (break-in wafers) are polished. Then, after confirming that an appropriate polishing result can be obtained, that is, after confirming that a wafer having a predetermined surface roughness and flatness is obtained without scratches or the like, it is necessary to start polishing of the product wafer. However, such break-in polishing requires a lot of time and labor, which has been a factor of reducing the production operation rate of wafers.

そこでこの発明は、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能なリテーナリングを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a retainer ring that can minimize the time required for break-in polishing.

本発明者は、調査、研究の結果、リテーナリングの押圧面側の形状が研磨結果に大きな影響を与え、適正な研磨結果を得るにはリテーナリングの押圧面側の形状が適正でなければならない、との結論を得た。すなわち、従来からの形状で製造された新品のリテーナリングと、実際にウエハを研磨して適正な研磨結果が得られているリテーナリングとの押圧面側の形状を比較調査した結果、両者に差異があることを確認した。そして、この差異によって、新品のリテーナリングではすぐには適正な研磨結果が得られない、つまり、新品のリテーナリングですぐに適正な研磨結果を得るには、この差異をなくす、あるいは小さくする必要がある、という結論を得るに至った。   As a result of investigation and research, the present inventor has a large influence on the polishing surface shape of the retainer ring, and the shape of the retainer ring on the pressing surface side must be appropriate to obtain an appropriate polishing result. I got the conclusion. That is, as a result of comparing and investigating the shape on the pressing surface side of the new retainer ring manufactured in the conventional shape and the retainer ring in which the wafer is actually polished to obtain an appropriate polishing result, there is a difference between the two. Confirmed that there is. Due to this difference, a new retainer ring does not provide an appropriate polishing result immediately. In other words, to obtain an appropriate polishing result immediately with a new retainer ring, it is necessary to eliminate or reduce this difference. I came to the conclusion that there is.

そこで、上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するCMP装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するCMP装置用リテーナリングであって、前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側の形状が、適正な研磨結果が得られたCMP装置用リテーナリングの押圧面側の形状に基づいて形成されていることを特徴とする。ここで、適正な研磨結果とは、ウエハの被研磨面が所定の要求仕様を満たすことを意味する。具体的には、ウエハの被研磨面に所定の大きさ以上のスクラッチや研磨屑の付着などがなく、ウエハの被研磨面が全面にわたって所定の表面粗さ、平面度を満たして均一であることを意味する。   Accordingly, in order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a CMP apparatus that chemically and mechanically polishes a wafer by pressing the wafer against a polishing pad, and surrounds the outer periphery of the wafer in a ring shape, and the polishing pad. The retainer ring for CMP apparatus that presses the polishing surface of the CMP apparatus, wherein the shape of the pressing surface that presses the polishing surface of the polishing pad is the shape of the pressing surface side of the retainer ring for CMP apparatus that has obtained an appropriate polishing result It is formed based on. Here, an appropriate polishing result means that the surface to be polished of the wafer satisfies a predetermined required specification. Specifically, the surface to be polished of the wafer is free of scratches or polishing scraps of a predetermined size or larger, and the surface to be polished of the wafer satisfies the predetermined surface roughness and flatness over the entire surface and is uniform. Means.

請求項2に記載の発明は、ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するCMP装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するCMP装置用リテーナリングであって、前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の少なくとも一方が、曲面形状またはテーパ状に形成されている、ことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is a CMP apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer by pressing the wafer against a polishing pad. The CMP apparatus surrounds the outer periphery of the wafer in a ring shape and presses the polishing surface of the polishing pad. The retainer ring is characterized in that at least one of a corner portion on the inner peripheral side and a corner portion on the outer peripheral side on the pressing surface side that presses the polishing surface of the polishing pad is formed in a curved surface shape or a tapered shape. And

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のCMP装置用リテーナリングにおいて、前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、前記角部の形状が設定されている、ことを特徴とする。ここで、研磨条件とは、CMP装置の種類、ウエハの種類や大きさ、スラリーや研磨パッドの種類、リテーナリングの材質や大きさ、研磨速度(研磨レート)、加圧量などを含む研磨に関する条件である。   According to a third aspect of the present invention, in the retainer ring for a CMP apparatus according to the second aspect, the shape of the corner is set based on a polishing condition for polishing the wafer. Here, the polishing conditions relate to polishing including the type of CMP apparatus, the type and size of the wafer, the type of slurry and polishing pad, the material and size of the retainer ring, the polishing rate (polishing rate), the amount of pressurization, and the like. It is a condition.

請求項4に記載の発明は、ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するCMP装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するCMP装置用リテーナリングであって、前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面に、内周側から外周側に向けて勾配が設けられていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a CMP apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer by pressing the wafer against a polishing pad. The CMP apparatus surrounds the outer periphery of the wafer in a ring shape and presses the polishing surface of the polishing pad. In the retainer ring, a pressure surface that presses the polishing surface of the polishing pad is provided with a gradient from the inner peripheral side toward the outer peripheral side.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のCMP装置用リテーナリングにおいて、前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて前記勾配の方向が設定されていることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the retainer ring for a CMP apparatus according to the fourth aspect, the gradient direction is set based on a polishing condition for polishing the wafer.

請求項6に記載の発明は、ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するCMP装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するCMP装置用リテーナリングであって、前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側に凹状の逃がし溝が形成され、この逃がし溝の外角部がテーパ状または曲面状に形成されている、ことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is a CMP apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer by pressing the wafer against a polishing pad. The CMP apparatus surrounds the outer periphery of the wafer in a ring shape and presses the polishing surface of the polishing pad. A retainer ring, wherein a concave relief groove is formed on a pressing surface side that presses the polishing surface of the polishing pad, and an outer corner portion of the relief groove is formed in a tapered shape or a curved surface. .

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のCMP装置用リテーナリングにおいて、前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、前記外角部の形状が設定されている、ことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the retainer ring for a CMP apparatus according to the sixth aspect, the shape of the outer corner portion is set based on a polishing condition for polishing the wafer.

請求項1に記載の発明によれば、リテーナリングの押圧面側の形状が、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面側の形状に基づいて形成されているため、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。すなわち、スクラッチなどがなく適正な研磨結果が得られたリテーナリングに基づいてリテーナリングの押圧面側の形状が形成されているため、リテーナリングの押圧面側の形状が当初から適正な状態となっている。このため、リテーナリングを装着した直後から、あるいは短時間の慣らし研磨を行っただけで、適正な研磨結果を得ることが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, the shape on the pressing surface side of the retainer ring is formed based on the shape on the pressing surface side of the retainer ring from which an appropriate polishing result is obtained. Time can be minimized. That is, since the shape of the retainer ring on the pressing surface side is formed on the basis of the retainer ring that has no scratch or the like and obtained an appropriate polishing result, the shape of the retainer ring on the pressing surface side is in an appropriate state from the beginning. ing. For this reason, it is possible to obtain an appropriate polishing result immediately after mounting the retainer ring or only by performing a brief break-in polishing.

請求項2に記載の発明によれば、リテーナリングの押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の少なくとも一方が、曲面形状またはテーパ状に形成されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の少なくとも一方が、曲面形状またはテーパ状になっていることに基づくものである。そして、このような形状に形成されていることで、リテーナリングの押圧面側の角部の形状が当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, at least one of the inner peripheral corner and the outer peripheral corner on the pressing surface side of the retainer ring is formed in a curved surface shape or a tapered shape. This is based on the fact that at least one of the inner peripheral corner and the outer peripheral corner on the pressing surface side of the retainer ring from which an appropriate polishing result is obtained has a curved surface shape or a tapered shape. . And since it forms in such a shape, the shape of the corner | angular part by the side of the pressing surface of a retainer ring will be in an appropriate state from the beginning, and it will become possible to minimize the time required for break-in grinding.

請求項3に記載の発明によれば、ウエハを研磨する研磨条件に基づいて角部の形状が設定されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面側の角部の形状が、研磨条件によって異なることに基づくものである。そして、ある研磨条件で使用されるリテーナリングの角部の形状を、同じ研磨条件で使用されて適正な研磨結果が得られたリテーナリングの角部の形状と同じに設定することで、角部の形状が当初から適正となる。この結果、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。   According to the third aspect of the present invention, the shape of the corner is set based on the polishing conditions for polishing the wafer. This is based on the fact that the shape of the corner on the pressing surface side of the retainer ring from which an appropriate polishing result was obtained differs depending on the polishing conditions. And, by setting the shape of the corner of the retainer ring used under a certain polishing condition to be the same as the shape of the corner of the retainer ring that was used under the same polishing condition and obtained an appropriate polishing result, The shape is appropriate from the beginning. As a result, it is possible to minimize the time required for break-in polishing.

請求項4に記載の発明によれば、リテーナリングの押圧面に、内周側から外周側に向けて勾配が設けられている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面が勾配を有していることに基づくものであり、勾配が設けられていることで、リテーナリングの押圧面が当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, the gradient is provided on the pressing surface of the retainer ring from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. This is based on the fact that the pressing surface of the retainer ring that has obtained an appropriate polishing result has a gradient, and the pressing surface of the retainer ring is in an appropriate state from the beginning by providing the gradient. Thus, the time required for break-in polishing can be minimized.

請求項5に記載の発明によれば、ウエハを研磨する研磨条件に基づいて勾配の方向が設定されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面の勾配の方向(上り傾斜か下り傾斜か)が、研磨条件によって異なることに基づくものである。そして、ある研磨条件で使用されるリテーナリングの押圧面の勾配の方向を、同じ研磨条件で使用されて適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面の勾配の方向と同じに設定することで、押圧面の勾配の方向が当初から適正となる。この結果、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。   According to the invention described in claim 5, the direction of the gradient is set based on the polishing conditions for polishing the wafer. This is based on the fact that the direction of the gradient of the pressing surface of the retainer ring from which an appropriate polishing result was obtained (whether ascending or descending) differs depending on the polishing conditions. And the direction of the gradient of the pressing surface of the retainer ring used under a certain polishing condition is set to be the same as the direction of the gradient of the pressing surface of the retainer ring that was used under the same polishing condition and obtained an appropriate polishing result. Thus, the direction of the gradient of the pressing surface is appropriate from the beginning. As a result, it is possible to minimize the time required for break-in polishing.

請求項6に記載の発明によれば、リテーナリングの押圧面側に形成された逃がし溝の外角部が、テーパ状または曲面状に形成されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングで逃がし溝を有するものは、逃がし溝の外角部がテーパ状、あるいは曲面状になっていることに基づくものである。そして、このような形状に形成されていることで、リテーナリングの逃がし溝の外角部が当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。   According to the invention described in claim 6, the outer corner portion of the relief groove formed on the pressing surface side of the retainer ring is formed in a tapered shape or a curved surface shape. This is based on the fact that the retainer ring that has an appropriate polishing result and has an escape groove has a tapered or curved outer corner. And since it forms in such a shape, the outer corner | angular part of the escape groove | channel of a retainer ring will be in an appropriate state from the beginning, and it will become possible to suppress the time required for break-in grinding to the minimum.

請求項7に記載の発明によれば、ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、逃がし溝の外角部の形状が設定されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングで逃がし溝を有するものは、逃がし溝の外角部の形状が、研磨条件によって異なることに基づくものである。そして、ある研磨条件で使用されるリテーナリングの逃がし溝の外角部の形状を、同じ研磨条件で使用されて適正な研磨結果が得られたリテーナリングの逃がし溝の外角部の形状と同じに設定することで、逃がし溝の外角部の形状が当初から適正となる。この結果、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。   According to the seventh aspect of the invention, the shape of the outer corner portion of the escape groove is set based on the polishing conditions for polishing the wafer. This is based on the fact that the shape of the outer corner portion of the escape groove differs depending on the polishing conditions when the retainer ring has an appropriate polishing result and has a relief groove. The shape of the outer corner of the retainer ring relief groove used under certain polishing conditions is set to be the same as the shape of the outer corner of the retainer ring relief groove obtained under the same polishing conditions and with proper polishing results. By doing so, the shape of the outer corner portion of the escape groove becomes appropriate from the beginning. As a result, it is possible to minimize the time required for break-in polishing.

以上のように慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能な結果、CMP装置の生産稼働率を向上させることが実効的に可能となる。しかも、慣らし研磨に要する時間が最小限化されるため、ダミーウエハを慣らし研磨することによる研磨屑が減少し、研磨屑によるウエハ(製品ウエハ)へのスクラッチや不純物の付着などの発生率もさらに減少する。この結果、ウエハの生産品質が向上、安定化し、不良品低減によって生産性がさらに向上する。   As described above, it is possible to effectively improve the production operating rate of the CMP apparatus as a result of minimizing the time required for break-in polishing. In addition, since the time required for break-in polishing is minimized, the amount of polishing debris due to break-in of the dummy wafer is reduced, and the rate of occurrence of scratches and impurity adhesion to the wafer (product wafer) due to the polishing debris is further reduced. To do. As a result, the production quality of the wafer is improved and stabilized, and the productivity is further improved by reducing defective products.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

(実施の形態1)
図1は、この実施の形態に係るCMP装置1の概略構成を示す正面図である。このCMP装置1は、後述するリテーナリング(CMP装置用リテーナリング)8を除き、広く一般に使用されているCMP装置と同等の構成であり、ここでは詳細な説明を省略するが、回転可能な定盤2と、この定盤2の上に配置された研磨パッド3(クロスなど)と、保持ヘッド4と、スラリー供給ノズル5およびドレッサー6(目立て手段)とを備え、ウエハWを化学機械的に研磨するものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a CMP apparatus 1 according to this embodiment. The CMP apparatus 1 has the same configuration as a CMP apparatus that is widely used except for a retainer ring (CMP apparatus retainer ring) 8 that will be described later. A plate 2, a polishing pad 3 (such as a cloth) disposed on the surface plate 2, a holding head 4, a slurry supply nozzle 5 and a dresser 6 (shaping means) are provided, and the wafer W is chemically and mechanically attached. It is to be polished.

保持ヘッド4は、ウエハWを保持してその被研磨面W1を研磨パッド3に押圧するものであり、回転(自転)しならが研磨パッド3上を移動できるようになっている。この保持ヘッド4は、図2に示すように、ヘッド本体7と、このヘッド本体7の下部に配設されたリテーナリング8と、このリテーナリング8内に位置しウエハWの上面W2を押圧する弾性体膜9とを備えている。そして、ヘッド本体7とリテーナリング8と弾性体膜9とによって囲まれた空気室10に加圧用空気が供給され、弾性体膜9を介してウエハWを研磨パッド3に押圧するものである。   The holding head 4 holds the wafer W and presses the surface to be polished W1 against the polishing pad 3. The holding head 4 can move on the polishing pad 3 while rotating (spinning). As shown in FIG. 2, the holding head 4 includes a head main body 7, a retainer ring 8 disposed at a lower portion of the head main body 7, and is positioned in the retainer ring 8 to press the upper surface W <b> 2 of the wafer W. And an elastic film 9. Then, pressure air is supplied to the air chamber 10 surrounded by the head body 7, the retainer ring 8, and the elastic film 9, and the wafer W is pressed against the polishing pad 3 through the elastic film 9.

リテーナリング8は、ウエハWの外周を囲いウエハWが保持ヘッド4から飛び出すのを防止するとともに、ウエハWを研磨する研磨パッド3の研磨面3a(ウエハWの被研磨面W1と面接触する表面)を押圧し、平坦化、微細化(適正化)するものである。すなわち、研磨パッド3の研磨面3aは、スラリー(研磨材)5aによって平面度が低く、表面粗さが粗くなっており、リテーナリング8によって研磨面3aの平面度を高くし、かつ表面粗さを小さくするものである。   The retainer ring 8 surrounds the outer periphery of the wafer W, prevents the wafer W from jumping out of the holding head 4, and also provides a polishing surface 3a of the polishing pad 3 for polishing the wafer W (a surface in surface contact with the polishing target surface W1 of the wafer W). ) Is flattened and refined (optimized). That is, the polishing surface 3a of the polishing pad 3 has a low flatness due to the slurry (abrasive) 5a and a rough surface, and the retainer ring 8 increases the flatness of the polishing surface 3a and the surface roughness. Is to make it smaller.

このリテーナリング8は、耐薬品性や機械的特性などを考慮して、この実施の形態では、PPS(polyphenylene sulfide;ポリフェニレンサルファイド、エンジニアリングプラスチック)材で構成され、図3に示すようなリング状をしており、中心線と重なる垂直面による断面形状は四角形となっている。研磨パッド3の研磨面3aを押圧する押圧面8a側には、研磨屑を逃がす(排出する)ための凹状の逃がし溝8bが複数形成されている。また、押圧面8aの背面に位置するリテーナリング8の背面8c側には、雌ネジ8eが形成されたネジインサート8dが複数挿入されている。すなわち、このネジインサート8dは略円筒形で、外周に雄ネジが形成され、内周に雌ネジ8eが形成されているものである。そして、このネジインサート8dを介して、リテーナリング8をヘッド本体7(保持ヘッド4)に装着できるようになっている。   This retainer ring 8 is made of a PPS (polyphenylene sulfide) material in this embodiment in consideration of chemical resistance, mechanical properties, etc., and has a ring shape as shown in FIG. The cross-sectional shape of the vertical plane that overlaps the center line is a quadrangle. On the side of the pressing surface 8a that presses the polishing surface 3a of the polishing pad 3, a plurality of concave relief grooves 8b are formed for releasing (discharging) polishing debris. In addition, a plurality of screw inserts 8d formed with female screws 8e are inserted on the back surface 8c side of the retainer ring 8 located on the back surface of the pressing surface 8a. That is, the screw insert 8d has a substantially cylindrical shape, a male screw is formed on the outer periphery, and a female screw 8e is formed on the inner periphery. The retainer ring 8 can be attached to the head body 7 (holding head 4) via the screw insert 8d.

さらに、押圧面8a側の形状が、適正な研磨結果が得られたリテーナリング(以下、適宜「安定化リテーナリング」という)の押圧面側の形状に基づいて形成されている。ここで、適正な研磨結果とは、ウエハWの被研磨面W1が所定の要求仕様を満たすことを意味する。具体的には、ウエハWの被研磨面W1に所定の大きさ以上のスクラッチや研磨屑の付着などがなく、被研磨面W1が全面にわたって所定の表面粗さ、平面度を満たして均一であることを意味する。また、安定化リテーナリングとは、本リテーナリング8が使用される研磨条件と同じ研磨条件で使用されて安定して適正な研磨結果が得られたリテーナリングであり、研磨条件とは、CMP装置の種類、ウエハの種類や大きさ、スラリーや研磨パッドの種類、リテーナリングの材質や形状・大きさ、研磨速度(研磨レート)、加圧量などを含む研磨に関する条件である。   Furthermore, the shape on the pressing surface 8a side is formed based on the shape on the pressing surface side of a retainer ring (hereinafter referred to as “stabilized retaining ring” as appropriate) from which an appropriate polishing result was obtained. Here, the proper polishing result means that the surface to be polished W1 of the wafer W satisfies a predetermined required specification. Specifically, the surface to be polished W1 of the wafer W does not have scratches or polishing scraps of a predetermined size or larger, and the surface W1 to be polished satisfies the predetermined surface roughness and flatness over the entire surface and is uniform. Means that. The stabilized retainer ring is a retainer ring which is used under the same polishing conditions as the present retainer ring 8 and stably obtains an appropriate polishing result. The polishing condition is a CMP apparatus. Conditions relating to polishing, including the type of wafer, the type and size of the wafer, the type of slurry and polishing pad, the material and shape / size of the retainer ring, the polishing rate (polishing rate), and the amount of pressurization.

すなわち、一般にウエハの量産研磨では、同じ研磨条件で複数のウエハを量産的、連続的に研磨し、リテーナリングが消耗した時点で新品のリテーナリングと交換している。そして、先に使用されて安定して適正な研磨結果を得られたリテーナリング、つまり安定化リテーナリングに基づいて、同じ研磨条件で使用される本リテーナリング8の押圧面8a側の形状が形成されているものである。   That is, in general, in mass production polishing of a wafer, a plurality of wafers are polished mass-produced and continuously under the same polishing conditions, and replaced with a new retainer ring when the retainer ring is consumed. The shape of the retainer ring 8 used on the same polishing conditions on the side of the pressing surface 8a is formed based on the retainer ring that has been used previously and has obtained an appropriate polishing result, that is, the stabilized retainer ring. It is what has been.

具体的には、次のように形成されている。まず、図4に示すように、押圧面8a側の内周側の角部および外周側の角部がそれぞれ、円弧状である角R形(丸み、曲面形状)に形成(R加工)されている。また、この実施の形態では、内周側の角R1の大きさが半径0.05mm、外周側の角R2の大きさが半径0.10mmに設定されている。このような形状に形成されているのは、次の理由によるものである。   Specifically, it is formed as follows. First, as shown in FIG. 4, the inner peripheral corner and the outer peripheral corner on the pressing surface 8 a side are each formed into an arc R shape (round, curved surface shape) (R processing). Yes. Further, in this embodiment, the size of the inner peripheral side angle R1 is set to a radius of 0.05 mm, and the size of the outer peripheral side angle R2 is set to a radius of 0.10 mm. The reason why it is formed in such a shape is as follows.

すなわち、本リテーナリング8が使用される研磨条件と同じ研磨条件で使用された安定化リテーナリングの内周側の角部および外周側の角部を調査したところ、それぞれ角R状であったことによる。具体的には、内周側の角部が直角(シャープエッジ)で、外周側の角部に微小な面取りが形成されたリテーナリングをCMP装置1に装着して、ウエハWの研磨を行った。その結果、研磨当初(ウエハWを数百枚研磨した間)においては、適正な研磨結果が安定して得られなかったが、その後安定して適正な研磨結果が得られた。そして、安定して適正な研磨結果が得られた時点(この時点でこのリテーナリングが安定化リテーナリングとなる)以降について、押圧面側の内周側の角部および外周側の角部を調査したところ、図5に示すような結果が得られた。この図は、安定して適正な研磨結果が得られた時点以降、つまりウエハWを700枚研磨した時点、1000枚研磨した時点、3500枚研磨した時点および、5000枚研磨した時点において、図3(b)に示す測定箇所P1〜P4の内周側の角部と外周側の角部を三次元測定した結果を示す。そして、図中の数値は、角部の角Rの大きさ(半径)を示し、ゼロ値の場合には角部が直角であることを示す。   That is, when the inner peripheral corner and the outer peripheral corner of the stabilized retainer ring used under the same polishing conditions as the polishing conditions in which the present retainer ring 8 is used were investigated, each of them was found to have a corner R shape. by. Specifically, the wafer W was polished by attaching to the CMP apparatus 1 a retainer ring in which a corner portion on the inner peripheral side is a right angle (sharp edge) and a minute chamfer is formed on the corner portion on the outer peripheral side. . As a result, at the beginning of polishing (while several hundred wafers W were polished), an appropriate polishing result was not stably obtained, but thereafter an appropriate polishing result was stably obtained. Then, after the time when a stable and proper polishing result is obtained (at this time, this retainer ring becomes the stabilized retainer ring), the corner on the inner peripheral side and the corner on the outer peripheral side on the pressing surface side are investigated. As a result, a result as shown in FIG. 5 was obtained. FIG. 3 shows the time after a stable and proper polishing result was obtained, that is, when 700 wafers were polished, when 1000 wafers were polished, when 3500 wafers were polished, and when 5000 wafers were polished. The result of three-dimensional measurement of the corners on the inner peripheral side and the corners on the outer peripheral side of the measurement locations P1 to P4 shown in (b) is shown. And the numerical value in a figure shows the magnitude | size (radius) of the angle | corner R of a corner | angular part, and shows that a corner | angular part is a right angle in the case of zero value.

この図から明らかなように、適正な研磨結果が得られている状態においては、内・外周側の角部がいずれも角R状であり、しかもその大きさが大きく変動していないことがわかる。このことは、安定して適正な研磨結果を得るためには、内・外周側の角部がいずれも角R状であり、しかも所定の大きさである必要があることを示唆している。このような調査結果から、本リテーナリング8の内周側の角部および外周側の角部を、安定化リテーナリングと同等な形状に形成したものである。なお、上記の研磨当初において適正な研磨結果が得られなかったこと、および、従来多くの慣らし研磨を要していたことから、従来は慣らし研磨によって内・外周側の角部が上記のような適正な状態となり、その後適正な研磨結果が安定して得られるようになると考えられる。   As is apparent from this figure, in the state where an appropriate polishing result is obtained, the corners on the inner and outer peripheral sides are both in the shape of a corner R, and the size does not vary greatly. . This suggests that both the inner and outer corners need to be rounded and have a predetermined size in order to stably obtain an appropriate polishing result. From such investigation results, the inner peripheral corner and the outer peripheral corner of the retainer ring 8 are formed in the same shape as the stabilizing retainer ring. In addition, since an appropriate polishing result was not obtained at the beginning of the above polishing and a lot of conventional break-in polishing was required, the corner portions on the inner and outer peripheral sides were conventionally subjected to break-in polishing as described above. It is considered that an appropriate state is obtained, and then an appropriate polishing result can be stably obtained.

ここで、内・外周側の角部の形状は、研磨条件に基づいて設定する必要があり、この実施の形態では、上記のように設定しているが、研磨条件が異なる場合には、その研磨条件で使用された安定化リテーナリングの内・外周側の角部の形状に基づいて設定する必要がある。従って、研磨条件によっては、内周側の角部または外周側の角部の一方のみを角R形に形成する必要がある場合もあり、角R形の大きさも研磨条件によって異なる。   Here, it is necessary to set the shape of the corners on the inner and outer peripheral sides based on the polishing conditions. In this embodiment, the shape is set as described above. It is necessary to set based on the shape of the inner and outer corners of the stabilizing retainer ring used in the polishing conditions. Therefore, depending on the polishing conditions, it may be necessary to form only one of the corners on the inner peripheral side or the corners on the outer peripheral side into a corner R shape, and the size of the corner R shape varies depending on the polishing conditions.

さらに、図4に示すように、リテーナリング8の押圧面8aに、内周側から外周側に向けて勾配が設けられている。すなわち、この実施の形態では、押圧面8aを下側(研磨パッド3側)に向けた状態で、内周側から外周側に向けて上り傾斜になるように、勾配の方向が設定されている。また、内周側の周縁と外周側の周縁との高さ差D1は、0.03mmに設定されている。押圧面8aが、このような形状に形成されているのは、次の理由によるものである。   Further, as shown in FIG. 4, the pressing surface 8 a of the retainer ring 8 is provided with a gradient from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. That is, in this embodiment, the direction of the gradient is set so as to rise upward from the inner peripheral side to the outer peripheral side with the pressing surface 8a facing downward (the polishing pad 3 side). . The height difference D1 between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge is set to 0.03 mm. The reason why the pressing surface 8a is formed in such a shape is as follows.

すなわち、本リテーナリング8が使用される研磨条件と同じ研磨条件で使用された安定化リテーナリングの押圧面を調査したところ、図6に示すような結果が得られた。この図は、安定化リテーナリングの図3(b)に示す測定箇所P2(X方向)、P1(Y方向)において、図7に示すように、内周縁をゼロ基準として、外周方向の距離Lと押圧面8aの高さDとの関係を測定した結果である。この図から明らかなように、この研磨条件の安定化リテーナリングでは、内周側から外周側に向けて上り方向の勾配が形成され、内周側の周縁と外周側の周縁との高さ差D1が0.03mm程度であることがわかる。このことは、安定して適正な研磨結果を得るためには、押圧面8aが内周側から外周側に向けて上り方向の勾配を有し、その高さ差D1として0.03mm程度要することを示唆している。このような調査結果から、本リテーナリング8の押圧面8aを安定化リテーナリングと同等な形状に形成したものである。なお、上記の内・外周側の角部の場合と同様に、従来は慣らし研磨によって押圧面8aが上記のような適正な状態となり、その後適正な研磨結果が安定して得られるようになると考えられる。   That is, when the pressing surface of the stabilized retainer ring used under the same polishing conditions as the polishing conditions in which the present retainer ring 8 is used was investigated, the results shown in FIG. 6 were obtained. This figure shows the distance L in the outer peripheral direction with reference to the inner peripheral edge as a zero reference, as shown in FIG. 7, at the measurement points P2 (X direction) and P1 (Y direction) shown in FIG. 3B of the stabilizing retainer ring. It is the result of measuring the relationship between the height D of the pressing surface 8a. As is apparent from this figure, in the stabilized retainer ring of this polishing condition, a gradient in the upward direction is formed from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and the height difference between the inner peripheral side peripheral edge and the outer peripheral side peripheral edge It can be seen that D1 is about 0.03 mm. This means that in order to obtain a stable and appropriate polishing result, the pressing surface 8a has an upward gradient from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and the height difference D1 requires about 0.03 mm. It suggests. From such investigation results, the pressing surface 8a of the retainer ring 8 is formed in the same shape as the stabilized retainer ring. As in the case of the corners on the inner and outer peripheral sides, conventionally, it is considered that the pressing surface 8a is brought into an appropriate state as described above by break-in polishing, and thereafter an appropriate polishing result can be stably obtained. It is done.

ここで、押圧面8aの勾配の方向、大きさ(高さ差D1)は、研磨条件に基づいて設定する必要があり、この実施の形態では、上記のように設定しているが、研磨条件が異なる場合には、その研磨条件で使用された安定化リテーナリングの押圧面の勾配の方向、大きさに基づいて設定する必要がある。従って、研磨条件によっては、図8に示すように、内周側から外周側に向けて下り方向の勾配を形成する必要がある場合もあり、高さ差D1も研磨条件によって異なる。   Here, it is necessary to set the gradient direction and size (height difference D1) of the pressing surface 8a based on the polishing conditions. In this embodiment, the setting is performed as described above. Is different, it is necessary to set based on the direction and magnitude of the gradient of the pressing surface of the stabilizing retainer ring used under the polishing conditions. Therefore, depending on the polishing conditions, as shown in FIG. 8, it may be necessary to form a downward gradient from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and the height difference D1 also differs depending on the polishing conditions.

以上のような構成のリテーナリング8によれば、押圧面8a側の形状が、本リテーナリング8が使用される研磨条件と同じ研磨条件の安定化リテーナリングの押圧面側の形状に基づいて形成されているため、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。すなわち、安定して適正な研磨結果が得られたリテーナリングに従って本リテーナリング8の押圧面8a側の形状が形成されているため、押圧面8a側の形状が当初から適正な状態となっている。このため、本リテーナリング8をCMP装置1に装着した直後から、あるいは短時間の慣らし研磨を行っただけで、適正な研磨結果を安定して得ることが可能となる。   According to the retainer ring 8 configured as described above, the shape on the pressing surface 8a side is formed based on the shape on the pressing surface side of the stabilized retainer ring under the same polishing conditions as the polishing conditions in which the retainer ring 8 is used. Therefore, the time required for break-in polishing can be minimized. That is, since the shape of the retainer ring 8 on the side of the pressing surface 8a is formed according to the retainer ring that has stably obtained an appropriate polishing result, the shape of the pressing surface 8a side is in an appropriate state from the beginning. . For this reason, it is possible to stably obtain an appropriate polishing result immediately after the retainer ring 8 is mounted on the CMP apparatus 1 or just by performing a brief break-in polishing.

具体的には、安定化リテーナリングの内・外周側の角部が角R状であることに倣って、本リテーナリング8の内・外周側の角部が角R形に形成され、しかも、その大きさが安定化リテーナリングと同程度に設定されている。このため、本リテーナリング8の押圧面8a側の角部の形状、大きさが当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。さらに、安定化リテーナリングの押圧面が勾配を有していることに倣って、本リテーナリング8の押圧面8aに勾配が設けられ、しかも、勾配の方向、大きさが、安定化リテーナリングと同じ、あるいは同程度に設定されている。このため、本リテーナリング8の押圧面8aが当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。   More specifically, the inner and outer peripheral corners of the retainer ring 8 are formed into an angular R shape following the fact that the inner and outer peripheral corners of the stabilizing retainer ring have an R shape, Its size is set to the same level as the stabilizing retainer ring. For this reason, the shape and size of the corner on the pressing surface 8a side of the retainer ring 8 are in an appropriate state from the beginning, and the time required for break-in polishing can be minimized. Further, following the fact that the pressing surface of the stabilizing retainer ring has a gradient, the pressing surface 8a of the retainer ring 8 is provided with a gradient, and the direction and magnitude of the gradient are the same as those of the stabilizing retainer ring. It is set to be the same or similar. For this reason, the pressing surface 8a of the retainer ring 8 is in an appropriate state from the beginning, and the time required for break-in polishing can be minimized.

(実施の形態2)
図9は、この実施の形態に係るCMP装置用リテーナリング8の押圧面8a側を示す底面図であり、実施の形態1と同等の構成については、同一符号を付することで、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a bottom view showing the pressing surface 8a side of the CMP apparatus retainer ring 8 according to this embodiment, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be given. Omitted.

リテーナリング8の押圧面8a側には、逃がし溝8bが全周に沿って複数形成されている。この逃がし溝8bは、図10に示すように、断面が凹状で、リテーナリング8の内周縁から外周縁に貫通して形成されている。さらに、逃がし溝8bの外角部8f、つまり、図中逃がし溝8bの上端部と押圧面8aとで形成される外角部8fが、図11に示すように、テーパ状に形成されている。このようにテーパ状に形成されているのは、次の理由によるものである。すなわち、実施の形態1と同様に、このリテーナリング8が使用される研磨条件と同じ研磨条件で使用され、適正な研磨結果が得られた安定化リテーナリングの逃がし溝(8b)の外角部(8f)を調査したところ、外角部がテーパ状であったことによる。   A plurality of escape grooves 8b are formed on the side of the pressing surface 8a of the retainer ring 8 along the entire circumference. As shown in FIG. 10, the escape groove 8 b has a concave cross section and is formed so as to penetrate from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the retainer ring 8. Further, the outer corner portion 8f of the escape groove 8b, that is, the outer corner portion 8f formed by the upper end portion of the escape groove 8b and the pressing surface 8a in the drawing is formed in a tapered shape as shown in FIG. The reason why the taper is formed in this way is as follows. That is, similarly to the first embodiment, the outer retainer ring (8b) has an outer corner portion (8b) that is used under the same polishing conditions as the polishing conditions in which the retainer ring 8 is used and an appropriate polishing result is obtained ( When 8f) was investigated, the outer corner portion was tapered.

そして、この外角部8fは、逃がし溝8bに沿って形成され、その形状はウエハWを研磨する研磨条件に基づいて設定されている。具体的には、この実施の形態では、第1の研磨条件に対して、外角部8fの形状が次のように設定、形成されている。すなわち、図12に示す外角部8fの形状拡大図において、テーパ角θ1が35°で、押圧面8aからの深さF1が0.25mm程度、あるいは押圧面8a側への幅H1が0.4mm程度に設定されている。さらに、リテーナリング8の内周側の角部は、ほぼ直角(シャープエッジ)に設定され、外周側の角部は、図13に示す拡大図(図10のV3―V3方向から見た断面拡大図)において、テーパ角θ2が35°で、押圧面8aからのテーパ深さF2が0.26mm程度、あるいは押圧面8a側へのテーパ幅H2が0.36mm程度に設定されている。このように設定されているのは、第1の研磨条件における安定化リテーナリングの逃がし溝(8b)の外角部(8f)、および内・外周側の角部を調査したところ、次のような結果が得られたことによる。
内周側V1から見た深さF1:0.27〜0.28mm
外周側V2から見た深さF1:0.24〜0.25mm
内周側V1から見た幅H1:0.37〜0.38mm
外周側V2から見た幅H1:0.34mm
内周側V1から見たテーパ角θ1:36°09′〜36°23′
外周側V2から見たテーパ角θ1:35°13′〜36°31′
内周側の角部:ほぼ直角
外周側の角部のテーパ角θ2:35°45′〜35°50′
外周側の角部のテーパ深さF2:0.26mm
外周側の角部のテーパ幅H2:0.36mm
The outer corner portion 8f is formed along the escape groove 8b, and the shape thereof is set based on the polishing conditions for polishing the wafer W. Specifically, in this embodiment, the shape of the outer corner portion 8f is set and formed as follows with respect to the first polishing condition. That is, in the enlarged view of the outer corner portion 8f shown in FIG. 12, the taper angle θ1 is 35 °, the depth F1 from the pressing surface 8a is about 0.25 mm, or the width H1 toward the pressing surface 8a is 0.4 mm. Is set to about. Furthermore, the inner peripheral corner of the retainer ring 8 is set to a substantially right angle (sharp edge), and the outer peripheral corner is an enlarged view shown in FIG. 13 (cross-sectional enlarged view seen from the direction V3-V3 in FIG. In the figure, the taper angle θ2 is set to 35 °, the taper depth F2 from the pressing surface 8a is set to about 0.26 mm, or the taper width H2 toward the pressing surface 8a is set to about 0.36 mm. When the outer corner (8f) and the inner and outer corners of the relief groove (8b) of the stabilizing retainer ring under the first polishing conditions are examined, the following is set. This is because the result was obtained.
Depth F1: 0.27-0.28mm viewed from the inner circumference V1
Depth F1 viewed from the outer peripheral side V2: 0.24 to 0.25 mm
Width H1: 0.37 to 0.38 mm viewed from the inner circumference side V1
Width H1 as viewed from the outer peripheral side V2: 0.34 mm
Taper angle θ1 viewed from the inner peripheral side V1: 36 ° 09 ′ to 36 ° 23 ′
Taper angle θ1 as viewed from the outer peripheral side V2: 35 ° 13 ′ to 36 ° 31 ′
Inner peripheral corner: almost right angle Outer peripheral corner taper angle θ2: 35 ° 45′-35 ° 50 ′
Taper depth F2 at the corner on the outer peripheral side: 0.26 mm
Tapered width H2 at the corner on the outer peripheral side: 0.36 mm

また、第2の研磨条件に対して、外角部8fの形状が次のように設定、形成されている。すなわち、テーパ角θ1が40°で、押圧面8aからの深さF1が0.3mm程度、あるいは押圧面8a側への幅H1が0.4mm程度に設定されている。さらに、リテーナリング8の内周側の角部は、ほぼ直角(シャープエッジ)に設定され、外周側の角部は、テーパ角θ2が40°で、押圧面8aからのテーパ深さF2が0.26mm程度、あるいは押圧面8a側へのテーパ幅H2が0.3mm程度に設定されている。このように設定されているのは、第2の研磨条件における安定化リテーナリングの逃がし溝(8b)の外角部(8f)、および内・外周側の角部を調査したところ、次のような結果が得られたことによる。
内周側V1から見た深さF1:0.30〜0.33mm
外周側V2から見た深さF1:0.29〜0.30mm
内周側V1から見た幅H1:0.37〜0.38mm
外周側V2から見た幅H1:0.35〜0.36mm
内周側V1から見たテーパ角θ1:39°02′〜40°58′
外周側V2から見たテーパ角θ1:39°38′〜39°48′
内周側の角部:ほぼ直角
外周側の角部のテーパ角θ2:39°17′〜40°54′
外周側の角部のテーパ深さF2:0.26〜0.27mm
外周側の角部のテーパ幅H2:0.30〜0.33mm
In addition, the shape of the outer corner portion 8f is set and formed as follows with respect to the second polishing condition. That is, the taper angle θ1 is set to 40 °, the depth F1 from the pressing surface 8a is set to about 0.3 mm, or the width H1 toward the pressing surface 8a is set to about 0.4 mm. Further, the inner peripheral side corner of the retainer ring 8 is set at a substantially right angle (sharp edge), and the outer peripheral side corner has a taper angle θ2 of 40 ° and a taper depth F2 from the pressing surface 8a of zero. About 26 mm, or the taper width H2 toward the pressing surface 8a is set to about 0.3 mm. When the outer corner (8f) of the relief groove (8b) and the inner and outer corners of the stabilizing retainer ring in the second polishing condition are examined, the following is set. This is because the result was obtained.
Depth F1 as viewed from the inner circumference V1: 0.30 to 0.33 mm
Depth F1 viewed from the outer peripheral side V2: 0.29 to 0.30 mm
Width H1: 0.37 to 0.38 mm viewed from the inner circumference side V1
Width H1 as viewed from the outer peripheral side V2: 0.35 to 0.36 mm
Taper angle θ1 viewed from the inner peripheral side V1: 39 ° 02 ′ to 40 ° 58 ′
Taper angle θ1 viewed from the outer peripheral side V2: 39 ° 38 ′ to 39 ° 48 ′
Inner peripheral corner: almost right angle Outer peripheral corner taper angle θ2: 39 ° 17 ′ to 40 ° 54 ′
Taper depth F2 at the corner on the outer peripheral side: 0.26 to 0.27 mm
Tapered width H2 at corners on the outer peripheral side: 0.30 to 0.33 mm

ここで、上記の第1、第2の研磨条件は、あくまでも例示であり、使用する研磨条件に応じて、上記のようにして安定化リテーナリングに基づいて、テーパ角θ1、深さF1、幅H1などを設定すればよい。また、実際には、加工の精度や効果の程度などに応じて、テーパ角θ1、深さF1、幅H1などを設定してもよい。すなわち、上記のようなテーパ角θ1、深さF1、幅H1などに精度高く加工することが困難な場合や、上記の数値どおりに形成しなくても(数値を丸めても)ある程度の効果が得られる場合には、例えば、テーパ角θ1を45°とする面取りを外角部8fの形状としてもよい。この場合、その大きさを例えば、第1、第2の研磨条件では、C0.3mm程度とする。   Here, the above-described first and second polishing conditions are merely examples, and the taper angle θ1, the depth F1, the width are based on the stabilized retainer ring as described above, depending on the polishing conditions to be used. H1 or the like may be set. In practice, the taper angle θ1, the depth F1, the width H1, and the like may be set according to the accuracy of processing and the degree of effect. That is, when it is difficult to process the taper angle θ1, the depth F1, the width H1, etc. with high accuracy as described above, or even if it is not formed according to the above numerical values (even if the numerical values are rounded), there is some effect. When obtained, for example, a chamfer with a taper angle θ1 of 45 ° may be formed into the shape of the outer corner portion 8f. In this case, the size is, for example, about C0.3 mm under the first and second polishing conditions.

また、実施の形態1における押圧面8a側の内・外周側の角部のように、逃がし溝8bの外角部8fを円弧状である角R状(曲面状)に形成(R加工)してもよい。この場合、その大きさを例えば、第1、第2の研磨条件では、R0.3mm程度とする。このように、必ずしも安定化リテーナリングの外角部(8f)の形状と一致させる必要はなく、安定化リテーナリングの押圧面側の形状(外角部の形状)に基づいて形成されていればよい。すなわち、安定化リテーナリングの逃がし溝の外角部は、直角ではなく、角が逃げた状態(鈍角)となっており、これにより適正な研磨結果が得られていると推考される。従って、安定化リテーナリングの逃がし溝の外角部の形状に基づいて、リテーナリング8の逃がし溝8bの外角部8fをテーパ状または曲面状に形成すればよいものである。   Further, like the corners on the inner and outer peripheral sides on the pressing surface 8a side in the first embodiment, the outer corner portion 8f of the relief groove 8b is formed into an arcuate corner R shape (curved surface shape) (R processing). Also good. In this case, the size is, for example, about R0.3 mm under the first and second polishing conditions. Thus, it is not always necessary to match the shape of the outer corner portion (8f) of the stabilizing retainer ring, as long as it is formed based on the shape on the pressing surface side of the stabilizing retainer ring (shape of the outer corner portion). That is, the outer corner portion of the relief groove of the stabilizing retainer ring is not a right angle, but is in a state where the corner has escaped (obtuse angle), and it is assumed that an appropriate polishing result is obtained. Therefore, the outer corner portion 8f of the relief groove 8b of the retainer ring 8 may be formed in a taper shape or a curved surface shape based on the shape of the outer corner portion of the stabilization retainer ring relief groove.

以上のような構成のリテーナリング8によれば、逃がし溝8bの外角部8fが、安定化リテーナリングと同様に(安定化リテーナリングに倣って)、テーパ状に形成されているため、逃がし溝8bの外角部8fが当初から適正な状態となる。しかも、このリテーナリング8が使用される研磨条件1または2と同じ研磨条件で使用され、適正な研磨結果が得られた安定化リテーナリングの逃がし溝(8b)の外角部(8f)の形状と同じに設定されているため、逃がし溝8bの外角部8fの形状が、研磨条件1または2に対して当初から適正な形状となる。さらに、このような逃がし溝8bが形成されたリテーナリング8の内・外周側の角部の形状が、安定化リテーナリングに基づいた形状に形成されているため、内・外周側の角部の形状が当初から適正な状態となる。これらの結果、実施の形態1と同様に、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。   According to the retainer ring 8 configured as described above, the outer corner portion 8f of the relief groove 8b is formed in a tapered shape in the same manner as the stabilization retainer ring (following the stabilization retainer ring). The outer corner portion 8f of 8b is in an appropriate state from the beginning. In addition, the shape of the outer corner portion (8f) of the relief groove (8b) of the stabilized retainer ring, which is used under the same polishing conditions as the polishing conditions 1 or 2 in which the retainer ring 8 is used, and an appropriate polishing result is obtained. Since they are set to be the same, the shape of the outer corner portion 8f of the relief groove 8b becomes an appropriate shape from the beginning with respect to the polishing condition 1 or 2. Further, the shape of the inner and outer peripheral corners of the retainer ring 8 in which such escape grooves 8b are formed is formed based on the stabilized retainer ring. The shape is in an appropriate state from the beginning. As a result, the time required for break-in polishing can be minimized as in the first embodiment.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、リテーナリング8がPPS製であるが、PEEK(polyether etherketone;ポリエーテルエーテルケトン)、PET(polyethylene terephthalate;ポリエチレンテレフタレート)、POM(polyacetals;ポリアセタール)、PI(polyimide;ポリイミド)など、その他のエンジニアリングプラスチック製であってもよい。また、上記の実施の形態では、リテーナリング8が一体構造(1層構造)であるが、2層構造のリテーナリングであってもよい。すなわち、例えば、研磨パッド3側にエンジニアリングプラスチック製のリングを配置し、その上にステンレス鋼製のリングを重ね合わせた2層構造のリテーナリングであってもよい。さらに、実施の形態1では、内・外周側の角部を角R形にしているが、完全なR形(円弧)でなくても効果を発揮することは勿論である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above-described embodiment, the retainer ring 8 is made of PPS. Other engineering plastics such as polyimide) may be used. In the above-described embodiment, the retainer ring 8 has an integral structure (one-layer structure), but may have a two-layer structure. That is, for example, a two-layer retainer ring in which an engineering plastic ring is disposed on the polishing pad 3 side and a stainless steel ring is superimposed thereon may be used. Furthermore, in the first embodiment, the corners on the inner and outer peripheral sides are formed in the corner R shape, but it is needless to say that the effect is exhibited even if the corner portion is not a perfect R shape (arc).

この発明の実施の形態1に係るCMP装置の概略構成を示す正面図である。It is a front view which shows schematic structure of the CMP apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1のCMP装置の保持ヘッドの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the holding head of the CMP apparatus of FIG. 図2の保持ヘッドのリテーナリングの正面図(a)と底面図(b)である。It is the front view (a) and bottom view (b) of the retainer ring of the holding head of FIG. 図3のA部の拡大図である。It is an enlarged view of the A section of FIG. ウエハを所定枚数研磨した時点における安定化リテーナリングの押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の角Rの大きさ(半径)を示す図である。It is a figure which shows the magnitude | size (radius) of the corner | angular part R of the inner peripheral side by the side of the press surface of the stabilization retainer ring, and the corner | angular part of an outer peripheral side at the time of polishing a predetermined number of wafers. 安定化リテーナリングの押圧面の測定箇所P2(X方向)における勾配の測定結果を示す図(a)と、測定箇所P1(Y方向)における勾配の測定結果を示す図(b)である。It is the figure (a) which shows the measurement result of the gradient in the measurement location P2 (X direction) of the pressing surface of a stabilization retainer ring, and the figure (b) which shows the measurement result of the gradient in the measurement location P1 (Y direction). 図6の結果の測定方法を示す図である。It is a figure which shows the measuring method of the result of FIG. この発明の実施の形態1に係るリテーナリングの押圧面に、内周側から外周側に向けて下り方向の勾配が形成されている場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the downward gradient is formed in the pressing surface of the retainer ring which concerns on Embodiment 1 of this invention toward the outer peripheral side from an inner peripheral side. この発明の実施の形態2に係るCMP装置用リテーナリングの押圧面側を示す底面図である。It is a bottom view which shows the press surface side of the retainer ring for CMP apparatuses which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図9のリテーナリングの逃がし溝を示す拡大斜視図である。FIG. 10 is an enlarged perspective view showing an escape groove of the retainer ring of FIG. 9. 図9のリテーナリングの逃がし溝を示す拡大側面図である。FIG. 10 is an enlarged side view showing an escape groove of the retainer ring of FIG. 9. 図11の逃がし溝の外角部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the outer corner | angular part of the escape groove of FIG. 図10のV3―V3方向から見た断面拡大図である。It is the cross-sectional enlarged view seen from the V3-V3 direction of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 CMP装置
2 定盤
3 研磨パッド
3a 研磨面
4 保持ヘッド
5 スラリー供給ノズル
5a スラリー
6 ドレッサー
7 ヘッド本体
8 リテーナリング
8a 押圧面
8b 逃がし溝
8c 背面
8d ネジインサート
8f 外角部
9 弾性体膜
10 空気室
W ウエハ
W1 被研磨面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CMP apparatus 2 Surface plate 3 Polishing pad 3a Polishing surface 4 Holding head 5 Slurry supply nozzle 5a Slurry 6 Dresser 7 Head body 8 Retainer ring 8a Pressing surface 8b Escape groove 8c Back surface 8d Screw insert 8f Outer corner 9 Elastic body film 10 Air chamber W Wafer W1 Surface to be polished

Claims (7)

ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するCMP装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するCMP装置用リテーナリングであって、
前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側の形状が、適正な研磨結果が得られたCMP装置用リテーナリングの押圧面側の形状に基づいて形成されている、
ことを特徴とするCMP装置用リテーナリング。
In a CMP apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer by pressing the wafer against a polishing pad, a retainer ring for the CMP apparatus that surrounds the outer periphery of the wafer in a ring shape and presses the polishing surface of the polishing pad,
The shape of the pressing surface side that presses the polishing surface of the polishing pad is formed based on the shape of the pressing surface side of the retainer ring for the CMP apparatus from which an appropriate polishing result was obtained.
A retainer ring for a CMP apparatus.
ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するCMP装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するCMP装置用リテーナリングであって、
前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の少なくとも一方が、曲面形状またはテーパ状に形成されている、
ことを特徴とするCMP装置用リテーナリング。
In a CMP apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer by pressing the wafer against a polishing pad, a retainer ring for the CMP apparatus that surrounds the outer periphery of the wafer in a ring shape and presses the polishing surface of the polishing pad,
At least one of the corner portion on the inner peripheral side and the corner portion on the outer peripheral side on the pressing surface side that presses the polishing surface of the polishing pad is formed in a curved surface shape or a tapered shape,
A retainer ring for a CMP apparatus.
前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、前記角部の形状が設定されている、
ことを特徴とする請求項2に記載のCMP装置用リテーナリング。
Based on polishing conditions for polishing the wafer, the shape of the corner is set,
The retainer ring for a CMP apparatus according to claim 2.
ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するCMP装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するCMP装置用リテーナリングであって、
前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面に、内周側から外周側に向けて勾配が設けられている、
ことを特徴とするCMP装置用リテーナリング。
In a CMP apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer by pressing the wafer against a polishing pad, a retainer ring for the CMP apparatus that surrounds the outer periphery of the wafer in a ring shape and presses the polishing surface of the polishing pad,
On the pressing surface that presses the polishing surface of the polishing pad, a gradient is provided from the inner peripheral side toward the outer peripheral side,
A retainer ring for a CMP apparatus.
前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて前記勾配の方向が設定されている、
ことを特徴とする請求項4に記載のCMP装置用リテーナリング。
The direction of the gradient is set based on polishing conditions for polishing the wafer,
The retainer ring for a CMP apparatus according to claim 4, wherein
ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するCMP装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するCMP装置用リテーナリングであって、
前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側に凹状の逃がし溝が形成され、この逃がし溝の外角部がテーパ状または曲面状に形成されている、
ことを特徴とするCMP装置用リテーナリング。
In a CMP apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer by pressing the wafer against a polishing pad, a retainer ring for the CMP apparatus that surrounds the outer periphery of the wafer in a ring shape and presses the polishing surface of the polishing pad,
A concave relief groove is formed on the pressing surface side that presses the polishing surface of the polishing pad, and an outer corner portion of the relief groove is formed in a taper shape or a curved surface shape,
A retainer ring for a CMP apparatus.
前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、前記外角部の形状が設定されている、
ことを特徴とする請求項6に記載のCMP装置用リテーナリング。

Based on polishing conditions for polishing the wafer, the shape of the outer corner is set,
The retainer ring for a CMP apparatus according to claim 6.

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