JP2009034745A - Retainer ring for cmp apparatus - Google Patents
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Abstract
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装着(配設)されてウエハの外周を囲うCMP装置用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 in particular, is mounted (arranged) in a holding head of a CMP apparatus and the outer periphery of the wafer. The present invention relates to a retainer ring for a CMP apparatus that surrounds the container.
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。
ところで、研磨されたウエハの被研磨面には、スクラッチ(かき傷)があったり、異物の付着があったりしてはならず、被研磨面は平滑で、かつ無傷であることが求められる。しかしながら、実際には、何らかの要因によってウエハの被研磨面にスクラッチや異物の付着が発生し、適正な研磨結果が得られない場合があった。そして、このような場合には、スクラッチや異物の付着がなくなるまで研磨を長時間継続したり、あるいは研磨条件を変えたり、さらには研磨不良のウエハを廃棄しなければならない場合があった。 By the way, the polished surface of the polished wafer should not have scratches (scratches) or foreign matter adhered, and the polished surface is required to be smooth and intact. However, in reality, there are cases where scratches and foreign matter adhere to the surface of the wafer to be polished for some reason, and an appropriate polishing result cannot be obtained. In such a case, polishing may have to be continued for a long time until no scratches or foreign matter adheres, or polishing conditions may be changed, or a wafer with poor polishing may have to be discarded.
そこでこの発明は、スクラッチや異物の付着などがない適正な研磨結果を得ることが可能なCMP装置用リテーナリングを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a retainer ring for a CMP apparatus capable of obtaining an appropriate polishing result without scratches or adhesion of foreign matters.
本発明者は、調査、研究を重ねた結果、リテーナリングの側面の表面状態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側面の表面状態が適正でなければならない、との結論を得た。すなわち、従来のリテーナリングでは、内周側の側面である内周面と外周側の側面である外周面との表面状態(表面粗さ)が粗く、スラリーや研磨屑などの外部物質が付着しやすい、あるいは付着した外部物質が脱落しにくい状態にあった。このため、内周面や外周面に付着、堆積した外部物質によって、ウエハの被研磨面にスクラッチや外部物質(異物)の付着などが発生し、適正な研磨結果が得られないことを見出した(確認した)。そして、適正な研磨結果を得るには、リテーナリングの側面の表面状態が適正である必要がある、という結論を得るに至った。 As a result of repeated investigation and research, the present inventor has found that the surface condition of the side surface of the retainer ring has a great influence on the polishing result, and the surface condition of the side surface of the retainer ring must be appropriate to obtain an appropriate polishing result. I got the conclusion. That is, in the conventional retainer ring, the surface condition (surface roughness) between the inner peripheral surface that is the inner peripheral side surface and the outer peripheral surface that is the outer peripheral side surface is rough, and external substances such as slurry and polishing dust adhere to the surface. It was easy or the attached external material was difficult to fall off. For this reason, it has been found that the external material adhered to and deposited on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface causes scratches and external material (foreign matter) to adhere to the polished surface of the wafer, and an appropriate polishing result cannot be obtained. (confirmed). And in order to obtain an appropriate grinding | polishing result, it came to the conclusion that the surface state of the side surface of a retainer ring needs to be appropriate.
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、リング状で、CMP装置に装着されてウエハの外周を囲うCMP装置用リテーナリングであって、内周側の側面である内周面および外周側の側面である外周面の少なくとも一方が、所定の滑らかさに形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のCMP装置用リテーナリングにおいて、スラリーや研磨屑などの外部物質が付着しにくい程度に、あるいは付着した前記外部物質が脱落しやすい程度に、前記内周面および前記外周面の少なくとも一方が滑らかに形成されている、ことを特徴とする。
In the retainer ring for the CMP apparatus according to
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のCMP装置用リテーナリングにおいて、前記内周面および前記外周面の少なくとも一方の表面粗さが、中心線平均粗さ(算術平均粗さ、Ra)で0.1μm以下に設定されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the retainer ring for a CMP apparatus according to the first aspect, the surface roughness of at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is a center line average roughness (arithmetic average roughness, Ra) is set to 0.1 μm or less.
請求項1に記載の発明によれば、リテーナリングの内周面および外周面の少なくとも一方が所定の滑らかさに形成されているため、内周面や外周面にスラリーや研磨屑などの外部物質が付着しにくい。あるいは外部物質が付着したとしても、外部物質が容易に脱落し、内周面や外周面に外部物質が堆積(滞留)することがない。この結果、ウエハの被研磨面に外部物質によるスクラッチや外部物質(異物)の付着などが発生することが抑制され、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, since at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the retainer ring is formed with a predetermined smoothness, an external substance such as slurry or polishing debris is formed on the inner peripheral surface or the outer peripheral surface. Is difficult to adhere. Alternatively, even if an external substance adheres, the external substance easily falls off, and the external substance does not accumulate (stagnate) on the inner peripheral surface or the outer peripheral surface. As a result, it is possible to suppress the occurrence of scratches due to external substances and the adhesion of external substances (foreign substances) to the surface to be polished of the wafer, and to obtain appropriate polishing results.
請求項2に記載の発明によれば、リテーナリングの内周面および外周面の少なくとも一方が、外部物質が付着しにくいように、あるいは付着した外部物質が脱落しやすいように、滑らかに形成されている。このため、内周面や外周面に外部物質が堆積することがなく、ウエハの被研磨面に外部物質によるスクラッチや外部物質の付着などが発生することが抑制され、適正な研磨結果を得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 surface and the outer peripheral surface of the retainer ring is formed smoothly so that the external substance is difficult to adhere or the attached external substance is easy to fall off. ing. For this reason, no external material is deposited on the inner and outer peripheral surfaces, and the occurrence of scratches and adhesion of external materials due to external materials on the surface to be polished of the wafer is suppressed, and an appropriate polishing result is obtained. Is possible.
請求項3に記載の発明によれば、リテーナリングの内周面および外周面の少なくとも一方の表面粗さが、中心線平均粗さで0.1μm以下に設定されているため、内周面や外周面に外部物質が堆積することがなく、適正な研磨結果を得ることが可能となる。
According to the invention described in
そして、以上のようにして適正な研磨結果が得られるため、CMP装置によるウエハの生産効率(研磨効率)を向上させることが実効的に可能となる。すなわち、スクラッチや異物の付着がなくなるまで研磨を長時間継続したり、研磨条件を変えたり、さらには研磨不良のウエハを廃棄しなければならない事態を削減することができる。 Since an appropriate polishing result can be obtained as described above, it is possible to effectively improve the production efficiency (polishing efficiency) of the wafer by the CMP apparatus. That is, it is possible to reduce the situation in which polishing is continued for a long time until scratches and foreign matters are not adhered, the polishing conditions are changed, and a wafer with poor polishing must be discarded.
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.
図1は、この発明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。
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a
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
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、つまり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
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)材で構成されている。また、図3に示すようなリング状(円環状)をしており、軸中心線と重なる垂直面による断面形状は、図4に示すように、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)ための溝状のスリット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。
In this embodiment, the
さらに、リテーナリング8の内周側の側面である内周面8fと外周側の側面である外周面8gとが、所定の滑らかさに形成されている。すなわち、スラリー5a(その結晶を含む)や研磨屑などの外部物質(異物)が付着しにくい程度に、さらには付着した外部物質が脱落しやすい程度に、内周面8fと外周面8gとが滑らかに表面仕上げ・加工(形成)されている。具体的にこの実施の形態では、内周面8fおよび外周面8gの表面粗さが、中心線平均粗さ(算術平均粗さ、Ra)で0.1μm以下に設定されている。
Furthermore, an inner
この実施の形態では、内周面8fおよび外周面8gの表面状態がこのように形成、設定されているが、研磨状態(研磨条件)やスラリー5aの種類などに応じて、表面状態を形成、設定するようにしてよい。すなわち、内周面8fにのみスラリー5aや研磨屑などが付着しやすい場合には、内周面8fのみを滑らかに形成してもよい。また、リテーナリング8に付着しやすいスラリー5aを使用する場合や、リテーナリング8に付着しやすい大きさ、形状の研磨屑が発生する場合などには、内周面8fおよび外周面8gの表面粗さをさらに小さく(平滑)に設定してもよい。ここで、研磨状態は、CMP装置1の種類、ウエハWの種類や大きさ、スラリー5aや研磨パッド3の種類、リテーナリング8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によって変わり、スラリー5aや研磨屑の流動性や流動方向などを含むものである。また、リテーナリング8も研磨パッド3で研磨されるため、研磨屑には、ウエハWの研磨屑のみならず、リテーナリング8の研磨屑も含まれる。
In this embodiment, the surface states of the inner
以上のような構成のリテーナリング8によれば、内周面8fおよび外周面8gが上記のような滑らかさに形成、設定されているため、内周面8fおよび外周面8gにスラリー5aや研磨屑などの外部物質が付着しにくい。さらに、外部物質が付着したとしても、外部物質が容易に脱落し、内周面8fや外周面8gに外部物質が堆積(滞留)することがない。この結果、ウエハWの被研磨面W1に外部物質によるスクラッチが発生したり、外部物質(異物)の付着などが発生したりすることが抑制され、適正な研磨結果を得ることが可能となる。
According to the
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第1のリングを配置し、その上にステンレス鋼製の第2のリングを重ね合わせた2層構造のリテーナリングにおいて、第1のリングの内周面や外周面を滑らかに形成してもよい。
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
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 スリット
8c 背面
8d ネジインサート
8f 内周面
8g 外周面
9 弾性体膜
10 空気室
W ウエハ
W1 被研磨面
DESCRIPTION OF
Claims (3)
内周側の側面である内周面および外周側の側面である外周面の少なくとも一方が、所定の滑らかさに形成されている、ことを特徴とするCMP装置用リテーナリング。 A ring-shaped retainer ring for a CMP apparatus that is mounted on a CMP apparatus and surrounds the outer periphery of the wafer,
A retainer ring for a CMP apparatus, wherein at least one of an inner peripheral surface which is an inner peripheral side surface and an outer peripheral surface which is an outer peripheral side surface is formed with a predetermined smoothness.
2. The retainer ring for a CMP apparatus according to claim 1, wherein the surface roughness of at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is set to 0.1 μm or less in terms of a center line average roughness.
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-
2007
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