JP2010129863A - リテーナリングおよびそれを備えた化学機械的研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リテーナリングのウエハ研磨面側に、ウエハ研磨面にスラリーを導入し、かつ研磨クズをウエハ研磨面から外に排出するための溝を有し、さらにこの溝が、その開口部から底部に至る間に、幅を大きくした幅広部分を有するリテーナリング。
【選択図】図3
Description
図6は従来のリテーナリングを示す図であり、(a)がリテーナリングの概略下面図であり、(b)がその溝部分の概略断面図である。
図5において、KRはCMP研磨装置であり、100は定盤回転駆動装置100aにより回転駆動する定盤(プラテン)、101は「研磨部材」としての研磨パッド、102Rは研磨対象物(半導体ウエハ)Uの周縁を囲み、研磨対象物Uの飛び出しを防止するためのリテーナリング(環状保持部材)、103は研磨ヘッド駆動装置により回転及び揺動する研磨ヘッド(ホルダ)、104は研磨剤(スラリー)供給部、105は研磨剤(スラリー)である。
該リテーナリングのウエハ研磨側面部に、ウエハ研磨面にスラリーを誘導し、かつ研磨クズをスラリーと共にウエハ研磨面から外に排出するための溝を有し、さらに、この溝が、その開口部から底部に至る間に、溝幅を大きくした幅広部分を有することを特徴とするリテーナリングを提供する。
を備えたことを特徴とする化学機械的研磨装置を提供できる。
ここで、リテーナリングは、半導体ウエハ(以下、単にウエハと称することもある)をその周縁を囲んで保持し、半導体ウエハの飛び出しを防止するので、環状保持部材、またはリング状保持部材と称されることもある。
そして、幅広部分の位置は、(1)溝の開口部から底部に至るまで、(2)溝の開口部から底部に向かって途中まで、(3)溝の途中から底部に向かって底部の手前まで、または(4)溝の途中から底部に至るまで形成できる。
これらの溝の開口部における溝の加工角度、つまり溝の開口部における表面(リテーナリングのウエハ研磨面側の面)に対する、溝の開口部における側壁の傾斜角度または勾配(例えば、図3のαに相当)は、好ましくは95〜120度、より好ましくは100〜110度である。
また、幅広部分を曲線的に形成する場合は、例えば、溝の横断面の輪郭線に、円形、半円形、または円弧などの線を含めることができる。
なお、上記各溝は、(2)の途中から、または(3)の底部の手前から、それぞれ底部までは、溝幅を小さくした幅狭部分を含んでもよい。
そして、このリテーナリングに形成される溝は、その幅広部分の最小幅(開口部の最小幅)が2.0〜7.5mm、好ましくは2.5〜5.0mm、幅広部分の最大幅が2.8〜13.5mm、好ましくは4.5〜6.5mm、幅広部分の深さが2.0〜6.0mm、好ましくは3.0〜4.5mmにそれぞれ設定される。また、溝が、その開口部から底部に向ってその幅を同一とする同幅部分を有する場合には、同幅部分の幅を2.5〜4.5mm、同幅部分の開口部からの深さを2.5〜4.5mmに設定するのが好ましい。
[実施の形態1]
図1は本発明に係る化学機械的研磨装置の基本構成を説明する概略構成説明側面図、図2はリテーナリング周りの、一部断面を含む構成説明側面図である。
図3は、半導体ウエハを保持したリテーナリングの説明図であり、(a)がリテーナリングの概略下面図、(b)がその溝部分の概略断面図である。また、(c),(d)は,本発明に係る他のリテーナリング例の溝部分の概略断面図である。
図4は研磨レートの均一性を示すグラフ図である。なお、図5および6と実質的に同じ構成の部分には、同じ符号を付した。
実施の形態1のリテーナリング102を、図2に示すような研磨ヘッド103に適用して、厚さ10,000Åの熱酸化膜が形成されたシリコンウエハUを、図1に示す研磨装置を用いて、以下に示す加工条件により研磨した。
研磨ヘッド103は、研磨ヘッド本体にリテーナリング102が取り付けられている。また、研磨処理を行うために空気室14内の圧力を、弾性体膜13を介してウエハUに印加する。
・研磨パッド回転数:120rpm
・研磨ヘッド回転数:110rpm
・スラリー流量:200ml/min
・研磨ヘッドにかける荷重:4.0PSi
・研磨剤:CeO2 酸性水溶液
実施例1のリテーナリング102の代わりに、図5および6に示す従来のリテーナリング102Rを適用した研磨ヘッド103を用いて、研磨時間1分で約200nmのSiO2 を除去したところ、研磨レートの均一性は溝深さが当初の5.0mmの場合は約±4%で実施例とほぼ同等であった。しかし、研磨レートの均一性は溝深さが約3.0mm以下となると急激に均一性が悪化し、約2.7mmでは研磨レートの均一性は約±15%となった。
14・・・・空気室
100・・・定盤
100a・・定盤回転駆動装置
101・・・研磨部材(研磨パッド)
102・・・リテーナリング
102a・・溝
102b・・研磨パッドとの接触部
103・・・研磨ヘッド
104・・・研磨剤供給部
105・・・研磨剤(スラリー)
K・・・・・研磨装置
U・・・・・研磨対象物(ウエハ)
Claims (13)
- 表面にスラリーの供給を受ける研磨パッドと、被研磨物の半導体ウエハを保持し、研磨パッドに対して相対的に回転しつつ半導体ウエハを研磨する研磨ヘッドとを備えた化学機械的研磨装置の該研磨ヘッドに装着され、半導体ウエハをその周縁を囲んで保持するリテーナリングであって、
該リテーナリングのウエハ研磨側面部に、ウエハ研磨面にスラリーを誘導し、かつ研磨クズをスラリーと共にウエハ研磨面から外に排出するための溝を有し、さらに、この溝が、その開口部から底部に至る間に、溝幅を大きくした幅広部分を有することを特徴とするリテーナリング。 - 前記幅広部分が、溝の開口部から底部に向って形成された請求項1に記載のリテーナリング。
- 前記溝が、該溝の開口部からの前記幅広部分と、この幅広部分に続き、底部に向ってその幅を同一とする同幅部分とを有する請求項2に記載のリテーナリング。
- 前記溝の幅広部分と同幅部分が繰り返され、該溝の開口部から底部に向って、溝幅を略階段状に大きくされた請求項3に記載のリテーナリング。
- 前記溝の幅広部分が、該溝の開口部から底部に向って、溝幅を曲線的に大きくしてなる請求項1〜4のいずれか1つに記載のリテーナリング。
- 前記溝が、その開口部における加工角度を95〜120度としてなる請求項1〜5のいずれか1つに記載のリテーナリング。
- 前記溝がその開口部から底部に向ってその幅を同一とする同幅部分を有し、前記幅広部分が前記同幅部分に続き、底部に向かう請求項1に記載のリテーナリング。
- 前記溝の同幅部分と幅広部分が繰り返され、該溝の開口部から底部に向って、溝幅を略階段状に大きくされた請求項7に記載のリテーナリング。
- 前記溝の幅広部分が、底部に向って溝幅を曲線的に大きくしてなる請求項7または8に記載のリテーナリング。
- 前記溝が使用により1.8mm浅くなったときに、少なくとも該溝の初期横断面積の50%以上残る請求項1〜9のいずれか1つに記載のリテーナリング。
- 前記溝が、その方向を、環状、直線放射状、格子状、曲線放射状または渦巻き状としてなる請求項1〜10のいずれか1つに記載のリテーナリング。
- 表面にスラリーの供給を受ける研磨パッドと、
被研磨物の半導体ウエハを保持し、研磨パッドに対して相対的に回転しつつ半導体ウエハを研磨する研磨ヘッドと、
研磨ヘッドに装着され、半導体ウエハをその周縁を囲んで保持する請求項1〜10のいずれか1つに記載のリテーナリングと
を備えたことを特徴とする化学機械的研磨装置。 - リテーナリングが、研磨ヘッドに対し着脱可能である請求項12に記載の化学機械的研磨装置。
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