JP2020040188A - Retainer ring, polishing head having the same, and polishing device - Google Patents

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Abstract

To provide a retainer ring for inhibiting vibrations in a polishing amount between a wafer end part and the other part.SOLUTION: A retainer ring includes: an annular body 41 having a first portion 41a connected to a retainer ring cover 40 and a second portion 41b which is held by the first portion and configured so that a surface which contacts with a surface of a polishing pad can swing with a held portion set to a supporting point; and an airbag 52 and a pressing ring 42 which apply pressure to the second portion to press the polishing pad.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体ウェーハ又はガラス基板などの基板の研磨加工に用いるリテーナリング、これを有する研磨ヘッド及び研磨加工装置に関する。   The present invention relates to a retainer ring used for polishing a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate, a polishing head having the same, and a polishing apparatus.

近年、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェーハやガラス基板のような基板(以下、ウェーハと称する)の高集積化に伴い、基板表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械的研磨(CMP(Chemical Mechanical Polishing))である。この化学的機械的研磨は、研磨加工装置(ポリッシング装置とも呼ばれる)を用いて、シリカ(SiO2)等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド等の研磨面上に供給しつつ、基板を研磨面に摺接させて研磨加工を行うものである。   2. Description of the Related Art In recent years, in a manufacturing process of a semiconductor device, a flattening technique of a substrate surface has become more and more important with a high integration of a substrate (hereinafter, referred to as a wafer) such as a semiconductor wafer or a glass substrate. The most important of these planarization techniques is chemical mechanical polishing (CMP). In this chemical mechanical polishing, a substrate is polished while a polishing liquid containing abrasive grains such as silica (SiO2) is supplied onto a polishing surface such as a polishing pad using a polishing apparatus (also called a polishing apparatus). The surface is slid and polished.

また、ウェーハを保持する研磨ヘッドには、研磨加工において回転による摺動摩擦力により付勢されたウェーハが外方に飛びださないようにするために当該ウェーハの外周を囲むようにリング状に形成されたリテーナリングが設けられている。このリテーナリングは、その下端面が研磨パッドに接触し、研磨中のウェーハをその内周面で受け止めることで、ウェーハの飛び出しを規制する。   In addition, the polishing head holding the wafer is formed in a ring shape so as to surround the outer periphery of the wafer in order to prevent the wafer urged by the sliding friction force due to rotation in the polishing process from flying outward. Provided retaining ring. In this retainer ring, the lower end surface thereof comes into contact with the polishing pad, and the wafer being polished is received by its inner peripheral surface, thereby restricting the wafer from jumping out.

また、リテーナリングの面圧はウェーハのエッジ部の面圧制御に大きく影響している。
例えば、リテーナリングが無い場合にはウェーハを研磨パッドに押し付けると研磨パッドは弾性変形して圧縮される。このとき、材料力学的な挙動としてウェーハのエッジ部には、圧縮している部分と圧縮していない部分の境界領域部で中央部と異なる圧縮応力が作用し、他の部位よりも研磨量が過少になる場合がある。
Further, the surface pressure of the retainer ring has a great influence on the surface pressure control of the edge portion of the wafer.
For example, when there is no retainer ring, when the wafer is pressed against the polishing pad, the polishing pad is elastically deformed and compressed. At this time, a different compressive stress acts on the edge of the wafer at the boundary portion between the compressed portion and the uncompressed portion as a material mechanical behavior at the boundary region between the compressed portion and the uncompressed portion, and the polishing amount is larger than at other portions. May be too small.

例えば、特許文献1、2に開示された研磨装置では、リテーナリングの少なくとも内周部をゴム等の弾性体で構成しているので、ウェーハとリテーナリングの接触範囲を増やすことによりウェーハ回転速度の増速が可能となる、というものである。
また、特許文献2に開示された研磨装置では、リテーナリングの内周面がウェーハの摩擦力を受けた時に外周に向かって弾性変形することで、ウェーハ端部とリテーナリング内周の接触範囲を増やしてウェーハの局所変形を抑制する、というものである。
For example, in the polishing apparatuses disclosed in Patent Literatures 1 and 2, at least the inner peripheral portion of the retainer ring is formed of an elastic body such as rubber, so that the contact range between the wafer and the retainer ring is increased to reduce the wafer rotation speed. It is possible to increase the speed.
Further, in the polishing apparatus disclosed in Patent Document 2, the inner peripheral surface of the retainer ring is elastically deformed toward the outer periphery when receiving the frictional force of the wafer, so that the contact range between the wafer end portion and the inner peripheral surface of the retainer ring is reduced. In other words, local deformation of the wafer is suppressed.

特開2010−40604号公報JP 2010-40604 A 特開2017−209757号公報JP 2017-209775 A

このような研磨加工装置では、ウェーハにおいて研磨加工の対象となる面(以下、「被研磨面」という)と研磨パッドとの間の相対的な速度及び押圧力が被研磨面の全面に亘って均一でないと、研磨不足あるいは過研磨などの研磨ムラが生じてしまう。以下、不足あるいは過ぎる場合を過・少と称する場合がある。
例えば、ウェーハ端部(エッジ)近傍の平坦度を評価する評価指標(フラットネス評価指標)として、ROA(Roll Off Amount:ロールオフ量、エッジロールオフ量とも称す)、ESFQR(Edge Site Flont least sQuare Range)といった指標が使用されている。なおROA及びESFQRはウェーハの外周面精度を示すパラメータである。
また近年では、ウェーハの外周まで平らな形状が求められるようになり、これらのフラットネス評価指標で10[nm]以下の平坦度の高い研磨加工が行える研磨加工装置が求められる。
In such a polishing apparatus, the relative speed and pressing force between the surface of the wafer to be polished (hereinafter referred to as the “surface to be polished”) and the polishing pad are set over the entire surface to be polished. If it is not uniform, polishing unevenness such as insufficient polishing or overpolishing will occur. In the following, the case of being insufficient or too short may be referred to as too little or too little.
For example, ROA (Roll Off Amount: also referred to as a roll-off amount and an edge roll-off amount) and ESFQR (Edge Site Flont least sQuare) are used as evaluation indexes (flatness evaluation indexes) for evaluating flatness near a wafer edge (edge). Range). ROA and ESFQR are parameters indicating the accuracy of the outer peripheral surface of the wafer.
In recent years, a flat shape has been demanded up to the outer periphery of the wafer, and a polishing apparatus capable of performing polishing with high flatness of 10 [nm] or less according to these flatness evaluation indexes has been required.

しかしながら、特許文献1、2のようなウェーハ端部とリテーナリング内周の接触範囲を増やし、ウェーハの局所変形を抑制する方法では、被研磨面での特定部分におけるSFQR等の向上が十分に図れない、という課題が残る。また、ウェーハ端部において単位時間当たりの研磨加工量が不均等になりESFQRを悪化させてしまう、という問題が残る。   However, in the method of increasing the contact range between the wafer end and the inner periphery of the retainer ring and suppressing local deformation of the wafer as in Patent Documents 1 and 2, it is possible to sufficiently improve SFQR and the like in a specific portion on the polished surface. The challenge remains. In addition, there remains a problem that the polishing amount per unit time at the wafer edge becomes uneven and ESFQR deteriorates.

本発明は、ウェーハ端部と他部の研磨加工量のばらつきを抑制するためのリテーナリングを提供することを、主たる課題とする。また、研磨加工装置及びその構成装置を提供する。   SUMMARY OF THE INVENTION It is a main object of the present invention to provide a retainer ring for suppressing a variation in a polishing amount between a wafer end portion and another portion. Further, a polishing apparatus and a constituent device thereof are provided.

上記課題を解決する本発明は、研磨加工の対象となる基板を、その被研磨面が前記研磨パッドに摺接するように保持する研磨ヘッドが有する、当該研磨加工の際に当該基板の外方への飛び出しを規制するリテーナリングであって、前記リテーナリングは、前記研磨ヘッドに接続される第1の部位と、前記第1の部位に保持され、当該保持箇所を支点にして前記研磨パッドの表面に接触する面が揺動可能に構成された第2の部位とを有する環状体と、前記環状体の第2の部位に対して圧力を付与して前記研磨パッドの表面を押圧する第1の押圧手段と、を有することを特徴とする。   The present invention for solving the above problems has a polishing head that holds a substrate to be polished so that a surface to be polished is in sliding contact with the polishing pad. A retainer ring for restricting protrusion of the polishing pad, wherein the retainer ring is held at the first portion connected to the polishing head and at the first portion, and the surface of the polishing pad is supported by the holding portion as a fulcrum. An annular body having a second portion having a surface that is configured to be able to swing, and a first portion that applies pressure to a second portion of the annular body and presses the surface of the polishing pad. And pressing means.

また、本発明の研磨ヘッドは、水平に回転する研磨パッドを有する研磨加工装置に設けられる研磨ヘッドであって、研磨加工の対象となる基板を、その被研磨面が前記研磨パッドに摺接するように保持する保持手段と、前記基板を保持した状態の前記保持手段の外周を囲む形状に形成されたリテーナリングと、前記保持手段を水平に回転させる駆動手段と、を有し、前記リテーナリングは、前記保持手段に接続される第1の部位と、前記第1の部位に保持され、当該保持箇所を支点にして前記研磨パッドの表面に接触する面が揺動可能に構成された第2の部位とを有する環状体と、前記環状体の第2の部位に対して圧力を付与して前記研磨パッドを押圧する第1の押圧手段と、を有することを特徴とする。   Further, the polishing head of the present invention is a polishing head provided in a polishing apparatus having a horizontally rotating polishing pad, wherein a substrate to be polished is polished so that a surface to be polished is in sliding contact with the polishing pad. Holding means, a retainer ring formed in a shape surrounding the outer periphery of the holding means holding the substrate, and a driving means for horizontally rotating the holding means, wherein the retainer ring is A first portion connected to the holding means, and a second portion held by the first portion, the surface of which is in contact with the surface of the polishing pad with the holding portion serving as a fulcrum. And a first pressing means for applying pressure to a second portion of the annular body to press the polishing pad.

また、本発明の研磨加工装置は、研磨パッドを有する研磨テーブルと、研磨加工対象となる基板を保持してその被研磨面を前記研磨パッドに摺接させる研磨ヘッドと、を有する研磨加工装置であって、前記研磨ヘッドは、研磨加工対象となる基板を、その被研磨面が前記研磨パッドに摺接するように保持する保持手段と、前記基板を保持した状態の前記保持手段の外周を囲む形状に形成されたリテーナリングと、前記保持手段を水平に回転させる駆動手段と、を有し、前記リテーナリングは、前記保持手段に接続される第1の部位と、前記第1の部位に保持され、当該保持箇所を支点にして前記研磨パッドの表面に接触する面が揺動可能に構成された第2の部位とを有する環状体と、前記環状体の第2の部位に対して圧力を付与して前記研磨パッドを押圧する第1の押圧手段と、を有することを特徴とする。   The polishing apparatus of the present invention is a polishing apparatus having a polishing table having a polishing pad, and a polishing head for holding a substrate to be polished and bringing a surface to be polished into sliding contact with the polishing pad. The polishing head has a holding means for holding a substrate to be polished so that a surface to be polished is in sliding contact with the polishing pad, and a shape surrounding the outer periphery of the holding means in a state of holding the substrate. And a driving means for horizontally rotating the holding means, wherein the retainer ring is held by a first part connected to the holding means, and held by the first part. An annular body having a second portion whose surface in contact with the surface of the polishing pad is swingable with the holding portion as a fulcrum; and applying pressure to the second portion of the annular body. Then polishing And having a first pressing means for pressing the head, the.

本発明によれば、ウェーハ端部と他部の研磨加工量のばらつきを抑制するためのリテーナリングを提供することができる。また、基板の被研磨面の部分的な研磨不足あるいは過研磨などの研磨ムラの発生を防ぎ、基板表面のESFQR等の更なる向上を図ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the retainer ring for suppressing the dispersion | variation of the polishing process amount of a wafer edge part and another part can be provided. In addition, it is possible to prevent the occurrence of uneven polishing such as partial insufficient polishing or overpolishing of the surface to be polished of the substrate, and to further improve the ESFQR and the like of the substrate surface.

本実施形態に係る研磨加工装置が有する研磨ヘッド及びその周辺構成の一例を説明するための概略縦断面図。FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view for explaining an example of a polishing head and a peripheral configuration of the polishing head of the polishing apparatus according to the embodiment. 研磨ヘッドの構成の一例を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a configuration of a polishing head. リテーナリング(リテーナ機構)の構成の一例を説明するための図。The figure for explaining an example of the composition of the retainer ring (retainer mechanism). (a)、(b)は、従来のリテーナリングによる研磨パッド表面の押え込みを説明するための模式図。(A), (b) is a schematic diagram for demonstrating the pressing of the polishing pad surface by the conventional retainer ring. (a)、(b)は、研磨加工時においてウェーハの端部がリテーナリングの内壁に当接しないように構成した場合におけるリテーナリングによる研磨パッド表面の押え込みを説明するための模式図。(A), (b) is a schematic diagram for demonstrating the pressing of the polishing pad surface by a retainer ring in the case where the edge part of a wafer does not contact the inner wall of the retainer ring during polishing. 研磨加工を実行する際の制御部による主要な制御手順の一例を説明するためのフローチャート。9 is a flowchart for explaining an example of a main control procedure performed by a control unit when performing polishing.

[実施形態例]
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態例を説明する。なお、本実施形態の研磨加工装置は、半導体ウェーハやガラス基板のような基板(以下、ウェーハと称する場合もある)を研磨対象とする。本明細書では、この基板の一方の表面を円形又は略円形の被研磨面と称す。また、研磨パッド上においてウェーハの被研磨面が接する面を研磨面と称す。
[Example of Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the polishing apparatus of the present embodiment targets a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate (hereinafter, also referred to as a wafer) as a polishing target. In this specification, one surface of the substrate is referred to as a circular or substantially circular surface to be polished. The surface of the polishing pad that contacts the surface to be polished of the wafer is referred to as a polishing surface.

研磨加工装置は、研磨部材となる研磨パッドが接着され、この研磨パッドを水平に回転させるための研磨テーブルと、基板の被研磨面を研磨パッドに対向させて摺接させるための研磨ヘッドとを有している。
基板は、研磨ヘッドにより研磨パッドに押圧される。そして、研磨パッドに研磨液(スラリー)を供給しながら研磨テーブルと研磨ヘッドを回転させることにより、被研磨面の研磨加工を行う。
The polishing apparatus has a polishing table to which a polishing pad serving as a polishing member is bonded, a polishing table for horizontally rotating the polishing pad, and a polishing head for slidingly contacting the surface to be polished of the substrate with the polishing pad. Have.
The substrate is pressed against the polishing pad by the polishing head. Then, the polishing process is performed on the surface to be polished by rotating the polishing table and the polishing head while supplying the polishing liquid (slurry) to the polishing pad.

図1は、本実施形態に係る研磨加工装置100の概略構成図である。
図1に示す研磨加工装置100は、研磨テーブル11を有し、この研磨テーブル11の表面部に研磨パッド12が接着されている。
研磨加工装置100は、更に基板(ウェーハ)Wを保持してその被研磨面を研磨パッド12に押圧する研磨ヘッド13、研磨液を研磨パッド12に向けて供給するためのノズルN、研磨テーブル11及び研磨ヘッド13をそれぞれ水平に回転させるためのモータ(図示省略)、ノズルNと接続されている研磨液供給機構(図示省略)、及び、モータを含む各駆動部を制御するためのコンピュータを含む制御部20を有する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a polishing apparatus 100 according to the present embodiment.
The polishing apparatus 100 shown in FIG. 1 has a polishing table 11, and a polishing pad 12 is adhered to a surface of the polishing table 11.
The polishing apparatus 100 further includes a polishing head 13 for holding a substrate (wafer) W and pressing a surface to be polished against the polishing pad 12, a nozzle N for supplying a polishing liquid toward the polishing pad 12, and a polishing table 11. And a motor (not shown) for rotating the polishing head 13 horizontally, a polishing liquid supply mechanism (not shown) connected to the nozzle N, and a computer for controlling each drive unit including the motor. It has a control unit 20.

研磨パッド12は円盤状のものであり、その半径は、ウェーハWの被研磨面の最大径(直径)よりも大きいものである。この機構において研磨パッド12と研磨ヘッド13それぞれの回転数及び回転方向を変化させ、ウェーハW面内の相対研磨速度を調整できる機構となっている。また、研磨パッド12は、それ自体で弾性を持つものであり、不織布からなるものや、発泡ウレタン製のものなど、市場で入手できる素材を用いることができる。   The polishing pad 12 has a disk shape, and its radius is larger than the maximum diameter (diameter) of the surface to be polished of the wafer W. In this mechanism, the number of rotations and the direction of rotation of the polishing pad 12 and the polishing head 13 are changed to adjust the relative polishing speed in the plane of the wafer W. The polishing pad 12 itself has elasticity, and may be made of a commercially available material such as a nonwoven fabric or a foamed urethane.

研磨ヘッド13は、ウェーハWを、その被研磨面が研磨パッド12に摺接するように保持する保持機構、保持されたウェーハWをその被研磨面の背面方向(背面側)から研磨パッド12の方向に向けて圧力を付与する押圧機構を有する。これらの機構の詳細については後述する。   The polishing head 13 has a holding mechanism for holding the wafer W so that the surface to be polished is in sliding contact with the polishing pad 12, and the direction of the polishing pad 12 from the back side (back side) of the surface to be polished to the held wafer W. It has a pressing mechanism for applying pressure toward. Details of these mechanisms will be described later.

制御部20は、ノズルNの位置決め、ノズルNからの研磨液の供給開始又は停止制御、ノズルNから噴出供給される研磨液の単位時間当たりの供給量制御、モータの始動開始や始動停止制御等を主として行う。制御部20により制御されたモータの回転力は、図示しない駆動部を介して研磨テーブル11に伝達される。これにより研磨テーブル11が水平に回転し、あるいは回転を停止する。
研磨ヘッド13にも、図示しない駆動部(例えば自在継手)を介してモータの回転力(トルク)が伝達される。これにより研磨ヘッド13が水平に回転し、あるいは回転を停止する。
The control unit 20 controls the positioning of the nozzle N, the control to start or stop the supply of the polishing liquid from the nozzle N, the control of the supply amount of the polishing liquid ejected and supplied from the nozzle N per unit time, the start and stop control of the motor, and the like. Mainly. The rotational force of the motor controlled by the control unit 20 is transmitted to the polishing table 11 via a drive unit (not shown). As a result, the polishing table 11 rotates horizontally or stops rotating.
The rotational force (torque) of the motor is also transmitted to the polishing head 13 via a drive unit (for example, a universal joint) not shown. As a result, the polishing head 13 rotates horizontally or stops rotating.

研磨テーブル11の回転方向と研磨ヘッド13の回転方向は同方向であることが一般的である。これは、逆方向にするとウェーハ面内の研磨相対速度が不均一となり、均等量研磨が不可能となるおそれがあるためである。研磨テーブル11の回転方向と研磨ヘッド13の回転方向を同じ方向として、両者の回転速度を調整することで研磨精度を高めることができる。
なお、単一のモータの回転力を、それぞれ異なるギア比のギアを介して研磨テーブル11及び研磨ヘッド13に伝達するようにしても良く、それぞれ個別のモータを通じて回転力を伝達するようにしても良い。両者は任意に設計することができる。この制御部20による制御手順については、後述する。
The rotation direction of the polishing table 11 and the rotation direction of the polishing head 13 are generally the same. This is because if the direction is reversed, the relative polishing speed in the wafer surface becomes non-uniform, and there is a possibility that the uniform polishing is impossible. By setting the rotation direction of the polishing table 11 and the rotation direction of the polishing head 13 to be the same direction and adjusting the rotation speed of both, polishing accuracy can be improved.
The rotational force of a single motor may be transmitted to the polishing table 11 and the polishing head 13 via gears having different gear ratios, or the rotational force may be transmitted through individual motors. good. Both can be arbitrarily designed. The control procedure by the control unit 20 will be described later.

研磨液は、制御部20の制御により研磨テーブル11の回転速度が所定値に達した状態で、ノズルNから所定時間、研磨パッド12に向けて供給される。
次に、研磨加工装置100が備える研磨ヘッド13及びその周辺構成について、詳しく説明する。
The polishing liquid is supplied from the nozzle N to the polishing pad 12 for a predetermined time while the rotation speed of the polishing table 11 has reached a predetermined value under the control of the control unit 20.
Next, the polishing head 13 included in the polishing apparatus 100 and its peripheral configuration will be described in detail.

[研磨ヘッド及びその周辺構成]
図2は、研磨加工装置100が有する研磨ヘッド13及びその周辺構成の一例を説明するための概略縦断面図である。 図2を用いて研磨ヘッド13の構成の一例を説明する。
なお、以下の説明においては、ウェーハ表面のGBIR等の更なる向上を図るために研磨加工装置100が制御する圧力においてウェーハWをその被研磨面が研磨パッド12に摺接するように保持し、保持されたウェーハWをその被研磨面の背面方向(背面側)から研磨パッド12の方向に向けて付与する圧力を圧力P1とする。
また、後述するエアバッグ51により、本実施形態に係るリテーナリング(リテーナ機構)の構成に含まれる環状体41へ付与する圧力を圧力P2とする。また、後述するエアバッグ52により押しリング42を介して環状体41へ付与する圧力を圧力P3とする。
[Polishing head and its peripheral configuration]
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view for explaining an example of the polishing head 13 included in the polishing apparatus 100 and its peripheral configuration. An example of the configuration of the polishing head 13 will be described with reference to FIG.
In the following description, the wafer W is held such that the surface to be polished is in sliding contact with the polishing pad 12 at a pressure controlled by the polishing apparatus 100 in order to further improve the GBIR and the like of the wafer surface. The pressure applied to the polished wafer W from the back side (back side) of the surface to be polished toward the polishing pad 12 is referred to as pressure P1.
Further, the pressure applied to the annular body 41 included in the configuration of the retainer ring (retainer mechanism) according to the present embodiment by an airbag 51 described later is referred to as pressure P2. The pressure applied to the annular body 41 via the press ring 42 by the airbag 52 described later is referred to as pressure P3.

[研磨ヘッドの構成]
図2に示す研磨ヘッド13は、大別して、研磨対象のウェーハWに対して研磨圧力(加工圧力)を付与して当該ウェーハを研磨パッド12に摺接させる保持機構、及び、研磨圧力(加工圧力)の付与や研磨パッド12側に向けて環状体41を押圧するための押圧機構を有する。なお本実施形態に係るリテーナリング(リテーナ機構)の構成に含まれる環状体41は、研磨ヘッド13及び研磨テーブル11の回転力により付勢されたウェーハWの外周方向への飛び出しを規制する。
[Configuration of polishing head]
The polishing head 13 shown in FIG. 2 is roughly divided into a holding mechanism for applying a polishing pressure (processing pressure) to the wafer W to be polished and bringing the wafer into sliding contact with the polishing pad 12, and a polishing pressure (processing pressure). And a pressing mechanism for pressing the annular body 41 toward the polishing pad 12 side. Note that the annular body 41 included in the configuration of the retainer ring (retainer mechanism) according to the present embodiment restricts the wafer W urged by the rotational force of the polishing head 13 and the polishing table 11 from projecting in the outer peripheral direction.

研磨ヘッド13が有する保持機構は保持手段として機能し、前述したように研磨対象のウェーハWに対して研磨圧力(圧力P1)を付与して研磨パッド12に摺接させる機構である。
研磨ヘッド13が有する押圧機構は押圧手段として機能し、前述した圧力P1を調製する第1の圧力機構(P1a)、圧力P2を調製する第2の圧力機構(P2a)、圧力P3を調製する第3の圧力機構(P3a)を含んで構成される。
The holding mechanism of the polishing head 13 functions as a holding unit, and is a mechanism for applying a polishing pressure (pressure P1) to the wafer W to be polished and bringing the wafer W into sliding contact with the polishing pad 12 as described above.
The pressing mechanism of the polishing head 13 functions as pressing means, and the first pressure mechanism (P1a) for adjusting the pressure P1, the second pressure mechanism (P2a) for adjusting the pressure P2, and the second pressure mechanism for adjusting the pressure P3. 3 pressure mechanism (P3a).

研磨ヘッド13は、ヘッド駆動軸を有するヘッドカバー30、リテーナリングカバー40(ベッセル40と称する場合もある)、ラバーメンブレン31、メンブレンホルダーリング32、バッキングフイルムTを有する。
リテーナリングカバー40は、上底面を有する二重筒状体(環状に形成された筐体)に形成される。また、リテーナリングカバー40の内壁と外壁とにより形成される空間には、本実施形態に係るリテーナリングの各構成品が収容される。具体的には、図2に示すように、その空間内に環状体41、押しリング42、環状体41を研磨パッド12の方向に押圧するエアバッグ52(第2の押圧手段)、押しリング42を研磨パッド12の方向に押圧して環状体41の一部に圧力を付与するエアバッグ51(第1の押圧手段)などが配設される。
The polishing head 13 includes a head cover 30 having a head drive shaft, a retainer ring cover 40 (sometimes called a vessel 40), a rubber membrane 31, a membrane holder ring 32, and a backing film T.
The retainer ring cover 40 is formed in a double cylindrical body (a casing formed in an annular shape) having an upper bottom surface. Further, each component of the retainer ring according to the present embodiment is accommodated in a space formed by the inner wall and the outer wall of the retainer ring cover 40. Specifically, as shown in FIG. 2, the annular body 41, the pressing ring 42, the airbag 52 (second pressing means) for pressing the annular body 41 in the direction of the polishing pad 12, the pressing ring 42 An airbag 51 (first pressing means) or the like that applies pressure to a part of the annular body 41 by pressing the airbag in the direction of the polishing pad 12 is provided.

ラバーメンブレン31は、リテーナリングカバー40の内周面に嵌装できる内径サイズで略筒状(鍋型)に形成された弾性筒状体である。ラバーメンブレン31は、また、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度及び耐久性に優れたゴム材によって形成される。
なお、ラバーメンブレン31は、その外周面がリテーナリングカバー40の内周面と密封機構を介して接着されており、これにより当該リテーナリングカバー40に保持される。
The rubber membrane 31 is an elastic cylindrical body formed in a substantially cylindrical shape (pan-shaped) with an inner diameter size that can be fitted on the inner peripheral surface of the retainer ring cover 40. The rubber membrane 31 is formed of a rubber material having excellent strength and durability, such as ethylene propylene rubber (EPDM), polyurethane rubber, and silicone rubber.
The rubber membrane 31 has its outer peripheral surface adhered to the inner peripheral surface of the retaining ring cover 40 via a sealing mechanism, and is thereby held by the retaining ring cover 40.

バッキングフイルムTは、ラバーメンブレン31の外底面に張設されるフィルム状の薄膜である。例えば不織布などの多孔質材をその素材として用いることができる。バッキングフイルムTは、ウェーハWの被研磨面を研磨パッド12に対向(当接)させ、摺接した状態で、このウェーハWの中心軸と自身の回転軸とがほぼ一致するように保持する。   The backing film T is a film-like thin film stretched on the outer bottom surface of the rubber membrane 31. For example, a porous material such as a nonwoven fabric can be used as the material. The backing film T holds the surface to be polished of the wafer W facing (abutting) the polishing pad 12 so that the center axis of the wafer W and the rotation axis of the wafer W substantially coincide with each other in a state of sliding contact.

なお、本実施形態に係る研磨ヘッド13では、研磨加工時においてウェーハWの端部が対向する環状体41の内壁に当接しないように、つまり非接触状態となるように構成される。具体的には、バッキングフイルムTとウェーハW間を減圧吸引するなどして実現される。   The polishing head 13 according to the present embodiment is configured such that the end of the wafer W does not contact the inner wall of the opposed annular body 41 during polishing, that is, the polishing head 13 is in a non-contact state. Specifically, it is realized by, for example, vacuum suction between the backing film T and the wafer W.

例えば、研磨ヘッド13では、図示しない流体供給機構に連接されたエアパイプ(不図示)を介してバッキングフイルムTとウェーハWとの間(接面)に介在する気体(例えば空気)等を吸引可能に構成される。つまり、所定の吸引力がウェーハWの背面側に付与される。これにより、制御部20を介してバッキングフイルムTとウェーハW間、つまりウェーハWの背面側に生じる摩擦力を調整することが可能になる。これにより、後述するGapにおけるGap=一定を実現することが可能になる。   For example, the polishing head 13 is capable of sucking a gas (for example, air) or the like interposed between the backing film T and the wafer W (contact surface) via an air pipe (not shown) connected to a fluid supply mechanism (not shown). Be composed. That is, a predetermined suction force is applied to the back side of the wafer W. Thereby, it is possible to adjust the frictional force generated between the backing film T and the wafer W, that is, on the back side of the wafer W via the control unit 20. This makes it possible to realize Gap = constant in Gap described later.

研磨ヘッド13では、図2に示すように、ヘッドカバー30とリテーナリングカバー40により形成された空間において、当該リテーナリングカバー40の内周面にラバーメンブレン31が装着される。これによりウェーハWをその被研磨面の背面方向(背面側)から研磨パッド12の方向に向けて圧力を付与する圧力室(密封状態の内部空間)が形成される。ヘッドカバー30、リテーナリングカバー40、ラバーメンブレン31、バッキングフイルムTは保持機構として機能する。   In the polishing head 13, as shown in FIG. 2, a rubber membrane 31 is mounted on the inner peripheral surface of the retainer ring cover 40 in a space formed by the head cover 30 and the retainer ring cover 40. As a result, a pressure chamber (sealed internal space) for applying pressure to the wafer W from the back side (back side) of the surface to be polished toward the polishing pad 12 is formed. The head cover 30, the retaining ring cover 40, the rubber membrane 31, and the backing film T function as a holding mechanism.

また、メンブレンホルダーリング32はSUS材などを用いて形成されており、ラバーメンブレン31の内周側に配備される。メンブレンホルダーリング32は、リテーナリングカバー40の内周面側に向けてラバーメンブレン31の周面を押し付け密接させる。   Further, the membrane holder ring 32 is formed using a SUS material or the like, and is provided on the inner peripheral side of the rubber membrane 31. The membrane holder ring 32 presses the peripheral surface of the rubber membrane 31 toward the inner peripheral surface side of the retainer ring cover 40 to bring the rubber membrane 31 into close contact.

研磨加工装置100が有する研磨ヘッド13では、図示しない流体供給機構に連接されたエアパイプを介して圧力室、エアバッグ51、52それぞれに向けて圧力流体(例えば圧縮空気)を供給し、あるいは、供給した圧力流体を回収可能に構成される。
研磨ヘッド13は、圧力室を介して供給する圧力流体の量に応じてウェーハWに対して付与する加工圧力等を発生させることができるように構成される。また、エアバッグ51、52に圧力流体が封入されて膨張することにより、封入された圧力流体の量に応じた圧力P2、P3で環状体41が研磨パッド12を押圧する。
また、各圧力P1〜P3を生じさせるための圧力流体の供給、又は、供給した圧力流体の回収などの制御は流体供給機構を介して制御部20により行われる。このようにして、研磨加工時における研磨圧力などが制御される。なお、エアバッグ51、52は押圧手段の一例であり、本発明に係る押圧手段はこの構成に限るものではない。
The polishing head 13 included in the polishing apparatus 100 supplies or supplies a pressurized fluid (for example, compressed air) to each of the pressure chambers and the airbags 51 and 52 via an air pipe connected to a fluid supply mechanism (not shown). Is configured to be able to collect the pressurized fluid.
The polishing head 13 is configured to generate a processing pressure or the like applied to the wafer W in accordance with the amount of the pressure fluid supplied through the pressure chamber. In addition, when the pressure fluid is sealed in the airbags 51 and 52 and inflated, the annular body 41 presses the polishing pad 12 with pressures P2 and P3 according to the amount of the sealed pressure fluid.
Further, control such as supply of a pressure fluid for generating the pressures P1 to P3 or recovery of the supplied pressure fluid is performed by the control unit 20 via a fluid supply mechanism. In this way, the polishing pressure and the like during the polishing process are controlled. Note that the airbags 51 and 52 are examples of a pressing unit, and the pressing unit according to the present invention is not limited to this configuration.

また、例えばこの内部空間の気体を吸引することにより当該内部空間が負圧化される。これに伴いラバーメンブレン31が中凹形に変形するが、同時にウェーハWも吸着変形する。なお、このように構成する場合には変形停止用のストッパーが必要となる。
また、前述した流体供給機構を介して圧力流体が供給された場合、ラバーメンブレン31に凸型撓みが生じる。そして、撓みが生じたラバーメンブレン31とウェーハWの背面との間には隙間が生じるため、研磨ヘッド13に保持されたウェーハWの保持状態の解除をスムースに行うことができる。
In addition, for example, by sucking the gas in the internal space, the internal space is made negative pressure. Accordingly, the rubber membrane 31 is deformed into a concave shape, and at the same time, the wafer W is also deformed by suction. In this case, a stopper for stopping deformation is required.
Further, when the pressurized fluid is supplied via the above-described fluid supply mechanism, the convex deformation of the rubber membrane 31 occurs. Since a gap is formed between the bent rubber membrane 31 and the rear surface of the wafer W, the holding state of the wafer W held by the polishing head 13 can be smoothly released.

ヘッドカバー30は、研磨ヘッド13を回転駆動させるための図示しない駆動機構と連結される。ヘッドカバー30に伝達された回転駆動力は、リテーナリングカバー40を介して環状体41、ラバーメンブレン31、バッキングフイルムTそれぞれに伝達される。このようにして研磨ヘッド13が回転する。   The head cover 30 is connected to a drive mechanism (not shown) for driving the polishing head 13 to rotate. The rotational driving force transmitted to the head cover 30 is transmitted to the annular body 41, the rubber membrane 31, and the backing film T via the retainer ring cover 40. Thus, the polishing head 13 rotates.

[押圧機構]
研磨ヘッド13の押圧機構は、前述したように環状体41を研磨パッド12側に向けて押圧する。
リテーナリングカバー40は、ウェーハWを保持した状態のラバーメンブレン31等の外周を囲む内側の環状部と、その内壁と外壁とにより形成された環状体41、押しリング42などが配設される空間部とを含んで形成される。なお、ヘッドカバー30を介してリテーナリングカバー40に伝達された回転駆動力により環状体41、押しリング42などは一体的に回転する。
[Pressing mechanism]
The pressing mechanism of the polishing head 13 presses the annular body 41 toward the polishing pad 12 as described above.
The retainer ring cover 40 is a space in which an inner annular portion surrounding the outer periphery of the rubber membrane 31 and the like holding the wafer W, an annular body 41 formed by inner and outer walls thereof, a push ring 42, and the like are provided. And a part. The annular body 41, the press ring 42, and the like rotate integrally by the rotational driving force transmitted to the retainer ring cover 40 via the head cover 30.

図3は、本実施形態に係るリテーナリングの構成の一例を説明するための図である。
なお、前述したように本実施形態に係るリテーナリング(リテーナ機構)は、環状体41、押しリング42、エアバッグ51、52を含む構成である。
環状体41は、図3に示すように、略Σ形状に形成された環状体であり、リテーナリングカバー40の内壁に接する第1の部位41aと、研磨パッド12の表面に接する面(底面摺動部と称する場合もある)を有する第2の部位41bとを含んで構成される。環状体41の第2の部位41bは、図3に示す一点鎖線の交点O(A側)を略基準として大凡破線で示す位置まで揺動可能に構成される。
押しリング42は、図3に示すように、逆L字形状に形成された環状部材であり、エアバッグ52と接する部位と、第2の部位41bの外方側端部近傍(B側)を押圧する部位とを含んで構成される。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the configuration of the retainer ring according to the present embodiment.
As described above, the retainer ring (retainer mechanism) according to the present embodiment is configured to include the annular body 41, the push ring 42, and the airbags 51 and 52.
As shown in FIG. 3, the annular body 41 is an annular body formed in a substantially Σ shape, and has a first portion 41 a in contact with the inner wall of the retainer ring cover 40 and a surface (bottom surface sliding) in contact with the surface of the polishing pad 12. (Which may be referred to as a moving part). The second portion 41b of the annular body 41 is configured to be able to swing to a position indicated by a substantially broken line with the intersection O (A side) of the dashed line shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the pressing ring 42 is an annular member formed in an inverted L-shape, and has a portion in contact with the airbag 52 and a portion near the outer end (B side) of the second portion 41 b. And a portion to be pressed.

環状体41は、エアバッグ51に封入された圧力流体の量に応じたパッド押圧力(圧力P2)が付与される。これにより環状体41の上昇又は下降動作が可能となり、当該環状体41の第2の部位41bにより研磨パッド12を押圧することができる。
また、押しリング42は、エアバッグ52に封入された圧力流体の量に応じたパッド押圧力(圧力P3)が付与される。これにより押しリング42の上昇又は下降動作が可能となり、当該環状体41の第2の部位41bの外方側端部近傍(B側)が内包側近傍(A側)に比べて相対的に高い圧力で研磨パッド12を押圧することができる。
The annular body 41 is provided with a pad pressing force (pressure P2) corresponding to the amount of the pressurized fluid sealed in the airbag 51. Thus, the ring member 41 can be raised or lowered, and the polishing pad 12 can be pressed by the second portion 41b of the ring member 41.
The pressing ring 42 is provided with a pad pressing force (pressure P3) corresponding to the amount of the pressurized fluid sealed in the airbag 52. As a result, the lifting or lowering operation of the push ring 42 becomes possible, and the vicinity of the outer end of the second portion 41b of the annular body 41 (side B) is relatively higher than the vicinity of the inclusion side (side A). The polishing pad 12 can be pressed with pressure.

このように、環状体41の第2の部位41bによる研磨パッド12の押圧において、当該第2の部位41bの外方側端部近傍(B側)の圧力を内包側近傍(A側)よりも高くする制御が可能になる。換言すれば押しリング42は、環状体41の第1の部位41aが第2の部位41bを保持する個所から所定の距離離れた当該第2の部位41b上の所定の個所に圧力を付与するように構成されることになる。つまり研磨パッド12に対する勾配圧力を形成することが可能になる。   As described above, when the polishing pad 12 is pressed by the second portion 41b of the annular body 41, the pressure near the outer end of the second portion 41b (side B) is higher than that near the inner side (side A). Higher control becomes possible. In other words, the push ring 42 applies pressure to a predetermined location on the second portion 41b that is a predetermined distance away from the location where the first portion 41a of the annular body 41 holds the second portion 41b. Will be configured. That is, it is possible to form a gradient pressure on the polishing pad 12.

なお、前述したように研磨ヘッド13では、研磨加工時においてウェーハWの端部が環状体41の内周側内壁に当接しないように構成される。そのため、環状体41への圧力付与をスムースに行うことや、環状体41による研磨パッド12表面を押圧する「パッドの抑え込み」を機能的に高い精度で行うことが可能になる。   As described above, the polishing head 13 is configured such that the end of the wafer W does not abut on the inner peripheral side inner wall of the annular body 41 during polishing. Therefore, it is possible to smoothly apply the pressure to the annular body 41 and to perform “pressing down the pad” by pressing the surface of the polishing pad 12 by the annular body 41 with high functional accuracy.

このように、本実施形態に係る研磨加工装置100の研磨ヘッド13が有する押圧機構は、研磨対象のウェーハWに対して研磨圧力を付与して当該ウェーハWを研磨パッド12に摺接させるとともに、環状体41による研磨パッド12表面の押圧を制御してウェーハW端部のESFQR低減のための機構として機能する。   As described above, the pressing mechanism of the polishing head 13 of the polishing apparatus 100 according to the present embodiment applies polishing pressure to the wafer W to be polished to bring the wafer W into sliding contact with the polishing pad 12, The pressing of the surface of the polishing pad 12 by the annular body 41 is controlled to function as a mechanism for reducing the ESFQR at the edge of the wafer W.

図4は従来のリテーナリングによる研磨パッド表面の押え込みを説明するための模式図である。また、図5は、研磨加工時においてウェーハWの端部がリテーナリングの内壁に当接しないように構成した場合におけるリテーナリングによる研磨パッド表面の押え込みを説明するための模式図である。   FIG. 4 is a schematic view for explaining the pressing of the polishing pad surface by the conventional retainer ring. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the pressing of the polishing pad surface by the retainer ring when the end of the wafer W is configured not to contact the inner wall of the retainer ring during the polishing process.

図4(a)は、リテーナリングには圧力が付与されていない場合の研磨パッドの表面状態の一例を示している。図4(a)に示すように、研磨加工時においてウェーハWに付与される研磨圧力は圧力P1、パッド変位量(弾性変位量)はδ1である。この場合、ウェーハを研磨パッドに押し付けると研磨パッドはパッド変位量δ1だけ圧縮される(図中Y1参照)。このとき、研磨パッドが圧縮される過程でウェーハのエッジ部には大きな圧縮応力が生じ(Boussinesq‘s Stress)、他の部位よりも研磨量が大きくなる事象が学会誌などで報告されている。   FIG. 4A shows an example of the surface state of the polishing pad when no pressure is applied to the retainer ring. As shown in FIG. 4A, the polishing pressure applied to the wafer W during the polishing process is a pressure P1, and the pad displacement (elastic displacement) is δ1. In this case, when the wafer is pressed against the polishing pad, the polishing pad is compressed by the pad displacement δ1 (see Y1 in the figure). At this time, a large compressive stress is generated at the edge portion of the wafer in the process of compressing the polishing pad (Boussinesq @ s Stress), and an event that the polishing amount is larger than that of other portions is reported in an academic journal or the like.

図4(b)は、研磨加工時においてウェーハWに付与される研磨圧力は圧力P1、パッド変位量δ1であり、リテーナリングに付与される研磨圧力は圧力P2、パッド変位量δ2であり、ウェーハ端部がリテーナリングの内壁面に当たっている場合の研磨パッドの表面状態の一例を示している。
ウェーハはプラテンの回転により当該プラテン半径の接線方向に水平擦過力を受けることになり、研磨加工時ではウェーハ端部とリテーナ内壁の接触部ではスキマ(GAP)が0(ゼロ)となる。
FIG. 4B shows that the polishing pressure applied to the wafer W during the polishing process is a pressure P1 and a pad displacement δ1, and the polishing pressure applied to the retainer ring is a pressure P2 and a pad displacement δ2. An example of the surface state of the polishing pad when the end portion contacts the inner wall surface of the retainer ring is shown.
The wafer receives a horizontal rubbing force in the tangential direction of the radius of the platen due to the rotation of the platen, and the gap (GAP) becomes 0 (zero) at the contact portion between the wafer end and the inner wall of the retainer during polishing.

この場合、ウェーハ端部の応力は圧力P1、Gap、圧力P2の各値を用いて解析することができ、Boussinesq‘s Stressと称されている。一般的に、Gap=0の状態下でのウェーハ端部の研磨量を中心部と比較すると、P2>P1では中心部よりも小さくなり、P2<P1 では大きくなる傾向になる。
なお、ウェーハ端部の応力は「P1、Gap、P2」の各値により解析することが可能でありEdge Stress(ヘルツ応力相当)と言われている。一般的にはGap=0の状態下でのウェーハ端部の研磨量を中心部と比較すると、P2>P1では中心部よりも小さくなり、P2<P1では大きくなる傾向になる。
In this case, the stress at the edge of the wafer can be analyzed using the values of the pressure P1, the gap, and the pressure P2, and is referred to as Boussinesq's Stress. Generally, when the polishing amount at the wafer edge under the condition of Gap = 0 is compared with the central portion, it tends to be smaller at P2> P1 than at the central portion and larger at P2 <P1.
The stress at the edge of the wafer can be analyzed based on the values of “P1, Gap, P2” and is called Edge Stress (corresponding to Hertz stress). Generally, when the polishing amount at the edge of the wafer under Gap = 0 is compared with that at the center, the polishing amount tends to be smaller at P2> P1 and larger at P2 <P1.

図5(a)は、研磨加工時においてウェーハWに付与される研磨圧力は圧力P1であり、リテーナリングに付与される研磨圧力は圧力P2であり、ウェーハ端部とリテーナとの間に約1[mm]のスキマ(GAP)を開けた場合の研磨パッドの表面状態の一例を示している(Gap=0の個所を基準にした180度対面部)。
このようにウェーハをセットした場合、ウェーハはプラテンの回転により当該プラテン半径の接線方向に水平擦過力を受けることになり、研磨加工時ではウェーハ端部の任意点におけるリテーナとウェーハ端部とのスキマは1回転中で例えば0〜最大GAP値の範囲で連続的に変化してしまうこともある。このように同一のP2状態でGapが変化すると、ウェーハ端部おける応力分布は1回転中で複雑な挙動を示し、加工精度にバラツキが生じる主要因となる。
FIG. 5A shows that the polishing pressure applied to the wafer W during the polishing process is the pressure P1, the polishing pressure applied to the retainer ring is the pressure P2, and the polishing pressure is about 1 mm between the wafer end and the retainer. An example of a surface state of the polishing pad when a gap (GAP) of [mm] is opened (a 180-degree facing portion based on a point of Gap = 0) is shown.
When the wafer is set in this manner, the wafer is subjected to a horizontal rubbing force in the tangential direction of the radius of the platen due to the rotation of the platen, and the gap between the retainer and the wafer end at an arbitrary point at the wafer end during polishing. May change continuously within a range of, for example, 0 to the maximum GAP value during one rotation. When the gap changes in the same P2 state as described above, the stress distribution at the edge of the wafer shows a complicated behavior during one rotation, which is a main factor that causes a variation in processing accuracy.

図5(b)は、本実施形態に係る環状体41の構成を模式的に示したものである。図4(a)、(b)、図5(a)に示す汎用研磨機のリテーナリングに対して、図5(b)に示すように構成した場合、圧力P2、P3それぞれを調整することにより環状体41の第2の部位41bにおける底面摺動部に傾斜角度θ[度]を生じさせることができる。そのため、ウェーハ端部おける研磨パッドの表面変形を従来と異なる手法で制御することができ、同時端面部の研磨圧力分布も制御できるため、研磨パッドがウェーハに対して相対的に圧縮されない区間Lを安定的に形成することが可能になる(図中Y4参照)。   FIG. 5B schematically shows the configuration of the annular body 41 according to the present embodiment. 4 (a), (b), and the general-purpose polishing machine shown in FIG. 5 (a), when configured as shown in FIG. 5 (b), by adjusting the pressures P2 and P3, respectively. An inclination angle θ [degree] can be generated in the bottom sliding portion of the second portion 41 b of the annular body 41. Therefore, the surface deformation of the polishing pad at the edge of the wafer can be controlled by a method different from the conventional method, and the distribution of the polishing pressure at the simultaneous edge can also be controlled. It can be formed stably (see Y4 in the figure).

このように、図5(a)のように区間Lが無い場合、ウェーハ端部に過・少研磨の生じない「P1、Gap、P2」は狭いある特定範囲での限定値となり、相対的にGap変動に弱いと言える。
また、図5(b)のように区間Lがある場合、パッド変位量δ2と傾斜角度θによってL区間が形成されるとウェーハ端部に過・少研磨の生じない「P1、Gap、P2」の特定範囲が拡大され、相対的にGap変動に強いと言える。
As described above, when there is no section L as shown in FIG. 5A, “P1, Gap, P2” in which excessive or insufficient polishing does not occur at the wafer edge is a limited value in a narrow specific range, and is relatively limited. It can be said that it is weak against Gap fluctuation.
Also, when there is a section L as shown in FIG. 5B, if the L section is formed by the pad displacement amount δ2 and the inclination angle θ, excessive or insufficient polishing does not occur at the wafer end “P1, Gap, P2”. Can be said to be relatively resistant to Gap fluctuation.

このように、ウェーハ端部で発生する過・少応力を緩和させるためにリテーナがパッドを押し下げるパッド押圧力(リテーナ圧力)を制御する。これにより、過・少応力を最小限にすることが可能となり、研磨加工における均一研磨性を向上させることができる。   As described above, the pad pressing force (retainer pressure) by which the retainer presses down the pad is controlled in order to alleviate the excessive / small stress generated at the edge of the wafer. This makes it possible to minimize excessive / small stress and improve uniform polishing in polishing.

[研磨加工の制御手順]
次に、本実施形態の研磨加工装置100による研磨加工手順について説明する。図6は、研磨加工を実行する際の制御部20による主要な制御手順の一例を説明するためのフローチャートである。
制御部20は、研磨加工装置100のオペレータによる開始指示の入力受付を契機に制御を開始する(S100)。所定の初期加工後、研磨ヘッド13の保持機構によるウェーハWの保持を開始する(S101)。
[Control procedure for polishing]
Next, a polishing procedure by the polishing apparatus 100 of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a main control procedure performed by the control unit 20 when performing the polishing process.
The control unit 20 starts the control when the operator of the polishing apparatus 100 receives an input of a start instruction (S100). After the predetermined initial processing, the holding mechanism of the polishing head 13 starts holding the wafer W (S101).

制御部20は、ウェーハWをウェーハ受け渡しテーブル(不図示)からウェーハWを保持し、研磨ヘッド13を研磨加工の開始位置へ移動させる(S102)。
制御部20は、所定量の圧力流体を供給し、圧力P1、P3を発生させる(S103)。これにより、ラバーメンブレン31を介してウェーハWへ、また、環状体41を介して研磨パッド12表面それぞれに向けて所定の圧力が付与される。
The control unit 20 holds the wafer W from a wafer delivery table (not shown) and moves the polishing head 13 to a polishing start position (S102).
The control unit 20 supplies a predetermined amount of pressure fluid to generate pressures P1 and P3 (S103). Thereby, a predetermined pressure is applied to the wafer W via the rubber membrane 31 and to each of the surfaces of the polishing pad 12 via the annular body 41.

制御部20は、また、図示しないセンサ部を通じてウェーハW等に適切な圧力が与えられているか否かを確認する。制御部20は、圧力P1、P2、P3が適切であることを確認した場合は(S104:Yes)、研磨テーブル11、並びに、研磨ヘッド13の回転を開始するように、図示しないモータへ指示を出す(S105)。これにより、研磨テーブル11と研磨ヘッド13が、水平に回転を開始する。   The control unit 20 also checks whether an appropriate pressure is applied to the wafer W or the like through a sensor unit (not shown). When the controller 20 confirms that the pressures P1, P2, and P3 are appropriate (S104: Yes), the controller 20 issues an instruction to a motor (not shown) to start the rotation of the polishing table 11 and the polishing head 13. It is issued (S105). Thus, the polishing table 11 and the polishing head 13 start rotating horizontally.

研磨テーブル11と研磨ヘッド13の回転開始を指示した後、制御部20は、ノズルNの位置決めを指示するとともに、研磨液供給機構に対して研磨液の供給を開始させるように指示を出す(S106)。これにより、研磨液がノズルNから研磨パッド12の表面に向けて供給される。このようにして制御部20は、研磨を開始する(S107)   After instructing the rotation start of the polishing table 11 and the polishing head 13, the control unit 20 instructs the positioning of the nozzle N and also instructs the polishing liquid supply mechanism to start the supply of the polishing liquid (S106). ). Thereby, the polishing liquid is supplied from the nozzle N toward the surface of the polishing pad 12. In this way, the control unit 20 starts polishing (S107).

制御部20は、圧力P2、P3それぞれの調整を開始する(S108)。例えば、図示しないセンサを介した直近の同一加工時間におけるウェーハ厚みの測定結果と、今回の同一加工時間におけるウェーハ厚みの測定結果とを比較することによって、1サイクルの検出における時間当たりの研磨量に基づいた補正値(P2、P3、傾斜角度θ)を決定する。
なお、この圧力P2、P3それぞれの調整は、例えば一の研磨加工が終了したウェーハ厚みの測定結果に基づいて補正値を決定し、次回の研磨加工において反映させるように構成してもよい。
The control unit 20 starts adjusting each of the pressures P2 and P3 (S108). For example, by comparing the measurement result of the wafer thickness in the latest same processing time via a sensor (not shown) with the measurement result of the wafer thickness in the current same processing time, the polishing amount per time in the detection of one cycle is obtained. A correction value (P2, P3, inclination angle θ) based on the correction value is determined.
The adjustment of each of the pressures P2 and P3 may be configured such that a correction value is determined based on the measurement result of the wafer thickness after one polishing process, for example, and is reflected in the next polishing process.

制御部20は、研磨が終了したか否かを判別する(S109)。この判別は、例えばセンサの検出結果に基づき、ウェーハWが所望の厚みに研磨されたと判断した場合に研磨を終了する。また、そうでない場合(S109:No)、ステップS108の処理へ戻る。
制御部20は、研磨が終了したと判別した場合(S109:Yes)、研磨液供給機構に対して研磨液の供給停止を指示する(S110)。
The control unit 20 determines whether the polishing has been completed (S109). In this determination, for example, when it is determined that the wafer W has been polished to a desired thickness based on the detection result of the sensor, the polishing is terminated. If not (S109: No), the process returns to step S108.
When determining that the polishing is completed (S109: Yes), the control unit 20 instructs the polishing liquid supply mechanism to stop supplying the polishing liquid (S110).

その後、制御部20は、研磨テーブル11と研磨ヘッド13の回転を止めるように、モータへ停止指示を出す(S111)。その後、研磨後のウェーハWを載置するテーブルまで研磨ヘッド13を移動させる(S112)。これにより、一連の研磨加工の処理が終了する。   Then, the control unit 20 issues a stop instruction to the motor to stop the rotation of the polishing table 11 and the polishing head 13 (S111). Thereafter, the polishing head 13 is moved to a table on which the polished wafer W is placed (S112). Thus, a series of polishing processing ends.

なお、保持が解除されたか否かの判別は、例えば図示しない各種センサを用いて検知するように構成することもできる。なお、研磨テーブル11と研磨ヘッド13の回転停止後に、供給した圧力流体を回収しても良い。このように制御することにより、研磨後のウェーハWが搬送途中において意図せず脱落してしまうことを防ぐことができる。   It should be noted that the determination as to whether or not the holding has been released may be configured to be detected using, for example, various sensors (not shown). After the rotation of the polishing table 11 and the polishing head 13 is stopped, the supplied pressure fluid may be collected. By performing such control, it is possible to prevent the polished wafer W from unintentionally falling off during the transfer.

本実施形態に係るリテーナリング(リテーナ機構)、これを有する研磨ヘッド13、研磨加工装置100では、押圧機構により研磨パッド12のパッド表面の押え込みの制御が可能に構成されており、ウェーハ端部おける応力集中の範囲を小さくすることができる。これにより、ウェーハの被研磨面の部分的な研磨不足あるいは過研磨などの研磨ムラの発生を防ぐことができる。また、ウェーハ表面のGBIR、SFQR、ESFQRの更なる向上を図ることができる。   The retainer ring (retainer mechanism) according to the present embodiment, the polishing head 13 having the same, and the polishing apparatus 100 are configured such that pressing of the polishing pad 12 on the pad surface can be controlled by the pressing mechanism, and the wafer edge can be controlled. The range of stress concentration can be reduced. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of uneven polishing such as partial insufficient polishing or overpolishing of the surface to be polished of the wafer. Further, GBIR, SFQR and ESFQR on the wafer surface can be further improved.

なお、環状体41の第2の部位41bに連通孔(例えば、放射状に形成されるスリット)を形成してもよい。この場合、押しリング42による第2の部位41bへの押圧制御をより細やかに行うことが可能になる。   In addition, a communication hole (for example, a slit formed radially) may be formed in the second portion 41 b of the annular body 41. In this case, it is possible to more precisely control the pressing of the second portion 41b by the pressing ring 42.

上記説明した実施形態は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲が、これらの例に限定されるものではない。   The embodiments described above are for describing the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

11・・・研磨テーブル、12・・・研磨パッド、13・・・研磨ヘッド、20・・・制御部、30・・・ヘッドカバー、31・・・ラバーメンブレン、32・・・メンブレンホルダーリング、41・・・環状体、42・・・押しリング51、52・・・エアバッグ、100・・・研磨加工装置、N・・・ノズル、T・・・バッキングフイルム、W・・・ウェーハ。
11 polishing table, 12 polishing pad, 13 polishing head, 20 control unit, 30 head cover, 31 rubber membrane, 32 membrane holder ring, 41 ··· Annular body, ····························································································· W: Wafer.

Claims (9)

研磨加工の対象となる基板を、その被研磨面が前記研磨パッドに摺接するように保持する研磨ヘッドが有する、当該研磨加工の際に当該基板の外方への飛び出しを規制するリテーナリングであって、
前記リテーナリングは、
前記研磨ヘッドに接続される第1の部位と、前記第1の部位に保持され、当該保持箇所を支点にして前記研磨パッドの表面に接触する面が揺動可能に構成された第2の部位とを有する環状体と、
前記環状体の第2の部位に対して圧力を付与して前記研磨パッドの表面を押圧する第1の押圧手段と、を有することを特徴とする、
リテーナリング。
A polishing head for holding a substrate to be polished so that a surface to be polished is in sliding contact with the polishing pad, and a retainer ring for restricting the substrate from projecting outward during the polishing. hand,
The retainer ring,
A first portion connected to the polishing head, and a second portion held by the first portion, the surface of which is in contact with the surface of the polishing pad with the holding portion as a fulcrum, which is configured to be swingable. A ring having:
And a first pressing unit that applies pressure to a second portion of the annular body to press the surface of the polishing pad.
Retaining ring.
前記研磨ヘッドは、研磨ヘッドの外周に配設される、上底面を有する二重筒状体を有し、
前記環状体の前記第1の部位は、前記二重筒状体の内壁の外周に接続されることを特徴とする、
請求項1に記載のリテーナリング。
The polishing head, disposed on the outer periphery of the polishing head, having a double cylindrical body having an upper bottom surface,
The first portion of the annular body is connected to an outer periphery of an inner wall of the double tubular body,
The retainer ring according to claim 1.
前記第1の押圧手段は、前記第1の部位による前記第2の部位の保持個所から所定の距離離れた所定の個所に圧力を付与するように構成されることを特徴とする、
請求項1又は2に記載のリテーナリング。
The first pressing means is configured to apply pressure to a predetermined location separated by a predetermined distance from a location where the first location holds the second location,
The retainer ring according to claim 1.
前記環状体の前記第1の部位に対して圧力を付与して、当該第1の部位を介して前記第2の部位が前記研磨パッドの表面を押圧する第2の押圧手段を有することを特徴とする、
請求項1、2又は3に記載のリテーナリング。
A second pressing means for applying pressure to the first portion of the annular body so that the second portion presses the surface of the polishing pad via the first portion. And
The retainer ring according to claim 1, 2 or 3.
前記第1の押圧手段により付与する圧力を制御して前記研磨パッドの表面を基準にしたときの前記第2の部位の傾斜角度を所定の角度となるように制御する制御手段を有することを特徴とする、
請求項1乃至4いずれか一項に記載のリテーナリング。
Control means for controlling a pressure applied by the first pressing means to control an inclination angle of the second portion with respect to a surface of the polishing pad to be a predetermined angle. And
The retainer ring according to claim 1.
前記制御手段は、前記第2の押圧手段により付与する圧力を制御することを特徴とする、
請求項5に記載のリテーナリング。
The control means controls the pressure applied by the second pressing means,
The retainer ring according to claim 5.
水平に回転する研磨パッドを有する研磨加工装置に設けられる研磨ヘッドであって、
研磨加工の対象となる基板を、その被研磨面が前記研磨パッドに摺接するように保持する保持手段と、
前記基板を保持した状態の前記保持手段の外周を囲む形状に形成されたリテーナリングと、
前記保持手段を水平に回転させる駆動手段と、を有し、
前記リテーナリングは、前記保持手段に接続される第1の部位と、前記第1の部位に保持され、当該保持箇所を支点にして前記研磨パッドの表面に接触する面が揺動可能に構成された第2の部位とを有する環状体と、前記環状体の第2の部位に対して圧力を付与して前記研磨パッドを押圧する第1の押圧手段と、を有することを特徴とする、
研磨ヘッド。
A polishing head provided in a polishing apparatus having a horizontally rotating polishing pad,
Holding means for holding the substrate to be polished, so that the surface to be polished is in sliding contact with the polishing pad;
A retainer ring formed in a shape surrounding the outer periphery of the holding unit holding the substrate,
Driving means for rotating the holding means horizontally,
The retainer ring is configured such that a first portion connected to the holding means and a surface that is held by the first portion and that contacts a surface of the polishing pad with the held portion as a fulcrum are swingable. And a first pressing means for applying pressure to the second portion of the annular body to press the polishing pad.
Polishing head.
前記リテーナリングは、前記保持手段に保持された基板の端部と当該リテーナリングの内周とが非接触状態となるサイズに形成されることを特徴とする、
請求項6に記載の研磨ヘッド。
The retainer ring is formed in a size such that an end of the substrate held by the holding unit and an inner periphery of the retainer ring are in a non-contact state.
The polishing head according to claim 6.
研磨パッドを有する研磨テーブルと、研磨加工対象となる基板を保持してその被研磨面を前記研磨パッドに摺接させる研磨ヘッドと、を有する研磨加工装置であって、
前記研磨ヘッドは、
研磨加工対象となる基板を、その被研磨面が前記研磨パッドに摺接するように保持する保持手段と、
前記基板を保持した状態の前記保持手段の外周を囲む形状に形成されたリテーナリングと、
前記保持手段を水平に回転させる駆動手段と、を有し、
前記リテーナリングは、前記保持手段に接続される第1の部位と、前記第1の部位に保持され、当該保持箇所を支点にして前記研磨パッドの表面に接触する面が揺動可能に構成された第2の部位とを有する環状体と、前記環状体の第2の部位に対して圧力を付与して前記研磨パッドを押圧する第1の押圧手段と、を有することを特徴とする、
研磨加工装置。
A polishing table having a polishing pad, a polishing head having a polishing head that holds a substrate to be polished and slidably contacts a surface to be polished to the polishing pad,
The polishing head,
Holding means for holding a substrate to be polished, so that the surface to be polished is in sliding contact with the polishing pad;
A retainer ring formed in a shape surrounding the outer periphery of the holding unit holding the substrate,
Driving means for rotating the holding means horizontally,
The retainer ring is configured such that a first portion connected to the holding means and a surface that is held by the first portion and that contacts a surface of the polishing pad with the held portion as a fulcrum are swingable. And a first pressing means for applying pressure to the second portion of the annular body to press the polishing pad.
Polishing equipment.
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