JP2014086568A - Retainer ring, polishing device using the same and polishing method - Google Patents
Retainer ring, polishing device using the same and polishing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014086568A JP2014086568A JP2012234502A JP2012234502A JP2014086568A JP 2014086568 A JP2014086568 A JP 2014086568A JP 2012234502 A JP2012234502 A JP 2012234502A JP 2012234502 A JP2012234502 A JP 2012234502A JP 2014086568 A JP2014086568 A JP 2014086568A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing pad
- polishing
- retainer ring
- ring
- contact surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
Description
本発明はウェハの平坦化や、ウェハ上に形成される絶縁層の表面や金属配線の表面を平坦化する工程に利用できる研磨装置の、ウェハを保持するリテーナリングに関するものである。 The present invention relates to a retainer ring for holding a wafer in a polishing apparatus that can be used for planarization of a wafer or a process for planarizing the surface of an insulating layer or metal wiring formed on the wafer.
半導体メモリに代表される大規模集積回路（ＬＳＩ）は、年々集積化が進んでおり、それに伴い大規模集積回路の製造技術も高密度化が進んでいる。さらに、この高密度化に伴い、半導体デバイス製造箇所の積層数も増加している。その積層数の増加により、従来は問題とならなかった積層により生じるウェハ主面の凹凸が問題となっている。このため、積層により生じる凹凸に起因する露光時の焦点深度不足を補う目的で、あるいはスルーホール部の平坦化による配線密度を向上させる目的で、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術を用いたウェハの平坦化が検討されている（例えば、非特許文献１）。 Large scale integrated circuits (LSIs) typified by semiconductor memories have been integrated year by year, and accordingly, the manufacturing technology of large scale integrated circuits has also been increased in density. Furthermore, with this increase in density, the number of stacked semiconductor device manufacturing locations has also increased. Due to the increase in the number of stacked layers, unevenness of the main surface of the wafer caused by stacking, which has not been a problem in the past, has become a problem. For this reason, chemical mechanical polishing (CMP) technology is used to compensate for insufficient depth of focus at the time of exposure due to unevenness caused by lamination or to improve wiring density by flattening the through-hole portion. Planarization of the used wafer has been studied (for example, Non-Patent Document 1).
一般にＣＭＰ装置は、被研磨物であるウェハを保持する研磨ヘッド、被研磨物の研磨処理をおこなうための研磨パッド、前記研磨パッドを保持する研磨定盤から構成されている。そして、ウェハの研磨処理は研磨剤（砥粒）と薬液からなる研磨スラリーを用いて、ウェハと研磨パッドを相対運動させることにより、ウェハ表面の層の突出した部分を除去し、ウェハ表面の層を滑らかにするものである。 In general, a CMP apparatus includes a polishing head that holds a wafer that is an object to be polished, a polishing pad that performs polishing of the object to be polished, and a polishing surface plate that holds the polishing pad. Then, the wafer polishing process uses a polishing slurry composed of an abrasive (abrasive grains) and a chemical solution to move the wafer and the polishing pad relative to each other, thereby removing the protruding portion of the wafer surface layer. Is to smooth out.
ウェハ面内を均一に研磨することが製品の歩留まりを向上させるために重要なことであるが、ＣＭＰにおいてはウェハ中央付近に比べウェハエッジの研磨特性が悪くなることが一般的で、ウェハ面内を均一に研磨できないため製品の歩留まりが低下するということが従来から問題となっていた。 Polishing the wafer surface uniformly is important for improving the product yield, but in CMP, the wafer edge polishing characteristics are generally worse than in the vicinity of the wafer center. Conventionally, it has been a problem that the yield of products is reduced because polishing cannot be performed uniformly.
被研磨物であるウェハを保持する研磨ヘッドは一般に上下駆動機構を有しており、保持したウェハを研磨パッドの表面に所望の接触圧力で押し付けることができる。研磨パッドに押し付けられたウェハの表面は、研磨パッドとの摩擦によって研磨されて、鏡面に仕上げられる。研磨中のウェハには、回転する研磨パッドとの摩擦によって、研磨ヘッドの径方向外側に向かって大きな力が作用している。そのため、研磨ヘッドの下面外側にリテーナリングを配置し、このリテーナリングも被研磨物であるウェハと共に研磨パッドに押し当てることによって、回転するウェハが研磨ヘッドの下面側から飛び出すのを防止している。研磨パッドとしては一般的に発泡ウレタン等の弾性体から構成されるパッドが使われているため、ウェハやリテーナリングによる押し付けの反動で、パッドが盛り上がるリバウンド現象が生じる。このリバウンド現象が原因で、ウェハのエッジ部で均一に圧力がかからず、ウェハエッジの研磨特性が不良になると考えられていた。 A polishing head that holds a wafer that is an object to be polished generally has a vertical drive mechanism, and the held wafer can be pressed against the surface of the polishing pad with a desired contact pressure. The surface of the wafer pressed against the polishing pad is polished by friction with the polishing pad and finished to a mirror surface. A large force acts on the wafer being polished toward the outside in the radial direction of the polishing head due to friction with the rotating polishing pad. For this reason, a retainer ring is disposed outside the lower surface of the polishing head, and this retainer ring is also pressed against the polishing pad together with the wafer being polished, thereby preventing the rotating wafer from jumping out from the lower surface side of the polishing head. . Since a pad made of an elastic material such as urethane foam is generally used as the polishing pad, a rebound phenomenon in which the pad swells due to the reaction of pressing by the wafer or the retainer ring occurs. Due to this rebound phenomenon, it has been considered that no uniform pressure is applied to the edge portion of the wafer, resulting in poor wafer edge polishing characteristics.
こうしたリバウンド現象によるウェハエッジの研磨特性問題を解決するため、従来技術ではリテーナリングの押圧力を調整・設定することにより、研磨パッドのリバウンド量を変化させてコントロールしている（例えば、特許文献１参照）。さらに研磨の均一性を向上させる技術としては、リテーナリングを分割して、それぞれの加圧値を独立に制御することで、研磨パッドのリバウンドを制御する技術（特許文献２）や、研磨パッドのリバウンド部を逃がすための溝を備えたリテーナリングの発明（特許文献３）が開示されている。 In order to solve the problem of polishing characteristics of the wafer edge due to such a rebound phenomenon, in the conventional technique, the rebound amount of the polishing pad is changed and controlled by adjusting and setting the pressing force of the retainer ring (see, for example, Patent Document 1). ). As a technique for further improving the uniformity of polishing, a technique for controlling the rebound of the polishing pad (Patent Document 2) by dividing the retainer ring and controlling the respective pressure values independently (Patent Document 2), An invention of a retainer ring having a groove for allowing the rebound portion to escape (Patent Document 3) is disclosed.
しかしながら、ウェハの押し付け圧力とリテーナリングの押し付け圧力を同等とすれば、パッドの沈み込み量とリバウンド量はウェハ部とリテーナリング部で同等となる筈であるが、メカニズム不明の要因でウェハエッジ部に発生するリバウンドの影響で、ウェハエッジ部の研磨特性は悪く、改善が必要な状態が続いていた。また、上記のようなリテーナリングの押圧力を調整する技術では、押圧力を下げすぎるとウェハがヘッドから飛び出すスリップアウトを生じるため、調整できる圧力範囲に限りがあるばかりでなく、リテーナリング押圧力によりウェハエッジ部に発生するリバウンドを制御した場合、押圧力が異なるためにパッド沈み込み量の差異が生じることでウェハエッジ部とリテーナリング部の境界に発生するパッド表面段差の影響により、ウェハエッジ部の研磨特性が悪化するため改善が必要であった。また、どうしても解消できない研磨パッドのリバウンド部あるいはパッド表面段差を逃がすための溝を備えたリテーナリングの技術では、ウェハエッジの研磨特性をある程度までは改善できるものの、依然としてウェハエッジの研磨特性は悪く、満足のいく結果が得られない状態が続いていた。 However, if the pressing pressure of the wafer and the pressing pressure of the retainer ring are made equal, the amount of sinking and rebounding of the pad should be the same in the wafer part and the retainer ring part. Under the influence of the rebound that occurred, the polishing characteristics of the wafer edge portion were poor and continued to be improved. In addition, in the technology for adjusting the pressing force of the retainer ring as described above, if the pressing force is lowered too much, a slipout that causes the wafer to jump out of the head occurs, so that not only the adjustable pressure range is limited, but also the retainer ring pressing force. When the rebound generated at the wafer edge is controlled by, the wafer edge is polished due to the effect of the pad surface step generated at the boundary between the wafer edge and the retainer ring due to the difference in the pad sinking amount due to the different pressing force. Improvement was necessary because the characteristics deteriorated. In addition, the retainer ring technology with a rebound part of the polishing pad that cannot be eliminated or a groove for releasing the step on the pad surface can improve the polishing characteristic of the wafer edge to some extent, but the polishing characteristic of the wafer edge is still poor and satisfactory. The state where the result cannot be obtained continued.
発明者らが鋭意検討を重ねた結果、ウェハエッジ付近での研磨パッドの変形は、押し付け圧力による研磨パッドのリバウンドだけでは無く、ウェハおよびリテーナリングと研磨パッドとの間に発生する摩擦力により研磨パッドが褶曲変形を起こしていることに着目するに至った。すなわち、この研磨パッドの褶曲変形もリバウンドと同じく、ウェハエッジ付近で発生し、ウェハエッジの研磨特性を悪化させているという問題が依然として解決されていないことがわかった。 As a result of extensive studies by the inventors, the deformation of the polishing pad near the wafer edge is not only due to rebound of the polishing pad due to the pressing pressure, but also due to the frictional force generated between the wafer and the retainer ring and the polishing pad. Came to pay attention to the fact that the fold has been deformed. That is, it has been found that the problem that the bending deformation of the polishing pad occurs in the vicinity of the wafer edge as in the case of rebound, and the polishing characteristic of the wafer edge is deteriorated still has not been solved.
ウェハエッジ付近での研磨パッドの褶曲変形は、リテーナリングと研磨パッドとの摩擦力と、ウェハと研磨パッドとの摩擦力との差が大きいほど大きくなる。摩擦力は動摩擦係数と押し付け圧力と接触面積の積から計算される。ウェハと同じ動摩擦係数を持つリテーナリング材料を選択できれば、同じ押し付け圧力に調整するだけで、発生する摩擦力を等しくし褶曲変形を防止できるが、実際にはウェハの動摩擦係数はウェハ表面の段差解消が進行するに従って変化するため、同じ動摩擦係数を持つ材料を選択することは実質的に不可能である。ウェハ部とリテーナリング部の動摩擦係数の相違を押し付け圧力である程度調整することは可能であるが、押し付け圧力に比例したパッドの沈み込み量の違いによりパッド表面に段差が生じる。そのため、パッド表面の褶曲変形と沈み込み量の相違による段差変形を同時に解消することは不可能であった。 The bending deformation of the polishing pad near the wafer edge increases as the difference between the frictional force between the retainer ring and the polishing pad and the frictional force between the wafer and the polishing pad increases. The frictional force is calculated from the product of the dynamic friction coefficient, the pressing pressure and the contact area. If a retainer ring material with the same dynamic friction coefficient as that of the wafer can be selected, it is possible to equalize the generated friction force and prevent bending deformation just by adjusting to the same pressing pressure, but in fact, the dynamic friction coefficient of the wafer eliminates the step on the wafer surface. It is virtually impossible to select a material with the same dynamic friction coefficient because it changes as it progresses. Although the difference in the dynamic friction coefficient between the wafer portion and the retainer ring portion can be adjusted to some extent by the pressing pressure, a step is produced on the pad surface due to the difference in the amount of pad depression proportional to the pressing pressure. For this reason, it has been impossible to simultaneously eliminate the bending deformation on the pad surface and the step deformation due to the difference in the sinking amount.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ウェハエッジ付近で発生する研磨パッドの褶曲変形を従来より低下させ、ウェハエッジの研磨特性を改善できるリテーナリング、および研磨方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a retainer ring and a polishing method capable of improving the polishing characteristics of the wafer edge by reducing the bending deformation of the polishing pad that occurs near the wafer edge as compared with the prior art. It is in.
本発明は上記課題の解決のために次のような手段を採用するものである。すなわち、着脱可能な複数のリング分割体から構成されるリテ−ナリングであって、前記リング分割体のうち少なくとも２つは研磨パッドとの接触面を持ち、前記研磨パッドとの接触面を持つリング分割体の研磨パッドとの接触面は樹脂からなり、かつ、研磨パッドとの接触面には、少なくとも２種類の樹脂が配置されていることを特徴とするものである。 The present invention employs the following means for solving the above problems. That is, a retainer ring composed of a plurality of detachable ring divided bodies, at least two of the ring divided bodies having a contact surface with a polishing pad, and a ring having a contact surface with the polishing pad The contact surface of the divided body with the polishing pad is made of resin, and at least two kinds of resins are arranged on the contact surface with the polishing pad.
本発明により、ウェハの平坦化や、ウェハ上に形成される絶縁層の表面や金属配線の表面を平坦化する工程において、着脱可能な複数のリング分割体の選択と、各リテーナリング分割体の研磨パッドとの接触面積を適宜調整することで、リテーナリングと研磨パッドとの間の摩擦係数を変更することが出来、ウェハエッジ付近で発生する研磨パッドの褶曲変形を従来より低下させ、ウェハエッジの研磨特性を改善できるリテーナリング、および研磨方法を提供することができる。 According to the present invention, in the process of flattening the wafer, the surface of the insulating layer formed on the wafer and the surface of the metal wiring, the selection of a plurality of detachable ring segments and the selection of each retainer ring segment By appropriately adjusting the contact area with the polishing pad, the coefficient of friction between the retainer ring and the polishing pad can be changed, and the bending deformation of the polishing pad that occurs near the wafer edge is reduced compared to the prior art, thereby polishing the wafer edge. A retainer ring and a polishing method capable of improving the characteristics can be provided.
ウェハと研磨パッドとの間に発生する摩擦力Ｆｗと、リテーナリングと研磨パッドとの間の摩擦力Ｆｒとの値の差が大きいほど、ウェハエッジ付近での研磨パッドの褶曲変形が大きくなり、ウェハエッジでの研磨特性を悪化させるため、リテーナリングと研磨パッドとの間の摩擦力Ｆｒを、ウェハと研磨パッドとの間の摩擦力Ｆｗに出来るだけ近づけることで、ウェハエッジ付近での研磨パッドの褶曲変形を最小限に抑え、ウェハエッジの研磨特性を最適化することが出来る。 The larger the difference between the value of the frictional force Fw generated between the wafer and the polishing pad and the value of the frictional force Fr between the retainer ring and the polishing pad, the greater the bending deformation of the polishing pad near the wafer edge. In order to deteriorate the polishing characteristics of the polishing pad, the frictional force Fr between the retainer ring and the polishing pad is made as close as possible to the frictional force Fw between the wafer and the polishing pad, so that the polishing pad is deformed near the wafer edge. Can be minimized and the wafer edge polishing characteristics can be optimized.
ウェハと研磨パッドとの間に発生する摩擦力Ｆｗは、ウェハの押し付け圧Ｐｗとウェハの動摩擦係数μｗと、ウェハと研磨パッドとの接触面積Ｓｗの積から（１）式で決まる。なお、ウェハの動摩擦係数とは、ウェハと研磨パッドとの間の動摩擦係数のことを指す。 The frictional force Fw generated between the wafer and the polishing pad is determined by the equation (1) from the product of the wafer pressing pressure Pw, the wafer dynamic friction coefficient μw, and the contact area Sw between the wafer and the polishing pad. Note that the dynamic friction coefficient of the wafer refers to the dynamic friction coefficient between the wafer and the polishing pad.
Ｆｗ＝Ｐｗ×μｗ×Ｓｗ・・・・（１）
ウェハの動摩擦係数μｗは、被研磨物のウェハの種類により異なり、ウェハの押し付け圧力は、必要とされる研磨レートや発生する研磨傷等の研磨特性で決められ、ウェハの面積は製造する製品や製造設備で決まり、代表的なウェハサイズは直径が４インチ、６インチ、８インチ、１２インチなどが挙げられる。これらの値の積であるウェハと研磨パッドとの間に発生する摩擦力Ｆｗは、研磨対象物や研磨機運転状況により変化するものである。
Fw = Pw × μw × Sw (1)
The dynamic friction coefficient μw of the wafer varies depending on the type of wafer to be polished, and the pressing pressure of the wafer is determined by the required polishing rate and polishing characteristics such as generated scratches, and the area of the wafer depends on the product to be manufactured and It is determined by the manufacturing equipment, and typical wafer sizes include diameters of 4 inches, 6 inches, 8 inches, and 12 inches. The frictional force Fw generated between the wafer and the polishing pad, which is the product of these values, varies depending on the object to be polished and the operating conditions of the polishing machine.
一方、リテーナリングと研磨パッドとの間の摩擦力Ｆｒは、リテーナリングの動摩擦係数μｒとリテーナリングの押し付け圧力Ｐｒと、リテーナリングと研磨パッドとの接触面積Ｓｒの積から（２）式で決まる。なお、リテーナリングの動摩擦係数とは、リテーナリングと研磨パッドとの間の動摩擦係数のことを指す。 On the other hand, the frictional force Fr between the retainer ring and the polishing pad is determined by equation (2) from the product of the dynamic friction coefficient μr of the retainer ring, the pressing pressure Pr of the retainer ring, and the contact area Sr between the retainer ring and the polishing pad. . The dynamic friction coefficient of the retainer ring refers to the dynamic friction coefficient between the retainer ring and the polishing pad.
Ｆｒ＝μｒ×Ｐｒ×Ｓｒ・・・・（２）
リテーナリングの押し付け圧力は、ウェハが研磨ヘッドから飛び出すのを抑制できる範囲で、研磨パッドのリバウンド量を最小化できる値に設定されるものである。従って、リバウンド量を最小化しつつ、褶曲変形量も最小化するためには、リテーナリングの動摩擦係数μｒを変化させ、リテーナリングと研磨パッドとの間の摩擦力Ｆｒを調整する必要がある。
Fr = μr × Pr × Sr (2)
The pressing pressure of the retainer ring is set to a value that can minimize the rebound amount of the polishing pad within a range in which the wafer can be prevented from jumping out of the polishing head. Therefore, in order to minimize the amount of bending deformation while minimizing the rebound amount, it is necessary to adjust the frictional force Fr between the retainer ring and the polishing pad by changing the dynamic friction coefficient μr of the retainer ring.
ウェハと研磨パッドとの間の摩擦力Ｆｗは、被研磨対象物のウェハの種類と研磨プロセスのウェハ押し付け圧により異なる値となるため、好ましいリテーナリングの動摩擦係数は一つの値に決められるものでは無く、対象となるウェハ研磨プロセスの内容に応じて、リテーナリングの動摩擦係数μｒを調整することになる。 Since the frictional force Fw between the wafer and the polishing pad varies depending on the type of wafer to be polished and the wafer pressing pressure in the polishing process, the preferable dynamic friction coefficient of the retainer ring is not determined to be one value. However, the dynamic friction coefficient μr of the retainer ring is adjusted according to the content of the target wafer polishing process.
本発明のリテーナリングでは、リテーナリングが着脱可能な複数のリング分割体から構成され、前記リング分割体のうち少なくとも２つは研磨パッドとの接触面を持ち、前記研磨パッドとの接触面を持つリング分割体の研磨パッドとの接触面はそれぞれ樹脂からなり、かつ、研磨パッドとの接触面には、少なくとも２種類の異なる樹脂がそれぞれ配置されていることを特徴とし、すなわち、少なくとも２種類の異なる樹脂は互いに動摩擦係数が異なることを特徴としている。なお、樹脂の動摩擦係数とは、樹脂と研磨パッドとの間の動摩擦係数のことを指す。この構成によれば、リテーナリングを構成するリング分割体のうち、研磨パッドとの接触面は少なくとも２種類の異なる樹脂がそれぞれ配置されるため、異なる樹脂を研磨パッドとの接触面に持つリング分割体を選択し、それらリング分割体各々の研磨パッドとの接触面積を変更することで、リテーナリングと研磨パッドとの間に発生する摩擦力の値を適宜調整することが出来る。 In the retainer ring of the present invention, the retainer ring is constituted by a plurality of ring division bodies to which the retainer ring can be attached and detached, and at least two of the ring division bodies have a contact surface with the polishing pad and have a contact surface with the polishing pad. The contact surface of the ring divided body with the polishing pad is made of resin, and at least two different resins are arranged on the contact surface with the polishing pad, that is, at least two types of resin are arranged. Different resins are characterized by different dynamic friction coefficients. The dynamic friction coefficient of the resin refers to the dynamic friction coefficient between the resin and the polishing pad. According to this configuration, at least two types of different resins are arranged on the contact surface with the polishing pad among the ring divided bodies constituting the retainer ring, and thus the ring division having different resins on the contact surface with the polishing pad. By selecting the body and changing the contact area of each of the ring divided bodies with the polishing pad, the value of the frictional force generated between the retainer ring and the polishing pad can be appropriately adjusted.
例えば、図１に示すように、リテーナリングを構成するリング分割体の内、研磨パッドとの接触面を有するリング分割体がＡ，Ｂ，Ｃの３つから構成される場合、リテーナリングの動摩擦係数μｒは（３）式から求めることが出来る。 For example, as shown in FIG. 1, when the ring divided body having a contact surface with the polishing pad among the ring divided bodies constituting the retainer ring is composed of three of A, B, and C, the dynamic friction of the retainer ring The coefficient μr can be obtained from the equation (3).
μｒ ＝（μα×ＳＡ＋μβ×ＳＢ＋μγ×ＳＣ）／（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ）・・・・（３）
ここで、リング分割体Ａ： 動摩擦係数μα、研磨パッドとの接触面積ＳＡ
リング分割体Ｂ： 動摩擦係数μβ、研磨パッドとの接触面積ＳＢ
リング分割体Ｃ： 動摩擦係数μγ、研磨パッドとの接触面積ＳＣ
研磨パッドとの接触面をもつリテーナリング分割体は、少なくとも２つ必要であり、かつ、少なくとも２種類の異なる樹脂が研磨パッドとの接触面にそれぞれ配置されるため、リング分割体の研磨パッドとの接触面に配置される樹脂の選択と、各リテーナリング分割体の研磨パッドとの接触面積を適宜調整することで、リテーナリングの動摩擦係数を変更することが出来る。
μr = (μα × SA + μβ × SB + μγ × SC) / (SA + SB + SC) (3)
Here, ring divided body A: dynamic friction coefficient μα, contact area SA with polishing pad
Ring segment B: dynamic friction coefficient μβ, contact area SB with polishing pad
Ring segment C: dynamic friction coefficient μγ, contact area SC with polishing pad
At least two retainer ring segments having a contact surface with the polishing pad are required, and at least two different types of resins are disposed on the contact surface with the polishing pad. The dynamic friction coefficient of the retainer ring can be changed by appropriately selecting the resin disposed on the contact surface and appropriately adjusting the contact area of each retainer ring divided body with the polishing pad.
研磨パッドとの接触面を持つリング分割体は、３つ以上有することがリテーナリングの動摩擦係数の調整がしやすく好ましい。あまり細かく分割しすぎると、リテーナリング分割体の合体作業が繁雑になるため、研磨パッドとの接触面を持つリング分割体の数は１０以下であることが好ましい。 It is preferable to have three or more ring divided bodies having a contact surface with the polishing pad because the dynamic friction coefficient of the retainer ring can be easily adjusted. If it is divided too finely, the work of combining the retainer ring divided bodies becomes complicated, so the number of ring divided bodies having a contact surface with the polishing pad is preferably 10 or less.
研磨パッドとの接触面を持つリング分割体の研磨パッドとの接触面は、全てが異なる樹脂から構成されている必要は無く、例えば図２に示すように、研磨パッドとの接触面を持つリング分割体が４つに対して、樹脂の種類は２種類であっても、各リング分割体の研磨パッドとの接触面積を変更することで、リテーナリングの動摩擦係数を調整できるので使用することができる。 The contact surface with the polishing pad of the ring divided body having a contact surface with the polishing pad does not have to be composed of different resins. For example, as shown in FIG. 2, a ring having a contact surface with the polishing pad. Even if there are two types of resin for four divided bodies, the dynamic friction coefficient of the retainer ring can be adjusted by changing the contact area of each ring divided body with the polishing pad. it can.
本発明のリテーナリング分割体の研磨パッドとの接触面は、樹脂から構成される。リテーナリング分割体の研磨パッドとの接触面がセラミックスの場合、研磨中に欠けが発生した場合に被研磨物のウェハに研磨傷を発生させる原因となり好ましくない。リテーナリング分割体の研磨パッドとの接触面が金属の場合、研磨中に溶出した金属イオンが被研磨物のウェハを汚染することがあるため好ましくない。樹脂であれば欠けによる研磨傷の発生や、溶出による汚染の心配が少ないばかりでなく、比較的加工も容易で安価なため好ましい。 The contact surface of the retainer ring divided body of the present invention with the polishing pad is made of resin. When the contact surface of the retainer ring divided body with the polishing pad is made of ceramics, if a chip occurs during polishing, it may cause a polishing flaw on the wafer being polished, which is not preferable. When the contact surface of the retainer ring divided body with the polishing pad is made of metal, metal ions eluted during polishing may contaminate the wafer of the object to be polished. Resins are preferred because they are not only less likely to cause polishing scratches due to chipping or contamination due to elution, but are also relatively easy to process and inexpensive.
リテーナリング分割体の研磨パッドとの接触面を構成する樹脂の一例としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂等があげられる。これら樹脂は単独で用いても、複数の樹脂を混合して用いても構わず、また、樹脂の性質を改質するために充填剤を混入することについても限定するものでは無い。 Examples of the resin constituting the contact surface of the retainer ring divided body with the polishing pad include polyphenylene sulfide resin, polyether ketone resin, polyethylene terephthalate resin, polybenzimidazole resin, polyamide resin, polyvinyl chloride resin, polyacetal resin, polyimide Resin, polyethylene resin, fluorine resin, polyvinyl chloride resin, polypropylene resin, polystyrene resin, acrylic resin, acrylonitrile styrene resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, silicone resin, polyurethane resin, nylon Examples thereof include resins, polycarbonate resins, and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resins. These resins may be used alone or as a mixture of a plurality of resins, and there is no limitation on mixing a filler in order to modify the properties of the resin.
リング分割体のうち少なくとも２つは研磨パッドとの接触面を持ち、前記研磨パッドとの接触面を持つリング分割体の研磨パッドとの接触面は樹脂からなり、かつ、研磨パッドとの接触面には、少なくとも２種類の異なる樹脂がそれぞれ配置されているように適宜選択できるものであり、一つのリング分割体の研磨パッドの接触面が複数の樹脂から構成されていても、リング分割体の研磨パッドとの接触面に少なくとも２種類の樹脂が配置されていれば研磨パッドに対する動摩擦係数が異なるため問題なく使用することができる。 At least two of the ring divided bodies have a contact surface with the polishing pad, the contact surface with the polishing pad of the ring divided body having the contact surface with the polishing pad is made of resin, and the contact surface with the polishing pad Can be selected as appropriate so that at least two types of different resins are respectively arranged, and even if the contact surface of the polishing pad of one ring divided body is composed of a plurality of resins, If at least two kinds of resins are arranged on the contact surface with the polishing pad, the dynamic friction coefficient with respect to the polishing pad is different, so that it can be used without any problem.
すなわち、少なくとも２種類の樹脂が配置されているとは、それぞれ異なるリング分割体の研磨パッドの接触面に配置されるのであり、２種類の樹脂をブレンドして異なるリング分割体にそれぞれ配置することは含まれない。しかしながら、上記のとおり樹脂は単成分であってもよいが、２種類の樹脂をブレンドしても構わず、その比率を変えたものを、異なるリング分割体にそれぞれ配置することは、少なくとも２種類の樹脂が配置されていることになる。動摩擦係数を異ならせしめようとする趣旨からすれば明らかである。 That is, that at least two kinds of resins are arranged is arranged on the contact surface of the polishing pad of different ring division bodies, and two kinds of resins are blended and arranged on different ring division bodies, respectively. Is not included. However, as described above, the resin may be a single component, but two types of resins may be blended, and it is at least two types that are arranged in different ring divisions with different ratios. The resin is arranged. This is clear from the purpose of making the dynamic friction coefficient different.
また、同じ繰り返し単位からなる樹脂であっても、分子量が異なる樹脂は２種類の樹脂と解される。上記と同じ趣旨である。同一組成の樹脂であっても、気泡の有無等で密度が異なったり、架橋の有無で硬度が異なったり、上記のとおり、充填剤の混入による改質の有無で樹脂の性質が異なったりするものも同様である。 Moreover, even if it is resin which consists of the same repeating unit, resin from which molecular weight differs is understood as two types of resin. Same as above. Even if the resin has the same composition, the density varies depending on the presence or absence of bubbles, the hardness varies depending on the presence or absence of cross-linking, and as described above, the properties of the resin differ depending on the presence or absence of modification due to the inclusion of a filler. Is the same.
ウェハを保持する研磨ヘッドは、一般的に回転しながら研磨パッドに押し当てられるため、リテーナリング分割体は同心円状に配置されていることが、位置による性質の偏りが無く好ましい配置形態である。同心円状に配置されたリング分割体は、リテーナリング最内周に配置されたリング分割体の研磨パッドとの接触面に配置されている樹脂の研磨パッドに対する動摩擦係数が、リング分割体の研磨パッドとの接触面に配置されている樹脂の研磨パッドに対する動摩擦係数の中で最小となるように配置することが、ウェハエッジ付近での褶曲変形の抑制に効果があり好ましい形態であり、更に好ましくは最内周に配置されたリング分割体の研磨パッドとの接触面に配置されている樹脂の動摩擦係数がリング分割体の研磨パッドとの接触面に配置されている樹脂の動摩擦係数の中で最も小さく、最外周に配置されたリング分割体の研磨パッドとの接触面に配置されている樹脂の動摩擦係数が最大である配置である。最内周に配置されたリング分割体の研磨パッドとの接触面に配置されている樹脂の動摩擦係数が、最内周より外側に配置されたリング分割体の研磨パッドとの接触面に配置されている樹脂の動摩擦係数よりも０．０５以上小さいことが褶曲変形の抑制に効果があり、０．１０以上小さいことが更に好ましい。 Since the polishing head for holding the wafer is generally pressed against the polishing pad while rotating, it is preferable that the retainer ring divided bodies are arranged concentrically without deviation of properties depending on the position. The ring segment arranged concentrically has a coefficient of dynamic friction with respect to the polishing pad of the resin arranged on the contact surface of the ring segment disposed on the innermost periphery of the retainer ring with the polishing pad of the ring segment. It is preferable to dispose the resin so as to minimize the coefficient of kinetic friction of the resin disposed on the contact surface with respect to the polishing pad, which is effective in suppressing bending deformation near the wafer edge, and more preferably. The dynamic friction coefficient of the resin arranged on the contact surface with the polishing pad of the ring divided body arranged on the inner periphery is the smallest among the dynamic friction coefficients of the resin arranged on the contact surface of the ring divided body with the polishing pad. The arrangement is such that the dynamic friction coefficient of the resin arranged on the contact surface of the ring divided body arranged on the outermost periphery with the polishing pad is maximum. The coefficient of dynamic friction of the resin arranged on the contact surface with the polishing pad of the ring divided body arranged on the innermost circumference is arranged on the contact surface with the polishing pad of the ring divided body arranged outside the innermost circumference. If the coefficient of dynamic friction of the resin is 0.05 or more, it is effective for suppressing the bending deformation, and more preferably 0.10 or more.
リテーナリングの研磨パッドとの接触面には、研磨液のスラリーの供給、排出を促進するために溝を設けることが出来る。 Grooves may be provided on the contact surface of the retainer ring with the polishing pad in order to promote the supply and discharge of the slurry of the polishing liquid.
複数の分割体からリテーナリングを構成する方法としては、ベースとなるリテーナリング分割体に他のリテーナリング分割体を取り付けていく方法や、リテーナリング分割体同士を接着剤材で固定する方法、融着させて固定する方法、ネジ等で固定する方法、凹凸部を組み合わせて固定する方法等が挙げられ、研磨中にリテーナリング分割体が分解しなければ、これらの方法は単独で使用することも、複数の組合せで使用することも出来る。 Retainer rings can be configured from a plurality of split bodies by attaching another retainer ring split body to the base retainer ring split body, fixing the retainer ring split bodies with an adhesive material, Examples include a method of attaching and fixing, a method of fixing with screws, a method of fixing by combining uneven portions, etc., and these methods may be used alone if the retainer ring divided body does not decompose during polishing. It can also be used in a plurality of combinations.
本発明のリテーナリングは、半導体ウェハ、ガラス、サファイヤ、ハードディスク等を研磨する研磨装置で用いることが出来る。本発明のリテーナリングを用いた研磨方法は、半導体ウェハ、ガラス、サファイヤ、ハードディスク等に平坦面を形成するために好適に使用される。 The retainer ring of the present invention can be used in a polishing apparatus for polishing a semiconductor wafer, glass, sapphire, hard disk and the like. The polishing method using the retainer ring of the present invention is suitably used for forming a flat surface on a semiconductor wafer, glass, sapphire, hard disk or the like.
以下、実施例によって、さらに本発明の詳細を説明する。しかし、本実施例により本発明が限定して解釈されるわけではない。なお、測定は以下の通りに行った。 Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples. The measurement was performed as follows.
ショアＤ硬度：
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。試料を３ｃｍ×３ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出したものを試験片とし、温度２３℃±３℃、湿度５０％±１０％の環境で２４時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み６ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製、アスカーＤ型硬度計）を用い、硬度を測定した。
Shore D hardness:
This was performed in accordance with JIS K6253-1997. A sample cut into a size of 3 cm × 3 cm (thickness: arbitrary) was used as a test piece, and the sample was allowed to stand for 24 hours in an environment of a temperature of 23 ° C. ± 3 ° C. and a humidity of 50% ± 10%. At the time of measurement, the samples were overlapped to a thickness of 6 mm or more. The hardness was measured using a hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., Asker D type hardness meter).
ショアＡ硬度：
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。試料を３ｃｍ×３ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出したものを試験片とし、温度２３℃±３℃、湿度５０％±１０％の環境で２４時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み６ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製、アスカーＡ型硬度計）を用い、硬度を測定した。
Shore A hardness:
This was performed in accordance with JIS K6253-1997. A sample cut into a size of 3 cm × 3 cm (thickness: arbitrary) was used as a test piece, and the sample was allowed to stand for 24 hours in an environment of a temperature of 23 ° C. ± 3 ° C. and a humidity of 50% ± 10%. At the time of measurement, the samples were overlapped to a thickness of 6 mm or more. The hardness was measured using a hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., Asker A type hardness meter).
密度：
研磨層の密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２記載の方法により測定した。
density:
The density of the polishing layer was measured by the method described in JIS K7222.
平均気泡径：
平均気泡径はサンプル断面をキーエンス製ＶＫ−８５００の超深度顕微鏡にて倍率４００倍で観察したときに一視野内に観察される気泡のうち、視野端部に欠損した気泡を除く円状気泡を画像処理装置にて断面面積から円相当径を測定し、算出した数平均値を平均気泡径とした。
Average bubble diameter:
The average bubble diameter is the circular bubble excluding the bubble missing at the edge of the field among the bubbles observed in one field of view when the sample cross section is observed at a magnification of 400 with a VK-8500 ultra-deep microscope manufactured by Keyence. The equivalent circle diameter was measured from the cross-sectional area with an image processing apparatus, and the calculated number average value was defined as the average bubble diameter.
材料の研磨パッドに対する動摩擦係数（μα等）：
動摩擦係数を求める材料を直径１００ｍｍの円盤に加工し、ＣＥＴＲ社製小型研磨機“ＣＰ−４”のウェハホルダーに固定した。研磨パッド上にスラリーを供給しながら、押し付け圧１３．８ｋＰａ、ヘッド回転数＝９８ｒｐｍ、プラテン回転数＝９６ｒｐｍ、スラリー流量３３ｍｌ／分で研磨パッドと相対させ、ヘッドユニットにかかる水平方向の応力Ｆｘと垂直方向の応力Ｆｚを１分間測定し、各時間でのＦｘ／Ｆｚの値の平均値を、その材料の動摩擦係数とした。研磨パッドにはポリウレタンを成分に含み、ショアＤ硬度が４０〜８０、密度０．５０〜１．１０ｇ／ｃｍ３、平均気泡径１０〜１００μｍの発泡体シートを研磨層に用いた。一般的な研磨パッドは研磨層に発泡ポリウレタンを用いており、逆に言えば発泡ポリウレタンの特性を有する材料が研磨層に適しているものであるため、研磨層にポリウレタンを成分に含む発泡体シートを研磨パッドを用いたものである。また、スラリーは“ＳＳ−２５”（キャボット社製）を純水で体積比２倍に希釈して、流量３０ｍｌ／ｍｉｎを供給した。
Coefficient of dynamic friction of material against polishing pad (μα, etc.):
A material for obtaining a dynamic friction coefficient was processed into a disk having a diameter of 100 mm and fixed to a wafer holder of a small polishing machine “CP-4” manufactured by CETR. While supplying the slurry onto the polishing pad, the pressing force is 13.8 kPa, the head rotation speed is 98 rpm, the platen rotation speed is 96 rpm, and the slurry flow rate is 33 ml / min. The stress Fz in the vertical direction was measured for 1 minute, and the average value of the Fx / Fz values at each time was taken as the dynamic friction coefficient of the material. The polishing pad contained polyurethane as a component, and a foam sheet having a Shore D hardness of 40 to 80, a density of 0.50 to 1.10 g / cm 3 , and an average cell diameter of 10 to 100 μm was used for the polishing layer. A general polishing pad uses foamed polyurethane for the polishing layer, and conversely, since a material having the properties of foamed polyurethane is suitable for the polishing layer, a foam sheet containing polyurethane as a component in the polishing layer Using a polishing pad. In addition, as a slurry, “SS-25” (manufactured by Cabot) was diluted with pure water to a volume ratio of 2 and a flow rate of 30 ml / min was supplied.
ウエハの研磨パッドに対する動摩擦係数（μｗ）：
上記材料の研磨パッドに対する動摩擦係数の測定と同様に、ウエハの研磨パッドに対する動摩擦係数を測定した。
Dynamic friction coefficient (μw) of wafer to polishing pad:
Similar to the measurement of the dynamic friction coefficient of the above material on the polishing pad, the dynamic friction coefficient of the wafer on the polishing pad was measured.
ウエハと研磨パッドの摩擦力（Ｆｗ）：
ウェハの押し付け圧Ｐｗとウェハの動摩擦係数μｗと、ウェハと研磨パッドとの接触面積Ｓｗの積から（１）を用いて算出した。
Friction force (Fw) between wafer and polishing pad:
Calculation was performed using (1) from the product of the wafer pressing pressure Pw, the wafer dynamic friction coefficient μw, and the contact area Sw between the wafer and the polishing pad.
Ｆｗ＝Ｐｗ×μｗ×Ｓｗ・・・・（１）
リテーナリングの研磨パッドに対する動摩擦係数（Ｆｒ）：
リテーナリングの動摩擦係数μｒとリテーナリングの押し付け圧力Ｐｒと、リテーナリングと研磨パッドとの接触面積Ｓｒの積から（２）式を用いて算出した。 Ｆｒ＝μｒ×Ｐｒ×Ｓｒ・・・・（２）
リテーナリングが着脱可能な複数のリング分割体から構成される場合は、リテーナリングの動摩擦係数μｒは（３）式を用いて算出した。
Fw = Pw × μw × Sw (1)
Dynamic friction coefficient (Fr) of retainer ring to polishing pad:
The product was calculated from the product of the dynamic friction coefficient μr of the retainer ring, the pressing pressure Pr of the retainer ring, and the contact area Sr between the retainer ring and the polishing pad, using equation (2). Fr = μr × Pr × Sr (2)
When the retainer ring is composed of a plurality of detachable ring divided bodies, the dynamic friction coefficient μr of the retainer ring was calculated using the equation (3).
μｒ ＝（μα×ＳＡ＋μβ×ＳＢ＋μγ×ＳＣ）／（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ）・・・・（３）
ここで、リング分割体Ａ： 動摩擦係数μα、研磨パッドとの接触面積ＳＡ
リング分割体Ｂ： 動摩擦係数μβ、研磨パッドとの接触面積ＳＢ
リング分割体Ｃ： 動摩擦係数μγ、研磨パッドとの接触面積ＳＣ
（実施例１）
液温を４０℃に保った、ポリエーテルポリオール：”サンニックス ＦＡ−９０９”（三洋化成工業（株）製）１００重量部，鎖伸長剤：モノエチレングリコール８重量部，アミン触媒：”Ｄａｂｃｏ ３３ＬＶ”（エアープロダクツジャパン（株）製）１．９５重量部，アミン触媒：”Ｔｏｙｏｃａｔ ＥＴ”（東ソー（株）製）０．１４重量部，シリコーン整泡剤：”ＴＥＧＯＳＴＡＢ Ｂ８４６２”（Ｔｈ．Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ ＡＧ社製）１重量部，発泡剤：水０．５５重量部を混合してなるＡ液と、液温を４０℃に保ったイソシアネート：”サンフォーム ＮＣ−７０３”９６．２重量部からなるＢ液を、ＲＩＭ成型機により、吐出圧１６ＭＰａで衝突混合した後、４０℃に保った金型内に吐出量８００ｇ／ｓｅｃで吐出し、１０分間放置することで、厚み１０．０ｍｍの発泡ポリウレタンブロック（ショアＡ硬度：４８，密度：０．７８ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：３５μｍ、）を作製した。その後、該発泡ポリウレタンブロックをスライサーで厚み２ｍｍにスライスした。
μr = (μα × SA + μβ × SB + μγ × SC) / (SA + SB + SC) (3)
Here, ring divided body A: dynamic friction coefficient μα, contact area SA with polishing pad
Ring segment B: dynamic friction coefficient μβ, contact area SB with polishing pad
Ring segment C: dynamic friction coefficient μγ, contact area SC with polishing pad
Example 1
Polyether polyol: “Sanix FA-909” (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) 100 parts by weight, chain extender: 8 parts by weight of monoethylene glycol, amine catalyst: “Dabco 33LV” 1.95 parts by weight (manufactured by Air Products Japan), amine catalyst: “Toyocat ET” (manufactured by Tosoh Corporation), 0.14 parts by weight, silicone foam stabilizer: “TEGOSTTAB B 8462” (Th. Goldschmidt AG) 1 part by weight, foaming agent: A liquid obtained by mixing 0.55 part by weight of water, and isocyanate having a liquid temperature maintained at 40 ° C .: B consisting of 96.2 parts by weight of “Sunfoam NC-703” The liquid was collided and mixed by a RIM molding machine at a discharge pressure of 16 MPa, and then discharged at a discharge rate of 800 g / sec into a mold maintained at 40 ° C. for 10 minutes. By location, foamed polyurethane block thickness 10.0 mm (Shore A hardness: 48, Density: 0.78 g / cm 3, average cell diameter: 35 [mu] m,) was produced. Thereafter, the foamed polyurethane block was sliced with a slicer to a thickness of 2 mm.
次に該発泡ポリウレタンシートを、アゾビスイソブチロニトリル０．１重量部を添加したメチルメタクリレートに４５分間浸漬した。次にメチルメタクリレートが含浸した該発泡ポリウレタンシートを、塩化ビニル製ガスケットを介して２枚のガラス板間に挟み込んで、７０℃で１０時間、１２０℃で３時間加熱することにより重合硬化させた。ガラス板間から離型した後、５０℃で真空乾燥を行った。このようにして得られた硬質発泡シートの両面を厚み２．００ｍｍまで研削加工することにより研磨層を作製した。得られた研磨層のショアＤ硬度は６２、密度は０．７９ｇ／ｃｍ３、平均気泡径は４２μｍであった。 Next, the foamed polyurethane sheet was immersed in methyl methacrylate to which 0.1 part by weight of azobisisobutyronitrile was added for 45 minutes. Next, the foamed polyurethane sheet impregnated with methyl methacrylate was sandwiched between two glass plates via a vinyl chloride gasket, and polymerized and cured by heating at 70 ° C. for 10 hours and at 120 ° C. for 3 hours. After releasing from between the glass plates, vacuum drying was performed at 50 ° C. A polishing layer was prepared by grinding both surfaces of the hard foam sheet thus obtained to a thickness of 2.00 mm. The obtained polishing layer had a Shore D hardness of 62, a density of 0.79 g / cm 3 , and an average cell diameter of 42 μm.
得られた研磨層に、ウレタン系接着剤を塗布し、クッション層として熱可塑性ポリウレタンシート（厚み０．５ｍｍ、ショアＡ硬度６４）を貼り合わせ、さらに、裏面テープとして両面テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ）を貼り合わせて積層体を作製した。作製した積層体の研磨層表面に、ＮＣルーターを用いて格子溝（溝幅１ｍｍ、溝深さ１ｍｍ、溝ピッチ１５ｍｍ）を形成し、直径５０８ｍｍの円形に加工し研磨パッドとした。
A urethane adhesive is applied to the obtained polishing layer, a thermoplastic polyurethane sheet (thickness 0.5 mm, Shore A hardness 64) is bonded as a cushion layer, and a double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) is used as a back tape. , A double tack tape) was laminated to prepare a laminate. A lattice groove (
リテーナリングとして、図３のように研磨パッドとの接触面を持つリング分割体が同心円状に３つ組み込まれたリテーナリングを用意した。リテーナリングは外径２４８ｍｍ、幅２３．６ｍｍのリング形状で、研磨パッドとの接触面には幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍの直線上の溝がリテーナリングの内周から外周に至る様に斜めに等間隔で１２本入っている（研磨パッドとの接触面積１５５５７ｍｍ２）。リテーナリング円環状の内側から、研磨パッドとの接触面にポリテトラフルオロエチレン樹脂が幅１４．４ｍｍ、ポリフェニレンサルファイド樹脂が幅４．６ｍｍ、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が幅４．６ｍｍとなるように組み込んだ。研磨パッドとの動摩擦係数は、ポリフェニレンサルファイド樹脂が０．５６１、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が０．４５である。 As the retainer ring, a retainer ring was prepared in which three ring divided bodies having contact surfaces with the polishing pad were concentrically incorporated as shown in FIG. The retainer ring has a ring shape with an outer diameter of 248 mm and a width of 23.6 mm, and a linear groove with a width of 3 mm and a length of 30 mm on the contact surface with the polishing pad is inclined so that it extends from the inner periphery to the outer periphery of the retainer ring. 12 pieces are included at intervals (contact area with the polishing pad 15557 mm 2 ). From the inner side of the retainer ring ring, the polytetrafluoroethylene resin has a width of 14.4 mm, the polyphenylene sulfide resin has a width of 4.6 mm, and the polytetrafluoroethylene resin has a width of 4.6 mm on the contact surface with the polishing pad. It is. The dynamic friction coefficient with the polishing pad is 0.561 for polyphenylene sulfide resin and 0.45 for polytetrafluoroethylene resin.
上記の方法で作成した研磨パッドおよびリテーナリングを、研磨機（アプライドマテリアルズ製“ＭＩＲＲＡ（登録商標）”）に取り付け、Ｓａｅｓｏｌ製ディスクでブレークインを２０分した後、下記の条件で熱酸化膜付き８インチウェハの研磨を２５枚行い、２５枚目のウェハの研磨レートおよび面内均一性を測定した。なお、発明者らが用いた研磨機では、リテーナリングの押し付け圧力について、リテーナリングには設定値の圧力が付加されるが、メンブレンに圧力をかけるために研磨ヘッド内に設置されたバルーンが空気圧で膨らみ、リテーナリングと一体化された研磨ヘッドに対し上向きの力が働くため、リテーナリングの押し付け圧力は、装置での設定値よりも低くなる。そのため、装置での設定値と実際にかかっている圧力を、下記の条件に併記した。 The polishing pad and the retainer ring prepared by the above method are attached to a polishing machine ("MIRRA (registered trademark)" manufactured by Applied Materials), break-in is performed for 20 minutes with a Saesol disk, and then a thermal oxide film is formed under the following conditions: Twenty-five 8-inch wafers were polished, and the polishing rate and in-plane uniformity of the 25th wafer were measured. In the polishing machine used by the inventors, a pressure of a set value is applied to the retainer ring, but the balloon installed in the polishing head is pneumatically pressurized to apply pressure to the membrane. Since the upward force acts on the polishing head integrated with the retainer ring, the pressing pressure of the retainer ring becomes lower than the set value in the apparatus. Therefore, the set value in the apparatus and the pressure actually applied are written together under the following conditions.
＜研磨条件＞
ウェハ：熱酸化膜付き８インチウェハ（直径２００ｍｍ、面積３１４１６ｍｍ２）
スラリー：“ＳＳ−２５”（キャボット社製）を純水で体積比２倍に希釈して使用。
スラリー量：１５０ｍｌ／ｍｉｎ
研磨加工圧力設定値（括弧内は実効圧力）：メンブレン圧力設定値４ｐｓｉ（実効圧２７．６ｋＰａ）、リテーナリング圧力設定値８ｐｓｉ（実効圧２７．６ｋＰａ）、インナーチューブ圧力設定値４ｐｓｉ（実効圧２７．６ｋＰａ）
研磨定盤回転数：７５ｒｐｍ
ヘッド回転数：７６ｒｐｍ
研磨時間：１分
＜Ｉｎ−ｓｉｔｕドレス条件＞
ディスク：Ｓａｅｓｏｌ製ディスク
ディスク荷重：１７．８Ｎ
ディスク回転数：１１５ｒｐｍ
ドレス時間：研磨時間と同じ
なお、研磨後のウェハの研磨レート、面内均一性は次のように求めた。“ラムダエース（登録商標）”ＶＭ−２０００（大日本スクリーン製造（株）製）を使用した。８インチウェハーの最外周１ｍｍを除外して、直径方向に測定した。中心から半径９０ｍｍ以内の面内を５ｍｍ毎に３７点、中心から半径９１ｍｍ以上の面内を１ｍｍ毎に１８点を測定して下記（４）式により各々の点での研磨レートを算出しその平均値を平均研磨レートとした。また、下記（５）式により面内均一性を算出した。
<Polishing conditions>
Wafer: 8-inch wafer with thermal oxide film (diameter 200 mm, area 31416 mm 2 )
Slurry: “SS-25” (manufactured by Cabot) diluted with pure water to a volume ratio of 2 is used.
Slurry amount: 150 ml / min
Polishing pressure setting value (effective pressure in parentheses): membrane
Polishing platen rotation speed: 75rpm
Head rotation speed: 76 rpm
Polishing time: 1 minute <In-situ dress conditions>
Disc: Saesol disc Disc load: 17.8N
Disk rotation speed: 115 rpm
Dressing time: same as polishing time The polishing rate and in-plane uniformity of the polished wafer were determined as follows. “Lambda Ace (registered trademark)” VM-2000 (Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.) was used. Measurements were made in the diameter direction, excluding the outermost 1 mm of the 8-inch wafer. 37 points in a plane within a radius of 90 mm from the center are measured every 5 mm and 18 points are measured in a plane having a radius of 91 mm or more from the center every 1 mm, and the polishing rate at each point is calculated by the following equation (4). The average value was defined as the average polishing rate. Further, the in-plane uniformity was calculated by the following equation (5).
研磨レート＝（研磨前の酸化膜の厚み−研磨後の酸化膜の厚み）／研磨時間……（４）。 Polishing rate = (thickness of oxide film before polishing−thickness of oxide film after polishing) / polishing time (4).
面内均一性（％）＝（最大研磨レート−最小研磨レート）／（最大研磨レート＋最小研磨レート）×１００……（５）。 In-plane uniformity (%) = (maximum polishing rate−minimum polishing rate) / (maximum polishing rate + minimum polishing rate) × 100 (5).
面内均一性１０％以下を合格とし、１０％より大きい場合は不合格とした。２５枚目のウェハの研磨結果は表１の通りである。 In-plane uniformity of 10% or less was accepted, and when it was larger than 10%, it was rejected. The results of polishing the 25th wafer are shown in Table 1.
（実施例２）
図４のように研磨パッドとの接触面を持つリング分割体が同心円状に２つ組み込まれたリテーナリングを用意した。リテーナリング円環状の内側から、研磨パッドとの接触面にポリテトラフルオロエチレン樹脂が幅１９．０ｍｍ、ポリフェニレンサルファイド樹脂が幅１４．６ｍｍとなるように組み込んだ。それ以外は実施例１と同様に評価を実施した。２５枚目のウェハの研磨結果は表１の通りである。
(Example 2)
As shown in FIG. 4, a retainer ring was prepared in which two ring segments having a contact surface with the polishing pad were concentrically incorporated. From the inside of the retainer ring annular shape, the polytetrafluoroethylene resin was incorporated into the contact surface with the polishing pad so that the width was 19.0 mm and the polyphenylene sulfide resin was 14.6 mm. Otherwise, the evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results of polishing the 25th wafer are shown in Table 1.
（実施例３）
図５のように研磨パッドとの接触面を持つリング分割体が同心円状に５つ組み込まれたリテーナリングを用意した。リテーナリング円環状の内側から、研磨パッドとの接触面にポリテトラフルオロエチレン樹脂が幅４．０ｍｍ、ポリフェニレンサルファイド樹脂が幅４．７ｍｍ、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が幅１．７ｍｍ、ポリフェニレンサルファイド樹脂が幅４．７ｍｍ、ポリアセタール樹脂が幅８．５ｍｍとなるように組み込んだ。研磨パッドとの動摩擦係数は、ポリフェニレンサルファイド樹脂が０．５６１、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が０．４５、ポリアセタール樹脂が０．６０である。研磨するウェハをテトラエトキシシランにより形成した酸化膜８インチウェハとした以外は、実施例１と同様に評価を実施した。２５枚目のウェハの研磨結果は表１の通りである。
(Example 3)
As shown in FIG. 5, a retainer ring was prepared in which five ring division bodies having a contact surface with the polishing pad were concentrically incorporated. From the inside of the retainer ring ring, the polytetrafluoroethylene resin is 4.0 mm wide, the polyphenylene sulfide resin is 4.7 mm wide, the polytetrafluoroethylene resin is 1.7 mm wide, and the polyphenylene sulfide resin is on the contact surface with the polishing pad. It was incorporated so that the width was 4.7 mm and the polyacetal resin had a width of 8.5 mm. The dynamic friction coefficient with the polishing pad is 0.561 for polyphenylene sulfide resin, 0.45 for polytetrafluoroethylene resin, and 0.60 for polyacetal resin. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the wafer to be polished was an 8-inch oxide film wafer formed of tetraethoxysilane. The results of polishing the 25th wafer are shown in Table 1.
（比較例１）
リテーナリングの３つのリング分割体として、研磨パッドとの接触面をポリフェニレンサルファイド樹脂から構成される物のみを用いた他は、実施例１と同様に評価を実施した。２５枚目のウェハの研磨結果は表１の通りである。
(Comparative Example 1)
Evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 except that only three parts of the retainer ring that were made of polyphenylene sulfide resin were used as the contact surface with the polishing pad. The results of polishing the 25th wafer are shown in Table 1.
１：研磨パッドとの接触面を持つリング分割体（動摩擦係数μα）
２：研磨パッドとの接触面を持つリング分割体（動摩擦係数μβ）
３：研磨パッドとの接触面を持つリング分割体（動摩擦係数μγ）
４：研磨パッドとの接触面を持つリング分割体（動摩擦係数μΔ）
５：研磨パッドとの接触面を持つリング分割体（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）
６：研磨パッドとの接触面を持つリング分割体（ポリフェニレンサルファイド樹脂）
７：研磨パッドとの接触面を持つリング分割体（ポリアセタール樹脂）
1: Ring divided body with contact surface with polishing pad (dynamic friction coefficient μα)
2: Ring split body with contact surface with polishing pad (dynamic friction coefficient μβ)
3: Ring segment with contact surface with polishing pad (dynamic friction coefficient μγ)
4: Ring divided body having a contact surface with the polishing pad (dynamic friction coefficient μΔ)
5: Ring segment (polytetrafluoroethylene resin) having a contact surface with the polishing pad
6: Ring segment (polyphenylene sulfide resin) having contact surface with polishing pad
7: Ring segment (polyacetal resin) having a contact surface with the polishing pad
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012234502A JP2014086568A (en) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Retainer ring, polishing device using the same and polishing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012234502A JP2014086568A (en) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Retainer ring, polishing device using the same and polishing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014086568A true JP2014086568A (en) | 2014-05-12 |
Family
ID=50789348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012234502A Pending JP2014086568A (en) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Retainer ring, polishing device using the same and polishing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014086568A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017109281A (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | 株式会社荏原製作所 | Polishing device, control method, and program |
| JP2018167358A (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 富士紡ホールディングス株式会社 | Holding tool |
| US10493592B2 (en) | 2017-02-14 | 2019-12-03 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method of semiconductor device |
-
2012
- 2012-10-24 JP JP2012234502A patent/JP2014086568A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017109281A (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | 株式会社荏原製作所 | Polishing device, control method, and program |
| CN106891241A (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-27 | 株式会社荏原制作所 | The control method and control program of lapping device, the lapping device |
| US10391603B2 (en) | 2015-12-18 | 2019-08-27 | Ebara Corporation | Polishing apparatus, control method and recording medium |
| US10493592B2 (en) | 2017-02-14 | 2019-12-03 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method of semiconductor device |
| JP2018167358A (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 富士紡ホールディングス株式会社 | Holding tool |
| JP7021863B2 (en) | 2017-03-30 | 2022-02-17 | 富士紡ホールディングス株式会社 | Cage |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20140378035A1 (en) | Polishing pad | |
| JP2006231464A (en) | Polishing pad | |
| JP2013018056A (en) | Polishing pad | |
| EP2676771A1 (en) | Polishing pad | |
| WO2011118419A1 (en) | Laminate polishing pad | |
| WO2013011921A1 (en) | Polishing pad | |
| WO2013039203A1 (en) | Polishing pad | |
| JP5629749B2 (en) | Polishing pad manufacturing method | |
| WO2014103484A1 (en) | Method for producing layered polishing pads | |
| WO2016103862A1 (en) | Circular polishing pad, and semiconductor device manufacturing method | |
| JP2014086568A (en) | Retainer ring, polishing device using the same and polishing method | |
| JP2008227252A (en) | Polishing pad | |
| JP5275012B2 (en) | Polishing pad and manufacturing method thereof | |
| US9802293B1 (en) | Method to shape the surface of chemical mechanical polishing pads | |
| JP2013151052A (en) | Method of manufacturing material for polishing pad | |
| JPWO2013011922A1 (en) | Polishing pad | |
| JPWO2013103142A1 (en) | Polishing pad | |
| JP2010240769A (en) | Polishing pad and method of manufacturing the same | |
| JPWO2013129426A1 (en) | Polishing pad | |
| JP2007210236A (en) | Laminated polishing pad | |
| JP2015196234A (en) | Abrasive pad | |
| JP2006346805A (en) | Laminated polishing pad | |
| WO2022210264A1 (en) | Polishing pad and method for manufacturing polished workpiece | |
| JP2007075928A (en) | Polishing pad and polishing device | |
| JP2009039855A (en) | Polishing pad |