(57)【要約】      （修正有）【課題】スクラッチや異物の付着などがない適正な研磨結果を得ることが可能なＣＭＰ装置用リテーナリングを提供する。【解決手段】リテーナリングの内周側の側面である内周面８ｆおよび外周側の側面である外周面８ｇの少なくとも一方を、スラリーや研磨屑などの外部物質が付着しにくい程度に、あるいは付着した外部物質が脱落しやすい程度に、滑らかに形成する。内周面８ｆや外周面８ｇに外部物質が堆積することがなく、ウエハの被研磨面に外部物質によるスクラッチや外部物質（異物）の付着などが発生することが抑制され、適正な研磨結果を得ることが可能となる。【選択図】図４
2009034745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状で、ＣＭＰ装置に装着されてウエハの外周を囲うＣＭＰ装置用リテーナリングであって、
内周側の側面である内周面および外周側の側面である外周面の少なくとも一方が、所定の滑らかさに形成されている、ことを特徴とするＣＭＰ装置用リテーナリング。
【請求項２】
スラリーや研磨屑などの外部物質が付着しにくい程度に、あるいは付着した前記外部物質が脱落しやすい程度に、前記内周面および前記外周面の少なくとも一方が滑らかに形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ装置用リテーナリング。
【請求項３】
前記内周面および前記外周面の少なくとも一方の表面粗さが、中心線平均粗さで０．１μｍ以下に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ装置用リテーナリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被研磨体であるウエハを化学機械的に研磨するＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；化学機械的研磨）装置に関し、特に、ＣＭＰ装置の保持ヘッド内に装着（配設）されてウエハの外周を囲うＣＭＰ装置用リテーナリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化、高性能化が進むに伴い、水平方向（平面上）の寸法が小さくなるとともに、垂直方向の構造が微細化、多層化されている。そして、このような微細化、多層化を実現するためには、シリコン基板などの半導体基板の平面度（平坦度）が高い必要がある。このため、ウエハの段階で平面度を高めることが求められ、このような要求に応えるものとして、ＣＭＰ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このＣＭＰ装置は、例えば、回転可能な定盤と、この定盤の上に配置された研磨パッドと、ウエハを保持して研磨パッドに押圧する保持ヘッドおよび、スラリー供給ノズルなどから構成されている。さらに、保持ヘッドは、ウエハの外周を囲うリテーナリングと、例えば、ウエハの上面を押圧する弾性体膜と、この弾性体膜とリテーナリングとヘッド本体とによって囲まれた空気室と、この空気室に加圧用空気を供給する空気供給路などから構成されている。そして、リテーナリングは、ウエハの外周を囲いウエハの飛び出しを防止するとともに、ウエハを研磨する研磨パッドの研磨面（表面）を押圧して、研磨面を平坦化、微細化（適正化）するものである。
【特許文献１】特開平１１−２２６８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、研磨されたウエハの被研磨面には、スクラッチ（かき傷）があったり、異物の付着があったりしてはならず、被研磨面は平滑で、かつ無傷であることが求められる。しかしながら、実際には、何らかの要因によってウエハの被研磨面にスクラッチや異物の付着が発生し、適正な研磨結果が得られない場合があった。そして、このような場合には、スクラッチや異物の付着がなくなるまで研磨を長時間継続したり、あるいは研磨条件を変えたり、さらには研磨不良のウエハを廃棄しなければならない場合があった。
【０００５】
そこでこの発明は、スクラッチや異物の付着などがない適正な研磨結果を得ることが可能なＣＭＰ装置用リテーナリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、調査、研究を重ねた結果、リテーナリングの側面の表面状態が研磨結果に大きな影響を与え、適正な研磨結果を得るにはリテーナリングの側面の表面状態が適正でなければならない、との結論を得た。すなわち、従来のリテーナリングでは、内周側の側面である内周面と外周側の側面である外周面との表面状態（表面粗さ）が粗く、スラリーや研磨屑などの外部物質が付着しやすい、あるいは付着した外部物質が脱落しにくい状態にあった。このため、内周面や外周面に付着、堆積した外部物質によって、ウエハの被研磨面にスクラッチや外部物質（異物）の付着などが発生し、適正な研磨結果が得られないことを見出した（確認した）。そして、適正な研磨結果を得るには、リテーナリングの側面の表面状態が適正である必要がある、という結論を得るに至った。
【０００７】
そこで、上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、リング状で、ＣＭＰ装置に装着されてウエハの外周を囲うＣＭＰ装置用リテーナリングであって、内周側の側面である内周面および外周側の側面である外周面の少なくとも一方が、所定の滑らかさに形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＣＭＰ装置用リテーナリングにおいて、スラリーや研磨屑などの外部物質が付着しにくい程度に、あるいは付着した前記外部物質が脱落しやすい程度に、前記内周面および前記外周面の少なくとも一方が滑らかに形成されている、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のＣＭＰ装置用リテーナリングにおいて、前記内周面および前記外周面の少なくとも一方の表面粗さが、中心線平均粗さ（算術平均粗さ、Ｒａ）で０．１μｍ以下に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、リテーナリングの内周面および外周面の少なくとも一方が所定の滑らかさに形成されているため、内周面や外周面にスラリーや研磨屑などの外部物質が付着しにくい。あるいは外部物質が付着したとしても、外部物質が容易に脱落し、内周面や外周面に外部物質が堆積（滞留）することがない。この結果、ウエハの被研磨面に外部物質によるスクラッチや外部物質（異物）の付着などが発生することが抑制され、適正な研磨結果を得ることが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、リテーナリングの内周面および外周面の少なくとも一方が、外部物質が付着しにくいように、あるいは付着した外部物質が脱落しやすいように、滑らかに形成されている。このため、内周面や外周面に外部物質が堆積することがなく、ウエハの被研磨面に外部物質によるスクラッチや外部物質の付着などが発生することが抑制され、適正な研磨結果を得ることが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、リテーナリングの内周面および外周面の少なくとも一方の表面粗さが、中心線平均粗さで０．１μｍ以下に設定されているため、内周面や外周面に外部物質が堆積することがなく、適正な研磨結果を得ることが可能となる。
【００１３】
そして、以上のようにして適正な研磨結果が得られるため、ＣＭＰ装置によるウエハの生産効率（研磨効率）を向上させることが実効的に可能となる。すなわち、スクラッチや異物の付着がなくなるまで研磨を長時間継続したり、研磨条件を変えたり、さらには研磨不良のウエハを廃棄しなければならない事態を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態に係るＣＭＰ装置１の概略構成を示す正面図である。このＣＭＰ装置１は、後述するリテーナリング（ＣＭＰ装置用リテーナリング）８を除き、広く一般に使用されているＣＭＰ装置と同等の構成であり、ここでは詳細な説明を省略するが、回転可能な定盤２と、この定盤２の上に配置された研磨パッド３（クロスなど）と、保持ヘッド４と、スラリー供給ノズル５およびドレッサー６（目立て手段）とを備え、ウエハＷを化学機械的に研磨するものである。
【００１６】
保持ヘッド４は、ウエハＷを保持してその被研磨面Ｗ１を研磨パッド３に押圧するものであり、回転（自転）しならが研磨パッド３上を移動できるようになっている。この保持ヘッド４は、図２に示すように、ヘッド本体７と、このヘッド本体７の下部に配設されたリテーナリング８と、このリテーナリング８内に位置しウエハＷの上面Ｗ２を押圧する弾性体膜９とを備えている。そして、ヘッド本体７とリテーナリング８と弾性体膜９とによって囲まれた空気室１０に加圧用空気が供給され、弾性体膜９を介してウエハＷを研磨パッド３に押圧するものである。
【００１７】
リテーナリング８は、ウエハＷの外周を囲いウエハＷが保持ヘッド４から飛び出すのを防止するとともに、ウエハＷを研磨する研磨パッド３の研磨面３ａ（ウエハＷの被研磨面Ｗ１と面接触する表面）を押圧し、平坦化、微細化、つまり適正化するものである。すなわち、研磨パッド３の研磨面３ａは、スラリー（研磨材）５ａによって平面度が低く、表面粗さが粗くなっており、リテーナリング８によって研磨面３ａの平面度を高くし、かつ表面粗さを小さくするものである。
【００１８】
このリテーナリング８は、耐薬品性や機械的特性などを考慮して、この実施の形態では、ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ；ポリフェニレンサルファイド、エンジニアリングプラスチック）材で構成されている。また、図３に示すようなリング状（円環状）をしており、軸中心線と重なる垂直面による断面形状は、図４に示すように、四角形となっている。研磨パッド３の研磨面３ａを押圧する押圧面８ａ側には、研磨屑を逃がす（排出する）ための溝状のスリット８ｂが複数形成されている。また、押圧面８ａの背面に位置するリテーナリング８の背面８ｃ側には、雌ネジ８ｅが形成されたネジインサート８ｄが複数挿入されている。すなわち、このネジインサート８ｄは略円筒形で、外周に雄ネジが形成され、内周に雌ネジ８ｅが形成されているものである。そして、このネジインサート８ｄを介して、リテーナリング８をヘッド本体７（保持ヘッド４）に装着できるようになっている。
【００１９】
さらに、リテーナリング８の内周側の側面である内周面８ｆと外周側の側面である外周面８ｇとが、所定の滑らかさに形成されている。すなわち、スラリー５ａ（その結晶を含む）や研磨屑などの外部物質（異物）が付着しにくい程度に、さらには付着した外部物質が脱落しやすい程度に、内周面８ｆと外周面８ｇとが滑らかに表面仕上げ・加工（形成）されている。具体的にこの実施の形態では、内周面８ｆおよび外周面８ｇの表面粗さが、中心線平均粗さ（算術平均粗さ、Ｒａ）で０．１μｍ以下に設定されている。
【００２０】
この実施の形態では、内周面８ｆおよび外周面８ｇの表面状態がこのように形成、設定されているが、研磨状態（研磨条件）やスラリー５ａの種類などに応じて、表面状態を形成、設定するようにしてよい。すなわち、内周面８ｆにのみスラリー５ａや研磨屑などが付着しやすい場合には、内周面８ｆのみを滑らかに形成してもよい。また、リテーナリング８に付着しやすいスラリー５ａを使用する場合や、リテーナリング８に付着しやすい大きさ、形状の研磨屑が発生する場合などには、内周面８ｆおよび外周面８ｇの表面粗さをさらに小さく（平滑）に設定してもよい。ここで、研磨状態は、ＣＭＰ装置１の種類、ウエハＷの種類や大きさ、スラリー５ａや研磨パッド３の種類、リテーナリング８の材質や形状・大きさ、研磨速度（研磨レート）、加圧量などを含む研磨に関する条件によって変わり、スラリー５ａや研磨屑の流動性や流動方向などを含むものである。また、リテーナリング８も研磨パッド３で研磨されるため、研磨屑には、ウエハＷの研磨屑のみならず、リテーナリング８の研磨屑も含まれる。
【００２１】
以上のような構成のリテーナリング８によれば、内周面８ｆおよび外周面８ｇが上記のような滑らかさに形成、設定されているため、内周面８ｆおよび外周面８ｇにスラリー５ａや研磨屑などの外部物質が付着しにくい。さらに、外部物質が付着したとしても、外部物質が容易に脱落し、内周面８ｆや外周面８ｇに外部物質が堆積（滞留）することがない。この結果、ウエハＷの被研磨面Ｗ１に外部物質によるスクラッチが発生したり、外部物質（異物）の付着などが発生したりすることが抑制され、適正な研磨結果を得ることが可能となる。
【００２２】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、リテーナリング８がＰＰＳ製であるが、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ；ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ポリエチレンテレフタレート）、ＰＯＭ（ｐｏｌｙａｃｅｔａｌｓ；ポリアセタール）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ポリイミド）など、その他のエンジニアリングプラスチック製であってもよい。また、上記の実施の形態では、リテーナリング８が一体構造（１層構造）であるが、２層構造のリテーナリングであってもよい。すなわち、例えば、研磨パッド３側にエンジニアリングプラスチック製の第１のリングを配置し、その上にステンレス鋼製の第２のリングを重ね合わせた２層構造のリテーナリングにおいて、第１のリングの内周面や外周面を滑らかに形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態に係るＣＭＰ装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１のＣＭＰ装置の保持ヘッドの概略断面図である。
【図３】図２の保持ヘッドのリテーナリングの正面断面図（ａ）と底面図（ｂ）である。
【図４】図３（ａ）のＡ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２４】
１        ＣＭＰ装置
２        定盤
３        研磨パッド
３ａ      研磨面
４        保持ヘッド
５        スラリー供給ノズル
５ａ      スラリー
６        ドレッサー
７        ヘッド本体
８        リテーナリング
８ａ      押圧面
８ｂ      スリット
８ｃ      背面
８ｄ      ネジインサート
８ｆ      内周面
８ｇ      外周面
９        弾性体膜
１０      空気室
Ｗ        ウエハ
Ｗ１      被研磨面
【図１】
2009034745.tif 000003
【図２】
2009034745.tif 000004
【図３】
2009034745.tif 000005
【図４】
2009034745.tif 000006