(57)【要約】【課題】リテーナリングの欠片によるマイクロスクラッチの発生を低減できるリテーナリング、キャリアヘッド、および化学機械研磨装置を提供する。【解決手段】リテーナリング１１０は、ＣＭＰ装置の研磨パッド３２上において、研磨対象であるウェハ１０の周囲に配置される。リテーナリング１１０は、ウェハ１０の外縁に沿う内側面１８８と研磨パッド３２に対向する底面１８２との角がテーパ状又は曲面状に面取りされた面取り部１８１を有し、底面１８２を含む平面を基準とする面取り部１８１の高さｈ1は、研磨対象とするウェハ１０の厚みの１／４以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨装置の研磨パッド上において、研磨対象であるウェハの周囲に配置されるリテーナリングであって、
前記ウェハの外縁に沿う内側面と前記研磨パッドに対向する底面との角がテーパ状又は曲面状に面取りされた面取り部を有することを特徴とする、リテーナリング。
【請求項２】
前記底面を含む平面を基準とする前記面取り部の高さが、研磨対象とする前記ウェハの厚みの１／４以下であることを特徴とする、請求項１に記載のリテーナリング。
【請求項３】
前記面取り部の高さが０．２［ｍｍ］以下であることを特徴とする、請求項１に記載のリテーナリング。
【請求項４】
前記面取り部の高さが前記研磨対象物の厚みの１／８であることを特徴とする、請求項１に記載のリテーナリング。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のリテーナリングを有し、化学機械研磨装置の研磨パッド上において研磨対象であるウェハを前記リテーナリングの内側に保持し前記研磨パッドに押し当てながら回転することを特徴とする、キャリアヘッド。
【請求項６】
ウェハに対し化学機械研磨を施すための化学機械研磨装置であって、
研磨パッドと、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のリテーナリングを有し、前記ウェハを前記リテーナリングの内側に保持し前記研磨パッドに押し当てながら回転するキャリアヘッドと
を備えることを特徴とする、化学機械研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リテーナリング、キャリアヘッド、および化学機械研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化、高性能化に伴い、半導体デバイスの構造が微細化、多層化されている。半導体デバイスの微細化や多層化を実現するためには、半導体デバイスの基体となるウェハの表面が高い平坦度を有することが求められる。
【０００３】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、ウェハ表面の平坦度を高めるための一つの方法である。ＣＭＰを行うための装置は、例えば、研磨パッド、ウェハを保持して該研磨パッドに押圧するキャリアヘッド、およびスラリー供給ノズルなどによって構成されている。さらに、キャリアヘッドは、ウェハの外周を囲むリテーナリング、およびウェハの上面を押圧する弾性膜などによって構成されている。リテーナリングは、ウェハの外周を囲んでウェハの飛び出しを防止するものである。
【０００４】
このようなリテーナリングには、例えば金属製リングとエンジニアリングプラスチック製リングとを重ね合わせたものがある（例えば、特許文献１参照）。すなわち、ウェハの外周を囲むエンジニアリングプラスチック製リングを金属製リングによって補強し、リテーナリング全体の剛性を高めたものである。
【特許文献１】特許第３４３１５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＭＰ装置によってウェハを研磨する際には、ウェハ表面の微細な傷、すなわちマイクロスクラッチの発生を出来る限り少なくすることが求められる。ウェハ表面のマイクロスクラッチが多くなると、ウェハ上に作製される半導体デバイスの歩留まりが低下してしまうからである。
【０００６】
しかし、上述した構成のＣＭＰ装置を用いてウェハを研磨すると、時として過剰な数のマイクロスクラッチが観察されることがあった。そこで本発明者は、ウェハを研磨する際にウェハ表面にマイクロスクラッチが発生するメカニズムの解明を試みた。その結果、キャリアヘッドの回転に伴う遠心力によって僅かに拡径されたウェハの外縁部がリテーナリングに接触しており、例えばエンジニアプラスチックといった材料からなるリテーナリングを使用した場合、リテーナリングの内側面が部分的に摩耗し、リテーナリングの一部が先鋭化した後に欠損することによって欠片が発生し、この欠片がマイクロスクラッチの原因となっていることを突き止めた。
【０００７】
図７（ａ）〜（ｄ）は、リテーナリングの欠片が発生する過程を概念的に示す図である。当初、図７（ａ）に示されるようにウェハＷの厚さ方向に沿って平らなリテーナリング２００の内側面２０１は、図７（ｂ）に示されるように、ウェハＷを研磨する際にウェハＷの外縁部が接触して摩耗し、次第に凹みＨが形成される。そして、当該ＣＭＰ装置の使用を重ねてこの凹みＨの深さが或る程度に達すると（図７（ｃ））、凹みＨの形成に伴い先鋭化したリテーナリング２００の下端部２０２が欠けてしまい（図７（ｄ））、その欠片がスラリーに混入してしまう。そして、この欠片がウェハＷを傷つけることによってマイクロスクラッチが発生する。なお、ウェハの厚さは一般的に０．８［ｍｍ］程度なので、リテーナリング２００の実際の凹みや欠損痕は、その幅が数百マイクロメートルといった微細なものとなり、肉眼では確認できない。上述した課題は、顕微鏡を用いてリテーナリングの内側面の変化を継続的に観察することにより判明したものである。
【０００８】
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、リテーナリングの欠片によるマイクロスクラッチの発生を低減できるリテーナリング、キャリアヘッド、および化学機械研磨装置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】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明によるリテーナリングは、化学機械研磨装置の研磨パッド上において、研磨対象であるウェハの周囲に配置されるリテーナリングであって、ウェハの外縁に沿う内側面と研磨パッドに対向する底面との角がテーパ状又は曲面状に面取りされた面取り部を有することを特徴とする。
【００１０】
図７（ｃ）及び（ｄ）に示したように、リテーナリングの欠片は、リテーナリングの内側面と底面との角部が先鋭化することによって生じる。本発明者は、この角部を予めテーパ状又は曲面状に面取りしておけば、先鋭化を防いで欠片の発生を低減できることを見出した。すなわち、上記したリテーナリングによれば、リテーナリングの欠片によるマイクロスクラッチの発生を効果的に低減できる。
【００１１】
また、リテーナリングは、底面を含む平面を基準とする面取り部の高さが、研磨対象とするウェハの厚みの１／４以下であることを特徴としてもよい。リテーナリングはウェハの外周を囲んでウェハの飛び出しを防止するものである為、面取り部の底面からの高さが過大になると、ウェハがリテーナリングから飛び出し易くなる。本発明者の試行錯誤の結果、底面を含む平面を基準とする面取り部の高さがウェハの厚みの１／４以下であれば、ウェハの飛び出しを好適に防ぎ得ることがわかった。すなわち、このリテーナリングによれば、ウェハの飛び出しを防止するという本来の機能を損なうことなく、リテーナリングの欠片によるマイクロスクラッチの発生を効果的に低減できる。
【００１２】
また、ウェハにＣＭＰを施す際には、ウェハ表面を出来る限り平坦にするために、スラリーの成分や回転速度といった研磨条件が最適条件となるよう調整することが一般的である。そして、リテーナリングの内径が変わると、研磨条件の再調整が必要となる。上記したリテーナリングのように、面取り部の高さをウェハの厚みの１／４以下とすることによって、ウェハに対するリテーナリングの内径を実質的に変えることなくマイクロスクラッチの発生を低減できるので、再調整の手間も低減できる。
【００１３】
また、リテーナリングは、面取り部の高さが０．２［ｍｍ］以下であることを特徴としてもよい。研磨対象であるウェハの厚さは０．８［ｍｍ］が一般的であり、この場合、面取り部の高さが０．２［ｍｍ］以下であることによって、リテーナリングからのウェハの飛び出しを好適に防ぐことができる。
【００１４】
また、リテーナリングは、面取り部の高さが研磨対象物の厚みの１／８であることを特徴としてもよい。これにより、ウェハの飛び出しをより確実に防止しつつ、リテーナリングの欠片によるマイクロスクラッチの発生を更に効果的に低減できる。
【００１５】
また、本発明によるキャリアヘッドは、上記したいずれかのリテーナリングを有し、化学機械研磨装置の研磨パッド上において研磨対象であるウェハをリテーナリングの内側に保持し研磨パッドに押し当てながら回転することを特徴とする。このキャリアヘッドによれば、上記したいずれかのリテーナリングを有することにより、リテーナリングの欠片によるマイクロスクラッチの発生を効果的に低減できる。
【００１６】
また、本発明による化学機械研磨装置は、ウェハに対し化学機械研磨を施すための化学機械研磨装置であって、研磨パッドと、上記したいずれかのリテーナリングを有し、ウェハをリテーナリングの内側に保持し研磨パッドに押し当てながら回転するキャリアヘッドとを備えることを特徴とする。この化学機械研磨装置によれば、上記したいずれかのリテーナリングを有することにより、リテーナリングの欠片によるマイクロスクラッチの発生を効果的に低減できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるリテーナリング、キャリアヘッド、および化学機械研磨装置によれば、リテーナリングの欠片によるマイクロスクラッチの発生を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるリテーナリング、キャリアヘッド、および化学機械研磨（ＣＭＰ）装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
＜実施の形態＞
図１は、本発明に係るＣＭＰ装置の一実施形態の構成を示す分解斜視図である。本実施形態のＣＭＰ装置２０では、一つ以上の円板状のウェハ１０に対してＣＭＰが施される。ＣＭＰ装置２０は下部機械ベース２２を有しており、下部機械ベース２２は平坦なテーブル２３を有している。テーブル２３上には、複数の研磨部２５ａ、２５ｂ及び２５ｃと、ウェハ１０を運搬するための運搬部２７とが設けられている。
【００２０】
各研磨部２５ａ〜２５ｃは円形の回転定盤３０を有しており、各回転定盤３０上には研磨パッド３２が設置されている。ウェハ１０の直径が８インチ（２０３［ｍｍ］）あるいは１２インチ（３０５［ｍｍ］）であれば、回転定盤３０及び研磨パッド３２の直径は、それぞれ約２０インチ（５０８［ｍｍ］）あるいは３０インチ（７６２［ｍｍ］）である。回転定盤３０は、下部機械ベース２２の中に配置された回転盤駆動モータ（図示せず）に接続されている。回転盤駆動モータは、例えば毎分３０〜２００回転の速さで回転定盤３０を回転させるが、より低速又は高速であってもよい。各研磨部２５ａ〜２５ｃは、研磨パッド３２の研磨条件を維持するために、対応するパッドコンディショナー装置４０を更に有してもよい。
【００２１】
スラリー（研磨剤）５０は、スラリー供給アーム５２により、研磨パッド３２の表面に供給される。スラリー５０は、反応剤（例えば脱イオン水）及び化学反応触媒（例えば水酸化カリウム）を含む。スラリー５０は、研磨粒子（例えば二酸化珪素）を更に含んでもよい。スラリー５０は、研磨パッド３２の全体に行き渡るように十分な量が供給される。また、スラリー供給アーム５２は、研磨作業の終了と共に研磨パッド３２に洗浄液を供給するいくつかのスプレーノズル（図示せず）を有している。
【００２２】
複数ヘッドカルーセル６０は、下部機械ベース２２の上方に設置されている。複数ヘッドカルーセル６０は、キャリアヘッド支持部６６及びカバー６８を有しており、キャリアヘッド支持部６６は回転軸６２により回転可能に支持されている。回転軸６２は下部機械ベース２２の中に配置されたモータと連結されており、キャリアヘッド支持部６６は中心軸線６４の周りを回転する。複数ヘッドカルーセル６０は、中心軸線６４の周囲に等角度で配置された４つのキャリアヘッド装置７０ａ、７０ｂ、７０ｃ及び７０ｄを有する。キャリアヘッド装置７０ａ〜７０ｄは、キャリアヘッド支持部６６の回転と共に移動する。キャリアヘッド装置７０ａ〜７０ｄは、まず運搬部２７からウェハ１０を受け取る。そして、ウェハ１０を保持しながら、研磨部２５ａ〜２５ｃの研磨パッド３２にウェハ１０を押し付けることによりウェハ１０を研磨する。研磨作業が終了したのち、運搬部２７へウェハ１０を送り出す。
【００２３】
各キャリアヘッド装置７０ａ〜７０ｄは、キャリアヘッド１００を有している。各キャリアヘッド１００は、該キャリアヘッド１００の中心軸線周りに各々独立して回転し、また、キャリアヘッド支持部６６において中心軸線６４と交わる方向を長手方向として形成されたスロット７２に沿って各々独立して横方向に往復する。キャリアヘッド１００には、キャリアヘッド１００を支持して回転させるキャリア駆動軸７４が取り付けられている。キャリア駆動軸７４は、スロット７２を貫通して延びており、キャリアヘッド回転モータ７６に連結されている。なお、キャリア駆動軸７４及びキャリアヘッド回転モータ７６は、キャリアヘッド１００を横に往復させるために、半径方向駆動モータによりスロット７２に沿って直線的に駆動されるスライダ（図示せず）の上に支持されていてもよい。
【００２４】
研磨作業を行う際、各キャリアヘッド１００は、ウェハ１０を下降させて研磨パッド３２に接触させる。一般的には、キャリアヘッド１００は、研磨パッド３２に対して所定の位置にウェハ１０を保持し、ウェハ１０の裏面全体に押圧力を分散させる。キャリアヘッド１００は、キャリア駆動軸７４からウェハ１０へのトルクも伝達する。
【００２５】
図２は、キャリアヘッド１００の構造を示す側面断面図である。図２に示されるように、キャリアヘッド１００は、ハウジング１０２、ベース１０４、ジンバル機構１０６、ローディング・チャンバ１０８、リテーナリング１１０、及びウェハ裏当て組立体１１２を有している。
【００２６】
ハウジング１０２は、研磨パッド３２（図１参照）の表面に対して略垂直である回転軸線１０７周りに回転可能なように、キャリア駆動軸７４（図１参照）に接続される。ローディング・チャンバ１０８は、下方への圧力をベース１０４に加えるように、ハウジング１０２とベース１０４との間に配置されている。研磨パッド３２に対するベース１０４の垂直位置も、ローディング・チャンバ１０８により制御される。ハウジング１０２に形成された導孔１２４には、円筒状のブッシュ１２２が挿通されている。
【００２７】
ウェハ裏当て組立体１１２は、多孔円板状の支持構造１１４と、支持構造１１４の枠部分をベース１０４に接続する撓みダイアフラム１１６と、支持構造１１４の下面を覆うように取り付けられた弾性膜１１８とを有している。ベース１０４とウェハ裏当て組立体１１２との間にはチャンバ１９０が設けられており、チャンバ１９０が加圧されることによって弾性膜１１８が下向きに押圧され、弾性膜１１８に接するウェハ１０（図１参照）が研磨パッド３２に押し付けられる。
【００２８】
ハウジング１０２は、研磨されるウェハ１０の円形の輪郭に対応するため略円盤状に形成されている。ハウジング１０２には、キャリアヘッド１００の空気制御のために二つの流路１２６及び１２８が形成されている。また、ベース１０４は、ハウジング１０２の下方に位置する環状の部材である。ベース１０４は、アルミニウム、ステンレス鋼あるいは繊維により強化されたプラスチックのような剛性材料により構成されるとよい。ベース１０４の内部には流路１３０が形成されており、流路１２８及び流路１３０は、取付具１３２及び１３４に取り付けられた配管（図示せず）によって互いに接続されている。ベース１０４の下部表面における流路１３０の一端には、クランプ・リング１４２を介して弾性膜１４０が取り付けられている。弾性膜１４０は袋状部（ブラダー）１４４を構成しており、袋状部１４４へ供給されるガスの量が調整されることによって支持構造１１４及び弾性膜１１８に対する下方への圧力が制御される。
【００２９】
ジンバル機構１０６は、ベース１０４を支持する部材である。ジンバル機構１０６は、研磨パッド３２（図１）の表面に対してベース１０４がほぼ平行となるように、ベース１０４をハウジング１０２に対して枢動可能に支持する。ジンバル機構１０６は、円筒状のジンバル軸１５０と円板状の撓みリング１５２とを有している。ジンバル軸１５０の一端は流路１５４に連結され、他端は撓みリング１５２の中心部に固定されている。撓みリング１５２の外周部分にはベース１０４が固定されている。ジンバル軸１５０は、ベース１０４を垂直方向に移動可能にするために垂直方向に滑動でき、またハウジング１０２に対するベース１０４の横方向位置を固定する。
【００３０】
ハウジング１０２とベース１０４との隙間は、環状のダイアフラム１６０により封止されている。具体的には、ダイアフラム１６０の内縁はクランプリング１６２によりハウジング１０２にクランプされており、ダイアフラム１６０の外縁はクランプリング１６４によりベース１０４にクランプされている。これにより、ローディング・チャンバ１０８が気密に構成される。ダイアフラム１６０は、例えば環状のシリコン薄板からなる。
【００３１】
ウェハ裏当て組立体１１２の支持構造１１４は、ベース１０４の下方に配置されている。支持構造１１４は、支持プレート１７０、下部環状クランプ１７２及び上部環状クランプ１７４を有する。支持プレート１７０は、複数の貫通孔１７６を有する円板状の剛性部材である。支持プレート１７０は、下向きに突出しているリップ１７８をその外縁に更に有してもよい。また、ウェハ裏当て組立体１１２の撓みダイアフラム１１６は、可撓性材料を用いて環状に成形された部材である。撓みダイアフラム１１６の外縁は、ベース１０４とリテーナリング１１０との間にクランプされ、撓みダイアフラム１１６の内縁は、下部クランプ１７２と上部クランプ１７４との間にクランプされている。撓みダイアフラム１１６は、ネオプレン等のゴム、ナイロン（登録商標）やノーメックス（登録商標）といったエラストマーを塗布した織物、プラスチック、或いはガラスファィバー等の複合材によって構成される。
【００３２】
弾性膜１１８は、クロロプレン或いはエチレン・プロピレン・ゴムのような可撓性且つ弾性の材料により形成された円形の薄板である。弾性膜１１８の一部は、支持プレート１７０と下部クランプ１７２との間にクランプされるように、支持プレート１７０の端縁の周りに延びている。そして、弾性膜１１８、支持構造１１４、撓みダイアフラム１１６、ベース１０４、及びジンバル機構１０６によって、チャンバ１９０が気密に封止されている。
【００３３】
リテーナリング１１０は、研磨パッド３２上においてウェハ１０の周囲に配置され、ウェハ１０の外周を囲んでウェハ１０の飛び出しを防止するための環状の部材である。リテーナリング１１０は、例えばボルト１９４によってベース１０４の外縁に固定される。流体がローディング・チャンバ１０８に送り込まれ、ベース１０４が下向きに押されると、リテーナリング１１０も、研磨パッド３２に負荷を加えるように下向きに押される。リテーナリング１１０の内側面１８８は、弾性膜１１８の表面１２０と共に、ウェハを収容するための凹部を構成する。リテーナリング１１０は、ウェハ１０がこの凹部から飛び出すことを防止する。
【００３４】
図３（ａ）は、リテーナリング１１０付近の構成を拡大して示す側面断面図である。また、図３（ｂ）は、リテーナリング１１０とウェハ１０との当接部分を更に拡大して示す側面断面図である。図３（ａ）に示されるように、リテーナリング１１０は、環状の第１の部分１８０と、第１の部分１８０と同心且つ同径の環状であり第１の部分１８０上に積み重ねられて固定された第２の部分１８４とを有している。第１の部分１８０は、研磨作業の際に研磨パッド３２と接する底面１８２と、ウェハ１０の外縁に沿う内側面１８８とを有している。また、第２の部分１８４はベース１０４に固定されている。第１の部分１８０は、例えば接着剤層１８６を介して第２の部分１８４に接着されるとよい。
【００３５】
第１の部分１８０は、ＣＭＰプロセスに使用されるスラリーに対して化学的に不活性な材料により構成される。更に、第１の部分１８０には或る程度の耐摩耗性を得るため適度な硬さが求められるが、一方ではリテーナリング１１０にウェハ１０が接触してもウェハ１０が損傷しないように、第１の部分１８０にはウェハ１０より軟らかいことが求められる。具体的には、第１の部分１８０の材料としては、例えば米ＤＳＭエンジニアリング・プラスチック社製のテクトロン（登録商標）といった硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）を用いることができる。この他、米デュポン社製のデルリン（登録商標）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）、或いは米デュポン社製のＺＹＭＡＸＸ（登録商標）のような複合材、といった他のプラスチック材料も好適である。第１の部分１８０は、これらプラスチック材料の塊から所定の形状に切り出されることによって作製される。
【００３６】
第１の部分１８０の厚さＴ1は、ウェハ１０が接着剤層１８６に触れない程度にウェハ１０の厚さＴSより厚く形成される。第１の部分１８０の底面１８２は、ほぼ平坦であってもよく、あるいは、リテーナリング１１０の外側から内側へのスラリーの搬送を容易にするために、外側面から内側面に達する溝を有してもよい。
【００３７】
第２の部分１８４は、金属により構成される。第２の部分１８４の構成材料としては、例えばステンレス鋼、モリブデン、アルミニウム、セラミックス、或いはアルミナといった剛性材料が好適である。第２の部分１８４の厚さＴ2は、第１の部分１８０の厚さＴ1より厚く形成されることが好ましい。
【００３８】
ここで、図３（ｂ）に拡大して示されるように、第１の部分１８０は、内側面１８８と底面１８２との角がテーパ状（斜面状）に面取りされた面取り部１８１を有している。面取り部１８１は、例えば第１の部分１８０の当該角部を切削することにより形成される。底面１８２と面取り部１８１との成す角（傾斜角）は例えば４５°である。なお、この傾斜角は、例えば３０°〜６０°の範囲内で任意の角度に設定されてもよい。
【００３９】
底面１８２を含む平面を基準とする面取り部１８１の高さｈ1は、ウェハ１０の厚さＴSの１／４以下であり、より好ましくは厚さＴSの１／８である。ウェハ１０の厚さＴSは一般的に０．８［ｍｍ］なので、その場合、面取り部１８１の高さｈ1は０．２［ｍｍ］以下、好ましくは０．１［ｍｍ］となる。また、この面取り部１８１は、上述したように内側面１８８と底面１８２との角部を有意に切削することにより形成されたものであり、リテーナリングを形成する際の許容差により生じる形状とは異なる。すなわち、加工許容差により生じるような面取り部１８１と似た形状は、底面１８２からの高さが０．０１［ｍｍ］未満といったごく小さなものである。面取り部１８１は、底面１８２からの高さｈ1が０．０１［ｍｍ］以上（好ましくは０．０５［ｍｍ］以上）であり、このような形状とは明確に区別される。
【００４０】
このような形態のリテーナリング１１０によれば、次の効果が得られる。図７（ｃ）及び（ｄ）に示したように、リテーナリングの欠片は、リテーナリングの内側面と底面との角部が先鋭化することによって生じる傾向がある。そこで、本発明者は、この角部をテーパ状に面取りすることによって、先鋭化を防いで欠片の発生を低減できると考えた。すなわち、図４（ａ）に示すようにリテーナリング１１０の内側面１８８と底面１８２との角に面取り部１８１が形成された場合、ウェハを研磨する際にウェハの外縁部が内側面１８８に接触することによって、面取り部１８１に隣接して凹みＨが形成される。ＣＭＰ装置２０の使用を重ねることによりこの凹みＨは次第に大きくなるが（図４（ｃ））、先鋭化する部分は既に面取りされ除去されているので、図７（ｄ）に示したような欠片２０２は生じない。したがって、本実施形態のリテーナリング１１０によれば、欠片の発生を防いでマイクロスクラッチの発生を効果的に低減できる。
【００４１】
図５は、面取り部１８１を形成したリテーナリング１１０を用いて実際にＣＭＰを施した３枚のウェハＡ１〜Ａ３、並びに、比較のため面取り部の無いリテーナリングを用いてＣＭＰを施した１０枚のウェハＢ１〜Ｂ１０のそれぞれにおける、ＣＭＰ後のマイクロスクラッチの数を表したグラフである。なお、ウェハＡ１〜Ａ３において、面取り部１８１の高さｈ1はウェハ１０の厚さＴSの１／８とした。また、リテーナリング１１０の第１の部分１８０の材料としてはＰＰＳを使用した。ウェハＡ１〜Ａ３及びＢ１〜Ｂ１０としては、シリコンウェハ上に銅製の膜が形成されたものを使用した。図５に示されるように、面取り部の無いリテーナリングを用いた場合（ウェハＢ１〜Ｂ１０）には、ウェハ一枚当たりのマイクロスクラッチの数が５００を超えるものが多数出現した。また、中にはマイクロスクラッチの数が少ないもの（ウェハＢ６など）も存在したが、これはリテーナリングがまだ新しく、図７（ｃ）に示したような深い凹みＨが形成されていなかったためと考えられる。これに対し、面取り部１８１を形成したリテーナリング１１０を用いた場合（ウェハＡ１〜Ａ３）には、十分な使用回数を経た後にもかかわらず、ウェハ一枚当たりのマイクロスクラッチの数がいずれも３００未満に抑えられており、面取り部１８１による上述した効果がよく表れている。
【００４２】
また、リテーナリング１１０はウェハ１０の外周を囲んでウェハ１０の飛び出しを防止する為の部材なので、面取り部１８１の高さｈ1が過大になると、ウェハ１０がリテーナリング１１０から飛び出し易くなってしまう。この点に関し、本発明者は高さｈ1がウェハ１０の厚さＴSの３／８である面取り部を有するリテーナリングと、高さｈ1が厚さＴSの１／４である面取り部を有するリテーナリングとを試作し、ＣＭＰを行った。その結果、高さｈ1を厚さＴSの３／８とした場合にはウェハが飛び出すことがあったが、高さｈ1を厚さＴSの１／４とした場合にはウェハが全く飛び出さなかった。これにより、面取り部１８１の高さｈ1がウェハ１０の厚みの１／４以下であれば、ウェハ１０の飛び出しを好適に防ぎ得ることがわかった。すなわち、本実施形態のリテーナリング１１０によれば、面取り部１８１の高さｈ1がウェハ１０の厚みの１／４以下であることにより、ウェハ１０の飛び出しを防止するという本来の機能を損なうことなく、リテーナリング１１０の欠片によるマイクロスクラッチの発生を効果的に低減できる。
【００４３】
なお、本発明者の経験によれば、面取り部１８１の高さｈ1は、ウェハ１０の厚さＴSのほぼ１／８であることが好ましい。この場合、ウェハ１０の飛び出しをより確実に防止しつつ、リテーナリング１１０の欠片によるマイクロスクラッチの発生を効果的に低減できる。
【００４４】
また、ウェハ１０にＣＭＰを施す際には、ウェハ１０の表面を出来る限り平坦にするために、スラリーの成分や回転速度といった研磨条件が最適条件となるよう調整することが一般的である。そして、リテーナリング１１０の内径が変わると、研磨条件の再調整が必要となる。本実施形態のリテーナリング１１０では、面取り部１８１の高さｈ1がウェハ１０の厚さＴSの１／４以下であり、ウェハ１０から見たリテーナリング１１０の内径を実質的に変えることなくマイクロスクラッチの発生を低減できる。したがって、再調整の手間も低減できる。
【００４５】
なお、上記したリテーナリング１１０による作用効果は、該リテーナリング１１０を搭載したキャリアヘッド１００、および該キャリアヘッドを備えるＣＭＰ装置２０においても同様である。
【００４６】
＜変形例＞
図６は、リテーナリング１１０に形成される面取り部の他の例を示す側面断面図である。図６に示されるように、本変形例による面取り部１８３は、第１の部分１８０の内側面１８８と底面１８２との角が曲面状に面取りされて成る。面取り部１８３は、例えば第１の部分１８０の当該角部を切削することにより形成される。リテーナリング１１０の中心軸線を含む断面における面取り部１８３の形状は斜め下方に向けて凸の曲線状となっており、その曲率半径は任意である。また、第１の部分１８０の底面１８２を含む平面を基準とする面取り部１８３の高さｈ2はウェハ１０の厚さＴSの１／４以下であり、より好ましくは厚さＴSの１／８である。ウェハ１０の厚さＴSは一般的に０．８［ｍｍ］なので、その場合、面取り部１８３の高さｈ2は０．２［ｍｍ］以下、好ましくは０．１［ｍｍ］となる。また、図３（ｂ）に示した面取り部１８１と同様、面取り部１８３は、内側面１８８と底面１８２との角部を有意に切削することにより形成されたものであり、リテーナリングを形成する際の許容差により生じる形状とは異なる。面取り部１８３は、底面１８２からの高さｈ2が０．０１［ｍｍ］以上（好ましくは０．０５［ｍｍ］以上）であり、このような形状とは明確に区別される。
【００４７】
リテーナリングの面取り部は、図３（ｂ）に示したようなテーパ状に限らず、本変形例のように曲面状に形成されてもよい。これにより、面取り部による前述した作用効果を同様に得ることができる。
【００４８】
本発明によるリテーナリング、キャリアヘッド、および化学機械研磨装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においてはプラスチック製の第１の部分および金属製の第２の部分からなるリテーナリングに本発明を適用した例を説明したが、本発明はこのような構成のリテーナリングに限らず、単一部分や三つ以上の部分によって構成されたリテーナリングにも適用できる。また、面取り部が形成されるリテーナリングの構成材料は、プラスチックに限らず他の材料であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るＣＭＰ装置の一実施形態の構成を示す分解斜視図である。
【図２】キャリアヘッドの構造を示す側面断面図である。
【図３】（ａ）リテーナリング付近の構成を拡大して示す側面断面図である。（ｂ）リテーナリングとウェハとの当接部分を更に拡大して示す側面断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）リテーナリングに形成された面取り部による作用効果を説明するための図である。
【図５】面取り部を形成したリテーナリングを用いて実際にＣＭＰを施した３枚のウェハＡ１〜Ａ３、並びに、比較のため面取り部の無いリテーナリングを用いてＣＭＰを施した１０枚のウェハＢ１〜Ｂ１０のそれぞれにおける、ＣＭＰ後のマイクロスクラッチの数を表したグラフである。
【図６】リテーナリングに形成される面取り部の他の例を示す側面断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）従来のリテーナリングにおいてマイクロスクラッチの原因となる欠片が発生するしくみを示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ウェハ、２０…化学機械研磨装置、２５ａ〜２５ｃ…研磨部、２７…運搬部、３０…回転定盤、３２…研磨パッド、４０…パッドコンディショナー装置、５０…スラリー、６０…複数ヘッドカルーセル、７０ａ〜７０ｄ…キャリアヘッド装置、１００…キャリアヘッド、１０２…ハウジング、１０４…ベース、１０６…ジンバル機構、１１０…リテーナリング、１８０…第１の部分、１８１，１８３…面取り部、１８２…底面、１８４…第２の部分、１８６…接着剤層、１８８…内側面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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