JP2009033086A - Ｃｍｐ装置用リテーナリング - Google Patents

Abstract

【課題】 慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能なリテーナリングを提供する。
【解決手段】 押圧面８ａ側の内周側の角部および外周側の角部が角Ｒ形に形成され、押圧面８ａに内周側から外周側に向けて勾配が設けられている。これにより、リテーナリング８の押圧面８ａ側の形状が、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面側の形状と同様な状態となり、押圧面８ａ側の形状が当初から適正となる。この結果、リテーナリング８を装着した直後から、あるいは短時間の慣らし研磨を行っただけで、適正な研磨結果を得ることが可能となる。
【選択図】 図４

Description

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配設（装着）されてウエハの外周を囲うリテーナリングに関する。

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。）。

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。
特開平１１−２２６８６５号公報

ところで、このようなリテーナリングは研磨パッドを押圧するため、研磨パッドによってリテーナリングの押圧面（研磨パッドを押圧する面）自体が研磨され、消耗されていく。このため、リテーナリングを定期的に新品の（製造して未使用の）リテーナリングに交換しなければならないが、新品のリテーナリングを装着してウエハを研磨した場合には、すぐには適正（良好）な研磨結果（研磨性能）が得られなかった。つまり、ウエハの被研磨面に、スクラッチ（かき傷）や研磨屑の付着などが発生したり、均一かつ所定の表面粗さや平面度（面内均一性）が得られないなどの問題が生じていた。このため、新品のリテーナリングを装着した場合には、製品ウエハ（製品として生産されるウエハ）の研磨を開始する前に、慣らし研磨を行う必要があった。すなわち、新品のリテーナリングをＣＭＰ装置の保持ヘッドに装着し、数十枚から数百枚のダミーウエハ（慣らし用ウエハ）を研磨する。そして、適正な研磨結果が得られることを確認した後、つまりスクラッチなどがなく所定の表面粗さや平面度のウエハが得られることを確認した後に、製品ウエハの研磨を開始する必要があった。しかしながら、このような慣らし研磨には多くの時間と労力とを要し、ウエハの生産稼働率を低下させる要因となっていた。

そこでこの発明は、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能なリテーナリングを提供することを目的とする。

本発明者は、調査、研究の結果、リテーナリングの押圧面側の形状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押圧面側の形状が適正でなければならない、との結論を得た。すなわち、従来からの形状で製造された新品のリテーナリングと、実際にウエハを研磨して適正な研磨結果が得られているリテーナリングとの押圧面側の形状を比較調査した結果、両者に差異があることを確認した。そして、この差異によって、新品のリテーナリングではすぐには適正な研磨結果が得られない、つまり、新品のリテーナリングですぐに適正な研磨結果を得るには、この差異をなくす、あるいは小さくする必要がある、という結論を得るに至った。

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、ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するＣＭＰ装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するＣＭＰ装置用リテーナリングであって、前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側の形状が、適正な研磨結果が得られたＣＭＰ装置用リテーナリングの押圧面側の形状に基づいて形成されていることを特徴とする。ここで、適正な研磨結果とは、ウエハの被研磨面が所定の要求仕様を満たすことを意味する。具体的には、ウエハの被研磨面に所定の大きさ以上のスクラッチや研磨屑の付着などがなく、ウエハの被研磨面が全面にわたって所定の表面粗さ、平面度を満たして均一であることを意味する。

請求項２に記載の発明は、ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するＣＭＰ装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するＣＭＰ装置用リテーナリングであって、前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の少なくとも一方が、曲面形状またはテーパ状に形成されている、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のＣＭＰ装置用リテーナリングにおいて、前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、前記角部の形状が設定されている、ことを特徴とする。ここで、研磨条件とは、ＣＭＰ装置の種類、ウエハの種類や大きさ、スラリーや研磨パッドの種類、リテーナリングの材質や大きさ、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である。

請求項４に記載の発明は、ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するＣＭＰ装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するＣＭＰ装置用リテーナリングであって、前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面に、内周側から外周側に向けて勾配が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のＣＭＰ装置用リテーナリングにおいて、前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて前記勾配の方向が設定されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するＣＭＰ装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するＣＭＰ装置用リテーナリングであって、前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側に凹状の逃がし溝が形成され、この逃がし溝の外角部がテーパ状または曲面状に形成されている、ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のＣＭＰ装置用リテーナリングにおいて、前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、前記外角部の形状が設定されている、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、リテーナリングの押圧面側の形状が、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面側の形状に基づいて形成されているため、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。すなわち、スクラッチなどがなく適正な研磨結果が得られたリテーナリングに基づいてリテーナリングの押圧面側の形状が形成されているため、リテーナリングの押圧面側の形状が当初から適正な状態となっている。このため、リテーナリングを装着した直後から、あるいは短時間の慣らし研磨を行っただけで、適正な研磨結果を得ることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、リテーナリングの押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の少なくとも一方が、曲面形状またはテーパ状に形成されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の少なくとも一方が、曲面形状またはテーパ状になっていることに基づくものである。そして、このような形状に形成されていることで、リテーナリングの押圧面側の角部の形状が当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、ウエハを研磨する研磨条件に基づいて角部の形状が設定されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面側の角部の形状が、研磨条件によって異なることに基づくものである。そして、ある研磨条件で使用されるリテーナリングの角部の形状を、同じ研磨条件で使用されて適正な研磨結果が得られたリテーナリングの角部の形状と同じに設定することで、角部の形状が当初から適正となる。この結果、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、リテーナリングの押圧面に、内周側から外周側に向けて勾配が設けられている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面が勾配を有していることに基づくものであり、勾配が設けられていることで、リテーナリングの押圧面が当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、ウエハを研磨する研磨条件に基づいて勾配の方向が設定されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面の勾配の方向（上り傾斜か下り傾斜か）が、研磨条件によって異なることに基づくものである。そして、ある研磨条件で使用されるリテーナリングの押圧面の勾配の方向を、同じ研磨条件で使用されて適正な研磨結果が得られたリテーナリングの押圧面の勾配の方向と同じに設定することで、押圧面の勾配の方向が当初から適正となる。この結果、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、リテーナリングの押圧面側に形成された逃がし溝の外角部が、テーパ状または曲面状に形成されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングで逃がし溝を有するものは、逃がし溝の外角部がテーパ状、あるいは曲面状になっていることに基づくものである。そして、このような形状に形成されていることで、リテーナリングの逃がし溝の外角部が当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、逃がし溝の外角部の形状が設定されている。これは、適正な研磨結果が得られたリテーナリングで逃がし溝を有するものは、逃がし溝の外角部の形状が、研磨条件によって異なることに基づくものである。そして、ある研磨条件で使用されるリテーナリングの逃がし溝の外角部の形状を、同じ研磨条件で使用されて適正な研磨結果が得られたリテーナリングの逃がし溝の外角部の形状と同じに設定することで、逃がし溝の外角部の形状が当初から適正となる。この結果、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

以上のように慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能な結果、ＣＭＰ装置の生産稼働率を向上させることが実効的に可能となる。しかも、慣らし研磨に要する時間が最小限化されるため、ダミーウエハを慣らし研磨することによる研磨屑が減少し、研磨屑によるウエハ（製品ウエハ）へのスクラッチや不純物の付着などの発生率もさらに減少する。この結果、ウエハの生産品質が向上、安定化し、不良品低減によって生産性がさらに向上する。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、こ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。

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。

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（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。

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、図３に示すようなリング状をしており、中心線と重なる垂直面による断面形状は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）ための凹状の逃がし溝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。

さらに、押圧面８ａ側の形状が、適正な研磨結果が得られたリテーナリング（以下、適宜「安定化リテーナリング」という）の押圧面側の形状に基づいて形成されている。ここで、適正な研磨結果とは、ウエハＷの被研磨面Ｗ１が所定の要求仕様を満たすことを意味する。具体的には、ウエハＷの被研磨面Ｗ１に所定の大きさ以上のスクラッチや研磨屑の付着などがなく、被研磨面Ｗ１が全面にわたって所定の表面粗さ、平面度を満たして均一であることを意味する。また、安定化リテーナリングとは、本リテーナリング８が使用される研磨条件と同じ研磨条件で使用されて安定して適正な研磨結果が得られたリテーナリングであり、研磨条件とは、ＣＭＰ装置の種類、ウエハの種類や大きさ、スラリーや研磨パッドの種類、リテーナリングの材質や形状・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である。

すなわち、一般にウエハの量産研磨では、同じ研磨条件で複数のウエハを量産的、連続的に研磨し、リテーナリングが消耗した時点で新品のリテーナリングと交換している。そして、先に使用されて安定して適正な研磨結果を得られたリテーナリング、つまり安定化リテーナリングに基づいて、同じ研磨条件で使用される本リテーナリング８の押圧面８ａ側の形状が形成されているものである。

具体的には、次のように形成されている。まず、図４に示すように、押圧面８ａ側の内周側の角部および外周側の角部がそれぞれ、円弧状である角Ｒ形（丸み、曲面形状）に形成（Ｒ加工）されている。また、この実施の形態では、内周側の角Ｒ１の大きさが半径０．０５ｍｍ、外周側の角Ｒ２の大きさが半径０．１０ｍｍに設定されている。このような形状に形成されているのは、次の理由によるものである。

すなわち、本リテーナリング８が使用される研磨条件と同じ研磨条件で使用された安定化リテーナリングの内周側の角部および外周側の角部を調査したところ、それぞれ角Ｒ状であったことによる。具体的には、内周側の角部が直角（シャープエッジ）で、外周側の角部に微小な面取りが形成されたリテーナリングをＣＭＰ装置１に装着して、ウエハＷの研磨を行った。その結果、研磨当初（ウエハＷを数百枚研磨した間）においては、適正な研磨結果が安定して得られなかったが、その後安定して適正な研磨結果が得られた。そして、安定して適正な研磨結果が得られた時点（この時点でこのリテーナリングが安定化リテーナリングとなる）以降について、押圧面側の内周側の角部および外周側の角部を調査したところ、図５に示すような結果が得られた。この図は、安定して適正な研磨結果が得られた時点以降、つまりウエハＷを７００枚研磨した時点、１０００枚研磨した時点、３５００枚研磨した時点および、５０００枚研磨した時点において、図３（ｂ）に示す測定箇所Ｐ１〜Ｐ４の内周側の角部と外周側の角部を三次元測定した結果を示す。そして、図中の数値は、角部の角Ｒの大きさ（半径）を示し、ゼロ値の場合には角部が直角であることを示す。

この図から明らかなように、適正な研磨結果が得られている状態においては、内・外周側の角部がいずれも角Ｒ状であり、しかもその大きさが大きく変動していないことがわかる。このことは、安定して適正な研磨結果を得るためには、内・外周側の角部がいずれも角Ｒ状であり、しかも所定の大きさである必要があることを示唆している。このような調査結果から、本リテーナリング８の内周側の角部および外周側の角部を、安定化リテーナリングと同等な形状に形成したものである。なお、上記の研磨当初において適正な研磨結果が得られなかったこと、および、従来多くの慣らし研磨を要していたことから、従来は慣らし研磨によって内・外周側の角部が上記のような適正な状態となり、その後適正な研磨結果が安定して得られるようになると考えられる。

ここで、内・外周側の角部の形状は、研磨条件に基づいて設定する必要があり、この実施の形態では、上記のように設定しているが、研磨条件が異なる場合には、その研磨条件で使用された安定化リテーナリングの内・外周側の角部の形状に基づいて設定する必要がある。従って、研磨条件によっては、内周側の角部または外周側の角部の一方のみを角Ｒ形に形成する必要がある場合もあり、角Ｒ形の大きさも研磨条件によって異なる。

さらに、図４に示すように、リテーナリング８の押圧面８ａに、内周側から外周側に向けて勾配が設けられている。すなわち、この実施の形態では、押圧面８ａを下側（研磨パッド３側）に向けた状態で、内周側から外周側に向けて上り傾斜になるように、勾配の方向が設定されている。また、内周側の周縁と外周側の周縁との高さ差Ｄ１は、０．０３ｍｍに設定されている。押圧面８ａが、このような形状に形成されているのは、次の理由によるものである。

すなわち、本リテーナリング８が使用される研磨条件と同じ研磨条件で使用された安定化リテーナリングの押圧面を調査したところ、図６に示すような結果が得られた。この図は、安定化リテーナリングの図３（ｂ）に示す測定箇所Ｐ２（Ｘ方向）、Ｐ１（Ｙ方向）において、図７に示すように、内周縁をゼロ基準として、外周方向の距離Ｌと押圧面８ａの高さＤとの関係を測定した結果である。この図から明らかなように、この研磨条件の安定化リテーナリングでは、内周側から外周側に向けて上り方向の勾配が形成され、内周側の周縁と外周側の周縁との高さ差Ｄ１が０．０３ｍｍ程度であることがわかる。このことは、安定して適正な研磨結果を得るためには、押圧面８ａが内周側から外周側に向けて上り方向の勾配を有し、その高さ差Ｄ１として０．０３ｍｍ程度要することを示唆している。このような調査結果から、本リテーナリング８の押圧面８ａを安定化リテーナリングと同等な形状に形成したものである。なお、上記の内・外周側の角部の場合と同様に、従来は慣らし研磨によって押圧面８ａが上記のような適正な状態となり、その後適正な研磨結果が安定して得られるようになると考えられる。

ここで、押圧面８ａの勾配の方向、大きさ（高さ差Ｄ１）は、研磨条件に基づいて設定する必要があり、この実施の形態では、上記のように設定しているが、研磨条件が異なる場合には、その研磨条件で使用された安定化リテーナリングの押圧面の勾配の方向、大きさに基づいて設定する必要がある。従って、研磨条件によっては、図８に示すように、内周側から外周側に向けて下り方向の勾配を形成する必要がある場合もあり、高さ差Ｄ１も研磨条件によって異なる。

以上のような構成のリテーナリング８によれば、押圧面８ａ側の形状が、本リテーナリング８が使用される研磨条件と同じ研磨条件の安定化リテーナリングの押圧面側の形状に基づいて形成されているため、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。すなわち、安定して適正な研磨結果が得られたリテーナリングに従って本リテーナリング８の押圧面８ａ側の形状が形成されているため、押圧面８ａ側の形状が当初から適正な状態となっている。このため、本リテーナリング８をＣＭＰ装置１に装着した直後から、あるいは短時間の慣らし研磨を行っただけで、適正な研磨結果を安定して得ることが可能となる。

具体的には、安定化リテーナリングの内・外周側の角部が角Ｒ状であることに倣って、本リテーナリング８の内・外周側の角部が角Ｒ形に形成され、しかも、その大きさが安定化リテーナリングと同程度に設定されている。このため、本リテーナリング８の押圧面８ａ側の角部の形状、大きさが当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。さらに、安定化リテーナリングの押圧面が勾配を有していることに倣って、本リテーナリング８の押圧面８ａに勾配が設けられ、しかも、勾配の方向、大きさが、安定化リテーナリングと同じ、あるいは同程度に設定されている。このため、本リテーナリング８の押圧面８ａが当初から適正な状態となり、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

（実施の形態２）
図９は、この実施の形態に係るＣＭＰ装置用リテーナリング８の押圧面８ａ側を示す底面図であり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することで、その説明を省略する。

リテーナリング８の押圧面８ａ側には、逃がし溝８ｂが全周に沿って複数形成されている。この逃がし溝８ｂは、図１０に示すように、断面が凹状で、リテーナリング８の内周縁から外周縁に貫通して形成されている。さらに、逃がし溝８ｂの外角部８ｆ、つまり、図中逃がし溝８ｂの上端部と押圧面８ａとで形成される外角部８ｆが、図１１に示すように、テーパ状に形成されている。このようにテーパ状に形成されているのは、次の理由によるものである。すなわち、実施の形態１と同様に、このリテーナリング８が使用される研磨条件と同じ研磨条件で使用され、適正な研磨結果が得られた安定化リテーナリングの逃がし溝（８ｂ）の外角部（８ｆ）を調査したところ、外角部がテーパ状であったことによる。

そして、この外角部８ｆは、逃がし溝８ｂに沿って形成され、その形状はウエハＷを研磨する研磨条件に基づいて設定されている。具体的には、この実施の形態では、第１の研磨条件に対して、外角部８ｆの形状が次のように設定、形成されている。すなわち、図１２に示す外角部８ｆの形状拡大図において、テーパ角θ１が３５°で、押圧面８ａからの深さＦ１が０．２５ｍｍ程度、あるいは押圧面８ａ側への幅Ｈ１が０．４ｍｍ程度に設定されている。さらに、リテーナリング８の内周側の角部は、ほぼ直角（シャープエッジ）に設定され、外周側の角部は、図１３に示す拡大図（図１０のＶ３―Ｖ３方向から見た断面拡大図）において、テーパ角θ２が３５°で、押圧面８ａからのテーパ深さＦ２が０．２６ｍｍ程度、あるいは押圧面８ａ側へのテーパ幅Ｈ２が０．３６ｍｍ程度に設定されている。このように設定されているのは、第１の研磨条件における安定化リテーナリングの逃がし溝（８ｂ）の外角部（８ｆ）、および内・外周側の角部を調査したところ、次のような結果が得られたことによる。
内周側Ｖ１から見た深さＦ１：０．２７〜０．２８ｍｍ
外周側Ｖ２から見た深さＦ１：０．２４〜０．２５ｍｍ
内周側Ｖ１から見た幅Ｈ１：０．３７〜０．３８ｍｍ
外周側Ｖ２から見た幅Ｈ１：０．３４ｍｍ
内周側Ｖ１から見たテーパ角θ１：３６°０９′〜３６°２３′
外周側Ｖ２から見たテーパ角θ１：３５°１３′〜３６°３１′
内周側の角部：ほぼ直角
外周側の角部のテーパ角θ２：３５°４５′〜３５°５０′
外周側の角部のテーパ深さＦ２：０．２６ｍｍ
外周側の角部のテーパ幅Ｈ２：０．３６ｍｍ

また、第２の研磨条件に対して、外角部８ｆの形状が次のように設定、形成されている。すなわち、テーパ角θ１が４０°で、押圧面８ａからの深さＦ１が０．３ｍｍ程度、あるいは押圧面８ａ側への幅Ｈ１が０．４ｍｍ程度に設定されている。さらに、リテーナリング８の内周側の角部は、ほぼ直角（シャープエッジ）に設定され、外周側の角部は、テーパ角θ２が４０°で、押圧面８ａからのテーパ深さＦ２が０．２６ｍｍ程度、あるいは押圧面８ａ側へのテーパ幅Ｈ２が０．３ｍｍ程度に設定されている。このように設定されているのは、第２の研磨条件における安定化リテーナリングの逃がし溝（８ｂ）の外角部（８ｆ）、および内・外周側の角部を調査したところ、次のような結果が得られたことによる。
内周側Ｖ１から見た深さＦ１：０．３０〜０．３３ｍｍ
外周側Ｖ２から見た深さＦ１：０．２９〜０．３０ｍｍ
内周側Ｖ１から見た幅Ｈ１：０．３７〜０．３８ｍｍ
外周側Ｖ２から見た幅Ｈ１：０．３５〜０．３６ｍｍ
内周側Ｖ１から見たテーパ角θ１：３９°０２′〜４０°５８′
外周側Ｖ２から見たテーパ角θ１：３９°３８′〜３９°４８′
内周側の角部：ほぼ直角
外周側の角部のテーパ角θ２：３９°１７′〜４０°５４′
外周側の角部のテーパ深さＦ２：０．２６〜０．２７ｍｍ
外周側の角部のテーパ幅Ｈ２：０．３０〜０．３３ｍｍ

ここで、上記の第１、第２の研磨条件は、あくまでも例示であり、使用する研磨条件に応じて、上記のようにして安定化リテーナリングに基づいて、テーパ角θ１、深さＦ１、幅Ｈ１などを設定すればよい。また、実際には、加工の精度や効果の程度などに応じて、テーパ角θ１、深さＦ１、幅Ｈ１などを設定してもよい。すなわち、上記のようなテーパ角θ１、深さＦ１、幅Ｈ１などに精度高く加工することが困難な場合や、上記の数値どおりに形成しなくても（数値を丸めても）ある程度の効果が得られる場合には、例えば、テーパ角θ１を４５°とする面取りを外角部８ｆの形状としてもよい。この場合、その大きさを例えば、第１、第２の研磨条件では、Ｃ０．３ｍｍ程度とする。

また、実施の形態１における押圧面８ａ側の内・外周側の角部のように、逃がし溝８ｂの外角部８ｆを円弧状である角Ｒ状（曲面状）に形成（Ｒ加工）してもよい。この場合、その大きさを例えば、第１、第２の研磨条件では、Ｒ０．３ｍｍ程度とする。このように、必ずしも安定化リテーナリングの外角部（８ｆ）の形状と一致させる必要はなく、安定化リテーナリングの押圧面側の形状（外角部の形状）に基づいて形成されていればよい。すなわち、安定化リテーナリングの逃がし溝の外角部は、直角ではなく、角が逃げた状態（鈍角）となっており、これにより適正な研磨結果が得られていると推考される。従って、安定化リテーナリングの逃がし溝の外角部の形状に基づいて、リテーナリング８の逃がし溝８ｂの外角部８ｆをテーパ状または曲面状に形成すればよいものである。

以上のような構成のリテーナリング８によれば、逃がし溝８ｂの外角部８ｆが、安定化リテーナリングと同様に（安定化リテーナリングに倣って）、テーパ状に形成されているため、逃がし溝８ｂの外角部８ｆが当初から適正な状態となる。しかも、このリテーナリング８が使用される研磨条件１または２と同じ研磨条件で使用され、適正な研磨結果が得られた安定化リテーナリングの逃がし溝（８ｂ）の外角部（８ｆ）の形状と同じに設定されているため、逃がし溝８ｂの外角部８ｆの形状が、研磨条件１または２に対して当初から適正な形状となる。さらに、このような逃がし溝８ｂが形成されたリテーナリング８の内・外周側の角部の形状が、安定化リテーナリングに基づいた形状に形成されているため、内・外周側の角部の形状が当初から適正な状態となる。これらの結果、実施の形態１と同様に、慣らし研磨に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

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リングを配置し、その上にステンレス鋼製のリングを重ね合わせた２層構造のリテーナリングであってもよい。さらに、実施の形態１では、内・外周側の角部を角Ｒ形にしているが、完全なＲ形（円弧）でなくても効果を発揮することは勿論である。

この発明の実施の形態１に係るＣＭＰ装置の概略構成を示す正面図である。 図１のＣＭＰ装置の保持ヘッドの概略断面図である。 図２の保持ヘッドのリテーナリングの正面図（ａ）と底面図（ｂ）である。 図３のＡ部の拡大図である。 ウエハを所定枚数研磨した時点における安定化リテーナリングの押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の角Ｒの大きさ（半径）を示す図である。 安定化リテーナリングの押圧面の測定箇所Ｐ２（Ｘ方向）における勾配の測定結果を示す図（ａ）と、測定箇所Ｐ１（Ｙ方向）における勾配の測定結果を示す図（ｂ）である。 図６の結果の測定方法を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るリテーナリングの押圧面に、内周側から外周側に向けて下り方向の勾配が形成されている場合を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るＣＭＰ装置用リテーナリングの押圧面側を示す底面図である。 図９のリテーナリングの逃がし溝を示す拡大斜視図である。 図９のリテーナリングの逃がし溝を示す拡大側面図である。 図１１の逃がし溝の外角部を示す拡大図である。 図１０のＶ３―Ｖ３方向から見た断面拡大図である。

符号の説明

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 逃がし溝
８ｃ 背面
８ｄ ネジインサート
８ｆ 外角部
９ 弾性体膜
１０ 空気室
Ｗ ウエハ
Ｗ１ 被研磨面

Claims (7)

1. ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するＣＭＰ装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するＣＭＰ装置用リテーナリングであって、
   前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側の形状が、適正な研磨結果が得られたＣＭＰ装置用リテーナリングの押圧面側の形状に基づいて形成されている、
   ことを特徴とするＣＭＰ装置用リテーナリング。
2. ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するＣＭＰ装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するＣＭＰ装置用リテーナリングであって、
   前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側の内周側の角部および外周側の角部の少なくとも一方が、曲面形状またはテーパ状に形成されている、
   ことを特徴とするＣＭＰ装置用リテーナリング。
3. 前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、前記角部の形状が設定されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のＣＭＰ装置用リテーナリング。
4. ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するＣＭＰ装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するＣＭＰ装置用リテーナリングであって、
   前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面に、内周側から外周側に向けて勾配が設けられている、
   ことを特徴とするＣＭＰ装置用リテーナリング。
5. 前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて前記勾配の方向が設定されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のＣＭＰ装置用リテーナリング。
6. ウエハを研磨パッドに押圧して化学機械的に研磨するＣＭＰ装置において、リング状で前記ウエハの外周を囲うとともに、前記研磨パッドの研磨面を押圧するＣＭＰ装置用リテーナリングであって、
   前記研磨パッドの研磨面を押圧する押圧面側に凹状の逃がし溝が形成され、この逃がし溝の外角部がテーパ状または曲面状に形成されている、
   ことを特徴とするＣＭＰ装置用リテーナリング。
7. 前記ウエハを研磨する研磨条件に基づいて、前記外角部の形状が設定されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のＣＭＰ装置用リテーナリング。
   
   

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