[发明专利]CMP装置用挡圈及其制造方法、以及CMP装置

说明书

技术领域

本发明涉及以化学机械的方式研磨晶片的CMP(ChemicalMechanical Polishing：化学机械研磨)装置，特别涉及配设(安装)在CMP装置的保持头内而包围晶片外周的挡圈。

背景技术

随着半导体设备的高集成化、高性能化的发展，水平方向(平面上)的尺寸变小，并且使垂直方向的构造微细化和多层化。而且为了实现这样的微细化和多层化，半导体基板(硅基板等)的平面度(平坦度)需要较高。因此，在晶片的阶段要求提高平面度，作为对应这样的要求的技术，一般使用CMP装置。

该CMP装置例如由可旋转的研磨盘(platen)、配置在该研磨盘上的研磨垫、保持晶片并将其按压在研磨垫上的保持头、以及浆液供给喷嘴等构成。再者，保持头由包围晶片外周的挡圈、例如按压晶片的上表面的弹性体膜、由该弹性体膜、挡圈和头主体包围的空气室、和向该空气室供给加压用空气的空气供给路径等构成。并且，挡圈包围晶片的外周而防止晶片的飞出，并且按压研磨垫的研磨面(表面)，使研磨晶片的研磨垫的研磨面平坦化、微细化(均衡化)。因此，需要使挡圈的按压面(按压研磨垫的面)的表面粗糙度较小。

另一方面，这样的挡圈由于按压研磨垫，所以其按压面自身受研磨垫研磨而消耗。因此，必须定期地更换挡圈，但如果挡圈的按压面的表面粗糙度较大，则不能得到规定的研磨性能、即晶片的平面度。因此，在更换了挡圈的情况下，在开始产品晶片(作为产品生产的晶片)的研磨之前，需要进行新安装的挡圈的适应研磨。也就是说，需要将新的挡圈安装在CMP装置的保持头上、研磨几十片的模拟晶片(适应用晶片)、在确认得到了适当的研磨性能后开始产品晶片的研磨。并且，在这样的适应研磨中需要较多的时间和劳动，成为使晶片的生产开工率降低的原因。

根据这样的情况，为了缩短适应研磨所需要的时间，为人所知的有对挡圈的按压面进行表面加工，将其加工为规定的平滑度的技术(例如参照专利文献1)。也就是说，该挡圈通过使其按压面的表面粗糙度以最大高度(Rmax)计为0.8μm以下，可以不需要适应研磨。

但是，对晶片要求的平面度很高，如上述专利文献1所述的挡圈不能满足这样高的平面度。也就是说，在按压面的表面粗糙度以最大高度计为0.8μm左右时，不能使研磨垫的研磨面良好地(达到高水平)平坦化、微细化，即使采用这样的研磨垫研磨晶片，也不能得到很高的平面度。因此，实际上需要与以往同样的长时间的适应研磨。再者，在上述专利文献1中记载的表面粗糙度之中，最小的值以最大高度计为0.6μm，在这样的粗糙程度下，与0.8μm的情况同样，需要长时间的适应研磨的情况没有变化。另外，在上述专利文献1中，通过使按压面的表面粗糙度以最大高度计为0.8μm以下，提高了研磨速率和研磨速率的面内均匀性，但并不能表示出研磨速率能够以怎样的速度(mm/min)研磨晶片，并没有表示能够将晶片研磨为较高的平面度。

再者，通过CMP装置研磨的晶片的平面度受挡圈的材质和其按压面的表面粗糙度影响。也就是说，通过确定挡圈的材质和其按压面的表面粗糙度，能够将晶片研磨为较高的平面度。但是，在上述专利文献1中，对于挡圈的材质并没有记载，而且对于怎样的材质的挡圈、可以通过使其按压面的表面粗糙度以最大高度计为0.8μm以下而不需要适应研磨也是不清楚的。

如上所述，在上述专利文献1中记载的挡圈及其公开内容中，当然不能使适应研磨不再需要，实际上也不能将适应研磨所需的时间抑制在最小限度内。

专利文献1：特开2002-126995号公报

发明内容

于是，本发明的目的在于提供一种实际上能够将适应研磨所需的时间抑制在最小限度内的挡圈及其制造方法。

为了达到上述目的，技术方案1所述的发明涉及一种CMP装置用挡圈，其在具备配置在研磨盘上的研磨垫、和保持晶片并将其按压在研磨垫上的保持头，从而对晶片进行化学机械研磨的CMP装置中，配设在保持头内，以环状包围晶片的外周，并且按压研磨垫的研磨面，所述CMP装置用挡圈的特征在于：由工程塑料材料构成，使按压研磨垫的研磨面的按压面的表面粗糙度以粗糙度算术平均偏差值(算术平均粗糙度)计为0.01μm以下。

技术方案2所述的发明是根据技术方案1所述的CMP装置用挡圈，其特征在于：在位于按压面的背面的挡圈的背面上形成有被保持部，对按压面进行研磨加工。