JP2001071267A

JP2001071267A - パッドコンディショニングダイヤモンドドレッサー及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001071267A
Application number: JP29000699A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukushima; 健二福島; Kazunori Kadomura; 和徳門村; Hideo Moribayashi; 秀雄森林; Tsutomu Takubo; 努田窪
Original assignee: Allied Material Corp
Current assignee: Allied Material Corp
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】デバイス化半導体のＣＭＰ加工におけるスクラ
ッチ不良を低減する。【解決手段】｛１１１｝面と、｛１００｝面からなる六
・八面体を主とするブロッキーな結晶のダイヤモンド砥
粒を用いて、７０％以上が、その稜または頂点が突出端
となるように台金に固着する。ダイヤモンド砥粒の粒度
は、＃２０〜＃１００のものを用いる。台金に直接、ダ
イヤモンド砥粒を固着する場合は、台金作用面に対して
１５度〜４０度または９０度をなす溝の壁面に｛１１
１｝面または｛１００｝面を沿わせて固着する。また、
反転電着法を用いる場合は、母型に、開き角度が１００
度〜１５０度のＶ字型溝を設け、その溝壁に仮固定し、
ニッケルめっきを肉盛りしてダイヤ層を形成し、台金と
ダイヤ層を結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】半導体デバイスは、デバイス
化ウエハの超精密平坦化のためにＣＭＰ技術が適用され
ている。ＣＭＰには研磨パットが使用され、パットのコ
ンディショニングにはダイヤモンドドレッサーが使用さ
れる。本発明は、このパッドコンディショニングダイヤ
モンドドレッサー及びその製造方法に関するものであ
る。（以下ＣＭＰドレッサーと言う）

【０００２】

【従来の技術】円盤あるいはカップ型の端面に、イレギ
ラーな形状をしたダイヤモンド砥粒を電着あるいは反転
電着した、ＣＭＰドレッサーが使用されている。ブロツ
キーなダイヤを使用したＣＭＰドレッサーもあるが、そ
のダイヤ作用面は、結晶面になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】イレギラーな形状をし
たダイヤ砥粒を使用したＣＭＰドレッサーは、鋭利な砥
粒の刃先があり切れ味良く、パッドをコンディショニン
グするドレス時間が短くてすむとともに、パッド表面に
ミクロの粗さを保つことが出来る。このようなＣＭＰド
レッサーでコンディショニングされたパットで、デバイ
ス化したウエハーをポリシングする時、高い加工精度と
能率の良い加工速度が得られる。

【０００４】しかしながら、イレギラーな砥粒は強度が
弱く、また鋭利な刃先はパッドのコンディショニング中
にミクロな破砕を起こす事がある。ミクロの破砕をした
ダイヤ粒子がパッドに食い込むと、そのパットでデバイ
ス化ウエハーをポリシングすると、深いスクラッチが発
生し、不良品を出してしまう問題があった。

【０００５】また別の手段としては、ブロッキーな砥粒
を使用してＣＭＰドレッサーを作ることは出来るが、ブ
ロッキーなダイヤ砥粒は六・八面体の結晶をしており、
円盤あるいはカップ型の端面に電着しようとすると、ダ
イヤ粒子は六・八面体の結晶面、｛１１１｝面あるいは
｛１００｝面を下に、安定した形で電着される事にな
る。六・八面体の結晶の代表的な形態を図３、（ａ）、
（ｂ）に示す。

【０００６】すなわち、六・八面体の結晶面、｛１１
１｝面あるいは｛１００｝面は、平行に存在するので、
ＣＭＰドレッサーとしてパッドに作用する面は、｛１１
１｝面あるいは｛１００｝面になる。これらの結晶面
は、大きくフラットであるため切れ味が悪く、パッドを
コンディショニングするドレス時間が長いばかりか、パ
ッド表面にミクロの粗さを作ることが出来ず、またその
パットでデバイス化したウエハーをポリシングする時高
い加工精度と能率の良い加工速度が得られない問題があ
った。ただ、六・八面体の結晶をしたブロッキーなダイ
ヤ砥粒は、パッドの研磨において、ミクロの破砕を起こ
す事がないので、ウエハー研磨におけるダイヤドレッサ
ーによる、スクラッチの発生を防ぐことが出来る特長が
あった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、円盤形またはカップ型台金の台金作用
面１に、粒度＃２０〜＃１００のダイヤモンド砥粒３
を、ニッケルめっきで単層固着したパッドコンディショ
ニングダイヤモンドドレッサーにおいて、上記ダイヤモ
ンド砥粒は、｛１１１｝面と、｛１００｝面の両結晶面
を有する六・八面体を主とするブロッキーな結晶からな
り、かつ、固着されたダイヤモンド砥粒のうち７０％以
上は、結晶の稜５または頂点６が突出端となるように固
着されていることを特徴とするものである。

【０００８】デバイス化ウエハーのポリシングにおい
て、スクラッチを発生させないための、ＣＭＰドレッサ
ーを作るためには、ブロッキーなダイヤモンド砥粒を用
いねばならない。ブロッキーな砥粒は、６角形をした
｛１１１｝面と４角形をした｛１００｝面の両結晶面を
持った六・八面体を主とする結晶をしている。この｛１
１１｝面と｛１００｝面の両結晶面が作用面にならない
ように電着する必要があるので、固着されたダイヤモン
ド砥粒のうち７０％以上は、結晶の稜または頂点が突出
端となっていなければならない。結晶の稜または頂点が
突出端となる割合は、７５％以上がより好ましく、８０
％以上であることが更に好ましい。なお、六・八面体か
らなるダイヤモンド砥粒は、｛１１１｝面と｛１００｝
面のみで構成されていることが最も好ましいが、｛１１
３｝面等他の結晶面が含まれるダイヤモンド砥粒がいく
らか混在してもよい。ただし、稜または頂点に欠けがあ
るダイヤモンド砥粒は、固着する前に、出来る限り取り
除いておくほうが好ましい。

【０００９】そして、台金作用面に、放射線状、同心円
状、螺旋状または網目状に溝４が形成され、上記ダイヤ
モンド砥粒の｛１１１｝面または｛１００｝面のいずれ
か一方の面が、上記溝４の壁面に沿って固着されている
ことを特徴とするものである。例えば、Ｖ字型の溝の壁
面に沿って、ダイヤモンド砥粒の｛１１１｝面または
｛１００｝面のいずれか一方の面を固着することによ
り、結晶の稜５または頂点６が突出端となるようにする
ものである。

【００１０】そして更に詳しく述べると、溝の壁面が台
金作用面に対してなす角度が、β＝１５度〜４０度また
は、α＝９０度であることを特徴とするものである。六
・八面体のダイヤ砥粒において、｛１１１｝面と｛１１
１｝面のなす角度は、１１０度。｛１１１｝面と｛１０
０｝面のなす角度は１２５度である。電着をする台金、
あるいは反転電着する母型の、円盤あるいはカップ型の
表面にに対して１５度から４０度傾いた溝面を設け、六
・八面体のダイヤ砥粒の｛１１１｝面あるいは｛１０
０｝面の結晶面のどちらかの一面をそわせ電着すると、
１００％作用面に結晶面はあらわれないＣＭＰドレッサ
ーが出来る。もちろん１５度以下、４０度〜５５度の間
でも、結晶面は作用面と角度をもつが、その角度が小さ
く弾力性のあるパッドでは、結晶面が作用したのと同じ
になってしまうので効果的ではない。

【００１１】電着をする台金、あるいは反転電着する型
の、円盤あるいはカップ型の端面に垂直な面を設け、そ
の垂直な面に接着材を付け、ダイヤモンド砥粒をセツト
する。六・八面体には、８面の｛１１１｝面と６面の
｛１００｝面が存在する。｛１１１｝面を接着すると、
作用面には｛１１１｝面と｛１００｝面は表れず、作用
面は、稜と頂点のみとなる。｛１００｝面を接着する
と、｛１００｝面が４面、｛１１１｝面と｛１１１｝面
がなす稜が４稜、８の頂点である。台金作用面に、垂直
な面にダイヤモンド砥粒を接着した場合、結晶面が作用
面となる確率は、｛１００｝面を接着する確率が４２．
８％と、その時｛１００｝面が作用面になる確率は２５
％を掛け合わせたものとなり、その確率は１０．５％と
なる。電着をする台金、あるいは反転電着する型の、円
盤あるいはカップ型の作用面に垂直な面を設け、その垂
直な面に接着材をつけ、ダイヤモンド砥粒をセツトした
場合、９０％の確率で作用面は稜または、頂点となるＣ
ＭＰドレッサーを製作出来る。

【００１２】また、本発明の別のタイプのＣＭＰドレッ
サーとしては、台金表面に、放射線状、同心円状、螺旋
状または網目状に、穴または凹部が形成され、上記ダイ
ヤモンド砥粒が、前記穴または凹部にセットされて固着
されていることを特徴とするものである。穴または凹部
に、ダイヤモンド砥粒の稜または頂点が突出端となるよ
うセットしてニッケルめっきで固着するものである。

【００１３】さらに詳しく述べると、上記穴の径、また
は凹部の径の最大径は、上記ダイヤモンド砥粒の平均粒
径よりも小さく、かつ、平均粒径の１／３より大きいこ
とを特徴とするものである。六・八面体の結晶には８面
の｛１１１｝面、６面の｛１００｝面、｛１１１｝面と
｛１１１｝面がなす１２の稜、｛１１１｝面と｛１０
０｝面がなす２４の稜。そして２４の頂点が存在する。
電着をする台金、あるいは反転電着する型の、円盤ある
いはカップ型の端面に、ダイヤ粒径よりも小さいく、１
／３よりは大きな穴をあけ、ダイヤモンドをその穴にセ
ツトすると、ダイヤモンドは不安定な姿勢でも電着でき
る。この場合、作用面に結晶面がでる確率は１９％であ
る。８１％は作用面に頂点、稜があるＣＭＰドレッサー
を製作出来る。

【００１４】製造方法は、４通りの方法があり、そのひ
とつとしては、台金表面に溝を設ける工程と、ダイヤモ
ンド砥粒の｛１１１｝面または｛１００｝面のいずれか
一方の面を溝の壁面に沿って固着する工程を特徴とする
ものである。溝は、ひとつの溝壁面が台金作用面となす
角度が１５度〜４０度を満足する溝であれば、その断面
形状は制約されない。例えば、Ｖ字型、台形型などが適
当である。また、溝の深さは、ダイヤモンド砥粒の平均
粒径未満とする。溝の深さは好ましくは、ダイヤモンド
砥粒の平均粒径の０．１倍〜０．７倍、より好ましく
は、０．２倍〜０．６倍とする。

【００１５】ふたつめの製造方法としては、台金表面に
穴または凹部を設ける工程と、ダイヤモンド砥粒を、穴
または凹部にセットして固着する工程を特徴とするもの
である。ここで、穴の径または凹部の径は、ダイヤモン
ド砥粒の平均粒径よりも小さく、１／３よりは大きいも
のとし、それらの深さは平均粒径だけあれば十分であ
り、ダイヤモンド砥粒が底に干渉しなければ更に浅くて
もよい。

【００１６】３つめの製造方法としては、母型表面に溝
を設ける工程と、溝の壁面にダイヤモンド砥粒を仮固定
する工程と、ニッケルめっきを肉盛りしてダイヤモンド
層を形成する工程と、台金を母型に装入してダイヤモン
ド層と台金を結合する工程と、母型を除去する工程を特
徴とする反転電着法によるものである。ここで、母型に
設ける溝の深さは、ダイヤモンド砥粒の平均粒径の０．
３倍〜２．０倍、好ましくは０．３倍から１．５倍、よ
り好ましくは０．３倍〜１．０倍とする。溝の形状は、
断面形状がＶ字型が好ましく、その開き角度が１００度
〜１５０度、好ましくは１０５度〜１５０度、より好ま
しくは１１０度〜１５０度とする。

【００１７】４つめの製造方法としては、母型表面に穴
または凹部を設ける工程と、穴または凹部にダイヤモン
ド砥粒を仮固定する工程と、ニッケルめっきを肉盛りし
てダイヤモンド層を形成する工程と、台金を母型に装入
してダイヤモンド層と台金を結合する工程と、母型を除
去する工程を特徴とする反転電着法によるものである。
ここで、穴の径または凹部の径は、ダイヤモンド砥粒の
平均粒径よりも小さく、１／３よりは大きいものとし、
それらの深さは平均粒径だけあれば十分であり、ダイヤ
モンド砥粒が底に干渉しなければ更に浅くてもよい。

【００１８】上記の４つ製造方法において、溝、穴また
は凹部は、法線状・放線状・同心状・螺旋状・網目状に
規則的に加工した方が容易で、また、一定間隔にダイヤ
モンド砥粒を配置した方が、ＣＭＰドレッサーの切れも
良く、またコンディショニングされたパッドの切れも良
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】発明実施の形態については、実施
例の項で説明する。

【００２０】

【実施例】（実施例１）鋼製のカップ型台金、Φ１００
−５Ｗを準備し、その作用面にピッチ０．２ｍｍ、深さ
０．０５ｍｍ、開き角度１５０度の溝を同心円状に設け
た。その台金に粒度＃８０、六・八面体を主とするブロ
ッキーなダイヤモンド砥粒をニッケルめっきにより、単
層固着し、本発明のＣＭＰドレッサーを製作した。ダイ
ヤモンド層を観察し、７０％以上は結晶の稜または頂点
が突出端となるように固着できていることを確認した。
本発明の効果を確認するために、従来例１として、イレ
ギラー形状のダイヤモンドを上記と同じ台金にニッケル
めっきにより単層固着したものとした。また、従来例２
としては、溝無しの台金に粒度＃８０、六・八面体を主
とするブロッキーなダイヤモンド砥粒をニッケルめっき
により、単層固着したものとした。テスト条件を表１に
示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】本発明の実施例１と従来例１、２の比較結
果を表２に示す。実施例１は、全くスクラッチが発生せ
ず良好な結果が得られた。

【００２３】

【表２】

【００２４】（実施例２）アルミ合金製の母型を準備
し、その表面にピッチ０．４ｍｍ、深さ０．１ｍｍ、開
き角度１３０度の溝を同心円状に設けた。その溝に粒度
＃５０、六・八面体を主とするブロッキーなダイヤモン
ド砥粒を単層仮固定し、ニッケルめっきを肉盛りしてダ
イヤモンド層を形成した。次に、Φ１００−５ｗのステ
ンレス鋼の台金を準備し、これとダイヤモンド層を接合
し、本発明のＣＭＰドレッサーを製作した。ダイヤモン
ド層を実体顕微鏡で観察すると、その７０％以上は稜ま
たは頂点が突出端となるように固着されていることが判
った。本発明の効果を確認するために、従来例３とし
て、母型に溝を設けずに、平面に六・八面体のダイヤモ
ンド砥粒を仮固定することにより、結晶面を突出端とし
たＣＭＰドレッサーを製作し、性能比較を行った。

【００２５】本発明の実施例２は、スクラッチの発生が
無いだけでなく、ドレスレート、研磨レートにおいても
従来例を凌ぐ良好な結果が得られた。その結果を表３に
示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、六・八面
体の結晶からなるダイヤモンド砥粒の稜または頂点が突
出端となるように固着されたＣＭＰドレッサーは、ダイ
ヤモンド砥粒がミクロの破砕を起こさないので、スクラ
ッチが無くなる事により、デバイス化半導体のＣＭＰ加
工における不良率が低減出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の外観斜視図を示す。

【図２】（ａ）別の実施例の部分断面模式図を示す。（ｂ）Ａ部の拡大模式図であって、作用面と９０度の角
度をなす溝壁面に沿って、ダイヤモンド砥粒の結晶面が
固着されているのを示す。（ｃ）Ａ部の別の拡大模式図であって、作用面と１５〜
４０度の角度をなす溝壁面に沿って、ダイヤモンド砥粒
の結晶面が固着されているのを示す。

【図３】（ａ）、（ｂ）代表的な六・八面体結晶のダイ
ヤモンド砥粒の形態を示す。

【図４】（ａ）本発明のダイヤ層の断面模式図。（台金
に直接電着する方法）（ｂ）従来品のダイヤ層の断面模式図。（台金に直接電
着する方法）

【図５】（ａ）本発明のダイヤ層の断面模式図。（反転
電着法）（ｂ）従来品のダイヤ層の断面模式図。（反転電着法）

【図６】台金に直接電着する方法による、本発明の製造
工程を示す。

【図７】反転電着法による、本発明の製造工程を示す。

【符号の説明】

ＰＣＭＰドレッサー１台金作用面２台金３ダイヤモンド砥粒４溝５結晶の稜６結晶の頂点７ニッケルめっき α 溝壁の角度 β 溝壁の角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田窪努大阪府堺市鳳北町２丁80番地大阪ダイヤモンド工業株式会社内Ｆターム(参考） 3C047 AA12 AA34 BB12 EE02 EE18 EE19 3C063 AA06 AB02 AB05 BE12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円盤形またはカップ型台金の台金作用面
に、粒度＃２０〜＃１００のダイヤモンド砥粒を、ニッケル
めっきで単層固着したパッドコンディショニングダイヤ
モンドドレッサーにおいて、上記ダイヤモンド砥粒は、｛１１１｝面と、｛１００｝
面の両結晶面を有する六・八面体を主とするブロッキー
な結晶からなり、かつ、固着されたダイヤモンド砥粒のうち７０％以上
は、結晶の稜または頂点が突出端となるように固着され
ていることを特徴とするパッドコンディショニングダイ
ヤモンドドレッサー。
【請求項２】上記の台金作用面に、放射線状、同心円状、螺旋状または網目状に溝が形成さ
れ、上記ダイヤモンド砥粒の｛１１１｝面または｛１０
０｝面のいずれか一方の面が、上記溝の壁面に沿って固
着されていることを特徴とする請求項１記載のパッドコ
ンディショニングダイヤモンドドレッサー。
【請求項３】上記の溝の壁面が、台金作用面に対してな
す角度が、１５度〜４０度または、９０度であることを
特徴とする請求項２記載のパッドコンディショニングダ
イヤモンドドレッサー。
【請求項４】上記の台金表面に、放射線状、同心円状、螺旋状または網目状に、穴または
凹部が形成され、上記ダイヤモンド砥粒が、前記穴また
は凹部にセットされて固着されていることを特徴とする
請求項１記載のパッドコンディショニングダイヤモンド
ドレッサー。
【請求項５】上記の穴の径、または凹部の径の最大径
は、上記ダイヤモンド砥粒の平均粒径よりも小さく、か
つ、平均粒径の１／３より大きいことを特徴とする請求
項４記載のパッドコンディショニングダイヤモンドドレ
ッサー。
【請求項６】上記の台金表面に溝を設ける工程と、上記
ダイヤモンド砥粒の｛１１１｝面または｛１００｝面の
いずれか一方の面を該溝の壁面に沿って固着する工程を
特徴とする請求項１、２または３記載のパッドコンディ
ショニングダイヤモンドドレッサーの製造方法。
【請求項７】上記の台金表面に穴または凹部を設ける工
程と、上記ダイヤモンド砥粒を、該穴または該凹部にセ
ットして固着する工程を特徴とする請求項１、４または
５記載のパッドコンディショニングダイヤモンドドレッ
サーの製造方法。
【請求項８】母型表面に溝を設ける工程と、溝の壁面に
上記ダイヤモンド砥粒を仮固定する工程と、ニッケルめ
っきを肉盛りしてダイヤモンド層を形成する工程と、台
金を母型に装入してダイヤモンド層と台金を結合する工
程と、母型を除去する工程を特徴とする請求項１、２ま
たは３記載のパッドコンディショニングダイヤモンドド
レッサーの製造方法。
【請求項９】母型表面に穴または凹部を設ける工程と、
穴または凹部に上記ダイヤモンド砥粒を仮固定する工程
と、ニッケルめっきを肉盛りしてダイヤモンド層を形成
する工程と、台金を母型に装入してダイヤモンド層と台
金を結合する工程と、母型を除去する工程を特徴とする
請求項１、４または５記載のパッドコンディショニング
ダイヤモンドドレッサーの製造方法。