JP2002172554A - パッドコンディショナー - Google Patents

パッドコンディショナー

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JP2002172554A
JP2002172554A JP2000374412A JP2000374412A JP2002172554A JP 2002172554 A JP2002172554 A JP 2002172554A JP 2000374412 A JP2000374412 A JP 2000374412A JP 2000374412 A JP2000374412 A JP 2000374412A JP 2002172554 A JP2002172554 A JP 2002172554A
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JP
Japan
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diamond abrasive
abrasive grains
pad conditioner
base metal
pad
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Pending
Application number
JP2000374412A
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English (en)
Inventor
Hajime Asahino
肇 旭野
Kazunori Kadomura
和徳 門村
Kenji Fukushima
健二 福島
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Allied Material Corp
Original Assignee
Allied Material Corp
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Publication date
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  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体基板加工に用いるCMP装置のパッドコ
ンディショナーにおいて加工能率が良好なだけでなく、
ダイヤモンド砥粒の脱落、切れ刃のミクロの破砕がない
ものを提供する。 【解決手段】ダイヤモンド砥粒の投影面積が、台金の表
面積に占める割合が、30%〜80%となるように、ダ
イヤモンド砥粒を均一に分散させて固着する。ダイヤモ
ンド砥粒のめっき層からの突き出し量は、3%以上50
%以下とし、使用するダイヤモンド砥粒は、結晶面が
{111}面と{100}面から構成される六・八面体
のブロッキーな結晶形態のものが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パッドコンディシ
ョナーに関し、特に、半導体基板加工に用いるCMP
(Chemical Mechanical Planarization)装置のパッドコ
ンディショナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】CMPは、シリコンウエハ及びウエハ上
の多層配線部を加工変質層なしで平坦化する方法であ
る。CMPでは、酸性又はアルカリ性水溶液にシリカ等
微粒子を混濁させたスラリーを用い、研磨パッドは発泡
ポリウレタン、ポリエステル不織布等が用いられてい
る。研磨が進行するに当たり、研磨パッドが目づまりを
生じて平面度が低下するため、常時又は定期的に研磨パ
ッドをドレッシングして、平面度の精度保持と目づまり
の解消をする必要が生じる。ここに使われるドレッシン
グ工具は、円板状あるいはリング状の金属製台金の表面
にダイヤモンド砥粒が単層固着されたものでパッドコン
ディショナーと呼ばれている。
【0003】パッドコンディショナーは研磨パッドをド
レッシングする時、パッドコンディショナーのダイヤモ
ンド砥粒がミクロな破砕を生じるおそれがある。破砕し
て、脱落したダイヤモンド砥粒の破片が研磨パッドに固
着し、研磨時シリコンウエハにスクラッチ傷を生じる問
題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものである。すなわち、半
導体基板加工に用いるCMP装置のパッドコンディショ
ナーにおいて、切れ味が良好で、しかも、ダイヤモンド
砥粒がミクロな破砕を起こさないものを提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明によるパッドコ
ンディショナーは、台金と、台金の表面上に形成された
めっき層と、めっき層によって台金の表面にダイヤモン
ド砥粒が一層固着されたパッドコンディショナーで、ダ
イヤモンド砥粒の投影面積の合計が、めっき層が固着さ
れた台金表面積に占める割合(以下、ダイヤモンド砥粒
投影面積占有率という)が、30%〜80%となってい
ることである。ここで、ダイヤモンド砥粒投影面積占有
率の定義について説明する。図4において台金の1mm
面積当たりn個のダイヤモンド砥粒が固着され、各々
のダイヤモンド砥粒の投影面積(単位:mm)を
、A、A・・・・・Aとすると、ダイヤモン
ド砥粒投影面積占有率Cは次式で表される。 C=(A+A+A+・・・・+An−1+A)
×100(%) ここでダイヤモンド砥粒投影面積占有率を数値限定した
理由を説明する。30%未満の場合は作用砥粒数が少な
すぎ、ダイヤモンド砥粒の摩耗が著しく早く、パッドコ
ンディショナーの短寿命の原因となるからである。ま
た、80%を越える場合は、作用砥粒数が多すぎ、パッ
ドコンディショナーの研磨パッドへの食い付きが良くな
いだけでなく、さらに切り粉による目詰まりが発生し易
く、加工能率を著しく低下させるからである。パッドコ
ンディショナーの加工能率及び寿命を考慮すると、ダイ
ヤモンド砥粒投影面積占有率は40%〜75%とするこ
とが好ましく、45%〜75%とすることがより好まし
い。
【0006】この発明において、ダイヤモンド砥粒は、
前記台金の表面に略均一に分散して固着されていること
が好ましい。さらに、各々のダイヤモンド砥粒の砥粒間
隔が略均等であることが高い砥粒保持力が得られるので
より好ましい。ダイヤモンド砥粒同士が接触している場
合や、ダイヤモンド砥粒が凝集している場合は、めっき
層による十分な保持力が得られないため、ダイヤモンド
砥粒の脱落の原因となり好ましくないからである。
【0007】また、この発明において、ダイヤモンド砥
粒は、めっき層からの突き出し量がダイヤモンド砥粒の
平均粒径の3%以上50%以下であることが好ましい。
突き出し量が、3%未満ではパッドコンディショナーの
切れ味が十分でなく加工能率の低下の原因となり、50
%を超える場合は、ダイヤモンド砥粒の保持力が低下し
て、脱落の原因となるからである。ダイヤモンド砥粒の
保持力を高めて脱落を防止し、十分な加工能率を得るた
めには、突き出し量が、10%以上45%以下であるこ
とがより好ましく、10%以上40%以下であることが
最も好ましい。
【0008】また、この発明においてダイヤモンド砥粒
は強靱で、破砕し難い、ブロッキーな結晶形態からなる
ことが好ましい。イレギュラーな結晶形態からなるダイ
ヤモンド砥粒は、鋭利な切刃があり切れ味が良好で、研
磨パッドをドレッシングする時間が短くてできるだけで
なく、研磨パッド表面にミクロの粗さを保つことができ
る。このようなパッドコンディショナーでドレッシング
された研磨パッドは、デバイス化したウエハをポリシン
グする時、高い加工精度と高い加工能率が得られる。し
かしながら、イレギュラーな結晶形態からなるダイヤモ
ンド砥粒は強度が低く、破砕し易い。鋭利な切刃が研磨
パッドのドレッシング中にミクロな破砕を発生すること
があり、破砕したダイヤモンド砥粒の破片が研磨パッド
に食い込むと、そのパッドでデバイス化したウエハをポ
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るからである。
【0009】さらに詳しくは、この発明においてダイヤ
モンド砥粒は主として、{111}面と{100}面か
ら構成される、六・八面体のブロッキーな結晶形態から
なることが好ましい。六・八面体のブロッキーな結晶形
態からなるダイヤモンド砥粒は研磨パッドのドレッシン
グにおいてミクロの破砕を生じることが無く、スクラッ
チ発生を防ぐことができるからである。なお、六・八面
体からなるダイヤモンド砥粒は{111}面と{10
0}面のみで構成されていることが最も好ましいが、
{113}面など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、できる限
り取り除いておくことが好ましい。
【0010】この発明のコンディショナーは、化学的機
械的研磨用の研磨パッドのドレッシングに用いられるの
が好ましく、特に酸性スラリーの存在下で金属膜の表面
を平坦化するために用いられるのが好ましい。
【発明の実施の形態】発明の実施の形態については実施
例の項で説明する。
【0011】
【実施例】(実施例1)外径Dが120mm、ダイヤモ
ンド層の幅Wが10mm、高さTが20mmのパッドコ
ンディショナーを以下の手順で製作した。まず、120
D−10W−20Tの台金をステンレス鋼で製作し、ダ
イヤモンド砥粒を固着しない部分を絶縁テープ及び絶縁
塗料によってマスキングを施した。次に、水酸化ナトリ
ウム50g/リットル、炭酸ナトリウム50g/リット
ルの脱脂液で液温80℃とし、10A/dmで陰極
電解脱脂及び陽極電解脱脂を行った。その後純水で洗浄
後、塩酸に3分間侵漬し、再度、純水で洗浄後、ストラ
イクめっきを5分間行った。次に、ニッケルめっき浴中
で電流密度1A/dm、10分間の下地めっきを行
った。その後、主として、六・八面体からなる結晶形態
のダイヤモンド砥粒(粒度#80/#100、平均粒径
180μm )を台金の上へ乗せ、電流密度0.1A/d
で6時間めっきした。この時、台金に接している
ダイヤモンド砥粒だけを台金に固着するため、めっき浴
中で1回/秒のサイクルで5分間台金を揺動させた。台
金をめっき浴から引き上げて、ダイヤモンド砥粒投影面
積占有率を調査したところ75%であった。そして、そ
の後続けてめっきし、ダイヤモンド砥粒の突き出し量を
約40%とし、本発明の実施例1のパッドコンディショ
ナーを完成させた。
【0012】そして本発明の効果を確認するために、研
磨パッドをドレッシングして、従来のパッドコンディシ
ョナーと比較検討した。なお、従来例1としては、結晶
形態がイレギュラーなダイヤモンド砥粒(粒度#80/
#100、平均粒径180μm )を用い、ダイヤモンド
砥粒投影面積占有率とダイヤモンド砥粒の突き出し量は
実施例1と同一とした。研磨パッドのドレッシング試験
の結果、本発明品の実施例1は、ダイヤモンド砥粒の脱
落や微少破砕が無く、シリコンウエハをポリシングして
もスクラッチ不良は発生しなかった。ところが、従来例
1は、ダイヤモンド砥粒の脱落、微少破砕が多く、シリ
コンウエハをポリシングするとスクラッチ不良が発生し
た。
【0013】(実施例2)外径Dが120mm、ダイヤ
モンド層の幅Wが10mm、高さTが20mmのパッド
コンディショナーを以下の手順で製作した。まず、12
0D−10W−20Tの台金をステンレス鋼で製作し、
ダイヤモンド砥粒を固着しない部分を絶縁テープ及び絶
縁塗料によってマスキングを施した。次に、水酸化ナト
リウム50g/リットル、炭酸ナトリウム50g/リッ
トルの脱脂液で液温80℃とし、10A/dmで陰
極電解脱脂及び陽極電解脱脂を行った。その後純水で洗
浄後、塩酸に3分間侵漬し、再度、純水で洗浄後、スト
ライクめっきを5分間行った。次に、ニッケルめっき浴
中で電流密度1A/dm、10分間の下地めっきを
行った。その後、主として、六・八面体からなる結晶形
態のダイヤモンド砥粒(粒度#100/#120、平均
粒径150μm )を台金の上へ乗せ電流密度0.1A/
dmで6時間めっきした。この時、台金に接してい
るダイヤモンド砥粒だけを台金に固着するため、めっき
浴中で1回/秒のサイクルで5分間台金を揺動させた。
台金をめっき浴から引き上げて、ダイヤモンド砥粒投影
面積占有率を調査したところ65%であった。そして、
その後続けてめっきし、ダイヤモンド砥粒の突き出し量
を約35%として本発明の実施例2のパッドコンディシ
ョナーを完成させた。
【0014】そして本発明の効果を確認するために、研
磨パッドをドレッシングして、従来のパッドコンディシ
ョナーと比較検討した。なお、従来例2としては、結晶
形態がイレギュラーなダイヤモンド砥粒(粒度#100
/#120、平均粒径150μm )を用い、ダイヤモン
ド砥粒投影面積占有率とダイヤモンド砥粒の突き出し量
は実施例2と同一とした。研磨パッドのドレッシング試
験の結果、本発明品の実施例2は、ダイヤモンド砥粒の
脱落や微少破砕が無く、シリコンウエハをポリシングし
てもスクラッチ不良は発生しなかった。ところが、従来
例2は、ダイヤモンド砥粒の脱落、微少破砕が多く、シ
リコンウエハをポリシングするとスクラッチ不良が発生
した。
【発明の効果】 【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の外観斜視図を示す。
【図2】本発明の一実施例の断面図を示す。
【図3】本発明の一実施例の平面図を示す。
【図4】A部の拡大模式図を示す。
【符号の説明】
P パッドコンディショナー 1 ダイヤモンド層 2 台金 D 外径 W 幅 T 高さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B24D 7/02 B24D 7/02 B H01L 21/304 622 H01L 21/304 622M (72)発明者 福島 健二 兵庫県加東郡滝野町河高字黒石1816番地 174号 株式会社アライドマテリアル播磨 製作所内 Fターム(参考) 3C047 EE11 EE18 3C058 AA07 AA19 CB02 CB10 DA12 DA17 3C063 AA02 AB05 BA02 BB02 BB06 BB08 BC02 BG01 BG07 CC13 EE01 FF09 FF23

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】台金と、 前記台金の表面上に形成されためっき層と、 前記めっき層によって、前記台金の表面にダイヤモンド
    砥粒が単層固着されたパッドコンディショナーであっ
    て、 前記ダイヤモンド砥粒の投影面積が、台金の表面積に占
    める割合が、30%〜80%であることを特徴とするパ
    ッドコンディショナー。
  2. 【請求項2】前記ダイヤモンド砥粒は、前記台金の表面
    に略均一に分散して固着されていることを特徴とする、
    請求項1に記載のパッドコンディショナー。
  3. 【請求項3】前記ダイヤモンド砥粒は、前記めっき層か
    らの突き出し量が、ダイヤモンド砥粒の平均粒径の3%
    以上50%以下であることを特徴とする請求項1または
    請求項2に記載のパッドコンディショナー。
  4. 【請求項4】前記ダイヤモンド砥粒は、ブロッキーな結
    晶形態からなることを特徴とする、請求項1から請求項
    3までのいずれか1項に記載のパッドコンディショナ
    ー。
  5. 【請求項5】前記ダイヤモンド砥粒は、主として{11
    1}面と{100}面から構成される、六・八面体のブ
    ロッキーな結晶形態からなることを特徴とする、請求項
    1から請求項4までのいずれか1項に記載のパッドコン
    ディショナー。
  6. 【請求項6】化学的機械的研磨用の研磨パッドのドレッ
    シングに用いられることを特徴とする、請求項1から請
    求項5までのいずれか1項に記載のパッドコンディショ
    ナー。
JP2000374412A 2000-12-08 2000-12-08 パッドコンディショナー Pending JP2002172554A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100468111B1 (ko) * 2002-07-09 2005-01-26 삼성전자주식회사 연마 패드 컨디셔너 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치
WO2006132725A1 (en) * 2005-06-02 2006-12-14 Applied Materials, Inc. Conditioning element for electrochemical mechanical processing
TWI635931B (zh) * 2016-03-24 2018-09-21 日商聯合材料股份有限公司 Super abrasive wheel

Cited By (4)

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WO2006132725A1 (en) * 2005-06-02 2006-12-14 Applied Materials, Inc. Conditioning element for electrochemical mechanical processing
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