JP2002283218A - 研磨布用ドレッサ - Google Patents

研磨布用ドレッサ

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JP2002283218A
JP2002283218A JP2001085343A JP2001085343A JP2002283218A JP 2002283218 A JP2002283218 A JP 2002283218A JP 2001085343 A JP2001085343 A JP 2001085343A JP 2001085343 A JP2001085343 A JP 2001085343A JP 2002283218 A JP2002283218 A JP 2002283218A
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abrasive
dresser
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polishing cloth
layer
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Kenro Haraguchi
研郎 原口
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Noritake Co Ltd
Noritake Super Abrasive Co Ltd
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Noritake Co Ltd
Noritake Super Abrasive Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハなどの表面仕上げ用の研磨布の
ドレッシングに用いるドレッサにおいて、従来の電着ド
レッサと同等の切れ味を維持したうえで、耐薬品性を向
上させる。 【解決手段】 円盤状の母材2の片面に砥材層3を形成
したプレート1をフランジに取り付けた研磨布用ドレッ
サであって、母材2を合成樹脂製とし、砥材層3を樹脂
結合剤により砥粒4を結合保持した砥材層とした。ドレ
ッサの使用時に研磨剤に触れる部分に金属材をなくした
ことにより、研磨剤による侵食を受けることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハなど
の表面仕上げ用の研磨布のドレッシングに用いる研磨布
用ドレッサに関する。
【0002】
【従来の技術】電子部品や光学部品の超精密、高品位仕
上げのために行われるポリッシングは、とくに半導体L
SIデバイスにおいては、素材加工をはじめ各種積層膜
の平坦化において重要な加工技術であり、半導体の高記
憶容量化に対応して、その加工精度(面粗度、平坦
度)、加工品位(無欠陥、無歪み)、加工性能はより高
いものが求められている。
【0003】ポリッシングは、ポリッシャの研磨布上に
軟質砥粒を散布して被加工物を押し付けることにより実
施され、軟質砥粒と被加工物間の化学的、機械的作用に
より材料除去が行われ、最近ではCMP(Chemic
al & Mechanical Polishin
g)と称される技術が注目を浴びている。このCMP加
工装置としては、たとえば特開平7−297195号公
報や特開平9−111117号公報に記載の装置があ
る。
【0004】このようなCMP加工装置により半導体ウ
エハをポリッシングする場合、ポリッシャとしては一定
の弾性率、繊維形状、形状パターンを持ったポリウレタ
ン製の研磨布が使用され、軟質砥粒としては、SiO
が一般的であり、その他、CaCO、BaCOなど
の有効性も議論されている。いずれにしても、ポリッシ
ングは機械加工としては最終工程であり、平面度1μm
前後、面粗度RMAX10Åレベルが達成されなければ
ならない。
【0005】このようなポリッシング工程において、安
定した加工性能を維持するためには、研磨布表面の定期
的修正が必要であり、従来はダイヤモンドなどの超砥粒
を電着させた電着ドレッサを使用し、CMP加工と同時
に、または定期的に研磨布表面の劣化層を除去するとと
もに、適正な面状態を得るようにしている。
【0006】図6は従来のドレッサの一例としてディス
クタイプの電着ドレッサを示す斜視図であり、ダイヤモ
ンド砥粒をNiメッキ層によって鉄製母材に電着させた
プレート30をフランジ41に取り付け、裏面からネジ
で固定して電着ドレッサ40としたものである。この電
着ドレッサ40を、図7に示すようなCMP加工装置の
ポリッシャ50表面の研磨布51に押し付けてドレッシ
ングを行う。なお図中、60はシリコンウエハなどの被
研磨材の吸着盤であり、70は研磨スラリーの供給装置
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハのCMP加工においては、被研磨物の材質に応じて強
酸から強アルカリにわたる広い範囲のpHをもった研磨
剤が用いられる。このため、研磨布表面のドレッシング
の際に、研磨布表面に付着残留する強酸性あるいは強ア
ルカリ性の研磨剤により電着ドレッサのNiなどのメッ
キ層およびFeなどの母材の金属が侵されて研磨布表面
に溶出してしまうという問題がある。
【0008】また、電着ドレッサのメッキ層の侵食によ
りダイヤモンドなどの砥粒が脱落し、この脱落した砥粒
が研磨布表面に付着して半導体ウエハの表面にスクラッ
チ傷などの損傷を与えるという問題がある。
【0009】このような問題に対して、特開平10−5
8306号公報には、ダイヤモンド砥粒を金属メッキで
固定した電着砥石もしくは電鋳砥石の表面にダイヤモン
ドあるいはセラミックスのコーティング層を形成したド
レッシング用砥石が記載されている。
【0010】このドレッシング用砥石によれば、砥粒の
脱落による半導体ウエハのスクラッチ傷を最小限に抑え
ることができる。しかしながら、砥石表面に上記のよう
なコーティング層を形成させるには、イオンプレーティ
ングやCVD法の手法を採用することになるが、砥石表
面はダイヤモンド砥粒を含んでいるため三次元的に凹凸
があり、イオンプレーティングやCVD法ではミクロ的
に照射影が存在し、その部分から強酸性、強アルカリ性
の研磨剤により侵食される危険性が高く、耐薬品性が充
分とはいえない。
【0011】また、砥石表面にコーティング層を形成さ
せることにより、砥石表面から突出した砥粒先端にもダ
イヤモンド層やセラミックス層が被覆されることにな
り、ポリウレタン製の研磨布のような低弾性の加工対象
物に対しては切れ味が低下することになる。また、コー
ティング処理に多大な時間とコストを費やすことにな
る。
【0012】本発明において解決すべき課題は、半導体
ウエハなどの表面仕上げ用の研磨布のドレッシングに用
いるドレッサにおいて、従来の電着ドレッサと同等の切
れ味を維持したうえで、耐薬品性を向上させることにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、円盤状の母材
の片面に砥材層を形成したプレートをフランジに取り付
けた研磨布用ドレッサであって、前記砥材層を樹脂結合
剤により砥粒を結合保持した砥材層とし、前記母材とし
て前記砥材層の樹脂結合剤と同じ樹脂を用いたことを特
徴とする。
【0014】本発明に係るドレッサは、ドレッサを構成
するプレート(前出の図6参照)の母材と砥粒結合剤の
両方を樹脂として、ドレッサの使用時に研磨剤に触れる
範囲に金属部分をなくしたことにより、半導体ウエハの
CMP加工においても、研磨剤による侵食を受けること
がない。母材用の樹脂としては、砥材層およびフランジ
(前出の図6参照)との十分な接合力が得られ、強酸
性、強アルカリ性の研磨剤により侵食を受けないもので
ある必要があり、また、母材と砥粒結合剤の両方に共通
して使用することができる樹脂として、フェノール系、
エポキシ系、エステル系の樹脂を使用するのが望まし
い。砥粒としては従来のドレッサに使用されているA
系、C系などの一般砥粒およびダイヤモンド,CBNな
どの超砥粒を使用することができる。
【0015】母材の樹脂として砥材層の結合剤の樹脂と
同じ樹脂を用いることにより、母材と砥材層を一体で成
形することができるので、砥材層が剥離することがな
い、金型内で成形できるので砥材層の高さ揃えが容易で
平坦性が出しやすい、成形時にGC骨材などの砥粒を母
材に添加することができるので適正な母材物性に調整す
ることができるという効果があり、また、一体成形によ
り製造コストを低減させることができる。
【0016】プレートに形成する砥材層の形状と配置
は、砥材層を形成した複数個のセグメントを母材の片面
の周縁部にリング状に連続配置したリングタイプ(図2
の(a))、砥材層を形成した多数個のペレットを母材
の片面の周縁部に間隔をおいて配置したペレットタイプ
(図2の(b))、および、比較的小径の母材の片面全
面に砥材層を形成したディスクタイプ(図2の(c))
に大別されるが、本発明はいずれのタイプのドレッサに
も適用することができる。
【0017】従来の電着ドレッサは、たとえばディスク
タイプの場合、鉄製母材の片面全面にNiメッキによっ
て砥粒を電着させたものであり、研磨布表面のドレッシ
ングの際に、研磨布表面に付着残留する研磨剤により鉄
製母材中のFeおよびNiメッキ層中のNiが研磨布表
面に溶出するという問題があったが、本発明のドレッサ
では研磨布表面に接触する部分には金属が存在しないの
で、研磨剤による侵食は起こらない。
【0018】ここで、母材の弾性率をドレッシングの対
象とする研磨布の弾性率の3〜10倍となるように調整
することが望ましい。研磨布に対して母材が柔らか過ぎ
る場合は母材が変形してドレッシングが不十分となった
り研磨布の平坦度が悪化したりする。逆に硬過ぎる場合
はドレッサの砥粒が研磨布に突き刺さり、ウエハを研磨
したときにスクラッチの原因となる。研磨布に対する母
材の相対的硬さは、母材の弾性率を研磨布の弾性率の3
〜10倍とするのが最適である。母材の弾性率の調整
は、母材の樹脂中に骨材を添加することにより行うこと
ができる。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態における
ドレッサのプレートを模式的に示す図であり、(a)は
平面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。
【0020】本実施形態のドレッサは、母材の樹脂と砥
材層の樹脂に同じビスフェノール型エポキシ樹脂を用い
て製造したドレッサであり、比較的小径の母材の片面全
面に砥材層を形成したディスクタイプのドレッサであ
る。
【0021】プレート1は、円盤状の母材2と、母材2
の片面側に形成された砥材層3とで構成されている。母
材2はビスフェノール型エポキシ樹脂製で、外径は10
0mm、厚さは7mmである。砥材層3は、平均粒径6
0μmのダイヤモンド砥粒4を結合剤であるビスフェノ
ール型エポキシ樹脂で結合保持したもので、平均厚さは
約3mmである。ただし、図面は厚さを誇張して示して
いる。
【0022】プレート1の製作手順は、まず、ビスフェ
ノール型エポキシ樹脂の粉末を母材形成用金型に充填
し、常温で加圧して母材の仮押し成形品をつくる。つぎ
に、砥粒20体積%と結合剤80体積%を混合した粉末
を前記母材の仮押し成形品の上に充填し、加熱、加圧し
成形する。充分に徐冷した後金型から取り出す。取り出
したドレッサ半製品は、砥材層の反対側の面が基準面と
なるのでこの反対面を自重にてラップ研磨して、成形に
よる歪みを除去する。その後、この反対面を基準にして
砥材層面を研磨し、砥粒を結合材層から突出させること
により、プレート製品となる。
【0023】本実施形態のプレート1はこのように母材
2、砥材層3の結合剤層がともにビスフェノール型エポ
キシ樹脂により製作されたものであるから、このプレー
ト1をフランジに取り付けてドレッサとし、半導体ウエ
ハのCMP加工時に同時に研磨布のドレッシングを行っ
たときでも、ドレッサの研磨布表面に接触する部分には
金属が存在しないので、研磨布表面に残留付着した研磨
剤による侵食が起こることはない。また、砥材層の周縁
部には面取りを施しているので、研磨布に砥材層が引っ
かかることがなく、研磨布を損傷することがない。
【0024】なお、上記の実施形態はディスクタイプの
プレートについての例であるが、本発明はリングタイプ
やペレットタイプのプレートについても適用できること
はもちろんである。また、母材と樹脂結合剤に使用する
樹脂はビスフェノール型エポキシ樹脂に限定されるもの
ではない。
【0025】〔試験例1〕図1に示した本発明実施形態
のプレートを用いたドレッサ(発明品1)と、発明品1
のプレートと同じ形状寸法でステンレス鋼の母材にNi
メッキで砥粒を電着させたプレートを用いたドレッサ
(従来品1)、および、従来品1のプレートの砥材層表
面にテフロン(登録商標)コーティングを施したプレー
トを用いたドレッサ(従来品2)を製作し、これらのド
レッサで発泡ポリウレタン製研磨布をドレッシングした
加工試験を行った。加工条件は以下の通りである。 加工条件 加工機械:タクマ機 ドレッサ回転速度:20min−1 テーブル回転速度:30min−1 加工圧:200N 加工時間:2時間
【0026】試験結果を図3に示す。図3は加工時間と
研磨布の削除量の関係を示すグラフであり、同図に示す
ように、発明品1は従来の電着ドレッサ(従来品1)と
同等以上の切れ味を示している。従来品2は砥材層表面
にコーティングが施されているために切れ味が低い。
【0027】〔試験例2〕試験例1に用いたドレッサと
同じドレッサを、pH1の強酸研磨液に3時間浸漬さ
せ、研削液中への金属成分の溶出量を測定した。測定結
果を図4に示す。同図に示すように、従来品1はドレッ
サからのFeとNiの溶出量が多く、それだけ半導体ウ
エハが汚染されていることを示す。従来品2は、砥材層
にコーティングが施されてはいるが金属溶出防止に対し
て完全ではないことがわかる。発明品1はプレートに金
属を含まないことから、金属溶出量は皆無であった。
【0028】〔試験例3〕表1に示す仕様の発明品2の
ドレッサと従来品3のドレッサを用いて、硬質ウレタン
製研磨布をドレッシングした加工試験を行った。
【表1】
【0029】加工条件は以下の通りである。 加工機械:タクマ機 ドレッサ回転速度:20min−1 テーブル回転速度;30min−1 加工圧:200N 加工液:純水(1リットル/分) 加工時間:10分間
【0030】図5にドレッシングによる研磨布の平坦度
の時間的推移を示す。同図に示すように、研磨布の平坦
度を5μm以下にするのに要した時間が1/3に短縮さ
れた。また、従来品3は加工中に3個のペレットが剥離
したが、発明品2は剥離は皆無であった。
【0031】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
【0032】(1)研磨布用ドレッサを構成するプレー
トの母材と砥材層の結合剤を樹脂としたことにより、こ
のプレートをフランジに取り付けドレッサとして研磨布
のドレッシングを行ったとき、ドレッサの研磨布表面に
接触する部分には金属が存在しないので、研磨布表面に
残留付着した研磨剤による侵食が起こることがなく、半
導体ウエハのCMP加工などに好適に使用することがで
きる。
【0033】(2)プレートの母材と樹脂結合剤とに同
じ樹脂を用いることにより、母材と砥材層を一体で成形
することができるので、砥材層が剥離することがなく、
また、型内で成形できるので砥材層の高さ揃えが容易で
平坦性が出しやすい。また、成形時に骨材などを添加す
ることにより適正な母材物性に調整することができる。
さらに、母材と砥材層の一体成形により製造コストを低
減させることができる。
【0034】(3)母材の弾性率を研磨布の弾性率の3
〜10倍となるように調整することにより、短時間で研
磨布の平坦度を回復させることができる。また、従来の
電着ドレッサの鉄系母材と比較して弾性率が低いため、
脱落した砥粒が研磨布に押し付けられて残留することも
なく、半導体ウエハのスクラッチ傷の発生などを抑制す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態におけるドレッサのプレー
トを模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)は
(a)のA−A線断面図である。
【図2】 ドレッサのタイプを示す図である。
【図3】 試験結果を示すグラフである。
【図4】 試験結果を示すグラフである。
【図5】 試験結果を示すグラフである。
【図6】 従来のドレッサの一例を示す斜視図である。
【図7】 ドレッサの使用状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 プレート 2 母材 3 砥粒層 4 ダイヤモンド砥粒
───────────────────────────────────────────────────── 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) H01L 21/304 622 H01L 21/304 622M Fターム(参考) 3C047 EE01 EE11 3C058 AA07 AA19 CB01 DA12 DA17 3C063 AA02 AB05 BA02 BC03 BG01 BG07 BH03 CC19 EE26 FF30

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円盤状の母材の片面に砥材層を形成した
    プレートをフランジに取り付けた研磨布用ドレッサであ
    って、前記砥材層を樹脂結合剤により砥粒を結合保持し
    た砥材層とし、前記母材として前記砥材層の樹脂結合剤
    と同じ樹脂を用いた研磨布用ドレッサ。
  2. 【請求項2】 前記母材の弾性率が研磨布の弾性率の3
    〜10倍に調整された請求項1記載の研磨布用ドレッ
    サ。
JP2001085343A 2001-03-23 2001-03-23 研磨布用ドレッサ Pending JP2002283218A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1462217A1 (en) * 2003-03-28 2004-09-29 Noritake Super Abrasive Co., Ltd Grinding wheel
WO2016052161A1 (ja) * 2014-09-29 2016-04-07 株式会社フジミインコーポレーテッド 硬質金属材料研磨用砥粒、研磨用組成物および硬質金属製品製造方法

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EP1462217A1 (en) * 2003-03-28 2004-09-29 Noritake Super Abrasive Co., Ltd Grinding wheel
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