JP2005271100A - Dressing device of polishing pad and polishing apparatus having dressing device of polishing pad - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨装置に係り、 特に、化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing )に好適な研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing pad dressing apparatus and a polishing apparatus having the polishing pad dressing apparatus, and more particularly to a polishing pad dressing apparatus suitable for chemical mechanical polishing (CMP) and a polishing pad dressing apparatus. The present invention relates to a polishing apparatus having
CMPにおいては、研磨パッドの目詰まりが研磨レートの低下をもたらすとともに研磨の均一性を悪化させるため、研磨パッドのドレッシング(目立て)が必要不可欠である。研磨パッドのドレッシングとは、ダイヤモンド等の砥粒が付着されてなるドレッサーを研磨パッドに当接させ、研磨パッドの表面を削り取る又は研磨パッドの表面を粗らすなどして、スラリー(研磨材が分散された溶液)の保持性を回復させ、研磨能力を維持させる処理をいう。 In CMP, clogging of the polishing pad causes a reduction in the polishing rate and deteriorates the uniformity of polishing. Therefore, dressing (sharpening) of the polishing pad is indispensable. The dressing of the polishing pad is a slurry (abrasive material is made by contacting a dresser made of diamond or other abrasive grains against the polishing pad and scraping the surface of the polishing pad or roughening the surface of the polishing pad). This refers to a process for recovering the retainability of the dispersed solution and maintaining the polishing ability.
このドレッサーとしては、従来よりダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサー等が用いられている。図5に従来のパッドドレッサー90を備えた研磨装置11を示す。このパッドドレッサー90は、下面にダイヤモンド砥粒80Bが電着されていたり、砥粒80Bを分散させたボンド層(メタルボンド、ビトリファイドボンド又はレジンボンド)より構成されていたりする。パッドドレッサー90は、軸92の回りに回転させられながら力Fで研磨定盤12上の研磨パッド20に押付けられて研磨パッド20をドレッシングする。
As this dresser, a dresser or the like in which diamond abrasive grains are electrodeposited has been used. FIG. 5 shows a
パッドドレッサー90の厚さは、一般的には10〜30mm程度であり、外径は、一般的には100〜250mm(4〜10インチ)程度である。また、パッドドレッサー90の台座は金属製とするのが一般的である。
The thickness of the
図6に示されるように、パッドドレッサー90と軸92とはフレキシブルジョイント94(たとえば、ユニバーサルジョイント)を介して接続されていることが多く、この構成により、パッドドレッサー90の表面(下面)と研磨パッド20の表面とが面全体で接触し、ドレッシング作業中にもパッドドレッサー90の表面が研磨パッド20の表面に倣うようになっている。
As shown in FIG. 6, the
また、このような従来のパッドドレッサーを改良して、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングが可能なドレッシング装置の提案が、本出願人によりなされている(特許文献1参照)。 Further, the present applicant has proposed a dressing apparatus that can improve the conventional pad dresser and perform uniform and stable dressing of the polishing pad (see Patent Document 1).
この提案は、ドレッシング板、バックアップ板、固定リング等を組み合わせ、ドレッシング板を張り上げることにより、ドレッシング装置(パッドドレッサー)と研磨パッドとの接触状態を均一にするという構成のものである。
しかしながら、このような従来のパッドドレッサー、特にダイヤモンド砥粒が電着されて形成されているパッドドレッサーには、以下に説明する問題点がある。 However, such a conventional pad dresser, particularly a pad dresser formed by electrodeposition of diamond abrasive grains, has the following problems.
パッドドレッサーによりドレッシングがなされる研磨パッドは、所定の弾性を有しており、円盤状のパッドドレッサーが押し付けられた場合には所定量撓んで変形する。そして、この撓み変形に対応する反力がパッドドレッサーの表面に作用することとなる。 The polishing pad that is dressed by the pad dresser has a predetermined elasticity, and when the disk-shaped pad dresser is pressed, the polishing pad bends and deforms by a predetermined amount. And the reaction force corresponding to this bending deformation will act on the surface of a pad dresser.
この場合、パッドドレッサーのエッジ部、すなわちパッドドレッサーの周縁部に作用する反力の方が、パッドドレッサーの円周方向内部に作用する反力より大きくなる。したがって、パッドドレッサーの周縁部のダイヤモンド砥粒のドレッシングへの寄与が大きく、その分だけパッドドレッサーの周縁部のダイヤモンド砥粒の磨耗が速い。 In this case, the reaction force acting on the edge portion of the pad dresser, that is, the peripheral portion of the pad dresser, is larger than the reaction force acting on the inside of the pad dresser in the circumferential direction. Therefore, the diamond abrasive grains on the periphery of the pad dresser contribute greatly to the dressing, and the diamond abrasive grains on the periphery of the pad dresser wear faster.
このような場合、ダイヤモンド砥粒が電着されて形成されているパッドドレッサーのダイヤモンド砥粒の層は一層のみであり、周縁部のダイヤモンド砥粒が磨耗した時点で、このパッドドレッサーの寿命は尽きることとなる。そして、パッドドレッサーの円周方向内部のダイヤモンド砥粒は未だ磨耗してなく、無駄に廃棄することとなる。 In such a case, the pad dresser formed by electrodeposition of diamond abrasive grains has only one layer of diamond abrasive grains, and the life of the pad dresser is exhausted when the peripheral diamond abrasive grains are worn. It will be. The diamond abrasive grains in the circumferential direction of the pad dresser are not yet worn and are wasted.
したがって、このような無駄を生じないように、円環状のパッドドレッサー、たとえば、外周が100mmで円環の幅が10mmのドーナツ状のパッドドレッサーを使用しているユーザーもいる。ただし、この場合でもパッドドレッサーの有効面積が増える訳ではなく、ドレッシング性能は低く、改善が求められていた。 Therefore, some users use an annular pad dresser, for example, a donut-shaped pad dresser having an outer periphery of 100 mm and an annular width of 10 mm so as not to cause such waste. However, even in this case, the effective area of the pad dresser does not increase, the dressing performance is low, and improvement has been demanded.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、パッドドレッサーの有効面積が大きく、また、パッドドレッサーと研磨パッドとの当りが均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the effective area of the pad dresser is large, and the contact between the pad dresser and the polishing pad becomes uniform, and as a result, polishing that enables uniform and stable dressing of the polishing pad. It is an object of the present invention to provide a pad dressing apparatus and a polishing apparatus having the polishing pad dressing apparatus.
前記目的を達成するために、本発明は、スラリーを供給しながらワークを研磨パッドに接触させて研磨する研磨装置における研磨パッドのドレッシング装置において、表面に砥粒が電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板と、前記ドレッシング板の裏面に配されるバックアップ板と、前記バックアップ板の裏面に配され、前記バックアップ板を介して前記ドレッシング板を押圧する押圧機構を備えるドレッシング装置本体とを有し、前記ドレッシング板が複数のゾーンに分割されていることを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a polishing pad dressing apparatus in a polishing apparatus that polishes by contacting a work with a polishing pad while supplying slurry, and a disc-shaped metal having abrasive grains electrodeposited on its surface. A dressing plate made of a manufactured sheet, a backup plate disposed on the back surface of the dressing plate, and a dressing apparatus main body provided with a pressing mechanism disposed on the back surface of the backup plate and pressing the dressing plate via the backup plate; And a dressing apparatus for the polishing pad, wherein the dressing plate is divided into a plurality of zones, and a polishing apparatus having the dressing apparatus for the polishing pad.
本発明によれば、表面に砥粒が電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板が複数のゾーンに分割されている。したがって、ドレッシング板の各ゾーンが研磨パッドの変形に追随でき、パッドドレッサー全体と研磨パッドとの当りが均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる。 According to the present invention, a dressing plate made of a disk-shaped metal sheet having a surface electrodeposited with abrasive grains is divided into a plurality of zones. Accordingly, each zone of the dressing plate can follow the deformation of the polishing pad, the contact between the entire pad dresser and the polishing pad becomes uniform, and as a result, uniform and stable dressing of the polishing pad can be performed.
本発明において、前記ドレッシング板が同心円状に分割されていることが好ましい。このように、ドレッシング板が同心円状に分割されていることにより、ドレッシング板の各ゾーンが研磨パッドの変形により追随し易く、パッドドレッサー全体と研磨パッドとの当りが更に均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる。 In this invention, it is preferable that the said dressing board is divided | segmented concentrically. Thus, by dividing the dressing plate concentrically, each zone of the dressing plate easily follows the deformation of the polishing pad, and the contact between the entire pad dresser and the polishing pad becomes more uniform. Uniform and stable dressing of the polishing pad is possible.
なお、ドレッシング板の分割方式は、同心円状に限られる訳ではなく、たとえば、中心より放射状の切れ目が入った分割方式等、各種の態様が採用できる。 In addition, the division | segmentation method of a dressing board is not necessarily restricted to a concentric form, For example, various aspects, such as the division | segmentation method in which the radial cut | interruption entered from the center, are employable.
また、本発明において、前記押圧機構が、前記ドレッシング装置本体下面に形成された円形平面状の凹陥部と、該凹陥部を覆って密閉空間を形成する前記バックアップ板と、前記密閉空間に流体圧を加える加圧手段とよりなることが好ましい。このように、いわゆるエアバッグ方式の加圧手段を併用することにより、ドレッシング板の各ゾーンが研磨パッドの変形に一層追随し易く、パッドドレッサー全体と研磨パッドとの当りが更に均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる。 Further, in the present invention, the pressing mechanism includes a circular flat concave portion formed on the lower surface of the dressing apparatus main body, the backup plate that covers the concave portion to form a sealed space, and a fluid pressure in the sealed space. It is preferable to comprise a pressurizing means for adding In this way, by using so-called airbag-type pressurizing means in combination, each zone of the dressing plate can more easily follow the deformation of the polishing pad, and the contact between the entire pad dresser and the polishing pad becomes more uniform. As a result, uniform and stable dressing of the polishing pad can be performed.
以上説明したように、本発明によれば、表面に砥粒が電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板が複数のゾーンに分割されている。したがって、ドレッシング板の各ゾーンが研磨パッドの変形に追随でき、パッドドレッサー全体と研磨パッドとの当りが均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる。 As described above, according to the present invention, the dressing plate made of a disk-shaped metal sheet having abrasive grains electrodeposited on its surface is divided into a plurality of zones. Accordingly, each zone of the dressing plate can follow the deformation of the polishing pad, the contact between the entire pad dresser and the polishing pad becomes uniform, and as a result, uniform and stable dressing of the polishing pad can be performed.
以下、添付図面に従って本発明に係る研磨パッドのドレッシング装置の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of a dressing apparatus for a polishing pad according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、研磨装置10の全体構成を示す斜視図である。図1に示されるように研磨装置10は、主として研磨定盤12と、ワークを保持する保持ヘッドであるウェーハ保持ヘッド14とで構成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the
研磨定盤12は円盤状に形成され、その下面中央には回転軸16が連結されている。研磨定盤12は、この回転軸16に連結されたモータ18を駆動することにより矢印A方向に回転する。また、この研磨定盤12の上面には研磨パッド20が貼り付けられており、この研磨パッド20上に図示しないノズルからスラリー(研磨材が分散された溶液であり、多くの場合メカノケミカル研磨剤が使用される)が供給される。ウェーハ保持ヘッド14は、回転軸22Aを中心として、矢印B方向に回転する。
The
図2及び図3に、本発明に係る研磨パッドのドレッシング装置30(パッドドレッサー)の各態様が示される。図2は、ドレッシング装置30の正断面図であり、図3は、ドレッシング装置30の底面図である。
2 and 3 show each aspect of a dressing device 30 (pad dresser) for a polishing pad according to the present invention. FIG. 2 is a front sectional view of the
図2において、研磨パッドのドレッシング装置30は、表面に砥粒80Bが電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板22と、ドレッシング板22裏面に配されるバックアップ板であるフレキシブルシート24と、フレキシブルシート24の裏面に配され、フレキシブルシート24を介してドレッシング板22を押圧する押圧機構を備えるドレッシング装置本体30A等より構成される。
In FIG. 2, a
ドレッシング装置本体30Aは、金属製の円盤状部材であり、上面の中心部に駆動軸92が立設されている。また、ドレッシング装置本体30Aの下面には円形平面状の凹陥部30Bが形成されている。この凹陥部30Bを覆って密閉空間を形成するように、バックアップ板であるフレキシブルシート24が、ドレッシング装置本体30Aの下面の全周縁に密着固定されている。
The
このドレッシング装置本体30Aは、フレキシブルシート24及びドレッシング板22を保持し、軸92からの回転力の伝達及び押付け圧力Fの伝達が確実にできれば、他の部分の形状、材質等は問わないが、金属製とするのが一般的である。
The dressing apparatus
フレキシブルシート24の材質としては、JIS K6301で規定されるA硬度が10〜90のものであることが好ましい。このような材料で形成されたフレキシブルシート24であれば、弾性変形することにより、後述するドレッシング板22の構成と相俟って、ドレッシング装置30と研磨パッド20との接触状態が不均一となることを防ぐことができる。
As a material of the
フレキシブルシート24のJIS K6301で規定されるA硬度が90超であると、弾性変形が不十分となり、ドレッシング装置30と研磨パッド20との接触状態が不均一となりやすく、一方、フレキシブルシート24のA硬度が10未満であると、弾性変形が大き過ぎ、ドレッシング装置30と研磨パッド20との接触状態が不安定となりやすい。上記A硬度(JIS K6301)の範囲のうち、20〜50の範囲がフレキシブルシート24の機能を発揮させる上でより好ましい。
If the A hardness specified by JIS K6301 of the
このようなフレキシブルシート24の材質としては、一般的にはゴム材料の中から選択できるが、樹脂材料等であってもよい。具体的にはたとえば、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、クロロプレンスポンジ、NBR(ニトリルブタジェンゴム)等が好適に使用できる。
The material of such a
なお、フレキシブルシート24が上記A硬度の範囲の材料であっても、フレキシブルシート24の厚さが小さ過ぎると弾性変形量が不十分となり、フレキシブルシート24の機能が発揮できにくい。したがって、フレキシブルシート24の厚さは1〜20mmの範囲であることが好ましく、5〜10mmの範囲であることがより好ましい。
In addition, even if the
フレキシブルシート24のドレッシング装置本体30Aの下面周縁への固定方法は、接着等の公知の各種方法が採用できる。
As a method for fixing the
ドレッシング装置本体30Aの凹陥部30Bとフレキシブルシート24とにより形成された密閉空間には、流体圧を加える加圧手段が接続される。この加圧手段は、エア供給ライン26とエア供給源28等により構成される。
A pressurizing means for applying fluid pressure is connected to the sealed space formed by the recessed
すなわち、ドレッシング装置本体30Aを貫通してエア供給ライン26が形成されており、このエア供給ライン26の基端部は、エア供給源28に接続されている。また、エア供給ライン26の駆動軸92の部分には、図示しないロータリージョイントが設けられており、駆動軸92の回転中にもエア供給ライン26にエアが供給できるようになっている。
That is, an
以上の構成により、密閉空間に加圧状態のエアを供給することができ、フレキシブルシート24を任意の形状にコントロールできる。
With the above configuration, pressurized air can be supplied to the sealed space, and the
ドレッシング板22は、図2の円(a)内が拡大表示されているように、表面に砥粒80Bが電着された金属製シートからなる。ドレッシング板22の表面に電着される砥粒80Bとしてはダイヤモンドが好ましいが、これ以外に、たとえば、CBN砥粒も使用できる。なお、電着とは、電解メッキ法を利用した研削・研磨工具の製造法であり、一般的にニッケルが使用される(切削・研削・研磨用語辞典:砥粒加工学会 編、参照)。
The dressing
砥粒80Bの粒径、ドレッシング板22表面上での砥粒80Bの密度、砥粒80Bの材質、等は研磨パッド20の材質、等を考慮して適宜のものを選択すればよい。
The particle size of the
ドレッシング板22の材質としては、電着の原理より導電性の金属材料であることが求められ、各種の材料が使用できるが、防錆性、耐食性、強度等の点でステンレス鋼が好ましい。ドレッシング板22の板厚は、ドレッシング装置30のサイズ(外径)、押付け圧力F、ドレッシング板22の材質等を考慮して最適値を選択することが望ましいが、たとえば、3mmとできる。
The material of the dressing
ドレッシング板22は、図3に示されるように、同心円状に分割されている。すなわち、図3において、ドレッシング板22は、中心部の円盤状の22Aより、外周側に向かってドーナツ状の22B、22C、22Dの順で4分割されている。
As shown in FIG. 3, the dressing
これらのドレッシング板22A、22B、22C、22Dと、フレキシブルシート24とは、単に上下で接しているのみである。すなわち、ドレッシング板22A、22B、22C、22D同士は、図2の円(b)内が拡大表示されているように、いわゆる印籠方式で係合している。そして、最外周のドレッシング板22Dがピン部材31を介してドレッシング装置本体30Aの外周部下端に支持されている。
These dressing
このような構成で、ドレッシング板22が同心円状に分割されていることにより、ドレッシング板の各ゾーン22A、22B、22C、22Dが研磨パッド20の変形に追随し易い。
With such a configuration, the dressing
その他の構成として、ドレッシング装置本体30Aと軸92との連結手段は慣用の手段が採用できるが、ドレッシング装置30と研磨パッド20との接触状態が不均一となることを防ぐためには、フレキシブルジョイント(たとえば、ユニバーサルジョイント)を介して接続されていることが好ましい。
As another configuration, a conventional means can be used as a connection means between the dressing apparatus
なお、ドレッシング装置30は、研磨装置10(図1参照)の脇に配置され、研磨作業の合間に研磨パッド20のドレッシングが行われたり、研磨作業の最中に研磨パッド20のドレッシングが行われたりする。
The dressing
以上で説明した構成よりなる図2のドレッシング装置30によれば、ドレッシング装置30は、軸92の回りに回転させられながら所定の力Fで研磨パッド20に押付けられて研磨パッド20をドレッシングする。そして、ドレッシング板22の各ゾーン22A、22B、22C、22Dが研磨パッド20の変形に追随でき、パッドドレッサー全体と研磨パッド20との当りが均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッド20のドレッシングができる。
According to the
また、ドレッシング板22の全面が研磨パッド20のドレッシングに寄与することとなり、ドレッシング速度が向上するとともに、ドレッシング板22の寿命が延びる効果も得られる。
Further, the entire surface of the dressing
次に、図4によって、本発明に係る研磨パッドのドレッシング装置の他の態様を説明する。なお、図2に示される研磨パッドのドレッシング装置30と同一、類似の部材については同一の符号を附し、その説明を省略する。
Next, another embodiment of the dressing apparatus for the polishing pad according to the present invention will be described with reference to FIG. The same or similar members as those of the
この態様において、研磨パッドのドレッシング装置130は、ドレッシング板22と、ドレッシング板22の裏面に配されるバックアップ板である所定厚さのフレキシブルシート124と、フレキシブルシート124の裏面に配されるドレッシング装置本体130A等より構成される。
In this embodiment, the polishing
ドレッシング装置本体130Aは、所定厚さの金属製の円盤状部材である。そして、ドレッシング装置本体130Aの下面にはバックアップ板であるフレキシブルシート124が密着固定されている。更に、フレキシブルシート124の下面には同心円状の各ゾーン22A、22B、22C、22Dに分割されたドレッシング板22が接着固定されている。
The dressing apparatus
フレキシブルシート124としては、既述のフレキシブルシート24と同様の材質のものが採用できるが、フレキシブルシート24よりも厚いもの、たとえば、板厚が10mmのものが好ましい。このように所定の板厚を有することにより、研磨パッド20の変形に追随でき、この下面に接着されたドレッシング板22の各ゾーン22A、22B、22C、22Dも研磨パッド20の変形に追随できる。
The
なお、ドレッシング板22は、フレキシブルシート124の下面に接着されていることより、ドレッシング板22A、22B、22C、22D同士の間には、図2の円(b)内で拡大表示されているような、いわゆる印籠方式の係合は不要である。
Since the dressing
以上に説明した構成は、本発明の実施例であるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各種の構成が採り得る。 The configurations described above are examples of the present invention, but the present invention is not limited to these, and various configurations can be adopted.
たとえば、ドレッシング板22の分割方式は、同心円状に限られる訳ではなく、たとえば、中心より放射状の切れ目が入った分割方式等、各種の態様が採用できる。
For example, the dividing method of the dressing
また、図2に示されるドレッシング装置30において、押圧機構として、いわゆるエアバッグ方式が採用されているが、気体に限られる訳ではなく、液体による加圧も採用できる。
In the
更に、図4に示されるドレッシング装置130において、フレキシブルシート124は、同一厚さの一様な材質のものが採用されているが、これに代えて、中心部分より周縁部に向かって弾性が徐々に低下する構成のもの、中心より放射状の切れ目が入っており、この切れ目が中心部分より周縁部に向かって徐々に広がる構成のもの等が採用できる。このような構成を採ることにより、フレキシブルシート124の中心部分より周縁部分がより撓みやすくなり、研磨パッド20の変形に追随し易い。
Furthermore, in the
10…研磨装置、20…研磨パッド、22…ドレッシング板、24、124…フレキシブルシート、30、130…ドレッシング装置、30A、130A…ドレッシング装置本体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
表面に砥粒が電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板と、
前記ドレッシング板の裏面に配されるバックアップ板と、
前記バックアップ板の裏面に配され、前記バックアップ板を介して前記ドレッシング板を押圧する押圧機構を備えるドレッシング装置本体とを有し、
前記ドレッシング板が複数のゾーンに分割されていることを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。 In a polishing pad dressing apparatus in a polishing apparatus that polishes by contacting a work with a polishing pad while supplying slurry,
A dressing plate made of a disk-shaped metal sheet with abrasive grains electrodeposited on the surface;
A backup plate disposed on the back surface of the dressing plate;
A dressing device main body provided with a pressing mechanism that is arranged on the back surface of the backup plate and presses the dressing plate through the backup plate;
A dressing device for a polishing pad, wherein the dressing plate is divided into a plurality of zones.
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