JP2006116692A

JP2006116692A - Ｃｍｐコンディショナ

Info

Publication number: JP2006116692A
Application number: JP2005271919A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Yamashita; 哲二山下; Takashi Kimura; 高志木村; Hanako Hata; 花子畑
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】ＣＭＰ装置の研磨パッドのコンディショニングに用いられるＣＭＰコンディショナにおいて、研磨レートの早期の大幅な低下を防ぐとともに、ＣＭＰ装置によって研磨される半導体ウェハ等の被研磨面にスクラッチが発生するのを確実に防止して、高品位の被研磨面を形成し得る研磨パッドのコンディショニングを長期に亙って安定して行う。
【解決手段】ＣＭＰ装置の研磨パッドと対向して接触するコンディショニング面２に固着されるダイヤモンド砥粒を、その結晶面のうち１１１面がコンディショニング面２と略平行にこのコンディショニング面２が対向する方向に向けられるように固着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等の研磨を行うＣＭＰ（化学機械的研磨）装置の研磨パッドのコンディショニングに用いられるＣＭＰコンディショナに関するものである。

このようなＣＭＰコンディショナとしては、例えば特許文献１に、円盤形またはカップ型台金の台金作用面に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、固着されたダイヤモンド砥粒のうち７０％以上を結晶の稜または頂点が突出端となるようにしたものが提案されている。また、特許文献２においては、母材の表面にダイヤモンド砥粒をろう付けにより固着したＣＭＰ加工用ドレッサにおいて、ダイヤモンド砥粒の結晶の｛１１１｝面の垂線のドレッサ基体固定面への投影線分がドレッサの研削方向とほぼ平行となるようにしたもの、あるいはこの｛１１１｝面が研磨布の研削面に対して１５度〜７５度傾斜するようにしたものが提案されている。
特開２００１−７１２６７号公報特開２００２−２７３６５７号公報

ところが、このうちまず特許文献１に記載のように、固着されたダイヤモンド砥粒の多くが、その結晶の稜または頂点、すなわちダイヤモンド砥粒表面の隣接する結晶面同士が交差する尖った部分が突出端となるように、つまりＣＭＰ装置の研磨パッドと対向して接触するコンディショニング面からこのコンディショニング面の向く方向突き出すようにして固着されたものでは、コンディショニングの当初は砥粒の切れ味が鋭く、高いパッド研磨レートが得られるものの、上記突出端となる尖った部分は摩耗が速いために早期に砥粒の切れ味が鈍って研磨レートが著しく低下してしまい、結果的にＣＭＰコンディショナの寿命も早期に費えることとなる。また、こうして結晶の稜や特に頂点の部分が突出端となっていると、この部分が上述のように摩耗する前に欠損してしまい、その欠けた破片がＣＭＰ装置によって研磨される半導体ウェハ等の被研磨面を引っ掻いて該被研磨面にスクラッチを生じるおそれもある。

一方、特許文献２に記載のＣＭＰコンディショナでは、例えば六・八面体のダイヤモンド砥粒の｛００１｝面を母材の表面つまりコンディショニング面と平行に該コンディショニング面側に向けて各砥粒の突出高さおよび接触面を揃えることにより、各砥粒にかかる負荷を均一にして欠けの発生を防止するとともに、上述のように｛１１１｝面の垂線の投影線分が研削方向とほぼ平行となるか、あるいは研削面に対して上記角度で傾斜するように砥粒をろう付けすることにより、高強度を有するこの｛１１１｝面を切刃として研磨布（研磨パッド）の砥粒と接触させることで、効果的にドレッシングを行うとともに砥粒の欠けを生じにくくし、被研磨物のスクラッチの発生を防止するようにしている。

しかしながら、ＣＭＰ装置に用いられるコンディショナは、ＣＭＰ装置の回転する研磨パッド上に上記コンディショニング面を接触させて載置されて、ＣＭＰコンディショナ自体も研磨パッドの回転軸線とは異なる軸線回りに回転させられるとともに該研磨パッド上を揺動させられたりするため、コンディショニング面にろう付けされた砥粒の｛１１１｝面の垂線の上記投影線分が常に研削方向と平行となったりするとは限らない。そして、例えば｛１１１｝面以外の面が専ら研削方向に向けられた状態でコンディショニングが行われた場合には、この面と砥粒の突出端面となるやはり｛１１１｝面以外の面との稜線や頂部に摩耗が生じて研磨レートが早期に著しく低下したり、これらの稜線や頂部に欠損が生じてスクラッチが発生したりすることが避けられない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようなＣＭＰ装置の研磨パッドのコンディショニングに用いられるＣＭＰコンディショナにおいて、研磨レートの早期の大幅な低下を防ぐとともに、ＣＭＰ装置によって研磨される半導体ウェハ等の被研磨面にスクラッチが発生するのを確実に防止して、高品位の被研磨面を形成し得る研磨パッドのコンディショニングを長期に亙って安定して行うことが可能なＣＭＰコンディショナを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、ＣＭＰ装置の研磨パッドと対向して接触するコンディショニング面にダイヤモンド砥粒が固着されたＣＭＰコンディショナであって、上記ダイヤモンド砥粒を、その結晶面のうち１１１面が上記コンディショニング面と略平行とされて該コンディショニング面が対向する方向に向けられるように固着したことを特徴とするものである。

従って、このようなＣＭＰコンディショナにおいて、その結晶面のうち１１１面がコンディショニング面と略平行に該コンディショニング面が対向する方向、すなわちＣＭＰ装置において研磨パッドと対向する方向に向けられるようにしてコンディショニング面に固着されたダイヤモンド砥粒にあっては、この１１１面がコンディショニング面からの突端面として研磨パッドに接触するため、ダイヤモンド砥粒の結晶面同士の稜線部や頂部のように尖った部分が研磨パッド側に突き出した突出端となることがない。このため、このような尖った部分が早期に摩耗することによって研磨レートが著しく低下したり、あるいはかかる部分に欠損が生じて、その破片により、研磨パッドによって研磨される半導体ウェハ等の被研磨面にスクラッチが生じたりするのを防ぐことができる。

そして、上記ダイヤモンド砥粒において研磨パッドに切り込まれて切れ刃のエッジとして作用するのは、上記突端面とされる高強度で耐摩耗性の高い１１１面とその周囲に隣接する他の結晶面との稜線部あるいは頂部であり、しかも突端面とされた１１１面は研磨パッドに対するダイヤモンド砥粒の研削方向が変動しても常に研磨パッドに対向して接触した状態とされるので、上記切れ刃は良好な切れ味を維持しつつも摩耗することが少なく、欠損などが生じることもない。従って、上記構成のＣＭＰコンディショナによれば、高い研磨レートを長期に亙って安定的に維持することができてコンディショナ寿命の延長を図ることができるとともに、かかるコンディショナによってコンディショニングされた研磨パッドにより研磨される半導体ウェハ等において、スクラッチのない高品位の被研磨面を形成することが可能となる。

ここで、このようにコンディショニング面に固着されたダイヤモンド砥粒のうち、どの程度の砥粒がその１１１面をコンディショニング面と略平行に該コンディショニング面が対向する方向に向けられているかは、このダイヤモンド砥粒の結晶面のＸ線回折強度を測定することによって知ることができる。すなわち、１１１面がコンディショニング面と略平行にその対向方向に向けられて固着されたダイヤモンド砥粒が多ければ、この１１１面に関して高いＸ線回折強度が得られ、その分他の結晶面の回折強度は低くなるので、１１１面も含めた各結晶面のＸ線回折強度の総和に対する１１１面のＸ線回折強度の比率（以下、１１１面検出率と称する。）が高いほど、より多くのダイヤモンド砥粒がその１１１面をコンディショニング面と略平行にして該コンディショニング面の対向方向に向け固着されているものと認めることができる。

そこで、このような知見に基づき、本発明のＣＭＰコンディショナにおいては、上記コンディショニング面にあって、該コンディショニング面上の複数の測定箇所において上記ダイヤモンド砥粒の結晶面のＸ線回折強度を測定した際の上記１１１面検出率が、上記複数の測定箇所における平均として７０％以上とされているのが望ましく、このように高い１１１面検出率とすることで上述の効果をより確実に奏功することが可能となる。すなわち、この１１１面検出率が７０％未満であると、相対的に他の結晶面を突端面として固着されたダイヤモンド砥粒や結晶面同士の稜線や頂部を突出させて固着されたダイヤモンド砥粒の割合が多くなり、これらの砥粒によって研磨レートが早期に著しく低下したり欠損によりスクラッチが発生する可能性が高くなったりするおそれがある。

また、上記コンディショニング面においては、その全面にダイヤモンド砥粒が固着されていたり、あるいは外周側に所定の幅をもって環状にダイヤモンド砥粒が固着されていたりしてもよいが、このコンディショニング面に複数の突起を形成して、この突起にダイヤモンド砥粒を固着することにより、各砥粒の特にコンディショニング面に平行に上記対向方向に向けられた１１１面に高い研削圧力を与えることができ、切れ刃のエッジとなる上記稜線部や頂部にさらに鋭い切れ味を確保することが可能となる。勿論、コンディショニング面の外周側に環状にダイヤモンド砥粒を固着するとともに、内周側にはこのような突起を形成してダイヤモンド砥粒を固着してもよく、また突起自体もコンディショニング面（外周側に環状に砥粒が固着された場合はその内周側）の全面に形成されたり、その外周側に環状に配列されるように形成されたりしてもよい。

さらに、特に特許文献１記載のようにダイヤモンド砥粒をニッケル等の金属めっき相によって固着したＣＭＰコンディショナや、特許文献２記載のように金属ろう材によってろう付け固着したＣＭＰコンディショナでは、ＣＭＰ装置における研磨パッドのコンディショニングの際に腐食性の高いスラリーを用いた場合でも、ダイヤモンド砥粒を固着したこのような金属結合相の腐食による砥粒の脱落によってスクラッチが発生したりするのを防ぐため、上記コンディショニング面に四フッ化有機化合物を被覆するのが望ましい。すなわち、このような四フッ化有機化合物は、腐食性の高いスラリーと反応しやすい−ＣＯＮＨ_２、−ＣＨ_２ＯＨ、−ＣＯＯＣＨ_８、−ＣＯＦ、−ＣＯＯＨ、−ＣＣＦ_２Ｈ等が存在しないために耐食性が高く、また上記金属結合相の上にも電着塗装等によって確実に被覆することができるので、上述のような金属結合相の腐食による砥粒の脱落やこれに伴うスクラッチの発生を一層効果的に防止することが可能となる。

図１ないし図４は、それぞれ本発明のＣＭＰコンディショナの実施の形態を示すものである。これらの実施形態では、ステンレス等の金属材料よりなる軸線Ｏを中心とした略円板状の台金１において、その軸線Ｏに垂直な一方の円形面がコンディショニング面２とされて、このコンディショニング面２にダイヤモンド砥粒が固着された砥粒層３が形成されている。この砥粒層３は、複数（多数）の上記ダイヤモンド砥粒を例えば金属めっき相に分散することによって単層に固着したものであり、こうしてコンディショニング面２に砥粒層３が形成されたＣＭＰコンディショナは、このコンディショニング面２をＣＭＰ装置の研磨パッド表面に平行に対向させて接触させられ、該研磨パッドの回転軸線から離れた位置で上記軸線Ｏ回りに回転されつつ、台金１自体もパッド表面の内外周に揺動させられたりして、上記研磨パッドのコンディショニングに用いられる。

このうち、図１に示す第１の実施形態および図２に示す第２の実施形態においては、上記コンディショニング面２の外周側に、該コンディショニング面２と平行な円環状の端面４ｆを有して上記軸線Ｏを中心とした一定幅の環状に突出するリング部４が形成されるとともに、このリング部４の内周側には、やはりコンディショニング面２と平行でリング部４と等しい突出高さの円形の端面５ｆを有する略円柱状の複数の突起５が間隔をあけて形成されている。ただし、このうち第１の実施形態では、図１に示すようにリング部４内周のうちでも外周側の部分のみに、軸線Ｏを中心とした複数（図２では３つ）の同心円をなすようにして、各円ごとに等間隔に、かつ隣接する円同士では千鳥状となるように、複数の突起５が配設されているのに対し、第２の実施形態では、図２に示すように突起５がリング部４の内周全体に軸線Ｏを中心として略放射状かつ同心円状で概ね等間隔に配列されている。

そして、これら第１、第２の実施形態では、これらのリング部４と突起５とに上記砥粒層３が形成されており、このうちリング部４と突起５の上記端面４ｆ，５ｆに固着されたダイヤモンド砥粒にあっては、その結晶面のうち１１１面が、上記コンディショニング面２と略平行とされ、すなわち上記軸線Ｏに略垂直な平面に沿うようにされて、このコンディショニング面２が対向する方向、すなわち上述のコンディショニング時に研磨パッドの表面側を向く方向に向けられるように固着されている。従って、こうして固着されたダイヤモンド砥粒においては、上記１１１面がコンディショニング面２から軸線Ｏ方向に突出する突端面となる。なお、リング部４の上記端面４ｆよりも外周側は、外周側に向かうに従い漸次後退するテーパ面４ｔとされて、このテーパ面４ｔは軸線Ｏを中心とする円形の稜線を介して上記端面４ｆと鈍角に交差させられており、このテーパ面４ｔ上にもダイヤモンド砥粒が固着されている一方、リング部４の端面４ｆの内周側はコンディショニング面２に垂直に屹立する軸線Ｏを中心とした円筒面状とされている。

一方、図３に示す第３の実施形態では、上記リング部４や突起５は形成されてはおらず、軸線Ｏに垂直な平坦面とされたコンディショニング面２の全面に砥粒層３が形成されて、そのダイヤモンド砥粒の１１１面が該コンディショニング面２と略平行にその対向方向に向けられている。また、図４に示す第４の実施形態では、コンディショニング面２の外周側に、第１、第２の実施形態よりは幅広のリング部４が形成されているだけであって、その内周側に突起５は形成されておらず、このリング部４のコンディショニング面２と平行とされた端面４ｆに固着されたダイヤモンド砥粒において、その１１１面がコンディショニング面２と略平行とされてコンディショニング面２の対向する方向に向けられるように固着されている。なお、この第４の実施形態でもリング部４の上記端面４ｆより外周側の部分は外周側に向かうに従い漸次後退するテーパ面４ｔとされる一方、端面４ｆより内周側の部分も内周側に向かうに従い漸次後退するテーパ面４ｔとされており、これらのテーパ面４ｔ上にもダイヤモンド砥粒が固着されている。また、第３の実施形態ではコンディショニング面２の外周縁に面取り状のテーパ面２ｔが形成されていて、このテーパ面２ｔにもダイヤモンド砥粒が固着されている。

ただし、上記第１、第２、第４の実施形態においてリング部４や突起５の端面４ｆ，５ｆに固着されたダイヤモンド砥粒や、第３の実施形態においてコンディショニング面２に固着されたダイヤモンド砥粒においては、そのすべてが１１１面を上述のような突端面としてコンディショニング面２と平行かつその対向方向に向けられてなくてもよく、またこの１１１面が厳密にコンディショニング面２と平行とされていなくてもよい。ここで、これら第１ないし第４の実施形態では、各図に示すようにコンディショニング面２における複数の測定箇所Ｐにおいて上記ダイヤモンド砥粒の結晶面のＸ線回折強度を測定した際の１１１面検出率が、これら複数の測定箇所Ｐにおける平均として７０％以上とされており、言い換えればこのような平均の１１１面検出率が得られるように、ダイヤモンド砥粒が１１１面をコンディショニング面２と略平行に上記対向方向に向けて固着されている。また、上記第１、第２、第４の実施形態において上記リング部４内周側のコンディショニング面２の底面（第１、第２の実施形態では突起５間の部分）２ｆは軸線Ｏに垂直な平坦面とされてダイヤモンド砥粒は固着されておらず、これらの実施形態では厳密には上記端面４ｆ，５ｆはこの底面２ｆに平行とされて、該端面４ｆ，５ｆに固着されるダイヤモンド砥粒も上述のようにその１１１面をこの底面２ｆと略平行として該底面２ｆの対向する方向に向けるようにされている。

なお、このように１１１面がコンディショニング面２と略平行とされてその対向方向に向けられるようにダイヤモンド砥粒を固着するには、例えば砥粒を１つ１つ、その１１１面の向きを揃えてコンディショニング面２上に配列、固定し、上記金属めっき相等によって固着するようにしてもよいが、市販の人造ダイヤモンド砥粒などの中から１１１面の大きい、いわゆる六・八面体状ないしは八・六面体状の砥粒を選別し、これを台金１が浸漬された金属めっき液中に分散して上記コンディショニング面２に接地させつつ金属めっき相を析出させて電着により固着するようにしてもよい。すなわち、このようなダイヤモンド砥粒は１１１面がコンディショニング面２側に密着して接地する可能性が高いため、この１１１面とは反対側の１１１面を上記突端面としてコンディショニング面２と略平行に該コンディショニング面２が向く方向に向け、上述のような１１１面検出率が得られるようにダイヤモンド砥粒を固着することができる。

さらに、こうしてダイヤモンド砥粒が固着されたコンディショニング面２の、少なくとも上記砥粒層３の表面には、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニールエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）等の四フッ化有機化合物が被覆されるのが望ましい。なお、このような四フッ化有機化合物は、砥粒層３がコンディショニング面２に形成されたＣＭＰコンディショナの台金１を、例えば上述のような四フッ化有機化合物が分散された液中に浸漬して電着塗装を施したりすることにより被覆される。ここで、この四フッ化有機化合物は、上記第１、第２、第４の実施形態においては砥粒層３が形成されたリング部４の端面４ｆ、テーパ面４ｔや突起５の端面５ｆのみに被覆されていてもよく、またこれら第１、第２、第４の実施形態や第３の実施形態も含めて、コンディショニング面２の全面に被覆されていてもよい。

従って、上述のように構成されたＣＭＰコンディショナでは、コンディショニング面２やそのリング部４、突起５の端面４ｆ，５ｆに固着されたダイヤモンド砥粒において、高強度で耐摩耗性の高い１１１面がコンディショニング面２と略平行とされて、該コンディショニング面２が対向するＣＭＰ装置において研磨パッド側を向く方向に配向させられているので、この１１１面とこれに隣接する結晶面とが交差した切れ刃のエッジとなる稜線部や頂部には鋭い切れ味を確保しつつも、この切れ刃部分の摩耗を抑えるとともに欠損を防ぐことができる。このため、パッドの研磨レートが早期に著しく低下するのを防いで、長期に亙って安定した、しかも高い研磨レートを維持することができるとともに、欠損した砥粒の破片によって半導体ウェハ等にスクラッチが生じるのも防ぐことができ、これによりスクラッチ数の少ない高品位の研磨を、ＣＭＰ装置によって研磨される半導体ウェハ等に施すことが可能となる。

また、このように切刃部分の摩耗や欠損を防ぐことが可能な、１１１面がコンディショニング面２と略平行にその対向方向に向けられたダイヤモンド砥粒が、上記１１１面検出率が７０％以上となるような高い割合で固着されているので、より確実に上述のような安定した高いパッド研磨レートを維持し、かつスクラッチの発生を防止することが可能となる。すなわち、この１１１面検出率が７０％未満であると、他の結晶面や結晶面同士の稜線、頂部が上記対向方向に向けられたダイヤモンド砥粒の割合が多くなり、上述のような効果を十分に奏功することができなくなるおそれがある。なお、このようにダイヤモンド砥粒のＸ線回折強度を測定して１１１面検出率を算出するときには、コンディショニング面２において部分的に上記対向方向に向けられた結晶面に偏りが生じるおそれもあるので、複数の測定箇所、望ましくは上記第１ないし第４の実施形態の測定箇所Ｐのように４箇所以上の測定箇所ＰでＸ線回折強度を測定して、その平均をとるのが望ましい。

さらに、上記第１、第２の実施形態のようにコンディショニング面２に突起５を形成して、その上記対向方向を向く端面５ｆにダイヤモンド砥粒を上述のように固着したＣＭＰコンディショナにおいては、このとき突起５上において砥粒がパッドにベタ当たりせずに高い研削圧力が確保されるため、より鋭い切れ味を上記切れ刃に与えて一層高い研磨レートを得ることができて、このような研磨レートを長期に亙って安定して維持することが可能となるとともに、スクラッチ数もより少なく抑えることができる。さらにまた、これら第１、第２の実施形態ではコンディショニング面２の突起５が形成された部分よりも外周側にリング部４が形成されてその端面４ｆおよび外周側のテーパ面４ｔにもダイヤモンド砥粒が固着されているので、研磨パッドの撓みを抑えて一層効果的に上記切れ刃を食い付かせることができるという効果も得られる。ただし、こうして突起５を形成した場合には、リング部４は形成されていなくてもよい。

さらにまた、上述のようにコンディショニング面２において少なくともダイヤモンド砥粒が固着された砥粒層３に四フッ化有機化合物を被覆した場合には、このような四フッ化有機化合物は、腐食性の高い薬品と反応しやすい−ＣＯＮＨ_２、−ＣＨ_２ＯＨ、−ＣＯＯＣＨ_８、−ＣＯＦ、−ＣＯＯＨ、−ＣＣＦ_２Ｈ等が存在しないため耐食性が高いので、ＣＭＰ装置の研磨パッドをコンディショニングする際に腐食性の高いスラリー（研削液）を用いたとしても、これによりダイヤモンド砥粒を固着した金属めっき相が腐食されるのを抑えてダイヤモンド砥粒の脱落やこれに伴うスクラッチの発生および研磨レートの低下を防ぐことができる。また、こうして四フッ化有機化合物を被覆することにより、例えば酸化セリウムの微細粒子を分散させた粘着性の高い、いわゆるセリア系スラリーを用いたりしたときでも、このような微細粒子がコンディショニング面２の砥粒層３に凝集して付着するのを防ぐことができ、このように凝集付着した微細粒子によりダイヤモンド砥粒によるパッドへの食い付きが妨げられて研磨レートが悪化したり、凝縮して付着していた粒子が剥がれてスクラッチが生じたりするのを防止できるので、上述したパッド研磨レートの安定化やスクラッチ発生防止といった効果をより確実に奏功することが可能となる。

次に、上記実施形態に基づいた本発明の実施例を挙げてその効果を実証する。本実施例においては、まず第１の実施形態に基づいてダイヤモンド砥粒の粒度を変更した３種類のＣＭＰコンディショナと、第２の実施形態に基づいてダイヤモンド砥粒の粒度を変更した２種類のＣＭＰコンディショナとを製造した。これらを実施例１〜５とする。ただし、実施例１〜３は第１の実施形態に基づくものであって、ダイヤモンド砥粒の粒度は実施例１では＃１００、実施例２では＃２００、実施例３では＃３２５であり、実施例４、５は第２の実施形態に基づくものであって、ダイヤモンド砥粒の粒度は実施例４では＃１００、実施例５では＃３２５であった。また、砥粒集中度は、砥粒層３において単位面積（１ｍｍ２）当たりに固着されたダイヤモンド砥粒の数として、粒度が＃１００のもの（実施例１、４）では平均３５ヶ／ｍｍ^２、粒度が＃２００のもの（実施例２）では平均１３５ヶ／ｍｍ^２、粒度が＃３２５のもの（実施例３、５）では平均２８０ヶ／ｍｍ^２であった。

なお、これら実施例１〜５では、ともにコンディショニング面２の外径（台金１の外径）は１０１．６ｍｍ、リング部４の内径は９０ｍｍ、端面４ｆの外径は９４ｍｍ、テーパ面４ｔも含めたリング部４の外径は９７ｍｍ、コンディショニング面２の底面２ｆからのリング部４、突起５の突出高さ（上記端面４ｆ，５ｆの高さ）は０．３ｍｍで共通である。さらに、第１の実施形態に基づく実施例１〜３では、突起５は、その外径が２ｍｍで、内径６７ｍｍ、外径８５ｍｍの軸線Ｏを中心とした円環面の範囲に、軸線Ｏを中心として略等間隔をあけた同心円上に図１に示す通りに配列され、また第２の実施形態に基づく実施例４、５では、突起５は、外径が３ｍｍで、軸線Ｏ上と、やはり軸線Ｏを中心として略等間隔をあけた同心円上に図２に示す通りに配列されている。

また同様に、第３の実施形態に基づいてダイヤモンド砥粒の粒度を＃１００としたＣＭＰコンディショナと、第４の実施形態に基づいてダイヤモンド砥粒の粒度を＃１００および＃２００とした合計３種のＣＭＰコンディショナを製造した。これらを実施例６〜８とする。ただし、これら実施例６〜８においても砥粒集中度は、実施例１〜５と同様に砥粒層３において単位面積（１ｍｍ^２）当たりに固着されたダイヤモンド砥粒の数が、粒度＃１００のもの（実施例６、７）では平均３５ヶ／ｍｍ^２、粒度が＃２００のもの（実施例８）では平均１３５ヶ／ｍｍ^２であり、またコンディショニング面２の外径（台金１の外径）も実施例１〜５と同様に１０１．６ｍｍであった。さらに、第３の実施形態に基づく実施例６では、上記面取り状のテーパ面２ｔのコンディショニング面２に平行な方向の幅が１．５ｍｍとされ、また第４の実施形態に基づく実施例７、８におけるリング部４は、コンディショニング面２の底面２ｆからの突出高さが１ｍｍ、端面４ｆの内径が６８．７ｍｍ、外径が９４．１ｍｍ、内外周のテーパ面４ｆも含めたリング部４の内径が６１．１ｍｍで外径はコンディショニング面２の外径と等しくされている。

なお、これらの実施例１〜８は、上述のように市販の人造ダイヤモンド砥粒から六・八面体状ないしは八・六面体状のダイヤモンド砥粒を多く含む一群のダイヤモンド砥粒を顕微鏡によって観察して選別し、これを台金１が浸漬されたＮｉめっき液中に分散して電解めっきにより上記コンディショニング面２の砥粒層３を形成する部分にＮｉめっき相を析出させつつ固着して製造した。

さらに、このうち実施例１と同様に製造されたＣＭＰコンディショナの台金１を、四フッ化有機化合物として四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニールエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、分子式：−（Ｃ_２Ｆ_４）_ｍ・（ＲＯＣＦ＝ＣＦ_２）_ｎ）が分散された液中に浸漬して電着塗装を施すことにより、そのコンディショニング面２の全体を該四フッ化有機化合物によって被覆したＣＭＰコンディショナを製造した。これを実施例９とする。ただし、この実施例９において、四フッ化有機化合物の被覆厚さは５μｍ程度であり、ダイヤモンド砥粒の平均粒径の３０％程度がこの被覆された四フッ化有機化合物から突き出されるようにされていた。

一方、これら実施例１〜８に対する比較例として、このような砥粒の選別を行わない以外は、実施例１〜８と同様の台金１に同様の粒度のダイヤモンド砥粒を固着した８種のＣＭＰコンディショナを製造した。これらを実施例１〜８に対応させてそれぞれ比較例１〜８とする。また、このうち比較例１と同様に製造されたＣＭＰコンディショナに、実施例９と同様の条件で四フッ化有機化合物（四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニールエーテル共重合樹脂）を被覆したＣＭＰコンディショナを製造した。これを比較例９とする。

これら実施例１〜８および比較例１〜８について、図１ないし図４に示したようにコンディショニング面２の最外周側に位置する底面２ｆと平行な端面４ｆ，５ｆを超えない範囲（リング部４が最外周に形成された第１、第２、第４の実施形態に基づく実施例１〜５、実施例７、８では、その端面４ｆと外周側のテーパ面４ｔとの円形の稜線を超えない範囲。第３の実施形態に基づく実施例６では、コンディショニング面２と面取り状のテーパ面２ｔとの円形の稜線を超えない範囲。）で、軸線Ｏを中心に周方向に９０°間隔で等間隔に位置する複数（４つ）の上記稜線に略内接した測定箇所Ｐにおいて、ダイヤモンド砥粒の１１１面のＸ線回折強度とこれ以外の他の結晶面のＸ線回折強度とを測定し、これに基づいて１１１面検出率を算出した結果を、４つの測定箇所Ｐの平均として表１に示す。ただし、このＸ線回折強度の測定において、測定装置は理学電機株式会社製・型番ＲＩＮＴ２０００／ＵＬＴＩＭＡ＋、使用管球（ターゲット）はＣｕ（Ｋα）、電圧４０ｋＶ、電流４０ｍＡ、スリット１°−０．３ｍｍ−１°、測定範囲２θ＝３５°〜１４５°、ステップ幅０．０２°、走査速度３°／ｍｍ、スポット径は１０ｍｍであった。

そして、これら実施例１〜９および比較例１〜９のＣＭＰコンディショナそれぞれによりＣＭＰ装置において研磨パッドのコンディショニングを行いつつ、当該ＣＭＰ装置によってＳｉウェハの研磨を行い、コンディショニング開始から１００時間経過後までのウェハの被研磨面に生じたスクラッチの数と、この間の所定時間（３０分、５、１０、２０、５０、１００時間）経過後のパッド研磨レートの変化とを測定した。この結果も、表１に合わせて示す。ただし、このうち実施例１〜８および比較例１〜８によるコンディショニングの研磨条件は、パッド回転数８０ｒｐｍ、ＣＭＰコンディショナ回転数８０ｒｐｍ、揺動速度３０００ｍｍ／ｍｉｎ、荷重４９Ｎ、パッド外径３６０ｍｍ、パッド材質はポリウレタンで、スラリーとして水を１００ｍｌ／ｍｉｎ供給した。

この表１の結果より、まず同じ台金１のコンディショニング面２に同じ配置で同じ粒度のダイヤモンド砥粒を固着した実施例１〜８と比較例１〜８同士をそれぞれ比較すると、７０％以上の１１１面検出率とされた実施例１〜８のＣＭＰコンディショナでは、１１１面検出率が７０％未満の比較例１〜８に比べてスクラッチ数が激減しており、特にコンディショニング面２に突起５を形成してダイヤモンド砥粒を固着した実施例１〜５では、スクラッチの発生は皆無であった。

また、パッド研磨レートを比較すると、コンディショニングの当初はいずれも比較例の方がやや研磨レートが高いものの、コンディショニング開始後５〜１０時間経過時点で比較例は急激に研磨レートが低下して実施例と略同等、もしくは実施例の方が高い研磨レートが得られているのに対し、実施例では５時間経過後でコンディショニング開始当初と研磨レートが同等もしくは僅かに向上しており、その後は、比較例１〜８では低下傾向が略衰えずに推移したのに対し、実施例１〜８では低下傾向が小さく抑えられて安定し、１００時間経過後では実施例の方がいずれも比較例よりも高い研磨レートが得られていた。

さらに、同じ＃１００の粒度のダイヤモンド砥粒を固着した１１１面検出率７０％以上の実施例１、４、６、７を比較すると、突起５にダイヤモンド砥粒を固着した実施例１、４では、コンディショニング面２の全面にダイヤモンド砥粒を固着した実施例６やリング部４のみをコンディショニング面２に形成してダイヤモンド砥粒を固着した実施例７に比べ、スクラッチ数は少なく、またパッド研磨レートもコンディショニング開始当初から１００時間経過後に亙って高い結果が得られていた。

次に、実施例９および比較例９によるコンディショニングでは、研磨条件を、パッド回転数４０ｒｐｍ、ＣＭＰコンディショナ回転数４０ｒｐｍ、荷重８０Ｎ、パッド外径３８０ｍｍとし、そしてスラリーとして上述したセリア系スラリーを供給した。このときのコンディショニング開始から１００時間経過後までのスクラッチの数と、所定時間（３０分、５、１０、２０、５０、１００時間）経過後のパッド研磨レートの変化とについても、表１に合わせて示す。

このうちパッド研磨レートに関しては、比較例９のＣＭＰコンディショナにおいても比較例１〜８と同様に、コンディショニング開始当初は実施例９のＣＭＰコンディショナより高い研磨レートであるものの時間ごとの低下傾向が大きく、コンディショニング開始後５〜１０時間経過時点で実施例９と逆転する結果となった。また、スクラッチについても、比較例１よりは少ないものの発生が認められている。

これに対して、実施例９のＣＭＰコンディショナではスクラッチの発生は認められず、また研磨終了後のコンディショニング面２を観察したところ酸化セリウム粒子の凝集、付着も認められなかった。そして、パッド研磨レートは比較例９に対して低下率が小さく抑えられており、上述のようなセリア系のスラリーを用いた場合でも砥粒層３の腐食が抑えられた上で、安定したコンディショニングが可能であることが認められた。

本発明の第１の実施形態を示す、コンディショニング面２が対向する方向側から見た平面図である。本発明の第２の実施形態を示す、コンディショニング面２が対向する方向側から見た平面図である。本発明の第３の実施形態を示す、コンディショニング面２が対向する方向側から見た平面図である。本発明の第４の実施形態を示す、コンディショニング面２が対向する方向側から見た平面図である。

符号の説明

１台金
２コンディショニング面
３砥粒層
４リング部
４ｆリング部４の端面
５突起
５ｆ突起５の端面
Ｏ台金１の軸線

Claims

ＣＭＰ装置の研磨パッドと対向して接触するコンディショニング面にダイヤモンド砥粒が固着されたＣＭＰコンディショナであって、上記ダイヤモンド砥粒は、その結晶面のうち１１１面が上記コンディショニング面と略平行とされて該コンディショニング面が対向する方向に向けられるように固着されていることを特徴とするＣＭＰコンディショナ。
上記コンディショニング面にあっては、該コンディショニング面上の複数の測定箇所において上記ダイヤモンド砥粒の結晶面のＸ線回折強度を測定した際の、測定された各結晶面のＸ線回折強度の総和に対する上記１１１面のＸ線回折強度の比率が、上記複数の測定箇所における平均として７０％以上とされていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰコンディショナ。
上記コンディショニング面には複数の突起が形成されていて、この突起に上記ダイヤモンド砥粒が固着されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＭＰコンディショナ。
上記コンディショニング面には、四フッ化有機化合物が被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＣＭＰコンディショナ。