JP2007245279A - パッドコンディショニングディスク - Google Patents

Abstract

【課題】研磨パッド上の異物をより確実に除去することができるパッドコンディショニングディスクを提供する。
【解決手段】各ブラシ部に、複数のブラシ１２が形成されている。更に、ブラシ１２の周囲には、目立て部と同様に、例えばダイヤモンド又はセラミックス製の目立て歯１１が形成されている。目立て歯１１の高さは、例えば１ｍｍ程度である。ブラシ部１２の幅は、例えば１ｍｍ程度である。また、ブラシ１２を構成するブラシ毛の長さは中心から外側に向かって短くなっている。ブラシ１２の中心ではブラシ毛の長さは、例えば２ｍｍ以下となっている。更に、ブラシ毛の長さが異なることにより形成されるブラシ１２の先端の角度は、例えば３０°以下となっている。ブラシ毛は、例えばナイロン製であり、その太さは、例えば０．０１ｍｍ乃至１ｍｍ程度である。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨パッドの目立てに好適なコンディショニングディスクに関する。

半導体装置の製造過程では、配線層及び層間絶縁膜等の平坦化処理が行われる。この平坦化処理では、主に化学機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）が行われている。

図６Ａは、ＣＭＰ装置の概要を示す模式図である。ＣＭＰ装置には、配線層及び／又は層間絶縁膜等が形成された半導体ウェハが固定されるＣＭＰヘッド５１が設けられている。ＣＭＰヘッド５１は、半導体ウェハを研磨パッド２１に押し付けながら回転する。また、ＣＭＰヘッド５１は研磨パッド２１の半径方向に移動することも可能である。研磨パッド２１の上方には、半導体ウェハの研磨に用いられるスラリー及び／又は半導体ウェハの洗浄に用いられる純水を噴出する１又は２以上のノズルを備えたノズル部５３が配置されている。研磨パッド２１の表面には発泡ポリウレタン製の層等が設けられており、ＣＭＰを継続するに連れて、孔が小さくなったり、スラリー中の砥粒が詰まったりして、研磨パッド２１の性能が低下し、研磨効率が低下する。

そこで、研磨パッド２１の性能を回復させるパッドコンディショニングディスク５２が用いられている。このパッドコンディショニングディスク５２には、図６Ｂに示すように、基材５３と、この基材５３の研磨パッド２１との当接面側に形成された複数の目立て歯５４とが設けられている。目立て歯５４は、ダイヤモンド又はセラミックス製である。また、目立て歯５４は、図７に示すように、リング状の目立て部６１に配置される。パッドコンディショニングディスク５２は研磨パッド２１に押し付けられながら、回転すると共に、研磨パッド２１の半径方向に移動する。この結果、目立て歯５４によって、砥粒が取り除かれ、孔が復元される。

しかし、図６Ｂに示すようなパッドコンディショニングディスク５２では、砥粒等の異物を十分に除去しきれず、半導体ウェハにスクラッチが発生することがある。また、溝が形成された研磨パッドが使用されることもあり、この場合に溝内の異物を除去することが困難である。

そこで、特許文献１及び２等に記載されているように、目立て歯だけでなく、ブラシが設けられたパッドコンディショニングディスクの検討がされている。

しかしながら、ブラシが設けられた従来のパッドコンディショニングディスクを用いても、十分に異物を除去することができない場合がある。

特開２００１−１２１４０２号公報 特開２００４−３３５６４８号公報 特開２００３−７１７１７号公報 特開２００３−２１１３５５号公報

本発明の目的は、研磨パッド上の異物をより確実に除去することができるパッドコンディショニングディスクを提供することにある。

本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明に係るパッドコンディショニングディスクは、研磨パッドの目立てに用いられるパッドコンディショニングディスクを対象とする。そして、前記研磨パッドに接する面に、長さが相違するブラシ毛を備えたブラシが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ブラシ毛の長さの相違により、研磨パッドに溝が形成されている場合であっても、溝内にブラシ毛が入り込みやすく、溝内の異物をより確実に除去することができる。また、短いブラシ毛は倒れにくいため、研磨パッドに当接する力が強く、表面に付着している異物もより確実に除去することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るパッドコンディショニングディスクのパッド当接面を示す模式図である。また、図２は、本発明の実施形態に係るパッドコンディショニングディスクを示す断面図である。

第１の実施形態に係るパッドコンディショニングディスクでは、基材３の研磨パッドとの当接面側にリング状の目立て部１が設けられている。目立て部１には、複数の目立て歯が設けられている。目立て歯は、例えばダイヤモンド又はセラミックス製である。

また、目立て部１の複数箇所に、直線状のブラシ部２が設けられている。ブラシ部２は、パッドコンディショニングディスクの回転方向に対して、半径方向の外側が内側よりも前方に位置するようにして設けられている。そして、各ブラシ部２には、図２に示すように、複数のブラシ１２が形成されている。更に、ブラシ１２の周囲には、目立て部１と同様に、例えばダイヤモンド又はセラミックス製の目立て歯１１が形成されている。目立て歯１１の高さは、例えば１ｍｍ程度である。ブラシ部１２の幅は、例えば１ｍｍ程度である。また、ブラシ１２を構成するブラシ毛の長さは中心から外側に向かって短くなっている。ブラシ１２の中心ではブラシ毛の長さは、例えば２ｍｍ以下となっている。更に、ブラシ毛の長さが異なることにより形成されるブラシ１２の先端の角度は、例えば３０°以下となっている。ブラシ毛は、例えばナイロン製であり、その太さは、例えば０．０１ｍｍ乃至１ｍｍ程度である。

このように構成されたパッドコンディショニングディスクでは、ブラシ毛の長さに相違が設けられているので、研磨パッドに溝が形成されている場合であっても、長いブラシ毛が溝内に入り込み、溝内の異物を除去することができる。これに対し、ブラシが設けられた従来のパッドコンディショニングディスクでは、ブラシ毛の長さが均一となっているため、溝内に入り込みにくく、溝内の異物を除去することが困難である。

また、従来のコンディショニングディスクでは、ほとんどのブラシ毛が倒れてしまうため、研磨パッドを擦る力が弱まってしまうが、本実施形態では、長いブラシ毛が倒れながら大きな接触面積を得つつ、短いブラシ毛は直立に近い状態を維持することが可能である。即ち、本実施形態によれば、長いブラシ毛により大きな接触面積を得ながら、短いブラシ毛により強い接触圧力を得ることができる。このため、異物を確実に除去することができる。

更に、本実施形態に係るパッドコンディショニングディスクは、図６Ａに示す従来のパッドコンディショニングディスク５２と同様に、ＣＭＰ処理と並行して用いられるものである。そして、本実施形態では、ブラシ部２がパッドコンディショニングディスクの回転方向に対して、半径方向の外側が内側よりも前方に位置するようにして設けられているため、取り除かれた異物はリング状の目立て部１の内側に集められる。従って、取り除かれた異物が再び研磨パッドを介してＣＭＰヘッドまで運ばれることはない。中央に溜められた異物は、ＣＭＰ処理が終了した後に、水洗等により除去すればよい。

なお、ＣＭＰ処理が終了した後に、ＣＭＰ処理とは並行せずに研磨パッドの目立てのみを行う場合には、図３に示すように、ブラシ部２が、パッドコンディショニングディスクの回転方向に対して、半径方向の外側が内側よりも後方に位置するようにして配置されていることが好ましい。これは、ＣＭＰ処理と独立して目立てを行う場合には、目立てと並行して水洗等を行うことができるので、パッドコンディショニングディスクから外側に異物を掻き出してそのまま除去することができるからである。

なお、図１に示すコンディショニングパッドを用いて、ＣＭＰ処理とは並行せずに研磨パッドの目立てのみを行うことも可能である。この場合には、回転方向を図１に示すものとは逆方向にすればよい。

また、ブラシ毛の先端は、図２に示すような直線状である必要はない。例えば、図４Ａ乃至図４Ｉに示すような構造を採用することができる。

図４Ａに示す例では、ブラシ毛の先端に球が形成されてブラシ１２ａが構成されている。この場合、図５Ａに示すように、ブラシ１２ａを構成するブラシ毛３１ａの先端に形成された球３２ａにより研磨パッド２１上の異物２２がブラシ１２ａに接触しやすくなる。この結果、異物２２の除去効率がより一層向上する。なお、球３２ａは、例えばブラシ毛３１ａと同様にナイロン製である。

図４Ｂに示す例では、ブラシ毛の先端に複数の小枝が形成されてブラシ１２ｂが構成されている。この場合にも、図５Ｂに示すように、ブラシ１２ｂを構成するブラシ毛３１ｂの先端に形成された複数の小枝３２ｂにより研磨パッド２１上の異物２２がブラシ１２ｂに接触しやすくなる。この結果、異物２２の除去効率がより一層向上する。なお、小枝３２ｂは、例えばブラシ毛３１ｂと同様にナイロン製である。

図４Ｃに示す例では、中央のブラシ毛に小枝が形成され、外側のブラシ毛に球が形成されてブラシ１２ｃが構成されている。一方、図４Ｄに示す例では、図４Ｃとは逆に、中央のブラシ毛に球が形成され、外側のブラシ毛に小枝が形成されてブラシ１２ｄが構成されている。

また、図４Ｅに示す例では、中央のブラシ毛が細く設定され、外側のブラシ毛が太く設定されてブラシ１２ｅが構成されている。上述のように、中央の長いブラシ毛は高い接触面積を得るために倒れやすいことが好ましく、外側の短いブラシ毛は強い圧力を確保するために倒れにくいことが好ましい。図４Ｅに示すように太さが異なる場合、各ブラシ毛の材料が同一であれば、中央のブラシ毛がより倒れやすく、外側のブラシ毛がより倒れにくくなるため、より一層除去効率が向上する。

図４Ｆに示す例では、図４Ｅに示す例と同様の太さの設定がされながら、ブラシ毛の先端に球が形成されてブラシ１２ｆが構成されている。図４Ｇに示す例では、図４Ｅに示す例と同様の太さの設定がされながら、ブラシ毛の先端に小枝が形成されてブラシ１２ｇが構成されている。図４Ｈに示す例では、図４Ｅに示す例と同様の太さの設定がされながら、中央のブラシ毛に小枝が形成され、外側のブラシ毛に球が形成されてブラシ１２ｈが構成されている。一方、図４Ｉに示す例では、図４Ｈとは逆に、図４Ｅに示す例と同様の太さの設定がされながら、中央のブラシ毛に球が形成され、外側のブラシ毛に小枝が形成されてブラシ１２ｉが構成されている。図４Ｆ乃至図４Ｉに示す例では、太さの設定による効果と球及び／又は小枝による効果との相乗効果が得られる。

なお、ブラシ先端の角度が３０°を超える場合、最長のブラシ毛が周囲のブラシ毛の影響により研磨パッドの溝内に入りにくくなることがある。このため、ブラシ先端の角度は３０°以下であることが好ましい。また、目立て歯の高さが１ｍｍ程度である場合、ブラシ毛の長さは２ｍｍ以下であることが好ましい。即ち、ブラシ毛の長さは目立て歯の高さの２倍以下であることが好ましい。これは、ブラシ毛が目立て歯と比べて長すぎると、全てのブラシ毛が極度に倒れてしまい、高い接触圧力を得にくくなるからである。

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
研磨パッドの目立てに用いられるパッドコンディショニングディスクであって、
前記研磨パッドに接する面に、長さが相違するブラシ毛を備えたブラシが形成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ディスク。

（付記２）
前記ブラシは、複数箇所に形成されていることを特徴とする付記１に記載のパッドコンディショニングディスク。

（付記３）
前記ブラシ内において、中央に位置するブラシ毛が外側に位置するブラシ毛より長いことを特徴とする付記１又は２に記載のパッドコンディショニングディスク。

（付記４）
前記ブラシ毛の先端が球状となっていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のパッドコンディショニングディスク。

（付記５）
前記ブラシ毛の先端が枝分かれしていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のパッドコンディショニングディスク。

（付記６）
前記ブラシ内において、ブラシ毛の太さに相違があることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載のパッドコンディショニングディスク。

（付記７）
短いブラシ毛ほど太いことを特徴とする付記６に記載のパッドコンディショニングディスク。

（付記８）
前記ブラシの周囲に形成された目立て歯を有することを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載のパッドコンディショニングディスク。

（付記９）
前記ブラシの先端の角度が３０°以下であることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項に記載のパッドコンディショニングディスク。

本発明の実施形態に係るパッドコンディショニングディスクのパッド当接面を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るパッドコンディショニングディスクを示す断面図である。 ブラシ部２の配置例を示す図である。 ブラシ１２ａを示す図である。 ブラシ１２ｂを示す図である。 ブラシ１２ｃを示す図である。 ブラシ１２ｄを示す図である。 ブラシ１２ｅを示す図である。 ブラシ１２ｆを示す図である。 ブラシ１２ｇを示す図である。 ブラシ１２ｈを示す図である。 ブラシ１２ｉを示す図である。 図４Ａに示すブラシ１２ａの作用を示す図である。 図４Ｂに示すブラシ１２ｂの作用を示す図である。 ＣＭＰ装置の概要を示す模式図である。 従来のパッドコンディショニングディスクを示す断面図である。 従来のパッドコンディショニングディスクのパッド当接面を示す図である。

符号の説明

１：目立て部
２：ブラシ部
３：基材
１１：目立て歯
１２、１２ａ〜１２ｉ：ブラシ
２１：研磨パッド
２２：異物
３１ａ、３１ｂ：ブラシ毛
３２ａ：球
３２ｂ：小枝

Claims (5)

1. 研磨パッドの目立てに用いられるパッドコンディショニングディスクであって、
   前記研磨パッドに接する面に、長さが相違するブラシ毛を備えたブラシが形成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ディスク。
2. 前記ブラシ毛の先端が球状となっ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ニングディスク。
3. 前記ブラシ毛の先端が枝分かれし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ニングディスク。
4. 前記ブラシ内において、ブラシ毛の太さに相違があることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパッドコンディショニングディスク。
5. 短いブラシ毛ほど太いことを特徴とする請求項４に記載のパッドコンディショニングディスク。

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