JP2007268666A - Ｃｍｐパッドコンディショナー - Google Patents

Abstract

【課題】パッド削れレートを安定化しつつ、高いパッド削れレートを実現することが可能なＣＭＰパッドコンディショナーを提供する。
【解決手段】研削部２においては、台金３に穴４が同一形状で等間隔に設けられ、この穴４に砥粒５がろう付けによって固着されている。穴４は、円錐形状の針を用いて形成することができる。また、砥粒５は規則的な形状を有するものを用いることが好ましい。穴４に規則的な形状を有する砥粒５をろう付けすることにより、砥粒５のエッジが作用面側に向くようになるため、高いパッド削れレートを得ることができる。また、砥粒５は所定の形状の穴４に固着されるため、砥粒５の先端高さを揃えることができ、パッド削れレートが安定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウエハ等の表面を平坦化するために用いられるＣＭＰ装置において使用されるＣＭＰパッドコンディショナーに関する。

シリコンウエハ等の表面を平坦化する方法として、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing：以下「ＣＭＰ」と略記する）が近年よく用いられている。
図５に、従来用いられているＣＭＰ装置の構成を示す。

図５において、ＣＭＰ装置５１は、回転テーブル回転軸５２を中心として回転する回転テーブル５３上に設けられた研磨ヘッド５４とコンディショナー５５とを備えている。回転テーブル５３の上表面には、研磨パッド５６が形成されている。

研磨ヘッド５４は、研磨ヘッド回転軸５７と円板状のウエハキャリア５８とを備え、ウエハキャリア５８の下面にはウエハ５９が吸着されている。円板状のウエハキャリア５８は、研磨ヘッド回転軸５７を中心として回転する。
コンディショナー５５は、コンディショナー回転軸６０と円板状のコンディショニングディスク６１とを備える。コンディショニングディスク６１は、コンディショナー回転軸６０を中心として回転する。

スラリー供給部６２からは、研磨パッド５６上に研磨剤であるスラリー６３が供給され、スラリー６３はウエハ５９と研磨パッド５６との接触面に取り込まれる。ウエハ５９の表面は、回転テーブル５３表面の研磨パッド５６に接触し、スラリー６３によって研磨される。

コンディショニングディスク６１の外周側下面には、ダイヤモンド等からなる砥粒が固着され、砥粒を研磨パッド５６に擦りつけて研磨パッド５６表面を研削する。これによって、研磨パッド５６の表面を毛羽立たせた状態を持続させ、研磨状態を一定に保つことができる。

ＣＭＰパッドコンディショナーにおいては、パッド削れレートが安定していることが必要であり、これを目的とした技術の一例が特許文献１に記載されている。また、ＣＭＰパッドコンディショナーにおいては、高いパッド削れレートが実現できることも必要であり、これを目的とした技術の一例が特許文献２に記載されている。

しかし、特許文献１に記載の技術では、パッド削れレートは安定するものの、高いパッド削れレートを実現することはできない。一方、特許文献２に記載の技術では、高いパッド削れレートを実現することはできるものの、パッド削れレートを安定させることはできない。このように、パッド削れレートを安定化することと、高いパッド削れレートを実現することとは、相反する性能であり、これらの要求を同時に満たすことは困難であった。
また、特許文献３には、台金に溝を形成し、電着Ｎｉメッキでブロッキーな砥粒を固着して、砥粒の稜または頂点を作用面側へ向かわせるようにしたドレッサーが記載されている。

特開２００１−２３９４４９号公報 特開２０００−９４３２４号公報 特開２００１−７１２６７号公報

しかし、特許文献３に記載の技術では、溝に対して砥粒高さを精度良く揃えて配列することは困難であり、また、電着Ｎｉメッキでブロッキーな砥粒を固着しているため、次世代Ｃｕプロセスに使用される強酸性スラリーによりＮｉが溶出し、ウエハの金属汚染が発生し、ひいては砥粒が脱落してマイクロスクラッチを引き起こしやすい。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、パッド削れレートを安定化しつつ、高いパッド削れレートを実現することが可能なＣＭＰパッドコンディショナーを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明のＣＭＰパッドコンディショナーは、台金の外周側をリング状に盛り上げた領域に、砥粒が固着されて形成された研削部を有するＣＭＰパッドコンディショナーにおいて、前記研削部における台金に穴が設けられ、この穴に砥粒がろう付けによって固着されていることを特徴とする。

同一形状で等間隔に設けられた穴に砥粒がろう付けによって固着されていることにより、砥粒のエッジが作用面側に向くようになるため、高いパッド削れレートを得ることができるとともに、砥粒は所定の形状の穴に固着されるため、砥粒の先端高さを揃えることができ、パッド削れレートが安定する。また、電着によって砥粒を固着したもののように、金属汚染が発生することもない。

本発明においては、前記台金に設けられる穴の径は、砥粒の粒径の５０％以上８０％以下であり、穴の深さは、砥粒の粒径の２０％以上３０％以下であることを特徴とする。
台金に設けられる穴の径が砥粒の粒径の５０％未満であると、砥粒の稜、頂点が作用面側を向いたまま安定させる事が困難となって好ましくなく、８０％を超えると５０％の確率で砥粒のフラット面が作用面側に向いてしまうため好ましくない。

また、台金に設けられる穴の深さが、砥粒の粒径の２０％未満であると、穴に対する砥粒の坐りが悪くなる為好ましくなく、３０％を超えると各穴の径には公差内でのばらつきが有るため、各砥粒の先端高さを砥粒の粒径の１０％以下に揃えることが困難となって好ましくない。

本発明においては、砥粒の先端高さのばらつきを、砥粒の粒径の１０％以下とすることができるため、パッド削れレートが安定する。

本発明によると、高いパッド削れレートを得ることができるとともに、パッド削れレートを安定化することが可能なＣＭＰパッドコンディショナーを実現することができる。

以下に、本発明のＣＭＰパッドコンディショナーをその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナーの構成を示す。図１（ａ）は、ＣＭＰパッドコンディショナーのコンディショニングディスクを示し、コンディショニングディスク１の外周側に研削部２が設けられている。

研削部２の詳細を図１（ｂ）に示す。研削部２においては、台金３に穴４が同一形状で等間隔に設けられ、この穴４に砥粒５がろう付けによって固着されている。穴４は、円錐形状の針を用いて形成することができる。また、砥粒５は規則的な形状を有するものを用いることが好ましい。穴４に規則的な形状を有する砥粒５をろう付けすることにより、砥粒５のエッジが作用面側に向くようになるため、高いパッド削れレートを得ることができる。また、砥粒５は所定の形状の穴４に固着されるため、砥粒５の先端高さを揃えることができ、パッド削れレートが安定する。

台金３に設けられる穴４の径は、砥粒５の粒径の５０％以上８０％以下としている。また、穴４の深さは、砥粒５の粒径の２０％以上３０％以下としている。この方法で砥粒５を固着すると、砥粒５の先端高さのばらつきを、砥粒５の粒径の１０％以下に抑えることができる。

図２（ａ）、（ｂ）に基づいて、本発明のＣＭＰパッドコンディショナーの製造方法を説明する。
まず、台金３の内外周に土手６を作製し、台金３が完全に覆われる程度に砥粒５をばらまく。次に、台金３を傾け、一つ一つの穴４に砥粒５を配置する。その後、余分な砥粒を除去すると、穴４のそれぞれに砥粒５が配置された状態となる。砥粒５の粒径の５０％〜７０％のろう材を砥材層に塗布し、焼成する。

これと比較するために、溝に砥粒を配置する従来の方法を図３（ａ）、（ｂ）に示す。台金３の溝部１０にろう材を塗布し、手動で砥粒５をろう材の上に配置する。その後、焼成する。

従来の方法では、砥粒５をろう材の上に配置する際に、砥粒５の先端高さにばらつきが生じやすい。これに対し、本発明の方法によると、砥粒５の先端高さが均一に揃い、研削性能が安定する。また、従来のもののように、砥粒の位置を修正する工程が不要であり、製造時間の短縮が可能となる。

以下に、試験結果を示す。
本発明のＣＭＰパッドコンディショナーのパッド削れレートについて、従来のろう付けによるＣＭＰパッドコンディショナー、および従来の電着によるＣＭＰパッドコンディショナーと比較して試験を行った。

試験条件を表１に示す。

試験結果を表２に示す。

表２において、数値は従来のろう付け品を１００とした指数で表している。パッド削れレートの安定性は、（パッド削れレート安定性＝１０時間後パッド削れレート／１時間後パッド削れレート×１００）として定義している。

表１における結果からわかるように、従来のろう付け品に対して、従来の電着品はパッド削れレートは高いものの、砥粒の先端高さのばらつきを生じやすいため、パッド削れレートの安定性は良くない。これに対し、発明品では、砥粒のエッジが作用面側に向くようになるため、パッド削れレートが高く、かつ、砥粒の先端高さのばらつきを小さくすることができるため、パッド削れレートの安定性にも優れることが実証されている。

図４に、台金に設けられる穴の径と深さを変えて、パッド削れレートを調査した結果を示す。
穴の径を砥粒の粒径の５０％以上８０％以下とし、穴の深さを砥粒の粒径の２０％以上３０％以下としたものは、研削時間が経過してもパッド削れレートが高いレベルで維持されているのに対して、穴の径がこの範囲外のものはパッド削れレートが低い。また、穴の深さが砥粒の粒径の２０％未満のものはやはりパッド削れレートが低く、穴の深さが砥粒の粒径の３０％を超えるものは、研削初期においてはパッド削れレートが高いものの、時間の経過とともに低下している。

本発明は、パッド削れレートを安定化しつつ、高いパッド削れレートを実現することが可能なＣＭＰパッドコンディショナーとして利用することができる。

本発明の実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナーの構成を示す図である。 本発明のＣＭＰパッドコンディショナーの製造方法を説明する図である。 従来のＣＭＰパッドコンディショナーの製造方法を説明する図である。 台金に設けられる穴の径と深さを変えて、パッド削れレートを調査した結果を示す図である。 従来用いられているＣＭＰ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ コンディショニングディスク
２ 研削部
３ 台金
４ 穴
５ 砥粒
６ 土手
１０ 溝部

Claims (3)

1. 台金の外周側をリング状に盛り上げた領域に、砥粒が固着されて形成された研削部を有するＣＭＰパッドコンディショナーにおいて、前記研削部における台金に穴が設けられ、この穴に砥粒がろう付けによって固着されていることを特徴とするＣＭＰパッドコンディショナー。
2. 前記台金に設けられる穴の径は、砥粒の粒径の５０％以上８０％以下であり、穴の深さは、砥粒の粒径の２０％以上３０％以下であることを特徴とする請求項１記載のＣＭＰパッドコンディショナー。
3. 砥粒の先端高さのばらつきが、砥粒の粒径の１０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載のＣＭＰパッドコンディショナー。

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