JP2008246617A - Rotary tool for working soft material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔性の樹脂・ゴム・ポリウレタンラバー等からなるパッド、例えば、半導体ウエハの研磨用パッド等の軟質材の表面を加工・調整するための回転工具に関するものである。 The present invention relates to a rotary tool for processing / adjusting the surface of a soft material such as a pad made of porous resin, rubber, polyurethane rubber or the like, for example, a polishing pad for a semiconductor wafer.
近年、半導体産業の進展とともに、金属、半導体、セラミックスなどの表面を高精度に仕上げる加工方法の必要性が高まっており、特に、半導体ウエハでは、その集積度の向上とともにナノメーター(1/1000μm)オーダーの表面仕上げが要求されてきている。このような高精度の表面仕上げに対応するために、半導体ウエハに対して、多孔性のパッド(研磨布)を用いたCMP研磨(ケミカルメカニカルポリッシュ)が一般的に行われている。CMP研磨とは、砥粒等を用いる機械的な研磨と、アルカリ液、酸性液等でエッチングする化学的研磨を組み合わせたものである。 In recent years, with the progress of the semiconductor industry, there is an increasing need for processing methods for finishing metal, semiconductor, ceramics, and other surfaces with high precision. In particular, in the case of semiconductor wafers, the integration degree is improved and the nanometer (1/1000 μm). An order surface finish has been required. In order to cope with such high-precision surface finishing, CMP polishing (chemical mechanical polishing) using a porous pad (polishing cloth) is generally performed on a semiconductor wafer. CMP polishing is a combination of mechanical polishing using abrasive grains or the like and chemical polishing in which etching is performed with an alkali solution, an acid solution, or the like.
半導体ウエハ等の研磨に用いられるパッドは、研磨時間が経過していくにつれ、目詰まりや圧縮変形を生じ、その表面状態が次第に変化していく。すると、研磨速度の低下や不均一研磨等の好ましくない現象が生じるので、パッドの表面を定期的に加工・調整することにより、パッドの表面状態を一定に保って、良好な研磨状態を維持する工夫が行われている。 A pad used for polishing a semiconductor wafer or the like is clogged or compressively deformed as the polishing time elapses, and its surface state gradually changes. As a result, undesired phenomena such as a decrease in polishing rate and non-uniform polishing occur. By periodically processing and adjusting the surface of the pad, the surface state of the pad is kept constant and a good polishing state is maintained. Ingenuity has been made.
このパッドを加工・調整するために用いられる軟質材加工用回転工具の一例として、特許文献1及び2に開示されているように、基板の表面に突出する複数の切刃凸部を形成し、この切刃凸部の突端面を基板表面に対して平行あるいは傾斜した平面状とするとともに、前記突端面を含む基板表面の全体にマイクロ波プラズマCVD法や熱フィラメントCVD法等の気相合成法によってダイヤモンド膜を形成したものが提案されている。
As an example of a rotating tool for processing a soft material used for processing and adjusting this pad, as disclosed in
このような軟質材加工用回転工具は、その基板の表面を、軸線回りに回転させられているパッドの表面に対して一定の荷重で押し当てることにより、この基板がパッドの回転運動にともなって回転運動を行い、パッドの表面に圧入されている切刃凸部によってパッドの表面を加工・調整していくものである。パッドの加工を行う際には、軟質材加工用回転工具に対して砥粒を含んだスラリーを供給している。これにより、砥粒によって機械的にパッドを研磨するとともに、研磨により発生した加工屑をスラリーの流れに乗せて外部へと排出している。
ところで、パッドの加工を行う際には、前述のように軟質材加工用回転工具の表面にスラリーが供給されるために、パッドに接触させられている切刃凸部の突端面や基板の表面に形成されたダイヤモンド膜の表面が常にスラリー液分と接触させられることになる。
ここで、気相合成法によって形成されたダイヤモンド膜の表面には、例えばピンホール等の欠陥が生じている場合がある。ダイヤモンド膜の表面にスラリー液分が付着した場合、前記欠陥部分からスラリー液分が切刃凸部の突端面又は基板表面とダイヤモンド膜との界面に侵入し、ダイヤモンド膜の脱落を誘発するおそれがあった。
この切刃凸部の突端面や基板表面から脱落したダイヤモンド膜がパッド表面に入り込む、あるいはパッド表面上を移動することで、このパッドによって半導体ウェハ等を研磨した際に半導体ウェハ等の表面にスクラッチを生じてしまうおそれがあった。
By the way, when processing the pad, since the slurry is supplied to the surface of the soft material processing rotary tool as described above, the protruding end face of the cutting edge convex portion that is in contact with the pad or the surface of the substrate The surface of the diamond film formed in this way is always brought into contact with the slurry liquid.
Here, defects such as pinholes may occur on the surface of the diamond film formed by the vapor phase synthesis method. When the slurry liquid adheres to the surface of the diamond film, the slurry liquid may intrude into the protruding end surface of the convex part of the cutting edge or the interface between the substrate surface and the diamond film from the defective portion, and may cause the diamond film to drop off. there were.
The diamond film that has fallen off from the protruding surface of the cutting edge protrusion or the substrate surface enters the surface of the pad or moves on the surface of the pad so that when the semiconductor wafer is polished by this pad, the surface of the semiconductor wafer is scratched. There was a possibility of producing.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、スラリー液分の侵入によるダイヤモンド膜等の硬質被膜の脱落を防止して、その使用寿命の延長を図ることができるとともに、パッド等の被加工材により研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じさせることのない軟質材加工用回転工具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and prevents the falling of a hard film such as a diamond film due to intrusion of slurry liquid, and can extend the service life of the pad, etc. An object of the present invention is to provide a rotating tool for processing a soft material that does not cause a scratch on a semiconductor wafer or the like that is polished by the workpiece.
前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軟質材よりなる被加工材が移動され、この被加工材に対して加工を施す軟質材加工用回転工具であって、 前記被加工材に対して対向させられる基板の表面に切刃凸部が突出するように形成されており、この切刃凸部の突端面に、気相合成ダイヤモンド膜が形成されており、この気相合成ダイヤモンド膜表面が水素終端処理されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems and achieve such an object, the present invention is a rotary tool for processing a soft material in which a workpiece made of a soft material is moved and the workpiece is processed. And a cutting edge convex portion is formed on the surface of the substrate opposed to the workpiece, and a gas phase synthetic diamond film is formed on a protruding end surface of the cutting blade convex portion. The surface of this gas phase synthetic diamond film is characterized by being hydrogen-terminated.
この構成の軟質材加工用回転工具では、切刃凸部の突端面に水素終端処理が施された気相合成ダイヤモンド膜が形成されているので、気相合成ダイヤモンド膜の表層には水素原子が配位されることになる。このように水素終端処理されたダイヤモンド膜は、疎水性を備えているので、ダイヤモンド膜の表面にスラリー液分が付着することを抑制することができる。よって、スラリー液分がダイヤモンド膜と前記突端面との界面へと侵入することを抑制して気相合成ダイヤモンド膜の脱落を防止できる。
また、気相合成ダイヤモンド膜が剥離してパッド等の被加工材に入り込んだり表面上を移動したりすることがなく、パッド等の被加工材により研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じさせるおそれがない。
さらに、被加工材に圧入される切刃凸部の突端面に気相合成ダイヤモンド膜が形成されているので、切刃凸部の耐摩耗性を向上させることができる。
In the rotary tool for processing a soft material having this configuration, since a gas phase synthetic diamond film having a hydrogen termination treatment is formed on the protruding end face of the cutting edge convex portion, hydrogen atoms are present on the surface layer of the gas phase synthetic diamond film. Will be coordinated. Since the diamond film treated with hydrogen termination has hydrophobicity, it is possible to prevent the slurry liquid from adhering to the surface of the diamond film. Accordingly, it is possible to prevent the slurry liquid component from entering the interface between the diamond film and the tip end surface, thereby preventing the gas phase synthetic diamond film from falling off.
In addition, the vapor-phase synthetic diamond film does not peel off and enter the workpiece such as a pad or move on the surface, and may cause scratches on a semiconductor wafer or the like that is polished by the workpiece such as a pad. There is no.
Furthermore, since the gas phase synthetic diamond film is formed on the projecting end surface of the cutting edge convex portion that is press-fitted into the workpiece, the wear resistance of the cutting blade convex portion can be improved.
ここで、前記気相合成ダイヤモンド膜を、前記基板の表面全体にわたって形成してもよい。
この場合、被加工材に対向させられる基板の表面全体にわたって気相合成ダイヤモンド膜が形成されているので、基板表面全体の耐摩耗性が向上し、切刃凸部以外の部分が被加工材と摺接しても基板の摩耗を抑制することができる。
Here, the vapor phase synthetic diamond film may be formed over the entire surface of the substrate.
In this case, since the vapor-phase synthetic diamond film is formed over the entire surface of the substrate opposed to the workpiece, the wear resistance of the entire substrate surface is improved, and portions other than the cutting edge convex portion are the workpiece and Even when sliding, the wear of the substrate can be suppressed.
また、本発明の軟質材加工用回転工具は、軟質材よりなる被加工材が移動され、この被加工材に対して加工を施す軟質材加工用回転工具であって、前記被加工材に対して対向させられる基板の表面に切刃凸部が突出するように形成されており、この切刃凸部の突端面に、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されており、このダイヤモンドライクカーボン膜表面が水素終端処理されていることを特徴としている。 Further, the rotary tool for processing a soft material of the present invention is a rotary tool for processing a soft material in which a workpiece made of a soft material is moved, and the workpiece is processed. The cutting blade projections are formed so as to protrude from the surface of the substrate opposed to each other, and a diamond-like carbon film is formed on the projecting end surface of the cutting blade projections. It is characterized by being terminated.
この構成の軟質材加工用回転工具では、切刃凸部の突端面に気相合成ダイヤモンド膜の代わりにダイヤモンドライクカーボン膜(以下、DLC膜と称す)が形成されている。DLC膜においても、水素終端処理することによって表面に疎水性を付与することが可能となる。よって、DLC膜の表面にスラリー液分が付着することを抑制することができ、スラリー液分がDLC膜と前記突端面との界面へと侵入することによるDLC膜の脱落を防止できる。
また、DLC膜が剥離してパッド等の被加工材に入り込むことがなく、パッド等の被加工材により研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じさせるおそれがない。
さらに、切刃凸部の突端面にDLC膜を形成することにより、切刃凸部の耐摩耗性を向上させることができる。
In the rotary tool for processing a soft material having this configuration, a diamond-like carbon film (hereinafter referred to as a DLC film) is formed on the protruding end face of the cutting edge convex portion instead of the vapor-phase synthetic diamond film. Also in the DLC film, it is possible to impart hydrophobicity to the surface by hydrogen termination treatment. Therefore, it is possible to prevent the slurry liquid component from adhering to the surface of the DLC film, and it is possible to prevent the DLC film from falling off due to the slurry liquid component entering the interface between the DLC film and the protruding end surface.
Further, the DLC film does not peel off and enter a workpiece such as a pad, and there is no possibility of causing a scratch on a semiconductor wafer or the like polished by the workpiece such as a pad.
Furthermore, by forming the DLC film on the projecting end face of the cutting blade convex portion, the wear resistance of the cutting blade convex portion can be improved.
また、前記DLC膜を、前記基板の表面全体にわたって形成してもよい。
この場合、被加工材に対向させられる基板の表面全体にわたってDLC膜が形成され、基板表面全体の耐摩耗性が向上される。
The DLC film may be formed over the entire surface of the substrate.
In this case, the DLC film is formed over the entire surface of the substrate facing the workpiece, and the wear resistance of the entire substrate surface is improved.
なお、これら気相合成ダイヤモンド膜やDLC膜に対して水素終端処理を行うには、気相合成ダイヤモンド膜やDLC膜を成膜した後に、水素気流中でプラズマ処理等を行うことになる。
ここで、水素終端処理がされた気相合成ダイヤモンド膜やDLC膜を特定するには、例えばX線光電子分光法(以下、XPS)による表面分析が有効である。通常、大気中においては気相合成ダイヤモンド膜やDLC膜の表層には酸素原子が配位されることになる。しかし、水素終端処理された場合には酸素に代わり水素が配位することになるので、XPSによって表層を分析して酸素のピークを検出することで、水素終端処理された気相合成ダイヤモンド膜やDLC膜を特定することができる。
In order to perform hydrogen termination treatment on these vapor-phase synthetic diamond film and DLC film, plasma treatment or the like is performed in a hydrogen stream after the vapor-phase synthetic diamond film or DLC film is formed.
Here, for example, surface analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter referred to as XPS) is effective in identifying a gas-phase synthetic diamond film or DLC film subjected to hydrogen termination. Usually, in the atmosphere, oxygen atoms are coordinated on the surface layer of a vapor-phase synthetic diamond film or a DLC film. However, when hydrogen termination is performed, hydrogen is coordinated instead of oxygen. Therefore, by analyzing the surface layer by XPS and detecting the oxygen peak, a hydrogen-terminated gas phase synthetic diamond film or A DLC film can be specified.
本発明によれば、スラリー液分の侵入によるダイヤモンド膜等の硬質被膜の脱落を防止して、その使用寿命の延長を図ることができるとともに、パッド等の被加工材により研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じさせることのない軟質材加工用回転工具を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a hard film such as a diamond film from falling off due to the intrusion of slurry liquid, to extend its service life, and to a semiconductor wafer or the like that is polished by a workpiece such as a pad. It is possible to provide a rotary tool for processing a soft material that does not cause scratches.
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照にして説明する。図1から図3に本実施形態である軟質材加工用回転工具を示す。
軟質材加工用回転工具の基板11は、SiC(炭化けい素)で構成され、軸線を中心として工具回転方向Tに向けて回転される概略円板状をなしており、互いに平行な、かつ、それぞれ前記軸線に対して直交する表面11A及び底面11Bを有している。基板11の表面11Aにおける中央領域を除いた径方向外周側の周縁領域には、上方に向けて突出する少なくともひとつの台座部12が形成されており、本実施形態では、図1に示すように、上方に向けて突出する複数の台座部12が周方向で略等間隔に配置されるとともに千鳥配置となるように複数列形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show a rotary tool for processing a soft material according to this embodiment.
The
これらの複数の台座部12は、それぞれ同一形状の正四角柱状を呈しており、略正方形面状をなす上面が台座面13とされ、台座面13の全面が基板11の底面11Bと略平行な平坦面とされている。これら複数の台座部12の台座面13の高さ(基板11の表面11Aからの高さ)は、互いに等しくされている。
Each of the plurality of
また、複数の台座部12のそれぞれの台座面13(平坦面)において、その周縁領域(台座部12における台座面13と周面(側面)とが交差してできる略正方形状の交差稜線を含むような周縁領域)のうち少なくとも工具回転方向T前方側(略円板状をなす基板11の軸線から径方向外周側へ向かって延びる直線よりも前方側)及び後方側(略円板状をなす基板11の軸線から径方向外周側へ向かって延びる直線よりも後方側)の領域を除いた領域に、上方に突出する少なくともひとつの切刃凸部14が形成されている。
Each of the pedestal surfaces 13 (flat surfaces) of the plurality of
本実施形態では、複数の台座部12のそれぞれの台座面13において、その周縁領域のうちの工具回転方向T前方側及び後方側だけでなく、周縁領域のうちの(基板11の)径方向内周側及び外周側の領域を含む周縁領域すべてを除いた中央領域に、上方に突出するひとつの切刃凸部14が形成されている。
なお、これら複数の切刃凸部14も、台座部12と同様にそれぞれ同一形状の概略正四角柱状を呈しているため、略正方形断面状をなす台座部12の台座面13は、実際には、その周縁領域のみから構成された略正四角リング面状をなしている。
In the present embodiment, in each
Since the plurality of cutting edge
このように、ひとつの台座部12のそれぞれに対して、その台座面13の中央領域にひとつの切刃凸部14が上方に突出して形成されているため、これら台座部12及び切刃凸部14は、外径の大きな略正四角柱状をなす台座部12と外径の小さな略正四角柱状をなす切刃凸部14とが同軸に接続されたような2段突起状をなしており、基板11の表面11Aには、複数の台座部12と同じ数だけ、複数の切刃凸部14が存在することになる。
Thus, since one cutting blade
切刃凸部14の突端面15は、図2に示すように、基板11の底面11Bに平行な平面に対して傾斜した傾斜面とされており、この突端面15がなす傾斜面と基板11の底面11Bに平行な平面とがなす角度θは、5°≦θ≦40°となるように設定されている。
また、切刃凸部14の4つの側面は台座面13から略垂直に延びており、この4つの側面と突端面15(傾斜面)との交差稜線、つまり突端面15の全ての辺稜部に切刃稜線部16が形成されている。
As shown in FIG. 2, the protruding
Further, the four side surfaces of the cutting edge
切刃凸部14は台座面13の上に形成されており、全ての切刃凸部14の台座面13からの高さは互いに等しくされており、台座面13の表面11Aからの高さが互いに等しくされていることから、全ての切刃凸部14の表面11Aからの高さも互いに等しくされている。なお、本実施形態では、台座面13が基準面とされ、この基準面(台座面13)からの切刃凸部14の高さが0.03mmから0.15mmの範囲内となるように設定されている。
The cutting blade
基板11の表面11Aと一体に形成された切刃凸部14における少なくとも突端面15には、気相合成ダイヤモンド膜17がコーティングされており、本実施形態においては、複数の切刃凸部14を含む基板11の表面11Aの全面が、気相合成ダイヤモンド膜17でコーティングされ、その膜厚は0.5μmから50μmとされている。
このような気相合成ダイヤモンド膜17は、前記のような複数の台座部12と複数の切刃凸部14とを有する基板11に対して、例えば、マイクロ波プラズマを利用する方法や熱フィラメントを利用する方法等の公知の方法を用いることにより、複数の台座部12及び複数の切刃凸部14とを含む基板11の表面11Aの全面に亘って形成される。
A gas phase
Such a gas phase
そして、この気相合成ダイヤモンド膜17の表層には、水素終端処理が施されることにより水素原子が配位されている。詳述すると、気相合成ダイヤモンド膜17を成膜した後に、水素気流中でプラズマ処理等を行うことで、気相合成ダイヤモンド膜17の表層に水素原子を配位させるのである。
Then, hydrogen atoms are coordinated on the surface layer of the vapor phase
次に、この軟質材加工用回転工具の製造方法について図4を用いて説明する。まず、SiCの基板11を作成する(S1)。この基版11の表面11Aに台座部12及び切刃凸部14を所定のパターンで成形する(S2)。成形後の基板11表面11Bを洗浄し(S3)、核生成のための表面処理を施す(S4)。その後、例えば熱フィラメント法によって気相合成ダイヤモンド膜17を成膜する(S5)。そして、同じく熱フィラメント法によって水素終端処理(S6)することにより、気相合成ダイヤモンド膜17の表層に水素原子を配位させる。なお、水素終端処理は、気相合成ダイヤモンド膜17の成膜時よりも低い温度で行われる。
Next, the manufacturing method of this rotary tool for soft material processing is demonstrated using FIG. First, an
このように構成された軟質材加工用回転工具は、基板11の底面11Bにステンレスや樹脂等からなる板材が貼り付けられたり、基板11がステンレス等の板材に形成された凹みに焼き嵌めされたりして組み付けられてから、実際の加工に用いられることになる。
そして、組み付けられた状態の軟質材加工用回転工具は、その基板11の表面11Aを、パッド回転方向に向けて回転させられている多孔性の樹脂・ゴム・(独立気泡を有する)ポリウレタンラバー等からなるパッドPの表面に略平行に対向させて一定の荷重で押し当てることにより、基板11がパッドPの回転運動にともなって工具回転方向Tに向けて前記表面11A及び底面11Bに垂直な回転軸線回りに回転運動を行い、パッドP表面に接地して圧入している複数の切刃凸部14に形成された切刃稜線部16で、被加工材としてのパッドP表面を加工する。この加工の際には、基板11の表面11Aに、砥粒を含んだスラリーが供給される。
In the rotary tool for processing a soft material configured as described above, a plate material made of stainless steel, resin, or the like is attached to the
The assembled rotary tool for processing a soft material is a porous resin, rubber, polyurethane rubber (having closed cells) or the like in which the
実際には、切刃稜線部16をコーティングしている気相合成ダイヤモンド膜17が、パッドPの表面を加工することになる。このように気相合成ダイヤモンド膜17によってパッドPが加工された際に生成する加工屑は、スラリーとともに切刃凸部14同士の間に位置する隙間や台座部12同士の間に位置する隙間等から排出される。
Actually, the gas phase
このような構成とされた本実施形態である軟質材加工用回転工具においては、切刃凸部14の突端面15及び基板11の表面11Aに気相合成ダイヤモンド膜17が形成されており、この気相合成ダイヤモンド膜17に水素終端処理によって疎水性が付与されている。よって、気相合成ダイヤモンド膜17の表面にスラリー液分が付着することが抑制され、スラリー液分が気相合成ダイヤモンド膜17と基板11表面11Aとの界面に侵入することを防止できる。
また、パッドPに対向させられる基板11の表面11A全体に気相合成ダイヤモンド膜17が形成されているので、切刃凸部14や基板11の耐摩耗性を向上させることができる。
In the rotary tool for soft material processing that is the present embodiment configured as described above, a gas phase
Further, since the vapor phase
したがって、気相合成ダイヤモンド膜17の脱落や切刃凸部14の摩耗等を抑制することで、この軟質材加工用回転工具の寿命延長を図ることができる。
また、気相合成ダイヤモンド膜17の脱落が防止されるので、脱落したダイヤモンド粒子がパッド表面に入り込んで、このパッドによって研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じさせるおそれがない。
Therefore, the life of the rotary tool for soft material processing can be extended by suppressing the falling of the vapor-phase
Further, since the vapor phase
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図5に本発明の第2の実施形態である軟質材加工用回転工具を示す。なお、第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
この第2の実施形態である軟質材加工用回転工具においては、基板11の表面11Aに、気相合成ダイヤモンド膜の代わりにダイヤモンドライクカーボン膜18(以下、DLC膜18)が成膜されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a rotary tool for processing a soft material according to a second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
In the soft material processing rotary tool according to the second embodiment, a diamond-like carbon film 18 (hereinafter referred to as a DLC film 18) is formed on the
そして、このDLC膜18の表層には、水素終端処理が施されることにより水素原子が配位されている。詳述すると、DLC膜18を成膜した後に、水素気流中でプラズマ処理等を行うことで、DLC膜18の表層に水素を一原子分だけ積層させているのである。
Then, hydrogen atoms are coordinated on the surface layer of the
この軟質材加工用回転工具の製造方法について図6を用いて説明する。まず、SiCの基板11を作成する(S´1)。この基版11の表面11Aに台座部12及び切刃凸部14を所定のパターンで成形する(S´2)。成形後の基板11表面11Bを洗浄し(S´3)、核生成のための表面処理を施す(S´4)。その後、例えばプラズマCVD法によってDLC膜18を成膜する(S´5)。そして、同じくプラズマCVD法によって水素終端処理(S´6)することにより、DLC膜18の表層に水素原子を配位させる。
The manufacturing method of this soft material processing rotary tool is demonstrated using FIG. First, a
このような構成とされた本実施形態である軟質材加工用回転工具においては、切刃凸部14の突端面15及び基板11の表面11AにDLC膜18が形成され、このDLC膜18の表層に水素終端処理によって疎水性が付与されているので、DLC膜18の表面にスラリー液分が付着することが少なく、スラリー液分がDLC膜18と基板11表面11Aとの界面に侵入することを防止できる。
また、パッドPに対向させられる基板11の表面11A全体にSiCよりも硬質なDLC膜18が形成されているので、切刃凸部14や基板11の耐摩耗性を向上させることができる。
In the soft material processing rotary tool having the above-described configuration, the
Further, since the
これにより、DLC膜18の脱落や切刃凸部14の摩耗等を抑制することで、この軟質材加工用回転工具の寿命延長を図ることができる。
また、DLC膜18の脱落が防止されるので、脱落した硬質粒子がパッド表面に入り込んで、このパッドによって研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じさせるおそれがない。
Thereby, the lifetime of this rotary tool for soft material processing can be extended by suppressing the falling off of the
Further, since the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態においては、切刃凸部及び台座部が形成される基板をSiC(炭化けい素)で構成したものとして説明したが、基板を構成する材料に関しては、気相合成ダイヤモンド膜やDLC膜の生成のしやすさと、台座部及び切刃凸部の形成のし易さと、実用に耐えるための機械的特性とを考慮して適宜設定することが好ましい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, in the present embodiment, the substrate on which the cutting edge convex portion and the pedestal portion are formed is described as being composed of SiC (silicon carbide). However, with respect to the material constituting the substrate, a vapor phase synthetic diamond film is used. In addition, it is preferable to set appropriately considering the ease of formation of the DLC film, the ease of forming the pedestal portion and the cutting edge convex portion, and the mechanical characteristics to withstand practical use.
また、本実施の形態では、切刃凸部の形状を略正四角柱状としてその突端面を四角形の一辺からこの一辺と対向する他辺に向けて傾斜した傾斜面としたものとしたが、切刃凸部の形状に特に限定はない。
また、台座部や切刃凸部の個数、配置、基板の直径等は、加工条件などを考慮して適宜設定することが好ましい。
In the present embodiment, the shape of the convex portion of the cutting edge is a substantially regular quadrangular prism shape, and the protruding end surface is inclined from one side of the quadrilateral toward the other side opposite to the one side. There is no limitation in particular in the shape of a blade convex part.
Further, it is preferable to appropriately set the number, arrangement, substrate diameter, etc. of the pedestal portion and the cutting blade convex portion in consideration of processing conditions and the like.
以下に、本発明の一例を用いて比較試験を行うことにより、本発明の有効性を検証した結果を示す。
試験工具として、炭化けい素(SiC)の焼結体で構成されたφ108mm×6mmの円板状の基板を準備し、この基板の表面に複数の切刃凸部を形成した。基板表面に、熱フィラメント法を用いて、フィラメント温度2000℃、基板温度850℃、H2:CH4=100:2、H2流量1000ccmの条件で膜厚20μmの気相合成ダイヤモンド膜を形成した。
Below, the result of having verified the effectiveness of this invention by performing a comparative test using an example of this invention is shown.
As a test tool, a φ108 mm × 6 mm disk-shaped substrate made of a sintered body of silicon carbide (SiC) was prepared, and a plurality of cutting edge protrusions were formed on the surface of the substrate. A gas phase synthetic diamond film having a film thickness of 20 μm was formed on the substrate surface under the conditions of a filament temperature of 2000 ° C., a substrate temperature of 850 ° C., H 2 : CH 4 = 100: 2, and an H 2 flow rate of 1000 ccm. .
このように気相合成ダイヤモンド膜を形成した後に、熱フィラメント法を用いて、フィラメント温度1800℃、基板温度750℃、H2流量1000ccmの条件で、水素終端処理を行った。実施例1は処理時間3分、実施例2は処理時間10分、実施例3は処理時間30分とした。また、比較例1として、水素終端処理を施さないものを比較試験に供した。 After the vapor-phase synthetic diamond film was formed in this way, hydrogen termination treatment was performed using a hot filament method under conditions of a filament temperature of 1800 ° C., a substrate temperature of 750 ° C., and an H 2 flow rate of 1000 ccm. In Example 1, the processing time was 3 minutes, in Example 2, the processing time was 10 minutes, and in Example 3, the processing time was 30 minutes. Moreover, as Comparative Example 1, a sample not subjected to hydrogen termination treatment was subjected to a comparative test.
比較例1、実施例1〜3の軟質材加工用回転工具によってパッドを加工・調整し、このパッドを用いてCMP装置によって、酸化膜が形成されたウェハを研磨した。このときスラリーとしてシリカ粒子を含む酸化膜用スラリー(KOH添加)を使用した。ウェハの回転数40rpm,パッド回転数42rpm、ウェハ圧35kPa、荷重2.7〜4.0kgf、スラリー流量200ml/minとした。 The pad was processed and adjusted by the rotating tool for soft material processing of Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, and the wafer on which the oxide film was formed was polished by a CMP apparatus using this pad. At this time, a slurry for oxide film (KOH addition) containing silica particles was used as the slurry. The wafer rotation speed was 40 rpm, the pad rotation speed was 42 rpm, the wafer pressure was 35 kPa, the load was 2.7 to 4.0 kgf, and the slurry flow rate was 200 ml / min.
同様に、比較例1、実施例1〜3の軟質材加工用回転工具によってパッドを加工・調整し、このパッドを用いてCMP装置によって、タングステン膜が形成されたウェハを研磨した。このときスラリーとして金属膜用スラリー(pH2〜3、過酸化水素水3%添加)を使用した。 Similarly, the pad was processed and adjusted by the rotating tool for soft material processing of Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, and the wafer on which the tungsten film was formed was polished by a CMP apparatus using this pad. At this time, a slurry for metal film (pH 2-3, 3% hydrogen peroxide solution added) was used as the slurry.
評価として、研磨速度、研磨均一性、基板表面の観察、ウェハ表面の観察を行った。なお、研磨均一性としてはウェハの複数箇所において研磨量を測定し、その研磨量のばらつきで評価した。評価結果を表1及び表2に示す As an evaluation, polishing rate, polishing uniformity, substrate surface observation, and wafer surface observation were performed. Note that the polishing uniformity was evaluated by measuring the polishing amount at a plurality of locations on the wafer and by measuring the variation in the polishing amount. The evaluation results are shown in Table 1 and Table 2.
酸化膜及びタングステン膜が形成されたウェハを研磨した場合、研磨速度及び研磨均一性は、比較例1、実施例1〜3でほとんど差がなく、水素終端処理による影響は認められなかった。
基板の表面及びウェハ表面を観察した結果においては差が認められた。詳述すると、比較例1では切刃凸部の突端面や基板表面に付着物が観察され、ウェハ表面のスクラッチ数も多かった。また、実施例1では切刃凸部の突端面に若干の付着物が観察され、ウェハ表面にわずかにスクラッチが観察された。実施例2、3では、基板表面に付着物は認められず、ウェハ表面のスクラッチも観察されなかった。
これにより、気相合成ダイヤモンド膜に水素終端処理を施すことにより、基板表面へのダイヤモンド粒子等の付着物の発生を抑制でき、ウェハ表面のスクラッチの発生を抑制することができることが確認された。
When the wafer on which the oxide film and the tungsten film were formed was polished, the polishing rate and the polishing uniformity were almost the same between Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, and the influence of the hydrogen termination treatment was not recognized.
Differences were observed in the results of observation of the substrate surface and the wafer surface. More specifically, in Comparative Example 1, deposits were observed on the protruding end face of the cutting edge protrusion and the substrate surface, and the number of scratches on the wafer surface was large. Further, in Example 1, some deposits were observed on the protruding end surface of the convex part of the cutting edge, and slight scratches were observed on the wafer surface. In Examples 2 and 3, no deposits were observed on the substrate surface, and no scratches on the wafer surface were observed.
Thus, it was confirmed that by performing a hydrogen termination treatment on the gas phase synthetic diamond film, the generation of deposits such as diamond particles on the substrate surface can be suppressed, and the generation of scratches on the wafer surface can be suppressed.
次に、DLC膜についての評価を行った。試験工具として、炭化けい素(SiC)の焼結体で構成されたφ108mm×6mmの円板状の基板を準備し、この基板の表面に複数の切刃凸部を形成した。基板表面に、プラズマCVD法を用いて、合成圧力2.5Pa,CH4流量20ccm、DC電圧−1.8kVの条件でDLC膜を形成した。 Next, the DLC film was evaluated. As a test tool, a φ108 mm × 6 mm disk-shaped substrate made of a sintered body of silicon carbide (SiC) was prepared, and a plurality of cutting edge protrusions were formed on the surface of the substrate. On the substrate surface by using a plasma CVD method, synthesis pressure 2.5 Pa, CH 4 flow rate 20 ccm, was formed a DLC film under the condition of DC voltage -1.8 kV.
このようにDLC膜を形成した後に、プラズマCVD法を用いて、チャンバ圧力3Pa、H2流量10ccm、DC電圧−0.5kVの条件で水素終端処理を行った。実施例4は処理時間3分、実施例5は処理時間10分、実施例6は処理時間30分とした。また、比較例2として、水素終端処理を施さないものを比較試験に供した。 After the DLC film was formed in this manner, hydrogen termination treatment was performed using a plasma CVD method under conditions of a chamber pressure of 3 Pa, an H 2 flow rate of 10 ccm, and a DC voltage of −0.5 kV. In Example 4, the processing time was 3 minutes, in Example 5, the processing time was 10 minutes, and in Example 6, the processing time was 30 minutes. Further, as Comparative Example 2, a sample not subjected to hydrogen termination treatment was subjected to a comparative test.
比較例2、実施例4〜6の軟質材加工用回転工具によってパッドを加工・調整し、このパッドを用いてCMP装置によって、酸化膜が形成されたウェハを研磨した。このときスラリーとしてシリカ粒子を含む酸化膜用スラリー(KOH添加)を使用した。ウェハの回転数40rpm,パッド回転数42rpm、ウェハ圧35kPa、荷重2.7〜4.0kgf、スラリー流量200ml/minとした。 The pad was processed and adjusted by the rotating tool for soft material processing of Comparative Example 2 and Examples 4 to 6, and the wafer on which the oxide film was formed was polished by the CMP apparatus using this pad. At this time, a slurry for oxide film (KOH addition) containing silica particles was used as the slurry. The wafer rotation speed was 40 rpm, the pad rotation speed was 42 rpm, the wafer pressure was 35 kPa, the load was 2.7 to 4.0 kgf, and the slurry flow rate was 200 ml / min.
同様に、比較例2、実施例4〜6の軟質材加工用回転工具によってパッドを加工・調整し、このパッドを用いてCMP装置によって、タングステン膜が形成されたウェハを研磨した。このときスラリーとして金属膜用スラリー(pH2〜3、過酸化水素水3%添加)を使用した。 Similarly, the pad was processed and adjusted by the rotating tool for soft material processing of Comparative Example 2 and Examples 4 to 6, and the wafer on which the tungsten film was formed was polished by a CMP apparatus using this pad. At this time, a slurry for metal film (pH 2-3, 3% hydrogen peroxide solution added) was used as the slurry.
評価として、研磨速度、研磨均一性、基板表面の観察、ウェハ表面の観察を行った。なお、研磨均一性としてはウェハの複数箇所において研磨量を測定し、その研磨量のばらつきで評価した。評価結果を表3及び表4に示す As an evaluation, polishing rate, polishing uniformity, substrate surface observation, and wafer surface observation were performed. Note that the polishing uniformity was evaluated by measuring the polishing amount at a plurality of locations on the wafer and by measuring the variation in the polishing amount. The evaluation results are shown in Table 3 and Table 4.
酸化膜及びタングステン膜が形成されたウェハを研磨した場合、研磨速度及び研磨均一性は、比較例2、実施例4〜6でほとんど差がなく、水素終端処理による影響は認められなかった。
基板の表面及びウェハ表面を観察した結果においては差が認められた。詳述すると、比較例2では切刃凸部の突端面や基板表面に付着物が観察され、ウェハ表面のスクラッチ数も多かった。また、実施例4では切刃凸部の突端面に若干の付着物が観察され、ウェハ表面にわずかにスクラッチが観察された。実施例5、6では、基板表面に付着物は認められず、ウェハ表面のスクラッチも観察されなかった。
これにより、DLC膜に水素終端処理を施すことにより、基板表面へのダイヤモンド粒子等の付着物の発生を抑制でき、ウェハ表面のスクラッチの発生を抑制することができることが確認された。
When the wafer on which the oxide film and the tungsten film were formed was polished, the polishing rate and the polishing uniformity were hardly different between Comparative Example 2 and Examples 4 to 6, and no influence by the hydrogen termination treatment was observed.
Differences were observed in the results of observation of the substrate surface and the wafer surface. More specifically, in Comparative Example 2, deposits were observed on the protruding end surface of the cutting edge protrusion and the substrate surface, and the number of scratches on the wafer surface was large. Further, in Example 4, some deposits were observed on the protruding end surface of the cutting edge convex portion, and slight scratches were observed on the wafer surface. In Examples 5 and 6, no deposits were observed on the substrate surface, and no scratches on the wafer surface were observed.
Thus, it was confirmed that by applying a hydrogen termination treatment to the DLC film, generation of deposits such as diamond particles on the substrate surface can be suppressed, and generation of scratches on the wafer surface can be suppressed.
11 基板
11A 表面
14 切刃凸部
15 突端面
17 気相合成ダイヤモンド膜
18 ダイヤモンドライクカーボン膜
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記被加工材に対して対向させられる基板の表面に切刃凸部が突出するように形成されており、
この切刃凸部の突端面に、気相合成ダイヤモンド膜が形成されており、この気相合成ダイヤモンド膜表面が水素終端処理されていることを特徴とする軟質材加工用回転工具。 A workpiece made of a soft material is moved, and a rotary tool for processing a soft material that performs processing on the workpiece,
The cutting edge convex portion is formed so as to protrude on the surface of the substrate opposed to the workpiece,
A rotary tool for processing a soft material, characterized in that a gas phase synthetic diamond film is formed on the projecting end face of the cutting edge convex portion, and the surface of the gas phase synthetic diamond film is subjected to hydrogen termination treatment.
前記被加工材に対して対向させられる基板の表面に切刃凸部が突出するように形成されており、
この切刃凸部の突端面に、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されており、このダイヤモンドライクカーボン膜表面が水素終端処理されていることを特徴とする軟質材加工用回転工具。 A workpiece made of a soft material is moved, and a rotary tool for processing a soft material that performs processing on the workpiece,
The cutting edge convex portion is formed so as to protrude on the surface of the substrate opposed to the workpiece,
A rotating tool for processing a soft material, characterized in that a diamond-like carbon film is formed on the projecting end surface of the convex part of the cutting edge, and the surface of the diamond-like carbon film is subjected to hydrogen termination treatment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007089998A JP2008246617A (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Rotary tool for working soft material |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010202957A (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Mitsubishi Materials Corp | Carbon film, production method of carbon film, and cmp pad conditioner |
-
2007
- 2007-03-30 JP JP2007089998A patent/JP2008246617A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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