JP2010125567A - Ｃｍｐパッドコンディショナー - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＭＰパッドにペレットの切刃を均一に押し当てるとともに研削精度を確保し、部品点数を削減して製造が簡便に行えるＣＭＰパッドコンディショナーを提供する。
【解決手段】基板１に形成された複数の切刃１２を用いて、前記基板１に対向配置されたＣＭＰパッドに研削加工を施すＣＭＰパッドコンディショナーであって、前記基板１には、前記ＣＭＰパッド側を向く表面１１Ａに前記切刃１２を有するペレット１１が設けられ、前記ペレット１１は、弾性を有する接着剤１５を介し前記基板１に配設されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の研磨を行うＣＭＰ装置においてＣＭＰパッドのコンディショニングに用いられるＣＭＰパッドコンディショナーに関する。

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、半導体ウェーハでは、その集積度の向上とともにナノメーターオーダーの表面仕上げが要求されている。このような高精度の表面仕上げに対応するために、半導体ウェーハに対して、多孔性のＣＭＰパッドを用いたＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシュ）研磨が一般に行われている。

半導体ウェーハ等の研磨に用いられるＣＭＰ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、ＣＭＰパッドの表面を定期的に研削加工することにより、ＣＭＰ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。

ＣＭＰパッドを研削加工するために用いられるＣＭＰパッドコンディショナーとして、例えば、円板状の台金からなる基板と、ＣＭＰパッド側に突出する複数の切刃を有し基板上に配設されるペレットとを備えたものが知られている。このようなＣＭＰパッドコンディショナーでは、硬化後に固化し非弾性となる接着剤を用いて、ペレットを基板に接合している。

また、他のＣＭＰパッドコンディショナーとして、例えば、特許文献１、２に開示されたものが知られている。特許文献１のＣＭＰパッドコンディショナーでは、切刃を有するコンディショニング部材（ペレット）と基板との間に、ポリウレタンスポンジやポリイソブチレンゴムからなる弾性部材を設けている。このような構成とすることで、ＣＭＰパッドを研削加工する際、弾性部材が弾性変形してペレットの表面をＣＭＰパッドに沿わせるように押し当て、前記表面に形成された複数の切刃がＣＭＰパッドに均一に接触し、ＣＭＰパッドが精度よく研削加工される。
特開平１０−８６０５７号公報 特許第３８２９０９２号公報

しかしながら、ペレットと基板との接合に前記接着剤を用いたＣＭＰパッドコンディショナーにおいては、ペレットに形成された切刃の刃先高さを精度よく揃えることが難しかった。すなわち、ペレットと基板との接着後、接着剤が硬化してペレットが基板に対し僅かに傾斜した状態で固定されることがあり、該ペレットの切刃同士の刃先高さが相対的に数十ミクロンの差を生じて、切刃全体を均一にＣＭＰパッドに押し当てることができず、ＣＭＰパッドを精度よくコンディショニングすることができないという課題があった。

一方、特許文献１のＣＭＰパッドコンディショナーでは、弾性部材が弾性変形して、ペレットの切刃全体を均一にＣＭＰパッドに押し当てることができる。しかしながら、このようなＣＭＰパッドコンディショナーでは、弾性部材を配設するための部品点数が増大するという課題を有している。すなわち、弾性部材及び該弾性部材を配設するためのボルト、スペーサ、接着テープ等が必要であり、製造が複雑となっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＣＭＰパッドにペレットの切刃を均一に押し当てるとともに研削精度を確保し、部品点数を削減して製造が簡便に行える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。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明は、基板に形成された複数の切刃を用いて、前記基板に対向配置されたＣＭＰパッドに研削加工を施すＣＭＰパッドコンディショナーであって、前記基板には、前記ＣＭＰパッド側を向く表面に前記切刃を有するペレットが設けられ、前記ペレットは、弾性を有する接着剤を介し前記基板に配設されていることを特徴とする。

本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーによれば、ペレットが、弾性を有する接着剤を介し基板に配設されているので、ＣＭＰパッドを研削する際、接着剤が弾性変形してペレットの表面をＣＭＰパッドに沿わせるように押し当てるとともに、前記表面の切刃がＣＭＰパッドに均一に接触して、ＣＭＰパッドを精度よく研削加工することができる。また、ＣＭＰパッドに突起や摩擦抵抗の大きな部分があった場合には、接着剤が弾性変形して衝撃を緩和させるとともにペレットの振動を抑制することから、研削精度が充分に確保される。
また、接着剤を用いてペレットを基板に配設していることから、部品点数が削減され、製造が簡便に行える。

また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーにおいて、前記ペレットと前記基板との間に配されるとともに前記ペレットを前記基板に着脱自在とするペレット支持具が設けられ、前記ペレットが、前記ペレット支持具に前記接着剤を介し接着されていることとしてもよい。

本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーによれば、ペレットを基板に着脱自在とするペレット支持具が設けられているので、ペレットの切刃が磨耗した際、該ペレットを支持するペレット支持具を基板から取り外し、新しいペレットを備える他のペレット支持具を基板に装着することができる。すなわち、従来のように、切刃が磨耗した際に、基板ごと廃棄、交換するような必要がないことから、設備費用が大幅に削減される。

また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーにおいて、前記ペレット支持具が、前記基板に機械的に固定されていることとしてもよい。

本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーによれば、例えば、螺合、嵌め合い、弾性を利用したスナップフィット等の機械的な手法を用いて、ペレット支持具を基板に固定していることから、ペレット支持具を基板に簡便に着脱でき、交換の作業性が向上する。

また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーにおいて、前記ペレット及び前記ペレット支持具の対が複数設けられていることとしてもよい。

また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーにおいて、前記ペレットの表面及び前記切刃が、ダイヤモンド膜で被覆されていることとしてもよい。

本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーによれば、ペレットの表面及び切刃がダイヤモンド膜で被覆されているので、切刃の強度が充分に確保され、工具寿命が延長する。

本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナーによれば、ＣＭＰパッドにペレットの切刃を均一に押し当てることができるとともに研削精度を充分に確保できる。また、部品点数が削減され、製造が簡便に行える。

図１は本発明の一実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナーを示す概略平面図、図２は本発明の一実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナーのペレットを拡大して示す概略平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面を示す概略側断面図である。

本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナーは、基板に形成された複数の切刃を用いて、基板に対向配置されたＣＭＰパッドに研削加工を施すものである。
図１に示すように、本実施形態のＣＭＰパッドコンディショナー１０は、例えば、ステンレス等で形成され円板状をなす台金からなる基板１を有している。また、基板１の表面１Ａには、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス材料からなる円板状のペレット１１が複数設けられている。

ペレット１１は、基板１の表面１Ａにおける中央部分以外の外周縁部に配置され、周方向に互いに間隔を開けリング状に配列している。また、ペレット１１は径方向にも互いに間隔を開け配置されている。また、基板１の表面１Ａには、各ペレット１１に対応して後述の凹部１Ｂが複数形成されている。

また、図２、図３に示すように、ペレット１１の表面１１Ａには、切刃１２が複数形成されている。切刃１２は、ペレット１１の表面１１Ａから突出して形成されており、例えば、多角柱状、多角錐状、円錐状又は切頭円錐状等に形成されている。切刃１２は、互いに間隔を開け配列しており、例えば、図２の平面視に示すように、格子状に配置されている。

また、ペレット１１の表面１１Ａ及び切刃１２は、ＣＶＤ法により形成された多結晶ダイヤモンドからなるダイヤモンド膜（不図示）で被覆されている。
ＣＭＰパッドコンディショナー１０は、ＣＭＰパッド（不図示）を研削加工する際、ペレット１１の表面１１Ａに対向配置されたＣＭＰパッドにこれらの切刃１２を押し付けるとともに、ＣＭＰパッドに切り込んでいく。

また、図３に示すように、ペレット１１の切刃１２側とは反対側には、ペレット１１と基板１との間に、有底円筒状又は円形皿状のペレット支持具１３が夫々設けられている。ペレット支持具１３は、例えば、ステンレス等の金属材料又は樹脂材料などにより形成されている。
ＣＭＰパッドコンディショナー１０には、ペレット１１及びペレット支持具１３の対が複数設けられている。

ペレット支持具１３は、円筒状の壁部１３Ａと、壁部１３Ａの軸方向の一端を塞ぐ円板状の底部１３Ｂと、壁部１３Ａの軸方向の他端から径方向外側に向けて突出する矩形板状の耳部１３Ｃとを有している。また、壁部１３Ａの内径は、ペレット１１の外径よりも大きく設定されている。また、耳部１３Ｃは、壁部１３Ａの外周縁部に複数形成されているとともに、互いに周方向に間隔を開け配置されている。耳部１３Ｃには、板厚方向に貫通する円孔状の孔１３Ｄが夫々形成されている。

また、ペレット支持具１３は、基板１の凹部１Ｂに挿入されている。凹部１Ｂは、ペレット支持具１３の形状に対応して、円柱穴状に形成されている。凹部１Ｂの内径は、ペレット支持具１３の壁部１３Ａの外径と略同一又は僅かに大きく設定されている。また、凹部１Ｂが表面１Ａから窪む深さは、ペレット支持具１３における底部１３Ｂのペレット１１側とは反対側を向く面から耳部１３Ｃの基板１側を向く面までの距離と略同一又は僅かに大きく設定されている。

また、凹部１Ｂの径方向外側には、凹部１Ｂの軸方向に沿って延びるネジ穴１Ｃが複数形成されている。これらのネジ穴１Ｃは、ペレット支持具１３の孔１３Ｄに対応して穿設されている。また、ペレット支持具１３は、ネジ１４を孔１３Ｄを通しネジ穴１Ｃに螺合することで、基板１に固定されている。また、このようにペレット支持具１３が基板１に機械的に固定されて、ペレット支持具１３は基板１に着脱自在とされている。

また、ペレット１１において切刃１２が形成される表面１１Ａは、前述のように螺着されたネジ１４における頂面、すなわち前記軸方向に沿ったネジ穴１Ｃとは反対側を向く端面よりも前記軸方向に突出して配置されている。

また、ペレット１１は、硬化後に弾性を有する接着剤１５を介しペレット支持具１３に接着されている。詳しくは、接着剤１５は、ペレット１１の切刃１２側とは反対側を向く面とペレット支持具１３の底部１３Ｂのペレット１１側を向く面との間、及び、ペレット１１の外周とペレット支持具１３の壁部１３Ａの内周との間に充填されている。

接着剤１５としては、例えば、シリコーン混和物からなる一液型ＲＴＶゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−４２−Ｔ）等を用いることができる。また、ペレット１１の切刃１２側とは反対側を向く面とペレット支持具１３の底部１３Ｂのペレット１１側を向く面との間の距離は、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定され、本実施形態においては、前記距離が２ｍｍ程度に設定されている。

以上説明したように、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナー１０によれば、ペレット１１が、弾性を有する接着剤１５を介しペレット支持具１３に接着され、該ペレット支持具１３が基板１に配設されているので、ＣＭＰパッドを研削する際、接着剤１５が弾性変形してペレット１１の表面１１ＡをＣＭＰパッドに沿わせるように押し当てるとともに、表面１１Ａの切刃１２がＣＭＰパッドに均一に接触して、ＣＭＰパッドを精度よく研削加工することができる。また、ＣＭＰパッドに突起や摩擦抵抗の大きな部分があった場合には、接着剤１５が弾性変形して衝撃を緩和させるとともにペレット１１の振動を抑制することから、研削精度が充分に確保される。

また、弾性を有する接着剤１５を用いてペレット１１を基板１に配設していることから、例えば、弾性部材としてポリウレタンスポンジやポリイソブチレンゴム等を用い、前記弾性部材を配設するためのボルト、スペーサ、接着テープ等を用いる場合に対比して、部品点数が削減され、製造が簡便に行える。

また、ペレット支持具１３が、ペレット１１を支持するとともに基板１に着脱自在としているので、ペレット１１の切刃１２が磨耗した際、該ペレット１１を支持するペレット支持具１３を基板１から取り外し、新しいペレット１１を備える他のペレット支持具１３を基板１に装着することができる。すなわち、従来のように、切刃１２が磨耗した際に、基板１ごと廃棄、交換するような必要がないことから、設備費用が大幅に削減される。

また、ペレット支持具１３が、ネジ１４の螺合により基板１に機械的に固定されていることから、ペレット支持具１３を基板１に簡便に着脱でき、交換の作業性が向上する。
また、ペレット１１の表面１１Ａ及び切刃１２がダイヤモンド膜で被覆されているので、切刃１２の強度が充分に確保され、工具寿命が延長する。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、ペレット１１が接着剤１５を介しペレット支持具１３に接着され、該ペレット支持具１３が基板１に装着されていることとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、ペレット１１が、接着剤１５を介し基板１に直接接着されていることとしても構わない。

また、本実施形態では、ペレット１１及びペレット支持具１３の対が複数設けられていることとして説明したが、前記対は１つのみ設けられていても構わない。
また、基板１の表面１Ａにおけるペレット１１の配置は、本実施形態に限定されるものではない。

また、本実施形態では、ペレット１１の表面１１Ａ及び切刃１２がダイヤモンド膜で被覆されていることとして説明したが、これに限定されるものではない。
また、基板１がステンレス等からなり、ペレット１１がＳｉＣ等からなることとして説明したが、これらの材料に限定されるものではない。

また、ペレット１１が、円板状に形成されていることとして説明したが、それ以外の多角形板状等に形成されていても構わない。
また、ペレット支持具１３が、有底円筒状又は円形皿状に形成されていることとして説明したが、それ以外の有底多角筒状や多角形皿状に形成されていても構わない。尚、この場合、ペレット支持具１３の形状に対応して基板１の凹部１Ｂを形成すれば、ペレット支持具１３の軸周りの回転移動を規制できる。

また、接着剤１５は、硬化後に弾性を有する接着剤１５であればよく、本実施形態において説明した接着剤１５以外のものであっても構わない。

また、本実施形態では、ペレット支持具１３が、ネジ１４の螺合により基板１に機械的に固定されていることとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、螺合以外の嵌め合い、弾性を利用したスナップフィット等の機械的な手法を用いてペレット支持具１３を基板１に固定してもよい。

本発明の一実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナーを示す概略平面図である。 本発明の一実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナーのペレットを拡大して示す概略平面図である。 図２のＡ−Ａ断面を示す概略側断面図である。

符号の説明

１ 基板
１０ ＣＭＰパッドコンディショナー
１１ ペレット
１１Ａ ペレットの表面
１２ 切刃
１３ ペレット支持具
１４ ネジ
１５ 接着剤

Claims (5)

1. 基板に形成された複数の切刃を用いて、前記基板に対向配置されたＣＭＰパッドに研削加工を施すＣＭＰパッドコンディショナーであって、
   前記基板には、前記ＣＭＰパッド側を向く表面に前記切刃を有するペレットが設けられ、
   前記ペレットは、弾性を有する接着剤を介し前記基板に配設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. 請求項１に記載のＣＭＰパッドコンディショナーであって、
   前記ペレットと前記基板との間に配されるとともに前記ペレットを前記基板に着脱自在とするペレット支持具が設けられ、
   前記ペレットが、前記ペレット支持具に前記接着剤を介し接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。
3. 請求項２に記載のＣＭＰパッドコンディショナーであって、
   前記ペレット支持具が、前記基板に機械的に固定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。
4. 請求項２又は３に記載のＣＭＰパッドコンディショナーであって、
   前記ペレット及び前記ペレット支持具の対が複数設けられていることを特徴とするＣＭＰパッドコンディショナー。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のＣＭＰパッドコンディショナーであって、
   前記ペレットの表面及び前記切刃が、ダイヤモンド膜で被覆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。

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