JP2012130995A

JP2012130995A - ドレッサ

Info

Publication number: JP2012130995A
Application number: JP2010285801A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Senoo; 浩行妹尾; Koichi Yoshida; 光一吉田; Kenjiro Ogata; 謙次郎尾形
Original assignee: Nitta Haas Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-07-12

Abstract

【課題】研磨パッドの表面粗さを、より細かく調整できるドレッサを提供する。
【解決手段】ドレッサ１の円盤状のベース基材２の表面には、扇状領域に区分された第１，第２砥粒配置部５ａ，５ｂが円周方向に交互に設けられ、第１砥粒配置部５ａには、粒径の大きな多数のダイヤモンド砥粒３ａが保持され、第２砥粒配置部５ｂには、粒径の小さな多数のダイヤモンド砥粒３ｂが保持されている。かかるドレッサ１では、粒径の大きなダイヤモンド砥粒３ａによって研磨パッドの表面を深く荒らしてスラリー保持性を高めると共に、粒径の小さなダイヤモンド砥粒３ｂによって研磨パッド表面を安定した表面粗さにドレッシング処理することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、研磨パッドをドレッシング処理するのに用いるドレッサに関する。

半導体装置の製造においては、半導体ウェハ等の表面を平坦化するために、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）技術を用いた研磨装置(以下「ＣＭＰ研磨装置」という)による研磨が広く行われている(例えば、特許文献１参照)。

図６は、従来のＣＭＰ研磨装置の概略構成図である。回転定盤１１の表面に貼付された研磨パッド７には、供給ノズル１０から研磨スラリー８が連続的に供給される。被研磨物としての例えば、半導体ウェハ９は、研磨ヘッド１２に、図示しないバッキングフィルム等を介して保持される。

かかるＣＭＰ研磨装置では、回転定盤１１上の研磨パッド７に、研磨ヘッド１２に保持された半導体ウェハ９を加圧接触させ、研磨スラリー８を流しながら、回転定盤１１及び研磨ヘッド１２を、矢符Ｐ１，Ｐ２で示すように同方向に回転させることによって半導体ウェハ９を研磨する。

ＣＭＰ研磨装置では、研磨パッド７の表面の微細な凹部に、切削屑や研磨スラリー８が入り込んで目詰りを起こし、研磨レートの低下をもたらすと共に、研磨の均一性を悪化させる。このため、ダイヤモンド砥粒などを固着したドレッサ１３を用いて研磨パッド７のドレッシング処理が行われる。

この研磨パッド７のドレッシング処理は、ダイヤモンド砥粒などを固着したドレッサ１３を、研磨パッド７に加圧接触させて矢符Ｐ３方向へ回転させて研磨パッド７の表面を荒し、切削屑や研磨スラリー８を除去すると共に目立てを行うものである。

かかるドレッシング処理に用いる従来のドレッサ１３の一例を、図７ないし図９を参照して説明する。図７に従来のドレッサ１３の側面を、図８に図７のドレッサ１３の下面を、図９に従来のドレッサ１３と該ドレッサ１３でドレッシング処理される研磨パッド７の表面を示す。なお、図７では、ドレッサ１３の表面の一部を、円形の領域Ｃに拡大して示している。

これらの図を参照して、ドレッサ１３は、研磨パッド７に対向する面である表面(図７では下面)に、ダイヤモンド砥粒３を保持した砥粒配置部５を備えている。この砥粒配置部５は、多数のダイヤモンド砥粒３が配置されている。これら多数のダイヤモンド砥粒３は、単一種類のダイヤモンド砥粒からなり、ドレッサ１３の表面に略均一な高さで突出している。このドレッサ１３の単一種類のダイヤモンド砥粒３によって、図９に示すように、研磨パッド７の表面をドレッシング処理する。

特開２０００−３３４６５５号公報

従来のドレッサ１３は、単一種類のダイヤモンド砥粒３で構成されているので、研磨パッド７の表面の粗さを調整するのが困難であり、例えば、研磨パッド７の表面を細かく荒らして、研磨パッド７によって研磨される半導体ウェハの平坦性を向上させる一方、研磨パッドの表面を部分的に大きく荒らして、研磨スラリーの保持性を高めるといったことは困難であった。

本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、研磨パッドの表面粗さを、より細かく調整できるドレッサを提供することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。

本発明のドレッサは、多数の砥粒を保持した保持材を備え、研磨パッドのドレッシング処理に用いられるドレッサであって、前記多数の砥粒には、粒径が少なくとも大小２種類に異なる砥粒を含んでいる。

砥粒は、ダイヤモンド砥粒が好ましいが、他の砥粒、例えばＣＢＮ砥粒、アルミナ系砥粒や、その他の砥粒を用いてもよく、また、これら砥粒を単独で、または２種以上を混合して用いてもよい。

使用する砥粒の粒径やその組合せは、ドレッシング処理の条件及び研磨パッドの材質等に応じて適宜選択すればよい。

好ましい実施態様では、前記保持材の表面には、前記大小２種類に異なる砥粒の内、粒径が大きい砥粒が保持される第１砥粒配置部と、粒径が小さい砥粒が保持される第２砥粒配置部とを備える。

一つの実施態様では、前記保持材が平面視円形であって、円周方向に複数の扇状領域に区分されると共に、各扇状領域に、前記第１，第２砥粒配置部が、それぞれ交互に設けられる。

本発明のドレッサによると、粒径が少なくとも大小２種類に異なる砥粒を備えているので、それら砥粒の組合せによって、研磨パッドの表面粗さをより細かく調整することが可能となり、例えば、粒径が大きい砥粒によって研磨パッド表面を深く荒して研磨スラリーの保持性を高める一方、粒径が小さい砥粒によって研磨パッドの表面を細かく荒し、これによって、研磨パッドによって研磨される半導体ウェハの平坦性を向上させるといったことが可能となる。

本発明によれば、粒径が少なくとも大小２種類に異なる砥粒を備えているので、それら砥粒を組合せることによって、研磨パッドの表面粗さをより細かく調整することが可能となる。例えば、粒径が大きい砥粒によって研磨パッド表面を深く荒して研磨スラリーの保持性を高める一方、粒径が小さい砥粒によって研磨パッドの表面を細かく荒らして、研磨パッドによって研磨される半導体ウェハの平坦性を向上させるといったことが可能となる。

図１は本発明の実施形態に係るドレッサの側面を示す図である。図２は図１のドレッサの下面を示す図である。図３は図２の拡大断面を示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。図４は実施形態のドレッサのドレッシング処理の状態を示し、（ａ）は粒径が大きな砥粒でのドレッシング処理の状態を示す図であり、（ｂ）は粒径が小さな砥粒でのドレッシング処理の状態を示す図である。図５は同一の砥粒配置部における粒径が大小２種類のダイヤモンド砥粒によるドレッシング処理の状態を示す図である。図６はＣＭＰ研磨装置の概略構成を示す図である。図７は従来のドレッサの側面を示す図である。図８は図７のドレッサの下面を示す図である。図９は図７のドレッサによる研磨パッドの表面のドレッシング処理の状態を示す図である。

以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１に本発明の一実施形態に係るドレッサの側面を、図２に図１のドレッサの下面を、図３（ａ）に図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面を、図３（ｂ）に図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面をそれぞれ示す。

これらの図を参照して、この実施形態のドレッサ１は、ステンレスなどの金属からなる保持材としての円盤状のベース基材２を備えている。このベース基材２の研磨パッドに対向する面である表面（図１及び図３では下面）は、円周方向に複数、この実施形態では、４つの角度９０度の扇状領域に区分されている。各扇状領域は、図３に示すように、粒径が大きい多数のダイヤモンド砥粒３ａが電着部４によって保持された第１砥粒配置部５ａと、粒径が小さい多数のダイヤモンド砥粒３ｂが電着部４によって保持された第２砥粒配置部５ｂとなっており、第１，第２砥粒配置部５ａ，５ｂが、円周方向に交互に配置されている。この実施形態では、第１砥粒配置部５ａのダイヤモンド砥粒３ａの平均粒径は、第２砥粒配置部５ｂのダイヤモンド砥粒３ｂの平均粒径に比べて大きい。なお、ダイヤモンド砥粒３ａ，３ｂの平均粒径や配置の密度などは、ドレッシング処理の条件や研磨パッドの材質等に応じて適宜選択すればよい。

図３（ａ）に示すように、第１砥粒配置部５ａにおけるダイヤモンド砥粒３ａの電着部４からの突出高さをＨ、第２砥粒配置部５ｂにおけるダイヤモンド砥粒３ｂの電着部４からの突出高さをｈとすると、Ｈ＞ｈであり、粒径が大きいダイヤモンド砥粒３ａは、粒径が小さいダイヤモンド砥粒３ｂよりも突出高さが高くなっている。

以上の構成を有するドレッサ１は、従来例のドレッサと同様に、ＣＭＰ研磨装置に、研磨パッドに対向するように設置される。

なお、この実施形態では、ベース基材２の表面を、４つの扇状領域に区分したけれども、扇状領域の数は、４つに限らず、任意であり、また、扇状に限らず、円形やその他の形状に区分してもよい。

次に図４（ａ）（ｂ）を参照してドレッサ１による研磨パッド７に対するドレッシング処理を説明する。

図４（ａ）は、第１砥粒配置部５ａにおける粒径の大きなダイヤモンド砥粒３ａによる研磨パッド７の表面のドレッシング処理の状態を示す。研磨パッド７表面は、粒径の大きなダイヤモンド砥粒３ａによって深く荒らされて溝（凹部）１５が形成され、研磨パッド７の研磨スラリーの保持性が向上する。

一方、図４（ｂ）は第２砥粒配置部５ｂにおける粒径の小さなダイヤモンド砥粒３ｂによる研磨パッド７の表面のドレッシング状態を示す。研磨パッド７表面は、粒径の小さなダイヤモンド砥粒３ｂによって比較的浅く安定した表面粗さにドレッシング処理され、研磨パッド７によって研磨される半導体ウェハ９の平坦性が向上する。

以上説明したように本実施形態では、ドレッサ表面には粒径が大きいダイヤモンド砥粒３ａが保持された第１砥粒配置部５ａと、粒径が小さいダイヤモンド砥粒３ｂが保持された第２砥粒配置部５ｂとを円周方向交互に領域を分けて設けているので、第１砥粒配置部５ａに保持された粒径が大きなダイヤモンド砥粒３ａによって研磨スラリーの保持性を向上させるようにドレッシング処理することができる一方、第２砥粒配置部５ｂに保持した粒径の小さいダイヤモンド砥粒３ｂによって、半導体ウェハの平坦性に有効な安定した表面粗さにドレッシング処理することができる。

上述の実施形態では、扇状領域に区分して、領域毎に、粒径の大きなダイヤモンド砥粒３ａと粒径の小さなダイヤモンド砥粒３ｂとを配置したけれども、本発明の他の実施形態として、例えば、図５に示すように、粒径の大きなダイヤモンド砥粒３ａと、粒径の小さなダイヤモンド砥粒３ｂとを、同一領域に配置して研磨パッド７表面をドレッシング処理するようにしてもよい。

この場合も、粒径の大きなダイヤモンド砥粒３ａによって研磨パッド７表面を深く荒らしてスラリー保持性を高めると共に、粒径の小さなダイヤモンド砥粒３ｂによって研磨パッド７表面を安定した表面粗さにドレッシング処理することができる。

上述の実施形態では、粒径が大小２種類のダイヤモンド砥粒３ａ，３ｂを用いたけれども、本発明の他の実施形態として、更に、粒径の異なる３種類以上の砥粒を用いてもよい。

本発明は、ＣＭＰ研磨装置の研磨パッドのドレッシング処理に用いるドレッサとして有用である。

１ドレッサ
２ベース基材
３ａ粒径の大きなダイヤモンド砥粒
３ｂ粒径の小さなダイヤモンド砥粒
４電着部
５ａ第１砥粒配置部
５ｂ第２砥粒配置部
７研磨パッド
８研磨スラリー

Claims

多数の砥粒を保持した保持材を備え、研磨パッドのドレッシング処理に用いられるドレッサであって、
前記多数の砥粒には、粒径が少なくとも大小２種類に異なる砥粒を含む、
ことを特徴とするドレッサ。
前記保持材の表面には、前記大小２種類に異なる砥粒の内、粒径が大きい砥粒が保持される第１砥粒配置部と、粒径が小さい砥粒が保持される第２砥粒配置部とを備える、
請求項１に記載のドレッサ。
前記保持材が平面視円形であって、円周方向に複数の扇状領域に区分されると共に、各扇状領域に、前記第１，第２砥粒配置部が、それぞれ交互に設けられる、
請求項２に記載のドレッサ。