JP2012521309A - 化学機械平坦化パッドコンディショナとして使用するための研磨工具 - Google Patents

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Abstract

第1の主面、第1の主面に対向する第2の主面、および第1の主面と第2の主面との間に延在する側面を含む基板を有するCMPパッドコンディショナを含む研磨工具であって、第1の砥粒層が第1の主面に取り付けられ、第2の砥粒層が第2の主面に取り付けられる、研磨工具。コンディショナは、基板の側面の一部分に沿って周囲方向に延在する第1のシール部材をさらに含む。

Description

以下の出願は、研磨工具、より具体的には化学機械平坦化パッドコンディショナとして使用する研磨工具に関する。
電子デバイスの作製では、導電性材料、半導体材料、および誘電材料を含め様々なタイプの材料の複数の層が堆積される。種々の層を連続的に堆積または成長させて除去することによって、平坦でない(non−planar)上面を生じる。十分に平坦ではないウエハ面は、回路が機能しないかまたは最適性能に達しない、規定通り形成されない構造を生じる。化学機械平坦化(CMP)は、半導体ウエハ等の被加工物を平坦化または研磨するのに使用される一般的な技術である。
典型的なCMPプロセス中、被加工物は研磨パッドに接触するように配置され、平坦化プロセスを支援するためにパッドに研磨スラリーが提供される。研磨スラリーは研磨粒子を含むことができ、研磨粒子は、材料を研磨除去するように被加工物と相互作用し、かつまた、被加工物の一定の部分の除去を改善するように化学的に作用し得る。研磨パッドは、一般に被加工物よりも遙かに大きく、一般的に、一定の特徴、例えばパッドの表面にスラリーを保持するのに好適なミクロなテクスチャを含み得るポリマー材料である。
そのような研磨作業中、パッドコンディショナは、一般に、研磨パッドの表面上を動いて、研磨パッドを清浄し、かつスラリーを保持するために表面のコンディションを適切に整えるように用いられる。研磨パッドコンディショニングは、一貫した研磨性能のための所望の研磨面を維持するために重要である。なぜなら、研磨パッドの表面は経時と共にすり減り、パッドのミクロなテクスチャの滑らかさを生じるためである。それにもかかわらず、コンディショニング作業は、構成部品を詰まらせることのある研磨屑の存在、化学腐食、コンディショナの幾何学的形状の不規則性、コンディショナの過剰使用、およびコンディショニング作業に干渉しかつ研磨中の繊細な電子部品を損傷させることがある粒子の引き抜き(pull−out)を含め、ある種の障害に直面する。
従って、当業界は、改良型のCMPパッドコンディショナおよびその作製方法を要望し続けている。
第1の態様によれば、研磨工具が、第1の主面と、第1の主面に対向する第2の主面とを含む基板、第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層、および第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層を有するCMPパッドコンディショナを含む。研磨工具は、第1の主面に対応しかつ第1の砥粒層の摩耗状態を特定する第1の印を基板上にさらに含むことができる。
別の態様では、研磨工具が、第1の主面、第1の主面に対向する第2の主面、および第1の主面と第2の主面との間に延在する側面を含む基板を有するCMPパッドコンディショナを含む。CMPパッドコンディショナは、第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層と、第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層と、基板の側面の一部分に沿って周囲方向に延在する第1のシール部材とをさらに含む。
さらに他の態様では、プレートと、第1の主面および第1の主面に対向する第2の主面を有する基板を含む研磨物品とを含む、CMPパッドコンディショナとして使用するための研磨工具が説明される。CMPパッドコンディショナはまた、第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層と、第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層と、プレートの一部分に係合しかつ研磨物品とプレートを取り外し可能に結合するように構成された係合構造とを含む。
他の態様は、プレートと、第1の主面および第1の主面に対向する第2の主面を含む基板、第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層、および第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層を有する研磨物品とを含む、CMPパッドコンディショナとして使用するための研磨工具に関する。研磨工具は、プレートと研磨物品が結合機構によって取り外し可能に結合されるように形成できる。
別の態様によれば、CMPパッドコンディショナとして使用するための研磨工具は、第1の主面および第1の主面に対向する第2の主面を有する基板と、第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層と、第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層とで作製された研磨物品を含む。特に、プレートは、プレートと研磨物品を取り外し可能に結合するために磁石を含む。
さらに別の態様によれば、凹部を含むプレートと、凹部内に取り外し可能に結合された研磨物品とを含む、CMPパッドコンディショナとして使用するための研磨工具が説明される。研磨物品は、第1の主面と、第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層とを有する基板を含み、第1の砥粒層は、光学式自動焦点合わせ技術によって測定すると、約0.02cm以下の平面度を有する。
本開示の他の態様は、基板の第1の主面上に第1の接着層材料を配置するステップであって、基板が、基板をプレートに取り外し可能に結合するように構成された係合構造を含むステップと、第1の接着層材料内に第1の砥粒層を配置するステップとを含む、研磨物品の形成方法に関する。方法は、基板の第2の主面上に第2の接着層材料を配置するステップであって、第2の主面は第1の主面に対向するステップと、第2の接着層材料内に第2の砥粒層を配置するステップと、第1の主面上の第1の砥粒層によって規定された第1の研磨面および第2の主面上の第2の砥粒層によって規定された第2の研磨面を含むCMPパッドコンディショナを形成するステップとをさらに含む。
別の態様では、研磨工具が、第1の主面と、第1の主面に対向する第2の主面とを有する基板で作製されたCMPパッドコンディショナを含み、第1の主面が、第1の組の突起を分離する第1の組の溝によって規定された下面から延出する第1の組の突起の上部によって規定された第1の上面を含む研磨材テクスチャを含む。第2の主面は、第2の組の突起を分離する第2の組の溝によって規定された下面から延出する第2の組の突起の上部によって規定された第2の上面を含む研磨材テクスチャを含む。
さらに別の態様によれば、研磨物品をドレッシング機に結合させるステップであって、研磨物品が、第1の主面と、第1の主面に対向する第2の主面とを有する基板を含むステップを含み、研磨物品が、基板の第1の主面に第1の研磨面、および基板の第2の主面に第2の研磨面を含み、研磨物品がドレッシング機に装着されて、第1の研磨面を露出させている、CMPパッドのドレッシング方法に関する。方法は、第1の研磨面を第1のCMPパッドの表面に接触させ、第1の研磨面に対して第1のCMPパッドを動かして、第1のCMPパッドのコンディションを整えるステップと、研磨物品を裏返して第2の研磨面を露出させるステップと、第2の研磨面を第2のCMPパッドの表面に接触させ、第2の研磨面に対して第2のCMPパッドを動かして、第2のCMPパッドのコンディションを整えるステップとをさらに含む。
添付の図面を参照することにより、当業者に本開示がより理解され、その多くの特徴および利点が明らかとなり得る。
実施形態による研磨物品を形成するフロー図を示す。 実施形態による研磨物品の断面図を示す。 実施形態による研磨物品の断面図を示す。 実施形態による研磨物品の断面図を示す。 実施形態による研磨物品の断面図を示す。 実施形態による研磨物品の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショニング作業を実施するための研磨物品の使用方法の説明図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショニング作業を実施するための研磨物品の使用方法の説明図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショニング作業を実施するための研磨物品の使用方法の説明図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショニング作業を実施するための研磨物品の使用方法の説明図を示す。 実施形態によるプレートの背面の上面図を示す。 実施形態による図25Aのプレートの一部分の断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショナの断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショナの側部領域の部分の断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショナの側部領域の部分の断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショナの側部領域の部分の断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショナの側部領域の部分の断面図を示す。 実施形態によるプレートとCMPパッドコンディショナとを含むコンディショニングシステムの断面図を示す。 実施形態によるプレートとCMPパッドコンディショナとを含むコンディショニングシステムの断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショナおよびプレートの一部分の断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショナおよびプレートの一部分の断面図を示す。 実施形態によるCMPパッドコンディショナおよびプレートの一部分の断面図を示す。 実施形態によるプレートの上面図を示す。 実施形態による図28Aのプレートの断面図を示す。 実施形態によるプレートおよびCMPパッドコンディショナの上面図を示す。 実施形態による研磨工具の上面図を示す。
同様のまたは同一の要素を示すために、異なる図面に同じ参照符号を使用する。
下記は、ドレッサとも称する化学機械平坦化(CMP)パッドコンディショナとして使用する研磨工具に関する。研磨工具は、2つの(第1および第2の)研磨面を有する研磨物品、および研磨物品を固定具またはプレートに取り外し可能に結合する結合機構を含め、複数の特徴を含む。研磨工具は、第1および第2の研磨面双方を使用可能にするように研磨工具の取り外しおよび裏返しを容易にする、異なるタイプの係合構造を含むことができる。
図1は、実施形態に従った研磨工具の形成方法を示すフロー図を示す。図示のように、プロセスは、ステップ101において、基板の第1の主面に第1の接着層材料を配置することによって開始できる。
一般的に、基板は、厳しい研磨加工に耐えるのに好適な材料から作製される。例えば、基板は、少なくとも2E3Mpaの弾性係数を有する材料とし得る。他の実施形態では、基板は、例えば、少なくとも約5E3MPa程度、例えば少なくとも約1E4MPa、または少なくとも約1E5MPaもの、より大きな弾性係数を有する材料で作製し得る。特定の例では、基板材料は、約2E3Mpa〜約4E5の範囲内の弾性係数を有する。
例えば、基板は、金属、合金、セラミクス、ポリマー、またはそれらの組み合わせなどの材料を含み得る。特定の一実施形態によれば、基板は、鋼などの合金で構成される。一部の実施形態の場合、本願明細書から分かるように、基板は、磁化されたまたは磁化可能である材料を含み得る。
基板は、例えば、互いに対向しかつ互いに実質的に平行である第1の主面および第2の主面を有する全体的にディスク様の形状を含め、特定の形状を有し得る。第1の主面と第2の主面とは、基板の高さを規定する側面によって接続できる。基板は、基板の形状がシリンダー状であるように、円形輪郭のディスク様の形状を有することができる一方、他の形状も考慮される。例えば、基板は、互いに平行とし得る実質的に平坦な側面を基板が有するように、矩形または多角形を有することができる。特に、基板は、本願明細書で詳細に説明するように、他の特徴(例えば、係合構造)を含み得る。
基板の第1の主面に第1の接着層材料を配置することは、材料の層を適用することを含むことができ、それは、フィルム、箔、テープなどの形態で基板表面に適用し得る。一般に、接着層材料の適用は、接着層が十分な厚さを有し、そこに砥粒を含み、かつ加工中に均一な接着層材料を形成するようにする。例えば、一実施形態では、接着層材料は、金属または合金を含み得る。特に有用な金属は遷移金属を含み得る。例えば、接着層材料は、ニッケル、クロム、チタン、スズ、金、パラジウム、銀、およびそれらの組み合わせなどの遷移金属を含むろう付け材料とし得る。
さらに他の実施形態では、第1の接着層材料はポリマー材料とし得る。特に好適なポリマー接着層材料は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテル、フルオロポリマー、およびそれらの組み合わせを含み得る。例えば、第1の接着層に使用するのに特に好適なポリマー材料は、エポキシ、アクリル樹脂、およびそれらの組み合わせを含み得る。ある種の接着層材料はまた、フェノールホルムアルデヒドを包み得る。
第1の接着層材料は、接着材料の機械的特性を改善して接着材料の耐久性を高め得る充填材を含み得る。加えて、充填材粒子を使用して、非平坦性を阻止するように、ろう付け−充填材の組み合わせの熱膨張率をろう付け−研磨材の組み合わせの熱膨張率に適合させ得る。同様に、そのような不活性充填材を使用して、熱加工中に未完成の工具が載置されるプレートまたは耐火物へのろう付けの粘着性を防止し、非平坦性を阻止するようにし得る。加えて、そのような不活性充填材は、耐摩耗性を向上させ、かつそのように望まれる場合には研磨剤として機能し得る。
ステップ101において第1の主面に第1の接着層材料を配置後、プロセスは、ステップ103に続いて、第1の接着層材料内に第1の砥粒層を配置する。種々の方法を使用して、接着層材料内に砥粒を配置し得る。例えば、砥粒は接着層内に、短距離または長距離の秩序なしでランダムに配置し得る。あるいは、砥粒の配置は、砥粒がパターンを有し、かつ長距離秩序を有するパターン、例えばアレイ(例えば、面心立方体パターン、立方体パターン、六角形パターン、菱形パターン、螺旋形パターン、ランダムパターン、およびそのようなパターンの組み合わせ)に配置されるように完成し得る。特定の例では、砥粒は、CMPパッドのコンディショニングに特に好適な自己排除のランダム分布(すなわち、SARD(商標)パターン)に配置され得るように接着層内の特定の位置に配置し得る。
砥粒は、砥粒が少なくとも約1500kg/mmのヴィッカース(Vickers)硬度を有し得るような、特に硬質な材料とし得る。特定の例では、砥粒は、酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物、炭素ベース構造(フラーレンのような合成の炭素ベース材料を含む)、およびそれらの組み合わせなどの材料を含み得る。一部の例では、立方晶窒化ホウ素またはダイアモンドなどの超砥粒材料を砥粒として使用できる。
砥粒は、CMP加工においてパッドをコンディショニングするのに好適な平均グリットサイズを有し得る。そのような適用の場合、平均グリットサイズは、約250ミクロン未満とし得る。しかしながら、他の例では、平均グリットサイズが約200ミクロン以下、約100ミクロン以下、または約50ミクロン以下もの、より小さな砥粒を使用し得る。特定の例では、砥粒は、約1ミクロン〜約250ミクロンの範囲内の、例えば約1ミクロン〜約100ミクロンの範囲内などの平均グリットサイズを有する。
ステップ103において第1の接着層材料内に第1の砥粒層を配置後、ステップ105に続いて、プロセスは、基板の第2の主面に第2の接着層材料を配置することができる。上述のように、基板は、第1の主面と第2の主面が互いに対向しかつ実質的に平行になるようなディスク様のまたはシリンダー状の形状を有し得る。第1および第2の主面は互いに離間しており、側面によって互いに接続され得る。第2の接着層材料の配置は、第1の主面への第1の接着層材料の配置と同様または同じプロセスを含み得る。特定のプロセスでは、第2の接着層の配置は、完成した第1の接着層材料と第1の砥粒層とがいずれの面とも接触しないように、基板を吊り下げることを含み得る。第2の接着層を形成する間に基板を吊り下げることによって、第1の砥粒層の配置または向きの変更を、または第1の砥粒層の目潰れも回避する。基板は、機械的な手段、加圧手段などを使用して吊り下げ得る。
一実施形態によれば、第2の接着層材料は第1の接着層材料と同じ接着層材料とし得る。さらに、代替的な設計では、第2の接着層材料は第1の接着層材料とは異なる材料であることも好適とし得る。そのような設計は、第1の接着層材料は第1のタイプのドレッシング作業に好適であり、基板の第2の主面は異なるドレッシング作業に好適であるように、研磨物品の能力を変更するのに好適とし得る。
ステップ105において、第2の主面に第2の接着層材料を配置後、ステップ107に続いて、プロセスは、第2の接着層材料内に第2の砥粒層を配置し得る。上述のステップ102のように、第2の砥粒層の配置は、ランダムな構成、パターン化された構成、または自己排除のランダム分布(SARD(商標))によって完成できる。さらに、第2の砥粒層は、第1の砥粒層と同じ配置を有し得る。
加えて、第2の層に使用される砥粒は、同じタイプの材料および同じ平均グリットサイズを含め、第1の層の砥粒と同じとし得る。しかしながら、特定の実施形態では、第2の層の砥粒は、第1の砥粒層の砥粒とは異なり得る。第1の主面と第2の主面とで異なる砥粒を使用することは、異なるドレッシング作業を実施可能な研磨物品の形成を容易にし得る。例えば、第2の層の砥粒は、第1の層の砥粒とは異なるタイプの材料を含み得る。一部の設計では、第2の層の砥粒は、同じCMPパッドまたは異なるタイプのCMPパッドのいずれかで異なるドレッシング作業を完了するために異なる平均グリットサイズを有し得る。
ステップ107において、第2の接着層材料内に第2の砥粒層を配置後、ステップ109に続いて、プロセスは、CMPパッドコンディショナを形成するために基板を加熱する。加熱は、砥粒を基板に固定するために、第1および第2の接着層材料からろう付け層を形成するのに好適なように完了し得る。
特定の実施形態では、加熱プロセスは、第1の層の砥粒と第2の層の砥粒がいずれの接触面からも離間しているように、基板材料を吊り下げることを含む。そのような構成によって、加工中の砥粒の向き変更、回転、および/または目潰れを回避する。特定のプロセスでは、加熱中、基板は、基板が炉床に対して直角に向けられるように、炉床の上方の垂直位置に吊り下げることができる。他の実施形態では、基板は、第1の主面および第2の主面が炉床に実質的に平行になるように、炉床の上方の水平位置に吊り下げることができ、さらに、他の実施形態では、基板は、基板の第1の主面および第2の主面が炉床に対して平行にも垂直にもならないように、炉床に対して角度を付けられ得る。
一プロセスによれば、基板は、開始位置および停止位置に対して、加熱プロセス中に位置を変え得る。加熱中の基板の位置の変更は、特定の均一な接着層を有する研磨物品の形成を容易にできる一方、砥粒の本来の位置の維持も容易にする。例えば、基板の位置の変更は、加熱中の基板の回転、傾斜、または反転を含み得る。そのようなプロセスは、第1および第2の主面に接着層材料および砥粒を有する研磨物品に特に好適である。
本願明細書に記載の形成プロセスは、研磨プロセスにそれぞれが好適である第1および第2の主面を有するリバーシブル研磨物品の形成を容易にする。さらに、本願明細書に記載のプロセスは、第1の砥粒層および第2の砥粒層に関して平面度に優れた研磨物品の形成を容易にする。優れた平面度は、CMPパッドの加工およびドレッシングの改善を容易にする。
図2Aを参照すると、実施形態による研磨物品の断面図が提供されている。特に、研磨物品200は、第1の主面202と、第1の主面202に対向する第2の面204とを有する基板201を含み、第1の主面202および第2の主面204は側面206によって接合されている。第1の接着層203が第1の主面202を覆ってそれに当接しており、第1の砥粒層221は、砥粒が基板201に固定されるように接着層203内に含まれている。図示のように、表面に沿った距離を計算しかつサンプルの平面度のマップを生成する様々な光の波長を使用する非接触光学測定方法を使用して測定すると、第1の砥粒層221の平面度は優れている。例えば、第1の砥粒層は、約0.02cm以下、例えば約0.01cm以下、または約0.005cm以下もの平面度を有し得る。そのような平面度測定が、光学式自動焦点合わせ技術を使用して収集され、点間の距離を測定する。そのような技術の例は、VIEW Engineering,Incから一般に入手できるBenchmark450(商標)である。
第1の砥粒層221の平面度は、第1の接着層の平面度、ならびに砥粒の向きおよびサイズに関連する。図示のように、研磨物品200は、一般的に、接着層203の表面上方で最も低い高さに設定された砥粒の最上面に延びる平面によって規定される下部作業面211を規定する。研磨物品200は、接着層203の表面上方で最も高く設定された砥粒の最上面に延びる平面によって規定される上部作業面213をさらに示す。下部作業面211と上部作業面213との差は、作業面の歪み高さ(distortion height)215(Δh)であり、それは、接着層203の非平面によって影響を受け、かつ第1の砥粒層221内の粒度の差によってさらに増幅され得る。特に、本願明細書に記載の形成プロセスは、作業面の歪み高さ215が低減されかつ平面度が優れた研磨物品の形成を容易にする。特に、研磨物品200は、基板の中心の周りで対称性を有し、第1の主面202および第2の主面204が、接着層203および205と砥粒層221および223とを含む同様の構造を有するように形成される。そのような対称性は、砥粒層221および223に対して優れた平面度および作業面歪み高さを有する研磨物品200の形成を容易にし、それはCMPパッドのコンディショニングに特に好適である。
図示のように、研磨物品200は、基板201の第2の主面204に取り付けられかつそれに当接する接着層205を含む。接着層205には砥粒層223が含まれ、かつ固定される。特に、砥粒層223は、本願明細書に記載の砥粒層221と同程度の平面度および作業面の歪み高さを有し得る。
さらに、研磨物品200は、研磨物品200の形成を容易にする特定の輪郭を有する側面206を有し得る。例えば、基板201は、形成プロセスを改善しかつまたコンディショニング作業中に基板201をプレートに取り外し可能に結合するための結合構造を提供する係合構造を側面に沿って含むことができる。図示の実施形態によれば、係合構造は、基板201の内部に横方向に延在する凹部207および208を側面206内に含み得る。凹部207および208を使用して、接着層203および205と砥粒層221および223との好適な形成加工中に基板201を保持する(例えば、基板201を吊り下げる)。さらに、さらなる実施形態で説明するように、凹部207および208は、研磨物品200をプレート内に固定するための構成物を提供し得る。他の係合構造が考慮され、本願明細書で詳細に説明する。
研磨物品200は、基板201の側面206に配置された印231および232をさらに含む。印232は基板201の第1の主面202および砥粒層221に対応し、砥粒層221の摩耗状態を特定する。同様に、印231は第2の主面204に対応し、砥粒層223の摩耗状態を特定するのに使用される。使用中、印231および232は、砥粒層がコンディショニング作業に使用された回数を特定することによって摩耗状態を示すことができる。印は、使用済み側面と未使用の側面とを使用者が特定するのに役立ち、かつ対応する砥粒層の使用可能な残りの耐用期間を特定するのに役立つ。
図2Aの印231および232は、それぞれ砥粒層223および221に対応する矢印を組み込むマーキングとして示す。砥粒層223および221のいずれかの使用が完了すると、使用者は、対応する砥粒層223または221を使用したことを示す印231または232のマークをつけるかまたはスコアをつけ得ることが分かる。異なる実施形態では、印は、砥粒層223および221の摩耗状態を特定する他の手段を含み得る。例えば、印は、個々の砥粒層221および223が使用された回数を示すローマ数字などの物理的なマーキングまたは印刷されたマーキングを含み得る。
別の実施形態によれば、特定の印は色の指標を含み、それらの印が、各砥粒層223または221の摩耗状態を特定する異なる色状態を有し得る。特に、色の指標は、様々な色状態を有し、印の色は、CMPプロセスで使用される特定の化学物質に繰り返し曝露されると変化し得る。他の実施形態によれば、他の物理的なマーキングを印231および232として使用し得る。あるいは、印は、一片の接着材もしくはテープなどの使用者が供した材料(user implemented material)、または砥粒層を使用した回数および最終的には砥粒層の摩耗状態を示す他の特定構造とし得る。
図2Bは、実施形態による研磨物品の断面図を示す。研磨物品240は、第1の主面202と、第1の主面202に対向する第2の面204と、側面206とを有する基板201を含む図2Aの研磨物品200と同じ特徴を有する。研磨物品は、第1の主面202を覆ってそれに当接する第1の接着層203と、砥粒が基板201に固定されるように接着層203内に含まれる第1の砥粒層221とをさらに含む。第2の接着層205は第2の主面204を覆ってそれに当接し、および砥粒が基板201に固定されるように第2の砥粒層223が接着層205内に含まれる。特に、研磨物品230は、研磨物品200とは異なる係合構造237および238を含む。図示のように、係合構造237および238は、基板201の側面206から軸291に平行に半径方向に延出する突起である。
図2Bは、軸290および291をさらに示し、それらの軸は互いに垂直であり、および実施形態の説明を支援するように方向を規定している。軸290は研磨物品にわたって延在し、全体的に研磨物品230の厚さにわたる長手方向または軸方向を規定する。軸291は研磨物品にわたって延在し、かつ横方向または半径方向を規定し、それにより、研磨物品230の幅または円周を規定する。本願明細書の実施形態で使用されるように、そのような方向への言及は、軸290および291によって示される一般的な方向を指すと理解されたい。
図2Cは、実施形態による研磨物品の断面図を示す。研磨物品250は、第1の主面202と、側面206によって接合される第1の主面202に対向する第2の面204とを有する基板201を含む、図2Aの研磨物品200と同じ特徴を有する。研磨物品250は、第1の主面202を覆ってそれに当接する第1の接着層203と、砥粒が基板201に固定されるように接着層203内に含まれる第1の砥粒層221とをさらに含む。第2の主面204を覆ってそれに当接する第2の接着層205、および砥粒が基板201に固定されるように接着層205内に含まれる第2の砥粒層223も示される。特に、研磨物品250は、研磨物品200とは異なる係合構造257および258を含む。図示のように、係合構造257および258は、基板201の側面206に溝と突起の組み合わせを含む。特定の実施形態では、溝と突起の組み合わせは、螺旋形パターンを含むことができ、側面の外周の周りに延在し、かつネジ式係合構造を形成し、研磨物品を相補的な構造、例えば相補的なネジを含むプレートにネジで留めることができる。
研磨物品250は、砥粒層223を覆う保護層261をさらに含む。保護層261は、砥粒を覆う材料層を提供し、輸送中、さらには研磨物品250の反対側の使用中に損傷を受けないように砥粒を保護する。一実施形態によれば、保護層261は、使用者が砥粒層223を使用する準備ができているときには除去可能な材料を含み得る。材料は、物理的または機械的な力(すなわち剥離)、熱、化学物質、放射線などを使用して除去可能とし得る。理解できるように、保護層261は、使用前には保護層261が両砥粒層221および223を被覆しているように、研磨物品250の両側に設けることができる。
例えば、保護層261は、ポリマー材料、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせなどを含み得る。特に好適なポリマー材料は、アセテート(例えば、ポリ酢酸ビニル)、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、フルオロポリマー、ゲル、シリコーン、ポリキシリレン(例えば、ポリ−パラ−キシリレンまたはパリレン(商標))およびそれらの組み合わせを含み得る。特定の設計では、保護層261は、機械的衝撃および/または振動からの追加的な保護を提供する多孔性材料、例えば発泡材料を含み得る。
特定の保護層261は、衝撃を吸収し、かつ被覆された研磨物品250の被覆部分を保護するのに好適な材料を含み得る。例えば、保護層261は、ASTM D2240タイプAスケールに基づいて約90A以下のショアA硬度を有し得る。他の実施形態では、保護層261は、約80A以下、例えば約70A以下、約60A以下、または約50A以下ものショアA硬度を有し得る。特定の保護層261は、約10A〜約90Aの範囲内、例えば約20A〜約70A、およびより具体的には約30A〜約60Aの範囲内のショアA硬度を有する。
図2Dは、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨物品270は、第1の主面202と第2の主面204とを有する基板268を含み得る。上述の実施形態とは異なり、研磨物品270は、基板本体の第1の主面202および第2の主面204に一体的に形成された研磨材テクスチャ(abrasive texture)263および264を有する基板268を含むモノリシック物品とし得る。すなわち、研磨工具270は必ずしも、基板268の主面に含まれた接着層または砥粒を含まなくてもよい。
一実施形態によれば、研磨物品270は、基板268の第1の主面202に形成された第1の組の突起273を含む。第1の組の突起273は、基板268の下面271から軸方向に延在する。第1の組の突起273はまた、第1の組の突起273の各突起の間に延在する第1の組の溝274も規定する。加えて、研磨物品270は、第1の主面202からある距離で軸方向に変位された、かつまた下面271からある距離で軸方向に変位された、第1の組の突起273の上部275によって画成された第1の上面272を含む。この設計は、突起がCMPパッドに好適に係合しかつそのコンディションを整え、および他の表面(例えば、202および271)がパッドに接触する可能性を低減することを保証する。さらに、そのような設計によって、CMPパッドの適切な研磨および切屑除去が容易になる。
第1の組の突起273は、第1の主面202上にランダムに形成できる。しかしながら、特定の例では、第1の組の突起273は、本願明細書の研磨物品に関して上述したように、例えば、自己排除のランダム分布(SARD(商標))パターンの形態のいずれかのパターンなど、パターン状に配置できる。
基板268は、本願明細書で上述の材料で形成し得る。例えば、約2E3Mpa〜約4E5の範囲内の弾性係数を有する材料である。特定の基板268の材料は、金属、合金、セラミクス、ポリマー、およびそれらの組み合わせを含み得る。一部の実施形態は、研磨物品270とプレートとの取り外し可能な結合を容易にするために、磁化されたまたは磁化可能な金属または合金材料を使用してもよい。取り外し可能な結合の詳細は、ここで述べるとするならば、磁石を組み込むことを特徴とする。
特定の設計は、基板268内に一体的に形成された突起273および277の組が研磨材製であるように、研磨材を含む基板268を利用する。好適な研磨材は、酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物、およびそれらの組み合わせを含み得る。特定の一実施形態は、基板268ならびにアルミナを含む突起273および277の組を使用する。
第1の組の突起273の突起の各々は、二次元の横方向輪郭を規定する高さ(h)および幅(w)を有することができる。図2Dに示す突起の二次元の横方向輪郭は、全体的に三角形状である。しかしながら、突起は、例えば矩形、台形などを含む他の多角形を有し得る。さらに、第1の組の突起273内の突起の各々は、必ずしも同じ形状を有することはない。例えば、各組の突起内で、異なる多角形の二次元の横方向輪郭の組み合わせを用いてもよい。
図示のように、研磨物品270は、第1の主面202上に第1の研磨材テクスチャ263および第2の主面204上に第2の研磨材テクスチャ264を有するリバーシブルCMPパッドコンディショニング工具であるように、形成される。この設計はプロセスを容易にし、使用者が第1の研磨材テクスチャ263を使用してCMPパッドまたは一連のCMPパッドをコンディショニングし、および第1の研磨材テクスチャ263を完全に使用したら、研磨物品270を裏返して、反対側の表面上にある第2の研磨材テクスチャ263を使用してCMPパッドまたは一連のCMPパッドのコンディショニングプロセスを行う。
第2の研磨材テクスチャ264は、第1の研磨材テクスチャ263と同様の特徴を含み得る。特に、第2の研磨材テクスチャ264は、基板268の本体内に一体的に形成され、第2の組の突起277の各突起の間に延在する第2の組の溝279によって規定された下面276から軸方向に延出する第2の組の突起277を含む。第2の組の突起277は、第2の主面204から軸方向に変位した第2の上面280を規定する上部278と、コンディショニング作業中にCMPパッドと第2の組の突起277の好適な係合を容易にする下面とを含む。
第2の組の突起277は第2の主面204において、第1の組の突起273と同じような向きにできる。すなわち、第2の組の突起277は同じランダム配置に形成し得るか、あるいは、同じパターン配置に形成し得る。さらに、第2の組の突起277内の各突起は、第1の組の突起273の各突起と同じ二次元の横方向輪郭を有し得る。さらに、特定の実施形態では、第2の組の突起277の突起の配置または横方向輪郭は第1の組の突起273内の突起の配置または横方向輪郭とは異なることもある。
図2Dにさらに示すように、研磨物品270は、研磨物品270のリバーシブル作業のために、基板268をプレートに取り外し可能に結合するための係合構造257および258を有し得る。特定の係合構造を示すが、研磨物品270は、プレートに取り外し可能に結合するために、本願明細書に記載の係合構造のいずれを組み込むこともできることが分かる。
研磨物品270に関して上述した顕著な特徴を考慮すると、そのような研磨物品の形成方法は、図1に従って説明した方法とは異なってもよい。特に、方法は、基板の対向する主面上の接着層内に砥粒層を配置することを含まなくてもよい。むしろ、特定の形成プロセスでは、基板268は、テクスチャが限定されているもしくはない、または他の輪郭を有する、材料のブランクな部片として得られる。基板268は、第1および第2の主面上の研磨材テクスチャを含め、適切な輪郭を有するように機械加工できる。加えて、係合構造は、同じ機械加工プロセス中に基板内に形成できる。機械加工作業は自動化でき、かつコンピュータ誘導式旋盤、他の切削工具などの使用を含むことができる。
研磨物品270の別の形成方法によれば、基板268を成形品または注型品とし得る。特定の例では、研磨材テクスチャ263および264は、基板268の形成と同時に形成できる。成形または鋳造プロセスは、粉末原材料などの様々な原材料を成形する、または材料のスラリーを鋳造することから始めることができる。成形または鋳造プロセスは、第1および第2の組の突起を有する基板本体を含め、ほぼ最終形状の部片を得るように行うことができる。成形または鋳造後、部片を乾燥、熱処理(例えば焼結)および機械加工できる。
図2Eは、実施形態による研磨工具の断面図を示す。図2Dの研磨物品270と同様に、研磨物品290は、第1の主面202および第2の主面204を有する基板268を含む。特に、研磨物品290は、基板本体の第1の主面202および第2の主面204に一体的に形成された研磨材テクスチャ263および264を有する基板268を含むモノリシック物品である。すなわち、研磨工具290は必ずしも、基板268の主面に含まれた接着層または砥粒を含まなくてもよい。
説明した実施形態で示した通り、研磨物品は異なる形状を有し、下面291および第1の主面202は同じ平面内にある。同様に、下面296および第2の主面204は同じ平面内にある。この設計は、これらの平面間の差異を取り除いて、切屑除去およびコンディショニングを支援し得る。
さらに、研磨物品290は基板268内に磁石293を含み、研磨物品290とプレートとの間の取り外し可能な結合を容易にできる。磁石293は、全ての側面が基板268の材料で取り囲まれているように、基板268の本体内に埋め込むことができる。他の実施形態では、研磨物品290は、基板268の本体内に埋め込まれた一連の磁石など、2つ以上の磁石を組み込むことができる。基板268の本体に一連の磁石を組み込む実施形態は、磁石が半径方向軸に沿って互いに整列されるように、磁石を組み込み得る。説明を通して分かるように、図2A〜図2Eに示す研磨物品のいずれかを、本願明細書の実施形態の研磨工具のいずれかと組み合わせてもよい。
図3は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。特に、研磨工具300は、プレート301に取り外し可能に結合される研磨物品250を含む。特に、プレート301は、プレート301の内部に延在しかつ研磨物品201を取り外し可能に結合するための空間を提供するように構成された凹部304を含む。さらに、プレート301と研磨物品300は、結合機構351および352を介して互いに取り外し可能に結合され、結合機構351および352は、プレート301の相補的な結合面261および262と係合した研磨物品250の係合構造257および258を含む。すなわち、プレート301は、砥粒を組み込む第1および第2の作業面を有する研磨物品250に取り外し可能に結合するように特に設計された特定の形状ならびに結合面261および262を有する。
図示のように、研磨工具300は、凹部304を有するプレート301を含んで、研磨物品250を凹部304内でプレート301に取り外し可能に結合できるようにする。特定の実施形態によれば、凹部304は、プレート301の上面331と凹部304の底面309との間で測定された深さ305を有する。特に、凹部304の深さ305を研磨物品200の高さ335よりもかなり高くでき、凹部304内に含まれる砥粒層223が底面309から離間されるようにする。そのような構成によって、底面309と第1の砥粒層223との間に十分な間隔を容易に設けて、砥粒223の特徴および向きの破壊、目潰れ、または変更を回避する。
さらに図示するように、研磨工具300を、研磨物品250がプレート301の凹部304に特に位置するように設計する。すなわち、基板201の上部主面202がプレート301の上面331と同一平面となって、接着層203および砥粒層221のみがプレート301の上面331の上方に延出するようにする。そのような構造によって、コンディショニングプロセス中の砥粒層221の係合と、ドレッシング作業中にプレート301の上面331とパッドとの間に適切な間隔を設けることとが容易になる。そのような研磨物品250とプレート301との間の向きは、研磨物品250とプレート301との間の向きの固定を容易にする結合機構351および352によって容易にできる。ここで詳細に説明され理解できるように、結合機構351および352は、締り嵌め接続、ラッチ、締結具、レバー、クランプ、チャック、またはそれらの組み合わせなどの様々な接続を使用して代替的な特徴および係合構造を含むことができる。本願明細書に記載の特定の結合機構は、研磨物品250とプレート301との間に磁気結合装置および/または電極結合装置(例えば陽極接合)をさらに含んでもよい。
プレートは、CMP加工に使用するのに好適な材料を含み得る。例えば、プレート301は、研磨物品200の基板201に使用した材料と同じ材料を含み得る。さらに、プレート301は、一般的に、少なくとも2E3Mpaの弾性係数など好適な機械的特性を有する材料で形成される。例えば、特定の実施形態では、プレート301は、約2E3Mpa〜約4E5MPaの範囲の弾性係数を有する材料で作製される。
プレート301として使用するいくつかの好適な材料は、金属、合金、ポリマー、およびそれらの組み合わせを含み得る。例えば、特定の実施形態では、プレート301は、特に遷移金属元素を含め、合金などの金属材料で作製される。あるいは、プレートが熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または樹脂材料などの耐久性ポリマーで作製されるように、プレート301はポリマー材料を含み得る。特に、プレート301を、繰り返しのCMP加工およびドレッシング手順に耐えるように設計する。すなわち、プレート301は、再使用可能な部材であることを目的とし、交換前に多くの使用を経験し得るようにする。要するに、プレート301は、研磨物品250の耐用期間を超える耐用期間を有する再使用可能な部材であるように設計する。
プレート301は、一般にドレッサを保持するように設計された固定具と係合するように構成された凹部302および303を含み、プレート301および研磨物品250をドレッシング作業に従って回転できるようにし得る。プレート301は、固定具と係合する凹部302および303を有するように図示したが、プレート301の中心を通るアーバーホールなどの他の係合構造、またはプレート301がCMPパッドのコンディショニングおよびドレッシング用の研磨物品200と回転できるように好適に設計された他の構造を使用してもよいことが分かる。
図4は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。図示のように、研磨工具は、研磨物品200を内部に取り外し可能に結合するための凹部304を有するプレート301を含む。特に、シール部材409および410を、基板201の側面206と、凹部304を画成するプレート301の側面341および342との間に配置できる。シール部材409および410は、CMP流体の浸透およびデブリが研磨物品250とプレート301との間の接続部に入り込むことを回避するためのものである。あるいは、そのような材料は、後続のドレッシング作業の他のパッドを汚染し得る。
実施形態によれば、シール部材409および410を基板201に取り付けることができる。例えば、シール部材409および410は、基板201の側面206の周囲方向(すなわち外周の周り)に延在できる。他の実施形態では、シール部材409および410を、プレート301に取り付けることができる。さらに、特定の設計では、基板201に固定して取り付けられる1つのシール部材409を組み込んでもよく、第2のシール部材410をプレート301に固定して取り付けることができる。シール部材409は、基板201の側面206の外周に沿った方向に延在し得る。すなわち、シール部材409は、基板201の側面206の外周全体の周りに円周状に延在できる(円形の基板の場合)。同様に、シール部材410は凹部403と係合でき、基板201の側面206の外周、特に外周全体に沿って延在できる。一実施形態によれば、シール部材409は、基板201の側面206に沿った凹部401に配置される。
加えて、プレート301、およびプレート301の側面341は、シール部材409を収容するための相補的な凹部407を含むように形成できる。同様に、シール部材410を同様な構成に配置することができ、基板201は、側面206に沿ってシール部材410と係合するための収容面403を有する。さらに、プレート301の側面341は、シール部材410を内部に受け入れて係合するように構成された相補的な収容面を有することができる。
1つの特定の設計によれば、シール部材409およびシール部材410は、互いに離間して配置できる。特定の設計は、基板201の第1の主面202に近い位置に側面206に沿って配置されたシール部材409を組み込む一方、シール部材410は、基板201の第2の主面204の近くの側面206に沿った位置に配置される。特に、シール部材409および410の各々は、係合構造307から離間している。そのような設計は、シール部材が、第1の砥粒層221または第2の砥粒層223との間の向きとは無関係に、凹部304の側面341に沿った凹部407および405を適切に係合するのを容易にする。すなわち、研磨物品250が図4に示すような向きであるか、または砥粒層223が凹部304から延出するように裏返されているかに関わらず、シール部材409および410は、プレート301の凹部405および407内に適切に係合される。
シール部材409および410は変形可能なまたは柔軟な部材とし得る。例えば、シール部材409および410はポリマー材料を含み得る。いくつかの好適なポリマー材料はエラストマーを含む。特定の一実施形態によれば、シール部材409および410はOリングとし得る。特定の輪郭および配置を有するようにシール部材409および410を示していることが分かる。他のシール部材および構造が考慮される。例えば、シール部材は、基板201とプレート301との間に配置された材料の単一のフィルムまたは層とし得る。
図5は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨工具500は、プレート301に取り外し可能に結合されかつプレート301の凹部304に収容された研磨物品200を含む。締結具505および506を含む結合機構が、研磨物品200とプレート301との間の取り外し可能な結合を容易にする。図示の実施形態によれば、プレート301は、開口内部において締結具を係合するための開口部501および502を含むことができる。図示のように、締結具はプレート301の上面331に対してならびに軸方向および半径方向に対して角度をなして、使用者が締結具501および506にアクセスできるようにし得る。開口部501および502があることによって、締結具505および506を上面331の下方のプレート301内に配置して、ドレッシング作業中の締結具505および506とCMPパッドとの間の係合を回避することができる。
開口部501および502の各々は、開口部501および502からプレート301の内部部分に延在するチャネル部分503および504を含み得る。チャネル部分503および504の直径は、開口部501および502より小さくして、内部において締結具505および506のネジ部分を係合するようにし得る。研磨工具500は、基板201の内部に延在するチャネル部分509および510をさらに含むことができる。特に、チャネル部分509および510は、それらの長手方向軸に沿ってチャネル部分503および504と整列して、チャネル部分503および509が互いに同軸となり、およびチャネル部分504および510が互いに同軸となるようにする。プレート301のチャネル部分503および504と基板201のチャネル部分509および510との整列は、内部への締結具505および506の係合、およびプレート301と基板201との結合を容易にする。
プレート301のチャネル部分503および504と基板201のチャネル部分509および510との適切な整列は、凹部304内のプレート301の表面341および342から延出する隆起部521および523を使用することによって容易にできる。研磨物品200は、研磨物品200の一部分が隆起部521および523に係合するまで凹部304内に配置でき、それにより、チャネル部分503、504、509および510間を確実に適切な向きにする。
作業中、研磨物品200は、研磨物品200をプレート301の凹部304内に配置しかつ締結具505および506を使用して研磨物品を適所に固定することによって、プレートに取り外し可能に結合できる。第1の砥粒面221を十分に使用した後、使用者は締結具505および506をねじって抜いて、研磨物品200を裏返して第2の砥粒層223を露出させ、締結具を使用してプレート301の凹部304内の研磨物品200の位置を固定する。
図6は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。図示のように、研磨工具600は、プレート301の凹部304内に取り外し可能に結合された研磨物品200を含む。研磨工具200およびプレート301は、ラッチング機構601を含む結合機構を介して取り外し可能に結合されている。図示のように、ラッチング機構301は、プレート301内のチャネル606内と、基板201の内部に延在する相補的なチャネル605内とを可動な、ヘッド部材610に取り付けられた細長部材609を有するラッチ607を含む。
ラッチング構造601は、プレート301の表面とヘッド部材610との間に配置されたバイアス部材603をさらに含む。バイアス部材603は、図示の位置にラッチング部材607を弾性的に偏倚でき、細長部材609がチャネル606に延在し、より具体的には、相補的なチャネル605に延在して、プレート301と研磨物品200を互いに結合させるようにする。凹部304内から研磨物品200を解放すると、使用者は、図示のようにヘッド部材610を612で示す方向に操作して、細長部材609を基板201のチャネル605から取り除くことができ、それにより、凹部304内から研磨物品を取り除くことが容易になる。取り除くと、使用者は、反対側の砥粒層223を使用するために研磨物品200を裏返すことができる。従って、基板201は、ラッチング部材607の細長部材609に係合するように構成された、チャネル605の反対側に配置された第2の相補的なチャネル615をさらに含み得る。理解できるように、図5に示すように、隆起部または他の変位部材を使用して、研磨物品200およびプレート301の向きを適切にして、ラッチング構造601の係合を容易にし得る。
図7は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。図示のように、研磨工具700は、プレート301の凹部304内に取り外し可能に結合されるように構成された研磨物品200を含む。前述の実施形態とは違って、研磨物品200の基板201は、プレート301の凹部304内に結合するように構成された独特な形状を有する。特に、基板201は、凹部301の傾斜面702と係合するように構成された傾斜面703および701を含む。面703および701は、基板201の上部主面202および下部主面204に対して角度が付けられており、2つの面の間に角度721および722が形成されている。特に、角度721および722を鈍角(>90°)として、研磨物品200を凹部304内の中心に配置するのを容易にでき、かつ側面341および342と接着層205および砥粒層223との間に間隙707を設けることも可能にできる。間隙707によって、プレート301と研磨物品200との結合中に砥粒層223を損傷させる可能性を低減させる。
図示のように、プレート301と研磨物品200は、プレート301の相補的な結合面743に係合するように構成された基板201から横方向に延出する係合構造(すなわち突起)741および742を含む結合機構709を介して取り外し可能に結合される。一実施形態では、研磨物品200は、面701が面702と係合するまで凹部内に研磨物品200を配置することによって、プレート301に取り外し可能に結合される。研磨物品200を凹部内に配置することによって、係合構造が相補的な結合面743に係合するまで研磨物品を回転でき、かつ基板201およびプレート301を、回転−ロック結合構成などで互いに対して固定する。
研磨工具700は、基板201の表面とプレート301との間に配置されたシール層715をさらに含むことができる。シール層715は、基板201とプレート301との間の接続部を、CMP液体およびデブリが入り込むことから容易にシールをする。特定の一実施形態では、シール層715は、研磨物品の使用後に容易に除去し得るポリマー材料を含むことができる。例えば、シール層715を、シリコーン、または除去され得るもしくはプレート301からの研磨物品200の除去を容易にするために熱処理によって軟化され得るものよりも低温のポリマーとし得る。
図8は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨工具800は、プレート830に取り外し可能に結合された研磨物品200を含み、プレート830は、第1の固定具801および第2の固定具803を含み、研磨工具800は、凹部834内でプレート830に結合される。一般的にここでは、プレートは、磁気的手段、加圧手段、電子結合手段、機械的な手段、およびそれらの組み合わせなどの結合機構を介して互いに取り外し可能に結合できる別個の部材を含むことができる。特定の機械的な手段は、締結具、ラッチ、クランプ、ロック、バイアス部材など、およびそれらの組み合わせを含み得る。
図8の研磨工具800によれば、第1の固定具801は、全体的に平面的な部材とし得る。第1の固定具801は、他の実施形態で説明したプレート301と同じ材料で作製できる。特定の設計に関しては、開口部805および806は、第1の固定具801の本体内に存在でき、本体の一部分を通って軸方向に延在できる。特に、開口部805および806は、第1の固定具801の厚み全体を貫通して延在し、そこに締結具809および810を係合する。
一実施形態によれば、第1の固定具801は、第1の固定具801の上面831に取り付けられたバイアス部材811を含み得る。バイアス部材811は、上面831から延出でき、基板201の部分、例えば係合部材827および828に係合するように構成されて、凹部834内で研磨物品200の位置を弾性的に偏倚させる。加えて、バイアス部材811は、研磨工具800を組み立てると係合部材827および828に結合でき、研磨物品200がバイアス部材811の部分と第2の固定具803の部分との間にクランプされるようにする。そのような設計によって、研磨物品200を損傷する可能性が低減され、コンディショニング性能が改善される。特定の一実施形態によれば、バイアス部材811は環状形状を有し得る。
バイアス部材811に使用するのに好適な材料は、金属、セラミクス、ポリマー、またはそれらの組み合わせを含み得る。特定の実施形態では、バイアス部材811は金属バネなどを含み得る。他の実施形態によれば、バイアス部材811はポリマー材料などを含み得る。加えて、バイアス部材811は、モノリシックな部片である固体材料、例えば発泡材料またはエラストマー材料などとし得る。係合構造827および828は異なる構造であるが、他の設計では、基板は、基板201の側面の外周全体の周囲に延在する単一の係合構造を含み得ることが分かる。
第1の固定具801および第2の固定具803は締結具809および810によって結合できる。従って、第2の固定具801は、第1の固定具801内の開口部805および806と整列するように構成された開口部807および808を含み、締結具809および810のネジ部分を受け入れて係合し得る。
さらに図示するように、第2の固定具803の本体は、第2の固定具803の本体に垂直な方向に延在しかつ基板201の側面に係合するように構成された隆起部850を含むことができる。隆起部850は、第2の固定具803の内面の周りを円周状に延在して、基板の係合部材827および828に対する第2の固定具803および第1の固定具801のクランプを容易にし、凹部834に研磨物品200を固定できる。
第2の固定具803は、隆起部850の内部表面815に配置されたシール部材813をさらに含むことができる。シール部材をこの位置に配置して、デブリおよびコンディショニング流体が凹部834に入り込んだり、研磨工具800の動作に干渉したりすることを阻止できる。特定の一実施形態では、シール部材815は、内部表面815に固定的に取り付けられ、研磨工具800の組み立て中に適切に配置されているようにする。シール部材815は、本願明細書の他の実施形態に従って説明されたシール部材の特徴を含み得る。
研磨工具800の組み立て中、研磨物品200を、係合構造827および828がバイアス部材811に係合するように、第1の固定具801の上に配置できる。次いで、第2の固定具803を、隆起部850が係合構造827および828を覆いかつシール部材813が係合構造827および828の頂面と係合するように配置でき、研磨物品200は、シール部材813とバイアス部材811との間にクランプされる。第2の固定具803の開口部807および808は第1の固定具801の開口部805および806と整列でき、締結具は開口部内に係合できるので、第1および第2の固定具801および803を共に固定して研磨物品200を凹部834内にクランプする。
図9は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨工具900は、プレート930に取り外し可能に結合された研磨物品200を含み、プレートは、第1の固定具801、第2の固定具803、および第1の固定具と第2の固定具803との間に形成された凹部934を含む。図示のように、研磨工具900は、図8の研磨工具800と類似の構成を有し得るが、研磨工具900は、第1の固定具801と第2の固定具803との間に異なる結合機構を含む。特に、第1の固定具801と第2の固定具803は結合構造955を介して一緒に結合され、第1の固定具801および第2の固定具803は一緒に直接ネジ込まれ得るまたは螺入され得る。直接的なネジ接続は、第1の固定具801および第2の固定具803の各々にある相補的なネジ面901によって容易にされる。特に、第1の固定具801と第2の固定具803との間の係合手段が研磨工具900では研磨工具800とは異なる一方、研磨工具900の組み立て方法は、図8の実施形態に従って説明されたものと実質的に同じとし得る。
図10は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。特に、研磨工具1000は、第1の固定具801、第2の固定具803、および第1の固定具801と第2の固定具803との間に形成された凹部1034を含むプレートに取り外し可能に結合された研磨物品200を含む。図示のように、研磨工具1000は、本願明細書に記載の研磨工具900と同じ設計を有し、結合構造955を介して第2の固定具803に結合される第1の固定具801を含む。
研磨工具1000は、第1の固定具801の上面931から延在するバイアス部材1005を含み得る。特に、バイアス部材1005は環状形状を有して、第1の固定具801の中心点の周りを円周状に延在している。さらに、バイアス部材1005は面取り面1015を有することができ、その面取り面1015は、図示の実施形態によれば相補的な面取り面を含む基板201から延出する係合構造1027および1028と係合する。係合構造1027および1028に面取り面を使用することによって、凹部1035内での研磨物品200の適切な位置決めを容易にする。さらに、研磨工具1000は、研磨工具900を組み立てると、第2の固定具803に結合されかつ係合構造1027および1028に係合するように構成された部材1007を含み得る。特に、部材1007は、変形可能な柔軟な部材とし得るので、凹部1034内での研磨物品200の適切な配置および向きを容易にする。同様に、部材1007は、係合構造1027および1028の相補的な上部スロープ面に係合するように構成された面取り面1016を有し得る。
図11は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。図示のように、研磨工具1100は、プレート1101の凹部1106内に収容された研磨物品200を含む。特に、プレート1101は、第3のアーム1104によって接合された第1のアーム1103と第2のアーム1102とを有して、それらの間に第1の凹部1106および第2の凹部1107を形成する全体的にH字形状の部材である。組み立て中、研磨物品200は、まず、第1の凹部1107内に十分な圧力を加えて、アーム1103および1102を方向1105および1108に互いに離れるように動かすことによって、凹部1106内に配置され得る。加えられる圧力は、流体または気体によってもたらされ得る。アーム1103および1102が方向1105および1108に十分に離された後、研磨物品200を、アーム1103と1102との間で凹部1106内に配置でき、研磨物品200を適切に配置後、凹部1107内の圧力を変化させて(すなわち、低下させる)、アーム1103および1102を開始位置に戻すようにし得る。凹部1107内から圧力を除去することによって、アーム1103および1102はそれらの元の位置に戻ることができ、それによって、研磨物品200を凹部1106内でアーム1103と1102との間の適所にクランプする。研磨物品200を取り外すために、凹部1107内に圧力を加えて、アーム1103および1102を方向1108および1105に分離させる。
図12Aは、実施形態による研磨工具の一部分の断面図を示す。特に、研磨工具1200は、プレート1201と、プレート1201を覆ってそれに取り外し可能に結合された研磨物品1202とを含む。特に、研磨物品1202は、研磨物品1202の厚み全体を通って軸方向に延在する開口部1207および1209の形態の係合構造を含む。開口部1207および1209は、プレート1201の上面1205から延出するピン1203および1204と係合するように構成されており、プレート1201に対して研磨物品1202がその配置および向きで固定されるようにしている。ピン1203および1204は、基板1201の上面1205に固定でき、または他の設計では、ピン1203および1204と基板1201とを単一のモノリシックな部片とし得る。
さらに図示するように、ピン1203および1204は、ピン1203および1204の頂面を覆う上部層1213および1214を含むことができる。特に、上部層1213および1214は、ピン1203および1204の上面に直接取り付けることができ、より具体的には、上部層1213および1214は、研磨物品1202の接着層203の上面と同一平面となるように構成できる。上部層1213および1214は、研磨物品1202とピン1203および1204との間の接続部のシールを容易にする。さらに、上部層1213および1214は軟質または柔軟な材料で作製でき、コンディショニングプロセスに干渉しないようにする。一実施形態によれば、上部層1213および1214はポリマー材料を含み得る。
研磨工具1200は、プレート1201内に配置されかつ研磨物品1202の基板201をプレート1201に磁気的に吸引しおよび結合するように構成された磁石1213、1214、および1215を含むことができる。磁石1213〜1215は、研磨物品200内の基板1201または他の材料をプレート1201の上面1205に吸引するのに好適な磁性を有し得る。磁石1213〜1215はプレート1201内に埋め込むことができ、プレート1201の材料によって、全側面を完全に囲まれている。
図12Aの研磨工具1200は、プレート1201の内部に磁石1213、1214、および1215を含むように示していることが分かる。他の実施形態によれば、そのような磁石は、研磨物品1202に存在し得る。さらに、研磨物品1202およびプレート1201の双方が磁石を含んで、それらの磁性が反対であり、互いに吸引し合い、それによって、研磨物品1202をプレート1201に固定し得る。さらに、図12Aの実施形態は磁石を明示しているが、本願明細書の実施形態のいずれかは、磁気結合機構を組み込んで研磨工具を形成し得ることがさらに分かる。
代替的な実施形態によれば、プレート1201および研磨物品1202は、電極接続、例えば陽極接合などを介して取り外し可能に結合し、プレート1201および基板201に反対の電荷がもたらされて、2つの部材間の結合を強め得る。
図12Bに研磨工具1200の上面図が示され、上述のように、研磨工具1200は、ピン1203および1204を、開口内部において係合するための開口部1207および1209を有する研磨物品1202を含む。特に、研磨物品1202内の開口部1207および1209は、中心点1220から半径方向に離間しており、特に、研磨物品1202内の開口部1207は、研磨物品1202の中心点1220から半径方向距離1221で離間している一方、開口部1209は、中心点1220から半径方向距離1222だけ離間している。研磨物品1202の中心点1220からの開口部1207および1209の間隔によって、プレート1201上の研磨物品1202のロッキングを容易にし、コンディショニング作業中に回転しないようにする。
図12Cは、実施形態による研磨工具の上面図を示す。研磨工具1250は、プレート(図示せず)の上面を覆う研磨物品1202を含む。研磨物品1202は、研磨物品1202の中心点1253から離間している開口部1217および1219を含む。特に、開口部1217および1219は研磨物品1202の外周に位置して、研磨物品1202の円周が、開口部1217および1219を遮っている。加えて、開口部1217および1219は、図示のように中心点1253からある距離および半径方向距離1251および1252で離間でき、研磨物品1202とプレートとの間の好適な結合を容易にし、ドレッシング作業中に研磨物品1202が回転または位置を変更しないようにする。
図13は、実施形態による研磨工具の上面図を示す。図示のように、研磨工具1300は、プレート(図示せず)に取り外し可能に結合でき、クランプリング1301を介して研磨物品の底部に結合できる研磨物品1302を含み得る。クランプリング1301は、研磨物品1302の外周の周りに延在してそれをクランプリング1301に固定するように構成された第1のリング部分1303と第2のリング部分1304とを含む。第1のリング部分1303および第2のリング部分1303は、締結具1308を含むクランプ組立体1305によって接合される。作業中、研磨物品1302をクランプリング1301内に配置し、第1の部分1303および第2の部分1304を、第1のクランプ部分1306と第2のクランプ部分1307との間を締結具1308で係合することによって、研磨物品1302の周りで閉鎖できる。特に、第1のクランプ部分1306および第2のクランプ部分1307と締結具1308との係合によって、第1のクランプ部分1306と第2のクランプ部分1307との間の空間を小さくし、かつ第1のリング部分1303と第2のリング部分1305との間に研磨物品1302を固定するのを助ける。
図14は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨工具1400は、研磨物品200をプレート1401に取り外し可能に結合するための結合機構1402を含む。図示の実施形態によれば、結合機構1402は、基板201の本体から延出する係合構造1405を用い、プレート1401内の突起1403および1404を係合する。特に、係合構造1405は、基板の側面から横方向に延出しかつプレートの突起1403と1404との間の凹部に係合されるように構成された突起である。さらに、結合機構1402は、基板201の係合構造1405とプレート1401の突起1403および1404との間の結合を容易にする締結具1406をさらに含む。理解できるように、係合構造1405ならびに突起1403および1404は、締結具1406を開口内部で係合するための、それらを通って延在する開口部を有し得る。加えて、締結具1406とプレート1401の表面との間にはワッシャ1407を配置し得る。
作業中、基板201の係合構造1405は、プレート1401の突起1403と1404との間に配置でき、突起1403、1404、および1405を適切に整列させると、締結具1406は、突起1403〜1405の各々に通されて、研磨物品200をプレート1401に取り外し可能に結合し得る。研磨工具1400を、研磨物品200の一方の側面に配置された単一の結合機構1402を有するものとして示すが、追加的な結合機構を、研磨物品200をプレート1401に適切に固定するために追加できることが分かる。
研磨工具1400はシール部材1418および1419をさらに含む。特に、シール部材1418および1419は、結合機構1402の下方の位置に配置され、プレート1401に取り付けられている。さらに図示するように、シール部材1418および1419は、研磨物品200の側面に係合するように位置し、一部の設計では、シール部材1418および1419は接着層205に係合して、デブリおよび流体が凹部1435に入り込むのを阻止し、かつ研磨物品200の未使用面が汚染されるのを、および後続のドレッシング作業での被ドレスパッドが汚染される危険性を回避する。図14の実施形態には示さないが、追加的なシール部材を研磨物品200とプレート1401の表面との間の特定の位置、例えば基板201と突起1403との間の位置に配置して、結合機構1402にデブリおよび流体が入り込むのを阻止し得る。
図15は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨工具1500は、コレット部材1501に取り外し可能に結合された研磨物品200を含むことができ、コレット部材1501は、プレート1510に取り外し可能に結合できる。一実施形態によれば、研磨工具1500は係合構造1503および1504を含み、コレット部材1501の凹部1514内で研磨物品200に取り外し可能に結合されるように構成されている。結合機構1503および1504は、コレット部材1501の本体から延出する突起1513および1514を含み、かつ基板201内の凹部1523および1524に係合するように構成され得る。結合機構1503および1504は、凹部1523および1524内で係合する突起1513および1514を含むものとして示すが、研磨物品200をコレット部材1501に結合するために、本願明細書に記載の他の結合機構のいずれでも使用できることが分かる。
図示のように、コレット部材1501は、基板201の第1の主面202および第2の主面204およびコレット部材1501の底面1508に対して傾斜したまたは角度が付けられた面1507を含むことができる。加えて、特定の実施形態では、コレット部材1501は、面1507に配置された係合構造1516を含み、コレット部材をプレート1510に取り外し可能に結合できる。特に、コレット部材1501、より具体的には、係合構造1516は、プレート1510内の突起1517に係合するように構成された面1507内にチャネル1519を含み、2つの構成部品を取り外し可能に結合できる。特定の実施形態では、係合構造1516は回転−ロック機構を含むことができ、プレート1510の突起1517を、まずコレット部材1501のチャネル1519内で係合し、その後、コレット部材1501またはプレート1510のいずれかをある程度回転させて、プレート1510に対するコレット部材1501の位置をロックできる。コレット部材1501は研磨物品200とプレート1510との間の中間部品であり、さらに、そのようなコレット部材1501を本願明細書の実施形態のいずれかと使用し得ることが分かる。
さらに、コレット部材1501を、2種類以上の材料を含む複合部材とすることができ、コレット部材1501の特定の部分は、結合境界面においてプレート1510の周りで拡大収縮可能であって、2つの構成部品を適合させてぴったりと嵌めることを容易にする。例えば、コレット部材1501の部分は、金属または合金などの硬質材料を含むことができ、それは、ポリマー材料、例えばゴムまたはシリコーン材料などの軟質な材料を含むコレット部材1501の部分に結合できる。特に、軟質な材料を含む部分は、コレット部材1501をプレート1510に直接結合するように設計された表面を含むことができる。
図16は、実施形態による研磨工具の上面図を示す。図示のように、研磨工具1600は、基板1603と、基板1603を覆う砥粒層1621とを含む研磨物品1602を含む。特定の設計では、基板1603は、辺と角を含む全体的に多角形を有し得る一方、砥粒層1621は、基板1603の全体的な形状とは異なる形状で表面上に置かれている。例えば、図16の実施形態で示すように、砥粒層は、全体的に円形パターンで基板1603の表面上にある。特に、辺と角を組み込むような基板1603の形状は、研磨物品1602とプレートを取り外し可能に結合するために、基板1603とプレート(図示せず)との結合を簡単にするのを促す。
図17は、実施形態による研磨工具の上面図を示す。研磨工具1700は、研磨物品1702に取り外し可能に結合されるプレート1701を含む。特に、プレート1701は、上から見ると(プレート本体の部分を通ってみる断面の輪郭とは対照的に)、研磨物品1702の輪郭とは著しく異なる輪郭を有することができる。例えば、図17の図示の実施形態によれば、研磨物品1702に反して、プレート1701は上から見ると全体的に円形の輪郭を有し得る。しかしながら、研磨物品1702の輪郭は、外周の部分を規定するアーチ形部分1705を含み、さらに、外周の部分を規定する平坦な部分1703を含む。特に、アーチ形部分1705は、全体的に半円形形状を有することができ、外周の少なくとも180°にわたって延在する。特に、平坦な部分1703は、プレート1701内での取り外し可能な研磨物品1702の位置および向きを固定するのを容易にする角と辺とを提供し、ドレッシング作業中に研磨物品1702が回転またはずれないようにする。
図18は、実施形態による研磨工具の上面図を示す。研磨工具1800は、プレート1801に取り外し可能に結合された研磨物品1802を含む。特に、研磨物品1802は、砥粒層および接着層を通って基板本体の内部まで延在し得る開口部1803および1804を含む。開口部1803および1804を使用して、研磨物品1802をプレート1801に取り外し可能に結合できる。例えば、一実施形態によれば、開口部1803および1804は、開口部1803および1804内に研磨物品1802を係合するように設計された工具用の鍵穴開口部を提供し、かつ研磨物品1802の掴みおよびプレート1801からの取り外しを支援し得る。例えば、一実施形態では、有鍵工具は、ハンドルと、開口部1803および1804内で研磨物品1802に係合するように構成された相補的な突起とを含むことができる。特定の例では、有鍵工具を使用して、プレート1801に対して研磨物品1802を回転させ、それにより研磨物品1802をプレート1801から取り外すことができる。代替的な設計では、研磨物品1802およびプレートを、磁力によって取り外し可能に結合でき、有鍵工具は、開口部1803および1804内で研磨物品1802に係合するように構成された相補的な突起を含むことができ、さらに、研磨物品1802を吸引しかつプレート1801から研磨物品1802を効果的に分離させるように構成された磁石を含む。
図19は、実施形態による研磨工具の上面図を示す。研磨工具1900は、プレート1901の表面上で特定の配置の向きにされた複数の研磨物品1912、1913、1914、1915(1912〜1915)を含むプレート1901を含む。図示のように、研磨物品1912〜1915は各々、互いに異なる独特な形状を有して、プレート1901の表面上にパターンを形成し得る。加えて、研磨工具1900は、研磨物品1912〜1915を分離するチャネル1903および1904を含む。研磨工具1900の表面に形成されたチャネル1903および1904は、CMPドレッシング作業中に切屑および他のデブリの除去を容易にし得る。研磨物品1912〜1915の各々は独特な形状を有し、プレート1901と取り外し可能に結合するように構成されていることが分かる。
図20は、実施形態による研磨工具の上面図を示す。研磨工具2000は、プレート2001と、プレート2001に取り外し可能に結合された研磨物品2002とを含む。本願明細書の他の実施形態と同様に、研磨物品2002はリバーシブルであり、第1の主面上、および第1の主面と対向する第2の主面上に砥粒層を含む基板を有する。特に、研磨物品2002をプレート2001に取り外し可能に結合するための結合機構は、一連の操作しやすいジョー2005、2006、2007、および2008(2005〜2008)を含む。一実施形態によれば、操作可能なジョー2005〜2008を動かして、研磨物品2002をプレート2001の表面に係合およびクランプできる。操作可能なジョー2005〜2008は、例えば機械的な手段、例えば掛け金(turn)、ネジ、クランク、楔、スライドなどを含め、異なる機構を使用して作動できる。プレート2001上に研磨物品2002を適切に位置決めするために、操作可能なジョー2005〜2008を個別にまたは一緒に操作できる。
特定の一実施形態では、操作可能なジョー2005〜2008を、矢印2013、2014、2015、および2016で示す方向に、すなわち、プレートの中心に対して全体的に半径方向内向きおよび外向きに動かして、研磨物品2002を係合できる。特定の設計では、プレート2001を(またはプレート2001に対して操作可能なジョー2005〜2008を)矢印2020で示す方向に回転させることによって、操作可能なジョー2005〜2008を動かすことができる。従って、プレート2001は、操作可能なジョー2005〜2008をプレート2001の表面に対して結合および移動させるその上面に沿って、隆起部または溝、特に螺旋形の隆起部または溝を含み得る。例えば、時計回りの方向にプレート2001を回転させることは、半径方向内向きに(プレート2001の中心に向かって)操作可能なジョー2005〜2008を動かして研磨物品2002に係合することを容易にし得る。一方、反対方向にプレート2001を回転させることは、操作可能なジョー2005〜2008を半径方向外向きに動かすことを容易にし得る。
研磨工具2000の使用中、使用者は、プレート2001上に研磨物品2002を配置し、操作可能なジョー2005〜2008を半径方向内向きに動かして研磨物品2002に係合させるまで、プレートまたはプレートの一部分(例えば、プレートの上部)を時計回りに回転させることができる。研磨物品2002を十分に使用した後、使用者は、プレートを反対方向(すなわち、反時計回りの方向)に回転させ、操作可能なジョー2005〜2008を半径方向外向きに動かし、それにより、プレート2001から取り外すために研磨物品2002の係合を解除することによって、研磨物品2002を取り外すことができる。
加えて、研磨工具2000は、シール部材2009、2010、2011、および2012(2009〜2012)を含むことができる。一実施形態によれば、シール部材2009〜2012の一部分はプレート2001の表面に固定され、それにより、プレート2001に対する研磨物品2002の初期の配置を容易にする。さらに、操作可能なジョー2005〜2008を半径方向内向きに動かす間、シール部材2009〜2012を、アーム2005〜2008の各々間に配置でき、操作可能なジョー2005〜2008と、研磨物品2002と、プレート2001との間のシールを容易にする。他の実施形態では、シール部材2009〜2012を、特定の操作可能なジョー2005〜2008の端部に固定式に取り付け、操作可能なジョー2005〜2008と共に半径方向に動かすことができる。
図21は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨工具2100は、プレート2101の凹部2134内に取り外し可能に結合された研磨物品2102を含む。研磨物品2102は、結合機構2103によって凹部2134内で取り外し可能に結合できる。結合機構2103は締結具2107を含むことができ、締結具2107は、プレート2101の本体の開口部2106内に係合され、かつ対応して、研磨物品2102の基板2108の一部分に延在する開口部2105内に係合されるように構成される。図21の実施形態によれば、締結具2107は、プレート2101の一部分および基板2108を横方向に通って延在して、プレート2101に対する研磨物品2102の位置のロッキングを容易にする。2つ以上の締結具2107を使用して、研磨物品2102およびプレート2101を取り外し可能に結合することが分かる。さらに、図示しないが、基板2108とプレート2101の内面との間など、研磨物品2102とプレート2101との間に1つ以上のシール部材を配置して、デブリおよび流体が凹部2134に入り込む可能性を低減できる。代替的な設計では、隆起部または他の変位部材(例えば、図5の隆起部521および523参照)を凹部内に設けて、プレート2101に対する研磨物品2102の適切な配置を支援し、開口部2106と2105の整列およびその内部への締結具2107の係合を容易にする。締結具2107を示すが、アレンボルト、ナット、ピンなどの他の締結機構を使用できることがさらに分かる。
図22は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨工具2200は、プレート2201に取り外し可能に結合された研磨物品2202を含む。プレート2201は、プレート2201の本体内に磁石2209を含むことができ、それは、研磨物品2202とプレート2201との間の結合を容易にする。磁石2209は、研磨物品2202、特に研磨物品2202の基板2208を吸引するのに十分な磁性および強さを有することができ、基板2202は、磁石2209に磁気的に吸引されることが可能な材料、例えば金属または合金を含み得る。特定の実施形態では、磁石2209はプレート2201の底面に向けられ、プレート2201の本体によって全側面が囲まれず、プレート2201の後面2255からアクセス可能であるようにされる。これは、保守または交換のための磁石2209の取り外しを容易にし得る。加えて、プレート2201の後面2255への磁石2209の配置は、磁石2209と基板2208との間に結合のための適切な距離をもたらし得る。加えて、磁石2209の位置は、取り外し可能な磁石(図示せず)によるプレート2201からの研磨物品2202の取り外しに好適な間隔の距離をもたらし得る。取り外し可能な磁石は、プレート2201から研磨物品2202を分離するために、基板2208をより密接に係合しかつより強力に磁気的に吸引し得る。
さらに図示するように、基板2208は、基板2208の上部主面2223および下部主面2225に対してそれぞれ角度が付けられた面2233および2234を含め、独特な形状を有することができる。傾斜面2233および2234は、基板の傾斜面2244との相補的な係合に独特な形状を提供する。さらに、傾斜面2233および2234は、プレート2201と研磨物品2202との間に配置されたシール部材2207と、研磨物品2202との間の効果的な係合を支援する。シール部材2207は、凹部内のプレート2201の表面を覆う柔軟なフィルムとすることができ、研磨物品2202とプレート2201とが結合すると圧縮されて変形するように構成されている。理解できるように、シール部材2207をポリマー材料、またはポリマー材料を組み込む複合材料とし得る。
特定の一実施形態によれば、基板2208の上部主面2223および下部主面2225は凹部を含むことができ、接着層2213および2215がそれぞれ配置される。上部主面2223および下部主面2225の凹部は、大きな機械的な力で基板2208に固定される接着層2213および2215を組み込む研磨物品を提供し、かつまた、滑らかなプロファイルを含み、プレート2201の凹部2221内での結合を好適にするために、露出された角を少なくして、接着層2213および2215ならびにそこに含まれる砥粒への損傷を回避する研磨物品を提供する。
図23は、実施形態による研磨工具の断面図を示す。研磨工具2300は、プレート2302に取り外し可能に結合される研磨物品2301を含む。特に、研磨物品2302は、他の実施形態に従って説明したように、基板2308の対向する第1および第2の主面に第1および第2の砥粒層を組み込むリバーシブル研磨物品を含む。研磨物品2301は、プレート2303の凹部2334内に結合できる。特に、プレート2303は、凹部2334、およびプレートの後面2366に形成された凹部2307の両側に第1および第2のアーム2310および2311を含む独特な形状を有する。凹部2307は、後面2308と、凹部2307の後面からプレート2302の本体を通って凹部2334の底面2313まで延在する開口部2309とを含む。そのような設計によって加圧結合機構が容易にでき、減圧雰囲気が凹部2307内にもたらされ、それにより、プレート2302の凹部2334内に研磨物品2302を保持するのに十分な圧力差または吸引力を生み出す。凹部2307内の減圧雰囲気は、プレート2302の後面2366に対して好適に位置決めされシールされる真空ポンプを使用することによってもたらすことができる。
さらに図示するように、研磨工具2300は、凹部2334内のプレート2302の内面に沿って配置されかつ研磨物品2301に係合するように構成されたシール部材2305をさらに含むことができる。特定の実施形態では、シール部材2305は、シール部材2305の本体から横方向に凹部2334に突出する隆起部2306を含むことができ、隆起部2306は、研磨物品2301の接着層2322に係合するように構成されている。シール部材2305は、デブリおよび流体が凹部2334に入り込むのを低減できる。シール部材2305の隆起部2306は、凹部2334への研磨物品2301の適切な配置をさらに支援でき、接着層2322を凹部2334の底面2313から適切に離間させ、砥粒層への損傷を回避し、かつ凹部2334内に研磨物品2301を保持するのに適切な加圧力の形成を容易にする。
図24A〜図24Dは、一実施形態によるCMPパッドコンディショニング作業を実施するための研磨物品の使用方法の説明図を示す。特に、以下の図面は、研磨物品のリバーシブルの性質と、研磨物品、プレート、およびホルダの結合配置とを示す。
図24Aは、実施形態によるホルダ、プレート、および研磨物品の断面図を示す。特に、研磨物品2403は、基板の第1および第2の主面上にそれぞれ第1の研磨面2404および第2の研磨面2405を含む、本願明細書の実施形態に従って形成される。第1および第2の研磨面2404および2405は、本願明細書の実施形態に従って説明されたように、研磨テクスチャまたは接着層と砥粒の組み合わせを含む。
ホルダ2401は、一般に金属または合金材料製の基板を含むことができ、基板は、締結具2431および2432を係合するために本体の厚さにわたって軸方向に延在する開口部2422および2423を有する。プレート2402は、ホルダ2401と研磨物品2403との間に配置でき、かつプレート2402をホルダ2401に直接結合するように締結具2431および2432の部分を係合するために裏面から延出する相補的な開口部2424および2425を含むことができる。それに反して、従来の設計では、ホルダ2401は製造者の標準設計に基づいており、一般に特定のドレッシング機と一体化していて、締結具2431および2432は、パッドコンディショナをホルダ2401に直接固定するのに使用される一般的な業界標準である。研磨物品2403は、プレート2402に取り外し可能に結合でき、第1の研磨面2404は露出され、いつでもCMPパッドのコンディションを整えることができるように構成されている。第2の研磨面2405は、プレート2402の表面に、またはプレート2402内に、本願明細書に記載のようにプレート2402の凹部内に収容されるように配置できる。
ホルダ2401、プレート2402、および研磨物品2403を組み合わせて、研磨組立体2409を形成でき、CMP工具に取り付ける。図24Bは、実施形態によるCMP工具の概略図を示す。図示のように、CMP工具は、CMPパッドのドレッシングプロセスを実施するのに好適な電子システムおよび機械システムを含み得るドレッシング機2410を含む。
研磨組立体2409は、第1の研磨面2404が露出され、CMPパッド2411に接触してドレスするように構成されるようにドレッシング機2410に結合できる。作業中、第1の研磨面2404は、第1の研磨面2404に対して可動なCMPパッド2411の表面に接触し、および、CMPパッド2411および研磨組立体2409の双方が互いに対して動いて好適なCMPパッド2411の好適なコンディショニングを達成することが多い。第1の研磨面2404およびCMPパッド2411の移動は回転運動とでき、CMPパッドは、図示の通り、1つの軸2431の周りで回転でき、研磨組立体2409は、図示のように、異なる軸2436の周りで回転される。CMPパッド2411および研磨組立体2409は、同じまたは異なる方向に回転し得る。そのようなプロセスは、第1の研磨面2404に予定されたコンディショニング耐用期間が終了するまで、1つ以上のCMPパッドに対して規則的にかつ繰り返し行われ得る。使用者は、基板に設けられた印または本願明細書に記載の他の手段を使用して、第1の研磨面2404の使用量または摩耗状態を記録または追跡し得る。
従来のコンディショニングプロセス中、ドレッサが十分に使用されて、その予定されたコンディショニング耐用期間が終了した後、ドレッサは取り外されて廃棄される。しかしながら、本願明細書の実施形態によれば、研磨物品2403は、プレート2402から取り外されて裏返すことができ、第2の研磨面を露出させて、後続のコンディショニングプロセスを、同じ研磨物品2403を使用して続けてもよい。
図24Cを参照すると、ホルダ2401、プレート2402、および研磨物品2403を再び示している。特に、第1の研磨面2404を十分に使用した後、研磨物品をプレート2402から取り外し、図示の通り裏返して、プレート2402に再び結合させることができる。このようにして、第2の研磨面2405が露出される一方、第1の研磨面2404は露出しないようにされて、同じ研磨物品2403が、第2の後続のコンディショニング手順の準備が整った、異なる研磨組立体2415を形成する。特定の実施形態では、研磨物品の裏返しは、プレート2402およびホルダ2401がドレッシング機2410に結合されたままである間に、プレート2402から研磨物品2403のみを取り外すことを含むことができ、それにより、CMPプロセスをあまり中断せずに、迅速で反復的なコンディショニングを容易にする。
図24Dに示すように、研磨組立体2415はドレッシング機2401に結合でき、第2の研磨面2405が露出されて、CMPパッド2441に接触してコンディションを整えるように構成される。CMPパッド2441は、CMPパッド2411と同じパッドとし得るが、コンディショナの耐用期間が一般に単一のCMPパッドの耐用期間より長いために、CMPパッド2411および2441は異なり得る。コンディショニング作業は、特に第2の研磨面2405に対するCMPパッド2441の動きを含めて、第1の研磨面2404に使用したのと同様に、第2の研磨面2405を使用して完了できる。
以下の説明は、CMPパッドコンディショナ、プレート、およびホルダを含め、特定の研磨物品の追加的な詳細を提供する。以下説明する実施形態は、リバーシブルCMPパッドコンディショナの使用を支援するプレートとCMPパッドコンディショナとの取り外し可能な結合を容易にする追加的な特徴を提供する。以下説明する実施形態は、本願明細書に記載の研磨物品のいずれかの特徴と組み合わせて使用することができる特徴を含むことが分かる。
図25Aは、実施形態によるプレートの背面の上面図を示す。図示のように、プレート2501は、全体的に円形の輪郭を有し、全体的にシリンダー状の三次元形状を有し得る。プレート2501は、軸方向内向きにプレート2501の本体まで延在する複数の開口部を含み得る。開口部は、プレート2501と、例えばホルダを含むCMPコンディショニングプロセスの部分である他の物体との結合を支援する働きをし得る。本願明細書に記載の通り、ホルダは、研磨機との作業用に、CMPパッドコンディショナをそれに固定するのに業界で使用される標準的な工具の一部とし得る。
図示のように、プレート2501は、プレート2501の本体に延在する中心開口部2503を含む。特定の例では、開口部2503を、プレート2501の本体の中心に位置決めして、プレート2501の中心点付近を取り囲むようにする。さらに、開口部2503は、プレート2501の本体の厚さを貫通して延在するように形成でき、プレート2501の本体の上面と下面との間の完全に延在し得るようにする。開口部2503は、プレート2501からのCMPパッドコンディショナの取り外しを容易にし得る。特に、開口部2503は、装置または工具へのアクセスを提供して、プレート2501の後面から中心開口部2503にわたって延在し、プレート2501内に収容されたCMPパッドコンディショナの後面に係合し得る。工具を使用して、CMPパッドコンディショナを係合しかつプレート2501から押圧し得る。これを以下の実施形態でより詳細に説明する。
プレート2501は、開口部2507および2508をさらに含むことができ、それらは、プレート2501の本体の中心から半径方向に離間し、かつ中心開口部2503の反対側に互いに位置決めできる。特に、開口部2507および2508は、円周上を約180度の中心角にわたって互いに離間し得る。そのような開口部2507および2508を使用して、プレート2501をホルダと取り外し可能に結合できる。開口部2507および2508は、例えばネジ式締結具と使用するように構成されたネジ面を含め、締結具と使用されるように構成された特徴を含み得る。
プレート2501は、開口部2505および2506をさらに含むことができ、それらは、中心開口部2503から半径方向に離間し、かつ中心開口部2503の反対側に互いに位置決めできる。開口部2505および2506は、円周上を特定の中心角だけ互いに離間し得る。図示の実施形態によれば、開口部2505および2506は、円周上を約180°の中心角だけ互いに離間できる。開口部2505および2506を使用して、プレート2501をホルダに結合してもよく、特に設計は、締結具と使用するように構成された特徴を有するように形成できる。すなわち、開口部2505および2506は、プレート2501をホルダに結合するために、締結具と係合するように構成されたネジ面を有してもよい。
プレート2501はまた、開口部2509、2510および2511を含むことができ、それら各々は、中心開口部2503から半径方向に離間している。加えて、開口部2509、2510および2511はプレート内に位置決めでき、円周上で互いに離間している。例えば、開口部2509〜2511は円周上で互いに離間でき、各々が、一定の中心角、例えば約120°離れているようにする。開口部2509〜2511は、プレート2501をホルダに結合するために使用でき、かつ、プレート2501とホルダとの結合に好適な特徴、例えばネジ式締結具の係合用のネジ面を含み得る。
プレート2501は、プレート2501をホルダに結合するために使用し得る複数の開口部を含むが、全ての開口部が、必ずしも、プレート2501を他の物体、例えばホルダに結合するために一度に使用されるわけではないことが分かる。すなわち、プレート2501は複数の開口部を含み、それらの各々は、プレート2501を様々なタイプのホルダに結合できるように、プレート2501に特に位置決めされ、異なる産業機械は、異なるスタイルのホルダを有するので、締結機構の異なる構成を利用し得る。例えば、あるホルダは、3つの締結具を利用する可能性があり、その場合、プレート2501の開口部2509〜2511は、プレート2501とホルダとの結合に十分とし得る。他の例では、あるホルダは2つの締結具を利用する可能性があり、その場合、開口部2505および2506、あるいは2507および2508を使用してプレート2501とホルダを結合し得る。
図25Bは、実施形態による、軸2512によって規定される平面に沿って見る図25Aのプレートの断面図を示す。図示のように、プレート2501は、図25Aで説明した様に、開口部2506、2508、2503、2507、および2505を含む。開口部2505、2506、2507、および2508は、プレート2501の裏面2514から延在でき、軸方向の軸2519に沿ってプレート2501の本体にわたって軸方向に延在する。特に、開口部2505〜2508は必ずしも、裏面2514から上面2513までプレート2501の本体の厚み全体を貫通して延在しなくてもよい。すなわち、開口部2505〜2508は、プレート2501の本体の全厚の一部に個別に延在し得る。特に、開口部2505〜2508は、プレート2501の本体の上面2513に形成された空洞部2590の底面2518から離間できる。そのようなものとして、特定の実施形態では、開口部2505〜2508は、プレート2501の本体の上面2513に形成された空洞部2590から軸方向に離間し、かつ分離していることができる。この設計によって、開口部2505〜2508内に係合された締結具が、空洞部2590内に収容された物体と係合するようにプレート2501の本体にわたって延在していないことを保証できる。
中心開口部2503は、プレート2501の本体の厚み全体を貫通して延在できる。すなわち、中心開口部2503は、裏面2514から延在してプレート2501の本体の上面2513に形成された空洞部2590の底面2518に交わることができる。そのようなものとして、中心開口部2503は、プレート2501の本体の厚み全体を貫通して延在でき、中心開口部2503および空洞部2508が接続され、中心開口部2503によって、プレート2501の裏面2514から空洞部2508にアクセスできるようにする。
プレート2501は、コンディショニング作業中にCMPパッドコンディショナとプレートを結合するためにCMPパッドコンディショナを内部に収容するように構成されたプレート2501の本体の上面2513に形成された空洞部2590を含むように形成できる。空洞部2590は、プレート2501の本体に軸方向内向きに延在できる。さらに、空洞部2590が、上から見た図でみると、プレート2501の上面2513内に全体的に円形の開口部を画成できることが分かる。
図25Bの空洞部2590は、一実施形態に従って特定の形状にされている。特に、空洞部2590は空洞部分を含むことができる。空洞部分の各々は、空洞部2590内の異なる面によって画成でき、研磨工具の異なる構成部品を収容するような形状にし得る。例えば、空洞部2590は、プレート2501の上面2513にほぼ垂直な軸方向の軸2519に沿って延在する面2591と、軸方向の軸2519および面2591にほぼ垂直に延在する面2517とによって画成された領域とし得る第1の空洞部分2515を含むことができる。特に、面2591と2517との組み合わせは、プレート2501の本体内に段または棚を形成でき、そこに、プレート2501の本体に軸方向に延在する第1の空洞部分2515を画成する。
加えて、空洞部2590は、第1の空洞部分2515に接続しかつつながり得る第2の空洞部分2516を含むことができる。第2の空洞部分2516は、軸方向の軸2519にほぼ平行に延在しかつ面2517とつながる面2520によって画成できる。さらに、第2の空洞部分2516は、軸方向の軸2519にほぼ垂直に延在する底面2518によって画成でき、底面2518は、中心開口部2503の表面と交わり得る。図示のように、第2の空洞部分2516の幅(例えば直径)は、第1の空洞部分2515と比較して小さくし得る。そのような設計によって、第1の空洞部分2515に収容される物体とは分離して、第2の空洞部分2516への特定の物体の配置を容易にし得る。例えば、研磨工具は、研磨物品(例えば、CMPパッドコンディショナ)を第1の空洞部分2515内に収容できる一方、別の物体、例えばパッドを第2の空洞部分2516内に収容できるように形成できる。
図25Bの実施形態は、空洞部2590内の異なる面によって画成された空洞部分を含む空洞部2590を示したが、他の設計では、空洞部は、側面につながった底面によって画成された単一の凹部としてもよい。すなわち、特定の実施形態では、必ずしも、個別の空洞部分を有する空洞部を用いなくてもよい。
図25Cは、実施形態によるCMPパッドコンディショナの断面図を示す。CMPパッドコンディショナ2521は、前述の実施形態で説明したような特徴を含むことができる。さらに、CMPパッドコンディショナ2521は、横または半径方向軸2524に平行に延在する第1の主面2523を有することができる。第1の主面2523は、本願明細書の実施形態に従って説明した研磨材テクスチャを有することができる。加えて、CMPパッドコンディショナ2521は、横軸2524および第1の主面2523に平行な第2の主面2524を含むことができる。第2の主面2524は、本願明細書の実施形態に従って説明した研磨材テクスチャを含むことができる。そのようなものとして、研磨物品は、第1の主面2523および第2の主面2524に研磨材テクスチャを有するCMPパッドコンディショナ2521とすることができ、作業中に、CMPパッドコンディショナ2521を反転させて、第1の主面2523および第2の主面2524の双方をコンディショニング作業に使用することができるようにする。
さらに図示するように、CMPパッドコンディショナ2521は、第1の主面2523と第2の主面2524との間に延在する側部領域2527を含むことができる。特に、側部領域2527は、CMPパッドコンディショナ2521とプレートとの結合を支援する係合構造を規定し得る複数の面を含むことができる。特に、CMPパッドコンディショナ2521は、テーパ面2522を有する側部領域2527を含むことができる。テーパ面2522は、第1の主面に接続され、かつ第1の主面2523に対して角度をなしておよびCMPパッドコンディショナ2521の横軸2524に対して角度をなして延在できる。特に、テーパ面2522は、少なくとも約1°とし得るテーパ角2526で延在できる。他の例では、テーパ角2526は、少なくとも約5°、例えば少なくとも約8°、または少なくとも約10°など大きくすることができる。特定の例では、CMPパッドコンディショナ2521は、テーパ面2522と第1の主面2523との間に規定されたテーパ角2526を約1°〜約25°、例えば約5°〜約20°、約8°〜約15°などの範囲内とし得るように、形成できる。
さらに図示するように、および本願明細書の実施形態によれば、CMPパッドコンディショナ2521は複数のテーパ面を含むことができ、それらの各々は、側部領域2527において主面の一方と側面との間に延在できる。CMPパッドコンディショナのテーパ面は、プレート2501内でのCMPパッドコンディショナ2521の適切な配置およびクリアランスを支援し、かつ、コンディショニング作業中にパッドを損傷させ得る鋭角を低減させる。
図25D〜図25Gは、本願明細書の実施形態による異なるCMPパッドコンディショナの側部領域の図を示す。以下の実施形態は、側部領域を構成する、異なるタイプ、数、および向きの側面を用いる側部領域の異なる設計の図を提供する。特に、側部領域は、研磨工具と使用するためのシール部材に係合するように構成された複数の面を含むことができる。以下の実施形態の特徴は、CMPパッドコンディショナの主面間の、それらを接続するCMPパッドコンディショナの外周全体(例えば円周)の周りに延在できることが分かる。
図25Dは、実施形態によるCMPパッドコンディショナの側部領域の図を示す。側部領域2527は、横軸2524に対して角度をなして延在するテーパ面2522および2529を含む。さらに図示するように、側部領域2527は、複数の別の側面、具体的には面2531、2532、および2533によって形成された溝2528を含むことができる。面2531および2532は、それぞれテーパ面2522および2529から延在する曲面とし得る。面2533は、面2531と2532との間に延在してそれらを接続し、かつ、内部にシール部材を相補的に係合するために特に湾曲した面を有し得る。特定の設計によれば、面2533は、CMPパッドコンディショナ2521の本体に軸方向内向きに延在する凹形状を有することができる。特に、面2531、2532、および2533は、とがった角のない溝を形成し、それは、柔軟な部材、例えばシール部材を損傷させずに収容するのに特に好適とし得る。
図25Eは、実施形態によるCMPパッドコンディショナの側部領域の一部分の断面図を示す。特に、側部領域2534は、願明細書の実施形態に従って説明したように、テーパ面2522および2529を含む。加えて、側部領域2534は、CMPパッドコンディショナの側部領域2534においてテーパ面2522と2529との間を接続しかつそれらの間に延在する溝2528を含む。溝2528は、CMPパッドコンディショナの本体に半径方向内向きに延在する全体的に凹形状とし得る。特定の例では、溝2528は、面2535、2536、2537、2538、および2539によって規定できる。特に、面2535〜2539は、互いに平行または垂直に延在しかつ互いに直角をなす、全体的に線形の面である。その結果、図25Eの具体的に示した実施形態では、溝2528は全体的に直線形状を有し得る。すなわち、面2535および2536は、横軸2524にほぼ垂直に延在し、かつ、面2535および2536に直角にかつ横軸2524に平行に延在し得る面2538および2539に接続される。さらに、面2537は、横軸2524に垂直な方向に、面2538と2539との間に延在して、溝2528の最も内側の面を形成できる。
図25Fは、実施形態によるCMPパッドコンディショナの側部領域の断面図を示す。図示のように、側部領域2540は、本願明細書の実施形態に従って説明したように、テーパ面2522および2529を含むことができる。加えて、側部領域2540は、面2541、面2542、および面2543を含む面の組み合わせによって形成された溝2528を含むことができる。溝2528は、半径方向内向きにCMPパッドコンディショナの本体に延在できる凹部を有することができる。面2541はテーパ面2522に接続され、かつ曲線形状、具体的にはCMPパッドコンディショナの本体から半径方向外向きに延在する凸形状を有することができる。面2541は面2543に接続できる。面2543は面2542に接続でき、面2541のように、CMPパッドコンディショナの本体から半径方向外向きに延在する曲面を有することができる。面2542はテーパ面2529に接続できる。図示のように、図25Fの実施形態によれば、溝2528は、面2541、2542、および2543によって規定される曲線をなす輪郭を有するが、溝2528の容積は、図25Dおよび図25Eの実施形態に示す溝よりも少ない。
図25Gは、実施形態による、CMPパッドコンディショナの側部領域の断面図を示す。側部領域2545は、本願明細書の実施形態に従って説明したように、テーパ面2522および2529を含む。加えて、側部領域2545は、線形の面2546、2546、2548、および2549によって規定される、全体的に線形の輪郭を有する溝2528を含むことができる。図示のように、面2546および2547は、それぞれテーパ面2522および2529から、横軸2524にほぼ垂直に延在できる。面2548および2549は、それぞれ面2546および2547に接続できる。面2548および2549は、半径方向内向きにCMPパッドコンディショナの本体に延在する溝2528を規定できる。面2548および2549は、ほぼ直角で、かつ横軸2524に対して角度をなして面2546および2547に接続できる。加えて、面2548および2549は、それぞれ面2546および2547に角度をなして延在する、全体的に線形の面である。特定の実施形態では、面2548と2549との間に形成される角度は鈍角、すなわち約90度超の角度とし得る。
図26Aは、実施形態による、CMPパッドコンディショナとも称す、プレートおよび研磨物品を含むコンディショニングシステムを示す。コンディショニングシステム2600は、プレート2501に取り外し可能に結合するように構成できるホルダ2601を含むことができ、同様にプレート2501は、CMPパッドコンディショナ2521に取り外し可能に結合できる。図26Aのコンディショニングシステムは、コンディショニングシステムの組み立ての前に互いから分離できる特定の構成部品を含むものとして示す。コンディショニングシステム2600の組み立てられた形態は、図26Bにさらに示す。
ホルダ2601は、ホルダ2601の本体に軸方向に延在する中心開口部2603を含むことができる。開口部2603は、ホルダと、CMPプロセス中に使用される他の物体(図示せず)との結合を容易にし得る。
ホルダ2601は、ホルダ2601の上面2605から本体に延在する開口部2602および2604をさらに含むことができる。開口部2607および2608は、中心開口部2603の反対側に互いに半径方向に離間し、かつ円周上で互いに離間できる。開口部2607および2608は、ホルダ2601の裏面2606からホルダ2601の本体に延在できる。特に、開口部2602は開口部2607に接続でき、開口部2602と2607との組み合わせは、ホルダ2601の本体の厚み全体を貫通して延在し、それゆえ、上面2605および裏面2606に接続される。同様に、開口部2604は開口部2608に接続でき、開口部2604と2608との組み合わせは、ホルダ2601の本体の厚み全体を貫通して延在しかつ上面2605と裏面2606を接続する開口部を形成する。開口部2602および2604の幅(例えば直径)を、それぞれが接続される開口部2607および2608と比較して大きくし得ることが分かる。この設計は、そこに締結具を係合することを容易にして、締結具のヘッドが、開口部2607および2608に必ずしも延在せずに、開口部2602および2604内に収容されかつそこに適切に位置決めされ得る。
コンディショニングシステム2600は、図25Bで説明した特徴を有するプレート2501をさらに含む。図26Aにさらに図示するように、プレート2501は、プレート2501の上面2514からプレート2501の本体に軸方向に延在する凹部2611をさらに含むことができる。凹部2611は、プレート2501の本体内の中心開口部2503と開口部2508との間に形成できる。加えて、プレート2501は、プレート2501の上面2514からプレート2501の本体に軸方向に延在する凹部2612を含むことができる。凹部2612は、中心開口部2503と開口部2507との間に位置決めできる。凹部2611および凹部2612はつながって、中心開口部2503の周りに円周状に延在する単一の凹部を画成できることが分かる。特定の実施形態によれば、凹部2611および2612を、中心開口部2503の周りに延在する単一の環状形状の凹部とし得る。
特に、コンディショニングシステム2600は、組み立て中、シール部材1613を凹部2611および2612内に配置できるように形成できる(図26B参照)。特に、シール部材1613を、単一のモノリシックな部片、例えばOリングとし得る。そのようなものとして、シール部材2613を凹部2611および2612内に載置でき、それらは、本願明細書に記載の通り、環状形状の凹部を意味し得る。シール部材2613は、凹部2611および2612内に提供されて、コンディショニング作業中に生成された流体および/または切屑から中心開口部2503をシールできる。
コンディショニングシステム2600は、プレート2501の上面2513内に形成された空洞部2690内に位置決めされるように構成された部材2610をさらに含むことができる。特に、図25Bの実施形態とは異なり、空洞部2690は、必ずしも個別の空洞部分を含まなくてもよい。むしろ、空洞部2690は、プレート2501の本体に軸方向内向きに延在する開口部とし得る。空洞部2690は、プレート2501の上面2513に垂直な半径方向内向きに延在する面2691によって規定できる。加えて、空洞部2690は、面2691に接続されかつ面2691にほぼ直角におよびプレート2501の上面2514にほぼ平行な方向に延在する底面2692によって規定できる。
部材2610は、コンディショニングシステム2600の組み立て中に、空洞部2690内に位置決めされるように構成されたサイズおよび形状にできる。本願明細書の実施形態によれば、部材2610を、本願明細書に記載の保護層261と類似の材料の保護層またはパッドとし得る。すなわち、例えば、部材2610はポリマー材料、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせで作製し得る。部材2610は、コンディショニングシステム内に、具体的にはプレート2501の空洞部2690内に組み立てられると、CMPパッドコンディショナ2521の研磨材テクスチャを保護し得る。
コンディショニングシステムは、実施形態によるシール部材2609と組み合わせ得るCMPパッドコンディショナ2521を含むことができる。特に、シール部材2609は、CMPパッドコンディショナ2521の溝2528内に位置決めして、プレート2501とCMPパッドコンディショナ2521との間のシールを容易にし得る。シール部材は、柔軟な材料、例えばポリマー材料、具体的には熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エラストマー、樹脂、またはそれらの組み合わせとし得る。
図26Bは、実施形態による、組み立て後の図26Aのコンディショニングシステムの断面図を示す。図示のように、ホルダ2601は、プレート2501を覆い、かつプレート2501に直接接続できる。CMPパッドコンディショナ2521は、プレート2501に取り外し可能に結合でき、空洞部2690に収容されるようにする。特に、組み立てられた形態では、ホルダ2601の裏面2606は、プレート2501の上面2514に直接接続できる。さらに、ホルダ2601の開口部2607は、プレート2501の開口部2506と軸方向に整列でき、締結具2631が開口部2602内に配置されて、ホルダ2601の開口部2607にわたってプレート2501の開口部2506まで延在し、ホルダ2601とプレート2501を互いに結合できるようにする。加えて、開口部2608は、開口部2505と軸方向に整列でき、締結具2630が開口部2604内に配置され、開口部2608および2505を通って延在してホルダ2601とプレート2501を互いに結合できるようにする。
さらに図示するように、シール部材2613は、ホルダ2601の裏面2606とプレート2501の上面2514との間の凹部2611および2612内に収容できる。シール部材2613は、凹部2611および2612の表面とホルダ2601の裏面2606との間を係合して、シールを形成し、かつ流体および/または切屑が中心開口部2503に入り込む可能性を低減できる。
図26Bにさらに図示するように、部材2610は、空洞部2690内に収容でき、部材2610の主面が空洞部2690の底面2692に当接できるようにする。加えて、部材2610の対向する主面がCMPパッドコンディショナ2521の主面に当接でき、空洞部2590内に収容されている間に研磨材テクスチャを損傷から保護する。さらに図示するように、組み立てた形態では、CMPパッドコンディショナ2521は空洞部2690内に収容でき、CMPパッドコンディショナ2521の主面が部材2610に当接し、かつCMPパッドコンディショナ2521の対向する主面がプレート2501から突出するようにする。プレート2501から突出するCMPパッドコンディショナ2521の主面は、プレート2501の上面2513によって規定された平面を越えて、軸方向に延在できる。そのようなものとして、CMPパッドコンディショナ2521の主面はコンディショニングを遂行する位置に配置され、プレート2501の上面2513は、コンディショニング作業中、パッドから離間できる。
研磨物品を十分に使用した後、使用者がそれぞれの開口部から締結具2631および2630を取り外してホルダ2601とプレート2501を分離させることによって、コンディショニングシステム2600の分解を開始できる。締結具2631および2630を取り外した後も、プレート2501とCMPパッドコンディショナ2521は依然として互いに結合していてもよい。プレート2501からCMPパッドコンディショナ2521を取り外すために、使用者は、プレート2501の裏面2514から、中心開口部2503にわたって方向2680に延在させるために物体または工具(例えば、締結具)を使用し得る。物体は、物体が部材2610の裏面またはCMPパッドコンディショナ2521に当接するまで、中心開口部2503を通って方向2680に延在し得る。方向2680に十分な力をかけると、プレート2501の空洞部2590からのCMPパッドコンディショナ2521の取り外しを容易にできる。
CMPパッドコンディショナ2521の摩耗状態に依存して、CMPパッドコンディショナ2521を裏返してもよく、対向する主面と対向する主面上の対応する研磨材テクスチャがプレート2501から突出するように位置決めされる。CMPパッドコンディショナ2521の向きを変えたら、コンディショナを空洞部2590内でプレート2501に結合し、かつドレッシング作業を続けるために使用できる。CMPパッドコンディショナ2521をひっくり返したら、締結具2630および2631をそれぞれの開口部内に位置決めしてホルダ2601とプレート2501を結合し、コンディショニングシステム2600の再組み立てを完了し得る。
図27A〜図27Cは、実施形態によるCMPパッドコンディショナおよびプレートの部分の断面図を示す。特に、図27A〜図27Cの以下の実施形態は、CMPパッドコンディショナとプレートとの間の取り外し可能な結合を達成するために、本願明細書の実施形態のいずれかで利用することができる様々な係合構造および結合機構を示す。そのような実施形態では、CMPパッドコンディショナおよびプレートは、様々な係合構造を用いることができ、これらは、特定の表面の輪郭、シール部材、バイアス部材、およびそれらの組み合わせを有して、CMPパッドコンディショナとプレートとの間の取り外し可能な結合を容易にする。特に、図27A〜図27Cの以下の実施形態は、CMPパッドコンディショナとプレートとの間に、一般的に図26Bに示す領域2695で使用するための様々な結合機構を含むことができる。
図27Aは、実施形態によるCMPパッドコンディショナおよびプレートの部分の断面図を示す。特に、図27Aの実施形態は、特定の結合面およびシール部材を用いてCMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との間の取り外し可能な結合を容易にする特定の係合構造の図を示す。特に、プレート2501は、プレート2501の本体から軸方向に延在しかつ本願明細書の実施形態で説明したようにCMPパッドコンディショナ2521を係合するための空洞部2590を規定するアーム2762を含む。特に、アーム2762は、アーム2762にほぼ直角に半径方向内向きに延在するフランジ2701を含むことができる。
アーム2762は、内部表面2705内に画成された溝2790(すなわち、プレートの溝)を含むことができる。特に、溝2790は、内部表面2705に接続されかつそれにほぼ直角に延在する面2702によって形成できる。溝2790は、面2702に接続されかつそれにほぼ直角に延在する面2703によってさらに規定できる。さらに、溝2790は、面2703に接続されかつそれにほぼ直角に延在する面2704によってさらに規定できる。面2704および2702は互いにほぼ平行とし得る。そのようなものとして、面2702、2703、および2704は、アーム2762の内面2705内に、ほぼ直線の輪郭を有する溝2790を画成できる。
さらに図示するように、CMPパッドコンディショナとプレート2501を組み立てると、溝2790内にはシール部材2609が収容できる。さらに図示するように、組み立てた位置では、CMPパッドコンディショナ2521は、プレート2501の溝2790内に収容されたシール部材2609に接触しかつ当接するように構成される。特に、シール部材2609は、シール部材2609の体積の大部分が溝2790内に収容されかつシール部材2609の表面の一部のみがCMPパッドコンディショナ2521の溝2528に接触するように、位置決めされる。従って、組み立てた状態では、CMPパッドコンディショナ2521は空洞部2590内に収容でき、かつCMPパッドコンディショナ2521の溝2528は、溝2790内に収容されたシール部材2609に当接できる。組み立てた状態では、シール部材は、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501のアーム2762とがある程度接触できるように変形し得るが、必ずしもいつもこうであるとは限らないことが分かる。そのような構成は、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との取り外し可能な結合を容易にし、さらに、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との接続部のシールを容易にする。
図27Bは、CMPパッドコンディショナ2521およびプレート2501の部分、具体的にはCMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との間の取り外し可能な結合に使用された係合構造の断面図を示す。図示のように、CMPパッドコンディショナ2521は、シール部材2609を係合するための、CMPパッドコンディショナの本体2521に半径方向に延在する溝2528を有することができる。図27Aの実施形態とは異なり、図27Bの実施形態は、シール部材2609の体積の大部分が、CMPパッドコンディショナ2521内に形成された溝2528に収容されるように、形成される。
さらに図示するように、プレート2501は、プレート2501の本体から軸方向外向きに延在するアーム2762を含むことができ、プレート2501内に空洞部2590を形成するのを支援する。アーム2762は、上面2513に隣接しかつ半径方向内向きに延在するフランジ部分2721を含むことができる。フランジ部分2721は、組み立てた状態では、シール部材2609の部分に係合するように構成されている。フランジ2721は、上面2513から角度をなして延在する第1の面2722と、面2722に接続してそこから角度をなして延在し、かつ上面2513にほぼ垂直な面2723と、面2723に接続してそこから角度をなして延在する面2724とを含むことができ、半径方向内向きに突出するフランジ部分2721を形成する。
組み立て中、溝2528内に収容されたシール部材2609を有するCMPパッドコンディショナ2521は、プレート2501に嵌めることができ、シール部材2609は、フランジ部分2721を越えて軸方向内向きおよび半径方向外向きに延在するようにする。図示の組み立てた状態では、シール部材2609は、フランジ部分の面2724およびアーム2762の内面2705に当接できる。
図示のように、CMPパッドコンディショナ2521の面は、プレート2501の面から離間でき、シール部材2609がプレート2501とCMPパッドコンディショナ2521との間の接続を維持するようにする。しかしながら、特定の例では、CMPパッドコンディショナ2521の面2725は、プレート2501の面、具体的にはフランジ部分2721の面2723に係合して当接し得る。組み立ておよび分解中、シール部材2609は変形でき、フランジ部分2721、具体的にはフランジ部分の面2723によって軸方向に平行移動され得ることが分かる。シール部材2609は、変形するようにさらに形成および位置決めされる一方、CMPパッドコンディショナ2521はプレート2501の空洞部2590内に係合される。
図27Cは、CMPパッドコンディショナ2521およびプレート2501の部分、特に、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との間の取り外し可能な結合に用いられる係合構造の断面図を示す。図示のように、プレート2501は、プレート2501の上面2513からプレート2501のアーム2762に軸方向内向きに延在する凹部2780を有するように、形成できる。凹部2780は、凹部2780の両側で突起または歯として軸方向外向きに延在できるアーム部分2737と2731との間の空間と定義できる。
一実施形態によれば、凹部2780は、弾性部材2733を含むように形成できる。弾性部材2733は、凹部2780の輪郭に適合しかつアーム2737および2731を互いに離れるように偏倚位置に偏倚させるように構成された全体的にU字形の部材とし得る。図示のように、弾性部材2733は、凹部2780の内面とほぼ同じ輪郭、すなわちU字形の輪郭を有し、それに沿って延在するように構成できる。さらに、特定の実施形態では、凹部2780を柔軟な材料2732で満たしてもよい。好適な柔軟な材料は、有機または無機材料、またはそれらの組み合わせを含み得る。特定の例では、柔軟な材料2732はポリマー、例えばエラストマーとし得る。凹部2780内に柔軟な材料2732を使用することは、アーム2731の方への方向2736のアーム2737の動きに追加的に弾性を与えることができる。
さらに図示するように、凹部2780は、互いに向かって延在するフランジ2735および2734によって形成できる。フランジ2734および2735は、凹部2780内に弾性部材2733および柔軟な材料2732を容易に収容するように形成できる。
さらに図示するように、アーム2737は、内面2739とプレート2501の上面2513との間に延在する面2738を有するように形成できる。面2738は、湾曲した輪郭を有し、かつ組み立て中、パッドコンディショナ2521とプレート2501との間でCMPパッドコンディショナ2521の一部分に係合するように形成できる。特定の例では、CMPパッドコンディショナ2521は、組み立て中、アーム2737の面2738に係合して当接するように構成された溝2528を有するように形成できる。例えば、図示の組み立てた形態では、溝2528は、プレート2501の面2738と面2739との間の縁部に係合するように構成された面2742を含むように形成できる。すなわち、組み立て中、CMPパッドコンディショナ2521は、CMPパッドコンディショナ2521の面2742が面2738とアーム部分2737の内面2739との間の接合部に係合して当接するようにアーム2737が方向2736に十分に動かされるまで、空洞部2590内に配置できる。
プレート2501からのCMPパッドコンディショナ2521の取り外しは、アーム2737を方向2736に押圧するのに十分な力をCMPパッドコンディショナ2521の背面にかけて、アーム部分2737の面2738の上側に面2742の十分なクリアランスを作り、それゆえ、空洞部2590からCMPパッドコンディショナ2521を解放することを含み得る。
さらに図示するように、プレート2501の内面2739は、プレート2501内の空洞部2590の底面2518と部材2610の面との間に形成された間隙2740を有するように形成できる。そのような間隙2740は、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との間を好適に取り外し可能に結合するための、アーム2737の追加的な曲げを提供し得る。さらに、プレート2501を作製するためのポリマー材料の使用は、アーム部分2737の屈曲する性質をさらに支援し得る。
図28Aは、実施形態によるプレートの背面の上面図を示す。プレート2801は、全体的に円形の輪郭、およびシリンダー状の三次元形状を有することができる。図示のように、プレート2801は、本願明細書の実施形態で説明したように、中心開口部2503と、開口部2505、2506、2507、および2508とを含むことができる。さらに、プレート2801は、本願明細書の実施形態に従って説明したように、開口部2509、2510、および2511を含むことができる。
さらに図示するように、プレート2801は、本体の中心から半径方向に離間しかつプレート2801の本体の中心の周りで円周上に互いに離間した凹部2861、2862、および2863を含むことができる。凹部2861〜2863は、プレート2801の本体に十分な深さで軸方向に延在し、内部に特定の物体を収容できる。特に、凹部2861〜2863は、凹部2861〜2863の中心が約120°離れるように、等距離で離間できる。
実施形態によれば、凹部2861〜2863は、凹部2861〜2863内に収容された磁石2807、2808、および2809を含むことができる。プレート2801の本体内に磁石2807〜2809を使用することは、プレート2801とCMPパッドコンディショナとの間を取り外し可能に結合するための、プレート2801とCMPパッドコンディショナとの間の磁気結合を容易にするために使用できることが分かる。本願明細書に記載の通り、そのような設計の場合、CMPパッドコンディショナは、磁石2807〜2809による磁気結合を支援するために金属部分を用い得る。
さらに図示するように、プレート2801は、全体的に円形の輪郭を有する点線2805によって規定された空洞部を含むことができる。しかしながら、空洞部2805は、空洞部2805の内部に、その円周の一部分に沿って延在する平坦な部分2802、平坦な部分2803および平坦な部分2804を含むように形成される。すなわち、空洞部2805のアーチ形のほぼ円形の面は、円周に沿った特定の位置で平坦な部分2802〜2804によって中断される。平坦な部分2802〜2804は、空洞部2805の全体的に湾曲した面を中断する線形の面部分である。平坦な部分2802〜2804は、プレート2801とCMPパッドコンディショナとの間の適切な結合を容易にでき、作業中、プレート2801内でCMPパッドコンディショナが回転する可能性を低減させる。
図28Bは、軸2812によって規定された平面に沿って見た、図28Aのプレート2801の一部分の断面図を示す。プレート2801は、プレート2801の本体に軸方向に延在しかつ磁石2807を内部に収容するように構成された凹部2861を含むことができる。さらに図示するように、プレート2801は、シール部材を内部に収容しかつホルダに対してプレート2801をシールする、図26Aおよび図26Bに従って説明した凹部と同様に、凹部2822および2821を含むように形成できる。
さらに図示するように、プレート2801は、プレート2801の本体に軸方向内向きに延在する空洞部2824を含むように形成できる。空洞部は、プレート2801の上面2830に垂直に延在する面2829と、軸2866にほぼ垂直に軸方向におよびプレート2801の上面2830に実質的に平行に延在する底面2828とによって規定できる。さらに、空洞部2824は、プレート2801の中心開口部2503と連続的にそれと接続でき、中心開口部2503が軸2866に沿って軸方向にプレート2801の厚み全体を貫通して延在するようにする。
組み立て中、保護層またはパッドとし得る部材2834を空洞部2824に挿入でき、部材2834の裏面2836が空洞部2824の底面2828に当接して接続されるようにする。加えて、組み立て中、研磨テクスチャをそれぞれ有する第1の主面2832および第2の主面2833を有するCMPパッドコンディショナ2831は、プレート2801の空洞部2824内に配置できる。特に、CMPパッドコンディショナ2831の面2832は、CMPパッドコンディショナ2831がプレート2801の空洞部2824内に収容されると、部材2834の上面2835に当接し、かつそれに直接接続できる。CMPパッドコンディショナ2831を、全体的に矩形形状を有するものとして示すが、本願明細書の実施形態のCMPパッドコンディショナに従って説明したいずれかの特徴を含むことができることが分かる。
プレート2801からのCMPパッドコンディショナ2831の分解中、使用者は、プレート2801の中心開口部2503内に、物体(例えば締結具、細長い工具、または手)を挿入して部材2834を、あるいは、CMPパッドコンディショナ2831の裏面2832を係合してもよい。部材2834またはCMPパッドコンディショナ2831に力をかけて、CMPパッドコンディショナを方向2870に押圧し得るので、CMPパッドコンディショナ2831を磁石2807〜2809から磁気的に分離させ、CMPパッドコンディショナ2831をプレート2801に取り外し可能に結合する。
図28Cは、実施形態による、互いに結合されたプレートおよびCMPパッドコンディショナの上面図を示す。特に、図28Cの図は、図28Aのプレートに結合されたCMPパッドコンディショナを示す。図示のように、プレート2801は、CMPパッドコンディショナ2831を収容するように構成された空洞部の円周において線形の面領域によって規定された平坦な部分2802、2803、および2804を含む。さらに、CMPパッドコンディショナ2831は、プレート2801の平坦な部分2802、2803、および2804に直接接触しかつ当接するように構成された、CMPパッドコンディショナ2831の円周において線形の面領域によって規定された相補的に平坦な部分2842、2843、および2844を含むことができる。そのような配置は、作業中、プレート2801内でCMPパッドコンディショナ2831が回転する可能性を低減させる。
図29は、実施形態による研磨工具の上面図を示す。上述の実施形態は、プレートに取り外し可能に結合されるCMPパッドコンディショナを用いる研磨物品に関するものであった。しかしながら、単一のプレートを複数のCMPパッドコンディショナに用いてもよいことも考慮される。特に、研磨工具は、単一のプレートに取り外し可能に結合された複数のCMPパッドコンディショナを用いてもよく、プレートは、CMPパッドコンディショナの各々を内部に収容しかつそれを取り外し可能に結合するために、複数の凹部または空洞部を有する。
研磨工具2900は、本願明細書の実施形態のプレートに従って説明した特徴を含むプレート2901を含むことができる。例えば、プレート2901は、上面図から見ると円形の輪郭、および全体的にシリンダー状の三次元形状を有することができる。プレート2901は、本体に延在しかつプレート2901を別の物体、例えばホルダに結合するのを支援するように構成された複数の他の開口部(図示せず)を含むことができる。
プレート2901は、プレート2901の本体に軸方向内向きに延在するプレート2901の上面内に空洞部2911、2912、2913、および2914(2911〜2914)を含むことができる。空洞部2911〜2914は、プレート2901の上面の特定の位置に位置決めでき、特に、コンディショニング作業中に適切なバランスにするためにプレート2901の中心の周りにパターンに配置してもよい。空洞部2911および2913は、プレート2901の中心から半径方向に離間できるが、軸2908に沿って位置決め、かつ円周上に互いに約180度だけ離間できる。同様に、空洞部2912および2914は、プレートの中心から半径方向に離間できるが、軸2909に沿って位置決めでき、空洞部2912および2914が円周上で互いに約180度の中心角だけ離間できるようにする。
空洞部2911〜2914の各々は、各CMPパッドコンディショナ2915、2916、2917、および2918を収容するように形成できる。そのようなものとして、空洞部2911〜2914は、プレート2901とCMPパッドコンディショナ2915〜2918との間の取り外し可能な結合を容易にするために、本願明細書の実施形態の特徴を含むことができる。加えて、CMPパッドコンディショナ2915〜2918は、プレート2901と各CMPパッドコンディショナとの間の取り外し可能な結合を容易にするために、本願明細書の実施形態の特徴を含むことができる。特に、CMPパッドコンディショナ2915〜2918はリバーシブルであり、CMPパッドコンディショナ2915〜2918の各々が基板の第1および第2の主面に研磨材テクスチャを有するようにする。
図29の実施形態では、4つの別個の独立したCMPパッドコンディショナ2915〜2918を収容するように構成される4個の空洞部2911〜2914を有するプレート2901を説明したが、そのような実施形態は、単一のプレートに含まれ得る空洞部およびCMPパッドコンディショナの数を制限するものではない。他の実施形態は、空洞部を2個のみ有するプレートを用い得る。他の実施形態は、少なくとも約3個の空洞部、少なくとも約4個の空洞部、少なくとも約6個の空洞部、少なくとも約10個の空洞部、少なくとも約16個の空洞部、少なくとも約24個の空洞部、または少なくとも約30個もの空洞部など、異なる数の空洞部(および対応する数のCMPパッドコンディショナ)を有するプレートを用い得る。特に、任意の数の空洞部を用いてもよく、一般に空洞部の数は複数または2個である。
さらに図示するように、プレート2901は、空洞部2911内に開口部2921、空洞部2912内に開口部2922、空洞部2913内に開口部2923、および空洞部2914内に開口部2924を有するように形成できる。開口部2921〜2924は、プレート2901の裏面に形成され、かつプレート2901の本体に軸方向に延在できる。図示のように、開口部2921〜2924は、後面から各空洞部の底面へ延在するように形成でき、開口部によって、使用者が、空洞部内に収容されたCMPパッドコンディショナにプレート2901の後面からアクセスできるようにする。そのような設計によって、CMPパッドコンディショナ2915〜2918とプレート2901との間の取り外し可能な結合を容易にする。操作者は、プレート2901の裏面から開口部2921〜2924の1つにわたって延在する工具を使用して、対応する空洞部からCMPパッドコンディショナにアクセスしてこれを押して、空洞部からのCMPパッドコンディショナの取り外しを支援することができる。開口部2921〜2924と空洞部2911〜2914との間の設計の関係は、図25Bに示した中心開口部2503と空洞部2590との間の設計と実質的に同じである。
本願明細書の実施形態は、基板の第1および第2の主面上に第1および第2の砥粒層を有するリバーシブル研磨物品を含む研磨工具の形成方法に関する。研磨工具は、研磨物品上の係合構造とプレート上の係合構造または結合面とを含んで2つの構成部品を取り外し可能に結合する結合機構を含む特徴の組み合わせを含むことができる。実施形態による他の特徴は、優れた平面度、異なる研磨性能を有するデュアル研磨面、構成部品の特定の形状、シール部材、バイアス部材、特定の材料、コレット部材、磁石、異なる砥粒層の摩耗状態を示す印、および保護層を含む。特に、本願明細書の研磨工具は、耐用期間が延長されかつコンディショニングプロセスを改善するために様々な能力を有するリバーシブルCMPパッドコンディショナを利用する要素の組み合わせを含む。
上記では、特定の実施形態および特定の構成部品の接続について言及した例示である。結合または接続されている構成部品への言及は、本願明細書で説明した方法を実施するために理解できるように、前記構成部品間の直接接続または1つ以上の介在部品による間接接続のいずれかを説明するものであることが分かる。そのようなものとして、上述の主題は、説明にすぎず、限定するものではないとみなされ、および添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内にあるそのような修正、改良、および他の実施形態を全て網羅するものである。それゆえ、法律の規定する最大範囲とするために、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物で解釈可能な最も広い範囲によって決定され、上述の詳細な説明によって限定または制限されない。
特許請求の範囲または意義を解釈または限定するのに使用しないという理解の下で、特許法に従って説明の要約が提供され、提出される。加えて、上述の図面の詳細な説明では、説明を合理化するために、様々な特徴をまとめたりまたは単一の実施形態で説明したりしたかもしれない。この説明は、特許請求した実施形態が、各特許請求項に明示的に列挙したものよりも多くの特徴を必要するという意図を反映すると解釈されるべきでない。むしろ、以下の特許請求の範囲に反映させるように、本発明の主題は、説明した実施形態のいずれの特徴全てに関するものではない可能性がある。それゆえ、以下の特許請求の範囲は、図面の詳細な説明に組み込まれ、それにより、各特許請求項は、それ自体を、別個に特許請求された主題を定義するものとして主張する。

Claims (93)

  1. CMPパッドコンディショナを含む研磨工具であって、前記CMPパッドコンディショナが、
    第1の主面と、前記第1の主面に対向する第2の主面とを有する基板;
    前記第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層;
    前記第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層;および
    前記第1の主面に対応しかつ前記第1の砥粒層の摩耗状態を特定する、前記基板上の第1の印
    を含む、研磨工具。
  2. 前記基板が、少なくとも約2E3Mpaの弾性係数を有する材料を含む、請求項1に記載の研磨工具。
  3. 前記基板が、金属、合金、ポリマー、セラミクス、およびそれらの組み合わせからなる材料の群から選択される材料を含む、請求項1または2に記載の研磨工具。
  4. 前記基板がシリンダー形状を有する、請求項1、2または3に記載の研磨工具。
  5. 前記基板の前記第1の主面が第1の接着層をさらに含み、前記第1の砥粒層が、前記第1の接着層内に含まれる、請求項1、2、3または4に記載の研磨工具。
  6. 前記第1の接着層が、金属、ポリマー、セラミクス、およびそれらの組み合わせからなる材料の群から選択される材料を含む、請求項5に記載の研磨工具。
  7. 前記第1の砥粒層が、光学式自動焦点合わせ技術によって測定すると約0.02cm以下の平面度を有する、請求項1、2、3、4または5に記載の研磨工具。
  8. 前記第2の砥粒層が、前記第1の砥粒層と同じ平面度を有する、請求項7に記載の研磨工具。
  9. 前記基板の前記第2の主面が第2の接着層をさらに含み、前記第2の砥粒層が、前記第2の接着層内に含まれる、請求項1、2、3、4、5または7に記載の研磨工具。
  10. 前記第1の砥粒層の砥粒が、少なくとも約1500kg/mmのヴィッカース硬度を有する、請求項1、2、3、4、5、7または9に記載の研磨工具。
  11. 前記第1の層の砥粒が超砥粒を含む、請求項1、2、3、4、5、7、9または10に記載の研磨工具。
  12. 前記第1の層の砥粒がダイアモンド、炭素、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ、立方晶窒化ホウ素、およびそれらの組み合わせからなる材料の群から選択される材料を含む、請求項1、2、3、4、5、7、9、10または11に記載の研磨工具。
  13. 前記第1の砥粒層の砥粒は、前記第2の砥粒層の砥粒とは異なる、請求項1、2、3、4、5、7、9、10、11または12に記載の研磨工具。
  14. 前記第1の砥粒層が自己排除のランダム分布に配置されている、請求項1、2、3、4、5、7、9、10、11、12または13に記載の研磨工具。
  15. 前記第1の印が、前記第1の砥粒層の前記摩耗状態を特定する異なる色状態を有する色の指標を含む、請求項1、2、3、4、5、7、9、10、11、12、13または14に記載の研磨工具。
  16. 前記第1の印が、前記第1の砥粒層の前記摩耗状態を特定する異なる状態を有する物理的なマーキングを含む、請求項1、2、3、4、5、7、9、10、11、12、13、14または15に記載の研磨工具。
  17. 前記基板上に、前記第2の砥粒層に対応しかつ前記第2の砥粒層の摩耗状態を特定する第2の印をさらに含む、請求項1、2、3、4、5、7、9、10、11、12、13、14、15または16に記載の研磨工具。
  18. CMPパッドコンディショナを含む研磨工具であって、前記CMPパッドコンディショナが、
    第1の主面、前記第1の主面に対向する第2の主面、および前記第1の主面と前記第2の主面との間に延在する側面を有する基板;
    前記第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層;
    前記第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層;および
    前記基板の前記側面の一部分に沿って周囲方向に延在する第1のシール部材
    を含む、研磨工具。
  19. 前記第1のシール部材が変形可能な部材を含む、請求項18に記載の研磨工具。
  20. 前記第1のシール部材が、前記側面の一部分に沿って凹部内に配置される、請求項18または19に記載の研磨工具。
  21. 前記側面の一部分に沿って周囲方向に延在し、かつ前記第1のシール部材から離間している第2のシール部材をさらに含む、請求項18、19または20に記載の研磨工具。
  22. 前記基板が係合構造を含む、請求項18、19、20または21に記載の研磨工具。
  23. 前記係合構造が、前記基板の前記側面から延出する突起を含む、請求項22に記載の研磨工具。
  24. 前記突起が、前記基板の前記側面の外周全体の周りの円周に延在する、請求項23に記載の研磨工具。
  25. 前記係合構造が、前記基板内に第1の係合開口部を含む、請求項22に記載の研磨工具。
  26. 前記第1の係合開口部が、前記基板の厚さにわたって軸方向に延在する、請求項25に記載の研磨工具。
  27. 前記第1の係合開口部が、前記基板の中心から半径方向距離で変位される、請求項25に記載の研磨工具。
  28. 前記係合構造で前記基板に結合されたコレット部材をさらに含む、請求項22に記載の研磨工具。
  29. 前記コレット部材が、プレートに結合されるように構成された係合構造を含む、請求項28に記載の研磨工具。
  30. 前記コレット部材の前記係合構造が、前記プレートに回転式に係合するチャネルを含む、請求項29に記載の研磨工具。
  31. プレート;と
    研磨物品であって、
    第1の主面と、前記第1の主面に対向する第2の主面とを有する基板;
    前記第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層;
    前記第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層;および
    前記プレートの一部分に係合し、かつ前記研磨物品と前記プレートを取り外し可能に結合するように構成される係合構造
    を含む研磨物品と
    を含む、CMPパッドコンディショナとして用いるための研磨工具。
  32. 前記プレートが、前記研磨物品の前記基板と同じ材料を含む、請求項31に記載の研磨工具。
  33. 前記プレートが、金属、ポリマー、およびそれらの組み合わせからなる材料の群から選択される材料を含む、請求項31または32に記載の研磨工具。
  34. 前記プレートが、前記研磨物品の前記係合構造と相補的に係合するための結合面を含む、請求項31、32または33に記載の研磨工具。
  35. 前記結合面が、前記プレートの表面から延出する突起、ネジ面、および前記プレートの表面の溝のうちの1つを含む、請求項31、32、33、または34に記載の研磨工具。
  36. 前記研磨物品が、前記プレートの凹部内に収容される、請求項31、32、33、34または35に記載の研磨工具。
  37. 前記第2の砥粒層が、前記プレート内の前記凹部を規定する底面から離間している、請求項36に記載の研磨工具。
  38. 前記係合構造が締結具を含む、請求項31、32、33、34、35または36に記載の研磨工具。
  39. 前記研磨物品が、締り嵌め接続によって前記プレートに取り外し可能に結合されている、請求項31、32、33、34、35、36または38に記載の研磨工具。
  40. 前記研磨物品が、クランプによって前記プレートに取り外し可能に結合されている、請求項31、32、33、34、35、36、38または39に記載の研磨工具。
  41. 前記研磨物品とプレートが偏倚係合構造によって取り外し可能に結合されている、請求項31、32、33、34、35、36、38、39または40に記載の研磨工具。
  42. 前記係合構造がラッチを含む、請求項31、32、33、34、35、36、38、39、40または41に記載の研磨工具。
  43. 前記研磨物品がシール部材を含む、請求項31、32、33、34、35、36、38、39、40、41または42に記載の研磨工具。
  44. 前記プレートがシール部材を含む、請求項31、32、33、34、35、36、38、39、40、41、42または43に記載の研磨工具。
  45. 前記研磨物品が、前記第1の砥粒層を覆う第1の保護層を含む、請求項31、32、33、34、35、36、38、39、40、41、42、43または44に記載の研磨工具。
  46. 前記第1の保護層がポリマー材料を含む、請求項45に記載の研磨工具。
  47. 前記研磨物品が、前記第2の砥粒層を覆う第2の保護層を含む、請求項31、32、33、34、35、36、38、39、40、41、42、43、44または45に記載の研磨工具。
  48. プレートと、
    研磨物品であって、
    第1の主面と、前記第1の主面に対向する第2の主面とを有する基板;
    前記第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層;
    前記第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層;および
    を含む研磨物品と
    を含む、CMPパッドコンディショナとして用いるための研磨工具であって、前記プレートと研磨物品が、結合機構によって取り外し可能に結合されている、研磨工具。
  49. 前記結合機構が、前記研磨物品に取り付けられた係合構造を含む、請求項48に記載の研磨工具。
  50. 前記係合構造が、ラッチ、締結具、クランプ、締り嵌め接続およびそれらの組み合わせからなる構造の群から選択される構造を含む、請求項49に記載の研磨工具。
  51. 前記結合機構が磁石を含む、請求項48または49に記載の研磨工具。
  52. 前記磁石が前記プレート内に含まれる、請求項51に記載の研磨工具。
  53. 前記磁石が前記研磨物品内に含まれる、請求項52に記載の研磨工具。
  54. 前記磁石が前記基板内に含まれる、請求項53に記載の研磨工具。
  55. 前記結合機構が、前記プレートと前記研磨物品との間に配置されたシール部材を含む、請求項48、49または51に記載の研磨工具。
  56. 基板の第1の主面上に第1の接着層材料を配置するステップであって、前記基板が、前記基板をプレートに取り外し可能に結合するように構成された係合構造を含むステップ;
    前記第1の接着層材料内に第1の砥粒層を配置するステップ;
    前記基板の第2の主面上に第2の接着層材料を配置するステップであって、前記第2の主面が前記第1の主面に対向しているステップ;
    前記第2の接着層材料内に第2の砥粒層を配置するステップ;および
    前記第1の主面上の前記第1の砥粒層によって規定された第1の研磨面と、前記第2の主面上の前記第2の砥粒層によって規定された第2の研磨面とを含むCMPパッドコンディショナを形成するステップ
    を含む、研磨物品の形成方法。
  57. 形成するステップが前記基板の加熱を含む、請求項56に記載の方法。
  58. 加熱中、前記基板が前記第1の砥粒層から吊り下げられ、および第2の砥粒層が接触面から離間している、請求項57に記載の方法。
  59. 加熱中、前記基板が炉床の上方の垂直位置に吊り下げられ、前記基板の上部は、前記炉床の上方で底面とは異なる高さにある、請求項57に記載の方法。
  60. 加熱中、前記基板が、炉床の上方で水平位置に吊り下げられ、および前記第1の主面および第2の主面が前記炉床に実質的に平行である、請求項57に記載の方法。
  61. 加熱中、前記基板が開始位置および停止位置に対して位置を変更する、請求項57に記載の方法。
  62. 加熱中、前記基板が回転される、請求項61に記載の方法。
  63. 加熱中、前記基板が裏返される、請求項61に記載の方法。
  64. 研磨物品をドレッシング機に結合させるステップであって、前記研磨物品が、第1の主面と、前記第1の主面に対向する第2の主面とを有する基板を含み、前記研磨物品が、前記基板の前記第1の主面に第1の研磨面と、前記基板の前記第2の主面に第2の研磨面とを含み、および前記研磨物品が、前記ドレッシング機に装着されて前記第1の研磨面を露出するステップ;
    前記第1の研磨面を第1のCMPパッドの表面に接触させ、前記第1の研磨面に対して前記第1のCMPパッドを動かして、前記第1のCMPパッドのコンディションを整えるステップ;
    前記研磨物品を裏返して前記第2の研磨面を露出させるステップ;および
    前記第2の研磨面を第2のCMPパッドの表面に接触させ、前記第2の研磨面に対して前記第2のCMPパッドを動かして、前記第2のCMPパッドのコンディションを整えるステップ
    を含む、CMPパッドのドレッシング方法。
  65. 前記第1のCMPパッドおよび前記第2のCMPパッドが、異なるCMPパッドである、請求項64に記載の方法。
  66. 前記第1のCMPパッドを動かすステップが、前記第1の研磨面に対して前記CMPパッドを回転させることを含む、請求項64または65に記載の方法。
  67. 前記研磨物品をドレッシング機に結合させるステップが、前記研磨物品をプレートに取り外し可能に結合することを含み、前記プレートは、前記ドレッシング機に直接結合されている、請求項64、65または66に記載の方法。
  68. 前記プレートが、前記ドレッシング機のホルダに直接結合されている、請求項67に記載の方法。
  69. 前記プレートが、前記ホルダの一部分および前記プレートの一部分にわたって軸方向に延在する締結具を介して前記ホルダに固定される、請求項68に記載の方法。
  70. 前記研磨物品を裏返すステップが、
    前記プレートから前記研磨物品を取り外すこと;
    前記研磨物品を裏返すこと;および
    前記研磨物品を前記プレートに結合させることであって、前記第2の研磨面が、コンディショニング作業を実施するように露出されること
    を含む、請求項64、65、66、または67に記載の方法。
  71. 前記研磨物品を前記プレートから取り外す間、前記プレートは、前記ドレッシング機に結合されたままである、請求項70に記載の方法。
  72. CMPパッドコンディショナを含む研磨工具であって、前記CMPパッドコンディショナが、
    第1の主面、前記第1の主面に対向する第2の主面、および前記第1の主面と前記第2の主面との間に延在する側面を有する基板;
    前記第1の主面に取り付けられた第1の砥粒層;
    前記第2の主面に取り付けられた第2の砥粒層;および
    前記基板の側面の外周の周りに延在する溝
    を含む、研磨工具。
  73. 前記溝が、半径方向内向きに延在する凸形状を画成する、請求項72に記載の研磨工具。
  74. 前記CMPパッドコンディショナが、前記第1の主面と側面との間に延在するテーパ面を含む、請求項72または73に記載の研磨工具。
  75. 前記テーパ面が、前記第1の主面と前記溝との間に延在する、請求項74に記載の研磨工具。
  76. 前記CMPパッドコンディショナに取り外し可能に結合するように構成されたプレート本体を有するプレートをさらに含む、請求項72、73、または74に記載の研磨工具。
  77. 前記プレートが中心開口部を含む、請求項76に記載の研磨工具。
  78. 前記プレートが、裏面に、前記中心開口部の周りに円周状に延在する凹部を含む、請求項76に記載の研磨工具。
  79. 前記プレートが、前面から前記プレート本体に半径方向内向きに延在しかつ前記CMPパッドコンディショナを収容するように構成された空洞部を含む、請求項76に記載の研磨工具。
  80. 前記空洞部が第1の空洞部分および第2の空洞部分を含み、前記CMPパッドコンディショナが、前記第1の空洞部分内に係合するように構成されている、請求項79に記載の研磨工具。
  81. 前記第2の空洞部分の幅が、前記第1の空洞部分よりも小さい、請求項80に記載の研磨工具。
  82. 前記空洞部内に収容されるように構成されたパッドをさらに含む、請求項79に記載の研磨工具。
  83. 前記パッドは、組み立てた状態において前記CMPパッドコンディショナの前記第1の主面に当接するように構成されている、請求項82に記載の研磨工具。
  84. 前記プレートが、前記プレートの前記本体から軸方向外向きに延在するアームを含む係合構造を含む、請求項79に記載の研磨工具。
  85. 前記アームが、半径方向内向きに延在するプレートの溝を含む、請求項84に記載の研磨工具。
  86. 前記アームが、空洞部に半径方向内向きに延在するフランジ部分を含む、請求項84に記載の研磨工具。
  87. 前記プレートが、凹部を含むアームを含む、請求項79に記載の研磨工具。
  88. 前記凹部内に弾性部材が配置される、請求項87に記載の研磨工具。
  89. 前記凹部が柔軟な材料を含む、請求項87に記載の研磨工具。
  90. 前記アームが、第1のアーム部分および第2のアーム部分を含み、前記凹部は、前記第1のアーム部分と前記第2のアーム部分との間に配置されている、請求項87に記載の研磨工具。
  91. 前記第1のアーム部分が、前記第2のアーム部分の方に動くように構成されている、請求項90に記載の研磨工具。
  92. 前記プレートが、平坦な部分で中断される全体的に円形の表面を含む空洞部を含む、請求項72、73、74または76に記載の研磨工具。
  93. 前記CMPパッドコンディショナが、平坦な部分で中断される全体的に円形断面輪郭を含む、請求項72、73、74、76または92に記載の研磨工具。
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