JP2015520680A - 両面化学機械平坦化パッドコンディショナと共に使用されるツール - Google Patents
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Abstract
ツールが、両面化学機械平坦化(CMP)パッドコンディショナに連結されるように構成されたホルダを含む。ホルダは磁性材料、第1の面での第1の磁界強度(H1)、および第1の面の反対側の第2の面での第2の磁界強度(H2)を有する。第1の磁界強度(H1)は第2の磁界強度(H2)と異なる。【選択図】図32
Description
以下の出願は、ツール、特に両面化学機械平坦化パッドコンディショナと共に使用される研磨ツールに関する。
電子装置の製造では、導電性材料、半導体材料、誘電材料などの各種材料の複数層が堆積される。様々な層の連続的な堆積または成長および除去からは非平面状の上面が生じる。十分に平坦ではないウェハ表面では、構造の形状が不明瞭となり、回路が機能せず、最適性能を発揮できない。化学機械平坦化(CMP)は、半導体ウェハなどの被加工物を平坦化または研磨するのに用いられる一般的な技術である。
標準的なCMP工程では、被加工物が研磨パッドに接触して配置され、研磨スラリーが平坦化工程を助けるためにパッドに提供される。研磨スラリーは研磨するように被加工物と相互作用して材料を除去する研磨粒子を含むことができ、被加工物の特定部分の除去を向上させるように化学的に作用することもできる。研磨パッドは通常、被加工物よりもかなり大きく、パッド面にスラリーを保持するのに適した微小構造などの特定の(wwwcertain)特徴を含むことのできる高分子材料である。
上記研磨動作中、通常、パッドコンディショナが採用され、研磨パッドの面全体を移動し、研磨パッドを清掃し、スラリーを保持するように面を適切に調整する。研磨パッドの面は時間の経過と共に摩耗して、パッドの微小構造を平滑化させるために、研磨パッドコンディショニングは一貫した研磨性能を得るため所望の研磨面を維持する上で重要である。さらに、コンディショニング動作は、構成要素を詰まらせるおそれのある研磨片の存在、化学的腐食、コンディショナの不規則形状、コンディショナの酷使、粒子の脱出など、コンディショニング動作を阻害し、研磨対象である繊細な電子部品を損傷させる可能性のある特定の障害に直面する。
したがって、業界は、改良CMPパッドコンディショナおよびシステムをなお必要としている。
本開示は、添付図面を参照することによって、よりよく理解され、その多数の特徴および利点が当業者にとって自明となるであろう。
一実施形態に係る研磨用品を形成するためのフローチャートである。
一実施形態に係る研磨用品の断面図である。
一実施形態に係る研磨用品の断面図である。
一実施形態に係る研磨用品の断面図である。
一実施形態に係る研磨用品の断面図である。
一実施形態に係る研磨用品の断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。
図24A〜図24Dは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショニング動作を実行するための研磨用品の使用方法を示す図である。
一実施形態に係るプレートの裏側の上面図である。
一実施形態に係る図25Aのプレートの部分断面図である。
一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの断面図である。
一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの側領域の部分断面図である。
一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの側領域の部分断面図である。
一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの側領域の部分断面図である。
一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの側領域の部分断面図である。
図26A〜図26Bは、一実施形態に係るプレートと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である。
図27A〜図27Cは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナとプレートの部分断面図である。
一実施形態に係るプレートの上面図である。
一実施形態に係る図28Aのプレートの断面図である。
一実施形態に係るプレートおよびCMPパッドコンディショナの上面図である。
一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。
別の実施形態に係るコンディショニングシステムの断面図である。
ホルダの別の実施形態の断面図である。
図32A〜図32Bは、別の実施形態に係るコンディショニングシステムの断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
両面CMPパッドコンディショナの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの他の実施形態の断面図である。
コンディショニングシステムの磁性材料の一実施形態の断面図である。
図面を通じて使用される同じ参照符号は類似または同一のものを指す。
2010年9月30日に公開された、弁理士の事件番号BD−6045である米国特許出願公開第2010/0248595号を、引用により本願に組み込む。
以下の説明は、ドレッサとも称される、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ツールに関する。研磨ツールは、2つ(第1および第2の)研磨面を有する研磨用品と、研磨用品を治具またはプレートで着脱可能に連結する連結機構とを含む複数の特徴を備えることができる。研磨ツールは、第1および第2の研磨面の両方が使用できるように研磨ツールの取外しと反転を簡易化する様々な種類の係合構造を含むことができる。
図1は、一実施形態に係る研磨ツールの形成方法を示すフローチャートである。図示するように、工程は、ステップ101で基板の第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することができる。
概して、基板は研磨処理の過酷さに耐えるのに適している材料で作製する。たとえば、基板は弾性係数(すなわち、ヤング率)が2E3MPa以上の材料で作製することができる。他の実施形態では、基板は約5E3MPa以上、たとえば約1E4MPa以上または約1E5MPa以上の大きな弾性係数を有する材料で作製することができる。具体的な例では、基板材料は約2E3MPa〜約4E5MPaの範囲の弾性係数を有する。
たとえば、基板は金属、合金、セラミック、ポリマー、またはそれらの組み合わせなどの材料を含むことができる。特定の一実施形態によると、基板は鋼などの合金で作製する。一部の実施形態の場合、本願で認識されるように、基板は、磁化される、あるいは磁化可能である材料を含むことができる。
基板は、相互に対向し、相互に略平行である第1の主面と第2の主面とを有する略ディスク状などの特定の形状を有することができる。第1の主面と第2の主面とは基板の高さを画定する側面によって接続することができる。基板は円筒状となるように円形輪郭を有するディスク形状であるが、その他の形状も考えられる。たとえば、基板は、相互に平行にすることができる略平面状の側面を備えるように矩形または多角形状を有することができる。特に、基板は、本願でより詳細に後述されるようなその他の特徴(たとえば、係合構造)を含むことができる。
基板の第1の主面への第1の接着層材料の配置は、膜、箔、テープなどの形状で基板面に貼付することのできる材料層の貼付を含むことができる。通常、接着層材料は、接着層が研磨粒子を含み、処理中に均質な接着層材料を形成するのに十分な厚さを有するように貼付する。たとえば、一実施形態では、接着層材料は金属または合金を含むことができる。特に有効な金属は遷移金属を含むことができる。たとえば、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鑞付け材料とすることができる。
さらに他の実施形態では、第1の接着層材料は高分子材料とすることができる。特に適切な高分子接着層材料は熱可塑性物質および熱硬化性物質、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むことができる。たとえば、第1の接着層での使用に特に適した高分子材料はエポキシ、アクリル樹脂、およびそれらの組み合わせを含むことができる。特定の接着層材料はフェノールホルムアルデヒドも組み込むことができる。
第1の接着層材料は、接合材料の機械的特徴を向上させて接合材料の耐久性を高めることのできる充填剤を含むことができる。さらに、充填剤粒子を使用して、鑞付け金属・充填剤の組み合わせの熱膨張係数と鑞付け金属・研磨剤の組み合わせの熱膨張係数とを合致させ、平坦化不足を回避することができる。同様に、このような不活性充填剤を使用して、熱処理中に未完成ツールが置かれるプレートまたは耐火物に鑞付け金属が付着するのを防止して、平坦化不足を回避することができる。また、このような不活性充填剤は摩耗抵抗を向上させ、所望に応じて研磨剤として作用することができる。
ステップ101で第1の主面に第1の接着層材料を配置した後、該工程はステップ103で第1の接着層材料内に研磨粒子の第1の層を配置することによって継続する。接着層材料内に研磨粒子を配置するには様々な方法を使用することができる。たとえば、研磨粒子は、短い範囲でも長い範囲でも秩序無くランダムな構成で接着層内に配置することができる。もしくは、研磨粒子の配置は、粒子があるパターンを有する、さらには長範囲にわたり秩序あるアレイなどのパターン(たとえば、面心立方パターン、立方パターン、六角形パターン、菱形パターン、螺旋状パターン、ランダムパターン、およびこのようなパターンの組み合わせ)を形成するように完成させることができる。具体的な例では、研磨粒子は、コンディショニングCMPパッドにとって特に適した自己回避型不規則分布(すなわち、SARD(商標)パターン)で配置されるように接着層内の特定の位置に置くことができる。
研磨粒子は約1500kg/mm2以上のビッカース硬度を有することができるように特に硬い材料とすることができる。具体的な例では、研磨粒子は酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物、炭素ベースの構造(フラーレンなどの人工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むことができる。一部の例では、立方晶窒化ホウ素やダイヤモンドなどの超研磨材料を研磨粒子として使用することができる。
研磨粒子は、CMP処理におけるコンディショニングパッドに適した平均グリットサイズを有することができる。このような用途では、平均グリットサイズは約300ミクロン未満とすることができる。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ミクロン以下などになるように、さらに小さな研磨粒子を使用することができる。特定の例では、研磨粒子は約1ミクロン〜約100ミクロンの範囲など、約1ミクロン〜約300ミクロンの範囲の平均グリットサイズを有する。
ステップ103で第1の接着層材料内に研磨粒子の第1の層を配置した後、該工程はステップ105で基板の第2の主面に第2の接着層材料を置くことによって継続することができる。上述したように、基板は、第1の主面と第2の主面とが互いに対向し略平行となるようにディスク状または円筒状とすることができる。第1の主面と第2の主面とは相互に間隔をおいて配置し、側面によって相互接続することができる。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類似する、あるいは同一である工程を含むことができる。具体的な工程では、第2の接着層の配置は、完成した第1の接着層材料と研磨粒子の第1の層がどの面とも接触しないように基板の懸架を含むことができる。第2の接着層の形成中に基板を懸架することで、研磨粒子の第1の層の配置または配向の変化、さらには研磨粒子の第1の層の目つぶれも回避される。基板は機械的手段、加圧手段などを使用して懸架することができる。
一実施形態によると、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することができる。さらに別の設計では、第2の接着層材料が第1の接着層材料と異なる材料であることが適切である。このような設計は、第1の接着層材料が第1の種類のドレッシング動作に適し、基板の第2の主面が別のドレッシング動作に適するように、研磨用品の能力を変動させるのに適切である。
ステップ105で第2の主面に第2の接着層材料を配置した後、該工程はステップ107で第2の接着層材料内に研磨粒子の第2の層を配置することによって継続することができる。上述したステップ103と同様、研磨粒子の第2の層の配置もランダムな構成、パターン化された構成、または自己回避型不規則分布(SARD(商標))で完成させることができる。さらに、研磨粒子の第2の層は研磨粒子の第1の層と同じ構成を有することができる。
さらに、第2の層に使用される研磨粒子は、同じ種類の材料と同じ平均グリットサイズを用いて第1の層の研磨粒子と同一にすることができる。しかしながら、特定の実施形態では、第2の層の研磨粒子は研磨粒子の第1の層で使用される研磨粒子と異ならせることができる。第1の主面と第2の主面とで異なる研磨粒子を使用することによって、異なるドレッシング動作を実行できる研磨用品の形成が容易になる。たとえば、第2の層の研磨粒子は第1の層の研磨粒子と異なる種類の材料を含有することができる。一部の設計では、第2の層の研磨粒子は、同じCMPパッドまたは異なる種類のCMPパッド上で別のドレッシング動作を完了させるため、異なる平均グリットサイズを有することができる。
ステップ107で第2の接着層材料内に研磨粒子の第2の層を配置した後、該工程はステップ109で基板を加熱してCMPパッドコンディショナを形成することによって継続する。加熱は、第1および第2の接着層材料から鑞付け層を形成して研磨粒子を基板に固定するのに適した方法で完了することができる。
特定の実施形態では、加熱工程は、第1の層および第2の層の研磨粒子がどの接触面からも離れて配置されるように基板材料を懸架することを含む。このような構成により、処理中の研磨粒子の向き変更、回転、および/または鈍化が回避される。具体的な工程では、加熱中、基板を炉床の上方に垂直に懸架させることができるため、基板は炉床と直角に配向される。他の実施形態では、基板を炉床の上方に水平に懸架させることができるため、第1の主面と第2の主面は炉床と略平行になる。さらに他の実施形態では、基板を炉床に対して斜めにすることができるため、基板の第1の主面と第2の主面は炉床と平行にも垂直にもならない。
一工程によると、基板は加熱工程中、開始位置と停止位置に関して位置を変更することができる。加熱中に基板の位置を変更することで、研磨粒子の最初の位置の保持を容易にしつつ、特に均一な接着層を有する研磨用品の形成を促進することができる。たとえば、基板の位置の変更は、加熱中に基板を回転、傾斜、または反転させることを含むことができる。このような工程は、第1および第2の主面に接着層材料と研磨粒子とを有する研磨用品にとって特に適切である。
本願に記載の形成工程は、それぞれが研磨工程に適した第1および第2の主面を有するリバーシブル研磨用品の形成を容易にする。さらに、本願に記載の工程は、研磨粒子の第1の層と研磨粒子の第2の層の平坦度が優れた研磨用品の形成を容易にする。優れた平坦度はCMPパッドの処理とドレッシングの向上に役立つ。
図2Aは一実施形態に係る研磨用品の断面図である。具体的には、研磨用品200は第1の主面202と第1の主面202の反対側の第2の面204とを有する基板201を含み、第1の主面202と第2の主面204とは側面206によって接合される。第1の接着層203は第1の主面202に重なり接して、研磨粒子221の第1の層は接着層203内に収容されて、研磨粒子は基板201に固定される。図示するように、研磨粒子221の第1の層は、面に沿った距離を算出してサンプルの平坦度マップを生成する、光の様々な波長を使用した非接触光学測定方法を用いて測定されるとおり、優れた平坦度を有することができる。たとえば、研磨粒子の第1の層は約0.02cm以下、たとえば約0.01cm以下または約0.005cm以下の平坦度を有することができる。上記平坦度の測定値は、点間の距離を測定する光学自動焦点技術を用いて収集される。このような技術の一例が、VIEW Engineering,Inc.から市販されているBenchmark450(商標)である。
研磨粒子221の第1の層の平坦度は、第1の接着層の平坦度、ならびに研磨粒子の配向およびサイズに関連する。図示するように、研磨用品200は、接着層203の面の上方で最も低い位置に設定される研磨粒子の最上面にわたって延在する面によりほぼ画定される下側作業面211を画定する。研磨用品200は、接着層203の面の上方で最も高い位置に設定される研磨粒子の最上面にわたって延在する面によって画定される上側作業面213も示す。下側作業面211と上側作業面213との間の差が作業面変形長215(Δh)であり、この変形長は接着層203の非平面状面の影響を受け、研磨粒子221の第1の層内の粒径の差によってさらに増幅され得る。特に、本願に記載の形成工程は、作業面変形長215が小さく平坦度に優れた研磨用品の形成を容易にする。具体的には、研磨用品200は、第1および第2の主面202および204が、接着層203および205ならびに研磨粒子221および223の層をそれぞれ含む類似の構造を有するように、基板の中心に対して対称である。このような対称形により、CMPパッドのコンディショニングに特に適した、研磨粒子221および223の層に関して優れた平坦度および作業面変形長を有する研磨用品200の形成が容易になる。
図示するように、研磨用品200は、基板201の第2の主面204に装着されて接する接着層205を含む。研磨粒子223の層は接着層205内に収容され固定される。特に、研磨粒子223の層は、本願に記載の研磨粒子221の層と同程度の平坦度と作業面変形長とを有することができる。
さらに、研磨用品200は、研磨用品200の形成を容易にする特定の輪郭を備えた側面206を有することができる。たとえば、基板201は、形成工程を向上させると共に、コンディショニング動作中に基板201をプレートに着脱可能に連結する連結構造を提供する係合構造を側面に沿って有することができる。図示する実施形態によると、係合構造は、基板201の内部へ横方向に延在する凹部207および208を側面206に含むことができる。接着層203および205ならびに研磨粒子221および223の層の適切な形成のため、凹部207および208を使用して、処理中に基板201を保持する(たとえば、基板201を懸架する)ことができる。さらに、凹部207および208は、別の実施形態で説明するようにプレート内に研磨用品200を固定する構造を提供することができる。その他の係合構造も考えられ、より詳細に後述する。
研磨用品200は基板201の側面206に配置される印231および232をさらに含む。印232は、研磨粒子221の層の摩耗状態を特定するため基板201の第1の(fist)主面202と研磨粒子221の層とに対応する。同様に、印231は第2の主面204に対応し、研磨粒子223の層の摩耗状態を特定するために使用される。使用中、印231および232は、研磨粒子の層がコンディショニング動作で何回使用されたか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、ユーザが使用側と未使用側を特定するのを助け、対応する研磨粒子層の残りの使用寿命の特定も助ける。
図2Aの印231および232は、研磨粒子223および221の層にそれぞれ対応する矢印を組み込んだマークとして表示される。研磨粒子223および221のいずれかの層を使い切った後、ユーザは研磨粒子223または221の当該層が使用済みであることを示す印231または232にマークまたはスコアを記録することができる。別の実施形態では、印は研磨粒子223および221の層の摩耗状態を特定するその他の手段を含むことができる。たとえば、印は、研磨粒子221および223の各層が使用された回数を示すローマ数字などの物理的な印または印刷された印を含むことができる。
別の実施形態によると、特定の印は色インジケータを含むことができ、これらの印は研磨粒子223または221の各層の摩耗状態を特定する様々な色状態を有する。具体的には、色インジケータは様々な色状態を有することができ、印の色が、CMP工程で使用される特定の化学物質に反復的にさらされることで変化する。他の実施形態によると、その他の物理的標示を印231および232として使用することができる。もしくは、印は、ユーザの実装材料、たとえば研磨粒子の層の使用回数および最終的には研磨粒子の層の摩耗状態を示す接着剤またはテープあるいはその他の特定構造などとすることができる。
図2Bは、一実施形態に係る研磨用品の断面図である。研磨用品230は、第1の主面202と、第1の主面202の反対側の第2の面204と、側面206とを有する基板201を含む図2Aの研磨用品200と同じ特徴を有する。研磨用品は、第1の主面202に重なり接する第1の接着層203と接着層203内に収容される研磨粒子221の第1の層とをさらに含み、研磨粒子は基板201に固定される。第2の接着層205は第2の主面204に重なり接して、研磨粒子223の第2の層は接着層205内に収容されて研磨粒子が基板201に固定される。特に、研磨用品230は研磨用品200と異なる係合構造237および238を含む。図示するように、係合構造237および238は、基板201の側面206から軸291と平行な放射方向に延在する突起である。
図2Bは、相互に直交し、実施形態の説明を助ける方向を定義する軸290および291をさらに含む。軸290は研磨用品を通って延在し、一般的には研磨用品230の厚さにわたって延在する縦方向または軸方向を定義する。軸291は研磨用品を通って延在し、横方向または放射方向を定義することによって研磨用品230の幅または周を定義する。本願の実施形態で使用される際、このような方向の言及は、軸290および291によって示される概略的な方向を指すものとして理解される。
図2Cは、一実施形態に係る研磨用品の断面図である。研磨用品250は、第1の主面202と第1の主面202の反対側で側面206によって接合される第2の面204とを有する基板201を含む図2Aの研磨用品200と同じ特徴を有する。研磨用品250は第1の主面202に重なり接する第1の接着層203と、研磨粒子が基板201に固定されるように接着層203内に収容される研磨粒子221の第1の層とをさらに含む。第2の主面204に重なり接する第2の接着層205と、研磨粒子が基板201に固定されるように接着層205内に収容される研磨粒子223の第2の層も示されている。具体的には、研磨用品250は研磨用品200と異なる係合構造257および258を含む。図示するように、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、側面の周を延在し、研磨用品を相補的構造、たとえば相補的ねじを含むプレートにねじ込めるようにねじ込み係合構造を形成する螺旋状パターンを含むことができる。
研磨用品250は研磨粒子223の層に重なる保護層261をさらに含む。保護層261は、出荷中、さらには研磨用品250の反対側の使用中、研磨粒子を損傷から守るために研磨粒子に重なる材料層を提供する。一実施形態によると、保護層261は、ユーザが研磨粒子223の層を使用する準備ができたときに除去可能な材料を含むことができる。材料は物理的または機械的力(すなわち、剥離)、熱、化学薬品、放射線などを用いて除去可能である。認識されるように、保護層261は、使用前に研磨粒子221および223の両層を覆うように研磨用品250の両側に設けることができる。
たとえば、保護層261は熱硬化性物質、熱可塑性物質、樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせなどの高分子材料を含むことができる。特に適切な高分子材料は酢酸塩(たとえば、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、ジェル、シリコーン、ポリキシリレン(たとえば、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むことができる。特定の設計では、保護層261は発砲材料などの多孔性材料を含み、機械的衝撃および/または振動からの追加の保護を提供することができる。
特定の保護層261は、衝撃を吸収し、被覆される研磨用品250の被覆部分を保護するのに適した材料を含むことができる。たとえば、保護層261は、ASTM D2240型Aスケールに基づき約90A以下のショアA硬度を有することができる。他の実施形態では、保護層261は約80A以下、たとえば約70A以下、約60A、または約50A以下のショアA硬度を有することができる。ある保護層261は約10A〜約90A、たとえば約20A〜約70A、特に約30A〜約60Aの範囲のショアA硬度を有する。
図2Dは、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨用品270は第1の主面202と第2の主面204とを有する基板268を含むことができる。上述の実施形態と異なり、研磨用品270は、基板本体の第1および第2の主面202および204に一体的に形成される研磨テクスチャ263および264を有する基板268を含む一体形物品とすることができる。すなわち、研磨ツール270は必ずしも基板268の主面に接着層または研磨粒子を含む必要はない。
一実施形態によると、研磨用品270は基板268の第1の主面202に形成される第1のセットの突起273を含む。第1のセットの突起273は基板268の下面271から軸方向に延在する。第1のセットの突起273は、第1のセットの突起273の各突起間を延在する第1のセットの溝274も画定する。さらに、研磨用品270は、第1の主面202から軸方向に、および下面271からも軸方向に離れて変位した第1のセットの突起273の上部275によって画定される第1の上面272を含む。この設計により、突起が適切にCMPパッドと係合してCMPパッドを調整し、その他の面(たとえば、202および271)とパッドとの接触の可能性を低減することができる。そのうえ、このような設計はCMPパッドの適切な研磨と削りくずの除去にも役立つ。
第1のセットの突起273は第1の主面202にランダムに形成することができる。しかしながら、特定の例では、第1のセットの突起273は、本願で研磨用品に関して記載したいずれかのパターン、たとえば自己回避型不規則分布(SARD(商標))パターンで配列することができる。
基板268は上述した材料で形成することができる。たとえば、約2E3MPa〜約4E5の範囲の弾性係数を有する材料が使用される。特定の基板268の材料は金属、合金、セラミック、ポリマー、およびそれらの組み合わせを含むことができる。一部の実施形態は、磁化される、あるいは磁化され得る金属または合金材料を使用して、研磨用品270とプレートとの着脱可能な連結を簡易化することができる。本願で提供される磁石を組み込んだ着脱可能な連結の特徴の詳細を説明する。
特定の設計は研磨材料を含む基板268を使用し、基板268と一体的に形成されるセットの突起273および277が研磨材料で作製される。適切な研磨材料は酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物、およびそれらの組み合わせを含むことができる。特定の一実施形態は、基板268と、アルミナを含むセットの突起273および277とを使用する。
第1のセットの突起273はそれぞれ二次元の側方輪郭を示す高さ(h)と幅(w)を有することができる。図2Dに示される突起の二次元側方輪郭は略三角形である。しかしながら、突起は、矩形や台形などのその他の多角形状をとることができる。さらに、第1のセットの突起273内の各突起は必ずしも同じ形状である必要はない。たとえば、各セットの突起では、様々な多角形状の二次元側方輪郭の組み合わせを使用することができる。
図示するように、研磨用品270は、第1の主面202の第1の研磨テクスチャ263と第2の主面204の第2の研磨テクスチャ264とを有するリバーシブルCMPパッドコンディショニングツールとして形成される。この設計により簡易化される工程において、ユーザは第1の研磨テクスチャ263を使用してCMPパッドまたは一連のCMPパッドを調整し、第1の研磨テクスチャ263を使い切った後、研磨用品270を反転させて反対面の第2の研磨テクスチャ263を使用し、CMPパッドまたは一連のCMPパッドで調整工程を実行することができる。
第2の研磨テクスチャ264は第1の研磨テクスチャ263と類似の特徴を含むことができる。特に、第2の研磨テクスチャ264は基板268の本体内に一体的に形成され、下面276から軸方向に延在する第2のセットの突起277を含み、該下面は第2のセットの突起277の各突起間を延在する第2のセットの溝279によって画定される。第2のセットの突起277は、第2の主面204および下面から軸方向に変位した第2の上面280を画定する上部278を含み、コンディショニング動作中の第2のセットの突起277とCMPパッドとの間の適切な係合を助ける。
第2のセットの突起277は、第1のセットの突起273と同様に第2の主面204に配置することができる。すなわち、それらの突起は同じくランダムに、あるいは同じパターンの構成で形成することができる。さらに、第2のセットの突起277内の各突起は、第1のセットの突起273の各突起と同じ二次元側方輪郭をとることができる。さらに特定の実施形態では、第2のセットの突起277の突起の配列または側方輪郭は第1のセットの突起273の突起の配列または側方輪郭と異ならせることができる。
図2Dにさらに示すように、研磨用品270は、研磨用品270のリバーシブル動作のため、基板268とプレートとを着脱可能に連結する係合構造257および258を有することができる。具体的な係合構造が例示されているが、研磨用品270はプレートとの着脱可能な連結のために本願に記載のどの係合構造も組み込むことができると理解される。
研磨用品270に関する上述の個々の特徴を前提とし、研磨用品の形成方法は図1を参照して説明した方法と異ならせることができる。具体的には、該方法は、基板の対向主面上の接着層内に研磨粒子層を配置することを含んでいなくともよい。特定の形成工程ではむしろ、基板268は、テクスチャやその他の輪郭が乏しいか全くない未加工の材料片として入手される。基板268は第1および第2の主面に研磨テクスチャを含む適切な輪郭を有するように機械加工することができる。さらに、係合構造を同じ機械加工工程中に基板内に形成することができる。機械加工動作は自動化して、コンピュータ誘導旋盤やその他の切断機器などの使用を含むことができる。
研磨用品270を形成する他の方法によると、基板268は成型品または注型品とすることができる。特定の例では、研磨テクスチャ263および264は基板268と同時に形成することができる。成形または注型工程は、成形される粉末原材料または注型されるスラリーなどの様々な原材料で開始することができる。成形または注型工程は、第1および第2のセットの突起を有する基板本体を含むほぼ最終的な形状のピースを取得するために実行することができる。成形または注型後、そのピースを乾燥、熱処理(たとえば、焼成)、機械加工することができる。
図2Eは、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。図2Dの研磨用品270と同様、研磨用品290は第1の主面202と第2の主面204とを有する基板268を含む。具体的には、研磨用品290は、基板本体の第1および第2の主面202および204に一体的に形成される研磨テクスチャ263および264を有する基板268を含む一体形物品である。すなわち、研磨ツール290は、必ずしも基板268の主面に含まれる接着層または研磨粒子を含む必要はない。
図示する実施形態で設けられるように、研磨用品は異なる形状をとり、下面291と第1の主面202とが同一面上にある。同様に、下面296と第2の主面204とが同一面上にある。この設計ではこれらの面間に差異が無く、削りくずの除去やコンディショニングに役立つ。
さらに、研磨用品290は、研磨用品290とプレートとの間の着脱可能な連結を容易にすることができる磁石293を基板268に含む。磁石293は、そのすべての面が基板268の材料で覆われるように基板268の本体に埋め込むことができる。他の実施形態では、研磨用品290は、基板268の本体に埋め込まれる一連の磁石のように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では、磁石が放射方向に沿って相互に並べられてもよい。本開示全体を通じて、図2A〜2Eに示す研磨用品は本願の実施形態のどの研磨ツールとも組み合わせることができると理解される。
図3は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。具体的には、研磨ツール300はプレート301に着脱可能に連結される研磨用品250を含む。具体的には、プレート301は、プレート301の内部まで延在し、研磨用品201を着脱可能に連結する空間を提供するように構成される凹部304を含む。さらに、プレート301および研磨用品300は、プレート301の相補的連結面261および262と係合する研磨用品250の係合構造257および258を含む連結機構351および352を介して相互に着脱可能に連結される。すなわち、プレート301は特定の形状と、研磨粒子を組み込んだ第1および第2の作業面を有する研磨用品250と着脱可能に連結されるように設計された連結面261および262とを有する。
図示するように、研磨ツール300は、研磨用品250が凹部304内でプレート301に着脱可能に連結されるように凹部304を有するプレート301を含む。特定の実施形態によると、凹部304はプレート301の上面331と凹部304の底面309との間で測定される深さ305を有する。具体的には、凹部304の深さ305は研磨用品200の高さ335よりもかなり大きいため、凹部304に収容される研磨粒子223の層は底面309から間隔をおいて配置される。このような構成により、底面309と研磨粒子223の第1の層との間に十分な間隔ができやすく、研磨粒子223の破壊、鈍化、または特徴と配向の変化が防止される。
さらに図示するように、研磨ツール300は、研磨用品250が特にプレート301の凹部304に位置するように設計される。すなわち、接着層203と研磨粒子221の層のみがプレート301の上面331の上方に延在するように、基板201の上側主面202はプレート301の上面331と面一にすることができる。このような構成により、コンディショニング工程中の研磨粒子221の層の係合が容易になり、ドレッシング動作中のプレート301の上面331とパッドとの間の適切な間隔が確保されやすくなる。このような研磨用品250とプレート301との間の位置づけは、研磨用品250とプレート301の配置の固定を助ける連結機構351および352によって簡易化することができる。本願において後により詳細に認識され説明されるように、連結機構351および352は、締まりばめ接続、ラッチ、留め具、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用いる別の特徴および係合構造を含むことができる。本願に記載の特定の連結機構は、研磨用品250とプレート301との間の磁気結合装置および/または電極連結装置(たとえば、陽極接合)をさらに含むことができる。
プレートは、CMP処理での使用に適した材料を含むことができる。たとえば、プレート301は研磨用品200の基板201に使用される材料と同じ材料を含むことができる。そのうえ、プレート301は一般的に、2E3MPa以上の弾性係数などの適切な機械的特徴を備えた材料から成る。たとえば、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から作製される。
プレート301として使用するのに適した材料は金属、合金、ポリマー、およびそれらの組み合わせなどを含むことができる。たとえば、特定の実施形態では、プレート301は合金などの金属材料、特に遷移金属元素で作製される。あるいは、プレート301は、熱可塑性物質、熱硬化性物質、または樹脂材料などの耐久性の高いポリマーで作製されるように、高分子材料を含むことができる。特に、プレート301は、反復的なCMP処理とドレッシング手順に耐えるように設計される。すなわち、プレート301は再利用可能部材であると意図されるため、交換されるまで何回も使用される場合がある。要約すると、プレート301は、研磨用品250よりも長い寿命を有する再利用可能部材であるように設計される。
プレート301は、通常ドレッサを保持するように設計される治具と係合する凹部302および303を含み、プレート301と研磨用品250はドレッシング動作にしたがい回転させることができる。プレート301は治具との係合のための凹部302および303を有するように図示されているが、プレート301の中心を通るアーバーホールなどのその他の係合構造や、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のために研磨用品200と共に回転できるように適切に設計されたその他の構造も使用可能であると理解される。
図4は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。図示するように、研磨ツールは、研磨用品200を着脱可能に連結する凹部304を有するプレート301を含む。具体的には、封止部材409および410は基板201の側面206と、凹部304を画定するプレート301の側面341および342との間に配置することができる。封止部材409および410は、CMP流体や破片が研磨用品250とプレート301との間の接続部に浸透するのを防止することを目的とする。封止部材がなければ、これらの材料が以降のドレッシング動作において他のパッドを汚染する可能性がある。
一実施形態によると、封止部材409および410は基板201に装着することができる。たとえば、封止部材409および410は基板201の側面206で周方向に(すなわち、周を)延在することができる。他の実施形態では、封止部材409および410はプレート301に装着することができる。さらに、特定の設計では、1つの封止部材409を基板201に固着させ、第2の封止部材410をプレート301に固着させることができる。封止部材409は基板201の側面206の周に沿った方向に延在することができる。すなわち、封止部材409は(円形基板の場合)基板201の側面206の全周にわたって周方向に延在することができる。同様に、封止部材410は凹部403と係合し、基板201の側面206の周、特に全周にわたって延在することができる。一実施形態によると、封止部材409は基板201の側面206に沿って凹部401に配置される。
さらに、プレート301とプレート301の側面341とは封止部材409を収容する相補的凹部407を含むように形成することができる。同様に、封止部材410は、基板201が側面206に沿った封止部材410との係合のための収容面403を有するように類似の構成で配置することができる。さらに、プレート301の側面341は、封止部材410を収容し係合するように構成される相補的収容面を有することができる。
具体的な一の設計によると、封止部材409と封止部材410とは相互に間隔をおいて配置することができる。特定の設計では、封止部材409が基板201の第1の主面202の近傍位置に側面206に沿って配置され、封止部材410が基板201の第2の主面204の近傍位置に側面206に沿って配置される。特に、封止部材409と410とはそれぞれ係合構造307から間隔をおいて配置される。このような設計により、研磨粒子221の第1の層と研磨粒子223の第2の層との間の配向とは関係なく、封止部材を凹部304の側面341に沿って凹部407および405と適切に係合させることが容易になる。すなわち、研磨用品250が、図4に示すように配置されようが、研磨粒子223の層が凹部304から延在するように反転されようが、封止部材409および410はプレート301の凹部405および407に適切に係合される。
封止部材409および410は変形可能部材または可撓部材とすることができる。たとえば、封止部材409および410は高分子材料を含むことができる。適切な高分子材料はエラストマーを含む。具体的な一実施形態によると、封止部材409および410はOリングとすることができる。封止部材409および410は特定の輪郭と配置を有するように図示されているが、その他の封止部材や構造も考えられると理解される。たとえば、封止部材は基板201とプレート301との間に配置される材料の単独の膜または層であってもよい。
図5は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨ツール500は、プレート301に着脱可能に連結され、プレート301の凹部304に収容される研磨用品200を含む。留め具505および506を含む連結機構は、研磨用品200とプレート301との間の着脱可能な連結を助ける。図示する実施形態によると、プレート301は留め具の係合のための開口部501および502を含むことができる。図示するように、ユーザが留め具505および506にアクセスできるように、留め具はプレート301の上面331に対して軸方向および放射方向に傾斜していてもよい。開口部501および502により、留め具505および506は上面331の下方でプレート301内に配置されて、ドレッシング動作中の留め具505および506とCMPパッドとの間の係合が回避される。
開口部501および502はそれぞれ、開口部501および502からプレート301の内部を通って延在するチャネル部503および504を含むことができる。チャネル部503および504は、留め具505および506のねじ部との係合のために開口部501および502よりも小さな径を有することができる。研磨ツール500は、基板201の内部に延在するチャネル部509および510も含むことができる。特に、チャネル部509および510は縦軸に沿ってチャネル部503および504と並ぶため、チャネル部503および509は同軸であり、チャネル部504および510は同軸である。プレート301のチャネル部503および504と基板201のチャネル部509および510とが位置合わせされることで、留め具505および506の係合と、プレート301と基板201との間の連結が促進される。
プレート301のチャネル部503および504と基板201のチャネル部509および510との適切な位置合わせは、凹部304内のプレート301の面341および342から延在する隆起521および523を使用して簡易化することができる。研磨用品200は、その一部が隆起521および523と係合してチャネル部503、504、509、510間の適切な位置づけを確保するまで凹部304内に配置することができる。
動作中、研磨用品200は、研磨用品200をプレート301の凹部304に置き、留め具505および506を用いて研磨用品を適所に固定することによってプレートと着脱可能に連結することができる。研磨粒子221の第1の面の十分な使用後、ユーザは留め具505および506を緩めて研磨用品200を反転させて研磨粒子223の第2の層を露出させ、再度留め具を用いて研磨用品200の位置をプレート301の凹部304に固定することができる。
図6は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。図示するように、研磨ツール600は、プレート301の凹部304に着脱可能に連結される研磨用品200を含む。研磨ツール200とプレート301とは、ラッチ機構601を含む連結機構を介して着脱可能に連結される。図示するように、ラッチ機構601は、プレート301のチャネル606および基板201の内部に延在する相補的チャネル605内で移動することのできるヘッド部材610に装着される細長部材609を有するラッチ607を含む。
ラッチ構造601は、プレート301の面とヘッド部材610との間に配置される付勢部材603をさらに含む。付勢部材603は図示される位置にラッチ部材607を弾性的に付勢することができるため、細長部材609がチャネル606内へ、より具体的には相補的チャネル605内へ延在して、プレート301と研磨用品200とを相互に連結する。凹部304から研磨用品200を解放した後、ユーザは図示するようにヘッド部材610を方向612に操作して、細長部材609を基板201のチャネル605から取り外すことによって、研磨用品の凹部304からの取外しを簡易化することができる。取外し後、ユーザは研磨粒子223の反対側の層を使用するため研磨用品200を反転させることができる。したがって、基板201は、チャネル605の反対側に配置され、ラッチ部材607の細長部材609と係合するように構成される第2の相補的チャネル615をさらに含むことができる。認識されるように、図5に示す隆起またはその他の配置用部材を使用して、研磨用品200とプレート301とを適切に配置しラッチ構造601の係合を助けることができる。
図7は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。図示するように、研磨ツール700は、プレート301の凹部304に着脱可能に連結されるように構成される研磨用品200を含む。先の実施形態と異なり、研磨用品200の基板201は、プレート301の凹部304内に連結されるように構成される特有の形状を有する。具体的には、基板201は、凹部304の斜面702と係合するように構成される斜面703および701を含む。面703および701は基板201の上側主面202および下側主面204に対して斜めであるため、角度721および722が2つの面間に形成される。具体的には、角度721および722は、凹部304内の研磨用品200のセンタリングを容易にし、側面341および342、接着層205、研磨粒子223の層間に間隙707を設けることができるように鈍角(90度未満)とすることができる。間隙707は、プレート301と研磨用品200との間の連結中に研磨粒子223の層が損傷を受ける可能性を低減する。
図示するように、プレート301と研磨用品200とは、基板201から横方向に延在し、プレート301の相補的連結面743と係合するように構成される係合構造(すなわち、突起)741および742を含む連結機構709を介して着脱可能に連結される。一実施形態では、研磨用品200は、面701が面702と係合するまで研磨用品200を凹部に配置することによってプレート301と着脱可能に連結される。研磨用品200の凹部への配置後、係合構造が相補的連結面743と係合し、基板201およびプレート301がたとえば回転・係止連結構造で相互に固定されるまで、研磨用品を回転させることができる。
研磨ツール700は、基板201の面とプレート301の面との間に配置される封止層715をさらに含むことができる。封止層715は、基板201とプレート301との接続部にCMP液および破片が浸透しないように封止するのを助ける。特定の一実施形態では、封止層715は、研磨用品の使用後に容易に除去できる高分子材料を含むことができる。たとえば、封止層715は、熱処理で除去または軟化させて、研磨用品200のプレート301からの取外しを簡易化することができるシリコーンまたは低温ポリマーとすることができる。
図8は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨ツール800はプレート830と着脱可能に連結される研磨用品200を含み、プレート830は第1の治具801と第2の治具803とを備え、研磨ツール800は凹部834内でプレート830に連結される。概して本願では、プレートは、磁気手段、加圧手段、電子連結手段、機械的手段、およびそれらの組み合わせなどの連結機構を介して相互に着脱可能に連結することのできる別々の部材を含むことができる。特定の機械的手段は、留め具、ラッチ、クランプ、ロック、付勢部材など、およびそれらの組み合わせを含むことができる。
図8の研磨ツール800によると、第1の治具801は略面状部材とすることができる。第1の治具801は、他の実施形態に記載のプレート301と同じ材料で作製することができる。特定の設計の場合、開口部805および806は第1の治具801の本体に設け、本体の一部を通って軸方向に延在することができる。具体的には、開口部805および806は、留め具809および810の係合のために第1の治具801の厚さ全体にわたって延在することができる。
一実施形態によると、第1の治具801は第1の治具801の上面831に装着される付勢部材811を含むことができる。付勢部材811は上面831から延在し、研磨用品200の位置を凹部834内に弾性的に付勢する係合部材827および828などの基板201の部分と係合するように構成される。さらに、付勢部材811は、研磨用品200を付勢部材811の部分と第2の治具803の一部との間で固定するように、研磨ツール800の組付け時に係合部材827および828に連結することができる。このような設計により、研磨用品200の損傷の可能性が低減され、コンディショニング性能が向上する。特定の一実施形態によると、付勢部材811は環状とすることができる。
付勢部材811に使用されるのに適した材料は金属、セラミック、ポリマー、またはそれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態では、付勢部材811は金属バネなどを含むことができる。他の実施形態によると、付勢部材811は高分子材料などを含むことができる。さらに、付勢部材811は、発泡材料またはエラストマー材料などの一体片である中実材料とすることができる。係合構造827および828は異なる構造を有するが、他の設計では、基板は基板201の側面の全周にわたって延在する単独の係合構造を含むことができると理解される。
第1の治具801と第2の治具803とは留め具809および810によって連結することができる。したがって、第2の治具801は、第1の治具801内で開口部805および806と並び、留め具809および810のねじ部を収容し係合するように構成される開口部807および808を含むことができる。
さらに図示するように、第2の治具803の本体は、第2の治具803の本体に垂直に延在し、基板201の側面と係合するように構成される隆起850を含むことができる。隆起850は第2の治具803の内面の周囲を周方向に延在して、第2の治具803および第1の治具801を基板の係合部材827および828に留め付け、研磨用品200を凹部834に固定するのに役立つ。
第2の治具803は、隆起850の内面815に配置される封止部材813をさらに含むことができる。封止部材はこの位置に配置されて、くずやコンディショニング流体が凹部834に入り、研磨ツール800の動作に干渉するのを防止することができる。特定の一実施形態では、封止部材815は、研磨ツール800の組付け中に適切に配置されるように内面815に固着される。封止部材815は、他の本願の実施形態に関して記載したような封止部材の特徴を含むことができる。
研磨ツール800の組付け中、研磨用品200は、係合構造827および828が付勢部材811と係合するように第1の治具801上に配置することができる。次いで、第2の治具803は、隆起850が係合構造827および828に重なり、封止部材813が係合構造827および828の上面と係合して、研磨用品200が封止部材813と付勢部材811との間で固定されるように配置することができる。第2の治具803の開口部807および808は第1の治具801の開口部805および806と並べることができ、留め具を開口部内で係合させて第1および第2の治具801および803を共に固定し、研磨用品200を凹部834内に固定することができる。
図9は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨ツール900はプレート930に着脱可能に連結される研磨用品200を含み、プレートは、第1の治具801と、第2の治具803と、第1の治具および第2の治具803間に形成される凹部934とを備える。図示するように、研磨ツール900は図8の研磨ツール800と類似の構造を有することができるが、研磨ツール900は第1の治具801と第2の治具803との間の異なる連結機構を有する。具体的には、第1の治具801および第2の治具803は連結構造955を介して連結され、第1の治具801および第2の治具803は直接相互にねじ込みまたは螺合させることができる。この直接的なねじ込み接続は、第1の治具801および第2の治具803それぞれの相補的ねじ込み面901によって促進される。特に、研磨ツール900は、第1の治具801および第2の治具803間の係合手段において研磨ツール800と異なるが、研磨ツール900の組付方法は図8の実施形態で説明した方法と略同一であってもよい。
図10は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。特に、研磨ツール1000は、第1の治具801と、第2の治具803と、第1の治具801および第2の治具803間に形成される凹部1034とを含む、プレートに着脱可能に連結された研磨用品200を含む。図示するように、研磨ツール1000は、連結構造955を介して第2の治具803に接続される第1の治具801を含め、本願に記載の研磨ツール900と同じ設計を有する。
研磨ツール1000は、第1の治具801の上面931から延在する付勢部材1005を含むことができる。具体的には、付勢部材1005は、第1の治具801の中心点を中心に周方向に延在するように環状とすることができる。さらに、付勢部材1005は、図示する実施形態によると相補的面取り面を含む、基板201から延在する係合構造1027および1028との係合のための面取り面1015を有することができる。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、研磨用品200の凹部1035への適切な位置決めが簡易化される。さらに、研磨ツール1000は、第2の治具803に連結され、研磨ツール900の組付け時に係合構造1027および1028に係合するように構成される部材1007を含むことができる。具体的には、部材1007は変形することによって、研磨用品200の凹部1034内での適切な配置および配向を簡易化することが可能な可撓部材とすることができる。同様に、部材1007は、係合構造1027および1028の相補的な上側斜面と係合するように構成される面取り面1016を有することができる。
図11は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。図示するように、研磨ツール1100はプレート1101の凹部1106に収容される研磨用品200を含む。具体的には、プレート1101は、第3のアーム1104によって接合され、間に第1の凹部1106と第2の凹部1107とを形成する第1のアーム1103および第2のアーム1102を有する略H字型部材である。組付け中、研磨用品200は、まず第1の凹部1107に十分な圧力を印加して、アーム1103および1102を方向1105および1108に相互に離れるように付勢することによって凹部1106内に置くことができる。圧力の印加は流体または気体によって行うことができる。アーム1102および1103が方向1105および1108に十分に分離されると、研磨用品200はアーム1102および1103間の凹部1106に配置することができ、研磨用品200の適切な配置後、凹部1107内の圧力が変更されて(すなわち低減されて)アーム1103および1102を元の開始位置に戻すことができる。凹部1107内の減圧の結果、アーム1103および1102が元の位置に復帰することによって、研磨用品200は凹部1106内のアーム1103および1102間の所定位置に固定される。研磨用品200を取り外す際には、圧力を凹部1107に印加してアーム1103および1102を方向1108および1105にそれぞれ分離させることができる。
図12Aは、一実施形態に係る研磨ツールの部分断面図である。特に、研磨ツール1200はプレート1201と、プレート1201に重なり着脱可能に連結される研磨用品1202とを含む。具体的には、研磨用品1202は、研磨用品1202の厚さ全体にわたって軸方向に延在する開口部1207および1209の形状の係合構造を含む。開口部1207および1209はプレート1201の上面1205から延在するピン1203および1204と係合するように構成されるため、研磨用品1202はプレート1201に対して所定の位置および配向に固定される。ピン1203および1204は基板1201の上面1205に固着することができ、あるいは他の設計では、ピン1203および1204と基板1201とは単独の一体片とすることができる。
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の上面に重なる上層1213および1214を含むことができる。具体的には、上層1213および1214はピン1203および1204の上面に直接装着することができ、より具体的には、上層1213および1214は研磨用品1202の接着層203の上面と面一に構成することができる。上層1213および1214は、研磨用品1202とピン1203および1204との間の接続部の封止を促進する。そのうえ、上層1213および1214は、コンディショニング工程に干渉しないように軟材料または可撓材料から作製することができる。一実施形態によると、上層1213および1214は高分子材料を含むことができる。
研磨ツール1200は、プレート1201内に配置され、研磨用品1202の基板201をプレート1201に磁気吸引および連結するように構成される磁石1213、1214、および1215をさらに含むことができる。磁石1213〜1215は、基板1201または研磨用品200内のその他の物質をプレート1201の上面1205に引き寄せるのに適した極性を有することができる。磁石1213〜1215は、そのすべての面がプレート1201の材料によって完全に囲まれるようにプレート1201に埋め込むことができる。
図12Aの研磨ツール1200は、プレート1201の内部に磁石1213、1214、および1215を含むように図示されていることが分かる。他の実施形態によると、このような磁石は研磨用品1202に置くことができる。さらに、研磨用品1202およびプレート1201はいずれも、極性が反対で、相互に引き寄せることによって研磨用品1202をプレート1201に固定する磁石を含むことができる。また、図12Aの実施形態は磁石を示しているが、本願の実施形態はいずれも磁気連結機構を組み込んで研磨ツールを形成することができるとさらに認識される。
別の実施形態によると、プレート1201と研磨用品1202とは陽極接合などの電極接続を介して着脱可能に連結することができ、プレート1201と基板201とに反対の電荷が提供されて2つの部材間の接続を促進する。
研磨ツール1200を図12Bの上面図に示す。記載されるとおり、研磨ツール1200はピン1203および1204の係合のための開口部1207および1209を有する研磨用品1202を含む。特に、研磨用品1202の開口部1207および1209は中心点1220から放射方向に間隔をおいて配置されており、具体的には、研磨用品1202の開口部1207は研磨用品1202の中心点1220から放射方向距離1221だけ離れて配置され、開口部1209は中心点1220から放射方向距離1222だけ離れて配置される。開口部1207および1209が研磨用品1202の中心点1220と間隔をおくことで、研磨用品1202はプレート(place)1201に係止されてコンディショニング動作中に回転しない。
図12Cは一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。研磨ツール1250は、プレート(図示せず)の上面に重なる研磨用品1202を含む。研磨用品1202は、研磨用品1202の中心点1253から離れた開口部1217および1219を含む。具体的には、開口部1217および1219は、研磨用品1202の外周が開口部1217および1219を遮断するように研磨用品1202の周囲に配置される。さらに、開口部1217および1219は、研磨用品1202がドレッシング動作中に回転したり変位したりしないように、図示されるとおり中心点1253からそれぞれ放射方向距離1251および1252離して配置され、研磨用品1202とプレートとの間の適切な連結を助けることができる。
図13は、一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。図示するように、研磨ツール1300はプレート(図示せず)に着脱可能に連結することのできる研磨用品1302を含むことができ、プレートはクランプリング1301を介して研磨用品の底に連結することができる。クランプリング1301は、研磨用品1302の周囲を延在し、研磨用品をクランプリング1301に固定するように構成される第1のリング部1303および第2のリング部1304を含む。第1のリング部1303と第2のリング部1304とは、留め具1308を含むクランプアセンブリ1305によって接合することができる。動作中、研磨用品1302はクランプリング1301内に配置し、第1の部分1303および第2の部分1304は第1のクランプ部1306と第2のクランプ部1307との間での留め具1308の係合を介して研磨用品1302の周囲を閉鎖することができる。具体的には、留め具1308と第1のクランプ部1306および第2のクランプ部1307との係合により、第1のクランプ部1306と第2のクランプ部1307との間の空間が低減され、研磨用品1302が第1のリング部1303と第2のリング部1304との間で固定される。
図14は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨ツール1400は、研磨用品200をプレート1401に着脱可能に連結するための連結機構1402を含む。図示する実施形態によると、連結機構1402は、基板201の本体から延在し、プレート1401内で突起1403および1404と係合する係合構造1405を使用する。具体的には、係合構造1405は、基板の側面から横方向に延在し、プレートの突起1403および1404間の凹部で係合するように構成される突起である。さらに、連結機構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との連結を助ける留め具1406も含む。認識されるように、係合構造1405ならびに突起1403および1404は、留め具1406の係合のためにそれらを貫通する開口部を有することができる。また、留め具1406とプレート1401の面との間にワッシャ1407を配置することができる。
動作中、基板201の係合構造1405はプレート1401の突起1403と1404との間に配置することができ、突起1403、1404、1405間の適切な位置合わせ後、留め具1406を突起1403〜1405のそれぞれにねじ込んで、研磨用品200をプレート1401に着脱可能に連結することができる。研磨ツール1400は研磨用品200の一方の側に配置される単独連結機構1402を有するように示されるが、研磨用品200をプレート1401に適切に固定するためにさらなる連結機構を追加することもできると理解される。
研磨ツール1400は封止部材1418および1419をさらに含む。具体的には、封止部材1418および1419は連結機構1402の下方に配置して、プレート1401に装着する。さらに図示するように、封止部材1418および1419は研磨用品200の側面と係合するように配置され、一部の設計では、封止部材1418および1419は接着層205と係合して、破片や流体が凹部1435に入るのを遮断し、研磨用品200の未使用側の汚染と以降のドレッシング動作で調整されるパッドの汚染リスクを回避することができる。図14の実施形態には示していないが、研磨用品200とプレート1401の面との間の特定の位置、たとえば基板201と突起1403との間の位置に追加の封止部材を配置して、破片や流体が連結機構1402に入るのを遮断することができる。
図15は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨ツール1500は、コレット部材1501と着脱可能に連結される研磨用品200を含むことができ、コレット部材1501はプレート1510に着脱可能に連結することができる。一実施形態によると、研磨ツール1500は係合構造1503および1504を含み、研磨用品200をコレット部材1501の凹部1514に着脱可能に連結するように構成される。連結機構1503および1504は、コレット部材(number)1501の本体から延在し、基板201の凹部1523および1524と係合するように構成される突起1513および1514を含むことができる。連結機構1503および1504は凹部1523および1524に係合される突起1513および1514を含むように例示されているが、本願に記載のその他の連結機構を使用して研磨用品200をコレット部材1501に連結することもできると理解される。
図示するように、コレット部材1501は、基板201の第1および第2の主面202および204とコレット部材1501の底面1508とに対して傾斜する、または曲げられる面1507を含むことができる。さらに、特定の実施形態では、コレット部材1501は、面1507に配置されてコレット部材をプレート1510に着脱可能に連結する係合構造1516を含むことができる。具体的には、コレット部材1501、さらに具体的には、係合構造1516はプレート1510の突起1517と係合するように構成される面1507のチャネル1519を含み、2つの構成要素を着脱可能に連結することができる。特定の実施形態では、プレート1510の突起1517が最初にコレット部材1501のチャネル1519に係合し、その後、コレット部材1501またはプレート1510のいずれかを、プレート1510に対してコレット部材1501の位置を係止する程度まで回転させることができるように、係合構造1516は回転係止機構を含むことができる。コレット部材1501は研磨用品200とプレート1510との間の中間部品であり、さらに、このようなコレット部材1501は本願の実施形態のいずれでも使用することができると理解される。
さらに、コレット部材1501は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の特定の部分が連結境界面でプレート1510の周囲で伸縮し、2つの構成要素間の柔軟な静合を促進することができる。たとえば、コレット部材1501の一部は、ラバーまたはシリコーン材料といった高分子材料などの軟らかい材料を含むコレット部材1501の部分に連結することができる金属や合金などの硬い材料を含むことができる。特に、軟らかい材料を含む部分は、コレット部材1501をプレート1510に直接連結するように設計される面を含むことができる。
図16は、一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。図示するように、研磨ツール1600は、基板1603と、基板1603に重なる研磨粒子1621の層とを含む研磨用品1602を含む。特定の設計では、基板1603は辺や角を含む略多角形状をとることができるが、研磨粒子1621の層は基板1603の概略的形状と異なる形状で面に配置することができる。たとえば、図16の実施形態に示すように、研磨粒子層は略円形パターンで基板1603の面に存在する。具体的には、辺や角を組み込んだ基板1603の形状により、研磨用品1602とプレートとの着脱可能な連結のための、基板1603とプレート(図示せず)との連結が容易になる。
図17は、一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。研磨ツール1700は、研磨用品1702に着脱可能に連結されるプレート1701を含む。具体的には、プレート1701は(プレート本体の一部を通して見る断面外形とは異なり)、上から見て研磨用品1702の輪郭とは大きく異なる外形を有することができる。たとえば、図17に示される実施形態によると、プレート1701は上から見て略円形状の輪郭を有することができる。しかしながら、研磨用品1702は、周の一部を画定する弧状部1705と、周の一部を画定する平坦部1703とを含む輪郭を有する。具体的には、弧状部1705は、周の少なくとも180度を延在する略半円状をとることができる。特に、平坦部1703は、ドレッシング動作中に研磨用品1702が回転または移動しないように、着脱可能な研磨用品1702の位置および配向をプレート1701内に固定するのを助ける角部と側面とを提供する。
図18は、一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。研磨ツール1800は、プレート1801と着脱可能に連結される研磨用品1802を含む。具体的には、研磨用品1802は、研磨粒子の層と接着層を通って基板の本体の内部へ延在することのできる開口部1803および1804を含む。開口部1803および1804は、研磨用品1802をプレート1801と着脱可能に連結するために使用することができる。たとえば、一実施形態によると、開口部1803および1804は、開口部1803および1804内に研磨用品1802を係合して、研磨用品1802の把持とプレート1801からの取外しを助けるように設計されたツール用の鍵穴状開口部を提供することができる。たとえば、一実施形態では、キーツールは取っ手と、開口部1803および1804内に研磨用品1802を係合するように構成される相補的突起とを含むことができる。具体的な例では、キーツールを使用して研磨用品1802をプレート1801に対して回転させることによって、研磨用品1802をプレート1801から取り外すことができる。別の設計では、研磨用品1802とプレートとは磁気吸引を介して着脱可能に連結することができ、キーツールは研磨用品1802を開口部1803および1804内に係合するように構成される相補的突起と、研磨用品1802を吸引し、研磨用品1802をプレート1801から有効に分離させるように構成される磁石とを含むことができる。
図19は、一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。研磨ツール1900は、プレート1901の面に特定の配列で配置される複数の研磨用品1912、1913、1914、1915(1912〜1915)を含むプレート1901を含む。図示するように、研磨用品1912〜1915はそれぞれ異なる特有の形状を有して、プレート1901の面にパターンを形成する。さらに、研磨ツール1900は、研磨用品1912〜1915を分離するチャネル1903および1904を含む。研磨ツール1900の面に形成されるチャネル1903および1904は、CMPドレッシング動作中の削りくずやその他の破片の除去を容易にすることができる。研磨用品1912〜1915はそれぞれ特有の形状を有し、プレート1901と着脱可能に連結されるように構成されると理解される。
図20は、一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。研磨ツール2000は、プレート2001と、プレート2001に着脱可能に連結される研磨用品2002とを含む。他の本願の実施形態と同様、研磨用品2002は、第1の主面と第1の主面の反対側の第2の主面とに研磨粒子の層を含む基板を有するリバーシブル構造である。具体的には、研磨用品2002をプレート2001に着脱可能に連結する連結機構は一連の操縦式ジョー2005、2006、2007、2008(2005〜2008)を含む。一実施形態によると、操縦式ジョー2005〜2008は、研磨用品2002をプレート2001の面に係合させ固定するように移動させることができる。操縦式ジョー2005〜2008は、たとえばターン、スクリュー、クランク、ウェッジ、スライドなどの機械的手段を含む別の機構を用いて始動させることができる。操縦式ジョー2005〜2008はプレート2001上への研磨用品2002の適切な位置決めのため、個々にまたは一緒に作動することができる。
特定の一実施形態では、操縦式ジョー2005〜2008は、矢印2013、2014、2015、2016に示される方向、すなわち、プレートの中心に対して略内側および外側放射方向に移動させて研磨用品2002と係合することができる。特定の設計では、操縦式ジョー2005〜2008はプレート2001(またはプレート2001に対して操縦式ジョー2005〜2008を)矢印2020に示す方向に回転させることによって移動させることができる。したがって、プレート2001は、連結と操縦式ジョー2005〜2008のプレート2001の面に対する移動のために、上面に沿って隆起または溝、特に螺旋状の隆起または溝を含むことができる。たとえば、プレート2001を時計回りに回転させることで、(プレート2001の中心に向かって)操縦式ジョー2005〜2008を内側放射方向に移動させ研磨用品2002と係合させるのを容易にすることができる。一方、プレート2001を反対方向に回転させることで、操縦式ジョー2005〜2008を外側放射方向に移動させるのを容易にすることができる。
研磨ツール2000の使用中、ユーザは研磨用品2002をプレート2001に配置し、操縦式ジョー2005〜2008が放射方向内側に移動して研磨用品2002と係合するまで、プレートまたはプレートの一部(たとえば、プレートの上部)を時計回りに回転させることができる。研磨用品2002を十分に使用した後、ユーザはプレートを反対方向(すなわち、反時計回り)に回転させて、操縦式ジョー2005〜2008を外側放射方向に移動させ、研磨用品2002をプレート2001から取り外すために分離させることによって研磨用品2002を取り外すことができる。
さらに、研磨ツール2000は封止部材2009、2010、2011、2012(2009〜2012)を含むことができる。一実施形態によると、封止部材2009〜2012の位置がプレート2001の面によって固定されることによって、プレート2001に対する研磨用品2002の最初の位置決めが簡易化される。また、操縦式ジョー2005〜2008の放射方向内側への移動中、封止部材2009〜2012はアーム2005〜2008の各アーム間に配置されて、操縦式ジョー2005〜2008、研磨用品2002、プレート2001間の封止を容易にすることができる。他の実施形態では、封止部材2009〜2012は特定の操縦式ジョー2005〜2008の端部に固着されて、操縦式ジョー2005〜2008と共に放射方向に移動することができる。
図21は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨ツール2100は、プレート2101の凹部2134に着脱可能に連結される研磨用品2102を含む。研磨用品2102は、連結機構2103を介して凹部(recessed)2134に着脱可能に連結することができる。連結機構2103は、プレート2101の本体の開口部2106、ひいては研磨用品2102の基板2108の一部まで延在する開口部2105に係合するように構成される留め具2107を含むことができる。図21の実施形態によると、留め具2107はプレート2101の一部および基板2108を通って横方向に延在し、プレート2101に対する研磨用品2102の位置を固定するのを助けることができる。2つ以上の留め具2107を使用して研磨用品2102とプレート2101を着脱可能に連結することができると理解される。また、図示しないが、1つまたはそれ以上の封止部材を、研磨用品2102とプレート2101との間、たとえば基板2108とプレート2101の内面との間に配置して、破片や流体が凹部2134に入る可能性を低減することができる。別の設計では、隆起またはその他の配置用部材(たとえば図5の隆起521と523を参照)を凹部に設けて、プレート2101に対する研磨用品2102の適切な配置を助け、開口部2106および2105の位置合わせと開口部内での留め具2107の係合を簡易化することができる。さらに、留め具2107が例示されているが、アレンボルト、ナット、ピンなどのその他の固定機構も使用可能であると理解される。
図22は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨ツール2200は、プレート2201に着脱可能に連結される研磨用品2202を含む。プレート2201は、研磨用品2202とプレート2201との間の連結を促進する磁石2209をプレート2201の本体内に含むことができる。磁石2209は、研磨用品2202、特に研磨用品2202の基板2208を引き寄せるのに十分な極性と力を有することができ、基板2202は金属または合金などの磁石2209に磁気的に引き寄せられ得る材料を含むことができる。特定の実施形態では、磁石2209はプレート2201の底面に配置するため、プレート2201の本体によってすべての側が囲まれず、プレート2201の裏面2255からアクセス可能である。これにより、保守または交換のための磁石2209の取外しが簡易化される。さらに、プレート2201の裏面2255への磁石2209の配置は、磁石2209と基板2208との間に連結のための十分な距離を提供することができる。さらに、磁石2209の位置は、プレート2201から研磨用品2202を切り離すため、より密に基板2208と係合しより強力に基板2208を磁気的に引き寄せる取外し用磁石(図示せず)を介して研磨用品2202をプレート2201から取り外すのに適した間隔を設けることができる。
さらに図示するように、基板2208は、基板2208の上側主面2223および下側主面2225に対して傾斜する面2233および2234を含む特有の形状をとることができる。斜面2233および2234は基板の斜面2244と相補的に係合する特有の形状を提供する。さらに、斜面2233および2234は、研磨用品2202と、プレート2201および研磨用品2202の間に配置される封止部材2207との間の有効な係合を助ける。封止部材2207は、研磨用品2202とプレート2201との間で圧縮され、連結後に変形するように構成される、凹部内でプレート2201の面に重なる可撓膜とすることができる。認識されるように、封止部材2207は高分子材料または高分子材料を組み込む複合材料とすることができる。
特定の一実施形態によると、基板2208の上側主面2223および下側主面2225は、接着層2213および2215がそれぞれ配置される凹部を含むことができる。上側主面2223および下側主面2225の凹部は、基板2208により大きな機械的力で固定される接着層2213および2215を組み込んだ研磨用品を提供し、また、プレート2201の凹部2221での適切な連結のために露出された角の少ないより滑らかな輪郭を有し、接着層2213および2215ならびにその中に収容される研磨粒子の損傷を防止する研磨用品を提供する。
図23は、一実施形態に係る研磨ツールの断面図である。研磨ツール2300はプレート2302に着脱可能に連結される研磨用品2301を含む。具体的には、研磨用品2302は、基板2308の対向する第1および第2の主面に研磨粒子の第1および第2の層を組み込んだ、他の実施形態で記載したようなリバーシブル研磨用品を含む。研磨用品2301はプレート2303の凹部2334に連結することができる。具体的には、プレート2303はプレートの裏面2366に形成される凹部2334および凹部2307のいずれかの側に第1および第2のアーム2310および2311を含む特有の形状を有する。凹部2307は裏面2308と、凹部2307の裏面からプレート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。このような設計では、凹部2307内の大気圧が低減されることによって、プレート2302の凹部2334内に研磨用品2302を保持するのに十分な圧力差または吸引力を生成する加圧連結機構を助けることができる。凹部2307内の大気圧は、プレート2302の裏面2366に対して適切に配置され封止された真空ポンプを用いて低減することができる。
さらに示すように、研磨ツール2300は、凹部2334内のプレート2302の内面に沿って配置され、研磨用品2301と係合するように構成される封止部材2305をさらに含むことができる。特定の実施形態では、封止部材2305は、封止部材2305の本体から凹部2334へ横方向に突出し、研磨用品2301の接着層2322と係合するように構成される隆起2306を含むことができる。封止部材2305は、破片や流体が凹部2334に入るのを低減させることができる。封止部材2305の隆起2306は凹部2334に研磨用品2301を適切に配置する手助けがさらにできるため、接着層2322は凹部2334の底面2313から適切に間隔をおいて配置され、研磨粒子層の損傷を防止し、十分な圧力を形成して研磨用品2301を凹部2334に保持する役割を果たす。
図24A〜24Dは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショニング動作を実行するための研磨用品の使用方法を示す。具体的には、以下の図面は研磨用品のリバーシブル特徴と、研磨用品、プレート、ホルダ間の連結構造とを示す。
図24Aは、一実施形態に係るホルダ、プレート、研磨用品の断面図である。具体的には、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と第2の研磨面2405とを含む研磨用品2403が本願の実施形態により形成される。第1および第2の研磨面2404および2405は、本願の実施形態で記載されるように、研磨テクスチャまたは接着層と研磨粒子との組み合わせを含むことができる。
ホルダ2401は、通常は金属または合金材料で作製され、留め具2431および2432の係合の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を有する基板を含むことができる。プレート2402はホルダ2401と研磨用品2403との間に配置され、留め具2431および2432の部分の係合のために後面から延在してプレート2402をホルダ2401に直接連結する相補的開口部2424および2425を含むことができる。対照的に、従来の設計では、ホルダ2401は通常は特定のドレッシング機と一体化された製造業者の標準的な設計に基づき、留め具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基準である。研磨用品2403はプレート2402と着脱可能に連結することができるため、第1の研磨面2404は露出され、CMPパッドを調整する準備が整えられるように構成される。第2の研磨面2405はプレート2402の面上に、またはプレート2402内に配置され、たとえば本願に記載のプレート2402の凹部に収容される。
ホルダ2401、プレート2402、および研磨用品2403を組み合わせて、CMPツールに装着される研磨アセンブリ2409を形成することができる。図24Bは一実施形態に係るCMPツールの概略図である。図示するように、CMPツールは、CMPパッドドレッシング工程を実行するのに適した電子および機械システムを含むことのできるドレッシング機2410を含む。
研磨アセンブリ2409は、第1の研磨面2404が露出され、CMPパッド2411と接触しCMPパッド2411を調整するように構成されるように、ドレッシング機2410に連結することができる。動作中、第1の研磨面2404は第1の研磨面2404に対して移動させることができるCMPパッド2411の面と接触し、頻繁に、CMPパッド2411と研磨アセンブリ2409の両方共が相対的に移動してCMPパッド2411の適切なコンディショニングを達成する。図示するようにCMPパッドが一方の軸2431を中心に回転し、図示するように研磨アセンブリ2409が他方の軸2436を中心に回転するように、第1の研磨面2404およびCMPパッド2411の移動は回転運動とすることができる。CMPパッド2411および研磨アセンブリ2409は同一または異なる方向に回転させることができる。このような工程は、第1の研磨面2404の予測コンディショニング寿命が尽きるまで、1つまたはそれ以上のCMPパッドに関して定期的かつ反復的に実行することができる。ユーザは基板上に設けられた印または本願に記載のその他の手段を用いて、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することができる。
従来のコンディショニング工程中、ドレッサを完全に使い切り、コンディショニングの予測寿命が尽きた後、ドレッサは取り外されて廃棄される。しかしながら、本願の実施形態によれば、研磨用品2403はプレート2402から取り外し、第2の研磨面が露出されるように反転させることができ、以降のコンディショニング工程は同じ研磨用品2403を使用して継続することができる。
図24Cは、ホルダ2401、プレート2402、および研磨用品2403を再度示す。具体的には、第1の研磨面2404を使い切った後、研磨用品はプレート2402から取り外し、図示されるように反転させて再度プレート2402に連結することができる。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は露出されず、同じ研磨用品2403が第2の次のコンディショニング手順の準備が整った別の研磨アセンブリ2415を形成する。特定の実施形態では、研磨用品の反転は、プレート2402とホルダ2401がまだドレッシング機2410に連結されている間に研磨用品2403のみをプレート2402から取り外すことを含み、それによりCMP工程を大幅に中断せずに迅速で反復的なコンディショニングを促進することができる。
図24Dに示すように、研磨アセンブリ2415は、第2の研磨面2405が露出されてCMPパッド2441と接触しCMPパッド2441を調整するように構成されるドレッシング機2401と連結することができる。CMPパッド2441はCMPパッド2411と同じパッドとすることができるが、コンディショナの寿命は通常単独のCMPパッドの寿命を超過するため、CMPパッド2411および2441はおそらく異なっている。コンディショニング動作は、特に第2の研磨面2405に対するCMPパッド2441の移動を含め、第1の研磨面2404と同じように第2の研磨面2405を使用して完了させることができる。
以下、CMPパッドコンディショナ、プレート、およびホルダを含む具体的な研磨用品の追加の詳細を説明する。以下に記載する実施形態は、リバーシブルCMPパッドコンディショナの使用を助けるプレートとCMPパッドコンディショナとの間の着脱可能な連結を容易にする追加の特徴を提供する。以下に記載の実施形態は、本願に記載の研磨用品の特徴と組み合わせて使用できる特徴を含むと理解される。
図25Aは、一実施形態に係るプレートの裏側の上面図である。図示するように、プレート2501は略円形状の外形を有し、略円筒状三次元形状をとることができる。プレート2501は、プレート2501の本体内へ軸方向内側に延在する複数の開口部を含むことができる。開口部は、たとえばホルダを含め、CMPコンディショニング工程の一部を成すその他の物体とプレート2501との連結を助ける役割を果たすことができる。本願で述べるように、ホルダは、研磨機での動作のためにCMPパッドコンディショナをホルダに固定する際に業界で使用される標準的なツールの一部とすることができる。
図示するように、プレート2501は、プレート2501の本体内へ延在する中央開口部2503を含むことができる。具体的な例では、開口部2503はプレート2501の本体中心に配置して、プレート2501の中心点を囲み、そこを中心とすることができる。さらに、開口部2503は、プレート2501の本体の上面および下面を貫通するように、プレート2501の本体の厚さ全体にわたって延在して形成することができる。開口部2503は、CMPパッドコンディショナのプレート2501からの取り外しを助けることができる。具体的には、開口部2503は、装置またはツールがプレート2501の裏面から中央開口部2503を通って延在し、プレート2501内に収容されるCMPパッドコンディショナの裏面と係合する経路を提供することができる。ツールを使用して、プレート2501からCMPパッドコンディショナに係合し、CMPパッドコンディショナを付勢することができる。これに関して以下の実施形態でより詳細に説明する。
プレート2501は、プレート2501の本体の中心から放射方向に間隔をおいて配置され、中央開口部2503の対向側にそれぞれ位置することができる開口部2507および2508をさらに含むことができる。具体的には、開口部2507および2508は、相互に周方向に約180度の角度で間隔をおいて設けることができる。このような開口部2507および2508を使用して、プレート2501をホルダに着脱可能に連結することができる。開口部2507および2508は、たとえばねじ込み留め具と共に使用されるように構成されるねじ込み面など、留め具と共に使用されるように構成される特徴を含むことができる。
プレート2501は、中央開口部2503から放射方向に間隔をおいて配置され、中央開口部2503の対向側にそれぞれ位置することができる開口部2505および2506をさらに含むことができる。開口部2505および2506は相互に周方向に特定の角度で間隔をおいて設けることができる。図示する実施形態によると、開口部2505および2506は相互に周方向に約180度の角度で間隔をおいて設けることができる。開口部2505および2506はプレート2501をホルダに連結するために使用することができ、具体的な設計では、留め具と共に使用されるように構成される特徴を有するように形成することができる。すなわち、開口部2505および2506は、プレート2501をホルダに連結するため留め具との係合用に構成されるねじ込み面を有することができる。
プレート2501は、それぞれが中央開口部2503から放射方向に間隔をおいて配置される開口部2509、2510、2511も含むことができる。さらに、開口部2509、2510、2511は、相互に周方向に間隔をおくようにプレート内に配置することができる。たとえば、開口部2509〜2511は、約120度などの一定の角度で相互に周方向に間隔をおいて配置することができる。開口部2509〜2511はプレート2501をホルダに連結するために使用することができ、ねじ式留め具の係合用のねじ込み面など、プレート2501をホルダに連結するのに適した特徴を含むことができる。
プレート2501はプレート2501のホルダとの連結に使用可能な複数の開口部を含むことができるが、プレート2501をホルダなどの他の物体に連結するため、必ずしもすべての開口部を一度に使用する必要はないと理解される。すなわち、プレート2501は複数の開口部を含み、プレート2501を様々な種類のホルダに連結できるように、各開口部はプレート2501上に個々に配置される。異なる産業機械は異なるスタイルのホルダを有するため、異なる構造の固定機構を使用する場合がある。たとえば、特定のホルダは3つの留め具を使用することができ、その場合、プレート2501の開口部2509〜2511はプレート2501とホルダとを連結するのに十分である。他の例では、特定のホルダは2つの留め具を使用することができ、その場合、開口部2505および2506または2507および2508を使用してプレート2501をホルダと連結することができる。
図25Bは、一実施形態に係る軸2512によって画定される面に沿った図25Aのプレートの断面図である。図示するように、プレート2501は図25Aに示される開口部2506、2508、2503、2507、2505を含む。開口部2505、2506、2507、2508はプレート2501の後面2514から延在し、軸2519に沿ってプレート2501の本体内へ軸方向に延在することができる。具体的には、開口部2505〜2508は必ずしも後面2514から上面2513までプレート2501の本体の厚さ全体にわたって延在する必要はない。すなわち、開口部2505〜2508は、プレート2501の本体の全体厚のうち一部のみに延在することができる。具体的には、開口部2505〜2508はプレート2501の本体の上面2513に形成される空隙2590の底面2518から間隔をおいて配置することができる。よって、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に形成される空隙2590から軸方向に間隔をおいて配置され空隙2590から分離することができる。この設計により確実に、開口部2505〜2508に係合する留め具はプレート2501の本体を通って延在し、空隙2590に収容される物体と係合することができない。
中央開口部2503はプレート2501の本体の全体厚を通って延在することができる。すなわち、中央開口部2503は後面2514から延在し、プレート2501の本体の上面2513に形成される空隙2590の底面2518に交差することができる。よって、中央開口部2503はプレート2501の本体の全体厚を通って延在することができるため、中央開口部2503と空隙2508とが接続され、中央開口部2503はプレート2501の後面2514から空隙2508にアクセスすることができる。
プレート2501は、コンディショニング動作中にCMPパッドコンディショナとプレートとを連結するためCMPパッドコンディショナを収容するように構成されるプレート2501の本体の上面2513に形成される空隙2590を含むように形成することができる。空隙2590はプレート2501の本体内へ軸方向内側に延在することができる。さらに、空隙2590は、上面図に示されるようにプレート2501の上面2513に略円形の開口部を画定することができる。
図25Bの空隙2590は一実施形態により特定の形状をとる。具体的には、空隙2590は空隙部を有することができる。各空隙部は空隙2590内の各面によって画定され、研磨ツールの様々な構成要素を収容する形状をとることができる。たとえば、空隙2590は、プレート2501の上面2513に略垂直に軸2519に沿って延在する面2591と、軸2519に略垂直に延在する面2517と、面2591とによって画定される領域とすることができる第1の空隙部2515を含むことができる。具体的には、面2591と2517との組み合わせは、プレート2501の本体に、プレート2501の本体内へ軸方向に延在する第1の空隙部2515を画定する段または棚を形成することができる。
さらに、空隙2590は第1の空隙部2515に接続し連通させることができる第2の空隙部2516を含むことができる。第2の空隙部2516は、軸2519に略平行に延在し、面2517に接続される面2520によって画定することができる。さらに、第2の空隙部2516は、軸2519に略垂直に延在し、中央開口部2503の面と交差することのできる底面2518によって画定することができる。図示するように、第2の空隙部2516は第1の空隙部2515よりも幅(たとえば、径)を小さくすることができる。このような設計により、第2の空隙部2516内の特定の物体を第1の空隙部2515に収容される物体から容易に離して配置することができる。たとえば、研磨ツールは、研磨用品(たとえば、CMPパッドコンディショナ)を第1の空隙部2515に収容し、パッドなどの別の物体を第2の空隙部2516に収容することができるように形成することができる。
図25Bの実施形態は空隙2590内の様々な面によって画定される空隙部を含む空隙2590を例示しているが、他の設計では、空隙は側面に接続される底面によって画定される単純な凹部とすることができる。すなわち、具体的な実施形態は必ずしも個々の空隙部を有する空隙を採用する必要はない。
図25Cは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの断面図である。CMPパッドコンディショナ2521は先の実施形態に記載される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は横軸または放射軸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は本願の実施形態により記載される研磨テクスチャを有することができる。さらに、CMPパッドコンディショナ2521は、横軸2524に平行な第2の主面2524と第1の主面2523とを含むことができる。第2の主面2524は本願の実施形態により記載される研磨テクスチャを含むことができる。よって、研磨用品は第1の主面2523と第2の主面2524に研磨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、CMPパッドコンディショナ2521を動作中に反転させて、第1の主面2523と第2の主面2524の両方をコンディショニング動作に使用することができる。
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との間を延在する側領域2527を含むことができる。具体的には、側領域2527は、CMPパッドコンディショナ2521とプレートとの連結を助ける係合構造を画定することのできる複数の面を含むことができる。具体的には、CMPパッドコンディショナ2521はテーパ面2522を有する側領域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、第1の主面2523およびCMPパッドコンディショナ2521の横軸2524へ斜めに延在することができる。具体的には、テーパ面2522は約1度以上とすることができるテーパ角2526で延在することができる。他の例では、テーパ角2526はより大きく、たとえば約5度以上、約8度以上、または約10度以上とすることができる。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との間に画定されるテーパ角2526が約1度〜約25度の範囲、たとえば約5度〜約20度や約8度〜約15度の範囲となるように形成することができる。
さらに図示するように本願の実施形態によると、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、各テーパ面は側領域2527で一方の主面と側面との間を延在することができる。CMPパッドコンディショナのテーパ面は、CMPパッドコンディショナ2521のプレート2501内の適切な配置および取外しを助け、コンディショニング動作中にパッドの損傷を招く可能性のある鋭角を低減する。
図25D〜25Gは、本願の実施形態に係る様々なCMPパッドコンディショナの側領域を示す。以下の実施形態は、側領域を形成する様々な種類、数、配向の側面を採用する様々な側領域設計を例示する。具体的には、側領域は研磨ツールと共に使用される封止部材と係合するように構成される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でCMPパッドコンディショナの周全体(たとえば外周)にわたって延在し、該主面同士を接続することができると理解される。
図25Dは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの側領域を示す。側領域2527は横軸2524に対して斜めに延在するテーパ面2522および2529を含む。さらに図示するように、側領域2527は複数の別個の側面、具体的には面2531、2532、2533によって形成される溝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から延在する曲線面とすることができる。面2533は面2531および2532の間を延在し、それら面を接続し、封止部材と相補的に係合するための特に湾曲した面を有することができる。特定の設計によると、面2533はCMPパッドコンディショナ2521の本体へ軸方向内側に延在する凹形状をとることができる。特に、面2531、2532、2533は急な角のない溝を形成するため、封止部材に損傷を負わせることなく封止部材などの可撓部材を収容するのに特に適する。
図25Eは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの側領域の部分断面図である。具体的には、側領域2534は、本願の実施形態により記載されるテーパ面2522および2529を含む。さらに、側領域2534は、CMPパッドコンディショナの側領域2534でテーパ面2522および2529に接続され、両面間を延在する溝2528を含む。溝2528は、CMPパッドコンディショナの本体内へ放射方向内側に延在する略凹形状をとることができる。具体的な例では、溝2528は面2535、2536、2537、2538、2539によって画定することができる。具体的には、面2535〜2539は、相互に平行または垂直に延在し、相互に直角を形成する略線形面である。その結果、図25Eに示される特定の実施形態では、溝2528は略直線形状をとることができる。すなわち、面2535および2536は横軸2524に略垂直に延在し、面2538および2539に接続され、面2538および2539は面2535および2536に直角で、横軸2524に平行に延在することができる。さらに、面2537は横軸2524に垂直な方向で面2538および2539間に延在して、溝2528の最内面を形成することができる。
図25Fは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの側領域の断面図である。図示するように、側領域2540は本願の実施形態により記載されるテーパ面2522および2529を含むことができる。さらに、側領域2540は、面2541、面2542、面2543を含む面の組み合わせによって形成される溝2528も含むことができる。溝2528は、CMPパッドコンディショナの本体内へ放射方向内側に延在する凹部を有することができる。面2541はテーパ面2522に接続し、CMPパッドコンディショナの本体から放射方向外側に延在する曲線形状、特に凸形状を有することができる。面2541は面2543に接続することができる。面2543は面2542に接続することができ、面2542は面2541と同様に、CMPパッドコンディショナの本体から放射方向外側に延在する曲線面を有することができる。面2542はテーパ面2529に接続することができる。図示するように、図25Fの実施形態によると、溝2528は面2541、2542、2543によって画定される曲線輪郭を有するが、溝2528の容積は図25Dおよび25Eの実施形態に示す溝の容積よりも小さい。
図25Gは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナの側領域の断面図である。側領域2545は本願の実施形態により記載されるテーパ面2522および2529を含む。さらに、側領域2545は、線形面2546、2547、2548、2549によって画定される略直線状輪郭を有する溝2528を含むことができる。図示するように、面2546および2547はテーパ面2522および2529から横軸2524に略直角に延在することができる。面2548および2549はそれぞれ面2546および2547に接続することができる。面2548および2549はCMPパッドコンディショナの本体内へ放射方向内側に延在する溝2528を画定することができる。面2548および2549は略直角に面2546および2547に接続することができ、横軸2524に対しては傾けることができる。さらに、面2548および2549はそれぞれ面2546および2547に対して斜めに延在する略線形面である。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度超の角度とすることができる。
図26Aは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナとも称される、プレートと研磨用品とを有するコンディショニングシステムを含む。コンディショニングシステム2600は、プレート2501に着脱可能に連結することのできるホルダ2601を含むことができる。プレート2501は、CMPパッドコンディショナ2521に着脱可能に連結することができる。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付け前に相互に分離させることのできる特定の構成要素を含むものとして示されている。コンディショニングシステム2600の組み付けられたバージョンを図26Bにさらに示す。
ホルダ2601は、ホルダ2601の本体内へ軸方向に延在する中央開口部2603を含むことができる。開口部2603は、ホルダとCMP工程中に使用される図示しない物体との連結を助けることができる。
ホルダ2601は、ホルダ2601の上面2605から本体内へ延在する開口部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は中央開口部2603の対向側で相互に放射方向に、また相互に周方向に間隔をおいて配置することができる。開口部2607および2608はホルダ2601の後面2606からホルダ2601の本体内へ延在することができる。特に、開口部2602および2607の組み合わせがホルダ2601の本体の厚さ全体にわたって延在し、それによって上面2605および後面2606に接続されるように、開口部2602と開口部2607とを接続することができる。同様に、開口部2604および2608の組み合わせがホルダ2601の本体の厚さ全体にわたって延在し、上面2605および後面2606を接続する開口部を形成するように、開口部2604と開口部2608とを接続することができる。開口部2602および2604は、それぞれ接続される開口部2607および2608よりも大きな幅(たとえば、径)を有することができる。この設計により、留め具のヘッドを開口部2602および2604内に収容し、開口部2607および2608まで延在する必要なく開口部2602および2604内に適切に配置することができるため、留め具の係合が簡易化される。
コンディショニングシステム2600は、図25Bに示す特徴を有するプレート2501をさらに含む。さらに図26Aに示すように、プレート2501はプレート2501の上面2514からプレート2501の本体へと軸方向に延在する凹部2611を含むことができる。凹部2611は中央開口部2503とプレート2501の本体内の開口部2508との間に形成することができる。さらに、プレート2501は、プレート2501の上面2514からプレート2501の本体内へ軸方向に延在する凹部2612を含むことができる。凹部2612は中央開口部2503と開口部2507との間に配置することができる。凹部2611と凹部2612とを接続して、中央開口部2503の周囲に周方向に延在する単独の凹部を画定することができると理解される。特定の実施形態によると、凹部2611および2612は、中央開口部2503の周囲に延在する単独の環状凹部とすることができる。
具体的には、コンディショニングシステム2600は、組付け中に封止部材2613が凹部2611および2612内に配置されるように形成することができる(図26Bを参照)。具体的には、封止部材2613は、Oリングなどの単独の一体形ピースとすることができる。よって、封止部材2613は、本願に記載されるように環状凹部とすることができる凹部2611および2612内に配置することができる。封止部材2613は、コンディショニング動作中に発生する流体および/または削りくずから中央開口部2503を遮断するため、凹部2611および2612内に設けることができる。
コンディショニングシステム2600は、プレート2501の上面2513に形成される空隙2690に配置されるように構成される部材2610をさらに含むことができる。具体的には、図25Bの実施形態と異なり、空隙2690は必ずしも別個の空隙部を含む必要はない。その代わりに、空隙2690は、プレート2501の本体内へ軸方向内側に延在する開口部とすることができる。空隙2690は、プレート2501の上面2513に垂直に放射方向内側に延在する面2691によって画定することができる。さらに、空隙2690は、面2691に接続され、面2691に略直角に、かつプレート2501の上面2514と略平行に延在する底面2692によって画定することができる。
部材2610は、コンディショニングシステム2600の組付け中、空隙2690内に配置されるような寸法と形状をとることができる。本願の実施形態によると、部材2610は本願に記載の保護層261と類似の材料の保護層またはパッドとすることができる。すなわち、部材2610はたとえば、熱硬化性物質、熱可塑性物質、樹脂、エラストマー、およびそれらの組み合わせなどの高分子材料で作製することができる。部材2610は、コンディショニングシステム内、特にプレート2501の空隙2690内に組み付けられるときにCMPパッドコンディショナ2521の研磨テクスチャを保護することができる。
コンディショニングシステムは、一実施形態に係る封止部材2609と組み合わせることのできるCMPパッドコンディショナ2521をさらに含む。特に、封止部材2609はCMPパッドコンディショナ2521の溝2528に配置して、プレート2501とCMPパッドコンディショナ2521との間の封止を助けることができる。封止部材は、高分子材料、特に熱硬化性物質、熱可塑性物質、エラストマー、樹脂、またはそれらの組み合わせなどの可撓材料とすることができる。
図26Bは、一実施形態に係る、組付け後の図26Aのコンディショニングシステムの断面図である。図示するように、ホルダ2601はプレート2501に重ねて直接接続することができる。CMPパッドコンディショナ2521は、空隙2690に収容されるようにプレート2501に着脱可能に連結することができる。特に、組み付けられた形状では、ホルダ2601の後面2606は、プレート2501の上面2514に直接接続することができる。さらに、留め具2631が開口部2602に配置され、プレート2501の開口部2506内へホルダ2601の開口部2607を通って延在し、ホルダ2601とプレート2501とを相互に連結するように、ホルダ2601の開口部2607をプレート2501の開口部2506と軸方向に並べることができる。さらに、留め具2630が開口部2604に配置され、開口部2608および2505を通って延在し、ホルダ2601とプレート2501とを相互に連結するように、開口部2608を開口部2505と軸方向に並べることができる。
さらに図示するように、封止部材2613はホルダ2601の後面2606とプレート2501の上面2514との間で凹部2611および2612に収容することができる。封止部材2613は凹部2611および2612の面とホルダ2601の後面2606とに係合して封止を形成し、流体および/または削りくずが中央開口部2503に入る可能性を低減することができる。
さらに図26Bに示すように、部材2610の主面が空隙2690の底面2692に接するように、部材2610を空隙2690に収容することができる。さらに、部材2610の反対側の主面はCMPパッドコンディショナ2521の主面に接して、空隙2590内に収容される間、研磨テクスチャを損傷から保護することができる。さらに図示するように、組み付けられた形状では、CMPパッドコンディショナ2521の主面が部材2610に接し、CMPパッドコンディショナ2521の反対側の主面がプレート2501から突出するように、CMPパッドコンディショナ2521が空隙2690内に収容される。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によって画定される面を越えて軸方向に延在することができる。よって、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達成する位置に配置され、コンディショニング動作中、プレート2501の上面2513はパッドから離しておくことができる。
研磨用品の十分な使用後、コンディショニングシステム2600の取外しは、ユーザが留め具2631および2630を各自の開口部から取り外し、ホルダ2601とプレート2501とを分離することによって行うことができる。留め具2631および2630の取外し後、プレート2501とCMPパッドコンディショナ2521とは相互に連結させておくこともできる。CMPパッドコンディショナ2521をプレート2501から取り外すため、ユーザは、物体またはツール(たとえば、留め具)を使用してプレート2501の後面2514から方向2680へ中央開口部2503に延在させることができる。物体は部材2610の後面またはCMPパッドコンディショナ2521に接触するまで、中央開口部2503を通って方向2680へ延在することができる。十分な力を方向2680に印加することで、CMPパッドコンディショナ2521がプレート2501の空隙2590から取り外されるのを容易にする。
CMPパッドコンディショナ2521の摩耗状態に応じて、反対の主面とそれに対応する反対側主面の研磨テクスチャとがプレート2501から突出するように、CMPパッドコンディショナ2521を反転させることができる。CMPパッドコンディショナ2521の反転後、コンディショナを空隙2590内でプレート2501に連結して、ドレッシング動作を継続することができる。CMPパッドコンディショナ2521の反転後、留め具2630および2631は各自の開口部に配置して、ホルダ2601とプレート2501とを連結し、コンディショニングシステム2600の再組付けを完了させることができる。
図27A〜27Cは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナおよびプレートの部分断面図である。特に、図27A〜27Cの実施形態が実証するように、各種係合構造および連結機構を本願の実施形態のいずれかで採用して、CMPパッドコンディショナとプレートとの間の着脱可能な連結を達成することができる。上記実施形態では、CMPパッドコンディショナおよびプレートは、特定の面輪郭、封止部材、付勢部材、およびそれらの組み合わせを有し、CMPパッドコンディショナとプレートとの間の着脱可能な連結を容易にする各種係合構造を使用することができる。具体的には、以下の図27A〜27Cに示す実施形態は、通常は図26Bに示す領域2695にCMPパッドコンディショナとプレートとの間で使用するための各種連結機構を含むことができる。
図27Aは、一実施形態に係るCMPパッドコンディショナとプレートの部分断面図である。具体的には、図27Aの実施形態は、具体的な連結面と封止部材を使用して、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との着脱可能な連結を簡易化する具体的な係合構造を示す。具体的には、プレート2501は、プレート2501の本体から軸方向に延在し、本願の実施形態に記載されるようなCMPパッドコンディショナ2521の係合のための空隙2590を画定するアーム2762を含む。具体的には、アーム2762は、アーム2762と略垂直に放射方向内側に延在するフランジ2701を含むことができる。
アーム2762は、内面2705の内面に画定される溝2790(すなわち、プレート溝)を有することができる。具体的には、溝2790は内面2705に接続され、そこへ略垂直に延在する面2702によって形成することができる。溝2790は面2702に接続され、そこへ略垂直に延在する面2703によっても画定することができる。さらに、溝2790は面2703に接続され、そこへ略垂直に延在する面2704によっても画定することができる。面2704および2702は相互に略平行にすることができる。よって、面2702、2703、2704は、略直線状の輪郭を有する溝2790をアーム2762の内面2705に画定することができる。
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が組み付けられたとき、封止部材2609は溝2790に収容することができる。さらに図示するように、組み付けられた位置において、CMPパッドコンディショナ2521はプレート2501の溝2790に収容された封止部材2609と接触するように構成される。具体的には、封止部材2609は、体積の大部分が溝2790に収容され、面の一部のみがCMPパッドコンディショナ2521の溝2528に接触するように配置される。したがって、組付け状態では、CMPパッドコンディショナ2521は空隙2590に収容することができ、CMPパッドコンディショナ2521の溝2528は溝2790に収容される封止部材2609と接触することができる。組み付けられた状態で、封止部材はCMPパッドコンディショナ2521とプレート2501のアーム2762を幾分接触させるように変形可能であると理解されるが、必ずしも常にそうなるわけではない。このような構造により、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との着脱可能な連結が促進され、さらにはCMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との間の接続部の封止も容易となる。
図27Bは、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501の一部、および特にCMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との間の着脱可能な連結に使用される係合構造を示す部分断面図である。図示するように、CMPパッドコンディショナ2521は、封止部材2609との係合のためにCMPパッドコンディショナ2521の本体内へ軸方向に延在する溝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、封止部材2609の体積の大半がCMPパッドコンディショナ2521内に形成される溝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の本体から放射方向外側に延在し、プレート2501内の空隙2590の形成を助けるアーム2762を含むことができる。アーム2762は、上面2513に近接し、放射方向内側に延在するフランジ部2721を含むことができる。フランジ部2721は、組み付けられた状態において封止部材2609の一部と係合するように構成される。フランジ2721は上面2513から斜めに延在する第1の面2722と、面2722に接続され、そこへ斜めに延在し、上面2513に対して略垂直である面2723と、面2723に接続され、そこへ斜めに延在し、放射方向内側に突出するフランジ部2721を形成する面2724とを含むことができる。
組付け中、溝2528に収容される封止部材2609を有するCMPパッドコンディショナ2521は、封止部材2609が下方へ、フランジ部2721の軸方向内側で放射方向外側へ延在するようにプレート2501に嵌合させることができる。図示するような組付け状態では、封止部材2609はフランジ部の面2724とアーム2762の内面2705に接することができる。
図示するように、CMPパッドコンディショナ2521の面は、封止部材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プレート2501の面から間隔をおいて配置することができる。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2721の面2723と係合し、接触することができる。組付けおよび取外し中、封止部材2609はフランジ部2721、特にフランジ部の面2723によって軸方向に平行移動できるように変形可能であると理解される。さらに、封止部材2609は、CMPパッドコンディショナ2521がプレート2501の空隙2590と係合している間変形するように形成し、配置することができる。
図27Cは、特にCMPパッドコンディショナ2521とプレート2501の着脱可能な連結のために使用される係合構造におけるCMPパッドコンディショナ2521とプレート2501の部分断面図である。図示するように、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へ軸方向内側に延在する凹部2780を有するように形成することができる。凹部2780は、凹部2780のいずれかの側で突起または歯として軸方向外側に延在することができるアーム部2737および2731間の空間と定義することができる。
一実施形態によると、凹部2780は弾性部材2733を収容するように形成することができる。弾性部材2733は、凹部2780の輪郭に嵌合し、アーム2737および2731を相互に離れる付勢された位置へ付勢するように構成される略U字状部材とすることができる。図示するように、弾性部材2733は、凹部2780に沿って延在し、凹部2780の内面と同じ輪郭、すなわちU字状の輪郭を有するように構成することができる。さらに、特定の実施形態では、凹部2780は可撓材料2732で満たすことができる。適切な可撓材料は有機材料、無機材料、またはそれらの組み合わせを含むことができる。特定の例では、可撓材料2732はエラストマーなどのポリマーとすることができる。凹部2780内に可撓材料2732を使用することで、アーム2737のアーム2731へと向かう方向2736の運動に対抗する弾性を付加することができる。
さらに図示するように、凹部2780は、相互に近づくように延在するフランジ2735および2734を設けることができる。フランジ2734および2735は、弾性部材2733および可撓材料2732の凹部2780への収容を容易にするように形成することができる。
さらに図示するように、アーム2737は、プレート2501の内面2739と上面2513との間を延在する面2738を有するように形成することができる。面2738は湾曲輪郭を有し、パッドコンディショナ2521とプレート2501の組付け中、CMPパッドコンディショナ2521の一部に係合するように形成することができる。特定の場合、CMPパッドコンディショナ2521は組付け中、アーム2737の面2738と係合し接触するように構成される溝2528を有するように形成することができる。たとえば、図示するように組み付けられた形状では、溝2528は、たとえばプレート2501の面2738と面2739との間の端に係合するように構成される面2742を含むように形成することができる。すなわち、組付け中、CMPパッドコンディショナ2521の面2742がアーム部2737の面2738と内面2739との間の接合部に係合して接触するように、アーム2737が方向2736へ十分に移動するまで、CMPパッドコンディショナ2521は空隙2590内に置くことができる。
CMPパッドコンディショナ2521のプレート2501からの取外しは、アーム部2737の面2738を越えて面2742に十分なゆとりを与えてCMPパッドコンディショナ2521を空隙2590から解放させるため、CMPパッドコンディショナ2521の裏側に力を印加してアーム2737を方向2736に付勢することを含む。
さらに図示するように、プレート2501の内面2739は、間隙2740がプレート2501内の空隙2590の底面2518と部材2610の面との間に形成されるように形成することができる。このような間隙2740は、CMPパッドコンディショナ2521とプレート2501との間の適切な着脱可能な連結のためにアーム2737に追加の湾曲を提供することができる。さらに、プレート2501の作製に高分子材料を使用することで、アーム部2737の湾曲特性をさらに向上させることができる。
図28Aは、一実施形態に係るプレートの裏側の上面図である。プレート2801は略円形の輪郭と円筒状三次元形状を有することができる。図示するように、プレート2801は、本願の実施形態に記載するように中央開口部2503と開口部2505、2506、2507、2508を含むことができる。プレート2801は、本願の実施形態により記載される開口部2509、2510、2511をさらに含むことができる。
さらに図示するように、プレート2801は本体の中心から放射方向に間隔をおいて配置され、かつプレート2801の本体の中心を囲んで周方向に相互に間隔をおいて配置される凹部2861、2862、2863を含むことができる。凹部2861〜2863は、内部に物体を収容するのに十分な深さを保つためプレート2801の本体内へ軸方向に延在することができる。具体的には、凹部2861〜2863は、凹部2861〜2863の中心が等しく約120度ずつ離れるように配置することができる。
一実施形態によると、凹部2861〜2863は磁石2807、2808、2809をそれぞれ収容することができる。プレート2801の本体内に磁石2807〜2809を使用して、プレート2801とCMPパッドコンディショナとを着脱可能に連結するためプレート2801とCMPパッドコンディショナとの間の磁気結合を促進することができると理解される。本願に記載するように、こ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との磁気結合を助ける金属部を使用することができる。
さらに図示するように、プレート2801は、点線2805によって画定される略円形の輪郭の空隙を含むことができる。しかしながら、空隙2805は、空隙2805内にその外周に沿って延在する平坦部2802、平坦部2803、平坦部2804を含むように形成される。すなわち、空隙2805の弧状の略円形面は平坦部2802〜2804によって外周に沿う特定位置で遮られる。平坦部2802〜2804は空隙2805の略湾曲面を遮る線形面部分である。平坦部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連結を助け、動作中にプレート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することができる。
図28Bは、軸2812によって画定される面に沿った図28Aのプレート2801の部分断面図である。プレート2801はプレート2801の本体内へ軸方向に延在し、磁石2807を収容するように構成される凹部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、封止部材を収容し、プレート2801をホルダに対して封止するために、図26Aおよび図26Bを参照して説明した凹部と同様の凹部2822および2821を含むように形成することができる。
さらに図示するように、プレート2801は、プレート2801の本体内へ軸方向内側に延在する空隙2824を含むように形成することができる。空隙はプレート2801の上面2830に対して垂直に延在する面2829と、軸2866に対して略垂直で、プレート2801の上面2830に略平行に延在する底面2828とによって画定することができる。さらに、空隙2824は、中央開口部2503が軸2866に沿ってプレート2801の全体厚にわたって延在するようにプレート2801の中央開口部2503に連通させ接続することができる。
組付け中、保護層またはパッドとすることのできる部材2834は、部材2834の後面2836が空隙2824の底面2828に接触し接続されるように空隙2824に挿入することができる。さらに、組付け中、それぞれ研磨テクスチャを有することができる第1の主面2832と第2の主面2833とを備えたCMPパッドコンディショナ2831を、プレート2801の空隙2824に置くことができる。具体的には、CMPパッドコンディショナ2831をプレート2801の空隙2824に収容すると、CMPパッドコンディショナ2831の面2832を部材2834の上面2835に接触させ直接接続することができる。CMPパッドコンディショナ2831は略矩形状に図示しているが、本願の実施形態のCMPパッドコンディショナに関して説明した特徴を含むことができると理解される。
CMPパッドコンディショナ2831のプレート2801からの取外し中、ユーザはプレート2801の中央開口部2503に物体(たとえば、留め具、細長ツール、または手)を挿入して、部材2834もしくはCMPパッドコンディショナ2831の後面2832と係合させることができる。そして、部材2834またはCMPパッドコンディショナ2831に力を印加して、CMPパッドコンディショナを方向2870に移動させ、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に着脱可能に連結することができる。
図28Cは、一実施形態に係る、相互に連結されたプレートとCMPパッドコンディショナとの上面図である。具体的には、図28Cは図28Aのプレートに連結されたCMPパッドコンディショナを示す。図示するように、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る空隙の外周に線形の面領域で画定された平坦部2802、2803、2804を含む。さらに、CMPパッドコンディショナ2831は、CMPパッドコンディショナ2831の外周でプレート2801の平坦部2802、2803、2804と直接接するように構成される線形面領域によって画定される相補的な平坦部2842、2843、2844も含むことができる。このような構成により、動作中にプレート2801内でCMPパッドコンディショナ2831が回転する可能性が低減される。
図29は一実施形態に係る研磨ツールの上面図である。上述の実施形態はプレートに着脱可能に連結されるCMPパッドコンディショナを使用する研磨用品に関する。しかしながら、単独プレートを複数のCMPパッドコンディショナと共に使用することも考えられる。具体的には、研磨ツールは単独プレートに着脱可能に連結される複数のCMPパッドコンディショナを採用することができ、プレートは各CMPパッドコンディショナを収容し、着脱可能に連結する複数の凹部または空隙を有する。
研磨ツール2900は、本願の実施形態のプレートに関して記載した特徴を含むプレート2901を含むことができる。たとえば、プレート2901は上面図に示すような円形輪郭と略円筒状の三次元形状を有することができる。プレート2901は本体内へと延在し、プレート2901のホルダなどの別の物体との連結を助けるように構成される複数の他の開口部(図示せず)を含むことができる。
プレート2901はプレート2901の本体内へ軸方向内側に延在する空隙2911、2912、2913、2914(2911〜2914)をプレート2901の上面に含むことができる。空隙2911〜2914はプレート2901の上面の特定位置に配置することができ、具体的には、コンディショニング動作中に適切なバランスを保つためプレート2901の中心を囲むパターンで配列することができる。空隙2911および2913はプレート2901の中心から放射方向に間隔をおいて配置することができるが、軸2908に沿って周方向に相互に約180度の角度をおいて設けることができる。同様に、空隙2912および2914もプレートの中心から放射方向に間隔をおいて配置することができるが、軸2909に沿って配置するため周方向に相互に約180度の角度をおいて設けることができる。
空隙2911〜2914はそれぞれ対応するCMPパッドコンディショナ2915、2916、2917、2918を収容するように形成することができる。よって、空隙2911〜2914は、プレート2901とCMPパッドコンディショナ2915〜2918との着脱可能な連結を簡易化するという本願の実施形態の特徴を有することができる。さらに、CMPパッドコンディショナ2915〜2918も、プレート2901とCMPパッドコンディショナとの間の着脱可能な連結を簡易化するという本願の実施形態の特徴を有することができる。特に、CMPパッドコンディショナ2915〜2918はリバーシブルであるため、CMPパッドコンディショナ2915〜2918はそれぞれ基板の第1および第2の主面に研磨テクスチャを有する。
図29の実施形態は、4個の異なる別々の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個の空隙2911〜2914を有するプレート2901を図示するが、上記一実施形態は、1つのプレートに含むことのできる空隙とCMPパッドコンディショナの数を限定することを目的としていない。他の実施形態は2個の空隙しかないプレートを採用することができる。他の実施形態は、異なる数の空隙(および対応する数のCMPパッドコンディショナ)、たとえば少なくとも約3個の空隙、少なくとも約4個の空隙、少なくとも約6個の空隙、少なくとも約10個の空隙、少なくとも約16個の空隙、少なくとも約24個の空隙、または少なくとも約30個の空隙を有するプレートを使用することができる。具体的には、任意数の空隙を使用することができ、通常、空隙の数は複数か2個である。
さらに図示するように、プレート2901は空隙2911に開口部2921、空隙2912に開口部2922、空隙2913に開口部2923、空隙2914に開口部2924を有するように形成することができる。開口部2921〜2924はプレート2901の後面に形成し、プレート2901の本体内へ軸方向に延在することができる。図示するように、開口部2921〜2924は裏面から各自の空隙の底面まで延在するように形成することができるため、開口部によってユーザがプレート2901の裏面から空隙内に収容されるCMPパッドコンディショナにアクセスすることができる。このような設計により、CMPパッドコンディショナ2915〜2918とプレート2901との間の着脱可能な連結が容易になる。オペレータはプレート2901の後面から開口部2921〜2924のいずれかを通って延在するツールを使用して、対応する空隙からCMPパッドコンディショナにアクセスして力を加え、空隙からのCMPパッドコンディショナの取外しを助けることができる。開口部2921〜2924と空隙2911〜2914との間の設計関係は、図25Bに示す中央開口部2503と空隙2590との間の設計とほぼ同じである。
本願に開示する実施形態は、基板の第1および第2の主面に研磨粒子の第1および第2の層を有するリバーシブル研磨用品を含むツールの形成方法に関する。研磨ツールは、2つの構成要素を着脱可能に連結するため、研磨用品上の係合構造と、プレート上の係合構造または連結面とを含む連結機構を有する特徴の組み合わせを含むことができる。実施形態によるその他の特徴は、優れた平坦度、異なる研磨能力を有する二重研磨面、特別な形状の構成要素、封止部材、付勢部材、特定の材料、コレット部材、磁石、研磨粒子の各層の摩耗状態を示す印、保護層などである。特に、本願の研磨ツールは、寿命と各種機能が向上されたリバーシブルCMPパッドコンディショナを使用し、コンディショニング工程を向上させた構成要素の組み合わせを含む。
図30を参照すると、ツール3000の一実施形態は両面CMPパッドコンディショナ3004に連結するように構成されるホルダ3002を備えることができる。「両面CMPパッドコンディショナ」という用語は、研磨粒子の第1の面の使用とその後の研磨粒子の第2の面の使用とを含む両面使用に合わせた、本願の実施形態に記載の研磨用品を備えることができる。
ホルダ3002は磁性材料を備えることができる。後述するように、磁性材料Mはホルダの一部(図31A)、ホルダの全体の材料(図31B)、またはホルダ上またはホルダ内に配置される完全に別の物体(図31C)とすることができる。
一部の実施形態では、装置は磁界、特に磁界強度に関して特徴付けることができる。磁界強度はガウスメータで測定することができる。たとえば、ガウスメータは市販のAlphaLab GM2とすることができる。
たとえば、ホルダ3002は第1の面3006で第1の磁界強度H1を有し、第1の面3006の反対側の第2の面3008で第2の磁界強度H2を有することができる。第1の磁界強度H1は第2の磁界強度H2と異ならせることができる。たとえば、第1の磁界強度H1は第2の磁界強度H2よりも大きくすることができる。具体的な例では、第1の磁界強度と第2の磁界強度の比(H1:H2)は約1.1:1以上、約2:1以上、または約5:1以上とすることができる。もしくは、他の例では、第1の磁界強度H1は第2の磁界強度H2よりも小さくすることができる。
一部の実施形態では、ホルダの磁界強度は絶対値または絶対値の範囲とすることができる。たとえば、ホルダの磁界強度は約0.1ガウス以上とすることができる。他の例では、ホルダの磁界強度は約0.9ガウス以上、たとえば約1.5ガウス以上、または約2ガウス以上とすることができる。非限定的な他の実施形態では、ホルダの磁界強度は約5ガウス以下、たとえば約3ガウス以下または約2.5ガウス以下とすることができる。磁界強度は、上述の最高値と最低値との間の範囲を取ることができる。
他の実施形態は、設置後にホルダ内の永久磁石を再磁化する工程を含むことができる。たとえば、永久磁石がキュリー温度より高く加熱されると(たとえば、NdFeB、グレードN42磁石の場合、約80℃)、磁性材料は常磁性を備えることができる。常磁性材料は乱れた状態での磁気モーメントを有する。これにより、永久磁石が生成する磁界が減少する。しかしながら、このような常磁性材料は再磁化することができる。
たとえば、ホルダ内に配置される永久磁石は常磁性を持たせることができる。常磁性の永久磁石は、外部磁界内にホルダを置き、ホルダをキュリー温度超に再加熱することによって再磁化することができる。よって、磁気モーメント(またはダイポールの極性)は外部磁界の磁力線と平行に並べることができる。この工程全体を通じてこの部分を振動させることで、再磁化の効果を高めることができる。外部磁界は、たとえば電磁石ソレノイドや別の永久磁石などによって生成することができる。
一部の実施形態では、ホルダ3002は、約2E3MPa以上の弾性係数を有する材料を備えることができる。ホルダ3002は、金属、合金、ポリマー、セラミック、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される材料を備えることができる。ホルダ3002は円筒形状をとることができる。
ツールの実施形態は、ホルダ3002に連結される両面CMPパッドコンディショナ3004をさらに備えることができる。ホルダ3002と両面CMPパッドコンディショナ3004は、両面CMPパッドコンディショナ3004がホルダ3002に対してリバーシブルに配置されるように着脱可能に連結することができる。たとえば、図32Aは両面CMPパッドコンディショナ3004の面S1を作業面として示す一方、図32Bは面S2が作業面である逆の配置を示している。
他の一部の実施形態(たとえば、図2および25)に関して図示し、本願の他の場所で説明したように、両面CMPパッドコンディショナは第1の主面と、第1の主面の反対側の第2の主面とを有する基板を備えることができる。基板はホルダとの相補的係合のために構成される凹部または窪みを備えることができる。基板はホルダとの係合のために構成される係合構造を有することができる。ホルダは両面CMPパッドコンディショナとの相補的係合のために構成される凹部を備えることができる。
基板は、中実材料、たとえば基板の総体積に対して約5vol%未満の有孔度を有する基板とすることができる。他の例では、基板は約4vol%以下の有孔度、たとえば約3vol%以下、約2vol%以下、または約1vol%以下の有孔度を有することができる。特定の一実施形態では、基板は有孔度をほぼゼロにすることができる。
本願の他の実施形態に関して上述したように、基板は封止部材(たとえば図4を参照)を備えることができ、封止部材は基板の側面に連結される。本願の実施形態の特定の設計では、側面は基板の第1および第2の主面間に延在することができる。より具体的な例では、封止部材は基板の側面の少なくとも一部に沿って周方向に延在することができる。基板は本願の実施形態のいずれに記載の封止部材も含むことができると理解される。
両面CMPパッドコンディショナ3004(図30)は、基板3012の第1の主面に装着される研磨粒子3010の第1の単層を備えることができる。第1の接着層3014は第1の主面に重なることができ、研磨粒子3010の第1の単層は第1の接着層3014に収容される。実施形態は、基板3012の第1の主面の反対側の基板3012の第2の主面に装着される研磨粒子3016の第2の単層をさらに備えることができ、第2の接着層3018が第2の主面に重なり、研磨粒子3016の第2の単層が第2の接着層3018に収容される。研磨粒子3010の第1の単層と研磨粒子3016の第2の単層はホルダ3002から間隔をおいて配置されるように構成することができる。具体的な例では、研磨粒子3010の第1の単層はホルダ3002の面から軸方向に離しておくことができる。さらに、研磨粒子3016の第2の単層はホルダ3002の面から軸方向に離れるように構成することができる。このような設計により、基板の両面の研磨粒子とホルダ面との接触が制限されて、適切なコンディショニングのために粒子を確実に本来の状態(たとえば位置や鋭度など)に保つことができる。
第1の単層3010の研磨粒子は他の本願の実施形態で記載したような研磨材料を備えることができる。たとえば、第1の単層3010の研磨粒子は、ダイヤモンド、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などの超研磨粒子を含むことができる。研磨粒子3010の第1の単層の研磨粒子は研磨粒子3016の第2の単層の研磨粒子と異ならせることができる。研磨粒子3010の第1の単層の研磨粒子は250ミクロン未満の平均グリットサイズを有することができる。研磨粒子3016の第2の単層の研磨粒子は研磨粒子3010の第1の単層の研磨粒子と同じ平均グリットサイズを有することができる。さらに、研磨粒子3010の第1の単層の研磨粒子の平均グリットサイズは研磨粒子3016の第2の単層の研磨粒子の平均グリットサイズと異ならせることができる。
本願の実施形態の磁性材料は、強磁性材料と常磁性材料のうち少なくとも1つを含むことができる。磁性材料は強磁性材料と常磁性材料の組み合わせを含むことができる。磁性材料は金属、合金、天然材料、遷移金属元素、希土類元素、酸化物、フェライト、ポリマー、およびそれらの組み合わせを含むことができる。磁性材料は永久磁石、軟(すなわち非永久)磁石、電磁石、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
図33Aと33Bを比較すると、磁性材料Mは、第1の状態(図33A)と第2の状態(図33B)との間で選択動作するように構成することができる。一実施形態では、選択動作のために構成される磁性材料を使用することで、ホルダ3300の両面CMPパッドコンディショナ3302との選択的な連結および分離を簡易化することができる。図34Aと34Bを比較すると、第1の状態は第1の磁界強度H1に関連付け、第2の状態は第2の磁界強度H2に関連付けることができ、第2の磁界強度H2は第1の磁界強度H1と異なる。具体的な例では、第1の状態と第2の状態との間の状態の変更により、ホルダ3400の第1の面3401の磁界強度を変更することができる。さらに、第1の状態と第2の状態との間の状態の変更により、ホルダ3400の第2の面3403での磁界強度を変更することができる。また、一実施形態では、第1の状態と第2の状態との間の状態の変更を磁界強度の変更に関連付けて、反対側の研磨粒子層の使用のための両面CMPパッドコンディショナ3405のホルダ3400からの取外しおよび反転を含め、両面CMPパッドコンディショナ3405のホルダ3400からの取外しを簡易化することができる。別の一実施形態では、第1および第2の状態は電磁石の「オン」および「オフ」に関連付けることができる。したがって、一方の状態はほぼゼロの磁界強度に対応することができると理解される。
一実施形態では、第1の状態から第2の状態に変更し、ホルダまたは両面CMPパッドコンディショナの一部の磁界強度を変更することは、両面CMPパッドコンディショナをホルダから解放するのに適する。したがって、ユーザが両面CMPパッドコンディショナをホルダに対して反転させることができる。両面CMPパッドコンディショナを反転させた後、ユーザは磁性材料の状態を変更することができ(たとえば、第2の状態から第1の状態へ)、この状態変更はホルダと両面CMPパッドコンディショナとの相互に対する連結にとって適切である。このような状態変更は、ユーザによる両面CMPパッドコンディショナの両面使用と、ホルダとの選択的連結および分離を簡易化することができる。
もしくは、図35Aと35Bを比較すると、第1の状態は、ホルダ3500、両面CMPパッドコンディショナ3502、またはその両方に対する磁性材料Mの第1の配置3501に関連付けることができる。たとえば、第1の状態(図35A)において、磁性材料Mは第1の磁極配置3501(たとえば、N−S)を有することができ、第2の状態は第1の磁極配置3501と異なる第2の磁極配置3503(たとえば、S−N)をとることができる。たとえば、特定の一実施形態では、磁界配置の変更に関連付けられる第1の状態と第2の状態との間の状態の変更は、相互に、ホルダ3500に対して、または両面CMPパッドコンディショナ3502に対して磁性材料Mの磁極の位置を変更することを含むことができる。
磁界配置の変更に関連付けられる状態の変更は、ホルダ3500に対する磁性材料Mの位置または配向の変更を含むことができる。別の実施形態では、磁界配置の変更に関連付けられる状態変更は、両面CMPパッドコンディショナ3502に対する磁性材料Mの位置または配向の変更を含むことができる。さらに、少なくとも1つの例では、磁界配置の変更に関連付けられる状態の変更は、ホルダ3500に対する磁界配置の変更を含むことができる。特定の実施形態では、第1の状態と第2の状態との間の状態の変更は磁界配置の変更に関連付けられて、反対側の研磨粒子層の使用のための両面CMPパッドコンディショナ3502のホルダ3500からの取外しおよび反転を含め、両面CMPパッドコンディショナ3502のホルダ3500からの取外しを簡易化することができる。たとえば、第1の状態での磁界配置は、特定の相対的位置でホルダ3500と両面CMPパッドコンディショナ3502とを相互に連結するのに適切であろう。そして、第1の状態から第2の状態に変更する際、磁界配置の変更は両面CMPパッドコンディショナ3502をホルダ3500から解放して、ユーザに両面CMPパッドコンディショナ3502をホルダ3500に対して反転させるのに適するであろう。両面CMPパッドコンディショナ3502の反転後、ユーザは磁性材料Mの状態を変更することができ(たとえば、第2の状態から第1の状態へ)、この変更はホルダ3500と両面CMPパッドコンディショナ3502との相互連結に好適である。このような状態変化は、ユーザによる両面CMPパッドコンディショナ3502の両面使用と、ホルダ3500との選択的連結および分離を簡易化することができる。さらに、磁界配置の変更は磁極の反転について例示しているが、この配置の変更は必ずしも特定の一実施形態に限定されないと理解される。
上述したように、磁性材料Mは様々に配備することができる。たとえば、磁性材料Mはホルダ3100の一部とすることができる(図31A)。もしくは、磁性材料Mはホルダ3100の全体の材料とすることができる(図31B)。他の実施形態では、磁性材料Mはホルダ3100とは異なる別の物体とすることができる。
一部の実施形態(図36)では、両面CMPパッドコンディショナ3602の基板3600は磁性材料Mを含むことができる。一例では、磁性材料Mは基板3600の一部とすることができる(図36A)。さらに別の設計では、基板3600はすべてを磁性材料Mで作製することができる(図36B)。さらに別の例では、磁性材料Mは面(たとえば、外面)に配置される、あるいは基板3600内に(一部または全体が)収容される別個の物体とすることができる(図36C)。両面CMPパッドコンディショナのホルダと基板はどちらも上記実施形態のいずれかの組み合わせで磁性材料を含むことができると理解される。
少なくとも1つの実施形態の場合、基板は永久磁石である基板磁性材料を備えることができる。もしくは、基板磁性材料は電磁石とすることができる。図37Aと37Bを比較すると、基板磁性材料Mは第1の状態と第2の状態とを選択動作して、両面CMPパッドコンディショナ3702のホルダ3700との選択的な連結および分離を簡易化することができる。たとえば、第1の状態は第1の磁界強度H1(図38A)を有することができ、第2の状態は第2の磁界強度H2(図38B)を有することができ、両面CMPパッドコンディショナ3802のホルダ3800との選択的連結および分離を容易にすることができる。第1の状態は第1の磁極配置3904(図39A)を備えることができ、第2の状態は第2の磁極配置3906(図39B)を備え、両面CMPパッドコンディショナ3902のホルダ3900との選択的連結および分離を容易にすることができる。一部の実施形態では、基板の大部分が磁性材料である、あるいは基板全体がほぼ磁性材料から成ることができる。
図40Aに示すように、ツール4000は、ホルダ4002とは別の磁性体4020を備える磁性材料を有することができる。磁性体4020はホルダ4002の内部容積4022に収容することができる。磁性体4020はホルダ4002の第1の面と交差することができる。他の実施形態では、磁性体4024はホルダ4002の第2の面と交差することができる(図40B)。さらに、ホルダの別の設計は、ホルダ4002の第1の面とホルダ4002の第2の面の両方に交差する磁性体4020を備える磁性材料を含むことができると理解される。
磁性体4020(図40A)は、ホルダ4002の外面とシームレスであるホルダ4002内の内部空隙4022に収容することができる。たとえば、磁性体4020は、ホルダ4002の第1の面とシームレスである内部空隙4022に収容することができる。もしくは、磁性体4024(図40B)は、ホルダの第2の面とシームレスであるホルダ4002内の内部空隙4026に収容することができる。本願で使用される際、「シームレス」という用語は、肉眼による観察技術では接合位置が検出できない2つの物体間の接合を指す。
磁性体4020または4024は、環状、円形状、楕円状、多角形状、不規則形状、およびそれらの組み合わせなどの二次元断面形状をとることができる。もしくは、磁性体は複数の磁性体Mを備えることができ(図41)、それらの磁性体Mはホルダ4100、両面CMPパッドコンディショナ4102、またはその両方で相互に対してあるパターンで配列することができる。図12Aも参照。
他の実施形態(図42)では、ツール4200の第2の面は内部空隙4226とシームレスにすることができ、内部空隙は磁性材料4224を収容する。内部空隙4226は、第2の面に隣接するホルダ4202に溶接される蓋4228によって永久的に封止することができる。第2の面は、蓋4228と第2の面とが面一かつシームレスとなるように研磨することができる。ホルダ4202と蓋4228は同一の材料または異なる材料から形成することができる。たとえば、材料はステンレス鋼などの鋼とすることができる。材料のその他の実施形態は熱硬化性プラスチックなどのプラスチックまたは熱可塑性物質を含むことができる。
また、第2の面は選択された表面粗度を有することができ、第2の面には通常肉眼で見える溝および/または突起がほぼ存在しない。たとえば、ホルダと蓋との間の継ぎ目は、肉眼だけでは観察できずシームレスである。しかしながら、約20倍等に拡大すれば継ぎ目を検出することができるかもしれない。
一部の実施形態では、隣接外面を含め、ホルダと蓋との境界面は、約32マイクロインチ以下の範囲の表面粗度Raを有することができる。他の実施形態では、表面粗度は約25マイクロインチ以下のRa、たとえば約20マイクロインチ以下のRa、約15マイクロインチ以下のRa、または約10マイクロインチ以下のRaとすることができる。他の非限定的な実施形態では、表面粗度は約2マイクロインチ以上のRa、たとえば約4マイクロインチ以上のRa、約6マイクロインチ以上のRa、または約8マイクロインチ以上のRaとすることができる。表面粗度は上述の最低値と最高値の任意の値の範囲を取ることができる。
他の実施形態では、ホルダの外面と蓋との間に表面粗度の相対差を設けることができる。たとえば、ホルダの外面と蓋との間の表面粗度の相対差は約20%以下とすることができる。他の実施形態では、ホルダの外面と蓋との間の表面粗度の相対差は約15%以下、たとえば約10%以下、約5%以下、または約1%以下とすることができる。他の非限定的な実施形態では、ホルダの外面と蓋との間の表面粗度の相対差は約1%以上、たとえば約2%以上または約5%以上とすることができる。表面粗度の相対差は、上述の最低値と最高値の任意の値の範囲を取ることができる。
たとえば、磁性体はホルダの穴または内部空隙に置くことができ、蓋は穴に圧入することができる。蓋の外面とホルダ面との接触領域は溶接(たとえば、レーザ溶接)され、その後、ホルダおよび蓋の面は旋盤加工などによって平坦化される。このようにして、蓋とホルダはシームレスとなる。
図43Aの写真は、継ぎ目のある構造を有する従来のホルダを示す。この種のホルダにはホルダ面に継ぎ目が見られ、CMP中に使用される流体およびその他の環境要因によって侵襲されやすい領域を提供する。対照的に、図43Bは一実施形態に係るシームレス構造の写真である。特に、ホルダのシームレス構造では、磁性材料を含む内部空隙が視覚的に表示されない。このような設計により、磁性材料は実質上腐食しない。
ある実験では、図43Bに示すような構造のF2X−M3S設計の5個のホルダを作製した。ピーク磁界を各ホルダの両側で測定した。これらの例では、ホルダの前側の平均ピーク磁界は1693+/−193ガウスであった。逆に、ホルダの後側の平均ピーク磁界は1500+/−308ガウスであった。
図44に示すように、磁性材料4400は磁性材料4400の少なくとも一部を覆うコーティング4402を含むことができる。コーティング4402は少なくとも磁性材料4400の面を部分的に覆うことができる。もしくは、コーティング4402は磁性材料4400の外面の大部分を覆うことができ、より具体的には、磁性材料4400を完全に包囲することができる。コーティング4402は耐食材料を含むことができる。上記耐食材料の適切な例はセラミック、ガラス、ポリマー、天然材料、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、およびそれらの組み合わせであってもよい。これらの材料は、本願に開示する両面CMPパッドコンディショナの各種実施形態に組み込むことができる。
CMPパッドコンディショニング動作を実行する研磨用品の使用方法の実施形態は、本願に記載の実施形態のいずれも含むことができる。CMPパッドコンディショニング工程は間欠的であっても連続的であってもよい。
本願に開示する実施形態は、ホルダと両面CMPパッドコンディショナを選択的に連結するための磁性材料を有するツールに関する。磁性材料は連結機構および/または係合構造を含む特徴の組み合わせを含むことができる。これらの機構および構造は、ホルダ、両面CMPパッドコンディショナ、またはその両方の一部とすることができる。磁性材料により、ホルダと両面CMPパッドコンディショナは選択的かつリバーシブルに相互に連結および分離させることができる。実施形態によるその他の特徴は、優れた平坦度、異なる研磨機能を有する両研磨面、構成要素の特定の形状、封止部材、付勢部材、特定の材料、コレット部材、研磨粒子の各層の摩耗状態を示す印、保護層などであってもよい。特に、本願の研磨ツールは、寿命と各種機能が向上された両面CMPパッドコンディショナを使用し、コンディショニング工程を向上させた構成要素の組み合わせを含む。
上述の説明において、具体的な実施形態と特定の構成要素の接続に対する言及は例示であると理解される。構成要素が連結または接続されているという言及は、上記構成要素間の直接的接続、あるいは本願に記載の方法を実行すると思われるように1つまたはそれ以上の介在する構成要素を介した間接的接続のいずれかを開示することを目的とすると理解される。よって、上述の主題は限定的でなく例示的であるとみなされ、添付の請求項は、本発明の範囲に含まれる上記すべての変更、拡張、その他の実施形態を対象とすることを目的とする。したがって、法律によって認められる最大限の範囲まで、本発明の範囲は以下の請求項およびその等価物の許可可能な最大限の解釈によって決定されるものであり、上述の詳細な説明によって制約または制限されてはならない。
上述の図面の詳細な説明では、各種特徴は、開示を合理化する目的上、単独の実施形態においてまとめられて記載されている。本開示は、請求される実施形態が各請求項に明記されるよりも多くの特徴を必要とする意図を反映するものであると解釈すべきではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の主題は開示されるいずれかの実施形態のすべての特徴を含んでいなくてもよい。よって、以下の請求項は図面の詳細な説明に組み込まれ、各請求項は独立して、個々に請求される主題を定義する。
Claims (15)
- ツールであって、
両面化学機械平坦化(CMP)パッドコンディショナに連結されるように構成されたホルダであって、磁性材料を含み、第1の面で第1の磁界強度(H1)、および前記第1の面の反対側の第2の面で第2の磁界強度(H2)を有し、前記第1の磁界強度(H1)が前記第2の磁界強度(H2)と異なる、ホルダ
を備えるツール。 - ツールであって、
両面化学機械平坦化(CMP)パッドコンディショナに連結されるように構成された第1の面と前記第1の面の反対側の第2の面とを備えるホルダであって、前記ホルダ内に内部空隙が配置され、前記第2の面が前記内部空隙に対してシームレスであり、前記内部空隙が磁性材料を収容する、ホルダ
を備えるツール。 - 前記内部空隙が、前記第2の面に隣接する、前記ホルダに溶接される蓋によって取り外し不能に封止される、請求項2に記載のツール。
- 前記蓋と第2の面とが面一かつシームレスとなるように前記第2の面が研磨される、請求項3に記載のツール。
- 前記ホルダと蓋とが同じ材料から成る、あるいは前記ホルダと蓋とが異なる材料から成る、請求項3または4に記載のツール。
- 前記第2の面が選択された表面粗度を有し、前記第2の面に肉眼で見える溝および突起がほぼ存在しない、請求項2〜5のいずれか一項に記載のツール。
- 前記第2の面が約32マイクロインチ以下、約25マイクロインチ以下、約20マイクロインチ以下、約15マイクロインチ以下、または約10マイクロインチ以下の表面粗度を有し、前記表面粗度が約2マイクロインチ以上、約4マイクロインチ以上、約6マイクロインチ以上、または約8マイクロインチ以上である、請求項2〜6のいずれか一項に記載のツール。
- 前記第2の面と前記蓋とが表面粗度を有し、前記第2の面および前記蓋の表面粗度間に相対差があり、前記第2の面および前記蓋の表面粗度の相対差が約20%以下、約15%以下、約10%以下、約5%以下、約1%以下、約1%以上、約2%以上、または約5%以上である、請求項3〜7のいずれか一項に記載のツール。
- 前記第1の磁界強度(H1)が前記第2の磁界強度(H2)よりも大きく、あるいは前記第1の磁界強度(H1)が前記第2の磁界強度(H2)よりも小さく、前記第1の磁界強度と前記第2の磁界強度との比(H1:H2)が約1.1:1以上、約2:1以上、または約5:1以上である、請求項1に記載のツール。
- 前記ホルダが約2E3MPa以上の弾性係数を有する材料を備え、前記ホルダが金属、合金、ポリマー、セラミック、およびそれらの組み合わせから成る材料群から選択される材料を備える、請求項1または9に記載のツール。
- 両面CMPパッドコンディショナをさらに備え、前記両面CMPパッドコンディショナが前記ホルダに対してリバーシブルに配置されるように、前記ホルダと両面CMPパッドコンディショナとが着脱可能に連結される、請求項1〜10のいずれか一項に記載のツール。
- 前記両面CMPパッドコンディショナが前記ホルダとの係合のために構成された係合構造を有する基板を備え、前記ホルダが前記両面CMPパッドコンディショナとの相補的係合のために構成された凹部を備える、請求項1〜11のいずれか一項に記載のツール。
- 前記磁性材料が永久磁石を備え、前記磁性材料が電磁石を備え、前記磁性材料が前記両面CMPパッドコンディショナとの選択的な連結および分離のためにそれぞれ第1の状態と第2の状態との間で選択動作するように構成されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載のツール。
- 前記基板が基板磁性材料を備え、前記基板磁性材料が永久磁石を備え、前記基板磁性材料が電磁石を備え、前記基板磁性材料が前記ホルダとの選択的な連結および分離のためにそれぞれ第1の状態と第2の状態との間で選択動作するように構成されている、請求項12に記載のツール。
- 前記磁性材料が前記ホルダとは別の磁性体であり、記磁性体が前記ホルダの内部容積内に収容され、前記磁性体が前記ホルダの前記第1の面に交差し、前記磁性体が前記ホルダの前記第2の面に交差し、前記磁性体が環状、円形状、楕円状、多角形状、不規則形状、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される二次元断面形状を有し、前記磁性体が複数の磁性体を備え、前記複数の磁性体が相互にパターン配列される、請求項1〜14のいずれか一項に記載のツール。
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