JP2019513564A - ダイヤモンド複合体cmpパッドコンディショナ - Google Patents
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Abstract
Description
本特許文献は、2016年4月6日に出願された共同所有される米国仮特許出願第62/319,283号明細書の利益を主張するものである。法律で許可される場合、この親特許出願の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
放電加工の背後にある基本原理は、EDMデバイスの電極とワークピース(機械加工される本体)との間にかなりの量の電気エネルギーが流れることである。電気エネルギーは、スパークまたはアークの形態である。ここで、アークは、相互接続されたSiマトリックス成分を優先的に溶融または蒸発させる。これは、ダイヤモンド粒子強化材を浮き彫りにするか、または周囲のSi/SiCマトリックスから「盛り上がって直立させる」効果を有する。少なくとも2種類の放電加工がある。よりよく知られたEDMの種類は、ワイヤから放射するスパークまたはアークを有し、それによってターゲット材料をスライスする。本研究に最も関連するEDMの種類において、アークは、成形電極とワークピースとの間にある。
本出願人は、一実施形態では、ダイヤモンド含有Si/SiC複合体の表面をラッピングすることによってもこのダイヤモンド粒子の突出効果が得られることを見出した。具体的には、それは、一部のSi/SiC材料を優先的に除去し、ダイヤモンド強化粒子を、ラッピングされた表面の残りの部分より上に「盛り上がって直立させ」、(ii)ダイヤモンド粒子の先端を研削または研磨し、「メサ」またはプラトー、例えば平坦化された粒子を残す。ラッピング研磨材は、ダイヤモンドであり、以下の粒度が順番に使用される:100、45、22、12および最後に6ミクロンサイズの粒子。後者は、柔らかいポリウレタン布に適用され、他の粒は、セラミック板を用いて適用される。
図5Aおよび5Bを参照して作製されたこの実施例では、ダイヤモンドで強化された反応結合炭化ケイ素複合材料は、まず従来の方法によって製造されるが、その後、放電加工によってさらに処理され、表面からのダイヤモンドの突出をもたらす。
図6Aおよび6Bを参照して記載するこの方法では、ダイヤモンド粒子または本体を注型用型の底面に置き、プリフォームがダイヤモンド本体の上で注型され、ダイヤモンド本体を埋める。
図7Aおよび7Bを参照して記載したこの方法では、SiC粒子よりも直径が大きくかつ密度が高いダイヤモンド粒子を沈降プロセス中に分離させて、機能的に勾配のあるプリフォームを生じさせる。注型品の底部のダイヤモンドの密度は、注型品の上部の密度よりも高い。
Vs=[2(ρp−ρf)gR2]/9μ
によって制御される。
本時点まで、接触表面は、ほぼディスク状であることと、このほぼディスク状の表面は、CMPパッド研磨表面と平面接触することとがほとんど想定されてきた。本発明の実施形態は、これを排除するものではないが、これに限定されることもない。具体的には、接触表面は、表面上の他の領域に対して上昇した1つまたは複数のゾーンまたは領域を有することができる。従って、これらの上昇した領域は、他の領域が依然としてCMPパッドと名目上接触していることがあり得る場合でさえ、リコンディショニング中に他の領域よりもCMPパッドに高い圧力を適用し得る。例えば、本出願人は、近年、本発明の用途と異なる用途において、リング形状または環状表面がラッピング工具にとって非常に望ましい形状であることを発見した。最小限に制約されたラッピング工具(例えば、ボールアンドソケットジョイントによって支持される)を不均一な表面上で移動させることができる。ラッピング工具は、不均一な表面に適合するが、凹凸または他の高い箇所を本質的に研磨し、それにより平坦性を回復する。本発明のCMPパッドコンディショナの実施形態を示す図4Cを参照すると、環状本体の内縁部および外縁部は、丸くされ得るかまたは半径が付与され得、これは、接触表面がCMPパッドに食い込むか、CMPパッドを引き裂くか、またはそれをえぐることを防止するのに役立つ。このように、環状のコンディショニング本体は、トロイダル形状をとることができる。
Claims (23)
- 化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、
CMPパッドをコンディショニングするように構成された本体であって、CMPパッドの研磨表面に前記パッド研磨表面のコンディショニング中に接触するように構成された表面を有する本体を含み、
前記本体の前記接触表面は、炭化ケイ素を含むマトリックス中に埋め込まれたダイヤモンド粒子を有する複合材料を含み、
前記接触表面における前記ダイヤモンド粒子の少なくとも一部は、前記マトリックスから突出することを特徴とする、化学機械平坦化パッドコンディショナ。 - 請求項1に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記接触表面は、処理ゾーンをさらに含むことを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項2に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記処理ゾーンは、平面状であることを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項2に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記処理ゾーンは、環状であることを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項2に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記突出するダイヤモンド粒子の頂部は、互いに100ミクロン以内の高さにあることを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項2に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、少なくとも前記処理ゾーン内の前記ダイヤモンド粒子は、平坦化されることを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項5に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記処理ゾーンは、平面を画定し、さらに、前記マトリックスから最も遠位にある前記突出するダイヤモンド粒子の実質的に全ての地点は、前記平面から約50ミクロン以内にあることを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項1に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記複合材料中の前記ダイヤモンド粒子は、前記接触表面からの距離に反比例して変化する密度勾配を有することを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項4乃至6の何れか1項に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記突出するダイヤモンド粒子は、それらの粒径の約50%以下で前記周囲のマトリックスから突出することを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項4乃至6の何れか1項に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記突出するダイヤモンド粒子は、20ミクロン〜1000ミクロンの範囲の粒径を示すことを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項4乃至6の何れか1項に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記突出するダイヤモンド粒子は、10〜500ミクロンの範囲の量だけ前記周囲のマトリックスより上に突出することを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項4乃至6の何れか1項に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記突出するダイヤモンド粒子は、クラスター状にされることを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項4乃至6の何れか1項に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記突出するダイヤモンド粒子は、アレイ状にされることを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項4乃至6の何れか1項に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、前記突出するダイヤモンド粒子は、ランダムに配置されることを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 請求項4乃至6の何れか1項に記載の化学機械平坦化パッドコンディショナにおいて、化学機械平坦化パッドコンディショニング機械に装着するための構造をさらに含むことを特徴とする化学機械平坦化パッドコンディショナ。
- 化学機械平坦化パッドをリコンディショニングする方法において、
剛性基板であって、前記基板に垂直な軸を有する剛性基板に取り付けられた化学機械平坦化パッドを提供するステップであって、前記パッドは、研磨側と、前記研磨側とは反対の側とを有し、前記反対の側は、前記剛性基板に接触する、ステップと、
接触表面と、前記接触表面に垂直な軸とを有するパッドコンディショニング本体を提供するステップであって、前記接触表面は、炭化ケイ素を含むマトリックス中に埋め込まれたダイヤモンド粒子を有する複合材料を含み、前記接触表面における前記ダイヤモンド粒子の少なくとも一部は、前記マトリックスから突出する、ステップと、
前記剛性基板の軸と前記コンディショニング本体の軸とが平行であるように前記接触表面を前記パッドの前記研磨側と接触させるステップと、
前記軸間の距離の範囲を横切るように前記接触表面を前記研磨側上で移動させるステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項16に記載の方法において、少なくとも前記移動ステップ中に液体を前記研磨側に提供するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項16に記載の方法において、前記接触表面は、処理ゾーンをさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記処理ゾーンは、平面状であることを特徴とする方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記処理ゾーンは、環状であることを特徴とする方法。
- 請求項16に記載の方法において、前記突出するダイヤモンド粒子の頂部は、互いに100ミクロン以内の高さにあることを特徴とする方法。
- 請求項18に記載の方法において、少なくとも前記処理ゾーン内の前記ダイヤモンド粒子は、平坦化されることを特徴とする方法。
- 化学機械平坦化パッドをコンディショニングするための機械において、
第1端部および第2端部を有するアームと、
化学機械平坦化パッドの研磨表面をコンディショニングするように構成された接触表面を有する本体であって、前記アームの前記第1端部に装着される本体と
を含み、
前記アームの前記第2端部は、前記化学機械平坦化パッドの前記研磨表面にわたって前記本体の前記接触表面を移動させるための手段に装着され、
前記接触表面は、炭化ケイ素を含むマトリックス中に埋め込まれたダイヤモンド粒子を有する複合材料を含み、前記接触表面における前記ダイヤモンド粒子の少なくとも一部は、前記マトリックスから突出することを特徴とする機械。
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