JP2022117934A - 化学機械研磨パッドのコンディショナー及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】化学機械研磨パッドのコンディショナーを提供する。
【解決手段】中間基板(20)は下部基板(10)に設けられ、空洞部と、空洞部を取り囲んだ環状部とを含み、環状部は環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域(221)と、第１研磨領域(221)の間に位置する複数の第２研磨領域(222)とを含み、第１研磨領域(221)は中間基板(20)の径方向に沿って延在する。ダイヤモンド薄膜(30)は中間基板(20)に設けられ、第１研磨領域(221)及び第２研磨領域(222)を覆う。ダイヤモンド薄膜(30)は複数の第１表面(31)と複数の第２表面(32)とを有し、且つ第１表面(31)から隆起した複数の第１研磨先端(311)と第２表面(32)から隆起した複数の第２研磨先端(321)とが形成される。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】中間基板(20)は下部基板(10)に設けられ、空洞部と、空洞部を取り囲んだ環状部とを含み、環状部は環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域(221)と、第１研磨領域(221)の間に位置する複数の第２研磨領域(222)とを含み、第１研磨領域(221)は中間基板(20)の径方向に沿って延在する。ダイヤモンド薄膜(30)は中間基板(20)に設けられ、第１研磨領域(221)及び第２研磨領域(222)を覆う。ダイヤモンド薄膜(30)は複数の第１表面(31)と複数の第２表面(32)とを有し、且つ第１表面(31)から隆起した複数の第１研磨先端(311)と第２表面(32)から隆起した複数の第２研磨先端(321)とが形成される。
【選択図】図２Ａ
Description
本発明はコンディショナーに関し、特に化学機械研磨パッドのコンディショナー及びその製造方法に関する。
半導体ウェハーの製造プロセスでは、ウェハーの表面の平坦化を実現するために、一般に化学機械研磨プロセスが用いられる。回転定盤に固定された研磨パッドをウェハーに当てて研磨を行う。研磨で生成した屑とスラリーが研磨パッドの孔に蓄積するため、使用時間が長くなると研磨パッドが損なわれて研磨効果が悪化する。そのため、一般にはコンディショナーを用いて研磨パッドに残っている屑とスラリーを除去する。
従来の化学機械研磨パッドのコンディショナーは、主に、ダイヤモンド粒子を研磨材とするものと、化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）によって堆積されたダイヤモンド薄膜を研磨材とするものの２種類である。
化学気相成長法によって堆積されたダイヤモンド薄膜を研磨材とする化学機械研磨パッドのコンディショナーの場合は、例えば、従来技術として特許文献１のような化学機械研磨パッドの調整具がある。当該調整具は、セラミック材料と好ましくは未反応の炭化物形成材料から形成された基材に施されたＣＶＤダイヤモンド被覆を含み、しかも使用しやすさのために、確定した又は確定しない隆起した特徴的構造を備える。前記隆起した特徴的構造は同心円、切れた又は交差した同心円、らせん、切れたらせん、長方形、切れた長方形などを含む。
本願に先立って出願人が提出した特許文献２には、化学機械研磨パッドのコンディショナーが開示される。下部基板と、中間基板と、研磨層とを含み、当該中間基板は当該下部基板に設けられ、且つ空洞部と、当該空洞部を取り囲んだ環状部と、当該下部基板から離間し当該環状部から隆起した少なくとも１つの隆起環とを含み、当該隆起環は環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数のバンプを含み、当該バンプは当該中間基板の径方向に沿って延在し、ダイヤモンド層は当該中間基板に設けられ、当該バンプに従って複数の研磨バンプが形成され、当該研磨バンプの上面は平坦でもよいし粗くてもよい。
他にも特許文献３の平坦化化学機械研磨パッドのコンディショナーがあり、第１組の隆起部と第２組の隆起部とを有する基板を含み、当該第１組の隆起部は第１平均高さを有し当該第２組の隆起部は第１平均高さと異なる第２平均高さを有し、且つ当該第１組の隆起部及び当該第２組の隆起部の上部にはいずれも多結晶ダイヤモンドが被覆されている。当該出願の説明書の記載によると、第１組の隆起部の１つ又は複数の隆起部の遠位端の表面は不規則的で又は粗くてもよく且つ第２組の隆起部の各隆起部の遠位端の表面は不規則的で又は粗くてもよく、別の実施例では、第１組の隆起部の１つ又は複数の隆起部の上部は平坦な表面を有し、且つ第２組の隆起部の各隆起部の上部は平坦な表面を有してもよい。
ＣＶＤダイヤモンド薄膜を研磨材とする前記化学機械研磨パッドのコンディショナーには研磨粒子が接着されてもよく、本願に先立って出願人が提出した特許文献４には化学機械研磨用コンディショナーが開示されている。同心円のように形成された中心面と外周面が画成された表面を備える基台を含み、当該中心面が陥没して陥没部が形成され、当該外周面は中心面を取り囲み且つ陥没して複数の装着孔が形成され、複数のスライドブロックが装着孔の間に分布するよう外周面に設けられ、各スライドブロックはスライドブロック修整面を有する。当該化学機械研磨用コンディショナーは当該装着孔に対応して設けられた複数の修整コラムをさらに有し、当該修整コラムはコラム部と、当該コラム部の上面に装着された研磨材とを含む。
従来の特許文献には粗い上面を有する研磨バンプの言及があるが、当該粗い上面の定義又は説明は見当たらなかった。特許文献３の明細書では、その粗さ又は不規則的な表面が、少なくとも炭化ケイ素に変わる多孔質グラファイト基板の粗さに関係すると記載している程度で、当該上面が粗くてもそうでなくても実施形態の範疇の問題で、別の実施例として平坦な上面であってもよい。そのため、当該研磨バンプの上面の形態は当該先行特許の技術要項ではないことが分かる。
特許文献５は研磨パッド領域のコンディショナー及びその製造方法を開示している。コンディショナーは少なくとも片側に複数の幾何学的形状の隆起物を備えて形成された基板と、幾何学的形状の隆起物を備える当該基板の側縁の全面に形成された厚さが均一なダイヤモンド層とを含む。当該複数の幾何学的形状の隆起物は平坦な上面を有し、又は陥没した歯溝から形成された複数の小さな幾何学的形状の隆起物の上面を含む。
特許文献６の化学機械研磨用コンディショナーの中間基板は空洞部と、当該空洞部を取り囲んだ環状部と、当該下部基板から離間し当該環状部から隆起した少なくとも１つの隆起環とを含む。当該隆起環は環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数のバンプを含む。ダイヤモンド薄膜は当該中間基板に設けられ、当該ダイヤモンド薄膜は当該バンプに従って複数の研磨バンプを形成させている。
上記の先行特許のように従来の化学機械研磨用コンディショナーの当該上面に対する改良で、複数の非平面のバンプを付与し、当該複数のバンプを特定の形状に配列させることによって、研磨又は切削の速度が一致し、除去性能が向上するなどの効果が得られるが、実際の加工に用いると、研磨パッドの細孔に残っている屑が依然として効果的に除去できないため、化学機械研磨用コンディショナーの耐用年数に影響がある。
本発明は、化学機械研磨パッドから不純物又は切削屑を効果的に除去でき、耐用年数が延長している化学機械研磨パッドのコンディショナーを提供する。
本発明は、化学機械研磨パッドから不純物又は切削屑を効果的に除去でき、耐用年数が延長している化学機械研磨パッドのコンディショナーの製造方法を提供する。
本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナーは、
下部基板と、
当該下部基板に設けられた中間基板であって、空洞部と、当該空洞部を取り囲んだ環状部とを含み、当該環状部が、環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域と、当該第１研磨領域の間に位置する複数の第２研磨領域とを含み、当該第１研磨領域が当該中間基板の径方向に沿って延在する当該中間基板と、
当該中間基板に設けられ、当該第１研磨領域及び当該第２研磨領域を覆うダイヤモンド薄膜であって、当該第１研磨領域を覆う複数の第１表面と、当該第２研磨領域を覆う複数の第２表面とを有する当該ダイヤモンド薄膜とを含み、
当該ダイヤモンド薄膜には当該第１表面から隆起した複数の第１研磨先端と当該第２表面から隆起した複数の第２研磨先端とが形成され、当該第１研磨先端は第１先端高さを有し、当該第２研磨先端は第２先端高さを有し、当該第１研磨領域は当該第１研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有し、当該第２研磨領域は当該第２研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有する。
下部基板と、
当該下部基板に設けられた中間基板であって、空洞部と、当該空洞部を取り囲んだ環状部とを含み、当該環状部が、環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域と、当該第１研磨領域の間に位置する複数の第２研磨領域とを含み、当該第１研磨領域が当該中間基板の径方向に沿って延在する当該中間基板と、
当該中間基板に設けられ、当該第１研磨領域及び当該第２研磨領域を覆うダイヤモンド薄膜であって、当該第１研磨領域を覆う複数の第１表面と、当該第２研磨領域を覆う複数の第２表面とを有する当該ダイヤモンド薄膜とを含み、
当該ダイヤモンド薄膜には当該第１表面から隆起した複数の第１研磨先端と当該第２表面から隆起した複数の第２研磨先端とが形成され、当該第１研磨先端は第１先端高さを有し、当該第２研磨先端は第２先端高さを有し、当該第１研磨領域は当該第１研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有し、当該第２研磨領域は当該第２研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有する。
本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナーの製造方法は、
中間基板を提供するステップであって、当該中間基板が空洞部と、当該空洞部を取り囲んだ環状部とを含み、当該環状部が、環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域と、当該研磨領域の間に位置する複数の第２研磨領域とを含み、当該第１研磨領域が当該中間基板の径方向に沿って延在するステップと、
当該中間基板にダイヤモンド薄膜を形成させるステップであって、当該ダイヤモンド薄膜が当該第１研磨領域及び当該第２研磨領域を覆い、当該第１研磨領域を覆う複数の第１表面と、当該第２研磨領域を覆う複数の第２表面とを有するステップであって、当該ダイヤモンド薄膜には当該第１表面から隆起した複数の第１研磨先端と当該第２表面から隆起した複数の第２研磨先端とが形成され、当該第１研磨先端は第１先端高さを有し、当該第２研磨先端は第２先端高さを有し、当該第１表面は当該第１研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有し、当該第２表面は当該第２研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有するステップと、
当該中間基板を下部基板に設けるステップとを含む。
中間基板を提供するステップであって、当該中間基板が空洞部と、当該空洞部を取り囲んだ環状部とを含み、当該環状部が、環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域と、当該研磨領域の間に位置する複数の第２研磨領域とを含み、当該第１研磨領域が当該中間基板の径方向に沿って延在するステップと、
当該中間基板にダイヤモンド薄膜を形成させるステップであって、当該ダイヤモンド薄膜が当該第１研磨領域及び当該第２研磨領域を覆い、当該第１研磨領域を覆う複数の第１表面と、当該第２研磨領域を覆う複数の第２表面とを有するステップであって、当該ダイヤモンド薄膜には当該第１表面から隆起した複数の第１研磨先端と当該第２表面から隆起した複数の第２研磨先端とが形成され、当該第１研磨先端は第１先端高さを有し、当該第２研磨先端は第２先端高さを有し、当該第１表面は当該第１研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有し、当該第２表面は当該第２研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有するステップと、
当該中間基板を下部基板に設けるステップとを含む。
本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナーはダイヤモンド薄膜に複数の第１研磨先端が、第２研磨領域に複数の第２研磨先端が形成されている。従来技術と比べて、本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナーは均一性が向上しており、均一性がより優れた化学機械研磨パッドのコンディショナーを用いて修整を行う場合は、細孔に残っている屑でも支障なく除去できるため、除去性能が向上している。当該利点により、本発明の化学機械研磨用コンディショナーの耐用年数が延長する。
本発明の上述した及び他の技術内容、特徴及び効果は、図面を添える次の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになる。下記の実施例で使用する方向を表す用語、例えば、上、下、左、右、前、後などが、図面に準拠する方向である。そのため、方向を表す前記用語は本発明の限定ではなく、説明のために使用される。
（第１実施例）
本発明の第１実施例の化学機械研磨パッドのコンディショナー１を上から見た図である図１、Ａ－Ａ’方向の断面模式図である図２Ａ、Ｂ－Ｂ’方向の断面模式図である図２Ｂを参照して説明する。
本発明の第１実施例の化学機械研磨パッドのコンディショナー１を上から見た図である図１、Ａ－Ａ’方向の断面模式図である図２Ａ、Ｂ－Ｂ’方向の断面模式図である図２Ｂを参照して説明する。
本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナー１は主に下部基板１０と、中間基板２０と、ダイヤモンド薄膜３０とを含む。中間基板２０は下部基板１０に設けられ、ダイヤモンド薄膜３０は中間基板２０を覆う。
中間基板２０は空洞部２１と、空洞部２１を取り囲んだ環状部２２とを含む。環状部２２は環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域２２１と、第１研磨領域２２１の間に位置する複数の第２研磨領域２２２とを含む。第１研磨領域２２１は中間基板２０の径方向に沿って延在する。第１研磨領域２２１は複数の第１先端２２１ａを含み、第２研磨領域２２２は複数の第２先端２２２ａを含む。
図２Ａ及び図２Ｂに示すとおり、本実施例では、ダイヤモンド薄膜３０は中間基板２０に設けられる。ダイヤモンド薄膜３０は第１研磨領域２２１及び第２研磨領域２２２を覆う。ダイヤモンド薄膜３０には第１表面３１から隆起した複数の第１研磨先端３１１が形成される。第２表面３２には第２表面３２から隆起した複数の第２研磨先端３２１が形成される。本実施例では、第１研磨先端３１１及び第２研磨先端３２１はダイヤモンド薄膜３０の中間基板２０を覆う構造によって形成される。第１研磨先端３１１は第１先端高さＨ１を有し、第２研磨先端３２１は第２先端高さＨ２を有する。ダイヤモンド薄膜３０は中間基板２０に設けられる。ダイヤモンド薄膜３０は第１研磨領域２２１を覆う。本実施例では、第１研磨領域２２１は第１研磨先端３１１の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さ（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有し、第２研磨領域２２２は第２研磨先端３２１の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有する。次に、構造の詳細を説明する。
本発明の一実施例では、第１研磨領域２２１の粗さは第２研磨領域２２２の粗さより大きい、等しい又は小さい。本発明の一実施例では、単独な第１研磨領域２２１の粗さは少なくとも２つ以上の範囲を含み、単独な第２研磨領域２２２の粗さは少なくとも２つ以上の範囲を含み、例えば、単独な第１研磨領域２２１又は単独な第２研磨領域２２２の粗さは１μｍ～２０μｍ及び２１μｍ～５０μｍを含む。本発明の一実施例では、複数の第１研磨領域２２１の粗さは互いに同じでもよいし異なってもよく、複数の第２研磨領域２２２の粗さは互いに同じでもよいし異なってもよく、例えば、一部の第１研磨領域２２１又は第２研磨領域２２２の粗さは１μｍ～２０μｍで、また一部の第１研磨領域２２１又は第２研磨領域２２２の粗さは２１μｍ～５０μｍである。本発明の一実施例では、第１先端高さＨ１は第２先端高さＨ２より大きい、等しい又は小さい。
本発明の一実施例では、複数の第１研磨先端３１１の第１先端高さＨ１は少なくとも２つ以上の範囲を含み、複数の第２研磨先端３２１の第２先端高さＨ２は少なくとも２つ以上の範囲を含む。本発明の一実施例では、複数の第１先端高さＨ１は互いに同じでもよいし異なってもよく、複数の第２先端高さＨ２は互いに同じでもよいし異なってもよい。
本発明の一実施例では、第１先端高さＨ１は５μｍ～３００μｍである。本発明の一実施例では、第２先端高さＨ２は５μｍ～３００μｍである。
本発明の一実施例では、第１研磨領域２２１と第２研磨領域２２２の高さの差は１μｍ～３００μｍである。図２Ｃは本発明の一実施例の化学機械研磨パッドのコンディショナーの断面模式図であり、第１研磨領域２２１と第２研磨領域２２２は高さが同じで、つまり高さの差は０μｍである。
本発明の一実施例では、第１研磨領域２２１はバンプ２０１で、ダイヤモンド薄膜３０は第１研磨領域２２１を覆ってバンプ２０１に従って複数の研磨バンプ３０１を形成している。隣接する研磨バンプ３０１は互いに距離を開けており、当該距離はバンプ２０１の幅の１倍～５倍である。本実施例では、複数の研磨バンプ３０１は中間基板２０の径方向に対して弧度を有する。つまり、図１に示すように、第１研磨領域２２１は上からは湾曲する断片のように見える。別の実施例では、第１研磨領域２２１の形状は台形、扇形、円形、多角形又は他の形状で、第１研磨領域２２１は放射線又はらせんのように配置してもよい。
詳しく言えば、下部基板１０は平面の基板でもよいし中間基板２０を収容する溝が設けられた非平面の基板でもよい。本実施例では、図１に示すように、下部基板１０は中間基板２０を収容する環状収容溝１０ｂを有する。本発明の下部基板１０に相応しい材料は例えば、ステンレス鋼、金属材料、高分子材料、セラミック材料又はそれらの組み合わせである。中間基板２０は下部基板１０に設けられ、且つ中間基板２０を構成する材料は導電性の炭化ケイ素でもよいし非導電性の炭化ケイ素でもよい。本発明の一実施例では、中間基板２０は導電性材料で、当該導電性材料はモリブデン、タングステン、炭化タングステン又はそれらの組み合わせを含む。本発明の別の実施例では、中間基板２０は非導電性材料で、当該非導電性材料はシリコン又は単結晶アルミナである。
本実施例では、中間基板２０は空洞部２１と、空洞部２１を取り囲んだ環状部２２とを含む。環状部２２にはレーザー加工によって複数のバンプ２０１が形成される。バンプ２０１が環状部２２に沿って配列されて第１研磨領域２２１が形成される。場合によっては、バンプ２０１が空洞部２１を中心に配列されて少なくとも１周の第１研磨領域２２１が形成される。例えば、１周～２０周の第１研磨領域２２１で、好ましくは２周～２０周の第１研磨領域２２１である。本実施例では、第１研磨領域２２１が２周であるのを例に説明する。この場合に、隣接する第１研磨領域２２１の１周目と２周目のバンプ２０１は互い違いになる。本発明の一実施例では、第１研磨領域２２１は２～２０の周数を有し、別の実施例では、第１研磨領域２２１は１周としてもよい。バンプ２０１の形状は台形、扇形、円形、多角形又は他の形状である。本実施例では、バンプ２０１は当該レーザー加工によって切削して形成される。別の実施例では、放電加工又はダイカスト法などによってバンプ２０１が形成されてもよく、本発明ではこれについて特に限定されない。
本実施例では、ダイヤモンド薄膜３０は化学気相成長法によって形成される。当該化学気相成長法としては、熱フィラメント法（ｆｉｌａｍｅｎｔ ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、マイクロ波プラズマ化学気相成長法（ＭＰＣＶＤ）、他の類似の方法が挙げられる。中間基板２０のバンプ２０１に従って中間基板２０の表面を覆って複数の研磨バンプ３０１を形成している。
中間基板２０の表面はパターニング化した構造を有し、本実施例では、当該パターニング化した構造とは当該複数の先端から構成された形態で、当該パターニング化した構造はバンプ２０１と同じプロセス（例えば、当該レーザー加工）において形成されてもよい。当該パターニング化した構造はバンプ２０１の上面及び中間基板２０の環状部２２のバンプ２０１が形成されていない表面に形成される。
図３Ａが参照されるとおり、ダイヤモンド薄膜３０は中間基板２０の形状に従って形成され、研磨バンプ３０１の上面３０１１がバンプ２０１の当該パターニング化した構造に対応する形態を形成して、第１研磨先端３１１は定義され、且つ研磨バンプ３０１の間に第２研磨先端３２１が定義される。本発明の一実施例では、当該パターニング化した構造は規則的に又は不規則的に配列した複数の立体的形状３０１２を含む。別の実施例では、立体的形状３０１２は規則的に又は不規則的に配列した複数の三角錐、四角錐、五角錐、六角錐、七角錐、八角錐、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱、七角柱、八角柱、円錐、円柱、楕円錐、楕円柱又はそれらの組み合わせで、当該パターニング化した構造により研磨バンプ３０１の上面３０１１は２～２０の中心線平均粗さ（Ｒａ）を有する。本発明の一実施例では、立体的形状３０１２の中心点と隣接する立体的形状３０１２の中心点とは第１距離Ｄ１を有し、第１距離Ｄ１は立体的形状３０１２の幅Ｄ０の１倍～８．３倍である。
本実施例では、接着層４０によって下部基板１０と中間基板２０が接着される。接着層４０としては付着を実現できるものであれば、例えば樹脂など、任意の材料を使用できる。別の実施例では、ろう付け又は機械的結合によって中間基板２０が下部基板１０に固定されてもよい。
図３Ａが参照されるとおり、当該化学機械研磨パッドのコンディショナー１を上から見ると、複数の研磨バンプ３０１によって形成された第１研磨領域２２１及び２つの研磨バンプ３０１の間に形成された第２研磨領域２２２が見られ、第１研磨領域２２１と第２研磨領域２２２は高さの差を有し、第１研磨領域２２１は研磨パッドを修整する主な部位で、第２研磨領域２２２は屑の排出通路であり、修整時は、細孔に残っている屑でも支障なく除去できるため、除去性能が向上している。また、軟質の研磨パッドの修整の場合は、軟質の研磨パッドの表面が平坦でなく、軟質の研磨パッドがコンディショナー１に当てられると、低い方の第２研磨領域２２２は研磨パッドの修整の補助的な部位として効果的に機能できる。
本実施例では、研磨バンプ３０１の１平方ミリメートル（ｍｍ２）に含まれる立体的形状３０１２の数量は１０～２５０である。上面３０１１又は第２研磨領域２２２における立体的形状３０１２の配列の形態は特に限定されない。例えば、図３Ａに示すとおり、研磨バンプ３０１の上面３０１１に２つの立体的形状集合部３０３が配列して形成される。立体的形状集合部３０３の間には少なくとも１つの平坦な領域３０４を有する。平坦な領域３０４には研磨バンプ３０１が含まれない。別の実施例では、上面３０１１は２つの以上の立体的形状集合部３０３を有する。別の実施例では、立体的形状３０１２は集まって立体的形状集合部３０３を形成しているのではなく、上面３０１１に均一に分布している。
本発明の一実施例の化学機械研磨パッドのコンディショナーの部分の立体的模式図である図３Ｂを参照する。本実施例では、ダイヤモンド薄膜３０には異なる形態の立体的形状集合部３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄが形成され、立体的形状集合部３０３ａ、３０３ｂが第１研磨領域２２１に形成され、立体的形状集合部３０３ｃ、３０３ｄが第２研磨領域２２２に形成される。
一実施例では、図３Ｂに示すとおり、第１研磨領域２２１の立体的形状集合部３０３ａ、３０３ｂはサイズが異なる隆起部である。また、第１研磨領域２２１の立体的形状集合部３０３ａと第２研磨領域２２２の立体的形状集合部３０３ｃは先端高さが同じで且つ／又は同じ粗さであってもよく、つまり立体的形状集合部３０３ａと３０３ｃは同じであり、第１研磨領域２２１の立体的形状集合部３０３ｂと第２研磨領域２２２の立体的形状集合部３０３ｄは先端高さが同じで且つ／又は同じ粗さであってもよく、つまり立体的形状集合部３０３ｂと３０３ｄは同じである。又は、第１研磨領域２２１の立体的形状集合部３０３ａと第２研磨領域２２２の立体的形状集合部３０３ｃは先端高さが異なり且つ／又は粗さが異なってもよく、つまり立体的形状集合部３０３ａと３０３ｃは異なり、第１研磨領域２２１の立体的形状集合部３０３ｂと第２研磨領域２２２の立体的形状集合部３０３ｄは先端高さが異なり且つ／又は粗さが異なってもよく、つまり立体的形状集合部３０３ｂと３０３ｄは異なる。
（第２実施例）
本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナー１の第２実施例を示す図４Ａを参照して説明する。第２実施例では、さらに複数の研磨ユニット５０を含む以外は、当該化学機械研磨パッドのコンディショナー１の構造は前記第１実施例とほぼ同じである。
本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナー１の第２実施例を示す図４Ａを参照して説明する。第２実施例では、さらに複数の研磨ユニット５０を含む以外は、当該化学機械研磨パッドのコンディショナー１の構造は前記第１実施例とほぼ同じである。
図４ＡのＣ－Ｃ’方向の断面模式図である図４Ｂも合わせて参照する。本発明の第２実施例の化学機械研磨パッドのコンディショナー１では、研磨ユニット５０は支持コラム５１と、支持コラム５１に設けられた研磨粒子５２と、支持コラム５１と研磨粒子５２を接着させるための研磨材接着層５３とを含む。第２実施例では、研磨ユニット５０は下部基板１０の中間基板２０の空洞部２１に対応する位置に設けられる。本発明の第２実施例の別の態様の化学機械研磨パッドのコンディショナー１を上から見た図である図５が参照されるとおり、研磨ユニット５０は下部基板１０の外周部１０ａに設けられる。
図６は本発明の一実施例の化学機械研磨パッドのコンディショナーの模式図である。本実施例では、環状部２２は互いに隣接してつなぎ合わせる複数の構成部分２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを含む。一続きの環状の構造よりは複数の構成部分の方が量産しやすく、コストの大幅な削減と生産効率の向上に役立つ。本発明の一実施例では、当該構成部分の数量は２つ～６つで、最も好ましくは、当該構成部分の数量は４つである。
図７は本発明の一実施例の化学機械研磨パッドのコンディショナーの模式図である。本実施例では、環状部２２の第１研磨領域２２１（バンプ２０１）は扇形で、且つ互いに等距離に配列される。図８は本発明の一実施例の化学機械研磨パッドのコンディショナーの模式図である。本実施例では、環状部２２の第１研磨領域２２１（バンプ２０１）は短冊状で、放射線のように配列され、これにより当該化学機械研磨パッドのコンディショナー１の研磨の結果が様々である。別の実施例では、バンプ２０１はより多くの異なる形状の組み合わせに配列されてもよく、例えば同心円、切れた又は交差した同心円、らせん、切れたらせん、長方形、切れた長方形などのように配列される。
上記の図に合わせて、当該化学機械研磨パッドのコンディショナー１の製造方法のプロセスである図９が参照されるとおり、当該化学機械研磨パッドのコンディショナー１の製造方法は以下のステップを含む。
（Ｓ１）中間基板２０を提供し、中間基板２０は空洞部２１と、空洞部２１を取り囲んだ環状部２２とを含む。
（Ｓ１）中間基板２０を提供し、中間基板２０は空洞部２１と、空洞部２１を取り囲んだ環状部２２とを含む。
（Ｓ２）中間基板２０にダイヤモンド薄膜３０を形成させ、ダイヤモンド薄膜３０は第１研磨領域２２１及び第２研磨領域２２２を覆い、ダイヤモンド薄膜３０には第１表面３１から隆起した複数の第１研磨先端３１１と第２表面３２から隆起した複数の第２研磨先端３２１とが形成される。
本発明の一実施例では、環状部２２には電気加工法（例えば、放電加工、レーザー加工）又はダイカスト法により複数のバンプ２０１が付与される。例えば、導電性材料を当該中間基板とする場合には、放電加工は適用する。非導電性材料を当該中間基板とする場合には、レーザー加工を用いて環状部２２にバンプ２０１を形成させてもよい。また、ダイカスト法により成形時に直接的に上記の構造を得てもよい。例えば、粉末を所望の形状にして焼結成形を行う。
（Ｓ３）中間基板２０を下部基板１０に設ける。
本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナー１はバンプ２０１に複数の第１研磨先端３１１が、第２研磨領域２２２に複数の第２研磨先端３２１が形成されている。従来技術と比べて、本発明の化学機械研磨パッドのコンディショナー１は均一性が向上しており、均一性がより優れた化学機械研磨パッドのコンディショナーを用いて修整を行う場合は、細孔に残っている屑でも支障なく除去できるため、除去性能が向上している。当該利点により、本発明の化学機械研磨用コンディショナーの耐用年数が延長する。
上述したのが本発明の詳細な説明で、本発明の好ましい実施例に過ぎないため、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明の請求範囲に基づく同等の変更と変形などは、いずれも本発明の範囲に含まれるものとして扱う。
１ 化学機械研磨パッドのコンディショナー
１０ 下部基板
１０ａ 外周部
１０ｂ 環状収容溝
２０ 中間基板
２１ 空洞部
２２ 環状部
３０ ダイヤモンド薄膜
３１ 第１表面
３２ 第２表面
４０ 接着層
５０ 研磨ユニット
５１ 支持コラム
５２ 研磨粒子
５３ 研磨材接着層
２０１ バンプ
２２１ 第１研磨領域
２２１ａ 第１先端
２２２ 第２研磨領域
２２２ａ 第２先端
３０１ 研磨バンプ
３０３、３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄ 立体的形状集合部
３０４ 平坦な領域
３１１ 第１研磨先端
３２１ 第２研磨先端
３０１１ 上面
３０１２ 立体的形状
Ｄ１ 第１距離
Ｄ０ 幅
Ｈ１ 第１先端高さ
Ｈ２ 第２先端高さ
１０ 下部基板
１０ａ 外周部
１０ｂ 環状収容溝
２０ 中間基板
２１ 空洞部
２２ 環状部
３０ ダイヤモンド薄膜
３１ 第１表面
３２ 第２表面
４０ 接着層
５０ 研磨ユニット
５１ 支持コラム
５２ 研磨粒子
５３ 研磨材接着層
２０１ バンプ
２２１ 第１研磨領域
２２１ａ 第１先端
２２２ 第２研磨領域
２２２ａ 第２先端
３０１ 研磨バンプ
３０３、３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄ 立体的形状集合部
３０４ 平坦な領域
３１１ 第１研磨先端
３２１ 第２研磨先端
３０１１ 上面
３０１２ 立体的形状
Ｄ１ 第１距離
Ｄ０ 幅
Ｈ１ 第１先端高さ
Ｈ２ 第２先端高さ
Claims (31)
- 下部基板と、
前記下部基板に設けられた中間基板であって、空洞部と、前記空洞部を取り囲んだ環状部とを含み、前記環状部が、環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域と、前記第１研磨領域の間に位置する複数の第２研磨領域とを含み、前記第１研磨領域が前記中間基板の径方向に沿って延在する前記中間基板と、
前記中間基板に設けられ、前記第１研磨領域及び前記第２研磨領域を覆うダイヤモンド薄膜であって、前記第１研磨領域を覆う複数の第１表面と、前記第２研磨領域を覆う複数の第２表面とを有する前記ダイヤモンド薄膜とを含み、
前記ダイヤモンド薄膜には前記第１表面から隆起した複数の第１研磨先端と前記第２表面から隆起した複数の第２研磨先端とが形成され、前記第１研磨先端は第１先端高さを有し、前記第２研磨先端は第２先端高さを有し、前記第１研磨領域は前記第１研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有し、前記第２研磨領域は前記第２研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有することを特徴とする化学機械研磨パッドのコンディショナー。 - 前記第１研磨領域の粗さは前記第２研磨領域の粗さより大きい、等しい又は小さいことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 単独な前記第１研磨領域の粗さは少なくとも２つ以上の範囲を含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 単独な前記第２研磨領域の粗さは少なくとも２つ以上の範囲を含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１先端高さは前記第２先端高さより大きい、等しい又は小さいことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記複数の第１研磨先端は少なくとも２組以上の前記第１先端高さを含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記複数の第２研磨先端は少なくとも２組以上の前記第２先端高さを含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１先端高さは５μｍ～３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第２先端高さは５μｍ～３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１研磨領域と前記第２研磨領域は高さが同じであることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１研磨領域と前記第２研磨領域の高さの差は１μｍ～３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１研磨領域の形状は台形、扇形、円形、多角形を含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１研磨領域がバンプで、前記ダイヤモンド薄膜が前記第１研磨領域を覆って前記バンプに従って複数の研磨バンプを形成しており、隣接する前記研磨バンプは互いに距離を開けており、前記距離は前記バンプの幅の１倍～５倍であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１研磨領域がバンプで、前記ダイヤモンド薄膜が前記第１研磨領域を覆って前記バンプに従って複数の研磨バンプを形成しており、前記研磨バンプは前記中間基板の前記径方向に対して弧度を有することを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１研磨領域がバンプで、前記ダイヤモンド薄膜が前記第１研磨領域を覆って前記バンプに従って複数の研磨バンプを形成しており、前記研磨バンプは上面と、前記上面に形成された規則的に又は不規則的に配列した複数の立体的形状とを含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 各前記研磨バンプの前記上面は１平方ミリメートル当たり前記立体的形状の数量が１０～２５０であることを特徴とする請求項１５に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 隣接する前記立体的形状の中心点の間には、前記立体的形状の幅の１倍～８．３倍となる第１距離を有することを特徴とする請求項１５に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記中間基板が、モリブデン、タングステン及び炭化タングステンからなる群から選ばれる導電性材料であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記中間基板が、シリコン又は単結晶アルミナなる非導電性材料であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記中間基板の材質は導電性の炭化ケイ素又は非導電性の炭化ケイ素であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記下部基板と前記中間基板との間に設けられた接着層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１研磨領域が１周であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記第１研磨領域が２～２０の周数を有することを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 隣接する前記第１研磨領域は互い違いになることを特徴とする請求項２３に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記下部基板が平面の基板で、前記中間基板が前記平面の基板に設けられることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記下部基板が前記中間基板を収容する環状収容溝を有することを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記環状部が、互いに隣接してつなぎ合わせる複数の構成部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記構成部分の数量は２つ～６つであることを特徴とする請求項２７に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 前記中間基板が円形基板であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 支持コラムと、前記支持コラムに設けられた研磨粒子と、前記支持コラムと前記研磨粒子とを接着させるための研磨材接着層とを含む、複数の研磨ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨パッドのコンディショナー。
- 中間基板を提供するステップであって、前記中間基板が空洞部と、前記空洞部を取り囲んだ環状部とを含み、前記環状部が、環状領域に沿って間隔を開けて配列した複数の第１研磨領域と、前記第１研磨領域の間に位置する複数の第２研磨領域とを含み、前記第１研磨領域が前記中間基板の径方向に沿って延在するステップと、
前記中間基板にダイヤモンド薄膜を形成させるステップであって、前記ダイヤモンド薄膜が前記第１研磨領域及び前記第２研磨領域を覆い、前記ダイヤモンド薄膜が前記第１研磨領域を覆う複数の第１表面と、前記第２研磨領域を覆う複数の第２表面とを有するステップであって、前記ダイヤモンド薄膜には前記第１表面から隆起した複数の第１研磨先端と前記第２表面から隆起した複数の第２研磨先端とが形成され、前記第１研磨先端は第１先端高さを有し、前記第２研磨先端は第２先端高さを有し、前記第１表面は前記第１研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有し、前記第２表面は前記第２研磨先端の形態によって１μｍ～５０μｍの粗さを有するステップと、
前記中間基板を下部基板に設けるステップとを含むことを特徴とする化学機械研磨パッドのコンディショナーの製造方法。
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