JP3072991U - ケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ド
レッサにおいて、研磨盤との接触部において面接触とな
るようにして使用時の摩耗を軽減し長寿命化を図ると共
に、該研磨盤の研磨効率を向上する。 【解決手段】 平坦で回転可能な研磨盤の盤面に化学研
磨剤を供給して該研磨盤上で被研磨物の表面を研磨する
ケミカルマシンポリッシャの上記研磨盤を研磨するもの
であって、平盤状のベース部材２９の一面側を凸形の球
面状に形成すると共にその表面にダイヤモンドグリッド
から成る研磨グリッドを略均一に分布させて固着するこ
とにより研磨面３１を形成したものである。これによ
り、ケミカルマシンポリッシャの研磨盤との接触部にお
いて面接触となるようにして使用時の摩耗を軽減し長寿
命化を図ると共に、該研磨盤の研磨効率を向上すること
ができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、平坦で回転可能な研磨盤の盤面に化学研磨剤を供給して該研磨盤上 でウェハ等の被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャの上記研磨盤 を研磨する研磨ドレッサに関し、特に、上記研磨盤との接触部において面接触と なるようにして使用時の摩耗を軽減し長寿命化を図ると共に、該研磨盤の研磨効 率を向上することができるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサに 関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、集積回路等の半導体製品の製造において、集積回路の容量の増大化の要 求に応じて回路の集積度が高まりつつあるが、それに伴って回路の層間の絶縁膜 も薄くなりつつある。このような要求に応じて、図７に示すように、シリコン基 板１上に配線パターンに従って配線溝２を形成し、この状態でシリコン基板１の 全表面にアルミニウム等の金属層３を形成し、この金属層３を研磨して上記配線 溝２内にのみ金属層３を残して平坦な配線パターンを形成し、これを多層に積層 することにより集積回路を製造する技術が採用されつつある。

【０００３】 図８は、上記集積回路の製造においてシリコン基板１の全表面に形成された配 線用の金属層３を研磨する際に用いられるケミカルマシンポリッシャ（以下「Ｃ ＭＰ」と略称する）の研磨盤４を示す断面図である。図８に示すように、この研 磨盤４は、平盤状の基台５上に平坦な研磨パッド６を張り付けて構成されている 。そして、例えば酸等の化学研磨剤に微細な研磨材を混ぜ、これを上記研磨盤４ の研磨パッド６の表面に供給し、該研磨盤４を回転させて保持具７に保持された シリコン基板１の金属層３を上記研磨パッド６の表面に接触させることにより、 上記金属層３を化学研磨剤及び研磨材で研磨する。

【０００４】 一方、上記研磨盤４の研磨パッド６も上記金属層３の研磨時に摩耗し、研磨パ ッド６の平坦度を維持できなくなるため、上記ＣＭＰには、該研磨パッド６を研 磨する研磨装置が備えられている。そして、この研磨装置に備えられた研磨ドレ ッサで上記研磨パッド６を研磨するようになっている。

【０００５】 図９は従来の研磨ドレッサ８を示す中央断面図である。この研磨ドレッサ８は 、例えば円形の平盤状のベース部材９の外周部を所定幅で盛り上げ、その盛上げ 部１０の表面にダイヤモンドグリッド等の研磨グリッドを略均一に分布させて固 着し研磨面１１を形成して成っていた。

【０００６】 そして、図１０に示すように、上記研磨ドレッサ８を保持具１２で保持し、上 記研磨盤４を回転させて該保持具１２に保持された研磨ドレッサ８の研磨面１１ を研磨パッド６の表面に上方から接触させることにより、上記研磨盤４の研磨パ ッド６の表面を研磨していた。このとき、保持具１２の中心部に矢印Ｐのように 加工圧力をかけて上記研磨ドレッサ８の研磨面１１を研磨盤４の研磨パッド６に 上方から押し付けると、該研磨面１１の押圧力で上記研磨パッド６はその弾性に より少し沈んだ状態で変形する。そして、この研磨パッド６の研磨により、該研 磨パッド６の表面の平坦度を維持するとともに、パッド表面のクリーニングも行 っていた。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このような従来の研磨ドレッサ８においては、図９に示すように上記 研磨面１１の断面形状は平坦面に形成されていたので、図１０に示すように研磨 ドレッサ８の研磨面１１を研磨盤４の研磨パッド６に上方から押し付けたときは 、外周部において所定幅でドーナツ形状に形成された研磨面１１の全面で研磨パ ッド６を押圧することとなるが、この押圧による研磨パッド６の沈み込み変形は 上記研磨面１１の最外周部において最も大きくなるものであった。したがって、 研磨面１１の研磨パッド６に対する接触圧力は最外周部において最も大きくなり 、結果的に上記最外周部の輪郭線である円により線接触の状態となってしまうも のであった。

【０００８】 このことから、上記研磨面１１の最外周部に分布固着された研磨グリッドのみ が研磨パッド６に強く接触して研磨することとなり、最外周部に固着された研磨 グリッドのみが早く摩耗してしまう。しかるに、上記研磨面１１の内周部に分布 固着された研磨グリッドは、研磨パッド６に対して十分な接触圧力とならず、該 研磨パッド６の研磨にはあまり寄与できないものであった。したがって、研磨面 １１の最外周部に固着された研磨グリッドが摩耗した研磨ドレッサ８は、研磨パ ッド６の研磨の役には立たず、新しい研磨ドレッサ８に交換しなければならなか った。即ち、研磨ドレッサ８の寿命が短いものであった。また、一つの研磨ドレ ッサ８で多くの枚数の研磨盤４の研磨パッド６を研磨することができず、研磨盤 ４の研磨効率が低下するものであった。

【０００９】 そこで、本考案は、このような問題点に対処し、研磨盤との接触部において面 接触となるようにして使用時の摩耗を軽減し長寿命化を図ると共に、該研磨盤の 研磨効率を向上することができるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレ ッサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案によるケミカルマシンポリッシャの研磨盤 用研磨ドレッサは、平坦で回転可能な研磨盤の盤面に化学研磨剤を供給して該研 磨盤上で被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャの上記研磨盤を研 磨するものであって、平盤状のベース部材の一面側を凸形の球面状に形成すると 共にその表面にダイヤモンドグリッドから成る研磨グリッドを略均一に分布させ て固着することにより研磨面を形成したものである。

【００１１】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 図１は本考案によるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサを示す 中央断面図であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。また、図２は上記研磨ドレッ サを示す平面図である。この研磨ドレッサ１５は、平坦で回転可能な研磨盤の盤 面に化学研磨剤を供給して該研磨盤上でウェハ等の被研磨物の表面を研磨するケ ミカルマシンポリッシャ（以下「ＣＭＰ」と略称する）において上記研磨盤を研 磨するものである。

【００１２】 まず、上記ＣＭＰ１６の概要について図５及び図６を参照して説明する。図５ において、ロードステーション１７は、ウェハカセット（図示せず）を載置する ために設けられた場所である。このウェハカセットには、図７に示すようなシリ コン基板１上に金属層３が形成された処理前のウェハ１３が収納されている。ク リーンステーション１８は、搬送アーム１９に上記ウェハ１３を渡すために設け られた場所である。上記搬送アーム１９は、クリーンステーション１８でウェハ １３を吸着等して支持し、図中、矢印方向に回転して後述の各位置に搬送する。

【００１３】 プライマリプラテン２０は、上記ウェハ１３の金属層３を実際に研磨する場所 であり、図８に示すように、平坦で回転可能な研磨盤４が設けられており、その 表面には平坦な研磨パッド６が張り付けられている。また、温度上昇を抑えるた めの冷却装置等（図示せず）が配設されている。

【００１４】 パッドコンディショナ２１は、上記プライマリプラテン２０の研磨パッド６の 表面を研磨するものであり、ドレッサアーム２２の先端には、図６に示すように 位置調節具２３を介して本考案の研磨ドレッサ１５が回転自在に取り付けられて いる。そして、上記パッドコンディショナ２１は、ドレッサアーム２２の基端部 を支点として矢印Ｂ−Ｂ’方向に回動するようになっている。尚、パッドコンデ ィショナ２１は、上記のように矢印Ｂ−Ｂ’方向に回動するのではなく、ドレッ サアーム２２を横方向に平行移動させるような構成であってもよい。

【００１５】 スラリー供給ノズル２４は、ＰＨの高い硝酸等の酸の化学研磨剤に研磨材を混 合させたスラリーをプライマリプラテン２０上の研磨パッド６に供給するノズル である。

【００１６】 ファイナルプラテン２５は、回転可能な平坦な定盤であり、上記プライマリプ ラテン２０上での研磨により処理対象のウェハ１３の表面に付着した研磨剤等を 洗い落とすために設けられたものである。そして、純水供給ノズル２６は、この ファイナルプラテン２５の表面に純水を供給するノズルである。

【００１７】 エンドステーション２７は、上記ファイナルプラテン２５で洗滌後のウェハ１ ３を搬送アーム１９から受け取って一旦置くための場所である。アンロードステ ーション２８は、以上の処理済みのウェハ１３を収納するウェハカセットを載置 するために設けられた場所である。なお、上記クリーンステーション１８とエン ドステーション２７は、ロードステーション１７からアンロードステーション２ ８に向かうウェハ１３の搬送経路の途中に設けられている。

【００１８】 次に、上記のような構成のＣＭＰ１６において、プライマリプラテン２０に設 けられた研磨盤４の研磨パッド６（図８参照）を研磨する研磨ドレッサ１５につ いて、図１〜図３を参照して説明する。この研磨ドレッサ１５の全体構成は、図 ２に示すように例えば円形の平盤状のベース部材２９の一面側を、図１に示すよ うに凸形の球面状に形成すると共に、図３に示すようにその球面状部３０の表面 に研磨グリッド３４を略均一に分布させて固着することにより、研磨面３１を形 成して成る。なお、図２において、符号３２は保持具１２に研磨ドレッサ１５を 固定するための取付用孔を示している。

【００１９】 上記ベース部材２９は、シリコンで形成され、或いは化学研磨剤に対する耐性 に優れたベークライト等のジュラコン樹脂で形成されている。また、球面状部３ ０は、所定の直径を有する球面体の表層部を部分的に切り取った形となっており 、図２において円の外周部に対して中心部が僅かに盛り上がって球面状に形成さ れている。さらに、上記研磨グリッド３４は、ダイヤモンドグリッド又はそれに 相当する硬質の物質から成る。

【００２０】 そして、上記球面状部３０の表面への研磨グリッド３４の固着は、ニッケル等 の金属を用いた金属電着によりダイヤモンドグリッド等を略均一に分布させて固 着し、研磨面３１を形成している。或いは、ガラスボンド又はレジンボンド等の 化学研磨剤に対する耐性を有する接着剤を用いて、上記球面状部３０の表面へダ イヤモンドグリッド等を略均一に分布させて接着してもよい。これらにより、球 面状部３０の表面に研磨面３１が形成される。このとき、この研磨面３１も凸形 の球面状に仕上げられることとなる。

【００２１】 なお、上記研磨面３１への研磨グリッド３４の固着を、金属電着により固着さ せたものにおいては、該研磨グリッド３４の固着を容易に行い且つその固着を強 固にすることができる。また、上記研磨面３１への研磨グリッド３４の固着を、 化学研磨剤に対する耐性を有する接着剤で接着したものにおいては、化学研磨剤 による研磨グリッド３４の剥がれ落ちを防止することができる。さらに、上記研 磨グリッド３４をダイヤモンドグリッドとしたものにおいては、ダイヤモンドグ リッドは材質が硬いと共に化学研磨剤にも強いので、前記研磨盤４の研磨パッド ６を研磨するのに最も適している。

【００２２】 このように構成された研磨ドレッサ１５を用いて図５及び図６に示すプライマ リプラテン２０に設けられた研磨盤４の研磨パッド６を研磨するには、図４に示 すように、上記研磨ドレッサ１５を図６に示すドレッサアーム２２の先端に設け られた位置調節具２３の保持具１２で保持し、上記研磨盤４を回転させて該保持 具１２に保持された研磨ドレッサ１５の研磨面３１を研磨パッド６の表面に上方 から接触させることにより、該研磨パッド６の表面を研磨する。

【００２３】 このとき、保持具１２の中心部に矢印Ｐのように加工圧力をかけて上記研磨ド レッサ１５の研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６に上方から押し付けると、該 研磨面３１の押圧力で上記研磨パッド６はその弾性により少し沈んだ状態で変形 する。本考案においては、上記研磨面３１の押圧面の全面が凸形の球面状に形成 されているので、図４に示すように、まずその凸形の球面状の頂部だけで研磨パ ッド６の表面に接触し、さらに押圧力が大きくなるに従って研磨パッド６が変形 して研磨面３１と研磨パッド６との接触が深まると共に、接触部分が上記凸形の 球面状の頂部の外側方（周囲）に広がって行く。

【００２４】 そして、上記研磨面３１が所定の押圧力で研磨パッド６の表面に押し付けられ た状態では、該研磨パッド６の表面は研磨面３１の凸形の球面状に倣った形で変 形し、該球面状の頂部を中心とした略全面で接触して、結果的に研磨面３１と研 磨パッド６との接触において面接触の状態が得られる。

【００２５】 このことから、上記研磨面３１に分布固着された研磨グリッド３４は、略全面 で分布固着されたものが研磨パッド６に面として接触して研磨することとなり、 一部分のみが早く摩耗してしまうことを防止することができ、研磨ドレッサ１５ の寿命を長くすることができる。このことから、該研磨ドレッサ１５の交換間隔 を延長することができ、一つの研磨ドレッサ１５で多くの枚数の研磨盤４の研磨 パッド６を研磨して、研磨盤４の研磨効率を向上することができる。

【００２６】

【考案の効果】

本考案は以上のように構成されたので、平盤状のベース部材の一面側を凸形の 球面状に形成すると共にその表面にダイヤモンドグリッドから成る研磨グリッド を略均一に分布させて固着して研磨面を形成したことにより、ＣＭＰの研磨盤と の接触部において結果的に面接触となるようにすることができる。したがって、 研磨ドレッサの使用時に研磨面の一部分のみが早く摩耗してしまうことを防止す ることができ、研磨ドレッサの長寿命化を図ることができる。このことから、研 磨ドレッサの交換間隔を延長することができ、一つの研磨ドレッサで多くの枚数 の研磨盤を研磨して研磨盤の研磨効率を向上することができる。また、上記研磨 盤との面接触により該研磨盤の研磨が良く行えるので、研磨盤自体の平坦度の向 上及び目づまりを防止して、その研磨盤の寿命を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるケミカルマシンポリッシャの研磨
盤用研磨ドレッサを示す中央断面図であり、図２のＡ−
Ａ線断面図である。

【図２】上記研磨ドレッサを示す平面図である。

【図３】上記研磨ドレッサの凸形の球面状部及び研磨面
を示す拡大断面図である。

【図４】上記研磨ドレッサの使用状態を示す断面説明図
である。

【図５】上記研磨ドレッサを備えたＣＭＰを示す平面図
である。

【図６】上記ＣＭＰの要部を示す斜視図である。

【図７】ＣＭＰによって研磨されるシリコン基板を示す
断面図である。

【図８】ＣＭＰによってシリコン基板を研磨する状態を
示す断面説明図である。

【図９】従来の研磨ドレッサを示す中央断面図である。

【図１０】従来の研磨ドレッサの使用状態を示す断面説
明図である。

【符号の説明】

４…研磨盤 ５…基台 ６…研磨パッド １２…保持具 １５…研磨ドレッサ １６…ＣＭＰ ２０…プライマリプラテン ２１…パッドコンディショナ ２２…ドレッサアーム ２９…ベース部材 ３０…球面状部 ３１…研磨面 ３４…研磨グリッド

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 平坦で回転可能な研磨盤の盤面に化学研
   磨剤を供給して該研磨盤上で被研磨物の表面を研磨する
   ケミカルマシンポリッシャの上記研磨盤を研磨するもの
   であって、平盤状のベース部材の一面側を凸形の球面状
   に形成すると共にその表面にダイヤモンドグリッドから
   成る研磨グリッドを略均一に分布させて固着することに
   より研磨面を形成したことを特徴とするケミカルマシン
   ポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。