JP3295888B2 - 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

ケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ

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JP3295888B2
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    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0018—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for by electrolytic deposition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/18—Wheels of special form

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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
「ＣＭＰ」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を示す中央横
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】
【発明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１
１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１
１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、本発明は、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、本発明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外周部を所定幅で円
周方向に盛り上げその表面に研磨グリッドを略均一に分
布させて固着し研磨面を形成して成る研磨ドレッサにお
いて、上記円周方向に盛り上げられた研磨面の断面形状
を上記ベース部材の中央横断面で凸形の円弧状曲面に形
成したものである。
【００１１】また、上記研磨面の円周方向には、ベース
部材の中心側から放射状に走る凹溝を所定間隔で形成し
たものである。
【００１２】また、上記研磨面への研磨グリッドの固着
は、金属電着により固着させたものとしてもよい。さら
に、上記研磨面への研磨グリッドの固着は、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としてもよ
い。
【００１３】さらにまた、上記研磨グリッドは、ダイヤ
モンドグリッドで形成してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明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は本発明によるケ
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
中央横断面図であり、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「Ｃ
ＭＰ」と略称する）において上記研磨盤を研磨するもの
である。
【００１５】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。
【００１６】プライマリプラテン２０は、上記ウェハ１
３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。
【００１７】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を介して本発明の研磨ドレッサ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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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１３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２８に向かうウェハ１３の搬送経路
の途中に設けられている。
【００２１】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の外周部を図１に示すように
所定幅で円周方向に盛り上げ、その盛上げ部３０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３１を形成して成る。
【００２２】上記ベース部材２９は、研磨グリッドを金
属電着により固着することができる金属材料で形成さ
れ、又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、このベース部材２９の中心部には、
所定の内径の孔３２が明けられている。この孔３２は、
上記ベース部材２９の全体が変形して歪んだりしないよ
うにするためのものである。
【００２３】また、上記盛上げ部３０の研磨面３１の円
周方向には、図２に示すように、ベース部材２９の中心
側から放射状に走る凹溝３３，３３，…が所定間隔で形
成されている。この凹溝３３，３３，…は、前記プライ
マリプラテン２０に設けられた研磨盤４の研磨パッド６
を研磨ドレッサ１５で研磨する際に、図５に示すスラリ
ー供給ノズル２４で酸の化学研磨剤に研磨材を混合させ
たスラリーを上記研磨パッド６上に供給したとき、盛上
げ部３０の円周外側から中心側にもスラリーが自然に入
り込むようにして、上記研磨ドレッサ１５による研磨が
スムーズに行えるようにするものである。
【００２４】さらに、上記盛上げ部３０の表面への研磨
グリッドの固着は、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、上記盛上げ部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、盛上げ部３０の表面に研磨面３１が形成
される。
【００２５】なお、上記研磨面３１への研磨グリッドの
固着を、金属電着により固着させたものにおいては、該
研磨グリッドの固着を容易且つ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
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。
【００２６】そして、本発明においては、図３に示すよ
うに、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１の断面
形状が上記ベース部材２９の中央横断面で凸形の円弧状
曲面に形成されている。即ち、図３において、上記盛上
げ部３０の断面形状が所定の半径を有する凸形の円弧状
曲面に形成され、この凸形の円弧状曲面の盛上げ部３０
の表面に、上記の金属電着により又は化学研磨剤に対す
る耐性を有する接着剤で研磨グリッド３４が固着されて
研磨面３１が形成されている。これにより、この研磨面
３１の断面形状も凸形の円弧状曲面に仕上げられること
となる。
【００２７】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。
【００２８】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。本発明において
は、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１の断面形
状がベース部材２９の中央横断面で凸形の円弧状曲面に
形成されているので、図４に示すように、まずその円弧
状曲面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
触部分が上記円弧状曲面の頂部の両側方に広がって行
く。
【００２９】そして、上記円周方向に盛り上げられた研
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
の凸形の円弧状曲面に倣った形で変形し、該円弧状曲面
の頂部を中心とした或る広がりのある幅で接触して、結
果的に研磨面３１と研磨パッド６との接触において円周
方向に延びる面接触の状態が得られる。
【００３０】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は或る広がりのある幅で分布固
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１
５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。
【００３１】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
請求項１に係る発明によれば、平盤状のベース部材の外
周部を所定幅で円周方向に盛り上げその表面に研磨グリ
ッドを略均一に分布させて固着した研磨面の断面形状を
上記ベース部材の中央横断面で凸形の円弧状曲面に形成
したことにより、上記円周方向に盛り上げられた研磨面
が所定の押圧力でＣＭＰの研磨盤の表面に押し付けられ
た状態ではその円弧状曲面の頂部を中心とした或る広が
りのある幅で接触して、ＣＭＰの研磨盤との接触部にお
いて結果的に円周方向に延びる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。
【００３２】また、請求項２に係る発明によれば、上記
研磨面の円周方向にベース部材の中心側から放射状に走
る凹溝を所定間隔で形成したことにより、研磨盤の研磨
パッドを研磨ドレッサで研磨する際に、上記研磨面の円
周外側から中心側にもスラリーが自然に入り込むように
して、該研磨ドレッサによる研磨がスムーズに行える。
【００３３】さらに、請求項３に係る発明によれば、上
記研磨面への研磨グリッドの固着を、金属電着により固
着させたものにおいては、該研磨グリッドの固着を容易
且つ強固にすることができる。 また、請求項４に係る発
明によれば、上記研磨面への研磨グリッドの固着を、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の剥がれ落ち
を防止することができる。
【００３４】さらにまた、請求項５に係る発明によれ
ば、上記研磨グリッド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、前記研磨盤を研磨するのに
最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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横断面図であり、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盛上げ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横断面図であ
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３３…凹溝 ３４…研磨グリッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−15819（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−202273（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−300600（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 37/00 B24B 53/00 B24B 53/12 H01L 21/304 622 B24D 7/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  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外周部を所定幅で円周
    方向に盛り上げその表面に研磨グリッドを略均一に分布
    させて固着し研磨面を形成して成る研磨ドレッサにおい
    て、 上記円周方向に盛り上げられた研磨面の断面形状を上記
    ベース部材の中央横断面で凸形の円弧状曲面に形成した
    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。
  2. 【請求項２】 上記研磨面の円周方向には、ベース部材
    の中心側から放射状に走る凹溝を所定間隔で形成したこ
    とを特徴とする請求項１記載のケミカルマシンポリッシ
    ャの研磨盤用研磨ドレッサ。
  3. 【請求項３】 上記研磨面への研磨グリッドの固着は、
    金属電着により固着させたものであることを特徴とする
    請求項１又は２記載のケミカルマシンポリッシャの研磨
    盤用研磨ドレッサ。
  4. 【請求項４】 上記研磨面への研磨グリッドの固着は、
    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
    であることを特徴とする請求項１又は２記載のケミカル
    マシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
  5. 【請求項５】 上記研磨グリッドは、ダイヤモンドグリ
    ッドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
    項に記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ド
    レッサ。
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