JP3969047B2

JP3969047B2 - CMP conditioner and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP3969047B2
Application number: JP2001310608A
Authority: JP
Inventors: 哲二山下; 明中林; 花子畑
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: JP2003117822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウェーハ等の被研磨材の表面をＣＭＰ装置によって研磨する際に用いられる研磨用のパッドをコンディショニングするため等に用いられる電着砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンインゴットから切り出した半導体ウェーハ（以下、単にウェーハという）の表面を化学的且つ機械的に研磨するＣＭＰ装置（ケミカルメカニカルポリッシングマシン）の一例として、図８に示すような装置がある。このＣＭＰ装置１は、図８に示すように中心軸２に取り付けられた円板状の回転テーブル３上に例えば硬質ウレタンからなるポリッシング用のパッド４が設けられ、このパッド４に対向して且つパッド４の中心軸２から偏心した位置に自転可能なウェーハキャリア５が配設されている。このウェーハキャリア５はパッド４よりも小径の円板形状とされてウェーハ６を保持するものであり、このウェーハ６がウェーハキャリア５とパッド４間に配置されてパッド４側の表面の研磨に供され鏡面仕上げされる。
【０００３】
ＣＭＰによる研磨のメカニズムは、微粒子シリカ等によるメカニカルな要素（遊離砥粒）とアルカリ液や酸性液等によるエッチング要素とを複合したメカノ・ケミカル研磨法に基づいている。研磨に際して、例えば上述した微粒子シリカ等からなる遊離砥粒が研磨剤として用いられ、さらにエッチング用のアルカリ液等が混合されたものが液状のスラリＳとしてパッド４上に供給されているため、このスラリＳがウェーハキャリア５に保持されたウェーハ６とパッド４との間に流動して、パッド４でウェーハ６の一面が研磨される。
ウェーハ６の研磨を行う硬質ウレタン製などのパッド４上にはスラリＳを保持する微細な発泡層が多数設けられており、これらの発泡層内に保持されたスラリＳでウェーハ６の研磨が行われる。ところが、ウェーハ６の研磨を繰り返すことでパッド４の研磨面の平坦度が低下したり目詰まりを起こしたりするためにウェーハ６の研磨精度と研磨効率が低下するという問題が生じる。
【０００４】
そのため、従来からＣＭＰ装置１には図８に示すようにパッドコンディショナ８が設けられ、パッド４の表面を定期的に再研磨または再研削（コンディショニング）するようになっている。このパッドコンディショナ８は、回転テーブル３の外部に設けられた回転軸９にアーム１０を介してＣＭＰコンディショナ１１として電着コンディショナが取り付けられている。
そしてウェーハキャリア５でウェーハ６を研磨しながら或いはウェーハ６の研磨を停止した状態で、ＣＭＰコンディショナ１１でパッド４を研削してパッド４の平坦度を回復または維持し、パッド４の発泡層の目詰まりを解消するようになっている。このＣＭＰコンディショナ１１は、通常、ダイヤモンド等の超砥粒をＮｉまたはＮｉ基合金等で電気めっきによって固着した砥粒層を台金（砥石基体）に形成した構成になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウェーハ６に設けられたタングステン材その他の金属材料の研磨に用いられるスラリ（例えばキャボット社製Ｗ−２０００等）には、硝酸に加えて、金属材料のエッチングのために過酸化水素が２％から６％程度含まれている。過酸化水素は酸化力が強いために、パッド４のコンディショニングを繰り返すうちに、ＣＭＰコンディショナ１１の台金や、砥粒層において超砥粒を台金に固着させている金属結合相を酸化させ、スラリに含まれる硝酸で腐食させてしまう。
また、台金及び金属結合相がそれぞれスラリによって直接腐食されなくても、台金を構成する材料と金属結合相を構成する材料とでイオン化傾向に差がある場合には、台金及び金属結合相がスラリに接触することでこれらの間に電池効果が生じて台金または金属結合相を構成する材料がスラリ中に溶け出してしまう。
このように台金や金属結合相が腐食されると、パッド４上に超砥粒が落ち、このパッド４を用いて研磨されるウェーハに大きなスクラッチを生じさせてしまうので、ウェーハに不良を生じさせる要因となる。
【０００６】
一方、台金の表面及び台金上に形成される砥粒層の上に耐食性を有する金属からなる金属めっき層を形成し、この金属めっき層によってスラリから台金及び砥粒層を保護するようにしたＣＭＰコンディショナもある。しかし、超砥粒は絶縁体であってめっきが付着しないので、超砥粒と金属結合相との間、及び超砥粒と金属めっき層との間には微細な隙間が形成されてしまう。このため、この隙間内で台金や金属結合相がスラリに接触して腐食されてしまうので、スラリから台金や金属結合相を保護することは困難であった。
また、台金の表面及び台金上に形成される砥粒層の上、もしくは金属めっき層の上に合成樹脂からなる保護被膜を形成し、この保護被膜によってスラリから台金及び砥粒層を保護するようにしたＣＭＰコンディショナもあるが、合成樹脂からなる保護被膜はビッカース硬度で５０〜１５０と柔らかすぎるため摩擦に弱く、使用を繰り返すことですぐにすり減ってしまうので、ＣＭＰコンディショナの寿命が短かった。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、耐食性及び耐磨耗性を高めてスラリによる腐食を生じにくくしたＣＭＰコンディショナを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるＣＭＰコンディショナは、砥石基体の一面に、超砥粒が金属結合相中に固着されてなる砥粒層が形成されており、少なくとも砥粒層の表面には、Ａｕからなる下地めっき層が形成され、下地めっき層の上に、ＲｈまたはＰｔからなる耐食めっき層が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
このように構成されるＣＭＰコンディショナにおいては、砥石基体の表面に形成される砥粒層の上に、Ａｕ（金）からなる下地めっき層が形成される。Ａｕはそれ自体が耐食性を有しており、このＡｕからなる下地めっき層によって、砥粒層を構成する金属結合相がスラリから保護される。
Ａｕめっきは、いわゆるつきまわりがよく、Ｒｈめっきを含む他の金属めっきに比べてより微細な隙間内までめっき液を回り込ませることができるので、砥粒層において超砥粒と金属結合相との間に形成される微細な隙間内にも耐食性を有する下地めっき層が形成され、この隙間内でも金属結合相が下地めっき層によって覆われるか、または下地めっき層によって隙間が埋められる。
ここで、下地めっき層の厚みが０．０５μｍよりも薄いと、超砥粒と金属結合相との間の隙間内への下地めっき層の回り込みが不足しやすくなって金属結合層の保護が不十分となってしまう。一方、下地めっき層の厚みが５μｍよりも厚いと、高価なＡｕの使用量が多くなりすぎてＣＭＰコンディショナの製造コストが高くなってしまう。このため、下地めっき層の厚みは０．０５μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。
【００１０】
上記のＡｕからなる下地めっき層は、耐食性は有するもののビッカース硬度で１００程度と硬度が低く、それだけでは十分な耐磨耗性を確保することはできない。本発明にかかるＣＭＰコンディショナでは、下地めっき層の上にさらにＰｔまたはＲｈからなる硬質の耐食めっき層を形成して砥粒層の金属結合相を保護している。ここで、耐食めっき層は、複数層重ねて形成してもよい。
Ｒｈからなる耐食めっき層はビッカース硬度で８００〜１０００、Ｐｔからなる耐食めっき層はビッカース硬度で３００〜４００と、いずれもＡｕからなる下地めっき層に比べて硬度が十分高く、十分な耐磨耗性を有している。
ＲｈまたはＰｔからなる耐食めっき層は、Ｒｈ、Ｐｔ自体が耐食性を有している。さらに、Ｒｈからなる耐食めっき層は、表面が酸化されるとＲｈ₂Ｏ₃となって不動態被膜を形成して安定し、それ以上の酸化が防止されるので、十分な耐食性が確保される。
また、電解めっきによって形成されるめっき層にはピンホールが生じやすいので、ＣＭＰコンディショナを単層のめっき層のみによって保護する場合、例えばＡｕめっきでは、めっき層の厚みを５μｍ以上にする必要がある。これに対し、本発明にかかるＣＭＰコンディショナでは、下地めっき層の上にさらに耐食めっき層を形成しているので、これらめっき層に形成されるピンホールを埋めることができ、耐食性を確保しつつ、下地めっき層と耐食めっき層を合わせた厚みを、２μｍ〜６μｍと薄くすることができる。
【００１１】
ここで、Ｒｈからなる耐食めっき層の厚みが０．５μｍよりも薄いと、耐食めっき層が薄すぎて十分な耐磨耗性を確保することができない。また、Ｒｈめっきは、めっきの電流効率が３５％程度と低く（Ａｕめっきの電流効率は９７％程度、またＮｉめっきの電流効率は９５％程度）、めっきの際に電流がめっき液中での水素ガスの発生に消費されて無電解めっきに近い条件でめっきが行われる傾向にあるので、Ｒｈからなる耐食めっき層の厚みを３μｍよりも厚くすると、超砥粒の上にも無電解めっきによるＲｈめっき層が形成されてしまうこととなる。超砥粒上に形成されたＲｈめっき層ははがれて脱落しやすいので、このように超砥粒の上にＲｈめっき層が形成されてしまうと、パッドのコンディショニングの際にパッド上に脱落してこのパッドを用いて研磨されるウェーハにスクラッチを生じさせてしまう恐れがある。このため、Ｒｈからなる耐食めっき層の厚みは０．５μｍ以上３μｍ以下とすることが好ましい。
また、Ｐｔからなる耐食めっき層の厚みが０．５μｍよりも薄いと、耐食めっき層が薄すぎて十分な耐磨耗性を確保することができない。一方、ＰｔめっきはＲｈめっきと同様にめっきの電流効率が低く（５０％程度）、無電解めっきに近い条件でめっきが行われる傾向にあるので、Ｐｔからなる耐食めっき層の厚みを５μｍよりも厚くすると、超砥粒の上にも無電解めっきによるＰｔめっき層が形成されてしまうこととなり、このＰｔめっき層の剥離が問題となる。このため、Ｒｈからなる耐食めっき層の厚みは０．５μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。
【００１２】
なお、下地めっき層を構成するＡｕと耐食めっき層を構成するＲｈ、Ｐｔとはイオン化傾向がほぼ等しく、下地めっき層と耐食めっき層とがスラリと接触してもこれらの間ではほとんど電池効果が生じないので、下地めっき層によって超砥粒との間の隙間内の部分も含めた金属結合相の全表面が保護されていれば、耐食めっき層は必ずしも下地めっき層の全表面を覆っていなくてもよい。
ここで、砥石基体自体が耐食性を有していない場合、もしくは砥石基体が耐食めっき層または下地めっき層との間で電池効果を生じる場合には、砥石基体において砥粒層が形成されていない部分の表面にもＡｕ、Ｒｈ、Ｐｔやその他の耐食性を有する金属からなる金属めっき層、もしくは耐食性を有する合成樹脂からなる合成樹脂層を形成することで、砥石基体をスラリから保護する。
また、砥石基体の一面においてその一部にのみ砥粒層を形成した場合、砥粒層は砥石基体の一面において相対的に凸部をなし、砥石基体の一面のうち砥粒層が形成される部分を除く他の部分は、凸部をなす砥粒層に対して相対的に凹部をなすこととなる。
【００１３】
ここで、耐食めっき層として、下地めっき層上に形成されるＰｔめっき層と、Ｐｔめっき層上に形成されるＲｈめっき層とを形成してもよい。
耐食めっき層をＰｔめっき層単層で形成した場合には、耐磨耗性を確保するためにめっき層を厚く形成する必要がある。これに対し、耐食めっき層として、下地めっき層上にＰｔめっき層を形成し、その上により硬度の高いＲｈめっき層を形成することで、耐食めっき層をＰｔめっき層単層で構成した場合に比べて、耐食めっき層の厚みを薄くしつつ、耐磨耗性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明にかかるＣＭＰコンディショナは、砥石基体を、一面にこの一面から隆起する複数のマウンド部を有する構成とし、このマウンド部上に砥粒層を形成し、一面において砥粒層の表面を除く他の部分には、耐食性を有する合成樹脂からなる合成樹脂層が形成されていてもよい。
【００１５】
このように構成されるＣＭＰコンディショナにおいては、砥粒層は砥石基体の一面から隆起するマウンド部上に形成されており、砥粒層の表面は下地めっき層及び耐食めっき層によって覆われていて、スラリから保護されている。そして、砥石基体の一面において砥粒層の表面を除く他の部分には、耐食性を有する合成樹脂層が形成されていてスラリから保護されている。
砥粒層はマウンド部上に形成されていて砥石基体の一面において他の部分よりも突出する凸部をなしているので、パッドの研削時には砥粒層のみがパッドに当接されることとなってべた当りせず、砥粒層に研削圧力を集中させることができ、切れ味が向上する。
また、砥石基体の一面のうち砥粒層以外の他の部分は、砥粒層がなす凸部に対して凹部をなすので、パッドの研削時にもパッドに当接しにくい。このため、この部分を覆う合成樹脂層は磨耗しにくく、耐食めっき層よりも硬度が低く磨耗に弱い合成樹脂層によっても十分にスラリから保護することができる。
ここで、この合成樹脂層の厚みは、砥石基体の一面のうちマウンド部が形成されていない部分（底面）から砥粒層の表面までの高さよりも薄くされており、これによってＣＭＰコンディショナの表面に前記の凹凸が形成されるようにしている。
【００１６】
ところで、スラリに含まれる過酸化水素などは分子のサイズが小さく、また合成樹脂層は金属のめっき層よりも分子構造中に形成される間隙が大きいので、合成樹脂層自体が耐食性を有していても、長時間スラリに接触させるとスラリの成分が合成樹脂層の分子構造の間隙を通過して砥石基体まで達し、砥石基体を腐食させてしまうことがある。そこで、合成樹脂層は、例えばふっ素系樹脂によって構成することが好ましい。ふっ素系樹脂はぬれ性が低く、過酸化水素などの分子のサイズの小さい成分もはじくので、スラリの成分から砥石基体を保護することができる。
また、従来のＣＭＰコンディショナでは、砥粒層間にはパッドの削り屑やスラリが付着しやすく、パッドの研削を続けるにつれて、砥粒層間に付着したパッドの削り屑が塊となったものや、砥粒層間に付着している間に経時変化等によって変質したスラリがＣＭＰコンディショナからパッド上に脱落し、このパッドを用いて研磨するウェーハにスクラッチを生じさせる要因となっていた。本発明にかかるＣＭＰコンディショナでは、上記のように砥石基体の一面において砥粒層の表面を除く他の部分を上記のふっ素系樹脂からなる合成樹脂層で覆っている。ふっ素系樹脂は、表面特性として撥水撥油性、非粘着性、高いすべり特性を有しているので、本発明にかかるＣＭＰコンディショナにおいては、砥粒層間にスラリやパッドの削り屑などが付着しにくくなり、上記の不都合が生じにくくなる。
ここで、ふっ素系樹脂としては、例えばフルオロエポキシ化合物とアミノシリコーンとの組み合わせによる常温硬化型ふっ素塗料用組成物や、フルオロオレフィンレジンをベースとする溶剤可溶型熱硬化性塗料用ふっ素レジン、ポリテトラルフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）等が用いられる。
【００１７】
本発明にかかるＣＭＰコンディショナの製造方法においては、砥石基体の一面に、超砥粒が金属結合相によって固着されてなる砥粒層を形成し、少なくとも砥粒層の表面にＡｕからなる下地めっき層を形成し、該下地めっき層の上にＲｈまたはＰｔからなる耐食めっき層を単層または複数層形成することを特徴としている。
このＣＭＰコンディショナの製造方法においては、砥石基体の一面に砥粒層を形成し、少なくともこの砥粒層の表面にＡｕからなる下地めっき層を形成している。Ａｕめっきはつきまわりがよいので、砥粒層において超砥粒と金属結合相との間に形成される隙間内でも金属結合相が下地めっき層によって覆われるか、または下地めっき層によって隙間が埋められる。
さらに、本発明のＣＭＰコンディショナの製造方法では、この下地めっき層の上にＲｈまたはＰｔからなる耐食めっき層を形成するので、砥粒層の表面が、高硬度で磨耗に強い耐食めっき層によって覆われることとなる。また、このようにＣＭＰコンディショナを複数層のめっき層で保護することで、めっき層に形成されるピンホールを埋めてより耐食性を向上させることができる。
【００１８】
本発明にかかるＣＭＰコンディショナの製造方法においては、一面にこの一面から隆起する複数のマウンド部が設けられた砥石基体の一面に、耐食性を有する非導電性の合成樹脂からなる合成樹脂層を形成し、合成樹脂層のうち、マウンド部上に形成される部分のみを除去し、残りの合成樹脂層をマスクとして、めっきによってマウンド部の上部に金属結合相を形成して、金属結合相によって超砥粒が固着されてなる砥粒層を形成し、合成樹脂層をマスクとして、砥粒層の上面にＡｕからなる下地めっき層を形成し、合成樹脂層をマスクとして、下地めっき層の上にＲｈまたはＰｔからなる耐食めっき層を単層または複数層形成することを特徴としている。
【００１９】
このＣＭＰコンディショナの製造方法においては、マウンド部が設けられた砥石基体の表面に、耐食性を有する非導電性の合成樹脂からなる合成樹脂層を形成し、この合成樹脂層のうち、マウンド上に形成される部分のみを除去して、残りの合成樹脂層をマスクとしてめっきによってマウンド部の上部に金属結合相を形成してこの金属結合相によって超砥粒が固着されてなる砥粒層を形成する。
同様に、残りの合成樹脂層をマスクとして、砥粒層の表面に下地めっき層を形成し、さらに下地めっき層の上に耐食めっき層を形成する。
マウンド部は砥石基体の表面から隆起しているので、砥石基体に合成樹脂層を形成した後に研削加工等によってマウンド部の上面に形成された合成樹脂層のみを容易に除去することができ、残りの合成樹脂層を以降のめっき処理のマスクとして利用することができる。
そして、このように合成樹脂層がマスクとなるので、以降は改めてマスクの形成及び除去を行うことなく、マウンド部の上部に順次砥粒層、下地めっき層及び耐食めっき層を形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔第一の実施の形態〕
以下、本発明の第一の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナの部分縦断面図、図２は図１の拡大図である。
図１に示す本実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナ２０は、電着砥石（電着ホイール）で構成されており、例えばステンレス鋼からなる円板形状の台金２１（砥石基体）の略円形をなす一面２１ａ上に、ＮｉもしくはＮｉ合金等からなる金属結合相２２によって例えばダイヤモンド砥粒等の多数の超砥粒２３…が固着されて砥粒層２４を形成している。
ＣＭＰコンディショナ２０は、超砥粒２３が一層のみ形成されて金属結合相２２によって固着された単層砥石である。
ここで、台金２１の一面２１ａ上には、一面２１ａから隆起したマウンド部２６が形成されており、砥粒層２４は、このマウンド部２６上に形成されている。これにより、砥粒層２４は台金２１の一面２１ａにおいて相対的に凸部をなし、台金２１の一面２１ａのうち砥粒層２４が形成される部分を除く他の部分は、凸部をなす砥粒層２４に対して相対的に凹部をなすこととなる。
【００２１】
そして、台金２１の一面２１ａは、砥粒層２４の表面も含めて、Ａｕからなる下地めっき層２７が形成されており、さらに、下地めっき層２７の上には、Ｒｈからなる耐食めっき層２８が形成されている。
ここで、本実施の形態では、下地めっき層２７を２４金によって構成している。
なお、この下地めっき層２７の硬度はビッカース硬度で１００程度であり、耐食めっき層２８の硬度はビッカース硬度で８００程度である。
【００２２】
本実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナ２０は上述のように構成されており、次にＣＭＰコンディショナ２０の製造方法について説明する。
例えばＳＵＳ３０４等からなる円板形状の台金２１の一面２１ａのうち、マウンド部２６をなす部分をマスクによって覆った状態でエッチングを施し、マウンド部２６をなす部分以外の他の部分を除去することで、台金２１の一面２１ａにマウンド部２６を形成する。
ここで、上記のエッチングによる方法に代えて、型成形その他の方法で台金２１の一面２１ａ上にマウンド部２６を形成してもよい。
【００２３】
そして、マウンド部２６を覆うマスクを除去するとともにマウンド部２６以外の部分にマスクを施し、露出状態にあるマウンド部２６上に、ＮｉめっきまたはＮｉ合金めっきによって金属結合相２２を形成し、この金属結合相２２によって超砥粒２３をマウンド部２６上に固着して砥粒層２４を形成する。
ここで、超砥粒２３は絶縁体であってめっきが付着しないので、上記のようにして形成される砥粒層２４においては、超砥粒２３と金属結合相２２との間には微細な隙間が形成されることとなる。すなわち、超砥粒２３は、その周囲を金属結合相２２によって囲まれることで機械的に保持されている。
【００２４】
続いて、砥粒層２４の表面も含む台金２１の一面２１ａ上に、Ａｕめっきを施してＡｕからなる下地めっき層２７を形成する。
Ａｕめっきはつきまわりがよく、超砥粒２３と金属結合相２２との間に形成される微細な隙間内にもめっき液を回り込ませることができるので、この部分にも下地めっき層２７が形成されて、この隙間内でも金属結合相２３の表面が覆われるか、または下地めっき層２７によって隙間が埋められる（図２では下地めっき層２７によって超砥粒２３と金属結合相２２との間の隙間が埋められている場合を示している）。
ここで、下地めっき層２７によって超砥粒２３と金属結合相２２との間に形成される隙間を十分狭めることができればこの隙間内にスラリが進入しなくなるので、必ずしもこの隙間内で金属結合相２２を下地めっき層２７によって完全に覆ったり、下地めっき層によって隙間を完全にふさぐ必要はない。
【００２５】
さらに、下地めっき層２７の上にＲｈめっきを施して、Ｒｈからなる硬質の耐食めっき層２８を形成することで、本実施形態にかかるＣＭＰコンディショナ２０を得る。
ここで、台金２１自体が耐食性を有し、またＡｕ、Ｒｈのいずれに対しても電池効果を生じない材質によって構成されている場合には、上記の下地めっき層２７及び耐食めっき層２８は、砥粒層２４の表面にのみ形成すればよい。
【００２６】
このように構成されるＣＭＰコンディショナ２０は、従来のＣＭＰコンディショナ１１と同様にしてＣＭＰ装置においてパッドのコンディショニングに用いられる。
このＣＭＰコンディショナ２０においては、台金２１上に隆起するマウンド部２６上に砥粒層２８が形成されているので、パッド４のような軟質のものを研削する場合にもベタ当たりすることもなくマウンド部２６に電着された超砥粒２３でのみ接触して研削が行われるために超砥粒２３にかかる研削圧力を高く維持でき、更に研削性の経時安定性も維持できる。
そのため、パッド４の発泡層の開口がきれいに切断され開口が潰れることがないので、パッド４に対してもスラリＳの保有能力を高く維持できる。しかもベタ当たりしないために研削時に発泡層内部の研削液がはじき出されることがなく水分を含んだ状態でパッド４が研削されるので、良好な研削を行うことができる。
【００２７】
そして、このＣＭＰコンディショナ２０において、台金２１の一面２１ａ上には、砥粒層２４の表面及びその他の部分も含めて、耐食性を有する金属であるＡｕからなる下地めっき層２７が形成されている。
この下地めっき層２７は、上述のように、砥粒層２４において超砥粒２３と金属結合相２２との間に形成される隙間内でも金属結合相２２の表面を覆うかまたはこの隙間を埋めているので、これによって金属結合相２２とスラリとの接触が防止され、スラリから金属結合相２２が保護される。
【００２８】
さらに、下地めっき層２７の上にはＲｈからなる硬質の耐食めっき層２８が形成されている。
Ｒｈからなる耐食めっき層２８は、Ｒｈ自体が耐食性を有しており、さらに表面が酸化されるとＲｈ₂Ｏ₃となって不動態被膜を形成して安定し、それ以上の酸化が防止されるので、十分な耐食性が確保される。
そして、Ｒｈからなる耐食めっき層２８は、ビッカース硬度で８００と、Ａｕからなる下地めっき層２７に比べて硬度が高く、十分な耐磨耗性が確保されている。
さらに、このように下地めっき層２７の上に耐食めっき層２８を形成しているので、これらめっき層に形成されるピンホールが埋められることとなる。単層である場合には、ピンホールを埋めるためにはめっき層の厚みを厚くする必要があるが、耐食性が向上する。
また、電解めっきによって形成されるめっき層にはピンホールが生じやすく、ＣＭＰコンディショナにＡｕからなる下地めっき層２７のみを形成した場合、下地めっき層２７の厚みを５μｍ以上にする必要がある。これに対し、本発明にかかるＣＭＰコンディショナ２０では、下地めっき層２７の上にさらに耐食めっき層２８を形成しているので、これらめっき層に形成されるピンホールを埋めることができ、耐食性を確保しつつ、下地めっき層２７と耐食めっき層２８を合わせた厚みを、２μｍ〜６μｍと薄くすることができる。
【００２９】
なお、下地めっき層２７を構成するＡｕと耐食めっき層２８を構成するＲｈとはイオン化傾向がほぼ等しく、下地めっき層２７と耐食めっき層２８とがスラリと接触してもこれらの間ではほとんど電池効果が生じないので、下地めっき層２７によって超砥粒２３との間の隙間内の部分も含めて金属結合相２２が保護されていれば、耐食めっき層２８は必ずしも下地めっき層２７の全表面を覆っていなくてもよい。
【００３０】
本実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナ２０によれば、台金２１の一面２１ａ及び一面２１ａに形成される砥粒層２４の表面が、砥粒層２４を構成する超砥粒２３と金属結合相２２との間に形成される隙間内を含めてＡｕからなる下地めっき層２７によって保護されており、さらにこの下地めっき層２７が、耐食性を有するとともに下地めっき層２７よりもさらに硬度の高いＲｈからなる耐食めっき層２８によって覆われている。これにより、台金２１及び砥粒層２４の金属結合相２２とスラリとの接触が防止されて、これらをスラリによる腐食から保護することができる。
さらに、下地めっき層２７を覆う耐食めっき層２８は硬度が高く、使用を繰り返しても磨耗しにくいので、長期にわたって耐食性を維持することができる。
このように、本実施形態にかかるＣＭＰコンディショナ２０によれば、スラリによる腐食を長期にわたって防止することができ、ＣＭＰコンディショナ２０の寿命を向上させることができる。
【００３１】
ここで、本実施の形態では、下地めっき層２７の厚みＤ１は、０．０５μｍ以上５μｍ以下とされている。下地めっき層２７の厚みＤ１が０．０５μｍよりも薄いと、下地めっき層２７の回り込みが少なくなってしまい、超砥粒２３と金属結合相２２との間に形成される隙間内で金属結合相２２を十分に保護することができなくなって耐食性が低下してしまう。一方、下地めっき層２７の厚みＤ１が５μｍよりも厚いと、使用するＡｕの量が多くなり、ＣＭＰコンディショナ２０の製造コストが増加してしまう。このため、下地めっき層２７の厚みＤ１は、０．０５μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。
【００３２】
また、耐食めっき層２８の厚みＤ２が０．５μｍよりも薄いと、耐食めっき層２８が薄すぎて十分な耐磨耗性を確保することができない。また、Ｒｈめっきは、めっきの電流効率が３５％程度と低く、めっきの際に電流がめっき液中での水素ガスの発生に消費されて無電解めっきに近い条件でめっきが行われる傾向にあるので、Ｒｈからなる耐食めっき層２８の厚みを３μｍよりも厚くすると、超砥粒２３の上にも無電解めっきによるＲｈめっき層が形成されてしまうこととなる。超砥粒２３上に形成されたＲｈめっき層ははがれて脱落しやすいので、このように超砥粒２３の上にＲｈめっき層が形成されてしまうと、パッド４のコンディショニングの際にパッド４上に脱落し、このパッド４を用いて研磨されるウェーハ６にスクラッチを生じさせてしまう恐れがある。
このため、Ｒｈからなる耐食めっき層２８の厚みは０．５μｍ以上３μｍ以下とすることが好ましい。
なお、砥粒層２４において超砥粒２３の先端を耐食めっき層２８の表面よりも突出させてパッド４の研削に作用させるために、上記下地めっき層２７の厚みＤ１と耐食めっき層２８の厚みＤ２とを合わせた厚みは、金属結合相２２の表面からの超砥粒２３の突出量Ｄ３以下とされる。
【００３３】
〔第二の実施の形態〕
本実施の形態について、以下、図３及び図４を用いて説明する。ここで、第一の実施の形態と同様または同一の部分については同じ符号を用いて説明する。図４は本実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナの構成を示す縦断面図、図４は本実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナの製造過程の各段階を示す図である。
本実施の形態に示すＣＭＰコンディショナ３０は、第一の実施の形態に示すＣＭＰコンディショナ２０において、台金２１の一面２１ａ上において砥粒層２４が形成される個所以外の他の部分に、下地めっき層２７と耐食めっき層２８を形成する代わりに、耐食性を有する合成樹脂からなる合成樹脂層３１を形成したものである。
【００３４】
本実施の形態では、この合成樹脂層３１を構成する合成樹脂として、例えば、表面特性として撥水撥油性、非粘着性、高いすべり特性に加えて、さらに耐食性と非導電性とを有するふっ素系樹脂を用いている。ここで、このようなふっ素系樹脂としては、例えばフルオロエポキシ化合物とアミノシリコーンとの組み合わせによる常温硬化型ふっ素塗料用組成物や、フルオロオレフィンレジンをベースとする溶剤可溶型熱硬化性塗料用ふっ素レジン、ポリテトラルフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）等が用いられる。
【００３５】
本実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナ３０は上述のように構成されており、次にＣＭＰコンディショナ３０の製造方法について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、第一の実施の形態と同様にして円板形状の台金２１の一面２１ａ上に複数のマウンド部２６を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、台金２１の一面２１ａ全面に合成樹脂層３１を形成する。このとき、合成樹脂層３１は、一面２１ａ上のマウンド部２６以外の部分が覆われていれば、マウンド部２６上に形成されていなくてもよい。
そして、この台金２１においてマウンド部２６の上面に合成樹脂層３１が形成されている場合には、図４（ｃ）に示すように、マウンド部２６上の合成樹脂層３１を除去する。ここで、マウンド部２６は台金２１の上面２１ａに対して凸部をなしているので、研削加工等によって、一面２１ａにおいてマウンド部２６の上面を除く凹部をなす他の部分に合成樹脂層３１を残しながらマウンド部２６上の合成樹脂層３１のみを容易に除去することができる。
【００３６】
この段階で、台金２１の一面２１ａはマウンド部２６の上面を除く他の部分が残りの合成樹脂層３１によって覆われることとなる。
そして、この残りの合成樹脂層３１をマスクとして、露出状態にあるマウンド部２６上に、ＮｉめっきまたはＮｉ合金めっきによって金属結合相２２を形成し、この金属結合相２２によって超砥粒２３をマウンド部２６上に固着して砥粒層２４を形成する。
以降は、同様に合成樹脂層３１をマスクとして、砥粒層２４の表面も含む台金２１の一面２１ａ上にＡｕめっきを施してＡｕからなる下地めっき層２７を形成し、さらに下地めっき層２７の上にＲｈめっきを施してＲｈからなる硬質の耐食めっき層２８を形成することで、図４（ｄ）に示すように、本実施形態にかかるＣＭＰコンディショナ３０を得る。
【００３７】
このように構成されるＣＭＰコンディショナ３０においては、砥粒層２４は台金２１の一面２１ａから隆起するマウンド部２６上に形成されており、砥粒層２４の表面には下地めっき層２７及び耐食めっき層２８が形成されていて、砥粒層２４がスラリから保護されている。
そして、台金２１の一面２１ａにおいて砥粒層２４の表面を除く他の部分には、耐食性を有する合成樹脂層３１が形成されていてスラリから保護されている。
砥粒層２４は台金２１の一面２１ａにおいて他の部分よりも突出する凸部をなしているので、パッド４の研削時には砥粒層２４のみがパッド４に当接される。すなわち、台金２１の一面２１ａのうち砥粒層２４以外の他の部分は、砥粒層２４がなす凸部に対して凹部をなすので、パッド４の研削時にもパッド４に当接しにくい。このため、この部分を覆う合成樹脂層３１は磨耗しにくく、耐食めっき層２８よりも硬度が低く磨耗に弱い合成樹脂層３１によっても十分にスラリから保護することができる。
ここで、この合成樹脂層３１の厚みＤ４は、台金２１の一面２１ａのうちマウンド部２６が形成されていない部分（底面）から砥粒層２４の表面までの高さＨよりも薄くされており、これによってＣＭＰコンディショナ３０の表面に前記の凹凸が形成されるようにしている。
【００３８】
なお、スラリに含まれる過酸化水素などは分子のサイズが小さく、また合成樹脂層３１は金属のめっき層よりも分子構造中に形成される間隙が大きいので、単に合成樹脂層３１自体が耐食性を有しているだけでは、長時間スラリに接触させるとスラリの成分が合成樹脂層３１の分子構造中の間隙を通過して台金２１まで達し、台金２１を腐食させてしまうことがある。
本実施の形態では、合成樹脂層３１は、上記のふっ素系樹脂によって構成されている。ふっ素系樹脂はぬれ性が低く、過酸化水素などの分子のサイズの小さい成分もはじくので、スラリの成分から砥石基体を保護することができる。
ここで、従来のＣＭＰコンディショナでは、砥粒層２４間にはパッドの削り屑やスラリが付着しやすく、砥粒層２４間に付着したパッド４の削り屑が塊となったものや、砥粒層２４間に付着している間に経時変化等によって変質したスラリがＣＭＰコンディショナからパッド４上に脱落し、このパッド４を用いて研磨するウェーハにスクラッチを生じさせる要因となっていた。
本実施形態にかかるＣＭＰコンディショナ３０では、上記のように台金２１の一面２１ａにおいて砥粒層２４の表面を除く他の部分を上記のふっ素系樹脂からなる合成樹脂層３１で覆っていて、砥粒層２４間にスラリやパッド４の削り屑などが付着しにくいので、上記の不都合が生じにくくなる。
【００３９】
また、上記のＣＭＰコンディショナの製造方法では、合成樹脂層３１を、砥粒層２４、下地めっき層２７及び耐食めっき層２８のそれぞれを形成する際のマスクとして使用することができるので、各工程でその都度マスクの形成と除去を行う手間を省くことができる。
【００４０】
なお、上記各実施の形態では、台金２１をその一面２１ａ上にマウンド部２６が形成された構成としたが、これに限られることなく、台金２１を、一面２１ａが平坦面をなす構成としてもよい。砥粒層２４は、台金２１の一面２１ａ上に金属結合相２２を形成することによって構成されているので、この場合にも、砥粒層２４の表面は凸部をなし、一面２１ａにおいて砥粒層２４が形成される部分以外の個所は凹部をなすこととなり、ＣＭＰコンディショナの表面には凹凸が形成されることとなる。
【００４１】
ここで、上記各実施の形態では、耐食めっき層２８を、Ｒｈからなるめっき層のみによって形成した例を示したが、これに限られることなく、耐食めっき層２８をＰｔからなるめっき層によって構成してもよく、また、複数層のめっき層によって構成してもよい。
Ｐｔは耐食性を有しており、またＰｔからなる耐食めっき層はビッカース硬度で３００〜４００と、Ａｕからなる下地めっき層に比べて硬度が十分高く、十分な耐磨耗性を有しているので、この場合にも同様に、スラリによる腐食を長期にわたって防止することができ、ＣＭＰコンディショナの寿命を向上させることができる。
ここで、Ｐｔからなる耐食めっき層の厚みが０．５μｍよりも薄いと、耐食めっき層が薄すぎて十分な耐磨耗性を確保することができない。一方、ＰｔめっきはＲｈめっきと同様にめっきの電流効率が低く（５０％程度）、無電解めっきに近い条件でめっきが行われる傾向にあるので、Ｐｔからなる耐食めっき層の厚みを５μｍよりも厚くすると、超砥粒の上にも無電解めっきによるＰｔめっき層が形成されてしまうこととなり、このＰｔめっき層の剥離が問題となる。このため、Ｒｈからなる耐食めっき層の厚みは０．５μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。
【００４２】
また、例えば、図５の側断面図に示すように、下地めっき層２７の上に、ＰｔめっきによってＰｔめっき層３８ａを形成し、このＰｔめっき層３８ａの上にＲｈめっきによってＲｈめっき層３８ｂを形成し、これらＰｔめっき層３８ａ、Ｒｈめっき層３８ｂとによって耐食めっき層３８を形成してもよい。
耐食めっき層をＰｔめっき層単層で形成した場合には、耐磨耗性を確保するためにめっき層を厚く形成する必要があるのに対し、耐食めっき層として、下地めっき層２７上にＰｔめっき層３８ａを形成し、その上にＲｈめっき層３８ｂを形成することで、Ｐｔめっき層３８ａがより硬度の高いＲｈめっき層３８ｂによって覆われることとなり、耐食めっき層をＰｔめっき層単層で構成した場合に比べて、耐食めっき層の厚みを薄くしつつ、耐磨耗性を向上させることができる。
また、このように耐食めっき層を複数のめっき層によって構成することでめっき層に形成されるピンホールをより確実に埋めて、ＣＭＰコンディショナの耐食性をより向上させることができる。
【００４３】
【実施例】
次に、本発明にかかるＣＭＰコンディショナの耐久試験を行った。以下、この耐久試験について説明する。
この耐久試験では、第一の実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナ２０（以下、実施例とする）と、下地めっき層２７が形成されていない以外は実施例と同一の構成とされるＣＭＰコンディショナ（以下、比較例とする）とを用意し、これらのＣＭＰコンディショナを用いて図８に示すように、ウェーハ６の研磨と平行して、回転テーブル３上に貼り付けられたパッド４の研削を４８時間連続して行った。そして、ウェーハ６の研磨には、スラリＳとして、キャボット社製Ｗ−２０００（過酸化水素含有量３％）を用いた。
【００４４】
そして、この研削作業を終えた後、それぞれのＣＭＰコンディショナの表面を電子顕微鏡で観察した。この結果を図６に示す。
ここで、図６において（ａ）は比較例の耐食めっき層表面を写した電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は実施例の耐食めっき層表面を写した電子顕微鏡写真である。また、図７において（ａ）は比較例の耐食めっき層表面のＥＤＡＸによる分析結果を示すグラフであって、（ｂ）は実施例の耐食めっき層表面のＥＤＡＸによる分析結果を示すグラフである。
【００４５】
図６（ａ）から、比較例では、耐食めっき層に損傷はないものの、超砥粒と耐食めっき層との間に隙間があり、耐食めっき層の下地となる金属結合相と超砥粒との間にも隙間が形成されていると推測される。この隙間は、めっきによって金属結合相や耐食めっき層を形成する際に、絶縁体である超砥粒にめっきが付着しないために生じたものと思われる。
また、耐食めっき層の表面においてこの隙間の周囲には析出物らしきものが存在していることがわかる。
これに対し、図６（ｂ）に示すように、実施例では、耐食めっき層の表面に損傷はなく、さらに超砥粒と耐食めっき層との間にほとんど隙間がなく、超砥粒と金属結合相との間の隙間が下地めっき層によって埋められているものと推測される。また、耐食めっき層の表面には、析出物らしきものは見あたらなかった。
【００４６】
上記の分析を検証するため、これら比較例、実施例のそれぞれについて、耐食めっき層表面に存在する元素の種類を微量元素分析（ＥＤＡＸ：（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）によって調査した。この結果を図７のグラフに示す。
図７（ａ）に示すように、比較例では、耐食めっき層の表面には、耐食めっき層を構成するＲｈ以外にも金属結合相を構成するＮｉが存在しており、比較例では、砥粒層表面に耐食めっき層を形成しているにもかかわらず、金属結合相がスラリと接触して溶け出していることがわかる。このことから、比較例では、耐食めっき層は、超砥粒と金属結合相との間に形成される隙間内では金属結合相を保護しておらず、この隙間内で金属結合相がスラリと接触して溶け出しているものと推測される。
これに対し、実施例では、図７（ｂ）に示すように、耐食めっき層の表面には、耐食めっき層を構成するＲｈのみが存在し、金属結合相を構成するＮｉの溶出は生じていないことがわかる。このことから、実施例では、下地めっき層が超砥粒と金属結合相との間に形成される隙間内でも金属結合相を保護しており、これによって金属結合相とスラリとの接触が防止されて、金属結合相の溶出が生じなかったものと思われる。さらに、超砥粒と金属結合相との間に形成される隙間は下地めっき層によって埋められているため、その上に形成される耐食めっき層が超砥粒により近い位置まで形成されていると思われる。
【００４７】
加えて、比較例ではＣＭＰコンディショナに耐食めっき層一層のみを設けているため、耐食めっき層にはピンホールが形成されていてこの部分に侵入したスラリによっても金属結合相が腐食されていると思われる。これに対し、実施例ではＣＭＰコンディショナに下地めっき層と耐食めっき層とを形成しているので、めっき層に形成されるピンホールが埋められて、スラリから金属結合相が保護されていると思われる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるＣＭＰコンディショナによれば、砥石基体の一面に形成される砥粒層の表面にＡｕからなる下地めっき層が形成されており、この下地めっき層が、砥粒層を構成する超砥粒と金属結合相との間に形成される隙間内を含めて金属結合相を保護しており、さらにこの下地めっき層が、耐食性を有するとともに下地めっき層よりも硬度の高いＲｈまたはＰｔからなる耐食めっき層によって覆われているので、金属結合相とスラリとの接触が防止されて、スラリによる腐食から保護することができる。また、このようにめっき層を複数層重ねて形成することで、これらめっき層に形成されるピンホールも埋められることとなって耐食性をより向上させることができる。
さらに、下地めっきを覆う耐食めっき層は硬度が高く、使用を繰り返しても磨耗しにくいので、長期にわたって耐食性を維持することができる。
このように、本実施形態にかかるＣＭＰコンディショナによれば、スラリによる腐食を長期にわたって防止することができ、ＣＭＰコンディショナの寿命を向上させることができる。
【００４９】
そして、本発明にかかるＣＭＰコンディショナの製造方法によれば、上記のＣＭＰコンディショナを製造することができる。
また、非導電性を有する合成樹脂層によって砥石基体の一面の保護を行うとともに、合成樹脂層を砥粒層を構成する金属めっき層、下地めっき層及び耐食めっき層を形成する際のマスクとして使用することで、各工程でその都度マスクの形成と除去を行う手間をなくして、ＣＭＰコンディショナの製造を容易にするとともに、製造にかかる時間も短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナの構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すＣＭＰコンディショナの拡大図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナの構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態にかかるＣＭＰコンディショナの製造過程の各段階を示す図である。
【図５】本発明にかかるＣＭＰコンディショナの他の形態例を示す縦断面図である。
【図６】（ａ）は耐久試験後の比較例の耐食めっき層表面を写した電子顕微鏡写真であり、（ｂ）は耐久試験後の実施例の耐食めっき層表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図７】（ａ）は耐久試験後の比較例の耐食めっき層表面のＥＤＡＸによる分析結果を示すグラフであって、（ｂ）は耐久試験後の実施例の耐食めっき層表面のＥＤＡＸによる分析結果を示すグラフである
【図８】従来のＣＭＰ装置の要部斜視図である。
【符号の説明】
２０、３０ＣＭＰコンディショナ２１台金（砥石基体）
２１ａ一面２２金属結合相
２３超砥粒２４砥粒層
２６マウンド部２７下地めっき層
２８、３８耐食めっき層３１合成樹脂層
３８ａＰｔめっき層３８ｂＲｈめっき層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrodeposition grindstone used for conditioning a polishing pad used when a surface of an object to be polished such as a semiconductor wafer is polished by a CMP apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is an apparatus as shown in FIG. 8 as an example of a CMP apparatus (chemical mechanical polishing machine) that chemically and mechanically polishes the surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) cut out from a silicon ingot. In this CMP apparatus 1, a polishing pad 4 made of, for example, hard urethane is provided on a disc-shaped rotary table 3 attached to a central shaft 2 as shown in FIG. A wafer carrier 5 capable of rotating is disposed at a position eccentric from the central axis 2 of the pad 4. The wafer carrier 5 has a disk shape smaller in diameter than the pad 4 and holds the wafer 6. The wafer 6 is disposed between the wafer carrier 5 and the pad 4 and is used for polishing the surface on the pad 4 side. And mirror finished.
[0003]
The polishing mechanism by CMP is based on a mechano-chemical polishing method in which a mechanical element (free abrasive grains) made of fine particle silica or the like and an etching element made of an alkali liquid or an acidic liquid are combined. At the time of polishing, for example, the above-mentioned free abrasive grains made of fine particle silica or the like are used as an abrasive, and a mixture of an alkali solution for etching and the like is supplied onto the pad 4 as a liquid slurry S. The slurry S flows between the wafer 6 held by the wafer carrier 5 and the pad 4, and one surface of the wafer 6 is polished by the pad 4.
A number of fine foam layers for holding the slurry S are provided on the pad 4 made of hard urethane or the like for polishing the wafer 6, and the wafer 6 is polished by the slurry S held in these foam layers. Is called. However, since the flatness of the polishing surface of the pad 4 is reduced or clogged due to repeated polishing of the wafer 6, there arises a problem that the polishing accuracy and polishing efficiency of the wafer 6 are reduced.
[0004]
Therefore, the CMP apparatus 1 has conventionally been provided with a pad conditioner 8 as shown in FIG. 8, and the surface of the pad 4 is periodically re-polished or re-ground (conditioning). In this pad conditioner 8, an electrodeposition conditioner is attached as a CMP conditioner 11 to an axis of rotation 9 provided outside the turntable 3 via an arm 10.
Then, while polishing the wafer 6 with the wafer carrier 5 or with the polishing of the wafer 6 stopped, the pad 4 is ground with the CMP conditioner 11 to restore or maintain the flatness of the pad 4, and the foam layer of the pad 4 It is designed to eliminate clogging. The CMP conditioner 11 is generally configured such that an abrasive grain layer in which superabrasive grains such as diamond are fixed by electroplating with Ni or a Ni-based alloy is formed on a base metal (grinding stone base).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the slurry (for example, W-2000 manufactured by Cabot Co., Ltd.) used for polishing the tungsten material or other metal material provided on the wafer 6, in addition to nitric acid, 2% hydrogen peroxide is used for etching the metal material. About 6% is included. Since hydrogen peroxide has a strong oxidizing power, during repeated conditioning of the pad 4, the base metal of the CMP conditioner 11 and the metal bonded phase that fixes the superabrasive grains to the base metal in the abrasive layer are oxidized. Corrosion with nitric acid contained in the slurry.
Even if the base metal and the metal bonded phase are not directly corroded by the slurry, if there is a difference in ionization tendency between the material forming the base metal and the material forming the metal bonded phase, the base metal and the metal bonded phase When the phases come into contact with the slurry, a battery effect is generated between them, and the material constituting the base metal or the metal bonded phase is dissolved into the slurry.
If the base metal or the metal bonded phase is corroded in this way, superabrasive grains fall on the pad 4 and cause a large scratch on the wafer polished using the pad 4. It becomes a factor to make.
[0006]
On the other hand, a metal plating layer made of a metal having corrosion resistance is formed on the surface of the base metal and the abrasive grain layer formed on the base metal, and the metal plating layer protects the base metal and the abrasive grain layer from the slurry. There is also a CMP conditioner. However, since the superabrasive grain is an insulator and plating does not adhere to it, a fine gap is formed between the superabrasive grain and the metal binder phase and between the superabrasive grain and the metal plating layer. For this reason, since the base metal and the metal bonded phase contact with the slurry and corrode in this gap, it is difficult to protect the base metal and the metal bonded phase from the slurry.
Further, a protective coating made of a synthetic resin is formed on the surface of the base metal and the abrasive layer formed on the base metal, or on the metal plating layer, and the base metal and the abrasive layer are removed from the slurry by this protective coating. Although there is a CMP conditioner that protects it, the protective coating made of synthetic resin is too soft at 50 to 150 in Vickers hardness, so it is vulnerable to friction, and it will wear out quickly after repeated use, so the life of the CMP conditioner Was short.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a CMP conditioner that has improved corrosion resistance and wear resistance and is less likely to cause corrosion due to slurry.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the CMP conditioner according to the present invention, an abrasive grain layer in which superabrasive grains are fixed in a metal binder phase is formed on one surface of a grindstone substrate, and at least the surface of the abrasive grain layer is a base made of Au. A plating layer is formed, and a corrosion-resistant plating layer made of Rh or Pt is formed on the base plating layer.
[0009]
In the CMP conditioner configured as described above, a base plating layer made of Au (gold) is formed on the abrasive layer formed on the surface of the grindstone base. Au itself has corrosion resistance, and the metal bonding phase constituting the abrasive layer is protected from the slurry by the base plating layer made of Au.
Au plating has good so-called throwing power, and the plating solution can be introduced into a finer gap than other metal platings including Rh plating. An underlying plating layer having corrosion resistance is also formed in a minute gap formed therebetween, and the metal binder phase is covered with the underlying plating layer or filled with the underlying plating layer even in this gap.
Here, if the thickness of the undercoat layer is less than 0.05 μm, the undercoat layer tends to be insufficiently wrapped in the gap between the superabrasive grains and the metal binder phase, and the protection of the metal binder layer is not achieved. It will be enough. On the other hand, when the thickness of the base plating layer is thicker than 5 μm, the amount of expensive Au used is excessively increased and the manufacturing cost of the CMP conditioner is increased. For this reason, it is preferable that the thickness of the base plating layer be 0.05 μm or more and 5 μm or less.
[0010]
The underplating layer made of Au has corrosion resistance, but has a low Vickers hardness of about 100, and it cannot secure sufficient wear resistance. In the CMP conditioner according to the present invention, a hard corrosion-resistant plating layer made of Pt or Rh is further formed on the base plating layer to protect the metal binder phase of the abrasive layer. Here, the corrosion-resistant plating layer may be formed by stacking a plurality of layers.
The corrosion-resistant plating layer made of Rh has a Vickers hardness of 800 to 1000, and the corrosion-resistant plating layer made of Pt has a Vickers hardness of 300 to 400, both of which are sufficiently higher in hardness than the underlying plating layer made of Au and have sufficient wear resistance. It has sex.
In the corrosion-resistant plating layer made of Rh or Pt, Rh and Pt themselves have corrosion resistance. Furthermore, the corrosion-resistant plating layer made of Rh has an Rh when the surface is oxidized. ₂ O _Three Thus, a passive film is formed and stabilized, and further oxidation is prevented, so that sufficient corrosion resistance is ensured.
In addition, since pinholes are likely to occur in the plating layer formed by electrolytic plating, when the CMP conditioner is protected only by a single plating layer, for example, in Au plating, the thickness of the plating layer needs to be 5 μm or more. is there. On the other hand, in the CMP conditioner according to the present invention, since the corrosion-resistant plating layer is further formed on the base plating layer, pinholes formed in these plating layers can be filled, and the corrosion resistance is secured. The total thickness of the base plating layer and the corrosion-resistant plating layer can be reduced to 2 μm to 6 μm.
[0011]
Here, if the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Rh is thinner than 0.5 μm, the corrosion-resistant plating layer is too thin to ensure sufficient wear resistance. Rh plating has a low plating current efficiency of about 35% (the current efficiency of Au plating is about 97%, and the current efficiency of Ni plating is about 95%). Since there is a tendency to be consumed under the conditions similar to electroless plating that is consumed in the generation of hydrogen gas, if the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Rh is made thicker than 3 μm, the superabrasive grains are also electrolessly plated. An Rh plating layer will be formed. Since the Rh plating layer formed on the superabrasive grains is easy to peel off and drop off, if the Rh plating layer is formed on the superabrasive grains in this way, the Rh plating layer falls off on the pad during the conditioning of the pad. There is a risk of scratching the wafer polished using this pad. For this reason, the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Rh is preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less.
On the other hand, if the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Pt is thinner than 0.5 μm, the corrosion-resistant plating layer is too thin to ensure sufficient wear resistance. On the other hand, Pt plating has a low plating current efficiency (about 50%) like Rh plating and tends to be plated under conditions close to electroless plating. Therefore, the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Pt is less than 5 μm. When the thickness is increased, a Pt plating layer is formed on the superabrasive grains by electroless plating, and peeling of the Pt plating layer becomes a problem. For this reason, it is preferable that the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Rh be 0.5 μm or more and 5 μm or less.
[0012]
It should be noted that Au constituting the base plating layer and Rh and Pt constituting the corrosion-resistant plating layer have almost the same ionization tendency, and even if the base plating layer and the corrosion-resistant plating layer are in contact with the slurry, there is almost no battery effect between them. Therefore, if the entire surface of the metal binder phase including the portion in the gap between the superabrasive grains is protected by the base plating layer, the corrosion-resistant plating layer does not necessarily cover the entire surface of the base plating layer. May be.
Here, when the grindstone base itself does not have corrosion resistance, or when the grindstone base produces a battery effect between the corrosion-resistant plating layer or the base plating layer, the portion where the abrasive grain layer is not formed on the grindstone base By forming a metal plating layer made of Au, Rh, Pt or other metal having corrosion resistance, or a synthetic resin layer made of synthetic resin having corrosion resistance on the surface, the grindstone base is protected from the slurry.
In addition, when the abrasive grain layer is formed only on a part of one surface of the grindstone base, the abrasive grain layer has a relatively convex portion on one face of the grindstone base, and the abrasive grain layer is formed on one face of the grindstone base. Other parts excluding the part form a concave part relative to the abrasive layer forming the convex part.
[0013]
Here, as the corrosion-resistant plating layer, a Pt plating layer formed on the base plating layer and an Rh plating layer formed on the Pt plating layer may be formed.
When the corrosion-resistant plating layer is formed of a single Pt plating layer, it is necessary to form the plating layer thick in order to ensure wear resistance. On the other hand, when the corrosion-resistant plating layer is formed of a single Pt plating layer by forming a Pt plating layer on the base plating layer and forming a higher hardness Rh plating layer thereon as the corrosion-resistant plating layer In comparison, the wear resistance can be improved while reducing the thickness of the corrosion-resistant plating layer.
[0014]
In the CMP conditioner according to the present invention, the grindstone base has a structure having a plurality of mound portions protruding from the one surface on one surface, an abrasive layer is formed on the mound portion, and the surface of the abrasive layer on one surface. A synthetic resin layer made of a synthetic resin having corrosion resistance may be formed on the other portions except.
[0015]
In the CMP conditioner configured as described above, the abrasive grain layer is formed on the mound portion protruding from one surface of the grindstone substrate, and the surface of the abrasive grain layer is covered with the base plating layer and the corrosion-resistant plating layer. Protected from slurry. A synthetic resin layer having corrosion resistance is formed on one surface of the grindstone substrate except for the surface of the abrasive grain layer, and is protected from the slurry.
Since the abrasive grain layer is formed on the mound part and has a convex part protruding from the other part on one surface of the grindstone substrate, only the abrasive grain layer is brought into contact with the pad during pad grinding. Without any solid contact, the grinding pressure can be concentrated on the abrasive layer and the sharpness is improved.
Further, other portions of the surface of the grindstone substrate other than the abrasive layer form a concave portion with respect to the convex portion formed by the abrasive layer, so that it is difficult to contact the pad even during grinding of the pad. For this reason, the synthetic resin layer covering this portion is hard to be worn, and can be sufficiently protected from the slurry by the synthetic resin layer having a hardness lower than that of the corrosion-resistant plating layer and weak against wear.
Here, the thickness of the synthetic resin layer is made thinner than the height from the portion (bottom surface) where the mound portion is not formed on one surface of the grindstone base to the surface of the abrasive grain layer. The unevenness is formed on the surface.
[0016]
By the way, hydrogen peroxide contained in the slurry has a small molecular size, and the synthetic resin layer has a larger gap formed in the molecular structure than the metal plating layer, so the synthetic resin layer itself has corrosion resistance. However, if the slurry is kept in contact with the slurry for a long time, the slurry component may pass through the gap in the molecular structure of the synthetic resin layer and reach the grindstone base, which may corrode the grindstone base. Therefore, the synthetic resin layer is preferably made of, for example, a fluorine-based resin. Since the fluorine-based resin has low wettability and repels components having a small molecular size such as hydrogen peroxide, the grindstone base can be protected from the components of the slurry.
Further, in the conventional CMP conditioner, pad shavings and slurry are likely to adhere between the abrasive layers, and as the pad grinding continues, the pad shavings adhering between the abrasive layers become a lump, Slurry that has deteriorated due to aging or the like while adhering between the abrasive grain layers falls off from the CMP conditioner onto the pad, which causes a scratch on a wafer to be polished using the pad. In the CMP conditioner according to the present invention, as described above, the portion other than the surface of the abrasive grain layer on one surface of the grindstone substrate is covered with the synthetic resin layer made of the above-mentioned fluorine-based resin. Since the fluorine-based resin has water and oil repellency, non-adhesiveness, and high slip characteristics as surface characteristics, in the CMP conditioner according to the present invention, slurry, pad shavings, etc. are adhered between the abrasive grains. And the above-mentioned inconveniences are less likely to occur.
Here, as the fluorine-based resin, for example, a room temperature curable fluorine coating composition using a combination of a fluoroepoxy compound and aminosilicone, a solvent soluble thermosetting coating fluorine resin based on a fluoroolefin resin, Tetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), or the like is used.
[0017]
In the method for manufacturing a CMP conditioner according to the present invention, an abrasive layer in which superabrasive grains are fixed by a metallic binder phase is formed on one surface of a grindstone substrate, and at least the surface of the abrasive layer is a base plating made of Au. A layer is formed, and a single or a plurality of corrosion-resistant plating layers made of Rh or Pt are formed on the underlying plating layer.
In this CMP conditioner manufacturing method, an abrasive layer is formed on one surface of a grindstone substrate, and an undercoat layer made of Au is formed on at least the surface of the abrasive layer. Since Au plating has good throwing power, even in the gap formed between the superabrasive grains and the metal binder phase in the abrasive grain layer, the metal binder phase is covered by the base plating layer, or the gap is filled with the base plating layer. It is done.
Furthermore, in the CMP conditioner manufacturing method of the present invention, a corrosion-resistant plating layer made of Rh or Pt is formed on the underlying plating layer, so that the surface of the abrasive layer is made of a corrosion-resistant plating layer that has high hardness and is resistant to wear. It will be covered. Further, by protecting the CMP conditioner with a plurality of plating layers in this way, it is possible to fill the pinholes formed in the plating layer and improve the corrosion resistance.
[0018]
In the manufacturing method of the CMP conditioner according to the present invention, a synthetic resin layer made of a non-conductive synthetic resin having corrosion resistance is formed on one surface of a grindstone base provided with a plurality of mound portions protruding from the one surface. Then, only the portion formed on the mound portion is removed from the synthetic resin layer, and the remaining synthetic resin layer is used as a mask to form a metal bonded phase on the upper portion of the mound portion by plating, and the metal bonded phase is super An abrasive grain layer formed by adhering abrasive grains is formed, an underlying plating layer made of Au is formed on the upper surface of the abrasive grain layer using the synthetic resin layer as a mask, and an underlying plating layer is formed using the synthetic resin layer as a mask. It is characterized by forming a single or a plurality of corrosion-resistant plating layers made of Rh or Pt.
[0019]
In this CMP conditioner manufacturing method, a synthetic resin layer made of a non-conductive synthetic resin having corrosion resistance is formed on the surface of a grindstone base provided with a mound portion, and the synthetic resin layer is formed on the mound. Only the part to be formed is removed, and using the remaining synthetic resin layer as a mask, a metal binder phase is formed on the upper part of the mound part by plating, and an abrasive layer in which superabrasive grains are fixed by this metal binder phase is formed. To do.
Similarly, using the remaining synthetic resin layer as a mask, a base plating layer is formed on the surface of the abrasive layer, and a corrosion-resistant plating layer is further formed on the base plating layer.
Since the mound part is raised from the surface of the grindstone base, only the synthetic resin layer formed on the upper surface of the mound part can be easily removed by forming the synthetic resin layer on the grindstone base and then remaining, and the rest The synthetic resin layer can be used as a mask for subsequent plating treatment.
Since the synthetic resin layer serves as a mask in this way, the abrasive grain layer, the base plating layer, and the anticorrosion plating layer can be sequentially formed on the upper portion of the mound portion without forming and removing the mask again. .
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view of a CMP conditioner according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of FIG.
A CMP conditioner 20 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is composed of an electrodeposition grindstone (electrodeposition wheel). For example, a disk-shaped base metal 21 (grindstone base) made of stainless steel has a substantially circular shape. On the formed surface 21a, a large number of superabrasive grains 23 such as diamond abrasive grains are fixed by a metal bonded phase 22 made of Ni or Ni alloy to form an abrasive grain layer 24.
The CMP conditioner 20 is a single-layer grindstone in which only one superabrasive grain 23 is formed and fixed by a metal binder phase 22.
Here, on the one surface 21 a of the base metal 21, a mound portion 26 protruding from the one surface 21 a is formed, and the abrasive layer 24 is formed on the mound portion 26. As a result, the abrasive layer 24 has a relatively convex portion on one surface 21a of the base metal 21, and the other portion of the one surface 21a of the base metal 21 except the portion where the abrasive layer 24 is formed has a convex portion. A concave portion is formed relative to the abrasive layer 24 to be formed.
[0021]
A surface 21 a of the base metal 21 includes a ground plating layer 27 made of Au including the surface of the abrasive grain layer 24, and a corrosion-resistant plating layer made of Rh on the ground plating layer 27. 28 is formed.
Here, in the present embodiment, the base plating layer 27 is made of 24 gold.
The undercoat layer 27 has a Vickers hardness of about 100, and the corrosion-resistant plating layer 28 has a Vickers hardness of about 800.
[0022]
The CMP conditioner 20 according to the present embodiment is configured as described above. Next, a method for manufacturing the CMP conditioner 20 will be described.
For example, of the one surface 21a of the disc-shaped base metal 21 made of SUS304 or the like, etching is performed in a state where a portion forming the mound portion 26 is covered with a mask, and other portions other than the portion forming the mound portion 26 are removed. Thus, the mound portion 26 is formed on the one surface 21 a of the base metal 21.
Here, instead of the above-described etching method, the mound portion 26 may be formed on the one surface 21a of the base metal 21 by molding or other methods.
[0023]
Then, the mask covering the mound portion 26 is removed, and a portion other than the mound portion 26 is masked, and the metal bonded phase 22 is formed on the mound portion 26 in an exposed state by Ni plating or Ni alloy plating. The superabrasive grains 23 are fixed on the mound portion 26 by the binder phase 22 to form the abrasive grain layer 24.
Here, since the superabrasive grain 23 is an insulator and plating does not adhere to it, in the abrasive grain layer 24 formed as described above, there is a fine gap between the superabrasive grain 23 and the metal binder phase 22. A gap will be formed. That is, the superabrasive grains 23 are mechanically held by being surrounded by the metal binder phase 22.
[0024]
Subsequently, Au plating is performed on one surface 21a of the base metal 21 including the surface of the abrasive layer 24 to form a base plating layer 27 made of Au.
Au plating has good throwing power, and since the plating solution can be circulated into the minute gap formed between the superabrasive grains 23 and the metal binder phase 22, the underlying plating layer 27 is also formed on this portion. In this gap, the surface of the metal binder phase 23 is covered or the gap is filled with the base plating layer 27 (in FIG. 2, the gap between the superabrasive grains 23 and the metal binder phase 22 is covered by the base plating layer 27. Shows the case where the gap is filled).
Here, if the gap formed between the superabrasive grains 23 and the metal binder phase 22 can be sufficiently narrowed by the base plating layer 27, the slurry will not enter the gap. It is not necessary to completely cover 22 with the base plating layer 27 or to completely close the gap with the base plating layer.
[0025]
Further, the CMP conditioner 20 according to the present embodiment is obtained by performing Rh plating on the base plating layer 27 to form a hard corrosion-resistant plating layer 28 made of Rh.
Here, when the base metal 21 itself has corrosion resistance and is made of a material that does not produce a battery effect with respect to either Au or Rh, the base plating layer 27 and the corrosion resistance plating layer 28 are It is sufficient to form only on the surface of the abrasive layer 24.
[0026]
The CMP conditioner 20 configured as described above is used for pad conditioning in the CMP apparatus in the same manner as the conventional CMP conditioner 11.
In the CMP conditioner 20, the abrasive grain layer 28 is formed on the mound portion 26 that is raised on the base metal 21, so that even when a soft material such as the pad 4 is ground, it may be solid. In addition, since grinding is performed only by contact with the superabrasive grains 23 electrodeposited on the mound portion 26, the grinding pressure applied to the superabrasive grains 23 can be maintained high, and the stability of grindability with time can also be maintained.
Therefore, the opening of the foamed layer of the pad 4 is cleanly cut and the opening is not crushed, so that the holding ability of the slurry S can be maintained high even for the pad 4. Furthermore, since the pad 4 is ground in a state containing moisture without causing the solid solution to be blown off during grinding, the pad 4 is ground in a state containing moisture, so that good grinding can be performed.
[0027]
In this CMP conditioner 20, an underlying plating layer 27 made of Au, which is a metal having corrosion resistance, is formed on one surface 21 a of the base metal 21 including the surface of the abrasive grain layer 24 and other portions. Yes.
As described above, the base plating layer 27 covers or fills the surface of the metal bonding phase 22 even in the gap formed between the superabrasive grains 23 and the metal bonding phase 22 in the abrasive grain layer 24. Therefore, the contact between the metal bonded phase 22 and the slurry is prevented, and the metal bonded phase 22 is protected from the slurry.
[0028]
Further, a hard corrosion-resistant plating layer 28 made of Rh is formed on the base plating layer 27.
The corrosion-resistant plating layer 28 made of Rh has Rh itself having corrosion resistance. Further, when the surface is oxidized, Rh ₂ O _Three Thus, a passive film is formed and stabilized, and further oxidation is prevented, so that sufficient corrosion resistance is ensured.
The corrosion-resistant plating layer 28 made of Rh has a Vickers hardness of 800, which is higher than that of the base plating layer 27 made of Au, and ensures sufficient wear resistance.
Furthermore, since the corrosion-resistant plating layer 28 is formed on the base plating layer 27 in this way, pinholes formed in these plating layers are filled. In the case of a single layer, it is necessary to increase the thickness of the plating layer in order to fill the pinhole, but the corrosion resistance is improved.
In addition, pinholes are easily generated in the plating layer formed by electrolytic plating, and when only the base plating layer 27 made of Au is formed on the CMP conditioner, the thickness of the base plating layer 27 needs to be 5 μm or more. On the other hand, in the CMP conditioner 20 according to the present invention, since the corrosion-resistant plating layer 28 is further formed on the base plating layer 27, pinholes formed in these plating layers can be filled, and the corrosion resistance is improved. While ensuring, the total thickness of the base plating layer 27 and the corrosion-resistant plating layer 28 can be reduced to 2 μm to 6 μm.
[0029]
Note that Au constituting the base plating layer 27 and Rh constituting the corrosion-resistant plating layer 28 have almost the same ionization tendency, and even if the base plating layer 27 and the corrosion-resistant plating layer 28 are in contact with the slurry, there is almost no battery between them. Since the effect does not occur, the corrosion-resistant plating layer 28 is not necessarily the entire surface of the base plating layer 27 if the metal bonding phase 22 is protected by the base plating layer 27 including the portion in the gap between the superabrasive grains 23. May not be covered.
[0030]
According to the CMP conditioner 20 according to the present embodiment, the surface 21a of the base metal 21 and the surface of the abrasive grain layer 24 formed on the one surface 21a are super-abrasive grains 23 constituting the abrasive grain layer 24 and a metal bonded phase. The base plating layer 27 made of Au including the gap formed between the base plating layer 22 and the base plating layer 27 is protected from Rh having corrosion resistance and higher hardness than the base plating layer 27. It is covered with a corrosion-resistant plating layer 28. As a result, contact between the base metal 21 and the metal bonded phase 22 of the abrasive layer 24 and the slurry can be prevented, and these can be protected from corrosion by the slurry.
Furthermore, since the corrosion-resistant plating layer 28 covering the base plating layer 27 has high hardness and is not easily worn even after repeated use, the corrosion resistance can be maintained over a long period of time.
Thus, according to the CMP conditioner 20 according to the present embodiment, corrosion due to the slurry can be prevented over a long period of time, and the life of the CMP conditioner 20 can be improved.
[0031]
Here, in the present embodiment, the thickness D1 of the base plating layer 27 is 0.05 μm or more and 5 μm or less. When the thickness D1 of the base plating layer 27 is less than 0.05 μm, the wraparound of the base plating layer 27 is reduced, and the metal binding phase is formed in the gap formed between the superabrasive grains 23 and the metal binding phase 22. 22 cannot be sufficiently protected and the corrosion resistance is lowered. On the other hand, if the thickness D1 of the base plating layer 27 is thicker than 5 μm, the amount of Au to be used increases and the manufacturing cost of the CMP conditioner 20 increases. For this reason, it is preferable that the thickness D1 of the base plating layer 27 be 0.05 μm or more and 5 μm or less.
[0032]
On the other hand, if the thickness D2 of the corrosion-resistant plating layer 28 is less than 0.5 μm, the corrosion-resistant plating layer 28 is too thin to ensure sufficient wear resistance. In addition, Rh plating has a plating current efficiency as low as about 35%, and during plating, the current is consumed in the generation of hydrogen gas in the plating solution and tends to be plated under conditions close to electroless plating. Therefore, if the thickness of the corrosion-resistant plating layer 28 made of Rh is thicker than 3 μm, an Rh plating layer by electroless plating will be formed on the superabrasive grains 23. Since the Rh plating layer formed on the superabrasive grain 23 peels off and easily falls off, if the Rh plating layer is formed on the superabrasive grain 23 in this way, the pad 4 is conditioned on the pad 4 during conditioning. And the wafer 6 polished using the pad 4 may be scratched.
For this reason, it is preferable that the thickness of the corrosion-resistant plating layer 28 made of Rh is 0.5 μm or more and 3 μm or less.
Note that the thickness D1 of the base plating layer 27 and the thickness of the corrosion-resistant plating layer 28 are used to cause the tips of the superabrasive grains 23 to protrude from the surface of the corrosion-resistant plating layer 28 in the abrasive layer 24 and to act on the grinding of the pad 4. The total thickness of D2 and the protrusion amount D3 of the superabrasive grains 23 from the surface of the metal binder phase 22 is set to be equal to or less than D3.
[0033]
[Second Embodiment]
This embodiment will be described below with reference to FIGS. Here, the same or identical parts as those in the first embodiment will be described using the same reference numerals. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the structure of the CMP conditioner according to this embodiment, and FIG. 4 is a view showing each stage of the manufacturing process of the CMP conditioner according to this embodiment.
The CMP conditioner 30 shown in the present embodiment is the same as the CMP conditioner 20 shown in the first embodiment except for the portion where the abrasive grain layer 24 is formed on the one surface 21a of the base metal 21. Instead of forming the base plating layer 27 and the corrosion-resistant plating layer 28, a synthetic resin layer 31 made of a synthetic resin having corrosion resistance is formed.
[0034]
In the present embodiment, the synthetic resin constituting the synthetic resin layer 31 is, for example, a fluorine-based material having corrosion resistance and non-conductivity in addition to water and oil repellency, non-adhesiveness, and high slip characteristics as surface characteristics. Resin is used. Here, as such a fluorine-based resin, for example, a composition for a room-temperature curable fluorine coating using a combination of a fluoroepoxy compound and aminosilicone, or a fluorine for a solvent-soluble thermosetting coating based on a fluoroolefin resin. Resin, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) and the like are used.
[0035]
The CMP conditioner 30 according to the present embodiment is configured as described above. Next, a method for manufacturing the CMP conditioner 30 will be described.
First, as shown in FIG. 4A, a plurality of mound portions 26 are formed on one surface 21a of a disk-shaped base metal 21 as in the first embodiment.
Next, as shown in FIG. 4B, a synthetic resin layer 31 is formed on the entire surface 21 a of the base metal 21. At this time, the synthetic resin layer 31 may not be formed on the mound portion 26 as long as a portion other than the mound portion 26 on the one surface 21a is covered.
When the synthetic resin layer 31 is formed on the upper surface of the mound portion 26 in the base metal 21, the synthetic resin layer 31 on the mound portion 26 is removed as shown in FIG. Here, since the mound portion 26 has a convex portion with respect to the upper surface 21a of the base metal 21, the synthetic resin layer 31 is formed on the other portion of the one surface 21a where the concave portion excluding the upper surface of the mound portion 26 is formed by grinding. Only the synthetic resin layer 31 on the mound portion 26 can be easily removed.
[0036]
At this stage, one surface 21 a of the base metal 21 is covered with the remaining synthetic resin layer 31 except for the upper surface of the mound portion 26.
Then, using the remaining synthetic resin layer 31 as a mask, a metal bonded phase 22 is formed by Ni plating or Ni alloy plating on the exposed mound portion 26, and the superabrasive grains 23 are mounded by the metal bonded phase 22. The abrasive layer 24 is formed by being fixed on the portion 26.
Thereafter, similarly, using the synthetic resin layer 31 as a mask, Au plating is performed on one surface 21a of the base metal 21 including the surface of the abrasive grain layer 24 to form a base plating layer 27 made of Au. As shown in FIG. 4D, the CMP conditioner 30 according to the present embodiment is obtained by applying Rh plating to form a hard corrosion-resistant plating layer 28 made of Rh.
[0037]
In the CMP conditioner 30 configured as described above, the abrasive grain layer 24 is formed on the mound portion 26 protruding from the one surface 21a of the base metal 21, and the surface of the abrasive grain layer 24 has an undercoat layer 27 and A corrosion-resistant plating layer 28 is formed, and the abrasive layer 24 is protected from the slurry.
A synthetic resin layer 31 having corrosion resistance is formed on the surface 21a of the base metal 21 other than the surface of the abrasive grain layer 24, and is protected from the slurry.
Since the abrasive grain layer 24 has a convex portion that protrudes from the other part of the one surface 21 a of the base metal 21, only the abrasive grain layer 24 comes into contact with the pad 4 when the pad 4 is ground. That is, other portions than the abrasive grain layer 24 of the one surface 21 a of the base metal 21 form a concave portion with respect to the convex portion formed by the abrasive grain layer 24, so that it is difficult to come into contact with the pad 4 even when the pad 4 is ground. For this reason, the synthetic resin layer 31 covering this portion is not easily worn, and can be sufficiently protected from the slurry even by the synthetic resin layer 31 having a hardness lower than that of the corrosion-resistant plating layer 28 and weak against wear.
Here, the thickness D4 of the synthetic resin layer 31 is made thinner than the height H from the portion (bottom surface) where the mound portion 26 is not formed to the surface 21a of the base metal 21 to the surface of the abrasive layer 24. As a result, the irregularities are formed on the surface of the CMP conditioner 30.
[0038]
The hydrogen peroxide contained in the slurry has a small molecular size, and the synthetic resin layer 31 has a larger gap formed in the molecular structure than the metal plating layer, so that the synthetic resin layer 31 itself simply has corrosion resistance. If it is merely provided, the slurry component may pass through the gap in the molecular structure of the synthetic resin layer 31 and reach the base metal 21 when it is brought into contact with the slurry for a long time, and the base metal 21 may be corroded.
In the present embodiment, the synthetic resin layer 31 is composed of the above-described fluorine-based resin. Since the fluorine-based resin has low wettability and repels components having a small molecular size such as hydrogen peroxide, the grindstone base can be protected from the components of the slurry.
Here, in the conventional CMP conditioner, pad shavings and slurry are easily adhered between the abrasive grain layers 24, and the pad 4 shavings adhered between the abrasive grain layers 24 is a lump, Slurry that has deteriorated due to aging or the like while adhering between the grain layers 24 falls off from the CMP conditioner onto the pad 4 and causes a scratch on a wafer to be polished using the pad 4.
In the CMP conditioner 30 according to this embodiment, as described above, the other surface of the base metal 21 other than the surface of the abrasive grain layer 24 is covered with the synthetic resin layer 31 made of the above-described fluorine-based resin. Since the slurry and the shavings of the pad 4 are difficult to adhere between the abrasive grain layers 24, the above inconveniences are less likely to occur.
[0039]
In the CMP conditioner manufacturing method, the synthetic resin layer 31 can be used as a mask for forming the abrasive grain layer 24, the base plating layer 27, and the corrosion-resistant plating layer 28. Thus, it is possible to save the trouble of forming and removing the mask each time.
[0040]
In each of the above-described embodiments, the base metal 21 is configured such that the mound portion 26 is formed on the one surface 21a. However, the present invention is not limited thereto, and the base metal 21 is configured such that the one surface 21a forms a flat surface. It is good. Since the abrasive grain layer 24 is configured by forming the metal binder phase 22 on the one surface 21a of the base metal 21, the surface of the abrasive grain layer 24 also forms a convex portion in this case, and the abrasive surface 24a is ground on the one surface 21a. A portion other than the portion where the grain layer 24 is formed forms a recess, and unevenness is formed on the surface of the CMP conditioner.
[0041]
Here, in each of the above-described embodiments, the example in which the corrosion-resistant plating layer 28 is formed only by the plating layer made of Rh is shown. However, the present invention is not limited to this, and the corrosion-resistant plating layer 28 is made of a plating layer made of Pt. Alternatively, it may be constituted by a plurality of plating layers.
Pt has corrosion resistance, and the corrosion-resistant plating layer made of Pt has a Vickers hardness of 300 to 400, which is sufficiently higher than the base plating layer made of Au and has sufficient wear resistance. Therefore, in this case as well, corrosion due to the slurry can be prevented over a long period of time, and the lifetime of the CMP conditioner can be improved.
Here, when the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Pt is thinner than 0.5 μm, the corrosion-resistant plating layer is too thin to ensure sufficient wear resistance. On the other hand, Pt plating has a low plating current efficiency (about 50%) like Rh plating and tends to be plated under conditions close to electroless plating. Therefore, the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Pt is less than 5 μm. When the thickness is increased, a Pt plating layer is formed on the superabrasive grains by electroless plating, and peeling of the Pt plating layer becomes a problem. For this reason, it is preferable that the thickness of the corrosion-resistant plating layer made of Rh be 0.5 μm or more and 5 μm or less.
[0042]
Further, for example, as shown in the side sectional view of FIG. 5, a Pt plating layer 38a is formed on the base plating layer 27 by Pt plating, and an Rh plating layer 38b is formed on the Pt plating layer 38a by Rh plating. Then, the corrosion-resistant plating layer 38 may be formed by the Pt plating layer 38a and the Rh plating layer 38b.
When the corrosion-resistant plating layer is formed as a single Pt plating layer, it is necessary to form a thick plating layer in order to ensure wear resistance. On the other hand, as the corrosion-resistant plating layer, Pt is formed on the base plating layer 27. By forming the plating layer 38a and forming the Rh plating layer 38b thereon, the Pt plating layer 38a is covered with the Rh plating layer 38b having a higher hardness, and the corrosion-resistant plating layer is formed of a single Pt plating layer. Compared to the case, the wear resistance can be improved while reducing the thickness of the corrosion-resistant plating layer.
In addition, by configuring the corrosion-resistant plating layer with a plurality of plating layers in this manner, pinholes formed in the plating layer can be filled more reliably, and the corrosion resistance of the CMP conditioner can be further improved.
[0043]
【Example】
Next, the durability test of the CMP conditioner according to the present invention was performed. Hereinafter, this durability test will be described.
In this durability test, the CMP conditioner 20 according to the first embodiment (hereinafter referred to as an example) and a CMP conditioner having the same configuration as the example except that the base plating layer 27 is not formed. (Hereinafter, referred to as a comparative example), and using these CMP conditioners, as shown in FIG. 8, the pad 4 affixed on the rotary table 3 is ground in parallel with the polishing of the wafer 6. For 48 hours. For polishing the wafer 6, W-2000 (hydrogen peroxide content: 3%) manufactured by Cabot Corporation was used as the slurry S.
[0044]
And after finishing this grinding operation, the surface of each CMP conditioner was observed with an electron microscope. The result is shown in FIG.
6A is an electron micrograph showing the surface of the corrosion-resistant plating layer of the comparative example, and FIG. 6B is an electron micrograph showing the surface of the corrosion-resistant plating layer of the example. Moreover, in FIG. 7, (a) is a graph which shows the analysis result by EDAX of the corrosion-resistant plating layer surface of a comparative example, (b) is a graph which shows the analysis result by EDAX of the corrosion-resistant plating layer surface of an Example.
[0045]
From FIG. 6A, in the comparative example, although there is no damage to the corrosion-resistant plating layer, there is a gap between the superabrasive grains and the corrosion-resistant plating layer, and the metal binder phase and the superabrasive grains serving as the foundation of the corrosion-resistant plating layer It is estimated that a gap is also formed between the two. This gap is considered to be caused by the fact that the plating does not adhere to the superabrasive grains as the insulator when the metal binder phase or the corrosion-resistant plating layer is formed by plating.
It can also be seen that there appears to be a precipitate around the gap on the surface of the corrosion-resistant plating layer.
On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the example, the surface of the corrosion-resistant plating layer is not damaged, and there is almost no gap between the superabrasive grains and the corrosion-resistant plating layer. It is presumed that the gap between the binder phase is filled with the base plating layer. Further, no deposit-like material was found on the surface of the corrosion-resistant plating layer.
[0046]
In order to verify the above analysis, for each of these comparative examples and examples, the types of elements present on the surface of the corrosion-resistant plating layer were investigated by trace element analysis (EDAX: (energy dispersive X-ray analyzer). Is shown in the graph of FIG.
As shown in FIG. 7 (a), in the comparative example, the surface of the corrosion-resistant plating layer has Ni constituting the metal binder phase in addition to Rh constituting the corrosion-resistant plating layer. Although the corrosion-resistant plating layer is formed on the grain layer surface, it can be seen that the metal binder phase is melted out in contact with the slurry. Therefore, in the comparative example, the corrosion-resistant plating layer does not protect the metal bonded phase in the gap formed between the superabrasive grains and the metal bonded phase, and the metal bonded phase is slurried in this gap. Presumed to have melted in contact.
On the other hand, in the example, as shown in FIG. 7B, only the Rh constituting the corrosion-resistant plating layer exists on the surface of the corrosion-resistant plating layer, and the elution of Ni constituting the metal bonded phase occurs. I understand that there is no. For this reason, in this example, the base plating layer protects the metal binder phase even in the gap formed between the superabrasive grains and the metal binder phase, thereby preventing contact between the metal binder phase and the slurry. Thus, it is considered that elution of the metal bonded phase did not occur. Furthermore, since the gap formed between the superabrasive grains and the metal binder phase is filled with the underlying plating layer, the corrosion-resistant plating layer formed thereon is formed to a position closer to the superabrasive grains. Seem.
[0047]
In addition, in the comparative example, only one corrosion-resistant plating layer is provided on the CMP conditioner, so that a pinhole is formed in the corrosion-resistant plating layer, and the metal bonded phase is corroded by the slurry that has entered this portion. Seem. On the other hand, in the embodiment, since the base plating layer and the corrosion-resistant plating layer are formed on the CMP conditioner, the pinhole formed in the plating layer is filled, and the metal binder phase is protected from the slurry. Seem.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the CMP conditioner of the present invention, the ground plating layer made of Au is formed on the surface of the abrasive grain layer formed on one surface of the grindstone base, and the ground plating layer is formed by polishing. The metal binder phase is protected including the inside of the gap formed between the superabrasive grains constituting the grain layer and the metal binder phase. Furthermore, this base plating layer has corrosion resistance and hardness than the base plating layer. Since it is covered with a corrosion-resistant plating layer made of high Rh or Pt, contact between the metal binder phase and the slurry can be prevented, and protection from corrosion due to the slurry can be achieved. Moreover, by forming a plurality of plating layers in this manner, pinholes formed in these plating layers are filled, and the corrosion resistance can be further improved.
Furthermore, since the corrosion-resistant plating layer covering the base plating has a high hardness and is not easily worn even after repeated use, the corrosion resistance can be maintained for a long time.
Thus, according to the CMP conditioner according to this embodiment, corrosion due to slurry can be prevented over a long period of time, and the lifetime of the CMP conditioner can be improved.
[0049]
And according to the manufacturing method of the CMP conditioner concerning this invention, said CMP conditioner can be manufactured.
In addition, the synthetic resin layer having non-conductivity protects one surface of the grindstone substrate, and the synthetic resin layer is used as a mask when forming the metal plating layer, the base plating layer, and the corrosion-resistant plating layer constituting the abrasive layer. By doing so, it is possible to eliminate the trouble of forming and removing the mask each time, thereby facilitating the manufacture of the CMP conditioner and shortening the time required for the manufacture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a CMP conditioner according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the CMP conditioner shown in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a CMP conditioner according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing each stage of a manufacturing process of a CMP conditioner according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a CMP conditioner according to the present invention.
6A is an electron micrograph showing the surface of the corrosion-resistant plating layer of the comparative example after the durability test, and FIG. 6B is an electron micrograph showing the surface of the corrosion-resistant plating layer of the example after the durability test. is there.
FIG. 7A is a graph showing the EDAX analysis result of the surface of the corrosion-resistant plating layer of the comparative example after the durability test, and FIG. 7B is the analysis of the surface of the corrosion-resistant plating layer of the example after the durability test by EDAX. It is a graph which shows a result
FIG. 8 is a perspective view of a main part of a conventional CMP apparatus.
[Explanation of symbols]
20, 30 CMP conditioner 21 Base metal (grinding stone base)
21a one side 22 metal bonded phase
23 Super abrasive 24 Abrasive layer
26 Mound part 27 Undercoat layer
28, 38 Corrosion-resistant plating layer 31 Synthetic resin layer
38a Pt plating layer 38b Rh plating layer

Claims

On one surface of the grindstone substrate, an abrasive layer is formed by superabrasive grains fixed in a metal binder phase,
At least on the surface of the abrasive layer, a base plating layer made of Au is formed,
A CMP conditioner, wherein a corrosion-resistant plating layer made of Rh or Pt is formed on the base plating layer.

2. The CMP condition according to claim 1, wherein a Pt plating layer formed on the base plating layer and an Rh plating layer formed on the Pt plating layer are formed as the corrosion-resistant plating layer. Na.

The grindstone base has a plurality of mound portions protruding from the one surface on the one surface,
The abrasive layer is formed on the mound part,
3. The CMP conditioner according to claim 1, wherein a synthetic resin layer made of a synthetic resin having corrosion resistance is formed on a portion of the one surface other than the surface of the abrasive layer. 4.

On one surface of the grindstone base, an abrasive layer is formed by superabrasive grains fixed by a metal binder phase,
Forming a base plating layer made of Au on at least the surface of the abrasive layer,
A method of manufacturing a CMP conditioner, comprising forming a single or a plurality of corrosion-resistant plating layers made of Rh or Pt on the underlying plating layer.

A synthetic resin layer made of a non-conductive synthetic resin having corrosion resistance is formed on the one surface of the grindstone base provided with a plurality of mound portions protruding from the one surface on one surface,
Of the synthetic resin layer, only the part formed on the mound part is removed,
Using the remaining synthetic resin layer as a mask, forming a metal bonded phase on top of the mound part by plating, forming an abrasive layer in which superabrasive grains are fixed by the metal bonded phase,
Using the synthetic resin layer as a mask, an underlying plating layer made of Au is formed on the upper surface of the abrasive layer,
A method of manufacturing a CMP conditioner, comprising forming a single or a plurality of corrosion-resistant plating layers made of Rh or Pt on the base plating layer using the synthetic resin layer as a mask.