JP4463084B2 - Dressing tools - Google Patents
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Description
本発明は、研磨布表面を目立てするドレッシング工具に関し、特に半導体装置の化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下「CMP」と略記する)法に使用する研磨布の目立てに用いられるものである。 The present invention relates to a dressing tool for conspicuous the surface of an abrasive cloth, and particularly to an abrasive cloth used for a chemical mechanical polishing (hereinafter abbreviated as “CMP”) method of a semiconductor device.
近年半導体装置の高密度化に伴い、パターンを転写する露光装置のフォーカスマージンが狭くなり、従来の平坦化方法であるリフロー法やSOG(Spin OnGlass)等の塗布方法、エッチバック法では広い領域に渡る平坦化が困難となってきた。このため、半導体基板を機械的な作用と化学的な作用とで研磨するCMP法が使用されるようになってきている。 In recent years, with the increase in the density of semiconductor devices, the focus margin of an exposure apparatus for transferring a pattern has been narrowed, and the conventional planarization methods such as the reflow method, SOG (Spin On Glass), and the like, and the etch back method have wide areas. Crossing flattening has become difficult. For this reason, a CMP method for polishing a semiconductor substrate by a mechanical action and a chemical action has come to be used.
以下に、CMP法にて用いられている従来の研磨装置は、表面を平坦に加工された回転運動が可能なテーブルを有している。このテーブルは、直径50〜100cm程度の大きさで、剛性の高い材質からなっており、このテーブルの表面には、厚さ1〜3mm程度の研磨布が貼られている。また、研磨装置は、テーブルの上方にテーブルの平面と平行な面を有する半導体ウェハの径に応じた大きさのキャリアを備えており、キャリアはスピンドルにより駆動される。更に、研磨装置は、テーブルの近傍に、研磨布表面を回復させるための目立てを有する。 Hereinafter, a conventional polishing apparatus used in the CMP method has a table having a flat surface and capable of rotating motion. This table has a diameter of about 50 to 100 cm and is made of a highly rigid material. A polishing cloth having a thickness of about 1 to 3 mm is pasted on the surface of the table. The polishing apparatus includes a carrier having a size corresponding to the diameter of a semiconductor wafer having a surface parallel to the plane of the table above the table, and the carrier is driven by a spindle. Further, the polishing apparatus has a setting for recovering the polishing cloth surface in the vicinity of the table.
このキャリアに、被研磨物である半導体ウェハを装着した後、キャリアを研磨布上に下降させ、研磨剤を供給しながら半導体ウェハに、300〜600g/cm2程度の荷重を加えると同時に、テーブル及びキャリアに同一方向の20〜50rpm程度の回転運動を与えて研磨を行う。
After mounting a semiconductor wafer as an object to be polished on this carrier, the carrier is lowered onto a polishing cloth and a load of about 300 to 600 g /
なお、一般的に、CMP法の研磨布として、例えば米国ロデール社のIC1000という硬質発泡ポリウレタンが用いられており、また研磨材としては、フュームドシリカをベースとした米国キャボット社製SC−1が用いられている。 In general, for example, a hard foamed polyurethane called IC1000 manufactured by Rodel in the United States is used as an abrasive cloth of the CMP method, and SC-1 manufactured by Cabot Corporation in the United States based on fumed silica is used as an abrasive. It is used.
これらの材料を用いて前述の如く半導体ウェハの研磨を行っていくと、研磨布表面の発泡体に研磨材であるシリカが目詰りし、研磨速度が低下していくという現象が生じる。 When a semiconductor wafer is polished using these materials as described above, the foam on the surface of the polishing cloth is clogged with silica, which is an abrasive, and the polishing rate decreases.
従って、半導体ウェハの研磨と同時、または一定の間隔で、研磨布表面を目立てにより回復させる処理を行っている(例えば、非特許文献1参照)。 Therefore, a process for recovering the surface of the polishing cloth by sharpening is performed simultaneously with the polishing of the semiconductor wafer or at regular intervals (for example, see Non-Patent Document 1).
目立てを行う装置としては、一般的に、ダイヤモンド砥粒がニッケルメッキにより固着された円盤状のドレッシング工具と、このドレッシング工具を保持する部分と、更にドレッシング工具を保持する部分に荷重を加え、かつ、ドレッシング工具を研磨布上で移動させる駆動アームとから構成される。 As a device for sharpening, generally a load is applied to a disk-shaped dressing tool in which diamond abrasive grains are fixed by nickel plating, a part for holding the dressing tool, and a part for holding the dressing tool, and And a driving arm for moving the dressing tool on the polishing cloth.
この目立てによる研磨布表面への作用は、ダイヤモンド砥粒により目詰りを除去すること、研磨布の表面粗さを研磨前の初期状態に戻すことにある。 The effect of the sharpening on the surface of the polishing cloth is to remove clogging with diamond abrasive grains and to return the surface roughness of the polishing cloth to the initial state before polishing.
以下に、従来のドレッシング工具について説明する。図4に、従来のドレッシング工具の断面図を示す。ダイヤモンド砥粒13はニッケルメッキ14に埋め込まれ、脱落しないように固定されている。CMP法において用いられているダイヤモンド砥粒13としては、平均粒子径が100μmから250μm程度がCMP用としては一般的であり、ニッケルメッキ14の厚さはダイヤモンド砥粒13の平均粒子径の60〜70%程度に設定されている。
A conventional dressing tool will be described below. FIG. 4 shows a cross-sectional view of a conventional dressing tool. The diamond
ダイヤモンド砥粒13の固着方法には、沈降固差方法と袋詰固着方法とがあるが、何れの方法であっても、被固着材の表面の全面に渡って、ダイヤモンド砥粒13が固着されるために、基体17から浮いた状態のダイヤモンド砥粒13が存在する。
There are two methods of fixing the diamond abrasive grains 13: a settling solid difference method and a bagging fixing method. In any method, the diamond
このような浮いた状態のダイヤモンド砥粒13は、うねりを持った研磨布表面の発泡体の中に容易に接触することが可能なため、発泡体の中に目詰りした研磨材の凝集物を有効に除去することが可能である。
Since the diamond
その為、上述する従来のドレッシング工具10は、結合材がニッケルメッキ14であるので、容易に摩耗し寿命が短いという課題があった。また、結合材であるニッケルメッキ14が使用流体の中に溶出し、ウェハを汚染するという課題があった。
Therefore, the
さらに、ダイヤモンド砥粒13の配列が不規則なものであれば、砥粒の分布が均一でなく、一定の圧力でドレスしても、十分なパッド平坦度が得られないといった課題があった。
Furthermore, if the arrangement of the diamond
そこで、特許文献1では、ダイヤモンド砥粒13を固定しているニッケルメッキ14の代わりに硼珪酸ガラスなどの無機結合に置き換えたドレッシング工具10が提案され、ウェハの汚損を防ぐ方法が開示されている。
Therefore,
また、特許文献2には、ダイヤモンド砥粒13を2次元的に規則性をもって、配列させ、ダイヤモンド砥粒13が実質的に均等分布をなして配置されたドレッシング工具10が提案され、加工時の圧力が均一となる方法が開示されている。
しかしながら特許文献1であっても硼珪酸ガラスなどの無機結合材が摩耗し、ダイヤモンド砥粒13の脱落のおそれがあり寿命が短いものであった。また、摩耗した無機結合材が研磨材となってウェハに傷をつける可能性もあった。
However, even in
一方、特許文献2であっても、ダイヤモンド砥粒13を保持しているニッケルメッキ14への圧力が均一となる点では効果があるものの、ニッケルメッキ14の摩耗および溶出の点での改善は不十分であった。
On the other hand,
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ダイヤモンド砥粒の脱落の抑制し、表面の磨耗を抑制し、金属成分の汚染を抑制することができるドレッシング工具を提供することにある。また、本発明の他の目的は、目立て時のダイヤモンド砥粒にかかる圧力を均一にすることで研磨布の目立ての精度を向上させたドレッシング工具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a dressing tool that can suppress the removal of diamond abrasive grains, suppress surface abrasion, and suppress contamination of metal components. It is to provide. Another object of the present invention is to provide a dressing tool in which the pressure applied to the diamond abrasive grains during dressing is made uniform to improve the dressing accuracy of the polishing cloth.
また、メタライズ結合などでダイヤモンド砥粒をセラミック基体に固着させる場合、接合時の高温処理によって、ダイヤモンド砥粒の特性が損なわれてしまう為、ドレッシング工具として機能しない。 In addition, when diamond abrasive grains are fixed to a ceramic substrate by metallized bonding or the like, the characteristics of the diamond abrasive grains are impaired by the high-temperature treatment at the time of bonding, so that it does not function as a dressing tool.
さらに、硼珪酸ガラスなどの無機結合材にて、ダイヤモンド砥粒を接合した場合、高温で接合させる必要があるため、その製造工程において、作業効率が悪く、接合時におけるドレッシング工具本体へのダイヤモンド砥粒のズレなどの問題があり、低温で作業のできる方法も望まれていた。しかしながら、単純に樹脂などでダイヤモンド砥粒をドレッシング工具本体に保持するのでは、簡単に樹脂部が浸食され、ダイヤモンド砥粒の保持力不十分であることから、十分に満足できるドレッシング工具を提供することができなかった。 Further, when diamond abrasive grains are bonded with an inorganic binder such as borosilicate glass, it is necessary to bond them at a high temperature. Therefore, in the manufacturing process, work efficiency is poor, and the diamond abrasive to the dressing tool body at the time of bonding is poor. There is a problem such as grain shift, and a method capable of working at a low temperature has been desired. However, simply holding the diamond abrasive grains on the dressing tool body with a resin or the like provides a sufficiently satisfactory dressing tool because the resin portion is easily eroded and the holding power of the diamond abrasive grains is insufficient. I couldn't.
そこで、本発明者は上記課題を鑑み、本発明のドレッシング工具は、基体表面に結合材を介してダイヤモンド砥粒が保持されるとともに、研磨パッド表面に摺接させて目詰まりを除去するドレッシング工具において、上記ダイヤモンド砥粒が挿入された複数の貫通孔を有し、かつ、表面側が上記貫通孔から上記ダイヤモンド砥粒が露出するとともに、裏面側は、上記基体表面に上記結合材にて接合されているプレートを備えており、上記プレートの材質がジルコニアよりなることを特徴とするものである。 Therefore, in view of the above problems, the present inventor is a dressing tool according to the present invention, in which diamond abrasive grains are held on the surface of a substrate via a binder, and the clogging is removed by sliding contact with the surface of the polishing pad. The diamond abrasive grains have a plurality of through holes into which the diamond abrasive grains are inserted, and the diamond abrasive grains are exposed from the through holes on the front surface side, and the back surface side is bonded to the surface of the substrate by the binder. The material of the said plate consists of zirconia, It is characterized by the above-mentioned .
上記貫通孔は、表面側の開孔部が裏面側より小さい形状であることを特徴とするものである。 The through hole is characterized in that the opening portion on the front surface side is smaller than the back surface side.
上記結合材は無機結合材より形成されていることを特徴とするものである。 The binder is formed of an inorganic binder.
上記結合材は樹脂材より形成されていることを特徴とするものである。 The binder is formed of a resin material.
上記樹脂材がエポキシ系樹脂にて形成されていることを特徴とするものである。 The resin material is formed of an epoxy resin.
上記プレートの材質がジルコニアより形成されていることを特徴とするものである。 The plate is made of zirconia.
上記基体をアルミナまたはジルコニアより形成されていることを特徴とするものである。 The substrate is made of alumina or zirconia.
前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径が100〜250μmであることを特徴とするものである。 The diamond abrasive grains have an average particle size of 100 to 250 μm.
本発明の構成によれば、上記プレートは、ダイヤモンド砥粒が挿入された複数の貫通孔を有し、かつ、表面側が上記貫通孔から上記ダイヤモンド砥粒が露出するとともに、裏面側が上記基体表面に接合材を介して接合されたものであるために、上記プレートによりダイヤモンド砥粒を強固に保持することができ、脱落を防止することができる。 According to the configuration of the present invention, the plate has a plurality of through-holes into which diamond abrasive grains are inserted, and the front side is exposed from the through-holes and the back side is on the substrate surface. Since it is what was joined via the joining material, a diamond abrasive grain can be firmly hold | maintained by the said plate, and omission can be prevented.
また、上記プレートは、予めダイヤモンド砥粒が挿入される貫通孔の配置位置を精度良く形成するだけでダイヤモンド砥粒を精度良く配置させることが可能となる。従って、目立ての際に均一な圧力をかけることができ、これにより、研磨布の平坦度が優れた目立てを可能とする。 Moreover, the said plate can arrange | position a diamond abrasive grain with sufficient precision only by forming the arrangement position of the through-hole into which a diamond abrasive grain is inserted previously. Therefore, uniform pressure can be applied during dressing, thereby enabling dressing with excellent flatness of the polishing pad.
さらに、上記貫通孔は、表面側の開孔部が裏面側より小さい形状であるので、プレートの開口部にて機械的に容易にダイヤモンド砥粒を保持することが可能となり、ダイヤモンド砥粒を小さくし、配置密度をアップさせたとしても容易に製造することが可能となる。また、プレートの開口部にて機械的に強固に保持することが可能となるので、さらにダイヤモンド砥粒の脱落を防止することができる。 Furthermore, since the opening portion on the front surface side has a shape smaller than that on the back surface side, the through-hole can easily hold the diamond abrasive grains mechanically at the opening portion of the plate. However, even if the arrangement density is increased, it can be easily manufactured. Moreover, since it becomes possible to hold | maintain mechanically firmly in the opening part of a plate, falling-off | omission of a diamond abrasive grain can further be prevented.
また、上記プレートを用い、かつ、上記結合材に無機結合材を利用することにより、金属成分の溶出がなくなり、ウェハへの金属成分の汚染を防ぐことが可能となる。これは、上記基体の材質がアルミナまたはジルコニアより形成したり、上記プレートの材質がジルコニアより形成されていることでも同様の効果がある。 Further, by using the plate and using an inorganic binder for the binder, the elution of the metal component is eliminated, and the contamination of the metal component on the wafer can be prevented. The same effect can be obtained by forming the base material from alumina or zirconia, or forming the plate material from zirconia.
さらに、上記結合材にエポキシ系樹脂などの樹脂材より形成されているので、弾性のある状態でダイヤモンド砥粒を保持することが可能となり、ダイヤモンド砥粒の脱粒を防ぐ効果があり、また、上記プレートがあることにより直接、脂材が研削屑や研削液などによって浸食されることなく使用することが可能となる。そして、樹脂材は粘性が高いことから、作業も容易であり、上記プレートに形成した小径孔とダイヤモンド砥粒の空隙を完全に塞ぐことができる。さらに、高温で硬化させる必要もないので作業性も向上できる。 Furthermore, since the binder is formed of a resin material such as an epoxy resin, it is possible to hold the diamond abrasive grains in an elastic state, and has an effect of preventing the diamond abrasive grains from degreasing. The presence of the plate allows the grease material to be used without being eroded by grinding scraps or grinding fluid. Since the resin material has high viscosity, the operation is easy, and the gap between the small-diameter hole formed in the plate and the diamond abrasive grains can be completely blocked. Furthermore, workability can be improved because there is no need to cure at a high temperature.
また、上記プレートの材質がジルコニアより形成されていることで、研磨布に対する耐摩耗性が向上し、ドレッシング工具の寿命を長くすることが可能となる。 Moreover, since the material of the said plate is formed from zirconia, the abrasion resistance with respect to a polishing cloth improves and it becomes possible to lengthen the lifetime of a dressing tool.
そして、上記ダイヤモンド砥粒の平均粒径が100〜250μmであるために、最適な目立てを行うことが可能となる。 And since the average particle diameter of the said diamond abrasive grain is 100-250 micrometers, it becomes possible to perform optimal sharpening.
以下、本発明の実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図1〜3は、本発明にかかるドレッシング工具の一実施例を示す概略断面図である。 1-3 is a schematic sectional drawing which shows one Example of the dressing tool concerning this invention.
図1に示す本発明のドレッシング工具1は、基体7表面に結合材4を介してダイヤモンド砥粒3が保持されるとともに、研磨パッド表面に摺接させて目詰まりを除去するものであり、ダイヤモンド砥粒3が挿入された複数の貫通孔5を有し、かつ、表面側が貫通孔5からダイヤモンド砥粒3が露出するとともに、裏面側は、基体7表面に結合材4にて接合されているプレート2を備えたことを特徴としている。以下、各構成部材について説明する。
The
基体7は、好ましくはセラミックスからなる平板状体に形成されたものでよく、セラミックスを用いる場合は、その材質としてアルミナまたはジルコニアであることが特に好ましい。特に、基体7の材質がアルミナまたはジルコニアより形成されていることで金属成分の溶出を防ぐことができる。また、基体7の材質がアルミナであれば、ドレッシング工具1の剛性は高くすることができるとともに製作コストを安価にすることができる。一方、ジルコニアであれば、プレート2と基体7を同材質にでき、熱膨張係数を同じにすることができ、温度が加わった際でも精度変化が小さくなるという利点がある。
The
なお、基体7の機械的特性としては、ヤング率が190GPa以上でありビッカース硬度が9GPa以上であることが好ましい。ヤング率が190GPaよりも低い場合には、加工時または使用時の機械的な負荷に対する変形大きくなるので好ましくなく、また、ビッカース硬度が9GPaよりも低い場合にはダイヤモンド砥粒3の基体7への食い込みが発生し、ダイヤモンド砥粒高さが変化するおそれがあるので好ましくない。
In addition, as a mechanical characteristic of the base |
ここで、アルミナとしては、以下の材質を用いることができる。 Here, the following materials can be used as alumina.
(1)アルミナ(Al2O3)99〜99.9重量%に対し、焼結助剤としてシリカ(SiO2)、マグネシア(MgO)、カルシア(CaO)を合計で0.1〜1重量%添加して、所望の形状に成形した後、大気雰囲気中または真空雰囲気中にて1500〜1800℃の温度で焼成したもの
(2)アルミナ(Al2O3)93〜99重量%に対し、イットリア(Y2O3)、マグネシア(MgO)、カルシア(CaO)またはセリア(CeO2)等の安定化剤で安定化あるいは部分安定化されたジルコニア(ZrO2)を1〜7重量%添加して、所望の形状に成形した後、大気雰囲気中、水素雰囲気中または窒素雰囲気中にて1500〜1700℃の温度で焼成したもの
(3)アルミナ(Al2O3)60〜80重量%に対し、炭化チタン(TiC)を40〜20重量%添加して、所望の形状に成形した後、大気雰囲気中または減圧雰囲気下にて1300〜2000℃の温度で焼成したものなどを用いることができる。
(1) Alumina (Al 2 O 3 ) 99 to 99.9% by weight of silica (SiO 2 ), magnesia (MgO), calcia (CaO) as a total of 0.1 to 1% by weight as a sintering aid After being added and formed into a desired shape, it is fired at a temperature of 1500 to 1800 ° C. in an air atmosphere or a vacuum atmosphere. (2) Yttria with respect to 93 to 99% by weight of alumina (Al 2 O 3 ) 1-7 wt% of zirconia (ZrO 2 ) stabilized or partially stabilized with a stabilizer such as (Y 2 O 3 ), magnesia (MgO), calcia (CaO) or ceria (CeO 2 ) , After being molded into a desired shape, and then fired at 1500 to 1700 ° C. in an air atmosphere, a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere (3) Alumina (Al 2 O 3 ) 60 to 80% by weight In addition, after adding titanium carbide (TiC) in an amount of 40 to 20% by weight to form a desired shape, it is possible to use one that is fired at a temperature of 1300 to 2000 ° C. in an air atmosphere or a reduced pressure atmosphere. .
また、ジルコニアとしては、3〜9mol%のイットリア(Y2O3)で部分安定化したジルコニア(ZrO2)や、16〜26mol%のマグネシア(MgO)で部分安定化したジルコニア(ZrO2)、あるいは8〜12mol%のカルシア(CaO)で部分安定化したジルコニア(ZrO2)や8〜16mol%のセリア(CeO2)で部分安定化したジルコニア(ZrO2)を所望の形状に成形した後、大気雰囲気中または真空雰囲気中にて1400〜1700℃の温度で焼成したものを用いることができる。
As the zirconia, 3~9Mol% of
結合材4としては、十分な接合強度と靭性を有する材質が好ましく、硼素珪酸ガラス、または石英ガラスなどSiO2を主成分する無機結合材が好ましい。あるいは、樹脂材による結合材4であっても構わない。樹脂材としては、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂が好ましく、その中でも特にエポキシ系樹脂は、接合強度、耐薬品性、硬度、経時変化の点で最適である。
The
結合材4において、無機結合材であれば、その硬化させる焼成温度をダイヤモンド砥粒3の特性を損なわない600℃以下とする必要があり、焼成温度がより低温であることが望ましい。また、樹脂材であってもその硬化温度はダイヤモンド砥粒3の特性を損なわない温度であれば問題ない。上述の樹脂材であればその硬化温度はいずれも問題がない。
If the
無機材質または樹脂材を結合材4として使用することで、金属汚染を抑制することができる。
Metal contamination can be suppressed by using an inorganic material or a resin material as the
プレート2は、セラミックスであることが好ましく、特に材質としてはジルコニア(ZrO2)であることが好ましい。また、プレート2の機械的特性としては、靭性値が高いものが好ましくK1cが5以上であれば好ましい。さらにヤング率が190GPa以上、ビッカース硬度が9GPa以上であればより好ましい。
The
プレート2の材質がジルコニアより形成されていることによって、結合材4が浸食されることを防ぐ効果が得られるとともに、耐摩耗性の向上やエッジ部からの破損を防止することが可能となる。また、ジルコニアは、強度と靭性値が高い為に薄肉の加工が容易となり、ダイヤモンド砥粒3が小径になってもそれに適したプレート2を提供することができる。また、基体7をジルコニアにより形成したものと併せることにより、基体7とプレート2の熱膨張係数が同一となり、熱によるドレッシング工具の精度変化が低減可能となるので好ましい。
Since the material of the
プレート2には、所定の位置に貫通孔5が形成されており、貫通孔5には、ダイヤモンド砥粒3が挿入されている。
A through
ここで、プレート2の厚みは、ダイヤモンド砥粒3の粒径によって決められ、使用するダイヤモンド砥粒3がプレート2の表面側の貫通孔5から20〜40%露出する高さになる厚みであればよい。
Here, the thickness of the
貫通孔5のサイズd1としては、ダイヤモンド砥粒3の粒径によって決められ、ダイヤモンド砥粒3が貫通せずに保持でき、設定したダイヤモンド砥粒3の突出高さが確保出来るサイズに設定すればよい。
The size d1 of the through-
また、貫通孔5の配列は自在であり、例えば、碁盤の目のように等位置関係で配置してもよく、放射状に配置した形状であってもよい。
Moreover, the arrangement | sequence of the through-
貫通孔5の断面構造、表面側の開孔部d1が裏面側より小さい形状であることが好ましく、図1に示すように表面側が小径となるテーパ形状であることや、図2に示すような段径を有する形状であることがよい。
It is preferable that the cross-sectional structure of the through-
図3の構造であっても結合材4を介してダイヤモンド砥粒3の保持は可能であるが、図1または図2の構造とすることにより、ダイヤモンド砥粒3が機械的に強固に保持され、ダイヤモンド砥粒3が脱落することを防止する効果が得られる。従って、表面側の開孔部d1が裏面側より小さい形状であることが好ましい。
Even if the structure of FIG. 3 is used, it is possible to hold the diamond
ダイヤモンド砥粒3は、合成ダイヤモンド、天然ダイヤモンドのいずれでも良く、結晶を成長させたブロッキータイプであることが好ましい。
The diamond
ダイヤモンド砥粒3の平均粒径は、100〜250μmであることが好ましく、100μmよりも小さなものであれば、プレート2の厚みがうすくなり、製造が困難となる。また、貫通孔5の径が小さくなり高精度加工が困難となり、プレート2によるダイヤモンド砥粒3の保持ができなくなる。逆に、250μmより大きいものであれば、ダイヤモンド砥粒3間の間隔を大きくとる必要があり、研磨パッドに均一な圧力を与える事が困難となる。従って、ダイヤモンド砥粒3の平均粒径は、100〜250μmであることが好ましく、さらに好ましい範囲としては120〜200μmの範囲が良い。
The average particle diameter of the diamond
次に本発明のドレッシング工具についての製造方法を説明する。 Next, the manufacturing method about the dressing tool of this invention is demonstrated.
プレート2は、セラミックス好ましくはジルコニア原料粉末をCIP、メカプレスまたはドクターブレードで成形し生成形体を得る。次いで得られた生成形体を、切削により所望のサイズに加工した後に大気雰囲気中にて焼成し焼結体を得る。さらに、焼成後に平面研削盤にてダイヤモンド砥石による研削加工を行い所定のサイズにする。このときプレート2の厚み寸法は、200から250μm程度であると、後加工の加工負荷にも耐えられ取り扱いやすく好ましい。
The
また、プレート2に形成する貫通孔5は、生成形体を得た後に切削工程で形成しても良く、焼結体を得た後に研削工程で形成してもよい。
Moreover, the through-
ここで、CIP、メカプレスに用いる原料は、有機バインダーを含む造粒粉体であることこが好ましく、ドクターブレードに用いる原料は、スラリー状であることが必要である。 Here, it is preferable that the raw material used for CIP and a mechanical press is a granulated powder containing an organic binder, and the raw material used for a doctor blade needs to be a slurry form.
ダイヤモンド砥粒3をプレート2に加工した貫通孔5で保持および配列するが、貫通孔5の表面側径はダイヤモンド砥粒3の保持するための貫通孔5をマシニングセンターを用いてダイヤモンド砥石による研削加工にて形成する。
The diamond
貫通孔5のサイズd1はダイヤモンド砥粒3が表面側貫通孔5からの突出高さが粒径の20から40%と設定する。貫通孔5の断面形状は図1または図2に示す形状とすることが望ましい。
The size d1 of the through
その後、プレート2の厚みをダイヤモンド砥粒3の粒径の60から80%の最終厚みに加工する。このときの、プレート2の厚みの平行度は10μm以下が望ましい。
Thereafter, the thickness of the
プレート2の厚み加工は加工歪みによるソリを抑えるためにラッピング加工が望ましい。
The thickness processing of the
次に、ダイヤモンド砥粒3をプレート2の貫通孔2の裏面側から挿入して配列し、プレート2の表面側の貫通孔5が加工されていないプレート2の外辺付近でダイヤモンド砥粒3の突出高さと同寸法のスペーサーを介して平滑な台板上に支持する。
Next, the diamond
上記台板の材質は結合材4とのぬれ性が悪いものである必要があり、カーボン製の台板が望ましい。
The material of the base plate needs to be poor in wettability with the
基体7は、セラミックス好ましくはアルミナまたは、ジルコニア粉末をCIPまたは、メカプレスにて成形し、所定の形状に切削加工した後に焼成し焼結体を得る。得られた焼結体を平面研削盤にてダイヤモンド砥石による研削加工にて、所定の厚さに仕上げ基体7を得る。このときの、基体7の厚みの平行度は10μm以下が望ましい。
The
また、CIP、メカプレスに用いるセラミックス原料は、有機バインダーを含む造粒粉体であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the ceramic raw material used for CIP and a mechanical press is the granulated powder containing an organic binder.
基体7の片面とプレート2の裏面側に結合材4のペーストを塗布し、基体7をダイヤモンド砥粒3を配列したプレート2の裏面側にプレート2と密着するようにセットする。
The paste of the
プレート2裏面側への結合材4を塗布する際に、貫通孔5とダイヤモンド砥粒3の隙間に結合材4が充填されていることより好ましい。このことにより、ダイヤモンド砥粒3がより強固に保持できることになるからである。
More preferably, the
その後に、再度熱処理し結合材4をガラス化させ基体7とプレート2を接合する。熱処理温度は、ダイヤモンド砥粒3の特性を損なわない600℃が望ましい。
Thereafter, heat treatment is performed again to vitrify the
その後、プレート2の外辺を基体7の外辺に沿って加工し、プレート2の表面にはみ出した結合材4を砥石にて除去し、ダイヤモンド砥粒3を露出させてドレッシング工具1を得る。
Thereafter, the outer edge of the
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
アルミナ99%の粉末をCIPにて成形した後、切削加工にて所望の形状にし、1600〜1700℃の温度範囲で焼成した後、研削を行って、外径φ20mm、厚み6.25mmの基体7を形成した。特にその際の基体7の厚さは研削加工にて厚さ精度±0.01以下に仕上げた。
Example 1
After a powder of 99% alumina is formed by CIP, it is cut into a desired shape, fired in a temperature range of 1600 to 1700 ° C., and then ground to provide a
次に、ジルコニア粉末をCIPにて成形した後、所望の形状に切削加工を行い、1400〜1500℃にて焼成した後、研削加工によって、25〜30mm角のプレート2を製作し、そのプレートφ20の範囲内に、ピッチ1mmの格子状に配列して加工し、小径φ0.15〜0.16mm、大径φ0.18〜0.2mmの複数の貫通孔5を開けて、厚さ0.13mmのジルコニアプレートを製作した。その際、ジルコニアプレートの厚み加工は、加工歪みによるソリを抑えるため、ラッピングにて加工した。
Next, after forming the zirconia powder by CIP, cutting into a desired shape, firing at 1400-1500 ° C., and then grinding to produce a
次に、プレート2のテーパ貫通孔5の大径側から、平均粒径φ160μmのダイヤモンド砥粒3を挿入した状態で、大径側を上にして、貫通孔5を加工した以外の箇所に0.03mmのスペーサーをいれて、カーボン製の台板上にセットし、基体7の片面とプレート2の裏面側に接合材4としてシリカゾルを塗布した基体7を載せ、200℃にて熱処理して接合剤4をガラス化させた。
Next, in a state where the diamond
ところで、カーボンプレート上にセットしたのは、はみ出した接合剤によってドレッシング工具1と台板の固着を防ぐためである。
By the way, the reason why it is set on the carbon plate is to prevent the
熱処理後、プレート2の余分な部分を基体7の外径に沿ってダイヤモンド砥石にて切断し、さらに外径およびプレート2の表面にはみ出した接合剤4をPVA砥石にて除去した。このときのダイヤモンド砥粒3の突出高さは20〜40μmとした。
After the heat treatment, the excess portion of the
このようにして製作したドレッシング工具1を12個製作し、ドレッシング工具1裏面と突出させたダイヤモンド砥粒3先端まで寸法バラツキが40μm以下となるように、必要に応じて調整した。
Twelve
次に、製作したドレッシング工具1をアルミナ製のφ100mmの円板上に円周状に取り付け目立てを行ったところ、平面度10μmの優れた表面を有する研磨布が得られた。
Next, when the
また、この研磨布を用いてウェハCMP法にて加工を行ったところ、ウェハから金属成分による汚染は確認できなかった。 Further, when this polishing cloth was used for processing by the wafer CMP method, contamination from the wafer with metal components could not be confirmed.
(実施例2)
上述の実施例1における結合材4を表1に示す材質としたときの、ウェハからの金属成分の汚染の評価を行った。
When the
表1の結果、表中に示す材質が本発明のドレッシング工具の結合材4として問題なく使用可能であることが確認できた。
As a result of Table 1, it was confirmed that the materials shown in the table can be used without any problem as the
尚、表1中No.6のNi電着は、従来から使用されているNi電着のドレッシング工具である。 In Table 1, No. 6 Ni electrodeposition is a Ni electrodeposition dressing tool conventionally used.
1、10…ドレッシング工具
2…プレート
3、13…ダイヤモンド砥粒
4…結合材
7、17…基体
14…ニッケルメッキ
d1…開口部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記ダイヤモンド砥粒が挿入された複数の貫通孔を有し、かつ、表面側が上記貫通孔から上記ダイヤモンド砥粒が露出するとともに、裏面側は、上記基体表面に上記結合材にて接合されているプレートを備えており、
上記プレートの材質がジルコニアよりなることを特徴とするドレッシング工具。 In the dressing tool that removes clogging by holding the diamond abrasive grains on the surface of the substrate via the binding material and slidingly contacting the surface of the polishing pad,
The diamond abrasive grains have a plurality of through holes into which the diamond abrasive grains are inserted, the diamond abrasive grains are exposed from the through holes on the front surface side, and the back surface side is bonded to the substrate surface with the binder. With a plate ,
A dressing tool, wherein the plate is made of zirconia .
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